스테인리스강의 부식에 대한 이해

[지찬형]

stainless강의 부식에 대한 이해                             2004/08/13 16:14 

                                                                출처   http://blog.naver.com/shinnari/40004970615

흔히들 Stainless 강은 절대로 부식이 되질 않는 것으로 알고 있으나 다음의 경우 부식할 수 있습니다. 우선 Stainless이 무엇인지부터 알아보고 진도 나갑시다.

1.1 Stainless강?

1.1.1. 스테인레스강의 탄생

1820년경에 영국의 M.Faraday에 의해 크롬이 들어간 합금에 대한 연구가 시작되었으며 이후 강중의 탄소량 제어기술의 개발과 적정합금과 내식성과의 관계 규명 작업에 의해 Stainless강이 탄생하게 되었으며 오늘날 우리가 흔히 [18-8:Cr-Ni]이라고 부르는 304강의경우는 1909년 독일의 Krupp사에서 최초로 개발하여 특허를 획득함으로서 세상에 사용되게 되었다.

1.1.2.Stainless강이란?

영어로 Stainless Steel로서 [녹이 슬지 않는다] or[녹이 없다]는 것을 의미한다.  이름이 나타내는 바와 같이Stainless강은 일반 탄소강과 비교할 때 아주 뛰어난 내식성을 보유하고 있어 많은 용도에 광범위하게 사용되고 있다. 그러나 스테인레스강은 특정한 환경, 사용 조건에서는 [녹이스는] 경우가 있으므로 바른 사용법을 취하도록 하는 것이 중요하다.

특히, 스테인레스강의 내식성은 강판의 표면 형성된 치밀한 크롬산화 피막(일반적으로 부동태피막이라 불린다)의 작용에 의하여 유지되는 것이므로 사용 환경의 변화와 관리의 소홀로 인하여 이 피막이 손상되었을 경우는 내식성이 상실되기 때문에 주의가 필요하다.

1.1.3. 스테인레스강의 범위

Stainless강을 과학적으로 정의하기는 단순하지는 않지만 다음 몇 가지로 정의 할 수 있다.

 1) 합금성분으로서 크롬을 함유하고 있으며 그 함유량이 스테인레스의 내식성을 유지하여 주는 주요인인 [부동태피막]을 만들수 있는 이상일 것(적어도 11% 이상의 크롬 성분을 함유하고 있어야 한다.)

 2) 그 합금을 공업 재료로서 사용할수 있기 위해서는 이것을 저해하는 범위 상의 크롬을 포함하지 말 것.  (32%의 경우는 단순 합금강으로 분류)

 3) 스테인레스강은 강이므로 철 이외의 합금원소가 50% 이하일 것

2.1   금속 부식의 원리

자연계에서 물질은 안정된 상태로 존재하며 금속의 경우는 대개는 산소나 황동과 결합해서 화합물의 형태로 존재한다. 따라서 금속 재료는 공업적으로 이용할 수 있는 상태에서 사용하고 있더라도 그 환경 속에서 가장 안정된 상태로 돌아가려는 성질을 갖고 있다.

예를 들면 우리가 일상 관찰하는 철의 녹은 철이 물과 공기가 존재하는 환경하에서 가장 안정된 상태를 취한 결과라고 할 수 있다. 이처럼 금속이 부식되는 반응은 금속과 환경과의 조합에 의해 정해지기 때문에 진공속에 있는 철은 녹이 슬지 않는다.

 [금속이 부식하는 원리]

금속이 부식하는 원리는 금속 이온의 용출에 의해 결정되며 금속 용출의 용이함 정도는 그 금속이 수용액 속에서 이온이 되기 쉬우냐 아니냐에 달려 있다. 이 이온화 경향은 [표준전극전위]라는 철도로 나타낼 수 있다.

알루미늄과 같이 이온화 경향이 큰 금속은 동시에 전자를 많이 방출하므로 표준전극 전위는 수소이온(H+)의 경우를 기준으로 해서 마이너스 값으로 낮아져 저급으로 표준전극 전위는 높은 플러스 분류된다. 또한 백금과 같이 이온화 경향이 적은 금속은 전자의 방출도 적어지므로 표준전극전위는 높은 플러스 값을 나타내서 귀금속으로 분류된다.

