침식부식 (Erosion-Corrosion)
쉽게 풀면
금속이 액체 속에서 잘 버티는 이유는 표면에 얇은 보호 피막이 생기기 때문입니다. 그런데 액체가 빠르게 흐르거나 모래 같은 입자가 섞여 있으면 이 피막이 계속 벗겨집니다. 피막이 벗겨지면 맨 금속이 다시 부식되고, 새로 생긴 피막이 또 벗겨지는 일이 반복되어 손상이 매우 빨라집니다. 배관의 곡관부나 펌프 임펠러처럼 흐름이 급격히 바뀌는 곳에서 말발굽 모양의 홈이 파이는 형태로 나타납니다.
왜 중요한가
발전소 복수기 튜브, 해수 배관, 화학 플랜트 펌프처럼 유체를 다루는 설비의 수명을 직접 좌우해, 재료 선정과 유속 설계 기준의 근거가 됩니다. 단순한 부식 속도 시험만으로는 예측되지 않기 때문에, 유동 조건을 포함한 별도의 평가가 필요하다는 점에서도 중요하게 다뤄집니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
어떤 유속을 넘으면 손상 기구가 달라진다는 점을 보여주는 전형적인 결과입니다.
조금 더 깊게 보면
손상 속도는 피막이 벗겨지는 기계적 작용과 다시 생기는 전기화학적 작용의 경쟁으로 결정되므로, 피막의 재생 속도가 빠른 합금일수록 유리합니다. 구리계 합금에 철이나 알루미늄을 소량 넣어 피막 밀착성을 높이거나, 유속을 낮추고 곡관 반경을 키워 난류를 줄이는 것이 대표적인 대책입니다. 흐름 가속 부식이라 불리는 탄소강 배관의 감육 현상도 같은 범주에서 다뤄지며, 물의 화학 조건과 온도에 따라 위험 구간이 정해집니다.
주의할 점
기포가 꺼지며 생기는 충격파로 표면이 파이는 캐비테이션 손상이나, 미세 진동으로 접촉면이 손상되는 프레팅과는 손상을 만드는 기계적 작용이 다릅니다. 또 특정 지점에 구멍이 뚫리는 공식 부식과 달리, 침식부식은 흐름 방향을 따라 넓게 감육되는 형태가 특징입니다.