Corrosion Resistant Stainless Steel Tube

당사의 제품 프로그램에서는 고객에게 내식성이 뛰어난 스테인리스 스틸의 두 가지 등급을 제공합니다.

오스테나이트 페라이트 이중 스테인리스 스틸 는 우수한 기계적 특성, 특히 높은 응력 부식 균열 저항력이 뛰어납니다. 특히 해양 분야와 화학 산업에 적합합니다. 부식에 대한 저항성이 뛰어나 염화물 매질을 견딜 수 있으며, 특히 기계적 스트레스. 따라서 많은 경우 오스테나이트강보다 우수합니다.

카테고리 오스테나이트 부식 방지 스테인리스 스틸 튜브에는 주로 니켈, 크롬, 몰리브덴 등 고합금 소재가 사용됩니다. 이 소재는 습식 화학적 영향으로 인한 다양한 유형의 부식에 강하며, 오스테나이트 표면 중심의 입방 매트릭스를 유지할 수 있습니다. 이를 통해 다양한 활용도가 높은 스테인리스 스틸이 만들어집니다.

스테인리스 스틸을 사용하는 주된 이유 중 하나는 다음과 같습니다. 내식성실제로 일부 환경에서는 특정 유형의 부식이 발생할 수 있으므로 용도에 적합한 등급을 선택하는 데 주의를 기울여야 합니다. 부식 는 용도에 따라 다양한 문제를 일으킬 수 있습니다: 탱크나 파이프 등의 천공으로 인해 유체나 가스가 누출될 수 있습니다,

의 단면이 구조적 부재의 강도가 부식에 의해 감소하여 구조물의 강도 손실과 그에 따른 고장으로 이어집니다. 외관 저하: 부식 생성물이나 구멍으로 인해 장식적인 표면 마감이 손상될 수 있습니다.

마지막으로 부식은 스케일이나 녹을 발생시켜 취급 중인 재료를 오염시킬 수 있으며, 이는 특히 식품 가공 장비의 경우에 해당합니다.

스테인리스강의 부식은 다음 중 하나로 분류할 수 있습니다:

일반 부식

용해에 의해 재료가 일반적으로 균일하게 제거되는 부식(예: 강산을 함유하기 위해 화학 공장에서 스테인리스강을 사용하는 경우). 이 경우 설계는 부품의 수명을 예측하기 위해 공개된 데이터를 기반으로 합니다.

공개된 데이터에는 1년에 걸쳐 제거된 금속이 나열되어 있습니다. 다양한 기관에서 다양한 화학물질에 대한 내성 표를 발표하고 있으며 스테인리스 스틸 제조업체 및 공급업체를 통해 매우 방대한 차트, 목록, 권장 사항 및 기술 논문 모음을 이용할 수 있습니다.

피트 부식

특정 조건, 특히 고농도의 염화물(예: 바닷물의 염화나트륨), 적당히 높은 온도, 낮은 pH(즉 산성 조건)로 인해 악화되는 조건에서는 매우 국소적인 부식이 발생하여 파이프와 피팅 등에 천공이 생길 수 있습니다. 이는 부품의 단면을 관통할 수 있는 극히 국소적이고 심각한 부식이므로 공개된 부식 데이터와는 관련이 없습니다. 크롬, 특히 몰리브덴과 질소 함량이 높은 강종은 피팅 부식에 더 강합니다.

피팅 저항 등가 수 (PREN)

피팅 저항 등가 수치(PREN)는 스테인리스강의 피팅 저항을 잘 나타내는 것으로 밝혀졌습니다. PRE는 다음과 같이 계산할 수 있습니다:

PREN = %Cr + 3.3 x %Mo + 16 x %N

피트 부식이 심각한 이유 중 하나는 일단 피트 부식이 시작되면 주변 강철의 대부분이 아직 손대지 않았음에도 불구하고 계속 커지는 경향이 강하기 때문입니다.

실험실에서 특정 강철이 피팅 부식에 의해 공격받는 경향을 평가할 수 있습니다. 여러 가지 표준 테스트가 고안되었으며, 그 중 가장 일반적인 테스트는 ASTM G48에 제시된 테스트입니다. 그림 1과 같이 피팅 부식이 발생할 가능성이 있는 온도를 나타내는 그래프를 그릴 수 있습니다.

그림 1. 피팅 부식이 발생할 가능성이 높은 온도

이는 표준 염화철 실험실 테스트를 기반으로 하지만 다양한 서비스 조건에서 결과를 예측할 수 있습니다.

