스테인레스 강의 환경부식 및 샌드위치패널(판넬) 생산

2021년 3월 12일 - 글쓴이: khbkgs1005 - 카테고리: 샌드위치판넬 적용가이드, 스테인레스판넬 기술자료 - No responses

1. 스테인레스 강의 환경부식

스테인레스 강은 수 많은 부식액에 방치됨으로써 환경부식에 대해 일괄적인 서술이 불가능하므로 각종 환경에 대해 구분 설명하도록 합니다.

1) 대기에 의한 부식

대기 중에서 스테인레스 강은 부식되는 일은 거의 없으나 습기를 많이 함유하는 경우에는 적색의 녹이 생기는 경우도 있습니다. 이것은 대기 중에서 이물의 부착, 오염 공기(아황산가스 등) 또는 해풍 등에 의한 점식이 생기게 됩니다. 특히 심한 오염대기 중에서는 STS 316에 해당하는 강종을 사용하는 것이 바람직합니다.

2) 물에 의한 부식

증류수에서는 거의 부식이 발생하지 않습니다. 수돗물 또는 하천물 등에서도 부식은 잘 발생하지 않으나 염소이온을 함유한 경우에는 공식이 생기는 경우가 았습니다. 특히 끓는 물일 경우에 염소인온이 농축되어 공식 또는 응력부식 균열을 일으키는 요인이 되며, 공업용수 등을 사용할 경우에는 열교환기 등과 같은 밀폐된 용기에서는 공식 또는 응력부식 균열을 방지하기 위해서 수질을 충분히 조사하여 대책을 세우는 것이 요망됩니다.

3) 해수에 의한 부식

바닷물은 중성으로 되어 있으나 강한 전해질 용액으로부터의 전기화학적 부식 속도에는 산소량, 생물체의 부착, 온도, 속도 등이 영향을 미칩니다. 특히 항만지구에서는 복합적인 오염에 의한 이유로 해양에서 일어나는 부식보다도 더 큽니다. 스테인레스 강은 점식으로 나타나며 또 부착물은 부식을 촉진시키기 때문에 이물질이 부착되지 않도록 하기 위해서는 유속 2m/sec 이상이 필요하게 됩니다. 일반적으로 해수에서는 STS 304보다는 STS 316을 사용하는 것이 바람직합니다.

4) 염용액에서 부식

① 중성염 및 알칼리염(할로겐염은 제외)

중성염 및 알칼리염은 강력한 산화제로 되어 있기 때문에 오스테나이트 스테인레스 강에서는 잘 부식되지 않습니다. 이들 염에는 초산암모늄, 황산암모늄, 시안화동, 황산마그네슘, 중크롬산카리움, 탄산소다, 초산소다, 황화소다 등이 있습니다.

② 산염(할로겐염 제외)

이 염용액은 산도가 적어서 부식성은 심하지 않고 가수분해로써 산농도는 엷어지기 때문에 이 산염의 용액 중에서도 스테인레스 강은 광범위의 농도 및 온도에서 내식성을 가지고 있습니다. 더욱이 모리브덴(Mo)을 함유한 STS 316에서는 산농도가 강하고 또 온도가 높을 경우에도 양호한 내식성을 얻을 수가 있습니다. 이들 산염은 황산알루미늄, 황산동, 황산망간, 황산니켈, 과황산카리움, 황산아연 등이 있습니다.

③ 할로겐염

할로겐이온은 스테인레스 강의 수동태피막을 파괴하여 공식을 생기게 하는 강력한 작용을 하기 때문에 이들을 약품에 접촉하여 사용하는 경우에는 충분한 주의가 필요합니다. 이들은 특히 산염의 용액이 산성으로 되어있는 경우에느느 공식이 생기고, 환원성으로 되어 있는 경우에는 심한 전면부식을 일으킵니다.

공식은 어떤 한계온도를 넘어서면 격렬하게 반응합니다, 이 한계온도는 모리브덴을 함유한 STS 316의 경우에는 높아지게 되므로 내공식성이 양호합니다. 일반적으로 용액의 온도가 올라가면 산소의 용해도가 낮아지게 되므로 공식은 커집니다.

