틈부식
Crevice corrosion |
틈새부식은 작업용 액의 환경으로부터의 접근이 제한된 밀폐된 공간에서 발생하는 부식을 말한다. 이 공간들은 일반적으로 틈새라고 불린다. 틈새의 예로는 부품, 개스킷 또는 씰 아래, 균열 및 솔기 내부, 침전물 및 슬러지 더미로 채워진 공간 사이의 틈새 및 접촉 부위가 있다.[1][2]
메커니즘
스테인리스강의 부식 저항성은 표면의 초박막 보호산화물 필름(패시브 필름)의 유무에 따라 달라지지만, 할로겐 용액이나 산을 줄이는 등의 특정 조건에서 이 산화막이 분해될 수 있다. 산화물 필름이 분해될 수 있는 영역은 예를 들어 개스킷 아래 날카로운 재진입 모서리에 구성품을 설계하거나 불완전한 용접 침투 또는 표면 중첩과 관련된 방법의 결과일 수 있다.[3] 이것들은 모두 부식을 촉진할 수 있는 틈새를 형성할 수 있다. 부식 부위로 기능하려면 틈새가 코로덴트의 진입을 허용하기에 충분한 폭이어야 하지만 코로덴트가 정체 상태를 유지할 수 있을 만큼 충분히 좁아야 한다. 따라서 틈 부식은 대개 몇 마이크로미터 넓이의 틈새에서 발생하며, 각질 순환이 가능한 홈이나 슬롯에서는 발견되지 않는다. 이러한 문제는 특히 틈새의 형성을 피하거나 최소한 가능한 한 열린 상태를 유지하는 데 있어 부품의 설계에 주의를 기울이면 극복될 수 있는 경우가 많다. 틈 부식은 구멍 부식과 매우 유사한 메커니즘이다; 한 곳에 내성이 있는 합금은 일반적으로 두 가지 모두에 내성이 있다. 틈 부식은 구멍 부식에 비해 국소 부식의 정도가 덜 심한 것으로 볼 수 있다. 구멍 부식의 침투 깊이와 전파 속도는 틈 부식보다 현저하게 크다.
틈새들은 벌크 액체의 그것과는 매우 다른 국소 화학물질을 발달시킬 수 있다. 예를 들어 보일러에서 비휘발성 불순물의 농도는 수증기가 지속되기 때문에 열전달 표면 근처의 틈새에서 발생할 수 있다. 나트륨, 황산염, 염화물과 같은 일반 물 불순물에는 수백만 개의 "농도 인자"가 드물지 않다.[4] 농도 프로세스를 흔히 "숨기기"(HO)라고 하는데, 반대로 농도가 균등하게 나오는(예: 정지 중) 과정을 "숨기기 복귀"(HOR)라고 한다. 중성 pH 용액에서는 틈새 내부의 pH가 2로 떨어질 수 있는데, 이는 대부분의 금속과 합금의 부식을 가속화하는 고산성 조건이다.
주어진 틈새 유형의 경우, 틈새 부식의 시작에 중요한 두 가지 요인은 틈새 내 전해액의 화학적 구성과 틈새로의 잠재적 낙하이다. 기존에 연구자들은 두 요인 중 하나 또는 다른 두 요인 중 하나가 틈새 부식을 유발하는 원인이라고 주장해 왔으나, 최근에는 두 요인이 결합해 능동적인 틈새 부식을 유발하는 것으로 나타났다.[5] 틈 전해액의 잠재적 감소와 구성 변화 모두 틈새의 탈산소화와 전기 작용 영역의 분리에 의해 발생하며, 틈새 내에서 순 음극 반응이 발생하고(볼드한 표면에서) 틈새 바깥에서 순 음극 반응이 발생한다. 음극 영역과 음극 영역 사이의 표면 영역의 비율은 유의하다.
틈새 내에서 발생하는 일부 현상은 갈바닉 부식을 다소 연상시킬 수 있다.
