(3) 응력부식 균열
이러한 유형의 부식은 인장 응력과 부식성 환경 모두에 영향을 받는 재료의 균열이 특징입니다. 스텐레스 강에서 응력부식 균열을 일으키는 가장 빈번한 환경은 염화물을 함유한 수용액입니다. 또한 염화물과 인장 응력과는 별도로 스텐레스 강에서 응력 부식이 발생하려면 일반적으로 고온(〉60℃)이 필요합니다. 그러나 염화물 함유 용액은 스텐레스 강의 응력부식 균열을 일으킬 수 있는 유일한 환경은 아닙니다.
다른 할로겐화물의 용액 또한 균열을 일으킬 수 있고, 수산화나트륨 및 수산화칼륨과 같은 가성 용액은 끓는점 이상의 온도에서 응력부식 균열을 일으킬 수 있습니다. 민감한 18-8 스텐레스 강은 응력 수준이 충분히 높으면 비등수형 원자로의 증기 및 수질 환경에서 입계 응력부식 균열에 취약합니다.
균열은 마르텐사이트 또는 석출 경화 강과 같은 고강도 스텐레스 강에서도 발생할 수 있습니다. 이 유형의 균열은 거의 항상 수소 취성으로 인한 것이며, 황화물 및 황화물이 없는 환경을 모두 포함하는 환경에서 발생할 수 있습니다.
100도에서 염화물 함유 환경에 노출된 스테인리스 파이프 용접부에 인접한 응력 부식 균열
응력부식 균열의 위험은 니켈 함유량과 미세 구조에 크게 영향을 받습니다. 니켈 함량의 영향은 아래 그림에서와 같이 명확하게 나타납니다. 니켈 함량이 높거나 낮으면 응력부식 균열에 대한 저항성이 우수합니다. 니켈 함량이 낮은 경우 이는 페라이트 또는 페라이트-오스테나이트 구조 때문입니다. 니켈 함량이 낮은 스텐레스 강의 페라이트상은 응력부식 균열에 매우 강합니다.
고강도 스텐레스 강에서 수소 취성에 대한 저항에 영향을 미치는 주요 요소는 강도입니다.
니켈 함량의 함수로서 비등 MgCl2에서의 응력 부식 균열 감수성(4)
응력부식 균열에 상당한 위험이 있는 응용 분야에서는 니켈 함량이 낮거나 높은 스텐레스 강을 선택해야 합니다. 선택은 페라이트 또는 페라이트-오스테나이트 강 또는 고 합금 오스테나이트 강 또는 니켈계 합금일 수 있습니다. 염화물에 대한 응력부식 균열에 대한 내성을 얻기 위해서는 약 40%의 니켈이 필요하지만 ‘645 SMO’, ‘245 SMO’, ‘904L’, 및 ‘A28’과 같은 스텐레스 강 등급의 니켈 20~30%로 종종 충분합니다.
일부 오스테나이트계 스테인리스 강의 응력 부식 균열 저항성 비교, 0.98Rp0.2로 하중을 가하는 건조시험방법 시험
이러한 맥락에서 니켈 함량이 응력부식 균열에 대한 내성을 지배하는 유일한 요소는 아니라는 점을 유의해야 합니다. 합금의 전체 조성이 중요합니다. 몰리브덴은 응력부식 균열에 대한 내성에 상당한 영향을 미치는 것으로 밝혀졌습니다. 그러나 상기 그림에서와 같이 ‘904L’과 ‘254 SMO’의 비교에서 알 수 있듯이, 4% 이상의 몰리브덴이 중요한 효과를 얻기 위해 필요합니다. 응력부식 균열을 일으킬 수 있는 환경에서 사용하기 위해 스텐레스 강을 선택하는 것은 니켈 함량을 기준으로 수행할 수 없습니다.
응력부식 균열은 인장 응력이 있는 경우에만 발생할 수 있습니다. 스텐레스 강에 균열이 없이 영향을 줄 수 있는 응력은 각기 다른 강종에 따라 다릅니다. 심한 증발 조건에서 여러 스텐레스 강종에 대한 임계 응력의 사례가 아래 그림에 나와 있습니다.
심한 증발 조건하에서 염화물 응력 부식 균열에 대한 임계 응력. 증발 테스트를 중단
상기 그림에서 알 수 있듯이, 고 합금 오스테나이트 스텐레스 강은 낮은 합급 강종과는 달리 염화물 응력부식 균열에 대해 매우 높은 내성을 지니고 있습니다.
이러한 유형의 그림에서 임계 응력 수준은 종종 시험 온도와 관련된 특정 온도(여기에서는 200℃)에서 항복 강도의 백분율로 표시됩니다. 다른 강종의 강도가 다양하기 때문에 실제 최대 응력 수준은 다양합니다. 임계 응력 수준은 특정 강종의 응력부식 균열 저항성을 잘 나타내지만, 적절한 안전 여유도 이러한 임계 응력을 기반으로 하는 설계에 통합되어야합니다. 그 이유는 실제 사용 조건이 다양한 조건, 예를 들어 최고 온도, 염화물 수준, 잔류 응력의 영향 등과 같은 여러 가지 조건에서 벗어날 수 있기 때문입니다.