5) 무기산에 의한 부식

무기산에 의한 스테인레스 강의 부식반응은 각 산에 대한 농도 및 온도에 대하여 특수성이 있습니다. 대표적인 무기산에 대한 내식성을 보면

ⓐ 염산: 스테인레스 강은 염산의 전농도에 대하여 그 부동태 피막은 빠른 시간에 파괴되어 침식됩니다. 따뜻한 강염산에서는 수소가 발생하여 급속히 침식되며, 차가운 용액 중에서도 스테인레스 강은 부식이 됩니다. 소량의 염산을 혼합한 용액에서도 공식을 발생할 소지가 있습니다.

ⓑ 황산: STS 316의 스테인레스 강은 상온에서 농도 20%이하 또는 85% 이상의 황산에서는 부식이 크게 문제되지는 않습니다. 고온에서는 부식율은 증가하여 STS 316은 극히 희박한 산 이외는 사용하지 않습니다. 그러나 황산철, 황산동, 초산, 크롬산 또는 산소 등의 첨가로써 황산에 의한 부식을 줄일 수 있기 때문에 경제적인 사용이 가능합니다. 황산에 대해서는 몰리브덴, 구리, 실리콘 등을 첨가한 강종이 효과적입니다.

ⓓ 아황산: 아황산은 STS 304로써는 부분적으로 공식이 발생하나 몰르브덴을 함유한 STS 316은 아황산가스를 함유한 연소가스 처리용 집진실에 사용되고 있습니다. 아황산가스에 습기가 있는 경우에는 황산염이 생기기 때문에 이 경우에는 STS 316J과 같이 구리를 첨가하는 것이 효과적입니다.

6) 염기에 의한 부식

18-8 스테인레스 강은 수산화암모늄, 지방산 등의 유기 화합물에 대해서 뛰어난 내식성을 갖습니다. STS 304의 경우는 암모니아 증유장치에 사용되어지나, NaOH 농도 50%의 끓는점에서는 극히 미세한 침식을 받게되면 고농도, 고온이 될수록 부식율은 크게 됩니다.

7) 유기화합물에 의한 부식

유기화합물은 부기산 및 무기 할로겐 호합물의 특수한 경우를 제외하고는 스테인레스 강 부식에 문제가 없습니다. 일반적으로 유기화합물은 물에 용해되어도 이온화 경향이 적은 불량 전해질이 됨으로 순도 및 색조를 유지해야할 필요가 있을 때 스테인레스 강을 사용하는 일이 많습니다. 유기화합물 중에 할로겐 무기화합물만 존재하는 경우에는 스테인레스 강이 부식되지 않으나, 이용액에 물이 존재하게 되면 할로겐화합물은 가수분해되어 할로겐산과 마찬가지로 공식, 응력부식 또는 전면부식이 생깁니다.

① 초산: 초산을 취급하는 설비의 재료로써는 STS 304 또는 STS 316이 일반적으로 사용되어집니다. 순수한 초산의 경우에는 전농도 또는 끓는점까지의 온도에 대해서 문제가 되는 일은 적지만 입간부식을 일으키는 용접구조물은 저탄소급이나 안정화 강을 사용합니다. 공업용 초산을 취급하는 경우에는 소량의 산화제 및 환원제를 비롯하여 기타의 염료를 포함란 부식은 꽤 복잡합니다.

② 유산: 유산의 식품 및 생산물의 처리에 스테인레스 강이 광범위하게 사용되고 있습니다. 일반적으로 STS 304가 사용되어지고 있으나 열농축 유산에서는 STS 304가 심한 공식현상이 생기므로 유산의 농축설비 등의 구조물에는 몰리브덴을 함유한 STS 316(Mo 2~3%), STS 317(Mo 3~4%)을 사용합니다.

③ 기타의 유기산: 일반적으로 유기산에 대해서는 상온에서 사용하는 경우에는 STS 304로써 충분하나 고온에서 사용한 경우에는 몰리브덴(Mo)를 함유한 STS 316, STS 317을 사용합니다.

④ 식품에 의한 부식: 초산, 크롬산 및 유산 등을 함유한 식품제조장치는 STS 304 및 STS 316 등이 사용되어 집니다. 식품의 제조 공정 중에서 식염을 첨가하는 경우에는 STS 316이 좋습니다. 광범위한 식품 처리 및 제조공장 설비의 부식시험으로써는 스테인레스 강의 부식은 거의 없습니다. 스테인레스 강제 용기로써 조리된 식품은 저장기간 중의 식품의 오염은 거의 문제가 되지 않습니다.