KR101422776B1 - 오스테나이트계 스테인레스강의 용접부 부식방지방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 오스테나이트계 스테인레스강의 용접부의 입계부식 (Intergranualar Corrosion), 칼날선 부식(Knife Line Attack, KLA), 델타 훼라이트 부식(Delta Ferrite Corrosion)을 방지하는 오스테나이트계 스테인레스강의 용접부 부식방지방법에 있어서, (a) 오스테나이트계 스테인레스강을 통해 진공챔버를 포함한 용접 구조물을 제작하는 단계; (b) 상기 용접 구조물의 표면 및 용접 접합부에 STS 304 재질로 이루어진 캐스트 쇼트볼 및 컷트 와이어 브라스트 투사제의 추돌시 발생하는 추돌에너지로 크롬(Cr) 및 크롬 성분을 전이(Transfer)시키는 크롬 및 크롬 산화물 전이 공정; (c) 상기 (b) 단계 이후, 상기 용접 공작물의 철(Fe) 성분을 탈리하고, 표면에는 크롬 성분을 향상시켜 상기 용접 공작물의 표면을 평활하게 하는 전해연마 공정; (d) 상기 (c) 단계 이후, 상기 용접 공작물의 표면에 금속산화피막을 형성하여 내식성 및 내산성을 강화시키는 부동태화 처리 공정; 및 (e) 상기 부동태화 처리 공정이 완료되면, 오스테나이트 스테인레스강으로 이루어진 상기 용접 공작물을 세정 및 건조하고, 건조가 완료되면 포장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인레스강의 용접부 부식방지방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 오스테나이트계 스테인레스강의 용접부 부식방지방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 오스테나이트계 스테인레스 구조물의 용접 접합부를 포함한 표면 전체에 0.2~0.4mm의 직경을 가지며, STS 304 재질로 이루어진 캐스트 쇼트볼 및 컷트 와이어 브라스트 투사제를 피사체(오스테나이트계 스테인레스 구조물)에 추돌시킴으로써, 피사체에 부족한 금속성분을 투사제의 추돌에너지로 전이(Transfer)시켜 용접 접합부의 표면의 크롬 및 크롬 산화물의 함량을 높여 부식을 방지하는 오스테나이트계 스테인레스강의 용접부 부식방지방법에 관한 것이다.
일반적으로, 스테인레스강은 철에 녹을 방지할 수 있는 소재, 즉 크롬을 12%이상 섞어서 만든 크롬 합금강이다. 일반적으로 스테인레스강은 공기중이나 물 등의 일반적인 환경에서 부식에 견디는 성질이 좋기 때문에 흔히 볼 수 있는 칼, 주전자, 냄비, 세탁기, 싱크대, 식기세척기 등 다양한 형태로 쓰여지고 있다.
그런데 이들보다 더 스테인레스강이 중요하게 쓰이는 곳은 공장 설비이다. 다양하고 고순도의 스테인레스강은 여러 형태의 부식환경에 노출되어 있는 장비나 플랜트 등에 사용된다. 예를 들어 화학공장이나 석유화학 공단, 제지공장, 식품이나 음료공장 및 원자로 압력 용기나 노 내 구조물을 비롯한 각종 장치 및 배관 등이 그 대상이라 할 수 있다.
특히, 원자력 발전 설비나, 디스플레이 판넬 제조용 진공챔버 등의 경우, STS 304, STS 304L, STS 316, STS316L 등의 오스테나이트계 스테인리스강이 사용되고 있다. 이들 구조 재료는 용접에 의해 접합되어 있어, 용접부 및 열영향부 주변에 있어서 용접입열(430~820℃)에 따른 조직변화 결과로 발생되는 입계부식 (Intergranualar Corrosion), 칼날선 부식(Knife Line Attack, KLA), 델타 훼라이트 부식(Delta Ferrite Corrosion)등과 같은 현상이 발생되고, 이러한 현상은 환경, 응력 및 재료의 예민화가 중첩되었을 때에 일어나는 현상인 것이 알려져 있다.
