1. 스테인레스 고온부식
고온의 공기중 산소는 스테인레스 강 표면에 스케일을 생성하며, 또 용융염에서 산소가 함유되어 있으면 스테인레스 강을 취화시킵니다. 탄소 및 질소는 스테인레스 강에 침투하여 취화층을 만듭니다. 또 증유 중에 소량의 바나디움(V)은 스테인레스 강을 침식시킵니다.
고온에서의 부식은 보통 수용액 중에서의 부식과는 차이가 있습니다. 스테인레스 강의 수용액 중에서의 부식은 전면부식이나 국부부식도 전부 전기화학적 부식이라는 것을 이미 설명하였습니다.
그런데 스테인레스 강은 고온의 가스 또는 용융금속이라든가 용융염류에 사용되어지는 경우가 종종 발생합니다. 이러한 경우의 부식을 부식이라고 하며 전기화학적 부식과는 다른 화학적 또는 물리적 반응입니다. 따라서 이들 환경에서 사용되어지는 스테인레스 강은 소위 고온강도 또는 조직변화 등의 기계적 성질이나 물리적 성질과 같은 것으로 고온부식을 이해하면 됩니다.
고온에 있어서 가스 또는 금속반응의 특수한 문제는 고온에서 사용되어지기 때문에 가스터빈의 부식적 연료 또는 석유화학 등의 화학장치에 관련된 조건으로써 발생되는 경우가 많습니다. 이 분야에서 가장 두드러진 것은 공기에 의한 산화입니다. 그러나 증기, 탄산가스, 아황산가스 등의 산화환경에 있어솓ㅎ 문제가 됩니다. 또 유화수소, 산화탄소, 수소, 암모니아, 할로겐 등의 환원 또는 약한 산화 환경에서도 문제가 됩니다.
1) 산화(공기에 의한 산화)
금속을 고온의 공기 중에 방치하면 표면에 산화 스케일이 생성됩니다. 이 침식에 대한 저항은 형성되어지는 스케일의 보호능력으로서 결정됩니다. 스테인레스 강 중의 크롬의 양은 일정한 온도 조건에서의 산화저항의 정도를 결정하는 것으로 되어있습니다.
그러나 온도가 상승, 하락하는 경우에는 스케일이 떨어져 나오는 것을 최소량으로 하기 위해서는 니켈의 양을 증가시키는 것이 필요합니다. 이것은 높은 니켈 합금으로 따면 열팽창계수가 작아지기 때문인 것입니다. 공기가 오염되면 부식은 촉진됩니다. 예를 들어 공기에 탄산가스와 물을 각 5% 함유한 경우 18-8 스테인레스 강은 900℃에서 일반 환경에서보다 부식이 약 10배로 커지게 됩니다. 또 아황산가스와 물을 5% 함유시키면 8배 정도로 됩니다.
2) 증기
오스테나이트계 스테인레스 강은 일반적으로 320℃까지의 증기에 대해서는 뛰어난 내식성을 나타냅니다. 단시간 시험(500시간)에서 304 및 347형은 약 910℃의 증기에서 부식이 생기지 않았습니다. 25Cr-Ni, 25Cr-15Ni-2W강은 약 950℃에서도 침식되지 않는다는 보고가 있습니다. 또 다른 시험 결과에 의하면 STS 347형의 600℃에서 약 950℃에서도 침식되지 않는다는 보고가 있습니다. 또 다른 시험 결과에 의하면 STS 347형의 600℃에서 7500시간의 시험 예로서 부식율(부식생성물을 제거시킨 중량으로 측정)은 0.1mg/year이고 STS 304형은 15,000시간에서 0.2mpy보다도 작았습니다.
강의 온도가 690~730℃로 된 과열증기 중에서 장시간 여러 종류의 강을 시험한 결과에 의하면 부식 감량은 약간 높은 수치를 나타내었습니다. 일반적으로 부식율은 공기중에서보다도 과열증기 중에서 다소 높으나 계속적으로 장시간 흐르면 보호적 스케일이 형성되어 부식량은 거의 동일하게 됩니다.
