KR101119671B1 - 배관 방청 관련 전기화학적 가속화 방법을 이용한 정량적 코팅 열화도의 평가방법 - Google Patents

배관 방청 관련 전기화학적 가속화 방법을 이용한 정량적 코팅 열화도의 평가방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배관 방청 관련 전기화학적 가속화 방법을 이용한 정량적 코팅 열화도의 평가방법에 관한 것으로서, 금속재질의 모재로 이루어진 비코팅재와 상기 금속재질 모재의 표면에 부식방지 코팅된 코팅재를 준비하는 준비단계; 상기 코팅재의 표면 일부분을 제거하여 인위적인 결함부를 생성하는 결함부 생성단계; 상기 코팅재 및 상기 비코팅재를 각각 인공침출수에 넣은 후, 상기 코팅재 및 상기 비코팅재에 대해 각각 양극 또는 음극전위를 교번인가하는 가속화단계; 상기 코팅재 및 상기 비코팅재 각각에 대해 교류전압을 인가하여 임피던스 분광시험에 의해 상기 가속화단계를 거친 시점의 열화도 상태를 평가하는 열화도 평가단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 실제 열화 환경과 가장 흡사한 인공침출수를 제조하여 부식환경을 조성함으로써, 실제 지하 환경에 매설되는 배관의 코팅열화도를 정확하게 예측할 수 있으며, 양극반응과 음극 반응을 동시에 적용하는 최적화된 정전위분극법을 이용한 열화 가속화시험을 통해 실제 코팅열화기구인 음극박리와 산화물 부풀림 현상을 모두 재현할 수 있어, 배관제품의 열화도를 정확하게 예측할 수 있는 장점이 있다. 뿐만 아니라, 최적화된 임피던스 분광시험에 의해 박리면적 및 코팅보호효율 등을 정확히 측정할 수 있으며, 이를 통해 이종재료간의 코팅열화도에 대해, 전기화학적으로 정량적인 비교를 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.
코팅, 강관, 열화도 평가, 임피던스 분광법

Description

배관 방청 관련 전기화학적 가속화 방법을 이용한 정량적 코팅 열화도의 평가방법 {QUANTITATIVE DETERMINATION METHOD OF COATING DEGRADATION OF BURIED PIPELINE BY ACCELERATED ELECTROCHEMICAL TECHNIQUE}
본 발명은 배관 방청 관련 전기화학적 가속화 방법을 이용한 정량적 코팅 열화도의 평가방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실제 열화환경과 흡사한 인공침출수를 이용하고, 양극반응과 음극 반응을 동시에 적용하는 가속화시험을 통해 배관제품 사용 전에 코팅열화도를 정확하게 예측할 수 있으며, 최적화된 임피던스 분광시험에 의해 이종재료간의 코팅열화도를 전기화학적으로 정량적인 비교를 용이하게 할 수 있는 배관 방청 관련 전기화학적 가속화 방법을 이용한 정량적 코팅 열화도의 평가방법에 관한 것이다.
배관의 코팅 열화기구는 물이나 산소와 같은 반응 물질이 전해질을 통해 코팅에 침투하면서 발생하게 된다. 특히, 실제 코팅의 열화 및 박리는 주로 음극박리(cathodic disbondment)와 양극반응에 의한 산화물 부풀림(oxide lifting)에 의 해 발생하는 것으로 알려져 있다. 음극박리는 미세결함을 통한 H2O와 O2의 침투에 따른 OH-생성으로 코팅의 분해와 박리가 진행되는 현상이다. 양극반응에 의한 산화물발생은 코팅층 아래에 축적된 부식생성물이 습윤?건조에 따라 수축?팽창을 반복하여 코팅의 박리를 유발하는 현상이다.
이러한 배관 코팅재의 열화에 대해, 종래의 코팅 열화도 평가는 음극 박리(cathodic disbondment) 현상을 통해 코팅층의 열화 현상만을 평가하고 있으며, 양극반응과 음극반응을 동시에 적용하여 코팅층과 모재인 금속재료의 열화를 가속화하는 코팅재의 열화도 평가법이 개발되지 않았다.