금속을 용액 속에 담그면 그 금속 고유의 전위를 나타낸다. 상대적으로 표준전극 전위가 낮은 금속과 높은 금속을 전해질 용액 속에 담그고 외부에서 전기적으로 접속하면 두 금속의 전위가 다르므로 두 금속간의 전위 차에 의해 전자의 흐름(전류)이 일어난다. 

이때 전위가 낮은 쪽에서는 금속이온의 용출(M → M+ + e)현상이 일어나고 다른 쪽에서는 방출된 전자를 받는 반응이 동시에 일어나 결국 전위가 낮은 금속 쪽에서만 용해가 되게 된다.

이러한 현상은 동일 금속 면에서도 존재한다. 동일 금속 면에서도 원장의 배열, 입자의 크기, 불순물의 존재, 결함 존재 등에 의해 국부적으로 전위차 발생이 가능하므로 국부전지가 형성되면 부식 반응이 일어나게 되는 것이다.

 [부식정도가 큰 순서]

   백관＞알루미늄＞주철＞스텐304＞황동＞청동＞귀금속(금,은)

2.2 부식에 미치는 환경의 영향

일상 생활에서 경험하는 부식 현상은 철의 붉은 녹, 동 합금의 푸른 녹, 아연의 흰 녹 등이 있는데, 생산 공장이나 화학 플랜트 등 여러 가지 화학 약품을 다루는 환경에서는 여러 가지 금속 재료가 약품에 접촉함으로써 부식 반응을 급속히 일으키는 경우가 있다.

또한, 이 반응은 온도, 농도 및 여러 조건에 따라 가속화되기도 하고 극한 용액 상태에서는 안정 상태와 비교해 다른 부식 현상도 보이기 때문에 세심한 주의가 필요하다.

 ① 용액의 pH

용액의 Ph는 부식에 대하여 어떤 영향이 있을까? 금속이 용액 속에서 나타내는 전위와 그때의 pH에서 그 금속의 안정상태를 알 수 있다.

일반적으로 철의 경우는 전 pH 영역에서 부식을 일으키나 크롬의 경우는 강산 영역에서 주로 부식 특성을 나타내고 있다.

  스테인레스강의 pH에 다른 부식도를 단적으로 도식화하면 4%의 90℃  용액에서 실험결과 강산 역에서 심한 부식도를 나타내고 있으며 알칼리 역에서도 상대적으로 낮기는 하지만 부식이 일어날 수 있음을 알 수 있다.

 ② 용존 산소의 영향

물속에 녹아 있는 산소는 금속에 대해 산화제로 작용하고 화학반응에 의해 수산화이온(CH-)을 생성하는데 이것이 철원자와 반응하여 녹의 원인이 되는 수산화제일철을 생성하므로 부식이 진행하게 된다.

 O2 + 2H2O +4e 4O-

 Fe2+ + 2OH  Fe(OH)2

보통강의 부식에 대한 용존산소 농도의 영향을 보면 처음에는 산소 농도에 비례해서 부식 속도가 증가되지만 일정농도를 넘으면 부식이 잘 진행되지 않게 된다. 이 현상은 금속 표면에 피막이 생겨서 표면을 단단히 덮으므로 액과 금속 사이가 차단되어서 일어나는 현상이며 이런 현상을 [부동태]라 칭하고 스테인레스 강은 이런 현상이 잘 반영된 강종이다.

 ③ 유속의 현상

물이 흐르고 있는 환경에서는 금속 표면에 도달하는 산소의 양이 증가하고 부식속도는 유속에 따라 비례해서 증대되어 간다. 그러나, 유속이 충분이 커지면 금속표면에 도달하는 산소가 과잉이 되어 금속을 부동태화 시키는 데 충분해지기 때문에 이번에는 반대로 부식진행이 저하된다.

