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스테인레스 스틸은 높은 내열성, 내식성 및 위생적 특성으로 인해 식품 및 음료 산업에서 널리 사용됩니다. 석유 및 가스 생산과 같은 다른 분야에 비해 맥주 양조 용기 및 파이프는 CIP(현장 청소)를 사용하여 정기적으로 청소됩니다. 최상의 세척 결과를 얻으려면 용기와 파이프의 우수한 표면 처리가 중요합니다. 1960년대부터 컨테이너와 탱크를 제조하는 데 사용되는 산업용 맥주 양조 공정에서는 스테인레스 스틸 AISI 304를 사용하는 경우가 많았습니다. AISI 316및 이중 스테인레스 스틸 2205. 내식성은 2205 스테인레스 스틸은 스테인레스 스틸과 비슷합니다. AISI 304 강도는 더 높지만 온도가 60℃보다 높으면 염화물 균열이 발생하기 쉽지 않습니다. 으깬 맥아, 맥아즙, 맥주는 끓는점에서도 스테인레스 스틸을 부식시키지 않습니다. 그러나 냉간 가공된 스테인리스강은 60℃ 이상에서 사용하면 염화물 균열이 발생하기 쉽습니다. 일반적으로 양조 용액은 AISI 304 스테인리스 스틸도 부식하지 않습니다. 연수를 사용하는 맥주 양조에서만 염화물 함량이 높기 때문에 AISI 316 스테인레스 스틸을 선택할 수 있습니다.

벽이 얇은 튜브와 용기는 인장 응력에 취약하기 때문에 염화물 균열이 발생할 수 있습니다. 용기 누출의 경우 용접 품질이 불량하거나 피로 하중이 높기 때문에 발생하는 경우가 많습니다. CIP(현장 세척)는 스테인레스 스틸을 부식시키지 않지만 극한의 조건에서는 냉간 성형 정도가 높은 스테인레스 스틸에 염화물 균열이 발생할 수 있습니다. 피로 부식과 응력 부식 균열 실패 메커니즘은 유사합니다. 당화 탱크의 피로 부식의 예는 곡물 저장소의 개방입니다. 으깨고 가열한 후, 곡물은 맥아즙에서 분리되어 곡물 창고의 입구를 통해 배출됩니다. 배출된 곡물의 충격과 높은 하중으로 인해 창고 입구 바로 맞은편 영역의 용접 모서리를 따라 피로 부식 균열이 발생합니다. 품질이 좋지 않아 일부 장소에서 누출이 발생합니다. 염화물 균열 및 열피로로 인해 맥아즙 용기가 외부에서 내부로 갈라질 수 있습니다. 증기 가열 나선형 파이프 용접 시 용접 내부 응력이 높을 경우 스테인레스 스틸 용기 벽 전체에 균열이 발생할 수 있습니다.

스테인레스 스틸의 감도

AISI 304 또는 316 스테인레스 스틸 <0.08%의 탄소 함량을 가지며 일정 시간 동안 500~800℃에 노출되면 용접 중에 발생할 수 있는 민감화될 수 있습니다. 따라서 용접은 용접부를 따라 "열 영향부"를 민감하게 만듭니다.

민감화는 결정립계에 크롬 탄화물이 형성되어 결정립계에 크롬이 불량해지며 두꺼운 튜브 벽(BBB 0 2~3mm)의 경우 스테인레스강의 입계 부식을 일으키기 쉽습니다. 이러한 상황을 피하기 위해 L등급 강철과 같은 "용접 가능한 강철"을 선택하는 경우가 많습니다. 304L, 316L, 탄소 함량이 0.03% 미만; 티타늄 안정화 강철: 321,316 Ti.

표면 처리

스테인레스 강의 내식성을 위해서는 용접 품질과 열 영향부, 표면 거칠기 및 보호 산화물 층의 상태가 중요합니다. 스테인리스강의 표면 상태는 식품 및 음료 산업과 제약 산업에 특히 중요합니다. 양조장의 부식 문제는 종종 고르지 않은 표면 상태로 인해 발생합니다. 가공(용접, 열처리, 연삭 등) 과정에서 부동태화된 산화크롬층이 손상되어 내식성이 저하됩니다. 스테인리스강 용접에 사용되는 보호 가스가 부족하면 뜨거운 템퍼링 색상이 형성됩니다. 이러한 다공성 열 강화 색상은 염화물 이온과 같은 이온을 흡수하는 경향이 있는 다양한 산화물로 구성되어 내식성을 감소시키고 모재를 보호하지 못합니다.

