부식은 금속의 세 가지 주요 고장 모드 중 하나입니다. 스테인리스 강은 금속 부식을 방지하기 위해 까다로운 환경에서 종종 사용됩니다. 그러나 엔지니어들은 스테인리스 스틸을 사용해도 부품이 특정 조건에서 여전히 부식 될 수 있다는 것을 발견했습니다. 스테인리스 강에서 구멍 부식이 발생하면 많은 엔지니어가 아무런 조치도 취하지 않습니다. 저자는 많은 엔지니어가 스테인리스 강 재질 선택에있어 오해가 있다고 생각합니다. 이 오해는 스테인레스 스틸 부식 또는 부식입니다. 그 사람은 눈물을 흘 렸지만, 그의 마음의 지점에 도달하지 않았기 때문에 그는 영화를 보지 못했다고하는 말이있었습니다. 이 문장은 스테인레스 스틸에 대해서는 지나치게 강조 할 수 없습니다. 스테인리스 강은 부식이 심하지 않기 때문에 부식되지 않습니다. 여기에서는 스테인리스 강의 국부 부식 문제에 초점을 맞출 것입니다. 일부 현장 프로젝트가이 분야에 대한 의구심에서 벗어날 수 있기를 바랍니다.
스테인리스 강의 국부 부식에 대한 간략한 설명
크롬 - 니켈 함유 스테인리스 강재에는 부식의 두 가지 주요 형태가 있습니다. 하나는 균일 한 부식이고 다른 하나는 국부적 인 부식입니다. 해양 환경에서의 녹이 일반적이거나 균일 한 부식의 전형적인 예입니다. 여기서 금속은 표면 전체에 고르게 침식됩니다. 이 경우, 느슨한 층이 강 표면에 형성되고,이 부식 생성물 층은 쉽게 제거된다. 균일 한 부식은 엔지니어가 금속의 부식 속도를 정량적으로 결정할 수 있고 금속의 수명을 정확하게 예측할 수 있기 때문에 가장 쉬운 부식 형태 중 하나입니다. 따라서, 균일 한 부식은 구루병에 의해 최소한으로 영향을받는 부식의 한 형태입니다. 그것은 부식 손상을 일으킬지라도 예측하고 제어 할 수 있습니다.
그러나 국부적 인 부식이 발생하면 종종 많은 엔지니어가 준비되지 않습니다. 이는 국부 부식으로 인한 손상을 예측하기 어렵고 장비의 수명을 정확하게 계산할 수 없기 때문입니다. 가장 짜증나는 구덩이 중 하나 인 금속에서 국부적 인 부식의 가장 어려운 유형입니다. 수천 마일의 제방 때문에, 개미 구멍이 무너졌습니다. 이 소위 구멍 뚫기는 제방의 개미 자리입니다.
금속 부식 과정에서 전극에 동시에 두 가지 반응이 일어납니다. 하나는 음극 반응이며, 비금속은 음극에서 환원됩니다. 비금속에는 전자가 있고 원자가는 감소합니다. 다른 하나는 애노드 반응이다. 양극 반응이 일어나면 금속은 전자를 잃어 버리고 원자가가 상승합니다. 금속 이온은 금속 표면에서 분리됩니다. 제가 말하고자하는 것은 금속의 부식은 부식에 대한 가장 큰 저항력을 가진 반응에 달려 있다는 것입니다. 따라서 이것은 또한 금속 부식의 문제를 해결하기위한 주요 지침 원리를 제공합니다.
음극과 음극의 관계를 이용한 내 부식성 설계. 큰 음극면이 작은 양극면에 연결되면 큰 전류가 양극과 음극 사이를 흐릅니다. 이 상황은 피해야합니다. 반면에 작은 양극 표면에 큰 양극 표면을 연결하여 상황을 바꿀 때 작은 전류가 두 금속 사이에서 발생합니다. 이 상황이 우리가 기대하는 바입니다. 우리는 컨테이너 또는 탱크에서 용접 금속의 음극을 음극으로 설계합니다. 파스너 장치는 음극 파스너 (소 영역)와 양극 피스 (대 영역)가 서로 연결되도록 설계된다. 이 개념의 한 예로 구리 리벳과 함께 철판을 리벳 팅하고 낮은 유량의 해수에 노출시키는 방법이 있습니다. 구리 고정물은 작은 음극 표면이며, 강판은 큰 음극 표면입니다. 이 디자인은 매우 편리하며 좋은 호환성을 제공합니다.