틈새 부식

스테인리스 스틸의 내식성은 표면에 보호용 산화층이 존재하는지에 따라 달라지지만, 특정 조건(예: 환원산 또는 대기가 환원되는 일부 유형의 연소)에서는 이 산화층이 분해될 수 있습니다. 또한 개스킷 아래, 날카로운 재진입 모서리, 불완전한 용접 관통 또는 겹치는 표면과 같이 부품 설계 방식에 따라 산화층이 파괴될 수 있는 영역이 발생할 수도 있습니다. 이러한 요소들은 모두 부식을 촉진할 수 있는 틈새를 형성할 수 있습니다. 부식 부위로서 기능하려면 틈새가 부식 물질이 들어갈 수 있을 만큼 충분한 폭이어야 하지만, 부식 물질이 정체된 상태를 유지할 수 있을 만큼 충분히 좁아야 합니다. 따라서 틈새 부식은 일반적으로 수 마이크로미터 너비의 틈새에서 발생하며 부식 물질의 순환이 가능한 홈이나 슬롯에서는 발견되지 않습니다. 이 문제는 부품의 설계에 주의를 기울여 틈새가 생기지 않도록 하거나 최소한 가능한 한 개방된 상태로 유지함으로써 극복할 수 있는 경우가 많습니다. 틈새 부식은 피팅 부식과 매우 유사한 메커니즘으로, 하나에 저항하는 합금은 일반적으로 두 가지 모두에 저항합니다. 틈새 부식은 피팅 부식보다 훨씬 낮은 온도에서 발생하기 때문에 더 심각한 형태의 피팅 부식으로 볼 수 있습니다.

응력 부식 균열 (SCC)

응력과 특정 부식 환경의 복합적인 영향으로 스테인리스 스틸은 매우 빠르고 심각한 형태의 부식을 겪을 수 있습니다. 응력은 인장 응력이어야 하며 사용 중 가해지는 하중이나 조립 유형에 따라 설정된 응력(예: 구멍에 핀을 끼우는 간섭 맞춤) 또는 냉간 가공과 같은 제조 방법에서 발생하는 잔류 응력으로 인해 발생할 수 있습니다. 가장 손상되기 쉬운 환경은 바닷물과 같은 염화물 용액, 특히 고온의 물입니다. 따라서 스테인리스강은 미량의 염화물(몇 백만 분의 1 이상)이 포함된 뜨거운 물(약 50°C 이상)을 담을 수 있는 용도로는 사용이 제한됩니다. 이러한 형태의 부식은 오스테나이트 계열의 강에만 적용되며 니켈 함량과 관련이 있습니다. 316 등급은 304보다 SCC에 대한 내성이 크게 높지 않습니다. 듀플렉스 스테인리스강은 오스테나이트 계열보다 SCC에 훨씬 더 강하며, 2205 등급은 최대 약 150°C의 온도에서 거의 내성이 없으며, 슈퍼 듀플렉스 등급은 다시 내성이 더 강합니다. 페라이트계 재종은 일반적으로 이 문제가 전혀 발생하지 않습니다.

경우에 따라 위험에 처한 부품에 압축 응력을 가하여 SCC에 대한 내성을 개선할 수 있으며, 예를 들어 표면을 샷 피닝하여 이를 수행할 수 있습니다. 또 다른 대안은 최종 작업으로 어닐링을 통해 제품에 인장 응력이 없는지 확인하는 것입니다. 이러한 문제 해결 방법은 일부 경우에 성공적이지만 잔류 또는 인장 응력이 없음을 보장하기는 매우 어려울 수 있으므로 매우 신중하게 평가해야 합니다.

실용적인 관점에서 볼 때 304 등급은 특정 조건에서 적절할 수 있습니다. 예를 들어, 304 등급은 적당한 온도에서 염화물이 100~300ppm 함유된 물에 사용되고 있습니다. 습식/건식 조건에서는 염화물이 농축되어 응력 부식 균열이 발생할 가능성이 높아질 수 있으므로 한계를 설정하는 것은 위험할 수 있습니다. 바닷물의 염화물 함량은 약 2%(20,000ppm)입니다. 50°C 이상의 해수는 해안 발전소용 열교환기와 같은 애플리케이션에서 발생합니다.

