스테인리스강 파이프의 수명은?

현재 스테인리스강 파이프는 높은 경도, 내식성, 낮은 유지 보수 비용, 긴 수명, 고온 저항 등의 특성으로 인해 산업용 파이프라인 분야에서 새로운 강자로 부상하고 있습니다. 점점 더 많은 기업들이 스테인리스강 파이프 사용을 고려하기 시작했습니다. 이제 스테인리스강이 왜 산업계의 스타가 되었는지 논의해 보겠습니다.

1. 스테인리스강 파이프의 강력한 기계적 특성

스테인리스강 파이프에 크롬(Cr), 질소(N), 탄소(C) 등의 원소를 첨가하면 스테인리스강의 강도가 증가합니다. TiC 입자를 첨가한 316L 스테인리스강의 항복 강도는 놀랍게도 832Mpa에 달할 수 있습니다.
마르텐사이트계 스테인리스강(1.4021)의 인장 강도는 담금질 및 템퍼링 후 632Mpa를 초과할 수 있지만, 높은 탄소 함량은 오버룩 성능을 증가시킵니다. 그러나 스테인리스강은 또한 놀라운 내식성을 가지고 있습니다. 어떻게 그렇게 할 수 있었을까요?

2. 스테인리스강 파이프의 내식성

스테인리스강의 강력한 내식성의 핵심 요소는 크롬에 있습니다. 크롬 함량이 10.5% 이상일 때, 스테인리스강 표면에 조밀한 Cr₂O₃ 부동태 피막(약 나노미터 두께)이 형성되어 부식성 매질을 모재로부터 격리하고 산화 반응을 방지합니다. 부동태 피막이 손상되면 크롬 원소가 환경의 산소와 빠르게 반응하여 새로운 피막을 형성하며, 동적 복구도 가능합니다. 몰리브덴(Mo)과 니켈(Ni) 및 질소(N)는 염화 이온의 공식 부식에 대한 저항성을 개선하고, 산성 환경의 안정성을 향상시키며, 환원 매질에서 부동태 피막의 완전성을 향상시키는 데 보조적인 역할을 합니다.

3. 스테인리스강 파이프의 고온 저항성

스테인리스강의 고온 저항성은 여전히 금속 원소 크롬(Cr)에 달려 있습니다. 크롬 함량이 24% 이상(예: 310S/2520 스테인리스강)일 때, 강관 표면에 조밀하고 자체 복구되는 Cr₂O₃ 산화막이 형성되어 산소 부식을 격리하고, 항산화 온도를 1150–1200℃까지 높입니다. 니켈(19–22%)은 안정적인 오스테나이트 면심 입방 구조를 유지하여 고온 상 변태를 방지하고 재료 강도와 크리프 저항성을 유지합니다. 600℃에서 니켈은 결정립계 강도 손실을 15%로 제어할 수 있는데, 이는 다른 탄소강의 90% 손실과 비교하면 놀라운 수치입니다. 마지막으로, 실리콘(Si)과 질소(N)의 시너지 효과가 있습니다. 실리콘(≤3%)은 산화막과 모재의 결합을 촉진하여 고온 박리를 방지하고, 질소(N) 원소 고용 강화는 고온 강도와 입계 부식 저항성을 향상시킵니다.

4. 스테인리스강 파이프의 수명은?

이전 성능 추정치에 따르면 스테인리스강 파이프의 수명은 최소 50년 또는 심지어 100년 이상입니다. 따라서 현재 스테인리스강 파이프는 그 특성으로 인해 점점 더 많은 기업에게 경제적이고 비용 효율적인 재료가 되고 있습니다. 또한 스테인리스강 파이프는 재활용이 가능하여 탄소 발자국을 줄이려는 기업에게 친환경적인 선택입니다.