KR100393824B1 - 해수용배관의갈바닉부식제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해수용 배관의 갈바닉 부식 제어 방법에 관한 것으로, 해수가 흐르는 배관에 천연 해수 내의 양이온을 이용한 내식성 보호 피막을 형성시켜서 부식 반응을 억제하므로써, 해수용 배관의 수명을 향상시키기 위한 것이다.

이종 금속을 연결하는 해수용 배관의 갈바닉 부식을 방지하기 위해, 배관의 구멍에 불용성 양극을 삽입한 후 해수 분위기 하에서 전기화학적으로 귀한 금속 표면에 환원성 전류를 인가하여 Mg(OH)₂혹은 CaCO₃를 함유하는 내식성 피막을 형성시키는 해수용 배관의 갈바닉 부식 제어 방법이다.

Description

해수용 배관의 갈바닉 부식 제어방법

본 발명은 해수용 배관의 갈바닉 부식 제어 방법에 관한 것으로, 해수가 흐르는 배관에 천연 해수 내의 양이온을 이용한 내식성 보호 피막을 형성시켜서 부식 반응을 억제하므로써, 해수용 배관의 수명을 향상시키기 위한 것이다.

즉, 전기 화학적으로 귀(貴)한 금속(배관, 밸브, 펌프 등)측에 음극 전류를 인가하면 천연 해수 내에 존재하는 칼슘, 마그네슘등의 양이온에 의한 내식성 보호 피막이 형성되며, 이로 인해 이종(異種)금속 배관 사이의 전위차에 의해 발생하는 갈바닉 부식 반응이 전체적으로 억제된다.

이종 금속을 연결한 배관에 해수등의 부식 매질이 흐르게 되면, 두 재질중 전기 화학적으로 귀한 재질(Ti, Ni-Cr-Mo 합금 등)은 보호되고 비(卑)한 재질(Cu-Ni 합금, 탄소강 등)은 가속적으로 부식되어 파손되는 갈바닉 부식이 발생한다.

현재로서는 이러한 갈바닉 부식으로 부식되기 쉬운 부분을 소모품 개념으로 사용하면서 부식을 감안하여 두껍게 제작한 후에 주기적으로 검사하다가 과다한 부식이 발생하였을 경우에 그 부분을 교체하는 방법을 주고 사용하고 있다.

이러한 갈바닉 부식에 대한 대책으로 이종 금속 연결부에 절연체, 희생 양극, 이중 전극(BED)등을 설치하는 방법들이 제안되고 있으나, 장비에 따라서는 공간상의 이유로 연결부에 추가되는 장치를 설치하는데 번거로움이 있을 뿐만 아니라 부식방지 효과도 다소 미흡하였다.

이로 인해 부식 발생 여부를 관찰하고 보수ㆍ유지를 하는데 많은 시간, 인력 및 비용이 소요되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이종 금속중 귀한 부분의 내부 표면에 내식성 보호 피막을 형성시키므로써, 음극 반응을 억제하여 전체적인 갈바닉 부식을 최소화하는 것을 목적으로 한다.

또한 해수를 취급하는 이종 금속 배관의 보수 및 유지에 필요한 시간, 인력 및 비용을 저감할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.

도 1 은 본 발명의 기본 원리인 해수를 이용한 내식성 보호 피막의 형성 원리

도 2 는 본 발명의 대상인 해수용 배관의 갈바닉 부식 제어를 위한 구성도

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

본 발명의 기본 원리인 해수를 이용한 내식성 보호 피막의 형성 원리는 도 1에서 보는 바와 같이 중성의 해수가 환원성 전류가 인가되고 있는 금속 표면에서 아래의 반응식(1)에 의하여 OH-가 발생되고 이것이 금속 표면에서의 pH 값의 증가를 초래하여 과도한 OH- 이온이 아래의 식(2)와 같은 반응식에 따라 Mg(OH)₂및 CaCO₃로 환원 석출됨에 따라 이루어지게 된다.

(식 1) O₂＋ 2H₂O ＋ 4e^-→ 4OH^-

2H₂O ＋ 2e^-→ H₂＋ 2OH^-

(식 2) Mg²⁺＋ 2OH^-→ Mg(OH)₂

Ca²⁺＋ HCO₃ ^-＋ OH^-→ H₂O ＋ CaCO₃

해수용 배관의 갈바닉 부식 방지를 위해 형성시킨 내식성 보호 피막은 상기한 바와 같이 Mg(OH)₂와 CaCO₃으로 구성되어 있으며, 초기의 내식성 피막형성 시에는 비교적 높은 전류 밀도 조건으로 코팅하는 것이 차후 내식성 피막유지를 위해서 요구되는 전류 밀도를 낮출 수 있어 유리하다.