여기서, 오스테나이트계 스테인리스강의 예민화라 함은, 스테인리스강 용접과정에서 용접입열이 430℃ 내지 820℃ 하에서 길게 유지되면, 고용 탄소가 결정립계에 크롬 탄화물로서 석출되고, 결정립계 근방에 고용 크롬이 결핍된 영역이 형성되고, 그 결과 강재의 내식성이 저하되는 현상을 말한다.
특히, 입계부식의 원인으로는 도 1에 도시된 바와 같이, 오스테나이트계 스테인레스강에서 용접과정에서 예민화 온도 구역 (430~820℃) 통과시 입계에 Cr2 3 C6 형태의 크롬 탄화물의 석출과 δ Ferrite로 분해되면서 입계 주변에는 크롬 결핍지역이 생겨 Cr2 O3 부동태 피막 형성에 필요한 12~14%의 크롬 함량 이하로 되는 예민화 현상(Sensitization)에 기인한다.
또한, 오스테나이트계 스테인레스 진공챔버를 포함하여 용접 구조물의 경우 산세정(Acid Cleaning)를 하여 사용하는 경우가 많은데 산처리 과정에서 크롬 결손층인 용접부의 소실(Weld Decay)이 발생되기도 한다.
이러한 입계부식 (Intergranular Corrosion), 칼날선 부식(Knife Line Attack, KLA), 델타 훼라이트 부식(Delta Ferrite Corrosion)등을 예방하기 위해서는 오스테나이트계 스테인레스 용접부 입계의 크롬함량을 Cr2 O3 부동태 피막 형성에 필요한 12~14%이상으로 회복시켜야 하고, 이렇게 하기 위해서는 진공챔버를 포함한 용접 구조물에 대해 용체화 열처리(1010~1150℃)를 해야 하는데 열처리 설비의 제약 및 열응력에 따른 변형등으로 챔버와 같은 대형 구조물을 열처리 하기는 현실적으로 매우 어려운 문제점이 있었다.
다시 말해, 도 2에 도시된 바와 같이, 포항산업과학연구원 용접부 표면처리재 분석결과 중 AW(As-Welded) 접합부 SEM-EDS 성분 분석결과에 의하면, STS 304에 대한 용접 접합부의 크롬함량은 7.32%로 Cr2 O3 부동태 피막 형성에 필요한 12~14%에 훨씬 미치는 못하는 것으로 나타나고 있다.
이에 따라, 오스테나이트계 스테인리스강의 용접부 및 열영향부주변에서 용접입열(430~820℃)에 따른 조직변화 결과로 발생되는 입계부식 (Intergranualar Corrosion), 칼날선 부식(Knife Line Attack, KLA), 델타 훼라이트 부식(Delta Ferrite Corrosion)등과 같은 현상을 개선하기 위한 다양한 방법들이 모색되고 있다.
즉, 특허문헌 1에 개시된 바와 같이, 재료면으로부터의 대책으로서, 예를 들어, 강재의 탄소량을 억제하여 크롬 탄화물의 석출을 발생하기 어렵게 하는 방법이나, 용접된 부재 전체에 용체화 처리를 실시함으로써, 용접에 의해 발생한 예민화 조직을 개선하는 동시에 잔류 응력을 완화하는 방법이 알려져 있다.
그러나, 이들 예민화 대책은 모재인 강재의 화학 성분을 조정하거나, 공장에서 용접 후에 열처리를 행할 필요가 있는 등, 비용 상승으로 되는 경우가 많다고 하는 문제가 있다.