열이나 기타 유형의 오염 물질이 허용되지 않는 경우 이를 해결하기 위해 일종의 금속 마감재를 사용해야 합니다. 산세 또는 부동태화는 오래된 산화물 층, 열백 색상 및 기타 오염 물질을 제거하여 부동태화 크롬 산화막을 완전히 복구할 수 있습니다. 가장 일반적인 산세척 공정은 스테인레스 스틸 튜브를 질산과 불화수소산의 혼합산 용액에 담그는 것이며, 이는 스프레이 또는 배관 린스 시스템으로도 수행할 수 있습니다. 스테인레스강은 산세 후 표면이 활성화되지만, 크롬이 공기 중의 산소와 반응하여 24시간 이내에 부동태 피막이 형성될 수 있으나, 경우에 따라서는 질산을 사용하여 화학적으로 부동태화가 촉진되는 경우도 있다.

용접

용접부와 열 영향을 받는 부분이 부식의 원인이 되는 경우가 많습니다. 양조장 및 기타 식품 산업에서는 침투 부족과 같은 용접 결함이 가장 중요하며 위생 및 살균 문제를 유발합니다. 엔지니어와 구매자는 올바르게 수행할 수 없는 부적절한 용접 조건과 용접 절차를 식별하는 경우가 많습니다. 결과적으로 완료해야 하는 공사의 용접 품질과 표면 상태가 좋지 않습니다.

열적 재가열은 산화막의 두께가 다르기 때문에 투명한 산화막에 빛이 흡수되면서 발생합니다. 색상마다 굴절 계수가 다르기 때문에 파란색으로 보이는 산화물 층은 파란색 빛만 반사하고 다른 빛은 흡수할 수 있습니다. 두꺼운 산화물 층은 완전히 투명한 얇은 산화물 층보다 더 많은 구멍을 가지므로, 두꺼운 산화물 층은 스테인리스 강의 내식성과 비접착성을 감소시킵니다. 대부분의 표준에서는 히트백의 연한 짚색이 허용됩니다. 빨간색, 파란색 등 기타 모든 히트백 색상은 허용되지 않습니다. 제약 산업에서는 고온 템퍼링을 허용하지 않습니다.

용접의 형상은 가능한 한 규칙적이어야 합니다. 자격을 갖춘 용접은 기판의 금속 표면을 손상시키지 않습니다. 부식은 종종 용접 시작/끝 부분의 작은 핀홀 내부에서 시작됩니다.

이론적으로 시작/끝 부분에는 작은 핀홀, 느슨함 또는 기타 돌출부가 없습니다. 좋은 용접 침투는 매우 중요합니다. 배관은 대칭이 잘 이루어져야 하며 용접 폭은 고정되어야 합니다.

표면 거칠기

표면 거칠기는 스테인레스 강의 위생 및 부식 특성에 영향을 미칩니다. 전해연마 표면의 내식성이 가장 좋고, 기계연마 표면이 그 뒤를 따릅니다. 일반적으로 맥주 산업과 식품 산업에서는 전해 연마 표면의 사용을 강요하지 않지만 이러한 표면을 사용하여 우수한 위생 조건과 손쉬운 청소를 달성합니다. 대부분의 파이프는 제조 과정에서 광휘 어닐링 처리됩니다. 광휘소둔 공정은 품질을 크게 향상시키기 때문에 재료 표면의 열백색이 심하거나 철로 오염되지 않는 한 이러한 파이프 내부의 산세척은 종종 수행되지 않습니다. 스테인레스 강판은 종종 2B 표면을 가지며 표면 성능이 좋습니다. 양조장에서는 벽이 얇고 직선 용접된 스테인리스 스틸 파이프가 가장 일반적으로 사용되며 외부에는 2B 마감 처리가 되어 있고 때로는 다른 마감(브러시 또는 광택 처리)이 되어 있습니다. 스테인레스 스틸 압출 튜브는 양조장에서 일반적으로 사용되지 않습니다. 그들은 고압 목적으로 사용됩니다.

