전기방식설비

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전기 방식⁕

전기방식설비

1)부식의 정의

에너지 준위가 높은 물질에서 에너지 준위가 낮은 화합물로 돌아가는 과정에서 물질 자체가 변질되거나 혹은 물질의 특성이 변질되는 것을 부식

2)부식의 종류

• 습식
  • 전식 : 누설전류, 간섭등의 인위적인 직류전류 발생에 의해 양극부,음극부가 형성되어 부식이 발생
  • 자연부식 : 토양, 박테리아, 이종금속 등 자연적인 전위차에 의하여 양극부와 음극부가 형성 되어 부식이 발생
• 건식
  • 고온가스에 의한 부식
  • 비전해질에 의한 부식

부식의 메커니즘

1)부식의 조건

• 양극 또는 양극부 존재
• 음극 또는 음극부 존재
• 전해질 : 전류를 운발할 수 있는 매체 필요
• 전위차 발생 : 전로를 형성하는 힘

2)메커니즘

• 양극부 : 금속이온과 전자로 분리

Fe -> FE㊉㊉ + 2e㊀

• 음극부 : 수소가스 발생

H₂O + 1/2 O₂ + 2e㊀ ->2OH㊀

• 전해질

Fe + H₂O + 1/2 O₂ -> FE㊉㊉ + 2OH㊀
-> Fe(OH)₂ (산화제1철)

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O -> 4Fe(OH)₂ (산화제2철)

부식의 원인과 종류

1)부식의 원인

• 내적인 요인
  • 금속의 조직 : 금속은 조직하는 결정상태에 따라 부식이 촉진
  • 가공의 영향 : 냉간가공은 금속의 결정구조를 변화시켜 부식이 촉진
  • 열처리의 영향 : 열처리 시 잔뉼응력에 의하여 부식이 발생이 쉬움
• 외적인 요인
  • 용존산소량 : 물 속에 산소가 존재 시 금속의 부식 가능성이 커짐
  • 용해성분 : 물 속에 가수분해된 염기류에 의하여 부식이 촉진
  • 유속 : 유속이 빠를수록 부식이 촉진
  • 온도 : 약 80[℃]까지는 온도가 올라갈수록 부식이 증가
  • pH : pH4 이하에서는 피막이 용해되어 부식이 증가

2)부식의 종류

• 전식
  외부 전원에서 누설된 전류에 의해서 부식
• 선택부식
  황동의 탈아연 현상에 의하여 금속의 부식이 발생
• 간극부식
  금속체 간 또는 금속과 비 금속 간의 틈새에서 부식 발생
• 입계부식
  금속의 경계 입자 간 경계에서 선택적 부식
• 찰과부식(마찰부식)
  경계면에서 상호 미끄러워지면서 마찰에 의해서 생기는 부식
• 갈바닉부식(전위차부식)
  금속 간, 극 간의 전위차에 의해 부식이 발생

전기 방식법

1)희생 양극법

• 원리
  • 이종금속간의 전위차를 이용하여 방식전류를 얻는 방법
  • 피방식구조물보다 이온화 경향이 큰 금속을 전해질 내에서 전기적으로 연결하면, 이온화 경향이 큰 금속이 양극, 피방식 구조물은 음극이 되어 방식전류가 양극에 정해질로 전해질에서 음금으로 흐름
• 장점
  • 간단한 방식이다
  • 다른 매설 금속체에 대한 간섭이 없다
  • 과방식의 염려가 없다
• 단점
  • 효과범위가 좁다
  • 장거리 피방식 구조물에는 비용이 고가이다
  • 소모되므로 일정기간후 보충 필요
  • 전류조절이 곤란하다

2)외부전원법

• 원리
  • 직류전원장치를 전해질 내에 설치한 전극에 +, 피방식 구조물에는 -극을 접속한후 전압을 가하여 방식전류를 얻는 방법
  • 전원을 외부에서 얻기 때문에 큰 전류를 흘릴 수 있어 대형의 피방식 구조물에 적합
• 장점
  • 효과 범위가 넓다
  • 장거리의 피방식 구조물에 양극의 수가 적게 된다
  • 전극의 소모가 매우 적고 전류전압 조정이 용이
• 단점
  • 초기투자비가 크다
  • 다른 매설물에 간선을 준다
  • 전원이 필요

3)직접배류법

• 원리
  • 전철의 누설전류가 상당히 경미한 곳에 적용
  • 피방식 구조물에 누설전류 유출 부분과 전철레일을 직접 접속하여 누설전류가 전해질을 통하지 않고 바로 전기적 경로로 통하게 하여 부식방지
• 특징
  • 가장 낮은 비용으로 전식 효과방지
  • 레일 전압이 높거나 없을 때 피방식 구조물이 무방식 상태가 되므로 실제적으로 거의 적용하지 않는 방법

4)선택배류법

• 원리
  직접배류법과 같은 방식이지만, 중간에 전차 부하의 변동, 변전소 부하의 분담변화등으로 인하여 레일에 대해 저전위가 되어 역전류가 흐르는 것을 방지하기 위해 다이오드를 설치하여 부식을 방지하는 방법
• 장점
  • 전철의 전류 이용으로 유지비가 저렴
  • 전철 운행 시에도 자연부식이 방지
• 단점
  • 다른 매설 금속체에 대한 간섭을 고려
  • 전철의 위치에 따라 효과범위가 제한
  • 전철의 휴지기간에는 전기방식의 효용이 없다

5)강제배류법

• 원리
  직류전원장치에 의해 레일에 강제적으로 배류한 것으로 선택배류법+외부전원법을 합한 것
• 장점
  • 효과범위가 넓다
  • 전압- 전류 조정이 쉽다
  • 외부 전원법에 비해 값이 저렴
  • 전철 휴지기간에도 방식
• 단점
  • 타매설물에 강한 간섭을 준다
  • 과방식을 검토
  • 전철 신호장해 검토
  • 전원이 필요

결론

• 부식은 전위차가 형성되지 않게 유지 관리하는 대책이 필요
• 건축물의 특성, 설비의 특성, 주변 환경등을 종합적으로 검토하여 가장 합당한 방법을 선택하여 부식을 방지하여야 한다

★방식설비
전기방식 설비
이종금속의 접촉에 의한 부식