스테인레스 스틸 등급 304L: 입계 부식 저항 설명

입계 부식이란 무엇이며 왜 중요한가요?

입계 부식은 오스테나이트계 스테인리스 강의 결정립 경계를 따라 국부적으로 발생하는 공격으로, 경계에 인접한 크롬 고갈로 인해 발생합니다. 강철이 약 425~815도의 온도 범위에서 유지되면 탄소는 결정립 경계로 확산되어 M23C6 유형의 크롬{3}}풍부 탄화물로 침전됩니다. 이러한 탄화물은 크롬이 결정립 내부에서 다시 확산될 수 있는 것보다 빠르게 형성되기 때문에 경계 옆의 좁은 영역에는 부동태 피막을 유지하는 데 필요한 약 11~12% 미만의 크롬이 남게 됩니다. 부식성 환경에서는 고갈된 부분이 우선적으로 부식되며, 강철은 입자 자체가 괜찮아 보이더라도 강도를 잃거나 누출될 수 있습니다.

이 상태를 감작이라고 합니다. 이는 용접 중에, 용접에 인접한 열 영향부가 민감화 범위를 통해 서서히 냉각될 때, 또는 부적절한 열처리 또는 화재 노출과 같은 서비스 중에 가장 일반적으로 유발됩니다. 최대 탄소 함량이 0.08%인 표준 등급 304는 두꺼운 -부분 용접 구조에서 이러한 형태의 공격에 취약합니다. 304L 등급은 이를 방지하기 위해 특별히 존재합니다.

304L의 화학 성분

아래 표에는 압력 용기 및 일반 응용 분야용 스테인레스 강판, 시트 및 스트립에 대한 관리 표준인 ASTM A240에 따른 304L의 열{0}분석 요구 사항이 나와 있습니다. 유럽 ​​대응은 EN 10088-2에 따른 EN 1.4307(X2CrNi18-9)입니다.

요소	ASTM A240 304L, 중량%	EN 1.4307, 중량%
탄소, C	최대 0.030	최대 0.030
망간, Mn	최대 2.00	최대 2.00
인, P	최대 0.045	최대 0.045
유황, S	최대 0.030	최대 0.015
실리콘, Si	최대 0.75	최대 1.00
크롬, Cr	17.5 - 19.5	17.5 - 19.5
니켈, 니켈	8.0 - 10.5	8.0 - 10.5
질소, N	최대 0.10	최대 0.11
철, 철	균형	균형

저탄소-설계로 민감화를 방지하는 방법

최대 0.030%의 탄소 제한은 304L 디자인의 핵심입니다. 이 수준에서는 용접 사이클 중에 석출될 수 있는 크롬- 탄화물의 양이 너무 작아서 크롬 고갈이 사용 중 입계 공격을 일으키는 임계값 아래로 유지됩니다. 두 가지 실제 결과는 다음과 같습니다.

304L의 용접 제작물은 일반적으로 용접 후 열처리 없이 -용접된 상태로 사용할 수 있습니다. 이는 -대형 탱크, 용기 및 파이프 시스템의 주요 비용 및 일정 이점입니다.

천천히 냉각되고 예민화 범위에서 더 많은 시간을 소비하는 무거운 단면과 다중 패스 용접은 표준 304보다 304L에서 훨씬 안전합니다.

용접 열 입력과 층간 온도를 제어하고 열간 성형이나 응력 완화 과정에서 완성된 부품이 425~815도 범위에 불필요하게 노출되는 것을 방지하는 것은 여전히 ​​좋은 관행입니다. 사용 온도 자체가 높은 경우 설계 코드를 확인해야 합니다. 고온 압력 서비스에서는 저-탄소 등급이 제한되기 때문입니다.

304L의 기계적 성질

ASTM A240에 따라 용액-어닐링된 304L 플레이트, 시트 및 스트립은 다음 실온 요구사항을 충족해야 합니다.-

재산	요구 사항
인장강도	최소 485MPa
항복 강도, 0.2% 오프셋	최소 170MPa
2인치(50mm) 단위의 신장률	최소 40%
경도	최대 217 HBW, 최대 95 HRB

이러한 실내 온도-값은 표준 304에 필요한 값과 동일합니다. 두 등급의 주요 차이점은 강도가 아닌 용접 서비스의 부식 거동입니다.