또한, 특허문헌 2는 스테인리스강 관끼리를 맞대기 용접하는 데 있어서, 모재의 내면 또는 외면으로부터 깊이 0.1㎜ 내지 1.0㎜의 범위에서 용융 응고 또는 덧살 붙임을 행함으로써 용융 응고층을 형성하는 응력 부식 균열방지 방법이 기재되어 있다. 그러나, 이 용융 응고층은 모재와 동일한 화학 조성이므로, 이 방법을 실시한 후에도, 용접 부재가 본질적으로 응력 부식에 의한 균열에 취약한 상황에 있는 것은 변하지 않는다.
이와 같이, 종래의 응력 부식 균열의 방지 방법 및 보수 방법은 용접 조인트 자체의 파손을 방지하기 위해 시판의 용접 재료로 용접하는 방법, 용접 조인트의 최종층을 시판의 내응력 부식 균열성 합금으로 피복하는 방법, 용접 조인트 자체에서 발생한 열영향부를 시판의 클래딩용 합금으로 클래딩하거나, 클래딩 영역, 균열 또는 다른 결함을 제거한 비용접 모재를 포함하는 용접 조인트의 일부분을 시판의 용접 합금으로 재용접한 방법에 지나지 않는다.
(특허문헌 1) 특허문헌 1 일본 특허 출원 공개 소61-177325호 공보
(특허문헌 2) 특허문헌 2 일본 특허 출원 공개 평9-29429호 공보
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 전술한 배경기술에 의해서 안출된 것으로, 오스테나이트계 스테인레스 구조물의 용접 접합부를 포함한 표면 전체에 0.2~0.4mm의 직경을 가지며, STS 304 재질로 이루어진 캐스트 쇼트볼 및 컷트 와이어 브라스트 투사제를 피사체(오스테나이트계 스테인레스 구조물)에 추돌시킴으로써, 피사체에 부족한 금속성분을 투사제의 추돌에너지로 전이(Transfer)시켜 용접 접합부의 표면의 크롬 및 크롬 산화물의 함량을 높여 부식을 방지하는 오스테나이트계 스테인레스강의 용접부 부식방지방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 오스테나이트 스테인레스강 용접 접합부 표면의 크롬 성분이 전해연마 시간에 따라 15 ~ 35%로 증가시켜 안정되고 견고한 Cr₂O₃부동태 피막을 형성함으로써, 입계부식(Intergranualar Corrosion), 칼날선 부식(Knife Line Attack, KLA), 델타 훼라이트 부식(Delta Ferrite Corrosion)등의 결함이 없는 견고하고 품질이 우수한 진공 챔버를 제조할 수 있는 오스테나이트계 스테인레스강의 용접부 부식방지방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 오스테나이트계 스테인레스강의 용접부의 입계부식 (Intergranualar Corrosion), 칼날선 부식(Knife Line Attack, KLA), 델타 훼라이트 부식(Delta Ferrite Corrosion)을 방지하는 오스테나이트계 스테인레스강의 용접부 부식방지방법에 있어서, (a) 오스테나이트계 스테인레스강을 통해 진공챔버를 포함한 용접 구조물을 제작하는 단계; (b) 상기 용접 구조물의 표면 및 용접 접합부에 STS 304 재질로 이루어진 캐스트 쇼트볼 및 컷트 와이어 브라스트 투사제의 추돌시 발생하는 추돌에너지로 크롬(Cr) 및 크롬 성분을 전이(Transfer)시키는 크롬 및 크롬 산화물 전이 공정; (c) 상기 (b) 단계 이후, 상기 용접 공작물의 철(Fe) 성분을 탈리하고, 표면에는 크롬 성분을 향상시켜 상기 용접 공작물의 표면을 평활하게 하는 전해연마 공정; (d) 상기 (c) 단계 이후, 상기 용접 공작물의 표면에 금속산화피막을 형성하여 내식성 및 내산성을 강화시키는 부동태화 처리 공정; 및 (e) 상기 부동태화 처리 공정이 완료되면, 오스테나이트 스테인레스강으로 이루어진 상기 용접 공작물을 세정 및 건조하고, 건조가 완료되면 포장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인레스강의 용접부 부식방지방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 (b) 단계의 캐스트 쇼트볼 및 컷트 와이어 브라스트 투사제는 0.2~0.4mm의 직경으로 이루어지며, 상기 용접 구조물과 동일한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인레스강의 용접부 부식방지방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 (b) 단계의 캐스트 쇼트볼 및 컷트 와이어 브라스트 투사제는 용접 접합부의 표면의 크롬함량은 20.1%로 증가시키고, 크롬 산화물의 함량은 47.7%로 증가시키는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인레스강의 용접부 부식방지방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 (c) 단계는 황산 + 인산계 전해액으로 전해연마하여 상기 용접 접합부 표면의 Fe 성분을 제거하고, 상기 용접 구조물의 용접 접합부 표면에 크롬 성분이 전체 성분 중에서 15 ~ 35% 함량되도록 하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인레스강의 용접부 부식방지방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 (c) 단계는 상기 진공챔버의 표면 성분은 Fe와 Cr의 양이 각각 원자비로 68% : 32%로 이루어지도록 하고, 깊이방향으로 3nm는 Fe와 Cr의 양을 각각 원자비로 58% : 42%로 증가하도록 하고, 4.5nm깊이에서는 Fe와 Cr의 양이 각각 원자비로 59% : 41%로 이루어지도록 하고, 7.5nm 깊이에서는 Fe와 Cr의 양이 각각 원자비로 77% : 23%의 원자비로 그리고 steady state상태인 304 stainless steel substrate에서는 약 80% : 20%의 원자비로 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인레스강의 용접부 부식방지방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 오스테나이트계 스테인레스 구조물의 용접 접합부를 포함한 표면 전체에 0.2~0.4mm의 직경을 가지며, STS 304 재질로 이루어진 캐스트 쇼트볼 및 컷트 와이어 브라스트 투사제를 피사체(오스테나이트계 스테인레스 구조물)에 추돌시킴으로써, 피사체에 부족한 금속성분을 투사제의 추돌에너지로 전이(Transfer)시켜 용접 접합부의 표면의 크롬 및 크롬 산화물의 함량을 높여 오스테나이트계 스테인레스강의 용접 접합부의 부식을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 오스테나이트 스테인레스강 용접 접합부 표면의 크롬 성분이 전해연마 시간에 따라 15 ~ 35%로 증가시켜 안정되고 견고한 Cr₂O₃부동태 피막을 형성함으로써, 입계부식(Intergranualar Corrosion), 칼날선 부식(Knife Line Attack, KLA), 델타 훼라이트 부식(Delta Ferrite Corrosion)등의 결함이 없는 견고하고 품질이 우수한 진공 챔버를 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 오스테나이트계 스테인레스강에서 용접과정에서 예민화 온도 구역을 나타낸 그래프,
도 2는 종래 기술에 따른 용접부 표면처리재 분석결과를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오스테나이트계 스테인레스강의 용접부 부식을 방지하기 위한 공정을 나타낸 순서도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 용접부 표면처리재 분석결과를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오스테나이트계 스테인레스강의 용접부 부식을 방지하기 위한 공정을 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속" 된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오스테나이트계 스테인레스강의 용접부 부식을 방지하기 위한 공정을 나타낸 순서도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 오스테나이트계 스테인레스강의 용접부 부식방지방법은 오스테나이트계 스테인레스강 챔버의 표면 및 용접 접합부의 부식을 방지하여 입계부식(Intergranualar Corrosion), 칼날선 부식(Knife Line Attack, KLA), 델타 훼라이트 부식(Delta Ferrite Corrosion)등의 결함이 없는 견고하고 품질이 우수한 진공 챔버를 제조하는 것이다.