따라서, 양극반응과 음극반응을 통해 코팅층과 모재의 열화를 둘다 평가할 수 있는, 즉, 양극반응과 음극 반응을 동시에 적용하는 평가법이 개발되지 않았다.
또한, 해수 분위기에서 실시된 평가법이 주종을 이루어서 지하 환경의 부식 요소를 반영한 평가법의 필요성이 제기되어 왔다.
즉, 배관용 코팅재 열화도의 정량적 평가는 장기간의 부식으로 인한 인명과 재산 피해의 감소를 위해 필수적으로 요구되어 왔다. 이를 위해 재현성 있고 경제적인 코팅재 성능평가법이 필요하지만, 현재 사용되고 있는 열화도 평가법은 실제 현장에서 일어나는 부식환경과 상당한 차이가 있다. 따라서, 배관의 사용환경에 따른 부식특성을 분석하여 실제 열화기구를 재현한 가속화시험법의 개발이 필요하며, 이는 배관제품의 수명연장 및 신뢰성을 확보하는 효과로 이어질 수 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 실제 열화 환경과 가장 흡사한 인공침출수를 제조하여 부식환경을 조성함으로써, 실제 지하 환경에 매설되는 배관의 코팅열화도를 정확하게 예측하는 것을 목적으로 한다.
또한, 양극반응과 음극 반응을 동시에 적용하는 최적화된 정전위분극법을 이용한 열화 가속화시험을 통해 실제 코팅열화기구인 음극박리와 산화물 부풀림 현상을 모두 재현할 수 있어, 배관제품의 열화도를 정확하게 예측하는 것을 목적으로 한다.
또한, 최적화된 임피던스 분광시험에 의해 박리면적 및 코팅보호효율 등을 정확히 측정할 수 있으며, 이를 통해 이종재료간의 코팅열화도에 대해, 전기화학적으로 정량적인 비교를 용이하게 할 수 있는 코팅 열화도의 평가방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배관 방청 관련 전기화학적 가속화 방법을 이용한 정량적 코팅 열화도의 평가방법은, 금속재질의 모재로 이루어진 비코팅재와 상기 금속재질 모재의 표면에 부식방지 코팅된 코팅재를 준비하는 준비단계; 상기 코팅재의 표면 일부분을 제거하여 인위적인 결함부를 생성하는 결함부 생성단계; 상기 코팅재 및 상기 비코팅재를 각각 인공침출수에 넣은 후, 상기 코팅재 및 상기 비코팅재에 대해 각각 양극 또는 음극전위를 교번인가하는 가속화단계;상기 코팅재 및 상기 비코팅재 각각에 대해 교류전압을 인가하여 상기 가속화단계를 거친 시점의 열화도 상태를 평가하는 열화도 평가단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 코팅재의 결함부 면적은 0.05 cm2내지 0.1 cm2이고, 그 외의 면적은 절연물로 피복하며, 상기 비코팅재는 80 mm2 내지 120 mm2의 면적을 노출시키고, 그 외의 면적은 절연물로 피복하는 절연단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 절연물은 에폭시수지, 비닐수지 또는 실리콘 수지 중 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 결함부 생성단계에서, 상기 결함부는 상기 코팅재가 두께방향으로 코팅부분의 전부 및 모재의 일부가 제거된 것을 특징으로 한다.
상기 가속화단계에서, 상기 인공침출수는 상기 탄산수소나트륨(NaHCO3) 100중량부에 대하여, 염화칼슘(CaCl2) 40 내지 80중량부, 황산마그네슘(MgSO4?7H2O) 20 내지 40중량부, 황산(H2SO4) 30 내지 50중량부 및 질산(HNO3) 5 내지 20중량부를 포함하여 이루어지며, 수소이온농도(pH)는 5.8 내지 6.9인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가속화단계는, 개방회로전위를 기준으로 ±200 mV 내지 ±400 mV의 전위를 2 내지 4시간 단위로 교번인가하며, 이를 3 내지 10회 반복하는 것을 특징으로 한다.
