전기방식 이론 : 4-01 강관 및 주철관의 음극방식 기준

강관 및 주철관의 음극방식 기준

(CRITERIA FOR STEEL AND CAST IRON PIPING)

1. 주요 방식 기준

A. -850mV 기준(CP 적용시)

• IR 강하 고려 필요
• 주변 환경 영향 평가
• 전위 측정 방법 표준화

B. -850mV 분극 전위

- 즉시 차단 전위 측정
- IR 강하 보정
- 안정화 시간 고려

C. 100mV 분극화 기준

• 분극화 형성/감소 측정
• 시간 경과에 따른 변화
• 환경 영향 평가

2. 적용 조건 및 제한사항

A. 환경적 요인

• 토양 저항률
• pH 레벨
• 온도 조건

B. 시스템 특성

- 코팅 상태
- 구조물 형태
- 운영 조건

3. 측정 및 평가

A. 측정 방법

• 기준전극 설치
• 전위 측정 위치
• 데이터 기록

B. 평가 기준

• 최소 방식 전위
• 허용 변동 범위
• 측정 신뢰성

4. 품질 관리

A. 모니터링

• 정기 점검
• 데이터 분석
• 트렌드 평가

B. 문서화

• 측정 기록
• 평가 보고서
• 시정 조치 기록

5. 유지관리

A. 일상 관리

• 정기 점검
• 기준전극 관리
• 시스템 점검

B. 장기 관리

• 성능 평가
• 개선 계획
• 수명 예측

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강관 및 주철관의 음극방식 기준 적용과 한계

1. -850mV 기준의 적용

A. 기본 적용

• 매설 또는 수중 강구조물에 가장 널리 사용되는 기준
• 구조물과 CSE 전극간 전위차가 -850mV 이상 음극화 필요
• 토양 내 전류 흐름으로 인한 IR 전압강하 고려 필요

B. IR 전압강하 처리

- 양극 주변이나 누전류 구역에서 더 뚜렷하게 발생
- 토양 저항률 증가에 따라 증가
- 나전/불량 코팅 구조물은 기준전극을 최대한 근접 설치

2. 전위 측정 기법

A. 순시 차단 전위 측정

• 모든 직류 전원 차단 후 측정
• 장거리 전류가 무시될 수 있는 조건
• IR 전압강하 오차 제거 가능

B. 기준 채택 배경

• 코팅된 지하 강구조물의 자연전위 약 -800mV 관찰
• 국부 양극부위보다 더 음극화시켜 매크로셀 부식 방지
• 50mV 여유를 두어 -850mV 기준 채택

3. 기준 적용의 한계

A. 측정 관련 한계

• 기준전극 직접 접촉 필요
• 하천/도로 횡단부 등 접근 제한 구역 존재
• 광범위한 면적의 평균값 산출 위험

B. 특수 조건

- 미생물 존재시 더 음극화 필요
- 고온 배관의 경우 10°C 상승마다 2배의 전류 필요
- 일반적으로 -950mV 기준 적용

4. 과방식 방지

A. 코팅 손상 방지

• 토양 조성, 수분함량, 온도 등 영향
• 코팅 종류와 품질 고려
• 순시 차단 전위 -1.05 ~ -1.1V 이내 유지

B. 수소취화 방지

• 구형 강재의 경우 불순물 함량 높음
• 경화부와 용접부 취약
• 동일한 전위 기준 적용(-1.05 ~ -1.1V)

5. 측정의 제한요소

A. 환경적 요인

• 계절별 토양 수분함량 변화
• 누전류 영향
• 코팅 박리, 암반 등 차폐 영향

B. 동적 누전류 대응

• 24시간 이상 연속 측정 필요
• 이른 아침 시간대 기준값 활용
• 측정 지점 증가 및 측정 빈도 증가 필요

참고문헌

1. NACE SP0169 "Control of External Corrosion on Underground or Submerged Metallic Piping Systems"
2. ISO 15589-1 "Petroleum, petrochemical and natural gas industries"
3. Peabody's Control of Pipeline Corrosion, NACE International
4. Morgan, J. "Cathodic Protection", 2nd Edition