이와 같은 본 발명은 오스테나이트계 스테인레스강을 통해 진공챔버를 포함한 다양한 용접 구조물을 제작하는 단계를 수행한다.(S310)
상기 진공챔버를 포함한 용접 구조물의 표면에 0.2~0.4mm의 직경을 가지며, STS 304 재질로 이루어진 캐스트 쇼트볼 및 컷트 와이어 브라스트 투사제를 추돌시켜 피사체(진공챔버)에 부족한 금속성분을 투사제의 추돌에너지로 전이(Transfer)시키는 크롬 및 크롬 산화물 전이 공정을 수행한다.(S320)
상기 크롬 및 크롬 산화물 전이 공정은 오스테나이트계 스테인레스강의 용접 접합부에 대한 부식을 방지하기 위해 용접 접합부를 포함한 표면 전체에 캐스트 쇼트볼 및 컷트 와이어 브라스트 투사제를 추돌시켜 캐스트 쇼트볼 및 컷트 와이어에 함유된 크롬성분을 크롬 함량이 부족한 용접 접합부의 표면에 전이(Transfer)함으로써, 크롬 및 크롬 산화물의 함량을 높이는 것이다.
즉, 본발명은 오스테나이트계의 스테인레스강의 용접과정 중, 예민화 온도 구역 (430~820℃)을 통과할 때, 입계에 Cr2 O3 C6 형태의 크롬 탄화물을 석출하면서 δ Ferrite로 분해되어 진공챔버의 용접부 주위에는 크롬 결손 구역이 생겨 Cr₂O₃부동태 피막 형성에 필요한 12~14%의 크롬 함량 이하로 되면서 크롬 결핍부가 형성되는데, 이 크롬 결핍부에 0.2~0.4mm의 직경을 가지며, STS 304 재질로 이루어진 캐스트 쇼트볼 및 컷트 와이어 브라스트 투사제를 추돌시켜 상기 캐스트 쇼트볼 및 컷트 와이어에 함유된 크롬 성분을 크롬 함량이 부족한 용접 접합부의 표면에 전이(Transfer)시켜 크롬 및 크롬 산화물의 함량을 높이는 것이다.
이때, 진공챔버에 투사되는 투사제는 진공챔버와 동일한 오스테나이트계 스테인레스강으로 이루어진다.
본 발명의 S320 단계는, 오스테나이트계 스테인레스강의 캐스트 쇼트볼, 컷트 쇼트볼 등을 사용하고, 쇼트 블라스트(Shot Blast) 공법을 통해 20~50cm/sec의 속도로 용접 구조물의 표면을 가공하도록 한다.
이때, 용접 구조물의 표면뿐만 아니라, 용접 접합부까지 가공이 이루어지도록 함이 바람직하다.
이후, 상기 용접 공작물의 철(Fe) 성분을 탈리하고, 표면에는 크롬 성분을 향상시켜 내식성을 극대화하는 전해연마 공정을 통하여 용접 공작물의 입계부식 (Intergranualar Corrosion), 칼날선 부식(Knife Line Attack, KLA), 델타 훼라이트 부식(Delta Ferrite Corrosion)등을 방지함은 물론, 용접 공작물의 표면을 평활하게 하는 전해연마(Electrolytic Polishing: EP) 공정을 수행한다.(S330)
상기 S330 단계에 의한 전해연마 공정은 오스테나이트계 스테인레스강 진공챔버의 표면 성분이 Fe와 Cr의 양은 원자비로 68% : 32% 이었으나, 깊이방향으로 3nm까지 63% : 37%에서, 58% : 42%까지 Cr양이 증가하나, 4.5nm깊이부터 59% : 41%로 서서히 감소하기 시작하여 7.5nm 깊이에서는 77% : 23%의 원자비를 그리고 steady state 상태인 304 stainless steel substrate에서는 약 80% : 20%의 원자비를 이루도록 하는 것이다.