상기 열화도 평가단계는, 진폭 ±10 mV 내지 ±30 mV의 교류전위를 100 kHz 내지 10 mHz의 주파수범위에 걸쳐 인가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 배관 방청 관련 전기화학적 가속화 방법을 이용한 정량적 코팅 열화도의 평가방법에 따르면, 실제 열화 환경과 가장 흡사한 인공침출수를 제조하여 부식환경을 조성함으로써, 실제 지하 환경에 매설되는 배관의 코팅열화도를 정확하게 예측할 수 있는 장점이 있다.
또한, 양극반응과 음극 반응을 동시에 적용하는 최적화된 정전위분극법을 이용한 열화 가속화시험을 통해 실제 코팅열화기구인 음극박리와 산화물 부풀림 현상을 모두 재현할 수 있어, 배관제품의 열화도를 정확하게 예측할 수 있는 장점이 있다.
뿐만 아니라, 최적화된 임피던스 분광시험에 의해 박리면적 및 코팅보호효율 등을 정확히 측정할 수 있으며, 이를 통해 이종재료간의 코팅열화도에 대해, 전기화학적으로 정량적인 비교를 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명에 의한 배관 방청 관련 전기화학적 가속화 방법을 이용한 정량적 코팅 열화도의 평가방법에 대하여 본 발명의 바람직한 하나의 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시목적을 위한 것이고, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 배관 방청 관련 전기화학적 가속화 방법을 이용한 정량적 코팅 열화도의 평가방법은, 준비단계(S10), 결함부 생성단계(S20), 절연단계(S30), 가속화단계(S40), 열화도 평가단계(S50)를 포함하여 이루어진다.
먼저, 준비단계(S10)는 금속재질의 모재로 이루어진 비코팅재와 상기 금속재질 모재의 표면에 부식방지 코팅된 코팅재를 준비하는 단계이다. 이는 이하 열화도 평가단계(S50)에서 코팅의 보호효율 및 박리면적을 계산하기 위해 코팅된 모재와 코팅되지 않은 모재를 준비하는 것이다.
상기 모재는 금속재질인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 강철재질인 것이 효과적이다. 따라서, 코팅재는 모재에 콜타르 에나멜 또는 폴리에틸렌 등의 부식방지를 위한 코팅재료를 도장함으로써 제조되며, 비코팅재는 모재 그대로이다.
상기 코팅재의 코팅 두께는 2 mm 내지 10 mm인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 3 mm 내지 7 mm인 것이 효과적이다. 2 mm미만인 경우에는 코팅이 약하여 열화도평가에 적합하지 않으며, 10 mm를 초과하는 경우에는 과도한 코팅으로 역시 열화도평가에 적합하지 않는 문제가 있다.
예를 들면, KS D 8307 및 KS D 3607에 콜타르 에나멜은 4 mm 이상, 폴리에틸렌은 3.5 mm 이상의 코팅을 실시하는 것으로 규정되어 있다. 이러한 코팅의 두께는 KS M ISO2808에 규정된 비파과절차(예 : 자기적 방법을 이용한 탐침을 사용하는 절차, 마이크로미터를 사용하는 기계적인 접촉 방법에 의한 절차, 현미경을 사용하는 측정 절차 등) 중 하나를 이용하여 측정할 수 있다.
다음으로, 결함부 생성단계(S20)는 상기 코팅재의 표면 일부분을 제거하여 인위적인 결함부를 생성하는 단계이다. 이는 차체나 샤시부품같은 수백 ㎛두께의 코팅과 달리, 지하 매설 배관에는 상기와 같이 수 mm의 두꺼운 코팅이 적용되므로, 전기화학적 가속화 및 특성 평가를 위해서 인위적인 결함생성이 필요하기 때문에 개발된 단계이다.
여기서, 상기 결함부는 상기 코팅재가 두께방향으로 코팅부분의 전부 및 모재의 일부가 제거된 것을 특징으로 한다.