2.3 스테인레스 강의 부동태

2.3.1 합금성분으로서의 Cr의 역할

일반강을 질산속에 넣어두고 질산의 농도를 증가시키면 부식이 진행되게 되는데 약 65%의 질산 농도에서는 갑자기 부식속도가 떨어지고 녹지 않게 되는 것을 발견하게 된다. 이것은 질산이 철의 표면에 불활성 피막을 형성하므로 일어나는 현상으로 이 불활성 피막을 [부동태 피막]이라고 한다.

일반 철에 크롬을 조금씩 첨가하며 같은 현상을 관찰해 보면 크롬량이 약12% 이상이 되면 현저하게 부식 속도가 떨어지는 것을 발견하게 되는데 바로 이것이 크롬에 의해 형성된 부동태 피막의 효과에 의한 것으로서 이 현상을 이용한 제품이 바로 [스테인레스강]이다.

2.3.2 스테인레스강의 부동태 피막

 스테인레스강의 표면은 왜 미려하고 내식성을 유지하고 있는 것일까? 스테인레스강 표면에는 눈에는 보이지 않지만 치밀한 보호막이 형성되어 있으며 이 피막을 부동태 피막이라고 한다. 이 피막은 수십A 정도의 아주 얇은 피막이며 크롬산화물로 구성되어 있다.

 이 피막은 유리와 같이 아주 치밀하며 밀착성이 좋은 유연한 구조를 취하므로 모재부에 잘 부착되어 안정한 피막을 유지하고 있다. 또한 이 피막은 금속 모재와의 반응 생성물이기 때문에 긁힌 흠 등으로 일부 파괴되더라도 금방 재생되는 성질을 갖고 있다.

2.3.3. 염소 이온에 의한 부동태 피막의 파괴

스테인레스강은 중성의 물에서는 거의 부식이 되지 않지만 용액속에 염화물이온(Cl-)이 존재하면 부동태 피막이 국부적으로 파괴되어 이 부분에 구멍이 뚫리거나(Pitting), 인장 응력이 가해지는 환경 하에서는 터짐(stress corrosion crack)이 발생되는 원인이 되기도 한다.

Cl-는부동태 피막중의 피막의 구조나 두께가 다소 불안정한 부분에서 산소나 수산기와 치환 되므로서 금속 염화물의 착염을 형성하므로 이런 국부적으로 피막이 용해된 부분을 기점으로 해서 부식이 진행된다.

2.4 스테인레스강의 부식 유형

스테인레스강은 표면의 부동태 피막에 의해 많은 환경 하에서 우수한 내식성을 나타낸다.

그러나 놓여진 환경에 따라서는 부동태 피막의 보호성이 떨어지게 되고 여러 가지 부식을 일으키게 되므로 주의가 필요하다.

2.4.1 스테인레스강의 부식 형태

스테인레스강의 부식형태는 황화,산화,질화 같은 고온에서 주로 발생되는 건식과 일반 환경하에서의 습식으로 크게 구분이 되며 습식에는 전면 부식과 국부부식으로 구분하고 일반적으로 우리가 말하는 입계 부식, 공식, 틈새 부식등은 이에 속한다.

○ 사고발생 유형 분석(일본의 예)

   습식 : 72.5%      - 건식 : 7.9%       - 기타 : 19.5%   

   응력부식균열(SCC)  40.8%    - PITTING  29.0%

   전면부식 8.5%    -입계부식  7.0%    - 변색 7.0%    - 틈새부식  8.3%

   기타 1.6%

2.4.2 전면부식

전면부식은 스테인레스강 표면이 부동태화 할 수 없는 이상 환경에 놓였을 때 일어나며 염산, 황산등의 용액하에서 발생된다. 이 경우 표면이 고르게 부식 또는 침식이 일어나므로 시간에 따른 감량으로 측정할 수 있다. 일반적으로 국부부식에 비해 예측이 쉽고 다루기 쉬우므로 사전에 정확환 사용환경을 알고 이에 맞는 재질이나 두께를 선정하면 충분히 사전에 문제를 예방 할 수 있다.

