스테인리스강은 사용환경조건과 가공조건 등을 충분히 고려하여 최적의 강종을 선택하는 것이중요하며 설계상 문제가 크기 때문에 스테인리스강의 특성 및 부식가공성에 대한 지식을 충분히 숙지해야 한다.
스테인리스강은 각종 환경매체에 대해 대단히 우수한 내식성을 가지고 있으나 실제 화학공업 플랜트 등의 사용조건은 복잡하다.따라서 복잡한 환경하에서는 전면부식 및 입간부식,공식,응력부식 등 각종의 부식현상이 일어나기 때문에 가공조건을 충분히 고려하여 강종을 선택해야 한다.
| 재료명 | 산 5~10%용액 | 알카리 5~10% | 석유 | 해수 | 염소 | 아황산가스 | ||
| 황산 | 초산 | 알콜 | ||||||
18-8스테인레스 28 Ni강 13CR강 규소주철 |
△ ○ X ◎ |
◎ X ○ ◎ |
○ X ◎ ○ |
◎ ◎ ◎ ◎ |
◎ ◎
|
○ ◎ △ ◎ |
○
|
○
|
동 알루미늄 연 |
○ X ○ |
X ○ X |
○ △ X |
○ X X |
X X |
○
○ |
X
○ |
○ ○ |
Monel metal 니크롬 알루민 청동 |
○ ○ △ |
X ○ X |
○ ○ △ |
◎ ◎ △ |
△ ○ ○ |
◎ ○ |
○
|
◎ |
주 : ◎ 극히양호 , ○ : 양호 , △ : 일시적으로 가능 , X : 부적당
| 강종 /기계적 성질 | 내력(kg /㎟) | 인장강동(kg /㎟) | 연신율(%) |
| 보통강(SPC) | 20~25 | 30~40 | 30~40 |
| 18Cr계 스테인리스강 | 25~35 | 45~60 | 22~37 |
| 18-8계 스테인리스강 | 25~35 | 55~60 | 50~65 |
스테인리스강은 우수한 기계적 성질을 갖고 있기 때문에 각 강종에 대응하는 가공을 행하면 특별히 곤란한 점은 없다.
2.0㎜ 이하의 스테인리스 박판 가공시에는 180도 밀착가공도 가능하지만 굴곡된 외부의 균열 발생의 위험성을 방지하기 위해 판두께와 같은 정도의 굴곡 내경반경을 주는 것이 바람직하다.
종래에는 18크롬계의 굴곡성이 18-8계에 비해 좋지 않았으나 품질개량의 결과 18-8계에 근각방향의 굴곡인 경우 판두계의 2배의 곡률반경,평행방향의 굴곡시에는 적어도 4배의 곡률반경을 주는 것이 이상적이다.
18크롬강은 상온이하에서의 약간의 취성이 나타날 수 있으며 가능하면 18-8계의 2배정도의 곡률반경을 취하는 것이 좋다.
스테인리스강은 인장강도가 크고 가공경화도가 높기 때문에 일반강에 비해 약 2배 이상의 심가공힘이 필요하다.또 심가공속도는 일반강의 절반가량으로 하는것이 바람직하다.
일반적으로 18-8계의 심가공은 매우 우수하며 18크롬계는 18-8계에 비해 연신 및 심가공률이 약 절반정도이나 가공경화성은 18-8계의 비해 적기 때문에 스피닝(Spinning)가공 등에 적합하다.
| 판두께 | 다이스의 곡율반경(rd) | 펀치의 곡율반경(rp) | 클리어런스(c) | |||
| 18Cr계 | 18-8계 | 18Cr계 | 18-8계 | 18Cr계 | 18-8계 | |
| 0.4 | 1.5 | 1.5 | 0.8 | 1.2 | 0.45 | 0.45 |
| 0.8 | 3.0 | 3.8 | 1.7 | 2.3 | 0.9 | 0.9 |
| 1.2 | 4.8 | 6.1 | 2.7 | 3.7 | 1.4 | 1.5 |
스테인리스강은 일반강에 비해 강도가 높기 때문에 타발 및 전단에 있어서는 일반강의 30~50% 이상의 전단력을 필요로 하며 다이스의 유격은 좁게 하는 편이 마무리 상태가 좋아진다.