도 2a 및 도 2b에 나타난 바와 같이, 코팅부분 전부와 모재의 일부를 제거하여 결함부를 생성한다. 단, 도 2a와 같이, 일반적인 끝이 뾰족한 드릴을 사용하는 경우에는 코팅의 잔류 및 모재손상의 문제가 있으므로, 도 2b와 같이, 모재의 손상 및 열발생에 의한 코팅의 열화를 방지하기 위하여 연마지를 이용하여 끝이 평평한 드릴을 제조하여 결함부를 생성함으로써, 상기 문제점을 해결한다.
또한, 결함부를 생성함에 있어서, 표면이 균일하고 부드럽게 유지되도록 코팅부분과 모재 표면의 일부만 조심스럽게 제거한다. 모재를 너무 많이 제거하면 국 부 가열이 발생해, 주변 코팅부분의 손상 및 인접 모재의 전기화학적 전위변화로 이어질 수 있으므로, 상기 도 2b의 드릴을 이용하여 조심스럽게 결함부를 형성하되, 두께방향으로, 코팅부분은 전부 제거하나, 모재는 1mm이하로 제거하는 것이 바람직하다. 즉, 모재는 거의 제거되지 않고 코팅재를 벗겨내기 위해 드릴로써 결함부 형성 작업을 실시하는 것이 바람직하다.
다음으로, 절연단계(S30)는 상기 코팅재의 결함부 면적은 0.05 cm2내지 0.1 cm2이고, 그 외의 면적은 절연물로 피복하며, 상기 비코팅재는 80 mm2 내지 120 mm2의 면적을 노출시키고, 그 외의 면적은 절연물로 피복하는 단계이다.
이는 필수적인 단계는 아니나, 이하 가속화단계(S40) 및 열화도 평가단계(S50)에서 최적의 열화 및 그 평가를 위해 동일한 크기의 코팅재의 결함부 및 비코팅재의 노출부를 구성하기 위함이며, 또한, 정확한 열화도의 비교를 위해 전위변화를 최소화하기 위함이다.
상기 코팅재의 결함부는 0.05 cm2내지 0.1 cm2인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.06 cm2내지 0.08 cm2인 것이 가장 효과적이다. 또한, 상기 비코팅재는 노출부는 80 mm2 내지 120 mm2인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 90 mm2 내지 100 mm2인 것이 가장 효과적이다.
상기 범위를 벗어나는 경우에는 이하 가속화단계(S40) 및 열화도 평가단계(S50)에서 열화 가속화 및 열화도 평가가 정확히 이루어지기 어려운 문제가 있으며, 경제성 또한 떨어지는 문제가 있다.
절연단계를 거친 상기 코팅재의 결함부 및 상기 모재의 일실시예는 도 3에 나타나 있다.
상기 절연물은 절연가능하며 금속재질의 모재와 높은 접착력을 가지는 물질이면 어느것이나 무방하나, 수차례의 실험결과, 본 발명에서는 에폭시수지, 비닐수지 또는 실리콘 수지 중 적어도 하나를 절연재료로 사용하는 것이 가장 효과적이다.
다음으로, 가속화단계(S40)는 상기 코팅재 및 상기 비코팅재를 각각 인공침출수에 넣은 후, 상기 코팅재 및 상기 비코팅재에 대해 각각 양극 또는 음극전위를 교번인가하는 단계이다. 이는 도 4에 나타난 바와 같이, 열화메커니즘인 음극박리와 산화물 부풀림현상을 모두 재현하기 위하여, 종래에는 음극박리현상만을 재현하였으나, 이는 실제 부식현상과 달라, 정확한 열화도 평가를 할 수 없는 단점을 극복하기 위한 것이다.
여기서, 인공침출수는 상기 탄산수소나트륨(NaHCO3) 100중량부에 대하여, 염화칼슘(CaCl2) 40 내지 80중량부, 황산마그네슘(MgSO4?7H2O) 20 내지 40중량부, 황산(H2SO4) 30 내지 50중량부 및 질산(HNO3) 5 내지 20중량부를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 이는 종래 단순히 염화나트륨(NaCl)수용액으로 부식환경을 조성한 것과 달리, 실제 토양의 부식환경과 최대한 유사하게 유지하기 위함이다. 상기 범위를 벗어난 경우에는 실제 지하에서의 배관 부식환경과 오차가 발생하여, 전체적인 열화도 평가에 오차가 생길 수 있는 문제가 있다.