- 갈바닉 부식
- 두 개의 연결된 금속 + 단일 환경
- 틈새 부식
- 하나의 금속 부품 + 두 개의 연결된 환경
틈 부식의 메커니즘은 구멍 부식의 메커니즘과 유사할 수 있다(그러나 항상 그렇지는 않다). 그러나 별도의 처치를 정당화하기에는 충분한 차이가 있다. 예를 들어 틈부식에서는 틈의 기하학적 구조와 미분 국소 화학의 발달로 이어지는 농도 과정의 특성을 고려해야 한다. 틈새 내부의 극단적이고 종종 예상치 못한 국소 화학 조건을 고려할 필요가 있다. 갈바닉 효과는 틈새의 열화에 역할을 할 수 있다.
공격 모드
갈라진 틈과 금속의 성질에 따라 갈라진 부식은 다음과 같은 형태를 취할 수 있다.
- 피팅(즉, 피트의 형성) 그러나 노트 피팅과 틈 부식은 동일하지 않다.[6]
- 파일 형식 부식(유기 코팅 아래의 금속 표면에 발생할 수 있는 이러한 유형의 틈 부식),
- 군간 공격, 또는
응력 부식 균열
응력 부식 균열로 인한 균열의 일반적인 형태가 발생하는데, 응력 농도가 가장 큰 틈의 밑부분에서 균열이나 균열이 발생한다. 이는 1967년 웨스트버지니아 주 실버브릿지가 추락한 근본 원인으로, 불과 3mm 길이의 단 한 번의 임계 균열이 갑자기 커져 넥타이 바 관절이 골절됐다. 나머지 다리는 1분도 안 돼 쓰러졌다. 은교의 안검은 중복을 위해 평상시처럼 "결합"된 적당한 재료 강도의 얇은 막대를 두껍게 쌓는 것이 아니라 각각 두 개의 바(일반적인 연강보다 두 배 이상 강한)로 구성되었기 때문에 중복되지 않았다. 막대가 두 개만 있으면 한 개가 고장나면 두 번째에 과도한 하중이 가해져 막대가 더 많이 사용되는 것과 달리 전체 고장이 발생할 수 있다. 낮은 재분배 체인은 설계 요건에 따라 설계할 수 있지만, 안전성은 정확하고 고품질의 제조 및 조립에 전적으로 의존한다.
의의
틈 부식에 대한 민감도는 재료 환경 시스템마다 매우 다양하다. 일반적으로 틈 부식은 스테인리스강이나 알루미늄과 같이 일반적으로 수동적인 금속인 재료의 가장 큰 관심사다. 틈 부식은 내식성이 높은 슈퍼앨로이(superaloy)로 제작되고 가장 순수하게 이용 가능한 수화학으로 작동하는 구성 요소에 가장 큰 의미를 갖는 경향이 있다. 예를 들어, 원자력 발전소의 증기 발생기는 주로 틈새 부식에 의해 성능이 저하된다.
틈 부식은 국부적이고 전체 자재 손실은 최소인 반면 부품 고장으로 이어질 수 있어 매우 위험하다. 틈 부식의 시작과 진행은 감지하기 어려울 수 있다.
참고 항목
참조
- ^ Fontana, Mars Guy (1987). Corrosion Engineering. The Ohio State University: McGraw-Hill. pp. 51–59. ISBN 0-07-100360-6.
- ^ "Crevice Corrosion - NACE". www.nace.org. Retrieved 2021-05-24.
- ^ "Crevice Corrosion - an overview ScienceDirect Topics". www.sciencedirect.com. Retrieved 2021-05-24.
- ^ "Different Types of Corrosion: Crevice Corrosion -Causes and Prevention. Different Forms of Corrosion:corrosion types, corrosion forms, pipe corrosion, generalized corrosion, pitting corrosion, galvanic corrosion, MIC corrosion,". www.corrosionclinic.com. Retrieved 2021-05-24.
- ^ Kennell, Glyn F.; Evitts, Richard W.; Heppner, Kevin L. (2008). "A critical crevice solution and IR drop crevice corrosion model". Corrosion Science. 50 (6): 1716–1725. doi:10.1016/j.corsci.2008.02.020.
- ^ "What is the difference between pitting and crevice corrosion?". Langley Alloy Inc. Retrieved 2021-05-24.
