화강간 부식
Intergranular corrosion
Granular intergranular attack(IGA)이라고도 하는 Granular interstitution(IGC)은 물질의 결정체 경계선이 내부보다 부식에 더 취약한 부식의 일종이다. (Cf. trangular 부식)
설명
이러한 상황은 그렇지 않으면 어떤 메커니즘에 의해 크롬과 같은 부식 방지 요소의 곡물 경계 고갈로 알려진 곡물 경계가 고갈될 때 내식성 합금에서 발생할 수 있다.내식성을 위해 크롬을 첨가하는 니켈 합금 및 오스테나이트 스테인리스강에서 관련된 메커니즘은 곡물 경계에서 크롬 카바이드의 침전이며, 그로 인해 곡물 경계 부근에 크롬-고갈 구역이 형성된다(이 과정을 감작이라고 한다).약 12% 크롬은 패시브 필름이라고 알려진 초박막 투명 필름이 스테인리스강 표면에 형성되는 메커니즘인 패시브레이션(passivation)을 보장하기 위해 최소로 필요하다.이 패시브 필름은 금속을 부식성 환경으로부터 보호한다.패시브 필름의 자가 치유 특성이 강철을 스테인리스로 만든다.선택적 침출은 종종 곡물 경계 고갈 메커니즘을 포함한다.
이 구역들은 또한 국부적인 갈바닉 부부로 작용하여 국부적인 갈바닉 부식을 유발한다.이 상태는 재료를 700 °C 정도의 온도로 너무 오랫동안 가열할 때 발생하며 용접 또는 부적절한 열처리 중에 발생하는 경우가 많다.용접으로 인해 이러한 재료 형태의 구역이 형성되면 그 결과로 발생하는 부식을 용접 붕괴라고 한다.스테인리스강은 크롬 카바이드에 우선하여 티타늄 카바이드, 니오비움 카바이드, 탄탈륨 카바이드 등을 형성하는 티타늄, 니오비움 또는 탄탈륨을 첨가하여 강철의 탄소의 함량을 낮추거나 용접의 경우 0.02% 이하의 필러 금속에서 또는 위의 부분 전체를 가열하여 이러한 거동에 대하여 안정시킬 수 있다.1000 °C를 물에 담그고, 곡물에서 크롬 카바이드의 용해로 이어지며, 그 침전을 막는다.또 다른 가능성은 용접된 부품을 충분히 얇게 유지하여 냉각 시 금속이 열을 너무 빨리 발산하여 크롬 카바이드가 침전할 수 없도록 하는 것이다.ASTM A923,[1] ASTM A262 [2]및 기타 유사한 테스트는 스테인리스강이 언제 조간 부식에 취약한지를 판단하는 데 종종 사용된다.이 테스트는 때때로 샤르피 V 노치 및 기타 기계적 테스트와 결합하여 금속 간 입자의 존재를 나타내는 화학 물질로 에칭해야 한다.
또 다른 관련 부식의 종류는 KLA라고 불린다.니플라인 공격은 347 스테인리스강과 같이 니오비움에 의해 안정화된 강철에 충격을 준다.티타늄, 니오비움, 그리고 그 탄화물은 매우 높은 온도에서 강철로 용해된다.일부 냉각 방식(냉각 속도에 따라 달라짐)에서는 니오비움 카바이드(niobium carbide)가 침전되지 않고 강철은 대신 크롬 카바이드(cromium carbide)를 형성하면서 불안정한 강철처럼 작용한다.이는 용접부 바로 근처에 있는 수 밀리미터 폭의 얇은 구역에만 영향을 미치기 때문에 식별이 어렵고 부식 속도가 빨라진다.이러한 강철로 만들어진 구조물은 크롬 카바이드 용해 및 니오비움 카바이드 형성 시 전체에서 약 1065°C(1950°F)로 가열해야 한다.그렇지 않으면 크롬 카바이드 형성 위험을 일으킬 수 있는 탄소가 이미 니오비움 카바이드로 격리되어 있기 때문에 이 처리 후의 냉각 속도는 중요하지 않다.[1]
알루미늄 기반 합금은 알루미늄이 풍부한 결정 사이에 양극 역할을 하는 재료 층이 있는 경우 그란간 부식에 민감할 수 있다.고강도 알루미늄 합금은 특히 압출되거나 다른 방법으로 높은 수준의 작업을 할 때 각질 부식(금속)을 겪을 수 있으며, 부식 제품이 평평하고 길쭉한 곡물 사이에 쌓여서 분리되어 리프팅 또는 리프팅 효과가 발생하며 종종 그 en을 통해 재료 가장자리에서 전파된다.타이어 구조[2] 구리의 함량이 높은 합금의 경우 특히 granular 간 부식이 우려된다.
다른 종류의 합금도 각질을 제거할 수 있다; 큐프로니켈의 민감도는 니켈 함량과 함께 증가한다.이 부식의 더 넓은 용어는 항성 부식이다.철 합금은 철산화물 부피가 원래 금속 부피보다 약 7배 이상 많아 내부 인장응력이 형성돼 재료가 갈라지기 쉽기 때문이다.비슷한 효과는 산화물과 금속의 열팽창 차이로 인해 스테인리스강에서 라멜레가 형성되는 결과를 초래한다.[3]
구리 기반 합금은 곡물 경계의 구리 함량이 고갈될 때 민감해진다.