가)재료취급시
스테인리스강 취급시 표면에 주의해야 하는데 표면에 묻는 오물,펀치의 사용,취급상의 결함 등으로 인해 가공균열,응력부식균열,공식 등의 원인이 되기 때문이다.
나)굴곡가공시
절단면을 그대로 굴곡시키면 가공균열이 발생하는 사례가 있기 때문에 연마기 등으로 절단면을 깨꿋히 한 후 가공한다.
다)심가공시
윤활제의 가공에 있어서 내압 또는 내열성의 고급용 극압유를 사용하는 것이 좋으며 이 경우도 포조건도 고려해야 한다.성형가공 후에는 스테인리스강 표면의 기름을 깨끗이 제거해야 한다.
라)절단가공시
나이프에 의한 경우에는 문제가 거의 없지만 가스 또는 아크절단의 경우에는 절단부를 어느정도 깨끗이 처리한 후 가공해야 한다.
마)표면보호피막
스테인리스판의 취급 및 가공시 표면오물을 깨끗이 제거한 후 작업해야 한다.수요가의 요구에 따라 판표면을 보호하기 위해 표면을 비닐필름으로 코팅한 제품이 생산됨으로 가공 후 뒷손질을 줄이는데 대단히 편리하다.
스테인리스강은 용접,땜납 외에 접착에 의해 접합하는 것도 가능하지만 접합에 의해 스테인리스강의 특유의 내식성을 저하시키지 않도록 주의해야 한다.스테인리스강은 용접성이 매우 우수하여 과잉이 열량을 주지 않도록 하는 일, 산화 또는 탄화를 방지하는 것과 박판의 경우 냉금구를
| 종류 | 특징 | 용도 |
| PVC-W | PVC재질의 백색불투명 Vinyl Flim으로 두께 0.12㎜이고 늘어난 후 원상 회복 능력이 있으며 강한 접착력이 있다. | 건축자재용의 No.3, No.4 HL 제품 등의 Bending 및 건축 시공재료의 표면 보호용 |
| PVC-B | PVC재질의 청색 반투명 Vinyl Flim으로 두께0.08㎜~0.10㎜이고 늘어난 후 원상 회복능력이 있고 Drawing에 적합하게 적절한 접합력이 있다. | No.2B,BP,No.7,No.8등의 Deep Drawing을 수반하는 제품의 표면 보호용 |
| PE | Poly Ethylene 계통의 투명 Vinyl Flim으로 두께0.05~0.07㎜이고 늘어난 후 원상 회복 능력이 거의 없으며 Drawing에 적합하게 적절한 접착력이 있다. | No.2B,BP,No.6,No.7,No.8등 1차의 Drawing으로 끝나는 가공물의 표면 보호용 |
| CPP-T | CPP 재질의 투명 Vinyl Flim으로 두께 0.04~0.05㎜이고 거의 연신력이 없어서 늘어나지 않는다. | BP,No.6,No.7,No.8등의 단순 표면 보호용 |
사용하는 것 등을 고려하여 용접하는 것이 바람직하다.
오스테나이트계(STS 304, STS 316계열)는 열팽창이 크고 특히 550~750℃의 감수온도범위에서 서냉할 경우 탄화물의 석출을 일으켜 내식성이 저하됨으로 고정공구나 냉금구를 사용한다.
페라이트계(STS 430계열)는 거의 공랭경화가 되지 않지만 고온에서 결정성장이 현저하게 나타나므로 인성이 저하되기 때문에 설계시에 주의를 해야 한다.또한 용접균열은 거의 일어나지 않으나 중후판에서는 200℃ 전후로 예열해 주는 것이 바람직하다.
