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금속 표면의 숨겨진 위협: 침식부식이 무엇인지 아십니까?
금속 표면에는 점식부식이라는 매우 파괴적인 부식 현상이 숨어 있습니다. 이러한 형태의 부식은 매우 국부적이며 무작위로 작은 구멍을 만들어 금속 구조물에 심각한 손상을 일으킬 수 있습니다. 점식부식의 원인은 작은 영역의 보호가 상실되어 양극(산화 반응)이 되는 반면, 주변의 넓은 영역은 음극(환원 반응)이 되어 매우 국부적인 전기화학적 부식이 발생하기 때문입니다. 부식 과정이 진행됨에 따라 금속 내부는 연쇄 반응으로 영향을 받아 전반적인 안정성을 위협받게 됩니다.
부식 부식의 발달 과정은 세 단계로 간략하게 설명할 수 있습니다. 첫 번째 단계는 부식 부식의 초기화이고, 두 번째 단계는 준안정 기공의 성장이며, 세 번째 단계는 더 크고 안정적인 기공의 성장입니다. .
침식 형성은 두 단계의 과정으로 볼 수 있다. 먼저 핵 형성이 일어나고 그 다음에 성장이 이루어진다. 금속 표면의 보호층이 손상되면 부식이 시작됩니다. 이러한 파괴는 물리적 손상이나 화학 반응으로 인해 발생할 수 있으며, 염화물 이온이나 티오황산염 이온과 같은 파괴적인 음이온은 이 과정을 가속화합니다.
액체 환경에서 부식이 진행됨에 따라 양극과 음극 영역은 작은 전기화학적 셀을 형성하여 산화 및 환원 반응이 서로 다른 위치에서 발생할 수 있습니다.
이러한 현상은 금속을 염화나트륨이 포함된 산화성 수용액에 담갔을 때 발생합니다. 이 과정에서는 금속의 산화 반응과 산소의 환원 반응이 다른 속도로 진행되어 금속 표면에 새로운 부식 영역이 생깁니다. 특히 산성 조건에서는 부식 반응 속도가 상당히 증가합니다.
무시할 수 없는 점은 다양한 합금과 환경의 조합이 침식부식 발생에 영향을 미친다는 것입니다. 강철과 같은 금속은 pH 값이 10 미만인 환경에서 보호 산화막을 형성하지 않습니다. 염화물 이온이 추가되면 전체 표면이 균일하게 부식됩니다. pH 값이 10보다 큰 환경에서는 비교적 안전함.
산소가 낮은 환경에서도 점식부식이 발생할 수 있으며, 많은 환원 물질이 보호 산화막이 용해될 가능성을 높일 수 있습니다.
흥미로운 점은 이러한 부식이 단순히 산화환원 반응의 결과가 아니라는 것입니다. 산업 환경에서의 미생물 활동과 지역적 산소 농도의 변화 등 부식이 더욱 진행되는 데 영향을 미치는 다른 요인들이 많이 있습니다. 이로 인해 예측하기 어려운 부식 조건이 변경될 수 있습니다.
침식부식을 예방하고 관리하기 위한 전략에는 크롬산염, 아질산염 등과 같은 다양한 부식 방지제를 사용하는 것이 포함됩니다. 이러한 화학물질은 금속 표면에 보호막을 형성하여 추가적인 부식 반응을 방지할 수 있습니다.
부식 방지제를 사용하더라도 농도가 너무 낮으면 국부적인 양극 형성이 발생할 수 있으며, 이는 부식을 심화시킵니다.
공학적 실패 사례는 침식부식의 잠재적 위험을 보여줍니다. 예를 들어, 1992년 멕시코 과달라하라에서 일어난 폭발 사고는 강철 가솔린 파이프라인의 침식부식으로 인해 누출이 발생하여 발생했습니다. 많은 인프라의 경우, 이와 같은 작은 구멍 하나만 있어도 막대한 손실이 발생할 수 있으며, 위험을 쉽게 감지하지 못하는 경우가 많습니다.
예를 들어, 부식성 탄약을 사용한 후 총기의 총구를 제때 청소하지 않으면 침식 부식이 발생할 가능성이 매우 높고, 이는 강선 변형을 일으키고 사격 정확도에 영향을 미칩니다. 실험실에서 부식으로 인한 장비 손상은 성능과 서비스 수명에도 영향을 미칠 수 있습니다. 특히 유해 가스가 포함된 환기 시스템에서 부식 문제는 더욱 신중하게 처리해야 합니다.
구조물이나 항공우주 산업과 같은 첨단 기술 분야에서는 침식부식이 발생하면 시스템의 전반적인 안전성에 눈에 띄지 않게 영향을 미칠 수 있습니다. 재료 속성에 대한 우리의 이해가 깊어짐에 따라, 침식 부식을 효과적으로 예방하고 관리하는 방법은 새로운 기술적 과제가 되었습니다. 그렇다면 금속 표면에 숨겨진 이 위협에 대해 어떤 더 효과적인 대책을 취해야 할까요?