압출 또는 과중한 작업으로 길고 평평한 알갱이가 형성되는 비등방성 합금은 특히 곡물 간 부식을 일으키기 쉽다.[4]
환경 스트레스에 의해 유발되는 granular 간 부식을 응력 부식 균열이라고 한다.초음파 및 와전류 방식으로 미세한 부식을 감지할 수 있다.
감작 효과
감작(sensitization)은 스테인리스강이나 합금의 곡물경계에 탄화물이 침전되어 강 또는 합금이 곡물간 부식 또는 곡물간 응력 부식 균열에 취약하게 되는 것을 말한다.
감작 온도로 특징지어지는 온도에 노출되었을 때 특정 합금은 특히 조간 부식에 취약해진다.부식성 대기에서 이러한 감작성 합금의 곡물 접점은 매우 반응성이 좋아지고, 곡물 간 부식 결과가 된다.이는 곡물 자체의 부식이 상대적으로 적은 곡물 경계와 인접하여 국부적으로 공격한 것이 특징이다.합금은 분해되거나(곡선이 빠지거나) 힘을 잃는다.
사진은 정상화된(감소되지 않은) 타입 304 스테인리스강과 감성이 강한 강철의 전형적인 미세구조를 보여준다.샘플은 사진을 찍기 전에 광택을 내고 식각한 것으로, 감각화된 부위는 식각액이 부식을 일으킨 넓고 어두운 선으로 나타난다.어두운 선은 탄화물과 부식물로 이루어져 있다.granular 간 부식은 일반적으로 곡물 경계에서 불순물이 분리되거나 곡물 경계 영역에서 합금 요소 중 하나가 농축 또는 고갈되어 발생하는 것으로 간주된다.따라서 특정 알루미늄 합금에서는 소량의 철이 곡물 경계에서 분리되어 곡물 간 부식을 유발하는 것으로 나타났다.또한, 놋쇠의 아연 함량이 곡물 경계에서 더 높고 그러한 부식의 대상이 되는 것으로 나타났다.보강을 위해 침전된 단계에 의존하는 두랄루민형 합금(Al-Cu)과 같은 고강도 알루미늄 합금은 약 120°C의 온도에서 감작화에 따른 조간 부식에 취약하다.니켈이 풍부한 합금인 Incoloy 800과 같은 합금은 유사한 민감성을 보인다.알루미늄이 함유된 다이캐스트 아연 합금은 해양 대기에서 증기에 의한 곡간 부식을 나타낸다.또한 Cr-Mn과 Cr-Mn-Ni 강철은 420 °C–850 °C의 온도 범위에서 감작 후 granular 간 부식에 취약하다.오스테나이트 스테인리스강의 경우 이들 강철을 약 520°C~800°C의 온도 범위에서 가열하여 감작하면 곡물 경계부위의 크롬 고갈이 발생하여 곡물간 부식 가능성이 있다.이러한 오스테나이트 스테인리스강의 감작성은 증기발생기와 같은 온도서비스 요구사항이나 형성된 구조물의 후속 용접의 결과 때문에 쉽게 발생할 수 있다.
특히 오스테나이트 스테인리스강의 취약 합금의 간 부식을 제어하거나 최소화하기 위해 여러 가지 방법이 사용되어 왔다.예를 들어, 일반적으로 용액 열처리(용액-용액-용액-용액-용액-용액-용액-용액-용액-용액-용액-용액-용액-용액-용액-용액-용액-용액-용액-용액-수합금은 약 1,060 °C~1,120 °C의 온도로 가열한 후 물을 취한다.이 방법은 일반적으로 대형 조립품을 취급하는 데 적합하지 않으며, 용접을 나중에 수리하거나 다른 구조물을 부착하는 데 사용하는 경우에도 효과적이지 않다.
그란간 부식을 방지하기 위한 또 다른 제어 기법은 스테인리스강에서 강한 카바이드 폼페어를 통합하거나 니오비움이나 티타늄과 같은 안정화 요소를 포함하는 것이다.그러한 원소는 크롬보다 탄소에 훨씬 더 큰 친화력을 가지고 있다; 이러한 원소를 가진 카바이드 형성은 크롬 카바이드 형성을 위한 합금에서 이용할 수 있는 탄소를 감소시킨다.이렇게 안정화된 티타늄 함유 오스테나이트크롬니켈코퍼 스테인리스강은 U.S. Pat에서 볼 수 있다.3,562,781번.또는 처음에는 카바이드 형성에 불충분한 탄소가 공급되도록 0.03% 이하로 탄소 함량을 줄일 수 있다.이러한 기법은 감작성이 시간에 따라 발생할 수 있기 때문에 비용이 많이 들고 부분적으로만 효과적이다.저탄소강 역시 고온에서 낮은 강점을 보이는 경우가 많다.