또한, 상기 인공침출수는 상기 조성으로 인해 수소이온농도(pH)를 5.8 내지 6.9로 유지하여야 한다. 5.8미만인 경우에는 부식이 자연상태에 비해 과도하게 빨리 진행되며, 6.9를 초과하는 경우에는 부식이 자연상태에 비해 지나치게 느리게 진행되어 정확한 열화도 평가가 이루어지지 않는 문제가 있다.
상기 인공침출수는 그 온도가 20 내지 40℃인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 25 내지 35℃인 것이 가장 효과적이다. 상기 온도범위를 벗어나는 경우에는 자연상태에서의 일반적인 부식속도로 열화가 이루어지지 않는 문제가 있다.
상기 가속화단계(S40)는 전기화학적 방법으로 열화를 가속화하는 과정으로, 배관의 열화를 가속화하는데 최적화된 정전위 분극법을 개발하였다. 이는 개방회로전위를 기준으로 ±200 mV 내지 ±400 mV의 전위를 2 내지 4시간 단위로 교번인가하며, 이를 3 내지 10회 반복하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 ±300 mV의 전위를 3시간 단위로 교번인가하며, 이를 7회 반복하는 것이 가장 효과적이다. 상기 범위의 전위, 인가시간 및 반복횟수를 벗어나는 경우에는 실제 현장에서의 열화를 재현하기 어려우며, 이에 다라 열화도 평가 자체의 신뢰도가 떨어지는 문제가 있다. 이는 발명자가 수차례의 실험과 연구를 통해 배관 주위 환경을 고려하여 최적화한 정전위 분극법의 조건이다.
도 5에서는, 상기 정전위 분극법의 원리에 대해 나타내고 있다. 정전위를 인 가하면 양극분극시 양극전류밀도 ia는 증가하고 음극전류밀도 ic는 감소하며, 음극분극시는 반대의 현상이 나타난다. 즉, 예를 들어 강관에 이를 적용하는 경우에는 아래와 같은 반응이 일어난다.
1) Fe -> Fe2+ + 2e- (코팅 결함부 금속의 양극산화반응)
2) O2 + 2H2O + 4e- -> 4OH- (용존산소의 음극환원에 의한 OH-의 생성)
즉, 본 발명의 정전위 분극법은 양극 또는 음극방향으로 일정한 전위를 인가하여 그 응답값인 전류를 시간에 따라 측정하는 것으로, 도 4에서와 같이, 두 반전지 반응의 평형상태인 부식전위(Ecorr)로부터 양극분극(전위증가)이 되면 금속의 산화반응이 증가하며, 음극분극(전위감소)이 되면 용존산소의 환원과 같은 음극반응이 증가하게 된다. 따라서, 양극 및 음극전위를 교번인가하면 코팅의 두 가지 열화기구를 동시에 재현?가속화할 수 있다는 특징이 있다.
또한, 도 6에서는 상대전극, 기준전극 및, 코팅재 또는 비코팅재를 인공침출수에 넣고 전위를 인가하는 가속도시험장치의 모식도를 나타내고 있으며, 도 7에서는 코팅재와 비코팅재의 거치방법을 나타내고 있다. 도 7에서와 같이, 수면에 평행하도록 코팅재 또는 비코팅재를 위치시켜, 수면에 수직으로 위치함으로써 녹층이 손상되었던 문제점을 개선하였다.
마지막으로, 열화도 평가단계(S50)는 상기 코팅재 및 상기 비코팅재 각각에 대해 교류전압을 인가하여 상기 가속화단계를 거친 시점의 열화도 상태를 평가하는 단계이다. 이는 주파수에 따른 응답값을 분석하여 용액저항 및, 코팅 또는 부식생성물의 저항과 모재의 전하이동저항을 분리하여 정량적으로 산출할 수 있으므로 종래의 직류측정법에 비해 정밀한 결과를 얻을 수 있는 열화도 평가방법을 개발한 것이다.