2.4.3  갈바닉부식(Galvanic corrosion)

두개의 금속 혹은 같은 금속이라 할지라도 부식환경 조건이 국부적으로 다름에 의하여  두 지점간 전위차이가 있을 때 전자의 이동에 의하여 산화, 환원 반응계를 형성하여 금속이 부식되는 현상으로 부식의 종류로 보기보다는 Stainless강의 부식발생 원리로 생각 할 수 있다. 

따라서 모든 스테인레스강의 부식을 미시적으로 보면 기본 원리는 갈바닉 부식의 이론을 따르게 되며 갈바닉 시리즈로 통하는 각 금속의 표준전위를 알면 부식 발생 예측이 가능하게 된다. 표준 전위가 높은 금속을 Noble하다고 하며 상대적으로 낮은 쪽은 Active하게 된다.

화학적으로 Active한 금속이 상대적으로 Noble한 금속과 이종 결합된 경우는 단독으로 존재할 때 보다 더욱 심각한 부식문제를 야기하게 된다. 이는 이종금속을 접촉시키는 경우 상대적으로 Noble한 금속을 희생 부식 시키기 때문에 문제가 발생된다.

따라서 이종 금속이 접촉할 때는 이런 표준 전위를 사전에 파악하여 이에 맞는 설계를 하는 것이 매우 중요하다. 예를 들면 Noble한 금속의 접촉면이 Active한 금속의 면보다 클 경우는 그렇지 않을 때보다 더욱 부식을 가속화 기키게 되므로 이종금속이 접촉할 경우는 넓은 면적 Active 금속과 작은 면적 Noble 금속이 접촉(부식 면적의 축소)하도록 설계를 하거나 절연 물체를 사이에 설치(cf. 절연행가 및 플랜지등)하여 직접적 접촉이 되지 않도록 하는 것이 좋다.

2.4.4 공식(Pitting Corrosion)

Pitting은 부동태 피막을 파괴시킬 수 있는 높은 염소 이온 농도가 존재하는 분위기 하에서 스테인레스강이 놓일 때 부동태 피막이 국부적으로 파괴되어 그 부분이 우선적으로 용해 되므로서 발생한다.

본 부식의 특징은 처음 부식이 발생되는 데는 다소 시간이 걸리나 일단 pit가 생기면 pit내부는 small 양극(Active상태)이 되고 외부 전체는 large 음극(Noble상태)이 되어 부식이 급가속으로 진행되어 수일만에 관통되게 된다. Pit부 입구는 매우 적어 조그만 구멍이 뚫려 있는 형태이나 내부는 크게 확대되어 존재하므로 외부에 작은 결함이 존재 할 경우도 수일 내 파단이 발생할 가능성이 있기 때문에 즉시 보수를 하는 것이 좋다.

[Pitting Corrosion 발생기구]

부동태 피막 파괴 → 부식 pit 형성 → pit내 용액 정체 발생 → 용존산소 고갈 → 양이온 과다 → 염소 이온 끌어들임(전하평형을 위해) → HCL 형성(M+Cl- + H2O + H+CL-) → 부식 가속화

[공식 발생에 미치는 제조건의 영향 및 대책]

① Cl- 농도가 낮은 쪽이 유리                          ② 온도는 낮을수록 유리

③ 용존 산소 혹은 산화제(Fe3+, Cu2+) 존재시 불리     ④ pH는 산성쪽일수록 불리

⑤ 내공식성 향상 원소 첨가시 유리: Mo, n, Cr, Ni 등

⑥ 304 < 316(L) < Duplex < Super Austenitic

⑦ Pitting 유발 인자가 낮을수록 유리: Sulfide(MnS),

⑧ 소재 상태는 매끈하게 처리된 표면일수록 내 Pitting성 양호

⑨ 표면에 좁은 틈새가 있는 경우는 용액의 잔류에 의해 불리

2.4.5 틈새 부식

부식의 발생기구는 공식과 동일하며 스테인레스강 위에 이물질이 부착한 경우나 구조상 생긴 틈새가 부식 환경에 놓여올 때 집중 발생한다.