최근에는 이전에 생각했던 것보다 낮은 온도에서 염화물 응력 부식이 발생하는 사례가 적지 않게 발생하고 있습니다. 이러한 사례는 환기 덕트와 같은 물품을 매달기 위해 스테인리스 스틸(일반적으로 316 등급) 설비를 자주 사용하는 실내 염소 처리된 수영장 위의 따뜻하고 습한 대기에서 발생했습니다. 30~40°C의 낮은 온도가 관련되어 있습니다. 또한 염화물 농도가 10ppm 정도로 낮은 고온에서 응력 부식으로 인한 고장이 발생하기도 했습니다. 이 매우 심각한 문제는 아직 완전히 이해되지 않았습니다.

황화물 응력 부식 균열(SSC

석유 및 가스 산업에서 많은 사용자에게 가장 중요한 것은 황화물 응력 부식 균열에 대한 소재의 저항성입니다. SSC의 메커니즘은 명확하게 정의되지 않았지만 염화물과 황화수소의 결합 작용을 포함하며 인장 응력의 존재가 필요하고 온도와 비선형적인 관계를 갖습니다.

세 가지 주요 요인은 스트레스 수준, 환경, 온도입니다.

스트레스 수준

임계 스트레스는 때때로 각 재료-환경 조합에 대해 식별할 수 있습니다. 일부 공개된 데이터에 따르면 H2S 수준이 증가함에 따라 임계 응력이 지속적으로 감소하는 것으로 나타났습니다. 황화물 환경에서의 SSC를 방지하기 위해 황화물 환경에 대한 NACE 사양 MR0175는 일반적인 오스테나이트 재종의 최대 경도를 22HRC로 제한하고 있습니다.

환경

주요 작용제는 염화물, 황화수소 및 pH입니다. 이러한 효과 사이에는 시너지 효과가 있으며, 높은 H2S 수준에서는 황화수소가 억제 효과가 있는 것으로 보입니다.

온도

온도가 상승하면 염화물의 기여도는 증가하지만 페라이트 매트릭스에서 이동성이 증가하기 때문에 수소의 영향은 감소합니다. 결과적으로 60~100°C 영역에서 최대 민감도가 나타납니다. 페라이트의 양, 표면 상태, 냉간 가공의 유무, 용접부의 열 색조 등 여러 가지 부차적인 요인도 확인되었습니다.

입계 부식

입계 부식은 카바이드 침전으로 알려진 결함 있는 미세 구조와 관련된 비교적 빠르고 국부적인 부식의 한 형태입니다. 오스테나이트강이 약 425~850°C 범위에서 일정 시간 동안 노출되거나 강철이 고온으로 가열된 후 상대적으로 느린 속도로 해당 온도 범위에서 냉각되는 경우(어닐링 후 용접 또는 공기 냉각 후 발생) 강철의 크롬과 탄소가 결합하여 강철 전체의 입자 경계를 따라 크롬 카바이드 입자를 형성합니다. 입자 경계에 이러한 카바이드 입자가 형성되면 주변 금속의 크롬이 고갈되고 내식성이 감소하여 강철이 입자 경계를 따라 우선적으로 부식될 수 있습니다. 이러한 상태의 강철을 "민감화"된 강철이라고 합니다.

탄화물 침전은 탄소 함량, 온도 및 온도에서의 시간에 따라 달라진다는 점에 유의해야 합니다. 가장 중요한 온도 범위는 약 700°C로, 0.06% 탄소강은 약 2분 내에 탄화물이 침전되는 반면 0.02% 탄소강은 이 문제에서 효과적으로 벗어날 수 있습니다.

탄화물 침전으로 고통받는 강철을 1000°C 이상으로 가열한 다음 물 담금질을 통해 용액에 탄소와 크롬을 유지하여 탄화물 형성을 방지함으로써 재생할 수 있습니다. 용접 또는 가열되는 대부분의 구조물에는 이 방법을 적용할 수 없습니다. 열처리 따라서 이 문제를 방지하기 위해 특수 등급의 강철이 설계되었습니다. 안정화된 321 등급(티타늄으로 안정화)과 347 (니오븀으로 안정화). 티타늄 과 니오븀은 각각 크롬보다 탄소 친화력이 훨씬 높기 때문에 크롬 탄화물 대신 티타늄 카바이드, 니오븀 카바이드 및 탄탈 탄화물이 형성되어 크롬은 용액에 남고 완전한 내식성을 보장합니다.

입계 부식을 극복하기 위해 사용되는 또 다른 방법은 다음과 같은 초저탄소 등급을 사용하는 것입니다. 316L 그리고 304L이들은 탄소 수준이 매우 낮기 때문에(일반적으로 0.03% 미만) 탄화물의 침전에 훨씬 더 강합니다.