도 2 는 본 발명의 대상인 해수용 배관의 갈바닉 부식 제어를 위한 구성도를 도시한 것으로, 본 발명은 서로 다른 이종의 금속이 연결되는 해수용 배관의 갈바닉 부식을 방지하기 위한 것으로, 상기 이종의 배관 중, 부식전위가 상대적으로 낮은 배관에 볼트구멍을 형성하고, 상기 볼트구멍내로 테프론 등으로 이루어진 볼트형태의 절연체를 결합하며, 상기 절연체를 관통하여 배관내에 끝단이 위치하도록 양극용 불용성 전극을 삽입한 후, 상기 볼트구멍이 형성된 배관에 음극용 연결선을시공한다.

이와 같이 양극용 불용성 전극 및 음극용 연결선이 연결 설치되면, 배관내에 해수를 충진하고, 상기 양극용 불용성 전극 및 음극용 연결선을 통해 배관에 대략 0.1～0.5 mA/㎠ 수준의 음극 전류를 인가한다. 전류가 인가되면, 상기 도 1 의 내식성 보호 피막의 형성 원리에 의해 Mg(OH)₂와 CaCO₃을 함유하는 내식성 피막이 형성된다.

상기와 같이 이종 금속 배관에서 전리화학적으로 귀한 부분(갈바닉 부식의 발생시 음극에 해당하는 부분)에 이러한 내식성 보호 피막을 형성시키면, 음극 작용을 하는 표면적을 감소시키는 효과가 있으며, 형성된 피막은 상기한 식1에 보이는 바와같이 산소와 물이 환원되는 음극 반응을 억제하는 확산 장벽 역할을 하므로써 음극 반응 효율을 낮추게 된다.

즉, 음극 반응 속도가 낮아지면 금속이 부식되는 양극 반응 속도도 낮아지게 되며, 결과적으로 갈바닉 부식을 억제하는 효과를 나타내는 것이다.

한편 상기한 원리에 의해 배관 내부에 형성된 내식성 보호 피막은 운전 중에 박리 되거나, 해수의 온도가 높아져서 용해도가 높아지면 내식성 보호 피막의 성능이 저하될 수 있다.

따라서 내식성 보호 피막의 성능을 최대로 발휘하기 위해서는 주기적인 유지ㆍ보수가 필요하다.

운전중의 유지ㆍ보수를 위해서는 도 2와 같이 내식성 보호피막의 형성을 위해 가공되어 있던 구멍에 불용성 양극을 삽입하여 재코팅 해주면 된다.

즉, 강제 전류 인가 방식(Impressed Current Cathodic Protection)으로 미소한 전류를 흘려주므로써 손상된 피막의 자동 재생을 유도하는 것이다.

손상된 피막 지역은 적은 전류라도 좁은 지역에 집중되어 전류 밀도가 상대적으로 높기 때문에 초기의 피막 형성 조건에 상응하는 안정한 피막의 재생을 기대할 수 있게 된다.

이때 코팅조건은 -1.0V(vs. SCE)정도의 전위가 적당하며, 해수의 유속을 낮추어서 코팅하면 피막 형성 효율이 높아진다.

재코팅 후에는 불용성 양극을 뺀 다음에 마개를 덮고 정상 운전을 계속하면 된다.

본 발명에 의한 내식성 보호 피막은 손상되더라도 몇 번이고 재생되어 유지 및 보수가 간편하며, 피막이 손상된 부위가 상대적으로 높은 전류 밀도를 나타내기 때문에 우선적으로 재생되므로 효과적인 보수가 가능하다.

본 발명에 따른 효과로서는 첫째, 이종 금속을 연결하는 해수용 배관에서 발생하는 갈바닉 부식을 방지하므로써 그 수명을 향상시킬 수 있으며, 둘째, 유지ㆍ보수가 간편하고 효과적이기 때문에 그에 따른 비용을 저감할 수 있다.

Claims (1)

1. 부식전위가 서로 다른 이종 금속을 연결하는 해수용 배관의 갈바닉 부식을 제어하는 방법에 있어서;

   상기 이종 금속의 배관 중, 부식전위가 낮은 일측 금속배관에 볼트구멍을 형성하는 단계,

   상기 형성된 볼트구멍내로 볼트형태의 절연체를 결합하는 단계,

   상기 절연체를 관통하여 배관내에 끝단이 위치하도록 양극용 불용성 전극을 삽입하는 단계,

   상기 볼트구멍이 형성된 배관에 음극용 연결선을 시공하는 단계,

   상기 양극용 불용성 전극 및 음극용 연결선이 연결 설치된 배관내에 해수를 충진하는 단계,

   상기 양극용 불용성 전극 및 음극용 연결선을 통해 해수가 충진된 배관으로 0.1～05 mA/㎠ 수준의 음극 전류를 인가하는 단계에 의해,

   식 1 및 식 2 의 반응에 의해 Mg(OH)₂와 CaCO₃을 함유하는 내식성 피막이 배관내면에 형성되는 것을 특징으로 하는 해수용 배관의 갈바닉 부식 제어 방법.

   식 1

   식 2