[부식 발생 기구]

틈새 형성 → 틈새부에서 용액의 정체 발생 → 틈새부에 용존 산소 고갈 → 양이온 과다 → 염소이온 끌어들임(전하평형을 위해) → HCl형성 → 부식의 가속화  (공식과 동일한 원리)

[부식 발생 특징]

① 틈새가 있는 경우나 침전물이 있는 환경에서 다발:Rivets, Bolts,    Gaskets

② 염화물 환경에 노출 시 발생

③ 처음 부식이 발생 되는 데는 다소 시간이 걸리나 일단 생기면 부식이 급가속

④ 육안 관찰이 어렵기 때문에 상당히 진행된 후에나 발견 가능

⑤ 공식과 더불어 STS 강에 가장 많이 발생되는 부식 형태

[틈새 부식 방지 방법]

① 환경 개선: 염화물 환경 제거

② 내공식 합금 사용:고 Mo, N, Cr, Ni 합금

③ 틈새가 생기지 않도록 설계:Rivet, Bolt로 체결보다는 용접으로

④ 용액이 고이지 않고 완전히 배수되는 구조로 설계

⑤ 틈새가 발생되었을 때는 충진물로 충진

2.4.6 입계 부식

입계 부식이란 부식이 결정 입계에 따라 진행하는 형태의 국부부식으로 이 부식은 내부로 깊게 진행되면서 결정립자가 떨어지게 된다. 용접 가공시 열영향부, 부적정한 열처리 과정, 고온에서의 노출 시 주로 발생된다.

크롬은 탄소와 결합하기 쉬운 성질을 가지고 있으며 고온으로 가열되면 쉽게 결합하여 크롬탄화물(Cr23C6)을 형성하고 이 물질은 전부 결정립계에 석출하게 되는데 크롬탄화물이 석출된 주변에는 크롬을 빼앗겨 크롬 고갈층이 존재하게 되고 이 부분이 내식성이 떨어져 우선적으로 부식을 일으키게 된다.

이렇게 크롬탄화물이 석출된 것을 예민화 되었다고 하며 이런 예민화는 약 550 ~ 800℃ 온도 구간에서 유지되거나 더 고온에서 유지 후 이 온도 구간 서서히 통과랄 때 발생된다. 그러나 페라이트 강의 경우에는 오스테나이트와 달리 90℃ 이상에서 급랭 시 발생되는 특징이 있다.

[부식 발생 방지 대책]

가장 좋은 방법으로는 오스테나이트 강의 경우 약 1050 ~ 1150℃ 구간에서 고용화 열처리를 실시하는 방법이다. 실제로 POSCO에서 스테인레스 제품을 생산하여 출하 당시에는 전제품이 이런 고용화 열처리를 실시한다.

그러나 현장에서 용접 후 이런 열처리를 행하는 것은 가능하지 않기 때문에 강중에 탄소 농도 자체가 작은 강종(L Grade:예304L, 316L)을 선택하거나 Ti 또는 Nb등을 첨가한 탄소를 안정화 시킨 강종(STS 321, 347등)을 선택하면 좋으며, 용접 후에는 가능한 급냉각을 행하는 것이 좋다. 또한 용접 후에는 용접부를 잘 연마해 주고 질산연처리를 해주면 좋다.

2.4.7 응력 부식 균열(Stress corrosion cracking)

부식환경에 노출된 부식 감수성이 있는 금속에 인장응력이 주어졌을 때 응력과 부식의 협동 작용에 의해 취성 균열이 발생되며, 이 부식은 오스테나이트강 특유의 현상이다. 주로 인장응력의 90도 방향으로 발생하고 균열의 전파가 입계,입내 구분 없이 무차별로 전파되는 것이 특징이다.

 부식 환경으로는 염소 이온이 대부분이지만 간혹 고온 고농도 알칼리, 고온고압수, 폴리티온산등에서도 응력 부식이 일어나고 응력원으로는 조업시 재료에 걸리는 STRESS나 용접시 받은 열응력, 그라인더등에 의한 강한 표면 연삭에 의한 응력등이 원인으로 작용한다.