많은 환경에서 입계 부식 예를 들어 상온의 빙초산, 탄산나트륨과 같은 알칼리성 염 용액, 식수 및 대부분의 내륙 담수 등 민감성 오스테나이트 스테인리스강에서 사용할 수 있습니다. 이러한 환경에서는 감작에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 일반적으로 빛에도 문제가 없습니다. 게이지 강철은 일반적으로 용접이나 기타 고온에 노출된 후 매우 빠르게 냉각되기 때문입니다.

또한 입계 탄화물의 존재가 스테인리스강의 고온 강도에 해롭지 않은 경우도 있습니다. 이러한 용도를 위해 특별히 고안된 재종은 고온 강도와 크리프 저항성을 높이기 위해 의도적으로 탄소 함량이 높은 경우가 많습니다. 이러한 "H" 재종은 다음과 같습니다. 304H, 316H, 321H 그리고 347H및 310. 이 모든 것에는 강수량이 발생할 수 있는 범위의 탄소 함량이 의도적으로 포함되어 있습니다.

갈바닉 부식

부식은 전류의 흐름과 관련된 전기 화학적 과정이기 때문에 전해질(전해질은 전기 전도성 액체)에서 이종 금속이 접촉할 때 발생하는 갈바닉 효과에 의해 부식이 발생할 수 있습니다. 실제로 갈바닉 부식이 진행되려면 두 금속이 갈바닉 계열에서 넓게 분리되어 있어야 하고(그림 2 참조), 전기적으로 접촉해야 하며, 표면이 전기 전도성 유체에 의해 연결되어야 한다는 세 가지 조건이 필요합니다. 이 세 가지 조건 중 하나라도 제거하면 갈바닉 부식을 방지할 수 있습니다.

그림 2. 흐르는 바닷물 속 금속을 위한 갈바닉 시리즈.

따라서 가장 확실한 예방 방법은 금속 혼합물을 사용하지 않는 것입니다. 하지만 플라스틱 또는 고무 와셔나 슬리브를 사용하거나 배수구를 개선하거나 보호 후드를 사용하는 등 전해질을 제거하여 전기 접촉을 제거함으로써 예방할 수 있습니다. 이 효과는 이종 금속의 상대적인 면적에 따라 달라집니다. 덜 귀한 물질(양극 물질, 그림 2에서 오른쪽으로 갈수록)의 면적이 더 귀한 물질(음극 물질)의 면적에 비해 크면 부식 효과가 크게 감소하고 실제로 무시할 수 있을 정도로 작아질 수 있습니다. 반대로 귀금속의 넓은 면적이 덜 귀금속의 작은 면적과 접촉하면 갈바닉 부식 속도가 빨라집니다. 예를 들어 알루미늄 시트를 스테인리스 스틸 나사로 고정하는 것이 일반적이지만, 넓은 면적의 스테인리스 스틸에 알루미늄 나사가 닿으면 빠르게 부식될 가능성이 높습니다.

접촉 부식

이는 피팅, 틈새 및 갈바닉 부식의 요소가 결합된 것으로, 특히 탄소강과 같은 작은 이물질 입자가 스테인리스 스틸에 남아있을 때 발생합니다. 표면. 이물질 입자는 양극성이므로 빠르게 부식될 가능성이 높지만, 심한 경우 스테인리스 스틸에 구멍이 생길 수 있으며 이 시점부터 구멍 부식이 계속될 수 있습니다. 가장 흔한 원인은 주변에서 탄소강을 연마할 때 발생하는 파편이나 탄소강으로 오염된 공구를 사용하는 경우입니다. 이러한 이유로 일부 제작업체는 탄소강과의 접촉을 완전히 피하는 스테인리스강 전용 작업장을 갖추고 있습니다.

스테인리스 스틸 튜브를 취급하거나 보관하는 모든 작업장과 창고에서도 이러한 잠재적 문제를 인지하고 예방 조치를 취해야 합니다. 보호용 플라스틱, 목재 또는 카펫 스트립을 사용하여 스테인리스 스틸 튜브와 탄소강 보관 랙 사이의 접촉을 방지할 수 있습니다. 기타 보호해야 할 취급 장비로는 지게차 줄과 크레인 리프팅 고정 장치 등이 있습니다. 깨끗한 천 슬링은 종종 유용한 대안으로 밝혀졌습니다.