그리고, 전해연마 공정 후, 용접 공작물의 표면에 금속산화피막을 형성하는 부동태화 처리 공정을 수행한다.(S340)
부동태화 처리 공정은 오스테나이트 스테인레스강으로 제작되는 진공 챔버를 포함하는 용접 공작물의 표면에 자연상태에서 형성되는 부동태 피막보다 견고하고 두꺼우며, 치밀하고 안정된 Cr2 O3 금속 산화피막을 형성하여 내식성, 내산성을 더욱 강화시키도록 한다.
이러한 부동태화 처리 공정에 의해 형성되는 금속산화피막은 10~30Å의 두께로 형성되고, 이에 따라 오스테나이트 스테인레스강의 내식성은 더욱 강화된다.
전술한, 전해연마 공정 및 부동태화 처리 공정은 오스테나이트 스테인레스강을 통해 제작되는 용접 공작물이 사용 환경이 부식성이 강한 산/알카리 성분으로 이루어진 경우, 추가로 수행이 이루어지는 공정이다.
더불어, 전해연마 공정, 산세정 공정 및 부동태화 처리 공정이 완료되면, 오스테나이트 스테인레스강의 용접 공작물을 세정 및 건조를 진행하고, 이를 포장하는 세정 및 포장 단계를 수행한다.(S350)
한편, 본 발명의 크롬 및 크롬 산화물 전이 공정 단계는 포항산업과학연구원 용접부 표면처리재 분석결과 AW(As-Welded) 접합부 SEM-EDS 성분 분석 결과를 통해 7.32%에 불과했던 오스테나이트계 스테인레스강의 용접 접합부의 크롬함량을 20.1%로 증가시키고, 0.2~0.4mm의 직경을 가지며, STS 304 재질로 이루어진 캐스트 쇼트볼 및 컷트 와이어 브라스트 투사제로 추돌시킨 후의 용접 접합부의 표면은 Cr₂O₃의 함량을 27.6%로 증가시킬 수 있을 것이다.
따라서, 전술한 캐스트 쇼트볼 및 컷트 와이어 브라스트 투사제를 이용하여 용접 접합부의 표면의 크롬 및 크롬 산화물의 함량은 총 47.7%로 내식성이 우수한 표면으로 구성되도록 함으로써, 입계부식(Intergranualar Corrosion), 칼날선 부식(Knife Line Attack, KLA), 델타 훼라이트 부식(Delta Ferrite Corrosion) 등을 방지할 수 있음을 알 수 있다.
이는, 상기 캐스트 쇼트볼 및 컷트 와이어 브라스트 투사제의 추돌로 철(Fe) 성분은 탈리되고, STS 304 재질의 쇼트볼의 추돌로 쇼트볼의 크롬 성분이 용접 접합부의 크롬(Cr) 결핍부로 전이(Transfer)되어 크롬 결핍부의 크롬 함량을 높여준 결과이다.
또한, 컷트 와이어 브라스트 투사제로 추돌시킨 후에 전해연마를 하면, 용접 접합부의 금속크롬 함량이 18.7%로 증가하였으며, 크롬 산화물의 함량이 56.8%로 증가되어 전체 금속 크롬 및 크롬 산화물의 함량이 75.5%로 내식성이 매우 뛰어난 표면으로 바뀌게 되었다.
