Model Electrochemical Corrosion Processes and
Cathodic Protection Designs with the Corrosion Module


Electrochemical Corrosion is Everywhere

부식에 들어가는 비용으로 매년 전 세계적으로 1조 달러 이상이 소비되고 있습니다 대부분 부식은 젖고 습한 환경과 수중에 전기화학 반응 과정 때문에 발생합니다. Corrosion 모듈은 엔지니어와 과학자들이 이러한 과정을 연구하고, 구조의 수명 단축을 발생시키는 부식의 영향을 해석하고, 그 구조물을 보호하기 위한 전기화학적 부식을 방지하여 부식 예방을 실행할 수 있도록 합니다. 이 모듈은 기초적인 메커니즘을 연구하기 위해 미세 구조에서 부식을 해석하는데 사용할 수 있으며, 큰 규모에서 거대하고 장기간의 구조물 보호를 위한 방법을 결정하기 위해 시행하는 부식해석에 사용될 수 있습니다.


Understanding Corrosion is Keyterials

Corrosion 모듈은 갈바닉 부식, 공식, 틈부식과 같은 모든 전기화학적 부식 현상을 해석하기 위한 간단한 접근법을 지원하는 기능, 인터페이스, 예제를 포함합니다. 부식성 매질과 부식된 매질에서 전달현상은 부식 표면과 접촉하고 있는 전해질에서 동적 변화 모델링을 통해 고려됩니다. Corrosion 모듈은 타펠(Tafel), 버틀러-볼머(Butler-Volmer), 또는 다른 사용자 정의 식을 통해 모사되는 전기화학반응에서 부식 공정의 부식 전위와 전류 분포를 모델링 하기 위한 표준화된 인터페이스를 제공합니다. 전기화학 반응은 전해질과 금속 물질의 전기적 전위, 균일 화학 반응, 그리고 부식으로 인한 금속 표면의 변화와 같이 부식 공정의 특별한 현상이 함께 포함하여 해석할 수 있습니다.


Optimizing Corrosion Protection Systems

Corrosion 모듈은 또한 효과적인 부식 방식 시스템을 설계하는데 사용됩니다. 이는 부동화를 강화하기 위해 양극 전류를 부식되려는 물질에 인가하는 현상을 포함하는 ICCP(Impressed Cathodic Protection), 희생양극, 그리고 양극 방식 의 해석을 제공합니다.

미세 규모에서 특정 방식 메커니즘을 연구하기 위해 Corrosion 모듈을 사용하면, 보호된 구조물에 수산화 막 성장과 같이 큰 구조물을 해석하는데 사용될 수 있는 매개변수를 추출할 수 있습니다. COMSOL Multiphysics 에서 설계를 포함하기 위해 CAD 파일을 불러올 수 있으며, 방식 공정의 모사를 설정할 수 있습니다. 부식은 가속되기 쉬운 구조 영역을 나타내면서, 희생양극의 위치나 음극 방식을 인가하는 위치를 지정할 수 있습니다.

이 모듈의 또 다른 적용분야는 수중의 구조물이나 매설된 구조물의 부식에 대해 표류 전류의 영향을 추정하는데 사용될 수 있습니다. 그 때 모듈을 사용하여 부식 메커니즘을 피하기 위해 보호하는 전극의 위치를 최적화 할 수 있습니다. 적절히 설계될 때 이러한 전극은 철로처럼 표류 전류소스 근방에 위치한 구조물 부식 없이 표류 전류를 가져오도록 조정합니다.


Modeling the Extended Effects of Electrochemical Corrosion

부식이 구조물에 미칠 수 있는 영향은 시간이 지남에 따라 완전히 파국적일 수 있습니다. 부식이 구조물에 물질을 제거함으로써, 구조물 본래의 상태를 약화시킬 수 있습니다.

이러한 경우 구조물의 일부가 높은 응력과 변형이 생기는지를 보기 위해 부식 해석과 연동하여 구조 해석을 원할 수 있습니다. 이런 부분의 부식은 치명적일 수 있으며, 이런 부분이 보호되는 것을 확실하게 하고 싶을 것입니다. 부식 보호 설계를 최적화 하고 부식 영향을 이해하기 위해서 Structural Mechanics 모듈은 Corrosion 모듈과 조합될 수 있습니다. COMSOL Multiphysics 의 확장성 덕분에 어떤 다른 모듈과도 직접적으로 모델을 연동할 수 있습니다.

다른 경우에, 난류 및 다상 유동은 화학 물질의 전달과 결합될 필요가 있습니다. 정확한 물질 전달 모사를 얻기 위해서 Corrosion 모듈은 물질 전달의 인터페이스와 CFD 모듈을 사용하여 결합할 수 있습니다.


Product Features

  • 농도와 부식 전위와 같이 반응 매개변수가 온도 의존성을 지닌 임의의 전기화학 반응 정의
  • 버틀러-볼머와 타펠 식으로 정의된 내장 인터페이스를 사용하여 2차, 3차 전류 밀도 분포
  • 희석 및 농축 전해질에서 확산, 대류, 그리고 이온 영동을 통한 물질전달(Nernst-Planck 식)
  • 다공성 매질에서 화학종의 전달과 유체 흐름
  • 전극 반응에서 제한전류밀도를 포함하는 해석기능 지원
  • 부식 반응속도를 연구하기 위한 순환전류법, 전압측정법, AC 임피던스의 해석 지원 기능
  • 전기화학 반응, 전류 분포, 부식 전위에 대한 부식 표면 위상의 영향에 대한 지원
  • 층류 유동, 열전달, 그리고 줄 가열

Application Areas

  • 양극 방식
  • 음극 방식
  • 이중층 캐퍼시턴스
  • 방식
  • 틈 부식
  • 갈바닉 부식
  • ICCP(Impressed Current Cathodic Protection)
  • AC 완화
  • 부동화
  • 공식
  • 신호 처리
  • UEP(Underwater electric potential)
  • CRM(Corrosion Related Magnetic) 분야
  • AC/DC (HVDC) 간접분석
  • 토양 저항율
  • 양극 층 설계
  • 표면 방식
  • ICCP 슬레드






40개의 희생 양극을 통해 바다에 잠겨 있는 철골의 부식 방지. 이 예제는 보호구조의 표면에서 산화에 대한 일전한 제한 전류를 가정하여 전위 분포를 모델링 합니다.

40개의 희생 양극을 통해 바다에 잠겨 있는 철골의 부식 방지. 이 예제는 보호구조의 표면에서 산화에 대한 일전한 제한 전류를 가정하여 전위 분포를 모델링 합니다.


틈새길이에 따른 부식 종의 농도

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ICCP 동안 거대한 배 선박의 전해질 전위

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갈바닉화된 못에서 갈바닉 부식의 3차 전류 분포 해석으로 전해질 전위의 철 농도와 전위 등고선

갈바닉화된 못에서 갈바닉 부식의 3차 전류 분포 해석으로 전해질 전위의 철 농도와 전위 등고선