Heat Affected Zone(HAZ)의 Sensitization과 스테인리스강 입계부식
Heat Affected Zone(HAZ)의 Sensitization과 스테인리스강 입계부식 용접은 끝났는데 왜 용접부 주변에서 부식이 시작될까? 스테인리스강은 일반적으로 부식에 강한 금속으로 알려져 있다. 그런데 스테인리스강 배관이나 탱크를 용접한 뒤 시간이 지나면서 용접부 바로 옆의 열영향부(Heat Affected Zone, HAZ) 를 따라 부식이 집중되는 경우가 있다. 겉으로 보면 이상하다. 스테인리스강 자체는 내식성이 좋은데, 왜 용접을 했다는 이유만으로 특정 영역의 부식저항성이 떨어지는 것일까? 그 핵심에 있는 현상이 바로 Sensitization(감작) 이다. Sensitization은 오스테나이트계 스테인리스강이 특정 온도 범위에서 가열·냉각되는 과정에서 입계에 크롬 탄화물이 석출되고, 그 주변의 크롬 농도가 낮아지는 현상 이다. 결과적으로 입계 주변의 수동피막을 유지할 만큼 충분한 크롬이 부족해지면서 입계부식(Intergranular Corrosion, IGC) 에 민감해질 수 있다. TWI와 NASA 자료에서도 용접 HAZ에서 크롬 탄화물 석출과 인접 영역의 크롬 고갈이 입계부식의 주요 원인으로 설명된다. 1. HAZ란 무엇인가? HAZ는 용접 과정에서 녹지는 않았지만 용접 열의 영향을 받아 금속의 미세조직과 성질이 변화한 영역 이다. 용접부를 단순하게 나누면 다음과 같다. 용접금속(Weld Metal) → 실제로 녹았다가 다시 응고한 부분 HAZ(Heat Affected Zone) → 녹지는 않았지만 높은 열을 받은 부분 모재(Base Metal) → 상대적으로 용접 열의 영향이 적은 부분 문제는 HAZ가 모재와 완전히 동일한 상태가 아니라는 것이다. 용접 과정에서 HAZ는 짧은 시간 동안 높은 온도에 노출된 뒤 다시 냉각된다. 이 열이력에 따라 탄화물 석출 결정립 변화 석출상 형성 잔류응력 국부적인 크롬 농도 변화 등이 발생할 수 있다. 그중 오스테나이트계 스테인리스강에서 중...