따라서, 오스테나이트계 스테인레스강 진공챔버의 용접 접합부를 STS 304 쇼트볼 및 컷트 와이어 브라스트 투사제로 추돌처리하여 용접 접합부의 표면의 금속 크롬함량을 20.1%로 높이고, 황산 + 인산계 전해액으로 전해연마를 하면 용접 접합부 표면의 Fe 성분이 우선적으로 전기분해되어 제거되므로, 오스테나이트 스테인레스강의 용접 접합부 표면에는 상대적으로 크롬 성분이 전해연마 시간에 따라 15 ~ 35% 로 증가되면서 안정되고 견고한 Cr₂O₃부동태 피막이 형성되어 상기한 입계부식(Intergranualar Corrosion), 칼날선 부식(Knife Line Attack, KLA), 델타 훼라이트 부식(Delta Ferrite Corrosion)등의 결함이 없는 견고하고 품질이 우수한 진공 챔버를 제조할 수 있게 되는 것이다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (5)
- 오스테나이트계 스테인레스강의 용접부의 입계부식(Intergranualar Corrosion), 칼날선 부식(Knife Line Attack, KLA), 델타 훼라이트 부식(Delta Ferrite Corrosion)을 방지하는 오스테나이트계 스테인레스강의 용접부 부식방지방법에 있어서,
(a) 오스테나이트계 스테인레스강을 통해 진공챔버를 포함한 용접 구조물을 제작하는 단계;
(b) 상기 용접 구조물의 표면 및 용접 접합부에 0.2~0.4mm의 직경으로 이루어지며, 상기 용접 구조물과 동일한 재질로 이루어지는 캐스트 쇼트볼 및 컷트 와이어 브라스트 투사제의 추돌시 발생하는 추돌에너지로 크롬(Cr) 및 크롬 성분을 전이(Transfer)시키는 크롬 및 크롬 산화물 전이 공정;
(c) 상기 (b) 단계 이후, 상기 용접 공작물의 철(Fe) 성분을 탈리하고, 표면에는 크롬 성분을 향상시켜 상기 용접 공작물의 표면을 평활하게 하는 전해연마 공정;
(d) 상기 (c) 단계 이후, 상기 용접 공작물의 표면에 금속산화피막을 형성하여 내식성 및 내산성을 강화시키는 부동태화 처리 공정; 및
(e) 상기 부동태화 처리 공정이 완료되면, 오스테나이트 스테인레스강으로 이루어진 상기 용접 공작물을 세정 및 건조하고, 건조가 완료되면 포장하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인레스강의 용접부 부식방지방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 (b) 단계의 캐스트 쇼트볼 및 컷트 와이어 브라스트 투사제는 용접 접합부의 표면의 크롬함량은 20.1%로 증가시키고, 크롬 산화물의 함량은 47.7%로 증가시키는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인레스강의 용접부 부식방지방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 (c) 단계는 황산 + 인산계 전해액으로 전해연마하여 상기 용접 접합부 표면의 Fe 성분을 제거하고, 상기 용접 구조물의 용접 접합부 표면에 크롬 성분이 전해연마 시간에 따라 15 ~ 35% 증가되도록 하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인레스강의 용접부 부식방지방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 (c) 단계는
상기 진공챔버의 표면 성분은 Fe와 Cr의 양이 각각 원자비로 68% : 32%로 이루어지도록 하고, 깊이방향으로 3nm는 Fe와 Cr의 양을 각각 원자비로 58% : 42%로 증가하도록 하고, 4.5nm깊이에서는 Fe와 Cr의 양이 각각 원자비로 59% : 41%로 이루어지도록 하고, 7.5nm 깊이에서는 Fe와 Cr의 양이 각각 원자비로 77% : 23%의 원자비로 그리고 steady state 상태인 304 stainless steel substrate에서는 80% : 20%의 원자비로 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인레스강의 용접부 부식방지방법.
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|---|---|---|---|---|
| KR101594881B1 (ko) * | 2015-07-01 | 2016-02-17 | 태광후지킨 주식회사 | 반도체 공정용 압력용기 및 그의 제조방법 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2001032100A (ja) * | 1999-04-06 | 2001-02-06 | Crucible Materials Corp | 不動態処理表面層を有するオーステナイト系ステンレス鋼製物品 |
| JP2008019968A (ja) | 2006-07-12 | 2008-01-31 | Nsk Ltd | センターベアリング用軸受 |
| JP2010215944A (ja) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Toshiba Corp | ピーニング用ショットおよびそのショットの製造方法 |
-
2014
- 2014-03-20 KR KR1020140032817A patent/KR101422776B1/ko active IP Right Grant
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