마르텐사이트계(STS 410계열)는 용접에 의해 마르텐사이트가 생성되어 공랭경화하기 때문에 용접균열을 방지하기 위해 200~400℃로 예열하고 서냉시켜 주는 것이 바람직하다.
1)용접
일반적으로 스테인리스강 재질에 따라 용접의 난이도 및 피복아크용접의 경우 용접봉을 선택해야 한다.
| 용접방법/항목 | 적용두께(㎜) | 강종 | 용도 | ||||
| STS410(13Cr) | STS430(18Cr) | STS304(18Cr-8Ni) | STS309S(22Cr-12Ni) | STS310S(25Cr-20Ni) | |||
| 가스용접 | t < 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 주로 육성용접용 |
| 피복아크용접 | t < 0.8 | 2 | 2 | 1 | 1 | 1 | 주로 중후판의 맞대기,모서리보강용접,직경이큰관,주물의 육성등 |
| Arc용접 | 0.5 < t < 3 | 3 | 3 | 1 | 1 | 1 | 주로 벽판의 맞대기,모서리 보강 용접,직경이 작은 관등 |
| MIG용접 | t > 3 | 3 | 3 | 1 | 1 | 1 | 주로 중후판 맞대기,모서리 보강 용접,직경이 큰 관등 |
| 서브머지드아크용접 | t > 6 | 3 | 3 | 1 | 2 | 2 | 주로 중후판의 맞대기,모서리보강용접,Plant용 대형판의 직접용접등 |
| 원자수소용접 | 0.3 < t < 3 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 맞대기,모서리보강용접 압락용기 등 |
| 스폿용접 | 0.15 < t < 3 | 3 | 3 | 2 | 2 | 2 | 주로 벽판에서 기밀성을 요구 하지않은 경우의 겹치기 용접,항공기,차량,주방용기등 |
| 프래시버트용접 | 0.25 < t | 3 | 4 | 2 | 2 | 2 | 주로 맞대기용접,항공기,자동차,제관,기계부품등 |
| 심용접 | 0.15 < t < 3 | 3 | 3 | 2 | 2 | 2 | 주로 기밀성 요구의 경우 맞대기 용접,자동차 부품,가스버너,냉동용 부품,주방가구등 |
| 납땜(Soldering) | 0.32 < t < 2 | 4 | 4 | 3 | 3 | 3 | 주로 벽판에서 강도를 중요시 하지 않거나 치수의 정밀도를 요구하지 않은 접합용,소형부품등의 용접등 |
| 모재의 재질 | 용접봉 JIS규격 | 용접봉 ASTM(AWS)규격 |
| STS304 | D308,D308L,D309,D310 | E308,E308L,E310,E347 |
| STS304L | D308L | E308L |
| STS316 | D316,D317 | E316,E316L |
| STS316L | D316L | E316L |
| STS403 | D308,D309,D310,D410 | E309,E310,E410 |
| STS430 | D308,D309,D310,D430 | E309,E310,E430 |
스테인리스강은 납땜이나 은땜(Silver Soldering)이 가능하다.
가)땜납
가능하면 주석함량이 높은 땜납을 사용하는 편이 접합성이 좋고 외관도 좋으며 안전성이 있다.용제는 스테인리스 전용의 것을 사용하면 양호한 접합을 얻을 수 있다.납땜접합 후 접합부에 암모니아수 등으로 충분히 세척해야 하며 접합부분을 샌드페이퍼로 가볍게 연한한 후 용제를 사용하면 접합이 더 효과적이다.
나)은땜
은 30~35%,동 26~28%,아연 31~32%의 비율로 한것이 적합하다.용제는 붕산과 불화칼륨의 분말을 같은 비율로 혼합한 것이 사용된다.