3) 황화물
각종 형상의 황은 비교적 소량으로도 여러 환경에서 부식을 촉진시킵니다. 아황산가스, 황화수소 및 황증기는 가장 두드러진 부식환경입니다. 황증기 및 황화수소는 아황산가스보다도 부식이 심하면 황이 산화보다도 부식 문제가 큰 것은 몇가지 이유가 있습니다.
대개의 금속은 산화온도보다도 낮은 온도에서 황화물을 만듭니다. 이 황화물은 사용중인 금속의 표면 위에 녹아 이것은 점성의 연속된 보호피막을 만들기 쉬우나 이렇게 녹아나는 과정에서 부식량이 증가하기 때문입니다. 대개의 경우 산화의 매카니즘과 밀접한 관계가 있으며 산화의 경우와 같이 크롬의 양이 내식성의 결정에 주요한 역할을 하고 있습니다.
2. 용융금속에 의한 부식
용융 금속에의한 부식은 수용액이나 가스에 의한 부식과는 달라 고체 금속과 용융금속과의 고용반응이 주체로 되어있습니다. 화학반응은 용융 금속에 의한 부식에 주요한 역할을 하고 있으며, 용융금속이 고체금속 중으로 이동한다든가 반대로 고체금속이 용융금속 중으로 이동한다든가 하는 질량 이동 등의 매카니즘이 중요한 것으로 되어있습니다. 부식이 단순한 경우에는 용해형으로써 고체금속이 용융 금속 중의 용해 한도까지 용해합니다.
만약에 또 고체 금속 중의 한 성분이 선택적으로 녹아 나오게 되면 그 결과 고체 금속이 얇게 되든가 결정입계가 깊이 침식하든가의 어느 한 쪽이 됩니다. 반대로 고체 금속 중에 용융 금속이 침입하게 되면 바람직하지 못한 취화성이 되기 때문에 고체금속은 취화하여 파괴됩니다.
용융 금속 중에 고온 영역과 저온 영역이 있으면 이 온도 균배에 의해 질량 이동이 이뤄집니다. 즉, 고체 금속이 고온영역에서는 용해되어 고용해 한도가 작은 저온 영역 중의 벽면에 석출하게 됩니다. 이와같이 용융 금속에 의한 부식형은 일반적으로 균일한 부식형입니다.
3. 스테인레스(STS) 샌드위치패널(판넬)
스테인레스 스틸(stainless steel, STS)을 표면재로 사용한 STS 우레탄 샌드위치패널(조립식판넬)은 식품 및 축산물 안전관리인증기준(HACCP, Hazard Analysis and Critical Control Point)을 위한 벽 및 천장재, 로 많이 사용되며, 스테인레스 스틸(stainless steel, STS) 등급에 따라 해안지역, 중공업 지역 및 염기에 노출되는 장소 등에 많이 사용됩니다.
스테인레스 스틸(stainless steel, STS)의 높은 광택으로 인해 스테인레스(STS) 우레탄 샌드위치패널(조립식판넬) 표면의 작은 굴곡은 크게 확대해 보이는 현상이 나타나며, 표면은 재료의 특성으로 인해 완전히 평평하지 않을 수 있습니다.
스테인레스(STS) 우레탄 샌드위치패널(조립식판넬)의 단열재는 주로 경질우레탄 폼 단열재를 사용합니다. 경질우레탄 폼은 본질적으로 폐쇄된 셀(closed cell) 구조 및 28~50kg/m³의 밀도 범위를 가지는 고도로 가교된 발포체입니다. 발포 폼 안에 개별 셀은 얇은 폴리머 벽으로 서로 격리되어 폼을 통과하는 가스의 흐름을 효과적으로 막습니다. 이 재료는 우수한 단열 특성과 함께 무게 대비 좋은 구조 강도를 제공합니다.
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