구덩이 문제. 피팅은 금속 표면에 틈새없이 생산 될 수 있습니다. pitting의 발생은 환경의 염화물 이온과 미세 구조 또는 구성 요소의 이질성이라는 두 가지 요인에서 발생할 수 있습니다. 스테인레스 스틸의 부식은 염화물과 같은 특수 에칭 제의 농도에 의해 유발 될 수 있습니다. 민감성이나 기타 이유로 스테인레스 강철에 구멍이 생기거나 크롬 및 니켈 함량이 균일하지 않거나 구멍 부식에 저항하지 못하는 경우에는 구멍 부식이 발생할 수 있습니다. 금속 표면의 결함으로 움푹 한 곳이 생길 수도 있습니다. 예를 들어 스테인리스 강 또는 니켈 합금의 보호 산화물 층에 결함이 있습니다. 피팅은 내 부식성이 높은 합금을 사용하거나 피팅을 일으키는 화학 원소를 제거하여 방지 할 수 있습니다. 금속 피팅을 제어하는 또 다른 양상은 환경 매체에서 음극 반응물을 제거하는 것이다. 일반적으로 산소 제거가 더 효과적입니다. 피트의 바닥이 양극 처리되는 경향이 있기 때문에, 피트 또는 갭의 주변 영역은 음극 적으로 경향이있어 배터리 전류의 관계가 형성된다. 구덩이 또는 틈새의 부식이 더욱 팽창하면 자동 촉매 반응이됩니다. 철 이온은 염화물과 상호 작용하여 염화 제 2 철을 형성합니다. 반응이 반복되고 금속 천공이 빠르게 일어납니다. 구덩이 또는 틈새 부식은 고도로 국한되어 신속하게 금속이 부서 질 수 있기 때문에 매우 위험한 부식입니다.
스테인리스 강의 국부 부식에 대한 간략한 설명
지하 부식 문제. 침전물 바로 아래 또는 틈새에서 용액의 산소 함량은 낮고, 틈새 외부의 벌크 용액의 산소 함량은 매우 높다. 이것은 침전물 아래 또는 틈새와 바깥쪽에 양극이있는 배터리를 만듭니다. 음극입니다. 염화물 매질을 함유 한 갭 내부에서, pH가 떨어지고 염화물이 농축된다. 이 산성 염화물 조건은 부식을 촉진시키고 자동적으로 중재합니다. 그런 다음 심각한 국부 부식이 발생했습니다. 이러한 유형의 부식의 예는 스테인레스 스틸 패스너가 스테인레스 강판에 놓여 염화물 함유 물에 노출되었을 때 발생합니다. 틈새 부식은 볼트 헤드 또는 와셔가 양극 영역으로 사용될 때 발생할 수 있습니다. 침전물 및 스케일의 형성을 방지하거나 합금 함량이 높은 물질을 사용하면 틈새 부식을 줄일 수 있습니다.
부식 제거. 이 경우, 느슨한 시트형 부식 층이 금속 표면 상에 형성된다. 심지어 저속 흐름이라도 느슨한 부식물 층을 쉽게 제거 할 수 있습니다. 결과적으로, 새롭고 에칭되지 않은 금속이 다시 노출되므로, 많은 추가적인 시트형 층이 형성 될 것이다. 다시 말하지만,이 혈소판은 쉽게 제거되고 과정은 계속됩니다. 화학적으로 반응하지 않는 합금을 사용하면 박리 부식을 피할 수 있습니다.
입계 부식. 특정 특수 합금에 나타나면 용접이나 열처리 중에 민감한 온도 영역으로 가열 될 때 입계 부식이 발생할 수 있습니다. 특정 스테인리스 합금이 425-870 ° C로 가열되면 크롬 탄화물이 결정립계에서 석출됩니다. 이것은 탄화물 부근에서 크롬이 고갈 된 영역의 존재를 초래하고 또한 결정립 경계 영역의 부동화에 영향을 미친다. 질산이나 고온 수와 같은 특수 매체에서는 저 크롬 영역에서 부식이 발생할 수 있습니다. 알갱이는 설탕 표면에 나타나고 샘플러로 문질러 주면 쉽게 문지릅니다. 스테인리스 강과 니켈 합금의 입계 부식은 저탄소 합금의 사용, 티타늄이나 탄탈륨과 같은 탄화물 형성 원소의 첨가 또는 안정화 어닐링의 사용으로 피할 수 있습니다.
스테인리스 강의 국부 부식에 대한 간략한 설명
응력 부식 균열. 전형적인 예는 AISI 316 스테인레스 스틸 (UNS S31600)으로 만들어진 절연 된 스팀 라인입니다. 절연 물질에 존재할 수있는 염화물은 비에 노출되었을 때 금속 표면으로 옮길 수 있습니다. 이 조건은 응력 부식 균열 생성 조건을 만족시킵니다 : 민감한 합금 316 스테인리스 강; 특수 부식성 염화물 함유 수; 응력 - 냉간 가공 또는 용접 파이프. 횡단면 금속 조직 검사가 균열 영역을 통해 수행되면, 전형적인 입자 형 (입자 분포 및 입계 분포) 및 가지 균열이 관찰됩니다. 이것은 오스테 나이트 계 스테인리스 강의 전형적인 염화물 응력 부식 균열입니다. 위의 세 가지 조건 중 하나를 제거하면 응력 부식 균열을 방지 할 수 있습니다.
