Evaluation of Deterioration of Epoxy Primer for Steel Bridge Coating using Image Processing and Electrochemical Impedance Spectroscopy

In this study, both evaluations by visual imaging for exterior view of coating and by EIS were executed for epoxy primer coated specimens deteriorated by accelerated test, and comparison and analysis were carried out for 2 evaluation methods. In the comparison between total damaged area ratio acquired by image processing method and deterioration point, higher deterioration points were appeared for rusted specimens than for non-rusted specimens. It is attributed that deterioration point per unit area ratio given for rust is higher than for peeling. In the comparison between total damaged area ratio and EIS result, impedance of coating was largely decreased as about TEX>$10^4{\Omega}{\cdot}cm^2$ or less when rust area ratio is more than about 0.1%, and blistering area ratio is more than about 3%. Charge transfer resistance ($R_{ct}$) and double layer capacitance ($C_{dl}$) values were appeared for all specimens except 2 ones, which shows that water is accumulated and steel substrate is corroded at coated film-steel interface. In the comparison between deterioration point and EIS result, more than 10 points as deterioration point were given for specimens of below $10^6{\Omega}{\cdot}cm^2$ of impedance at low frequency. For specimens deteriorated by NORSOK cyclic test, impedance was lowest of all, though deterioration point was not high. It is thought to be attributed that coating system and accelerated deterioration condition of cyclic tested specimens were different from those of main specimens. From the result, it is thought that coating resistance can be relatively more decreased than deterioration degree estimated from exterior view under more severe corrosion environment or in the present of more complex deterioration factors.

화상처리 기법과 전기화학적 임피던스 분광법을 이용한 강교 도장용 에폭시 하도 도료의 열화 평가

본 연구에서는 강교 도장재료로 사용될 수 있는 에폭시 하도 도료를 도포한 시험편을 촉진시험을 통해 열화시킨 후 도막의 외관 평가 및 EIS에 의한 평가를 실시하고, 그 2가지 방법에 대한 비교 분석을 실시하였다. 화상처리 기법에 의해 구한 총 열화 면적율과 열화도 평점 산정 결과를 상호 비교해 본 결과 녹이 발생한 경우가 그렇지 않은 경우보다 열화도 평점이 높게 나타났다. 이는 강교 도장의 열화도 평가 기준에서 단위 열화 면적율당 부여하는 열화도 평점이 박리의 경우보다 녹의 경우가 더 크기 때문이다. 열화 면적율과 EIS 측정 데이터를 비교해 본 결과 녹의 면적율 약 0.1% 이상, 블리스터링의 면적율 약 3% 이상만 되어도 도막의 임피던스는 약 $10^4{\Omega}{\cdot}cm^2$ 혹은 그 이하로 크게 저하되었다. 2개의 시험편을 제외한 모든 시험편에 대해 전하전달저항(charge transfer resistance, $R_{ct}$)과 이중층 정전용량(double layer capacitance, $C_{dl}$) 값이 나타났으며, 이 결과로부터 이들 시험편들은 도막과 강재 계면에 수분이 축적되어 부식이 진행되고 있음을 알 수 있었다. 열화도 평점과 EIS 측정결과를 상호 비교해 본 결과 저주파수(10 mHz)에서의 임피던스 값이 $10^6{\Omega}{\cdot}cm^2$ 이하로 떨어진 경우는 모두 열화도 평점이 10점 이상으로 나타났으며, NORSOK cyclic test 과정에 의해 열화시킨 경우 열화도 평점이 높지 않음에도 불구하고 임피던스는 가장 낮게 나타났다. 이것은 도장계와 열화조건이 주 시험편과 다르기 때문인 것으로 판단되며, 열화조건이 더 가혹하거나 복합적일 경우 외관 상태에 비해 도막의 저항이 더 크게 저하될 가능성이 있다고 생각된다.