스테인리스강은 어떻게 부식 저항성을 향상시키나요?

스테인리스강은 어떻게 부식 저항성을 향상시키나요?

스테인리스강 내 크롬의 역할

• 불활성층 형성 스테인리스강이 최소 10.5% 이상의 크롬을 포함할 경우(부식 저항성을 위한 최소 요구량), 크롬은 공기 또는 물속의 산소와 반응하여 크롬 산화물(Cr₂O₃)이라는 얇고 보이지 않는 층을 형성합니다. 이 층은 일반적으로 '불활성층(passive layer)'으로 불리며, 이는 강철을 비활성화(passivates)시켜 환경과의 추가 반응을 멈추게 합니다.
• 자기 복원 특성 : 불활성 층이 긁히거나 손상되었을 경우(예: 베이거나 마모됨), 강철에 포함된 크롬은 즉시 산소와 다시 반응하여 층을 복구합니다. 충분한 산소와 크롬이 존재하는 한 불활성 층은 다시 형성되어 녹이 퍼지는 것을 방지합니다. 이러한 자기 복원 능력은 스테인리스강에만 있는 특성으로 장기적인 보호를 보장합니다.
• 내식성 향상을 위한 높은 크롬 함량 : 크롬 함량이 더 높은(예: 18% 이상) 스테인리스강은 더 두껍고 안정적인 불활성 층을 형성합니다. 이러한 등급의 스테인리스강은 염수 스프레이가 있는 해안 지역이나 추가 보호가 필요한 화학 공장와 같은 고부식 환경에서 사용됩니다.

내식성을 향상시키는 기타 합금 첨가 원소

• 니켈 니켈을 첨가하면(304 및 316과 같은 오스테나이트계 스테인리스강 등급에서 일반적임) 강철의 구조를 안정화시켜 더 잘 늘어나고 성형이 용이해집니다. 또한 니켈은 수소이온 또는 염기성 환경에서 부식에 저항하도록 불활성 층의 능력을 향상시켜 이와 같은 등급이 식품 가공 장비나 화학 탱크에 적합하게 만듭니다.
• 몰리브데넘 몰리브덴은 스테인리스강(예: 316번 등급)에 첨가되어 염화물 이온이 있는 해수, 땀 또는 산업용 화학물질로 인한 국소적 손상인 피팅 부식 저항성을 개선합니다. 이러한 이유로 몰리브덴이 포함된 스테인리스강은 해양 응용 분야, 해안 구조물 또는 체액에 접촉하는 의료 기기에 이상적입니다.
• 티타늄 또는 니오븀 : 이러한 원소들은 민감화(sensitization) 현상을 방지합니다. 민감화란 용접 중 탄화크롬이 결정 경계에서 생성되어 주변 지역의 크롬 농도를 줄이고 부식 저항성을 약화시키는 현상입니다. 티타늄 또는 니오븀을 함유한 스테인리스강 등급(예: 321)은 파이프나 탱크와 같은 용접 구조물에 자주 사용되며, 고온 처리 후에도 불활성층이 그대로 유지될 수 있도록 합니다.
• 질소 : 질소는 스테인리스강의 강도를 증가시키고 피팅 및 틈 부식 저항성을 향상시킵니다. 부식이 심한 환경에서 구조적 용도로 사용되는 고강도 등급에 자주 사용됩니다.

다양한 형태의 부식에 대한 저항성

• 일반 부식 : 일반적으로 탄소강이 습기에 노출되었을 때 나타나는 표면 전반에 걸친 균일한 부식 현상입니다. 스테인리스강은 불활성층(passive layer) 덕분에 주방, 욕실 또는 옥외 구조물과 같이 습한 환경에서도 일반 부식이 발생하지 않습니다.
• 점식 부식 : 염소 이온(소금, 표백제 또는 바닷물에서 유래함)이 불활성층을 파괴할 때 형성되는 작은 구멍(피트)입니다. 몰리브덴을 함유한 스테인리스강(등급 316)은 피팅 부식에 저항성이 높아 해안가나 수영장 주변과 같은 환경에서는 등급 304보다 우수합니다.
• 틈새 부식 : 볼트 아래, 가스켓 또는 먼지 밑과 같이 산소 공급이 제한된 좁은 공간(틈새)에서 발생합니다. 산소가 없으면 불활성층이 재형성되지 않아 부식이 시작됩니다. 크롬과 몰리브덴 함량이 높은 스테인리스강은 이러한 위험을 최소화하므로 조립 부위가 좁은 기계류에 적합합니다.
• 응력 부식 균열 : 이 현상은 재료가 응력(예: 용접 또는 굽힘으로 인한 응력)을 받고 부식성 환경에 노출될 때 발생합니다. 오스테나이트계 스테인리스강 등급(예: 304 및 316)은 다른 종류의 스테인리스강보다 응력부식균열 저항성이 뛰어나므로 하중이 작용하는 압력용기나 구조 부품에 이상적입니다.

위생 과 간편 한 유지

• 비다공성 표면 : 불활성 층(passive layer)은 매끄럽고 비다공성인 표면을 형성하여 박테리아, 곰팡이, 곰팡이의 성장을 억제합니다. 이는 식품 가공, 병원, 제약 시설과 같이 위생이 오염을 방지하는 데 필수적인 분야에서 매우 중요합니다.
• 세척이 용이함 : 스테인리스강은 수세제나 살균제로 간단히 세척하더라도 불활성 층이 손상되지 않습니다. 청소용 화학제품에 노출되었을 때 부식이 발생하는 다른 소재와 달리, 스테인리스강은 부식 저항성을 그대로 유지하여 장기간 위생성을 보장합니다.
• 화학물질에 대한 저항성 : 다양한 등급의 스테인리스강은 산, 알칼리, 세척제에 저항성을 가지므로 실험실, 상업용 주방, 화학물질에 자주 노출되는 산업 현장과 같은 환경에서 사용하기에 적합합니다.

장수성 및 비용 효율성

• 수명 연장 : 스테인리스강 부품은 험한 환경에서도 수십 년 동안 녹슬거나 열화되지 않습니다. 예를 들어, 스테인리스강으로 제작된 실외 난간이나 해양용 금속 부품은 염수와 기상 조건에 20~30년까지 견딜 수 있으며, 이는 도장된 탄소강이 5~10년 정도 견디는 것과 비교됩니다.
• 유지 보수 를 줄이 : 녹을 방지하기 위해 정기적으로 도장하거나 코팅, 수리가 필요한 탄소강과 달리 스테인리스강은 거의 유지보수가 필요 없습니다. 이는 제품의 수명 주기 동안 시간, 노동력, 자재를 절약해 줍니다.
• 교체 비용 절감 : 스테인리스강은 부식에 강해 자주 교체할 필요가 없습니다. 이는 특히 지붕 구조물이나 수중 파이프처럼 접근이 어려운 지역에서 부식된 부품을 교체하는 것이 비용 면에서 비싸고 방해가 되는 경우에 특히 유용합니다.

자주 묻는 질문

부식 저항성을 확보하기 위해 스테인리스강에 최소한 얼마의 크롬 함량이 필요합니까?

왜 316번 스테인리스강이 304번 스테인리스강보다 부식 저항성이 더 뛰어난가요?

스테인리스강도 녹슬 수 있나요?

스테인리스강은 야외 사용에 적합한가요?

스테인리스강의 내식성을 어떻게 유지하나요?