본 부식은 균열의 전파속도가 매우 빨라 부품의 파괴가 2 ~ 3일 혹은 수 시간내에 일어 날 수도 있으며, 중량의 구조물 들을 오스테나이트계 wire 등으로 지지해 놓은 환경하에서 염소 농도가 미친다면(수영장 지붕 구조물 등) 매우 위험하므로 주의가 필요하다.

[SCC대책]

SCC의 필수요소로는 Susceptible alloy, corrosive environment, Tensile stress의 3작용이 동시에 있어야 일어나므로 세가지중의 한가지의 인자를 제거하면 방지가 가능하다.

① 염소이온농도, 사용온도의 하향                   ② 용존 산소, 산화물질의 제거

③ 표면 부착물의 제거(수시 청소)    ④ 구조상 응력이 집중되는 모양이나 틈새를 피할 것

⑤ 용접 또는 가공 후 응력제거 열처리 실시(주로 용접부 근처에서    발생)

⑥ 쇼트피닝에 의한 압축응력 부여

⑦ 적절한 재질 선택(페라이트강은 SCC가 발생하지 않으나 강도가    낮으므로 신중한 고려가 필요하고 Mo가 첨가되어 내 Pitting성을   개선한 강종이나, 고Ni계 오스테나이트 강이 유리함, 최근에는 강도와 SCC성, 내식성을 동시에 개선한 Duplex강이 개발되어 사용 중)

2.4.8 피로부식 균열(corrosion fatigue cracking)

재료가 주기적으로 변하는 하중을 받으면 인장강도보다 매우 낮은 응력에서도 파괴가 일어나는데, 부식분위기에서 주기적인 하중을 받으면 더 낮은 하중에서도 단기간에 파괴가 일어날 수 있으며 이런 현상을 피로부식 균열이라고 한다.

발생특징으로는 생성된 균열이 사방으로 분기하는 일이 거의 없으며 파단면이 줄무늬 혹은 해변의 모래 무늬를 나타내고 있다는 것이다. 또한 인장응력의 90도 방향으로 발생하고 모든 환경에 발생할 수 있으나 노출된 환경의 부식성에 따라 피로수명의 차이가 나기는 한다. 그리고 표면에 Notch가 있을 때 발생가능성이 더욱 높아진다.

[부식 피로 방지 대책]

재료 표면에 Shot peening처리로 압축 응력을 부여하거나 용접후 잔류 응력을 제거할 수 있도록 열처리를 행하고 항복 강도가 높은 강종일수록 내피로 부식성이 우수하므로 Duplex강 같은 항복 강도가 높은 강재를 선택하는 것이 좋다.

2.4.9 해수 부식

스테인레스강을 해수에서 사용 시에는 일반 환경에서 보다 매우 왕성한 부식 특성을 나타냄을 알 수 있다. 이는 해수 중에 부식을 유발하는 인자로 약 3.4%의 염을 포함하고 있어 pitting, 틈새 부식과 같은 국부부식을 유발하기 쉽기 때문이다.

[해수의 조성]

해수 속에서의 부식 특성에는 해조류의 부착, 침전물등에 의해 틈새 부식 환경 조성이 용이하고 용액중의 Cl 이온 농도가 높은 점등에 의해 공식, 틈새 부식이 가장 문제가 되고 있으며 일반강에 비해 전면 부식량은 비교적 적기 때문에 전면 부식은 크게 문제가 없다. 그러나 해수중의 부유 물질등에 의해 마모 부식 문제가 나타나기도 한다.

[공식에 미치는 해수 환경의 영향]

① Cl 이온 농도: Cl 이온 농도가 증가할수록 pitting 증가

② 용존 산소: 용존 산소가 5ppb 이하에서는 공식 발생이 어려우나  40 ~ 600ppb에서는 공식이 성장

③ 온도: 온도가 높아질수록 공식 전위는 Active한 쪽으로 이동, 20℃ 이하에서는 급격한 공식 발생이 어려워짐

④ 유속: 유속이 빠를수록 공식이 발생되지 않으며(염분 집적이 어려움), 유속이 1.5 ~ 1.8mm/sce 이하로 느릴 경우 공식 발생이  용이.