스테인리스 강의 국부 부식에 대한 간략한 설명
산소 함량은 부식에 영향을줍니다. 일반적으로 발전소로 유입되는 신선하고 깨끗한 물은 부식성이 없습니다. 철강은 중성 수에서 잘 작동하며 부식 속도는 용존 산소 용량과 직접 관련이 있습니다. 즉, 산소 함량이 많을수록 부식 속도가 빠릅니다. 강철의 부식은 또한 pH 값과 관련이 있습니다. pH가 높으면 강재의 부식 율이 낮다. pH가 4 이하로 떨어지면 강철이 빠르게 침식됩니다.
온도는 또한 강철의 부식을 가속화 할 것이다. 온도가 72 ° F에서 104 ° F (22-41 ° C)로 상승하면 이는 강철의 부식 속도에 직접적인 영향을줍니다. 유속은 강철의 부식에 반대의 영향을 미칩니다. 해수 유량이 초당 약 3 피트 (0.9 m / s) 이상일 때, 강철의 부식이 크게 가속화 될 수 있습니다. 부식되지 않은 부식성 물질을 기계적으로 제거하면 부식성 물질을 제거하면 부식 율이 높은 새로운 금속이 노출되므로 부식 율이 높아집니다. 동시에, 높은 유속은 노출 된 금속 표면에 다량의 산소를 가져온다. 따라서 부식 속도를 높이기 위해 더 많은 산소가 존재합니다.
응력 부식 균열로 인해 오스테 나이트 계 스테인리스 강이 파손될 경우 고려해야 할 대체 재료는 듀플렉스 스테인레스 스틸입니다. 구조와 구성이 다르기 때문에 316 스테인레스 강보다 315 ° C (600 ° F)의 실온에서 더 높은 기계적 성질을 나타냅니다. 그들은 또한 높은 응력 부식 균열 저항성을 가지고있다. 이중상 합금은 크롬 및 몰리브덴 함량을 증가 시켜서 천공 및 틈새 부식에 대한 높은 내성을 달성 할 수 있습니다.
스테인리스 강의 부식에 대한 염화물 농도의 영향. 담수에서 304 또는 304L 스테인레스 스틸을 사용하는 경우 염화물 함량은 200ppm 미만이어야합니다. 부품을 제조 한 후에는 잔여 철을 제거해야합니다. 잔류 철분이 틈새처럼 작용하기 때문에 염화 제이와 반응하여 염화 제이 철을 형성하여 국부적 인 부식을 촉진합니다. 304 틈을 형성 할 수있는 틈이나 퇴적물을 제거하려면 파이프를 주기적으로 청소해야합니다. 304 또는 304L로 제조 된 플랜트 장비를 정체 된 물 (예 : 0.9m / s 미만의 유량)에 노출 시키면 금속 표면에 퇴적물이 형성되므로 피해야합니다. 미생물 학적 부식도 통제해야합니다.
소금기있는 물에서 Type 316L 스테인레스 스틸을 성공적으로 사용하려면 물이 완전히 탈산 소화되지 않는 한 염화물 함량이 1000ppm 미만이어야합니다. 탈산 소화 된 물은 316L 스테인레스 스틸의 구멍 뚫기, 균열 및 응력 부식을 방지합니다. 플랜트의 생산 공정에서 용접은 완벽하게 용접되고 매끄러 워야 최상의 부식 방지 효과를 얻을 수 있습니다. 몰리브덴 함량이 높거나 용접부와 일치하는 전극을 사용해야합니다. Type 316L 스테인리스 스틸 표면을 304처럼 청소하여 잔여 철을 제거하는 것이 중요합니다. 일반적으로 잔류 철을 제거하는 가장 좋은 방법은 HNO3-HF 세정제를 사용하는 것입니다. 또한 모든 퇴적물도 정기적으로 제거해야합니다. 정체 된 물의 상황을 피하기 위해주의를 기울이는 것이 중요합니다. 침전물의 형성을 막기 위해 장비의 정지 기간 동안 물의 유속은 최소 0.9m / s가되어야합니다.
금속 부식은 종종 복잡한 문제이며 일부 새로운 형태의 부식조차도 대중에게 잘 이해되지 않습니다. 현장 엔지니어는 금속 부품의 부식 방지 방법을 배울 수 있도록 부식 및 보호에 대해 자세히 알아볼 것을 권장합니다.