강철의 부식 시험 방법

촉진 시험이 할 수 있는 것과 할 수 없는 것

출처는 이 점을 직접적으로 밝히고 있으며, 그 경고가 이 주제 전체에서 가장 유용한 문장입니다. 염수 분무 시험은 철계 및 비철 금속의 부식성과 무기 및 유기 코팅이 제공하는 보호 정도를 평가하기 위한 촉진 시험으로 100년 이상 사용되어 왔습니다. 이는 주로 품질 관리를 위해, 알려진 보존 표준과 비교하여 금속 및 코팅의 상대적 성능을 비교하는 데 가장 자주 사용됩니다. 재현성 분산에 대해 오랫동안 논의되어 왔으며, 실제 사용 성능과의 의문스러운 상관관계에 대해서도 논의되었고, 출처는 그 원인을 명시하고 있습니다. 이 시험은 그러한 사용을 뒷받침하는 교차 검증 데이터가 존재하는 드문 경우를 제외하고는, 특정 환경이나 사용 조건을 시뮬레이션하기 위한 것이 결코 아니었습니다. 실제로 적용되는 것은 재료와 코팅을 서로 비교할 수 있도록 표준화된 양의 부식 작용입니다.

이러한 틀은 강철 주문 시 부식 결과를 어떻게 읽어야 하는지를 결정합니다. 염수 분무 수치는 일관성과 상대적 위치에 대한 진술을 뒷받침합니다. 이는 금형이 얼마나 오래 지속될지에 대한 진술을 뒷받침하지 않으며, 이 차이는 고객이 두 번째 질문을 하고 공급업체가 첫 번째 질문으로 답하는 경우에 가장 중요합니다.

챔버 시험 및 그 실행 조건

미국과 세계 대부분의 지역에서 가장 일반적으로 사용되는 염수 분무 방법은 ASTM B 117, ASTM B 368 및 ASTM G 85에 수록된 것이며, 많은 국가 및 회사 표준이 대체로 이러한 세부 사항을 따릅니다. 적절히 장비된 동일한 장치는 습도 시험도 실행하는데, 이는 탈이온수를 유일한 부식제로 사용하며 염분을 전혀 포함하지 않습니다. 아래 표는 전해질, pH, 온도 및 단계 구조와 함께 방법을 정리한 것으로, 습식, 건식 및 염수 단계를 교대로 하여 노출을 실외 주기에 더 가깝게 만들기 위해 개발된 순환 시험도 포함합니다.

출처에서 표로 정리한 대로 일반적으로 사용되는 캐비닛 부식 시험 방법으로, 정적 시험과 순환 시험으로 분류된다. 습도 시험은 탈이온수를 유일한 부식제로 사용하며 염분을 포함하지 않는다. 해당 문헌의 Table 1에서 발췌함.

해당 표에서 주목할 만한 두 가지 해석이 있다. 첫째, 정적 중성 분무 방법은 모두 5% 염화나트륨, pH 6.5~7.2, 온도 35 C로 동일하며, 국가 표준 간의 차이는 대부분 사소한 허용 오차에 있다. 산성화 변형은 pH를 2.8~3.3으로 이동시키고, 구리 촉진 변형은 리터당 0.25그램의 염화구리를 첨가하고 온도를 49 C로 높이며, 이는 장치를 변경하지 않고 시험을 더 빠르게 하는 방법이다. 둘째, 순환 시험은 정적 시험의 더 가혹한 버전이 아니다. 이는 다른 실험이며, 순환 방법 중 하나의 순위가 정적 분무의 순위와 반드시 일치하지는 않는다. 비록 둘 다 염수 분무라고 불리더라도.

전기화학적 방법과 그 추가 사항

전기화학적 방법은 순위가 아닌 수치를 얻는 경로이다. 그 근거는 전류가 0인 부식 전위에서 분극 곡선의 기울기로 정의되는 분극 저항이 부식 전류 밀도와 반비례하며, 그 관계가 Stern and Geary 방정식이라는 것이다. 부식 전류 밀도는 상수 B를 분극 저항으로 나눈 값과 같으며, B는 양극 및 음극 Tafel 기울기로부터 계산된다. 기울기를 알 수 없는 경우, 출처는 정성적 추정을 위해 13~26밀리볼트 사이의 상수 B가 종종 사용된다고 언급하며, 이것이 동일한 강재에 대해 서로 다른 속도를 보고하는 두 실험실 간의 대부분의 불일치의 원인이다.

출처에서 제시하는 부식 시험용 전기화학적 방법. 소신호 방법은 비파괴적인 것으로 설명되며, 이것이 동일 시편에서 반복할 수 있게 합니다.

저항 측정이 가치가 있는지를 결정하는 두 가지 실험적 효과가 있습니다. 첫째는 주사 속도입니다. 전위를 너무 빠르게 주사하면 측정된 분극 저항이 너무 낮게 나오고 부식 속도가 과대평가됩니다. 둘째는 기준 전극과 표면 사이의 비보상 저항으로, 실험 저항에 두 항이 모두 포함되므로 측정값에 더해집니다. 이 오차는 전도성이 낮은 용액에서 부식 속도가 높은 시스템에서 상당할 수 있으며, 측정 중 양성 피드백이나 전류 차단으로 제거하거나 사후에 빼낼 수 있습니다. 두 효과는 실제로 같은 방향을 가리킵니다. 전위 제어 방법과 옴 강하 처리를 명시하지 않고 분극 저항 측정으로부터 인용된 속도는 동일한 강재에서조차 다른 값과 비교할 수 없는 수치입니다.