[해수 부식에 대한 대응]

① 내해수용 강재의 선정: Duplex, Super austenite

② 해수의 정체가 일어나지 않도록 설계하고 가능한 유속을 빠르게 해줌

③ 부착물을 수시로 제거

④ 설비가 가동을 중지한 경우는 가능한 담수로 세척을 해 줄 것

2.4.10 대기 부식

대기 부식의 유발 인자로는 유황, 질소, 염화물, 탄소 등의 대기 중 부식성 미립자가 스테인레스 강판 위에 침적에 의해 발생되며 오염이 심한 공단 지역 등이 발생이 용이하다.

[대기 부식의 유형]

① 침전물 직하에서의 pitting         ② 물이 고이거나, 세척이 곤란한 부분에서의 pitting

③ 틈새부의 틈새 부식

[대기 부식 방지 대책]

① 주기적인 청소              ② 환경에 적절한 소재의 선택

③ 소재의 표면 처리: 매끈한 표면일수록 부식이 적게 일어난다.

[사용 환경별 대기 부식 사례]

3.1 스테인레스는 어떤 때 녹이 스는가?

스테인레스강은 알미늄, 보통강에 비하여 훨씬 내식성이 우수하지만 금이나 백금과 달리 절대로 녹이 슬지 않는 것은 아니다.

스테인레스가 녹이 슬기 어려운 이유는 강중에 함유된 Cr이 산소와 결합해서 치밀한 부동태 피막을 형성하고, 이 피막이 녹을 방지하기 때문이다. 따라서 어떠한 이유에서든지 만일 이 부동태 피막이 손상되고 재생이 방해를 받게 되면 녹이 발생되게 된다.

부동태 피막을 파괴하고 재생을 방해하는 물질로는 주로 [염소이온]과 [황산화물]이 있으며 염소 이온은 염분, 표백제, 염화비닐 소각제의 매연, 염산 등이 이에 속하고 황산화물은 자동차 공장 등의 연소 배기 가스, 온천의 증기 등이 우리 주변에서 흔히 발견되는 것 들이다.

이 밖에도 강한 마찰등에 의해 표면이 벗겨진 경우 또는 부동태 피막을 직접 파괴하지는 않지만 표면에 대한 산소 공급을 방해하는 경우 즉, 분진, 먼지 등이 스테인레스 표면에 집적 되어 있을 때도 문제가 발생한다.

또한 철분을 주로 한 이종 금속 입자들이 스테인레스 표면에 달라 붙으면 두 금속간의 표준전극전위 차이에 의한 갈바닉 부식이 발생되어 이물질이 녹이 슬고 이 이물질의 영향으로 스테인레스 자체까지도 영향을 받게 되므로 주의가 필요하다. 흔히 공장지대, 철공소 주변에서 많이 발생된다.

3.1.1 구조상의 배려

① 각종 설비는 예각을 피하고 가능하면 round형으로 하여 이물질의 집적을 피한다.

② Tank류 등 설비 설치시 수시 보수, 관리, 청소가 용이하도록 충분히 고려하고 보수, 청소시 접근이 가능한 창문들을 설치한다.

   특히 저수조, 급탕조등은 상부 및 물의 수면이 변동되는 부위가 부식에 취약하므로 tank 형상을 만수형으로 하면 부식발생을 최소하 할 수 있다.

③ 저수조에는 환기구를 설치하여 tank 내부에 염소 가스가 집적되지 않도록 해주고, 급수시는 분무 방식을 채택하여 tank 내부의  상부, 수면 변동부가 세척되도록 한다.

④ 배관의 배열은 내부의 유체 흐름이 방해 되지 않도록 고저를 분명히 하고 U자형으로 꺽어 진 부분은 VENT 용 VALVE를 설치 하여 비가동 시 내부 액체를 배출 시킬 수 있도록 하면 좋다.