오스테나이트계 스테인리스강은 가장 널리 사용되는 스테인리스강으로 전체 스테인리스강 소비량의 약 75%를 차지합니다. 화학 산업과 석유 화학 산업의 급속한 발전으로 인해 스테인레스 강의 내식성과 강도에 대한 요구 사항이 더욱 높아졌습니다. 예를 들어, 304/304L 이중 등급 스테인리스강은 탄소 함량이 0.03% 미만으로 304L 등급을 충족하는 반면 항복 강도와 인장 강도는 304 스테인리스강의 하한보다 높다는 것을 의미합니다. 다음과 같이 정의된다 304/304L 이중 등급 스테인리스강, 즉 화학적 조성이 304L의 화학적 조성을 충족하고 기계적 특성이 304 스테인리스강의 요구 사항을 충족합니다. 마찬가지로 스테인레스 강판은 304H(최소 0.040%) 요구 사항을 충족할 만큼 충분한 탄소 함량을 갖고 있고 304H 입자 크기 및 강도 요구 사항도 충족하기 때문에 304/304H 이중 인증을 받을 수 있습니다.316L 및 기타 이중 등급의 스테인레스 스틸.

가장 중요한 것은 탄소의 차이와 그에 따른 강도입니다. 탄소는 효과적인 오스테나이트 안정화 원소이며, 특히 고온에서 스테인리스강의 강도를 향상시키는 불순물 또는 합금 원소로 간주될 수 있습니다. 대부분의 오스테나이트계 스테인리스 강의 탄소 함량은 0.02% ~ 0.04% 미만입니다. 용접 후 우수한 내식성을 갖기 위해 저탄소 등급 스테인리스강의 탄소 함량을 0.030% 이하로 제어합니다. 고온강도를 향상시키기 위해 고탄소, 즉 “H”급 탄소 함량을 0.04% 또는 그보다 약간 높게 유지합니다.

면심 입방 구조의 더 작은 탄소 원자는 더 큰 Cr, Ni 및 Mo 원자 사이의 격자 간격에 있으며, 이는 전위 운동을 제한하고 연성 변형을 방해하며 스테인리스강을 강화합니다. 용접공정과 같이 온도가 상승하는 조건에서 탄소는 크롬이 풍부한 탄화물을 함유한 스테인리스강 매트릭스에서 크롬을 석출시키는 경향이 강하며, 2차 상은 결정립 중심이 아닌 결정립계에 석출되는 경향이 있으므로 크롬 탄화물은 결정립계에 형성되기 쉽다.

크롬은 스테인리스강의 내식성을 높이는 데 꼭 필요한 원소이지만, 스테인리스강 매트릭스에서 탄화크롬이 제거되므로 이곳의 내식성은 나머지 스테인리스강 매트릭스보다 나쁘다. 탄소 함량을 높이면 온도 범위가 확장되어 예민화 또는 내식성 손실 시간이 단축되고, 탄소 함량을 줄이면 용접 시 탄화물 형성을 지연하거나 완전히 피할 수 있습니다. 304L 및 316L 탄소 함량이 0.030% 미만인 저탄소 등급, 6%Mo 스테인리스강 탄소 함량과 같은 고합금 오스테나이트 등급의 대부분은 0.020% 미만입니다. 탄소 함량 감소로 인한 강도 감소를 보상하기 위해 때때로 또 다른 격자간 원소인 질소를 첨가하여 스테인레스강을 강화합니다.

이중 등급 스테인리스강은 기존 스테인리스강의 높은 강도와 초저탄소 스테인리스강의 내식성을 모두 갖췄습니다. 이는 대부분의 오스테나이트계 스테인리스 강의 약한 용접 접합 성능 문제를 해결할 수 있으며 저온 LNG 수용 스테이션 장비 및 대구경 파이프라인에 널리 사용됩니다. 이중 등급 스테인레스 스틸의 가격은 기본적으로 초저탄소 스테인레스 스틸과 동일합니다. 이제 여러 중국 철강 공장에서 성숙한 시장에 등급을 공급할 수 있습니다. 관심 있는 분은 당사에 문의해 주십시오.