상기 열화도 평가단계(S50)는 임피던스 분광시험으로써, 고주파로부터 저주파에 걸쳐 코팅재 및 비코팅재에 교류전압을 인가하여 측정하는 전기화학적 측정법으로, ±20 mV정도의 작은 진폭의 전압을 인가하므로 코팅재 및 비코팅재의 손상이 거의 없는 비파괴시험법이며, 침지시간에 따른 코팅재 및 비코팅재의 부식거동을 관찰할 수 있는 장점이 있다. 또한, 정량적으로 산출된 열화도 결과를 알 수 있어, 이종재료간의 비교가 용이하며, 정밀한 결과를 얻을 수 있는 장점이 았다.
상기 열화도 평가단계(S50)는 진폭 ±10 mV 내지 ±30 mV의 교류전위를 1 mHz(밀리헤르츠) 내지 1MHz(메가헤르츠)의 주파수범위에 걸쳐 인가하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 ±15 mV 내지 ±25 mV의 교류전위를 10 mHz(밀리헤르츠) 내지 100 kHz(킬로헤르츠)의 주파수범위에 걸쳐 인가하는 것이 가장 효과적이다. 상기 교류전위 범위 및 상기 주파수 범위를 벗어나는 경우에는 코팅재 및 비코팅재의 손상이 생길 수 있으며, 정량적인 열화도 측정에서 오차가 발생하는 문제가 있다.
또한, 도 8에서는 가속화단계(S40) 및 열화도 평가단계(S5)의 측정방식에 대해 그래프로 나타내고 있다.
상기 열화도 평가단계(S50)에서는 임피던스 분광시험을 거친 후, 이하의 식을 이용하여 코팅의 보호효율 및 박리면적을 정확히 계산할 수 있다.
<코팅의 보호효율>
Figure 112009059944071-pat00001
(RO substrate : 모재의 분극저항, Rcoating-substrate : 코팅재의 분극저항)
<박리면적>
Figure 112009059944071-pat00002
(R0 ct : 모재의 전하이동저항, Rct : 코팅재의 전하이동저항)
이하에서는 실험을 통해 본 발명의 열화도 평가의 정확성을 입증하도록 한다. 강관의 표면에 콜타르에나멜을 7 mm 코팅한 실시예 1과 강관의 표면에 폴리에틸렌 4 mm를 코팅한 실시예 2를 본 발명에 따라 열화도 평가한 결과는 다음과 같다.
열화도 평가단계(S50)까지 거친 실시예 1 및 2의 박리면적 및 코팅보호효율을 이하의 표 1, 도 9a 및 도 9b에서 나타내었다.
<표 1>
Rrust Rct Rp 전기화학적
박리면적(cm2)		 코팅보호효율
(%)
실시예 1(1차) 5345 26990 32335 0.232 81.5
실시예 1(2차) 5145 40560 45705 0.155 86.9
실시예 2(1차) 3944 84220 88164 0.075 93.2
실시예 2(2차) 3291 87100 90391 0.072 93.4
이하 <표 2>에서는 박리면적을 확인하기 위해 코팅제거 후, 육안평가를 실시하였다.

