복합 스테인레스가 해양 공학에서 직면한 도전 과제와 혁신

1. 소개
배경: 해양 환경의 엄酷함 (고 염분, 고 압력, 미생물 부식 등)은 재료 속성에 극단적인 요구를 제기합니다.

2중 스테인레스 (DSS)의 이점:

두 상의 시너지 효과 (오스테나이트 + 페라이트): 높은 강도 (페라이트)와 부식 저항성 (오스테나이트).

전통적 재료와 비교: 304/316 스테인레스보다 우수하고, 니켈 기반 합금보다 비용이 낮음.

2. 해양 공학에서의 주요 과제
국부적 부식 위험:

점식 부식, 균열 부식 (예: 용접 접합부, 볼트 접합부).

대표적인 사례: 염소 이온(Cl⁻) 침투로 인한 해수 펌프 밸브 고장.

응력 부식 파괴 (SCC):

고강도 스트레스 + 고온다습 환경의 시너지 효과 (예: 심해 파이프라인).

생물학적 오염 및 미생물 부식 (MIC):

황산염 환원균 (SRB)이 재료의 열화를 가속시킴.

용접 공정 문제:

열영향구역 (HAZ)의 상 비율이 불균형하여 부식 저항성이 감소함.

3. 혁신적인 솔루션과 진보
물질 설계의 혁신:

새로운 합금 개발: 예를 들어 2507 초 복합 스테인레스 (PREN ≥ 40), 질소 함유 복합 스테인레스 (수동 막의 안정성 향상).

미세 구조 조절: 열처리를 통해 두 상의 비율을 최적화(예: 50:50 균형).

표면 처리 기술:

레이저 표면 합금화 및 플라즈마 질화 처리는 주요 부위의 부식 저항성을 향상시킵니다.

용접 공정 최적화:

저 열량 레이저 용접 및 펄스 TIG 용접은 σ 상 결정을 줄입니다.

보호 기술 통합:

음극 보호 + 코팅 복합 솔루션 (예: 에폭시 수지 코팅 + 희생 양극).

4. 미래 전망
지능형 모니터링: 내장 센서가 재료의 부식 상태를 실시간으로 모니터링합니다.

환경 친화적 합금 설계: 귀금속(예: Mo)에 대한 의존도를 줄이고 비용을 절감합니다.

다학제 통합: 미생물학(MIC 억제)과 빅데이터(수명 예측)를 결합합니다.

5. 결론
이중 구조 스테인레스는 조성, 공정 및 보호의 협력적 혁신을 통해 해양 공학의 한계를 점차 돌파하고 있지만, 심해 및 극지역과 같은 새로운 상황에 대응하기 위해 계속 노력해야 합니다.