[논문]이음매 없는 304L 스테인리스강관의 부식특성에 미치는 열처리의 영향

김기태; 엄상빈; 김영식

doi:10.14773/cst.2017.16.6.305

이음매 없는 304L 스테인리스강관의 부식특성에 미치는 열처리의 영향
Effect of Heat Treatment on the Corrosion Properties of Seamless 304L Stainless Steel Pipe 원문보기

Corrosion science and technology, v.16 no.6, 2017년, pp.305 - 316

김기태 (안동대학교 신소재공학부 청정에너지소재기술연구센터) , 엄상빈 (안동대학교 신소재공학부 청정에너지소재기술연구센터) , 김영식 (안동대학교 신소재공학부 청정에너지소재기술연구센터)

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Austenitic stainless steels have been widely used for various systems of nuclear power plants. Among these stainless steels, small pipes with diameter less than 14 inch have been produced in the form of seamless pipe. Annealing and cooling process during the manufacturing process can affect corrosion properties of seamless stainless steels. Therefore, 12 inch-diameter of as-received 304L stainless steel pipe was annealed and aged in this study. Intergranular corrosion resistance was evaluated by ASTM A262 Practice A, C, and E methods. The degree of sensitization was determined using a DL-EPR test. U-bend method in an autoclave was used to evaluate the SCC resistance in 0.01 M $Na_2S_4O_6$ or 40% NaOH solution at $340^{\circ}C$. As-received specimen showed relatively high degree of sensitization and intergranular corrosion rate. Carbon segregation was also observed near grain boundaries. Annealing treatment could give the dissolution of segregated carbon into the matrix. Aging treatment could induce segregation of carbon and finally form carbides. Microstructural analysis confirmed that high intergranular corrosion rate of the as-received seamless pipe was due to micro-galvanic corrosion between carbon segregation and grains.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 논문에서는 12인치 직경의 이음매 없는 304L스테인리스강에 대하여 열처리에 따른 미세조직, 기계적 성질 및 부식특성 변화를 평가하고 열처리의 영향에 대하여 분석하였다.

제안 방법

이음매 없는 304L 스테인리스강관의 ‘제조상태 그대로’시편에 대한 부식특성 평가를 행하고 소둔열처리 및 시효열처리의 영향을 분석한 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다. ;

대상 데이터

본 연구에서 사용한 시편은 상업적으로 제조된 12인치직경의 이음매 없는 304L 스테인리스강 배관 (KUZE,Japan)을 사용하였으며, 화학적 조성은 Table 1에 나타내었다. 열처리 조건으로는 제조된 상태 그대로의 시편과 소둔열처리 (1,060 ℃, 30분 처리 후 수냉)를 행한 시편, 소둔열처리 후 600℃에서 1시간, 10시간, 100시간 시효열처리 후 수냉한 시편을 사용하였다.
본 연구에서 사용한 시편은 상업적으로 제조된 12인치직경의 이음매 없는 304L 스테인리스강 배관 (KUZE,Japan)을 사용하였으며, 화학적 조성은 Table 1에 나타내었다. 열처리 조건으로는 제조된 상태 그대로의 시편과 소둔열처리 (1,060 ℃, 30분 처리 후 수냉)를 행한 시편, 소둔열처리 후 600℃에서 1시간, 10시간, 100시간 시효열처리 후 수냉한 시편을 사용하였다.

이론/모형

응력부식균열 시험에 사용한 시험편은 ASTM G 30 [18]의 표준을 사용하여 U-bend시편 (d type dimension)으로 제작하였으며 응력부가방법은 Two-Stage Method를 적용하였다. 시험은 두 가지 용액에서 진행하였다.
입계부식속도를 측정하기 위해서 ASTM A 262 PracticeC (Huey test)에 의거하여 시험하였다 [7]. 65% HNO₃용액을 사용하여 48 시간 비등 시험을 총 5 회 반복하였다.
정량적인 예민화도 측정을 위해 ASTM G 108 의 표준[18]을 응용하여 전기화학적 예민화도를 측정하였다. 포텐시오스타트 (Gamry DC 105)를 이용하였으며, 실험용액은 30 ℃, 0.

성능/효과

1) ‘제조상태 그대로’ 시편의 부식특성 분석 결과, 예민화도 및 입계부식속도가 다소 크게 평가되었으며, 결정립계부근에서 탄소의 편석이 관찰되었다. 그러나 소둔열처리를행하면 결정립계에서의 탄소편석이 사라졌으며, 다시 시효열처리를 행한 결과, 예민화도가 컸던 100시간 시효재는입계 탄소편석 및 Cr탄화물이 관찰되었으나 예민화도가 작았던1시간 시효재에서는 결정립계에 탄소만 편석된 것으로 나타났다.
2) Cr 탄화물이 생성되지 않는 시효열처리 조건 (600 ℃- 1h aging)임에도 불구하고 예민화도가 증가하고 입계부식특성이 감소하는 이유는 최근 보고된 입계부식 메커니즘에따르면 [17,21] 시효 열처리 시 탄소의 빠른 확산속도에의해 결정립계에 탄소가 편석되므로 결정립계에 형성된 탄소편석과 결정립간의 부식과 연관된 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	만네스만 법이란?	이음매 없는 강관의 제조법에는 대량생산에 적합한 만네스만 (Mannesmann) 법과 소량다품종 생산에 적합한 프레스법이 있으며, 최근에는 만네스만법의 압연기술 향상으로 프레스법으로 제조되던 일부 재질도 만네스만 법으로 제조되고 있다 [3]. 만네스만 법은 플러그와 압연롤을 이용하는 천공압연법이다. 강봉의 중심부는 내부의 플러그와 경사를 갖는 두 개의 압연 롤에 의하여 인장과 압축이 교대로 작용하는 회전단조 효과에 의하여 구멍이 뚫리면서 강관이 성형된다.
	만네스만 법의 단점은?	강봉의 중심부는 내부의 플러그와 경사를 갖는 두 개의 압연 롤에 의하여 인장과 압축이 교대로 작용하는 회전단조 효과에 의하여 구멍이 뚫리면서 강관이 성형된다. 그러나 회전단조 효과가 과잉으로 되면 중심부에 균열이 생기는 문제가 있다. 만네스만 법에서는 천공 공정으로 제조된 소관에 맨드릴 바 (mandrel bar)를 삽입하여 두께가공을 한다 [4,5].
	강관에 충분한 열처리가 이루어지지 않을 경우 발생하는 문제점은?	이 표준에 제시되어 있는 열처리조건은 온도 조건만 제시되어 있을 뿐, 열처리 온도 유지시간에 대한 조건은 제시 되어있지 않은 실정이다. 충분한열처리가 되지 않았을 경우, 배관 내부에 존재하는 석출상등이 고용화가 되지 않으며, 냉각속도 또한 느리게 되면 석출상이 생성되어 기계적 특성 및 부식특성에 악영향을 미칠수 있다. 따라서 올바른 열처리를 위해선 충분한 시간의 열처리와 빠른 냉각속도가 필요하다.

참고문헌 (21)

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