 박리면적 (cm2)
1차 2차 평균
실시예 1 0.166 0.146 0.156
실시예 2 0.081 0.079 0.080
상기의 실험결과에서 볼 수 있듯이, 육안평가한 <표 2>와 본 발명에 의하 <표 1>의 결과는 극히 유사하였다. 즉, 본 발명의 열화도 평가의 정확성이 매우 높다는 것을 알 수 있었으며, 각 재료간의 비교가 용이하고, 1,2차 실험을 통해 코팅열화도의 편차를 비교하여 코팅건전성 또한 평가할 수 있음을 알 수 있었다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 배관 방청 관련 전기화학적 가속화 방법을 이용한 정량적 코팅 열화도의 평가방법을 순차적으로 나타낸 순서도
도 2a는 본 발명의 결함부 생성단계(S20)에서, 끝이 뾰족한 드릴로 결함을 생성하는 과정을 나타낸 단면도
도 2b는 본 발명의 결함부 생성단계(S20)에서, 끝을 연마한 드릴로 결함을 생성하는 과정을 나타낸 단면도
도 3은 본 발명의 절연단계(S30)를 거친 코팅재 및 모재의 단면도
도 4는 배관의 열화메커니즘인 음극박리와 산화물 부풀림현상을 나타낸 모식도
도 5는 본 발명의 가속화단계(S40)에서, 정전위 분극법의 원리를 나타낸 그래프
도 6은 본 발명의 가속화단계(S40)에서, 정전위 분극시험을 실시하는 장치를 나타낸 모식도
도 7은 코팅재와 비코팅재의 수평 거치방법을 나타낸 모식도
도 8은 본 발명의 가속화단계(S40) 및 열화도 평가단계(S5)의 측정방식에 대해 나타낸 그래프
도 9a는 본 발명의 실시예 1(C.E) 및 실시예 2(P.E)에 대한 박리면적을 나타낸 그래프
도 9b는 본 발명의 실시예 1(C.E) 및 실시예 2(P.E)에 대한 코팅보호효율(%) 을 나타낸 그래프

Claims (9)

  1. 금속재질의 모재로 이루어진 비코팅재와 상기 금속재질 모재의 표면에 부식방지 코팅된 코팅재를 준비하는 준비단계;
    상기 코팅재의 표면 일부분을 제거하여 인위적인 결함부를 생성하는 결함부 생성단계;
    상기 코팅재의 결함부 면적은 0.05 cm2내지 0.1 cm2이고, 그 외의 면적은 절연물로 피복하며, 상기 비코팅재는 80 mm2 내지 120 mm2의 면적을 노출시키고, 그 외의 면적은 절연물로 피복하는 절연단계;
    상기 코팅재 및 상기 비코팅재를 각각 인공침출수에 넣은 후, 상기 코팅재 및 상기 비코팅재에 대해 각각 양극 또는 음극전위를 교번인가하는 가속화단계; 및
    상기 코팅재 및 상기 비코팅재 각각에 대해 교류전압을 인가하여 상기 가속화단계를 거친 시점의 열화도 상태를 평가하는 열화도 평가단계;를 포함하여 이루어지며,
    상기 가속화단계는, 개방회로전위를 기준으로 ±200 mV 내지 ±400 mV의 전위를 2 내지 4시간 단위로 교번인가하며, 이를 3 내지 10회 반복하며,
    상기 열화도 평가단계는, 진폭 ±10 mV 내지 ±30 mV의 교류전위를 1 mHz(밀리헤르츠) 내지 1MHz(메가헤르츠)의 주파수범위에 걸쳐 인가하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 가속화 방법을 이용한 정량적 코팅 열화도의 평가방법
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 결함부 생성단계에서, 상기 결함부는 상기 코팅재가 두께방향으로 코팅부분의 전부 및 모재의 일부가 제거된 것을 특징으로 하는 전기화학적 가속화 방법을 이용한 정량적 코팅 열화도의 평가방법
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 절연물은 에폭시수지, 비닐수지 또는 실리콘 수지 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 전기화학적 가속화 방법을 이용한 정량적 코팅 열화도의 평가방법
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 가속화단계에서, 상기 인공침출수는 탄산수소나트륨(NaHCO3), 염화칼슘(CaCl2), 황산마그네슘(MgSO4?7H2O), 황산(H2SO4) 및 질산(HNO3)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기화학적 가속화 방법을 이용한 정량적 코팅 열화도의 평가방법
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 가속화단계에서, 상기 인공침출수는 상기 탄산수소나트륨(NaHCO3) 100중량부에 대하여, 염화칼슘(CaCl2) 40 내지 80중량부, 황산마그네슘(MgSO4?7H2O) 20 내지 40중량부, 황산(H2SO4) 30 내지 50중량부 및 질산(HNO3) 5 내지 20중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기화학적 가속화 방법을 이용한 정량적 코팅 열화도의 평가방법
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 가속화단계에서, 상기 인공침출수의 수소이온농도(pH)는 5.8 내지 6.9인 것을 특징으로 하는 전기화학적 가속화 방법을 이용한 정량적 코팅 열화도의 평가방법
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