입계부식 검증시험

사양에 입계-부식 방지 증명이 필요한 경우 표준 테스트 모음은 ASTM A262, Practices A~E입니다.

실습 A: 옥살산 에칭 테스트는 미세 구조를 허용 가능한지 또는 의심스러운 것으로 분류하는 신속한 스크리닝 방법입니다.

실습 C: 비등 질산 테스트(Huey 테스트라고도 함)는 48시간 동안 5번의 체중 감소를 측정합니다.

실습 E: 구리-황산구리-16% 황산 테스트(스트라우스 테스트라고도 함). 이 테스트에서는 구부러진 시편에 노출 후 균열이 없어야 합니다.

염화물 매질의 공식 저항성을 위해 ASTM G48 방법 A 및 C를 사용하여 공식 및 틈새 부식을 평가합니다. 테스트 쿠폰은 일반적으로 생산 재료와 동일한 열처리 및 열처리를 통해 채취되며 결과는 밀 테스트 인증서에 기록됩니다.

응용 분야 및 선택 참고 사항

세척용 화학물질과 염화물이 존재하는 식품, 유제품, 양조장, 음료 및 의약품 가공을 위한 용접 탱크, 용기 및 배관.

용접되어 실외 또는 해양 대기에 노출되는 건축 및 구조 제작물.

용접 후 열처리를 피하기 위해 L 등급이 지정된 열{0}}교환기 및 압력{1}}용기 플레이트입니다.-

압력 용기의 경우 ASME 설계 규칙은 저-탄소 L 등급을 최대 서비스 온도 약 425도로 제한합니다. 그 이상에서는 고-탄소 304H 또는 안정화 등급을 고려해야 합니다.

자주 묻는 질문

Q1. 304와 304L 스테인레스 스틸의 차이점은 무엇입니까?
유일한 의도적인 차이점은 탄소입니다. 304는 최대 0.08%를 허용하고 304L은 탄소를 0.030%로 제한합니다.{4}}L은 용접 후 입계 부식에 저항하고 용접 후 열처리가 필요하지 않습니다.{5}}304의 무거운 용접 부분은 민감할 수 있습니다.

Q2. 스테인리스 강의 입계 부식을 일으키는 원인은 무엇입니까?
425 - 815도에 노출되면 결정립 경계에 크롬 탄화물이 침전되어 수동성에 필요한 수준 아래의 인접 영역에서 크롬이 고갈됩니다. 부식성 매체는 고갈된 입자-경계 영역을 우선적으로 공격합니다.

Q3. 304L에는 -용접 후 열처리가 필요합니까?
일반적으로 아니요. 탄소 함량이 낮기 때문에 민감도가 손상 임계값 이하로 유지되므로 304L 용접물은 -용접된 상태로 사용됩니다. 용액 어닐링은 처리 또는 서비스 중에 재료가 민감화 범위로 가열된 경우에만 필요합니다.

Q4. 304L에 해당하는 유럽 제품은 무엇입니까?
EN 10088-2에 따른 EN 1.4307(X2CrNi18-9), 탄소 제한은 0.030%로 동일하고 크롬 및 니켈 범위는 동일하며 황 제한은 0.015%로 더 엄격합니다.

Q5. 304L이 304보다 약한가요?
아니요. ASTM A240에 따라 두 등급 모두 실온에서 최소 인장 강도 485MPa와 최소 항복 강도 170MPa를 요구합니다. 저-탄소 버전은 강도가 아닌 부식 성능을 위해 선택되었습니다.

Q6. 입계 부식은 어떻게 테스트됩니까?
주로 ASTM A262 Practices A, C 및 E에 따르며, 공식 및 틈새 부식에 대해서는 ASTM G48로 보완됩니다. 테스트 결과는 지정된 관행에 따라 공장 테스트 인증서에 문서화됩니다.