입계부식
5) 입계 부식(Intergranular Corrosion)
입계에 특정원소가 석출되거나 또는 입계를 따라 특정 합금원소가 결합되어 입내에 비하여
상대적으로 국부부식이 입계를 따라 진행될 때 이것을 입계 부식이라 한다.
＜입계 부식 메커니즘＞
18-8 스테인레스 강이 500~800℃로 가열될 경우 입계
부식의 감수성이 커진다.
오스테니아트계 스테인레스 강의 입계 부식은 입계에서
Cr23C6의 석출로 인한 크롬 함량의 결핍현상이 생기고,
입계와 입내 사이에 unfavorable area ratio 상태가
발생하여 갈바닉 부식 현상이 일어나게 되어 입계를 따라
크롬함량이 적은 부분이 부식되기 때문이다.
＜Weld Decay＞
18-8 스테인레스 강을 용접할 때, 용접 시 받은 열영향부가 예민화 온도 범위에 장기간 머물게
되면, 이 부위에 입계 부식이 발생하며 용접부위가 취약해진다.
이것을 weld decay라 한다. 이 weld decay는 용접부가 얼마 떨어지지 않은 곳에 띠 모양으로
용접부를 따라 발생하며, 끓는 질산으로 이 부위를 처리하면 표면은 육안으로 보기에 거칠게
느껴진다.
＜Knife-line attack(칼날선 부식)＞
어떤 조건 하에서는 안정화된 온도에서도 크롬 탄화물을 석출하면서 입계 부식을 일으킨다.
Cb 탄화물은 고온(1230℃ 이상)에서는 분해되어 금속 상태로 용해되어 있다가 이 온도에서
급냉시키면 고용된 상태로 남게 되고, 이때 500~800℃로 용접부를 가열하며 Cr과 탄소가
결합하여 크롬 탄화물을 형성하여 입계 부식을 일으키게 된다.
Weld decay와 유사점
: 입계 부식의 결과 발생, 용접과 관련
Weld decay와 차이점
: KLA는 용접부와 아주 인접한 부위에서 발생, 안정화된 스테인레스 강(STS 321,
STS 347)에서 발생, 열이력이 다르다.
＜입계 부식 측정법＞
Huey Test
: 끓는 질산에 48시간 주기로 5회 침적 → 장시간이 소요되며 비용이 많이 든다. Streicher Test
: 시편을 사포로 연마한 뒤 10% oxalic acid 내에서 1 A/cm2 전류 밀도를 부과하여
1.5분간 etching한 다음, 표면을 250~500배 현미경으로 조직 관찰.
→ 시험시간은 빠르나, 예민화도 정량화는 불가능하다. EPR(Electrochemical Potentiokinetic Reactivation) Test
: Potassium thiocyanate는 입계 부식이 일어나 큰 전류가 흐르게 되며, 입계 부식
감수성이 있는 것이면 재활성 단계에서 입계 부식이 일어나 큰 전류가 흐르게 된다.
또한, 입계 부식 감수성이 없는 것이면 재활성 단계에서도 부동태 피막이 안정하여 작은
전류만 흐르게 된다.
＜방식법＞
● 용체화 처리
: 1066~1121℃로 가열한 뒤 수냉시키는 방법으로 이 온도에서는 크롬 탄화물이 용해
되어 균질한 합금이 얻어지고 대부분의 상용 오스테나이트계 스테인레스 강은 이러한
처리를 한 후 공급된다.
● 탄소 안정화 원소 첨가
: Cb와 Ti는 Cr보다 탄소와 친화력이 강하여 탄소와 우선적으로 결합, 탄화물을 형성
하므로 입내에 탄화물을 형성하고, 입내의 탄소가 입계로 확산하여 크롬 탄화물을 형성
하는 현상을 억제한다. Cb를 첨가한 것은 SUS347, Ti를 첨가한 것은 SUS321이다.
● Low carbon 제조
: 탄소함량을 처음부터 0.03% 이하로 낮추어 주면 크롬 탄화물을 형성하기에 충분한
탄소량이 부족하여 입계 부식을 미연에 방지할 수 있다.
● 짧은 시간에 많은 입열이 바람직하다.
: 가스용접보다 전기 아크 용접 시 입계 부식이 감소된다. 왜냐하면 아크 용접은 짧은
시간 내에 국부적 가열이 가능하며 이에 따라 급냉 효과가 있어 예민화 온도를 단숨에
지나가기 때문이다.