부식 피로 (Corrosion Fatigue) 의 개념과 원리

부식 피로(Corrosion Fatigue)

부식 피로(Corrosion Fatigue)란 금속이 부식환경 중에서 반복 응력을 받아 피로와 부식이 중첩한 결과 분할되려는 현상을 말한다. pH, 온도, 용액 조성, 반복속도가 주요 변수이며, 같은 하중에서 반복하는 속도가 늦은 쪽이 빠르게 파단하는 특징을 가지고 있다.(속도가 늦으면 부식 환경과 접하는 시간이 걸어지기 때문)

 

부식피로 단면 예시

 

금속재료는 어느 환경에 존재하느냐에 따라 반복 응력의 횟수가 증가해도 파괴되지 않는 피로 한도 또는 피로강도(Fatigue limit or Fatigue Strength)가 다르다. 일반적으로 피로강도는 진공에서 높은 값을 가지며, 대기에서는 낮은 편이며, 부식 용액에서는 매우 낮은 값을 갖는다.

 

따라서 부식 용액에서는 낮은 응력에도 금속재료가 파괴되어 측정하기 어렵다. 따라서 각 조건에 따라 측정할 수 있으며, 응력의 반복 횟수는 10^6회 또는 10^7회 정도로 잡고, 그 횟수까지 파괴되지 않는 최대 응력을 부식 피로 한계라고 한다.

환경에 따라 다른 피로한계

부식피로 축적에 따른 금속봉 파단 예

부식피로는 반복 응력에 의해 축적된 피로에 의해 가속되는 특징을 갖으며, 그와 동시에 부식에 의해서도 가속되어 파괴에 이르게 된다. 특히 해안 주변에 사용하는 가스용기나 가스 저장탱크의 경우 부식환경에 접하게 된 상태로 사용 후 재충전하는 과정이 반복됨에 따라 부식 피로가 발생하여 가스가 누설되는 경우가 있으므로 주의해야 한다.