Effect of magnetic field on the oxide layer, mainly magnetite, was performed for the development of the mitigation of Flow-Accelerated Corrosion (FAC) provided that FAC process was controlled by the stability of magnetite. Magnet-attached rotating cylinder electrode system and piping steel covered with simulated oxide film were used in polarization and erosion test to evaluate both electrochemical and mechanical aspect of magnetite.
In the electrochemical test, electrochemical corrosion reaction was brisk in the magnetic field regardless of the existence of oxide film, which can be explained that the local mass transfer rate was increased by magnetohydrodynamic force generated by the coupling of the electric and magnetic field. However, current density was decreased with increase of magnetic field intensity at low potential, at which hydrogen evolution reaction was dominant and hydrogen transfer rate was the controlling step of total reaction rate. With the existence of external magnetic field, hydrogen escape rate through the oxide film was reduced and cluster was made by hydrogen bubble between metal-oxide interface. Thus reaction rate at low potential was reduced by the magnetic field.
Erosion rate of oxide film was increased with increase in particle concentration and rotating velocity, and was decreased with the magnetic field intensity. that was because the eroded particles were re-precipitated on the oxide surface and interfered with erodent when the magnetic field existed.
본 연구에서는 유체가속부식 (FAC) 현상이 발생하는 기구를 산화막을 구성하는 자철광의 손실인 것으로 보고, 자기장을 이용하여 강자성인 자철광의 손실을 막아 산화막 감소를 억제하여 FAC를 감소시키는 방안을 모색해 보았다. 실험은 시편 표면에 모사 산화막을 생성시킨 후 회전원통전극을 이용한 기계적?전기화학적 방법을 통해 수행되었고, 산화막 질량 변화 측정과 분극 곡선 측정을 통하여 산화막의 안정성을 평가하였다.
전기화학적 실험을 수행한 결과, 산화막의 유무와는 무관하게 외부 자기장이 존재할 때 부식반응은 활성화되는 것으로 나타났다. 이는 자기장에 의한 전자유체역학적 (MHD) 유동에 의하여 물질 확산층의 두께 감소에 의한 국부적인 물질 전달율의 증가에 따른 것으로 판단되었다. 반면에 수소 발생량이 많아지는 낮은 전위에서는 자기장으로 인해 부식 전류가 줄어드는 것으로 나타났다. 수소 발생량이 많아지는 경우엔 발생된 수소가 제거되는 속도에 따라 전체적인 반응 속도가 결정되게 되는데, 자기장이 없는 경우에는 수소가 산화막을 통해 쉽게 빠져나가는 반면에 자기장이 있는 경우에는 수소가 산화막을 통과해 나가지 못하고 금속과 산화막 사이에 기포를 형성하여 전체적인 반응 면적이 줄어들기 때문이다.
산화막의 침식률은 첨가한 입장의 농도와 회전 속도에 따라 증가하였으며, 자기장의 증가에 따라 감소하는 것으로 나타났다. 침식율이 감소하는 원인은 침식된 입자들이 자기장에 의하여 다시 산화막의 표면에 재부착됨으로 인해 알루미나 입자와 산화막 사이의 반응을 억제시키는 기구로 설명 될 수 있다.