소신호 방법에는 공급업체에 중요한 한 가지 특성이 있습니다. 시스템이 선형을 유지하도록 작은 신호만 인가하기 때문에 측정이 비파괴적이며 동일 시편에서 여러 번 반복할 수 있습니다. 이것이 연속 모니터링을 가능하게 하며, 출처는 주기적 중량 감소법에 대한 분극 저항 경로의 주요 이점을 속도를 샘플링하는 것이 아니라 순간 속도를 연속적으로 추적할 수 있는 능력으로 제시합니다. 임피던스 분광법은 더 나아가 고정 작업점에서 매우 넓은 주파수 범위, 일반적으로 100 kHz에서 1 mHz까지 시스템을 설명하며, 이것이 단일 저항이 아닌 보데 플롯으로 제시되고 스펙트럼을 속도로 환산하기 위해 등가 회로 모델이 필요한 이유입니다.

두 속도를 나란히 비교하기

부식 속도는 직접 비교할 수 없는 단위로 보고되는데, 일부는 질량 기준이고 일부는 침투 기준이기 때문입니다. 이들 사이의 환산에는 금속의 밀도라는 추가 수량이 필요합니다. 단위 면적당 질량 손실은 밀도를 알아야만 손실된 금속 깊이가 되기 때문입니다. 아래 표는 일반적으로 사용되는 단위에 대한 전체 관계식을 제공하며, 밀도 항은 필요한 계수에서 기호 d로 나타납니다.

부식 속도에 일반적으로 사용되는 단위 간의 환산 계수이며, 왼쪽 열의 단위에서 가로로 읽습니다. 기호 d는 금속의 밀도를 세제곱센티미터당 그램으로 나타낸 것으로, 이 때문에 질량 기반 단위는 d 없이 침투 속도로 환산할 수 없습니다. 출처: 부식 속도 환산 섹션의 Table 1.

공구강 작업에서 실질적인 결과는 간단합니다. 미국 출처에서 mils per year로 제시된 속도와 유럽 출처에서 millimetres per year로 제시된 속도는 비교하기 전에 동일한 단위로 맞추어야 하며, milligrams per square decimetre per day로 제시된 속도는 강의 밀도로 나누어야 합니다. 환산 자체가 어려운 부분은 아닙니다. 어려운 것은 눈앞의 표면 상태에 어떤 속도가 해당하는지 판단하는 것이며, 이는 동일한 강종이라도 압연 마감과 연삭 마감은 동일하게 시험되지 않기 때문입니다.

어떤 시험이 어떤 질문에 답하는가

질문 유형을 구분할 가치가 있습니다. 잘못된 시험이 선택되는 이유는 대개 올바른 질문이 문서화되지 않았기 때문입니다. 특정 히트가 이전 히트와 일관성이 있는지 묻는 공급업체는 보관 표준에 대한 순위 시험이 필요하며, 이는 염수 분무 챔버 또는 염화제이철 노출 시험이 제공하는 것입니다. 부품이 얼마나 오래 지속되는지 묻는 엔지니어는 동일한 환경의 현장 데이터 또는 운전 한계로 사용되는 재부동태화 전위가 필요하며, 이 둘 중 어느 것도 챔버 시험이 아닙니다. 냉각 회로가 현재 부식되고 있는지 묻는 공정 엔지니어는 시편이 아닌 연속 측정 방법이 필요하며, 이는 분극 저항 또는 저항 모니터링 경로입니다.

각 부식 시험 등급이 뒷받침할 수 있는 것과 없는 것을, 출처가 각 시험의 목적을 명시한 방식에서 도출합니다. 핵심 개념은 촉진 시험이 재료를 순위화하고 상태를 확인하는 것이지, 파손까지의 시간을 예측하는 것이 아니라는 점입니다.

전체 표에 걸쳐 적용되는 한 가지 한계가 있으며 이를 별도로 명시할 가치가 있습니다. 균일 부식 속도를 평균하는 것은 국부 공격을 가리는 바로 그 작업입니다. 벽을 관통하는 피트는 무시할 수 있는 질량의 강재만 소모할 수 있기 때문입니다. 이것이 출처가 온라인 전기 및 전기화학적 방법을 국부 부식보다 균일 부식 모니터링에 더 적합하다고 설명하는 이유이며, 공식 평가가 별도의 검사여야 하는 이유입니다. 이에 대한 공식 측면은 다음에서 다룹니다 공구 및 금형강의 공식 부식, 동일한 검사의 틈새 부식 버전은 다음에서 다룹니다 금형강의 틈새 부식.

공구강 주문에서 이것이 의미하는 바

세 가지 결론이 도출됩니다. 요구사항과 함께 시험을 명시하십시오. 염수 분무, 염화제이철 및 분극 스캔은 동일한 세 등급을 서로 다른 순서로 순위화하기 때문입니다. 질량 기반 속도와 함께 밀도를 명시하거나, 속도를 침투 깊이로 명시하여 변환을 아예 피하십시오. 그리고 국부 부식 검사를 균일 속도 측정과 분리하여 유지하십시오. 두 가지는 서로 다른 질문에 답하고 있으며 두 번째는 첫 번째를 감지하지 못하기 때문입니다. 이것이 속하는 일반 검사 및 검증 경로는 다음에 있습니다 공구강 품질 검증, 강 화학 성분 시험 방법 그리고 실험실 시험을 위한 강재 시료 채취, 이러한 결과의 대부분을 결정하는 시편 준비 측면은 다음에 있습니다 경도 시험 방법 그리고 개재물 및 결정립 크기 측정, 등급과 그 부식 거동은 다음에 도표로 제시되어 있습니다 스테인리스강 내식성 차트, 부식성 분류가 반영되는 포장 표준은 다음에 설명되어 있습니다 보관 및 운송 중 녹 방지.

출처: ASM Handbook, Volume 13A, Corrosion: Fundamentals, Testing, and Protection, ASM International, 2003.