용접을 마친 304 탱크가 1년 만에 용접부 양쪽에 '칼로 자른 듯한' 부식 홈이 생겼다면, 이는 대개 용접 품질 문제가 아니라예민화(sensitization)때문입니다. 열영향부가 450–850℃ 구간에 머무르면서 입계에 크롬 탄화물이 석출되어 입계 주변의 크롬을 소모하고, 그 둘레가 '크롬 결핍 영역'으로 변한 것입니다.
한 줄 판단
박판은 용접 시 냉각이 빨라 예민화 위험이 작고, 후판·다층 용접·용접 후 서냉은 위험이 큽니다. 400–800℃에서 장기간 사용하거나 질산/염소 함유 매체에 접촉하거나 고순도 수계 시스템에 쓰이는 경우에는 반드시 304L(또는 321/347)을 사용해야 합니다.일반 304는 상온 담수 환경의 일반 구조 부재에는 대체로 문제가 없습니다.
세 가지 강종의 차이
- 304: 탄소 ≤ 0.08%로 용접 시 예민화되기 가장 쉽습니다.
- 304L: 탄소 ≤ 0.03%로, 탄소가 연속적인 크롬 탄화물을 형성하기에 부족하여예민화 위험이 크게 낮아집니다;
- 321 / 347: 티타늄 또는 니오븀을 첨가한안정화강종으로, 탄소가 크롬보다 티타늄/니오븀과 우선 결합하도록 합니다. 고온 사용(400–800℃) 환경에 적합합니다.
주의: 304L은 위험을 '낮출' 뿐 '면역'이 되지는 않습니다. 극후판, 큰 입열, 반복 보수 용접 시에는 304L도 예민화될 수 있습니다.
사용 조건에 따라 강종을 올려야 하는지 판단하는 방법
- 판 두께: ≥6 mm 또는 다층 다패스 용접으로 열영향부가 예민화 온도 구간에 오래 머무는 경우 304L을 바로 사용할 것을 권장합니다.
- 사용 온도: 400–800℃에서 장기간(열교환기, 배기 시스템 등) → 321/347 또는 310S 사용; 단시간 간헐적 가열에 그친다면 304L로 충분합니다.
- 매체: 질산, 염소 함유 수질, 펄프, 고순도 수(비저항이 높은 물은 크롬 결핍 영역을 선택적으로 부식시키기 쉬움) → 민감;
- 구조: 용접부가 응력 집중부에 있거나 용접 후 용체화 처리가 불가능한 경우, 재료 측에서 여유를 두어야 합니다.
할 수 있는 네 가지 조치(비용이 낮은 순서)
- 재료 업그레이드: 304 → 304L, 비용 증가가 적어 가성비가 가장 높은 단계입니다.
- 입열 제어: 저전류, 빠른 용접 속도, 층간 온도 관리, 큰 위빙(용접봉 흔들기) 회피로 예민화 시간 창을 줄입니다.
- 용접 후 용체화 처리: 약 1050–1100℃로 가열한 뒤 급랭하여 크롬 탄화물을 기지에 다시 고용시킵니다.효과는 있지만 비용이 높고(변형, 전체 처리 필요) 핵심 설비에만 적용합니다.
- 표면 처리: 용접부 및 열영향부를 산세·패시베이션하여 크롬 결핍 표층을 제거합니다. 근본 대책은 아니지만 대부분의 사용 조건에서는 충분합니다.
검증 방법
이견이 있을 때는 육안이 아니라 규격에 따라 입계 부식 시험(예: 황산-황산구리법 또는 전기화학적 방법)을 실시해야 합니다. 구매 시 프로젝트에서 이를 요구한다면 계약서에시험 방법과 판정 기준을 명시해야 하며, 그렇지 않으면 입고 후 서로 다른 주장만 하게 됩니다.
흔한 함정
- 도면에는 '304'라고 적혀 있지만 실제로는 내입계 부식성이 필요하여, 검수 단계에서야 근거가 없다는 것을 알게 됨;
- 304L을 만능으로 착각: 후판·큰 입열에서는 마찬가지로 예민화됨;
- 용접 후 연마만 하고 연마+패시베이션을 하지 않음: 크롬 결핍층은 갈아냈지만 패시베이션 피막을 재형성하지 않아 부식은 그대로 발생;
- 321을 쓰면서 용접 재료를 잘못 선택(대응하는 안정화 용접 재료를 써야 함)하여 용접부 자체가 취약 고리가 됨;
- '용접부에 균열이 없으면 합격'이라고 생각: 예민화는 미세 조직 문제로 육안으로는 보이지 않음.
판 두께, 용접 방식, 사용 온도와 매체를 알려주시면 304 / 304L / 321 선택 제안과 해당 견적을 드리고, 계약서에 적용 규격과 시험 요건을 명시해 드립니다. 이런 문제의 비용은 거의 전부 사후에 발생합니다.