3)접착
접착은 용접이나 납땜작업시 비틀림이 발생하거나 용접 및 납땜정도의 강도가 필요하지 않을 경우 비교적 간단한 방법으로 이용된다.
일반적으로 접착제로는 가열,가압을 필요로 하는 것과 가압이 필요하지 않은 상온경화 또는 150℃정도로 경화되는 것 등이 있다.
대표적인 접착제로는 에폭시계 수지가 사용되나 200℃ 이상의 고온에서 장시간 사용시에는 견딜 수 없기 때문에 접합방법,재료의 형상,치수,용도에 적합한 접착제를 선택해야 한다.
KS D 3534(스프링용 스테인리스강대), KS D 3535(스프링용 스테인리시강선), KS D 3585(스테인리스 위생관), KS D 3691(스테인리스 단강품용 강편), KS D 3692(냉간가공 스테인리스 강봉), KS D 3693(스테인리스 클래드강), KS D 3694(열간압연 스테인리스강의 등변형강), KS D 3695(스테인리스 강판 및 내열강판의 무게산출 방법), KS D 3696(용접봉 스테인리스강 선재), KS D 3697(냉간압조용 스테인리스강 강선), KSD D 3698(냉간압연 스테인리스강판 및 강대), KS D 3702(스테인리스 강선재), KS D 3703(스테인리스 강선), KS D 3705(열간압연 스테인리스 강판 및 강대), KS D 3706(스테인리스 강봉), KS D 7052(스테인리스강 못)
스테인리스강은 광범위한 용도에 사용되며 그 용도에 어떤 강종을 선택하는가 하는 문제는 강의 성질을 평가하는 문제로 되어 있기 때문에 요구되는 제반성질과 제품성능과의 경제성을 검토한 후 선택해야 한다.
일반적으로 STS 304(18Cr-8Ni), STS 316(18Cr-8Ni-2Mo), STS 430(18Cr), STS 410(13Cr)등이 가장 많이 사용되며 소입용에는 STS 420JI,420J2등이 고강도 스프링용에는 STS 301등이 사용되며 경우에 따라 STS 304로 대체하는 경우도 있다.
스테인리스강을 주문하는 경우 가능한한 KS규격(또는 JIS,AISI)을 사용하며 단위는 ㎜또는 kg을 사용하여 혼선을 방지한다.
사용처가 어딘지 명확히 해야만 제조자가 용도,가공방법등에 따라 제조공정의 선택 및 관리를 할수 있다.
KS규정에 명기된 강종을 요구하도록 하며 특별한 경우 유사성분에 가까운 강종을 제시하는 것이 바람직하다.
제품의 용도나 가공밥업에 따라 결정하며 KS규격 이외의 특수한 표면을 원할 경우 사전에 제조자와 협의해야 한다.
코일의 경우 두께x폭,판의 경우 두께x폭x길이로 표시하고 단위는 ㎜로 한다.인치를 사용할 경우 ㎜의 환산치를 동시에 제시하는 것이 좋으며 가급적 표준크기를 선택하는 것이 경제적이다.또한 치수허용치도 +,-의 절대치를 명기하는 것이 바람직하다.
KS규격에 없는 것은 제조자와 협의하는 것이 바람직하며 제품자체에 어느 정도 기복이 있기 때문에 규격에도 어느정도 허용치를 두는 것이 좋다.
코일은 1코일의 중량,판은 1박스의 중량으로 표시하고 운반상,작업상 필요할 때는 공급자와 미리 협의하는 것이 좋다.
특별히 요구할 사항이 있을 경우 사전에 제조자와 협의한다.
주문전에 적절한 납기를 공급자와 협의토록 한다,.
사용상 유해한 결함이 없는 것이 바람직하며 특성상 부분적 결함이 있어도 반드시 제거하지 않아도 무방한 경우가 있다.따라서 결함의 한도에 대해서는 제조자와 협의한다.