ASTM A334 Grade 7 정규화 니켈 합금강 - 기계적/물리적 주요 특성

개요

ASTM A334 Grade 7은 저온 용접 배관용 이음매없는 강관 규격인 ASTM A334/A334M에 따른 2.25% 니켈 합금강 강종입니다. 정규화 열처리를 통해 우수한 저온 인성과 용접성을 확보한 저합금강으로, 극저온(-100°C 이하) 환경에서도 충격 인성을 유지합니다.

화학 조성

원소	함량 (%)
탄소 (C)	0.19
망간 (Mn)	0.90
니켈 (Ni)	2.03~2.57
인 (P)	0.03 최대
황 (S)	0.025 최대
실리콘 (Si)	0.13~0.32

특징: 니켈 2.25% 첨가로 저온 인성 대폭 향상, 탄소 함량 낮아 용접성 우수.

기계적 특성 (상온, 23°C)

특성	값	비고
인장 강도	450 MPa	최소값 (Grade 6 대비 35 MPa 높음)
항복 강도	240 MPa	최소값 (Grade 6과 동일)
신율 (A50)	30%
브리넬 경도	190 HB
로크웰 B 경도	90 HRB
탄성 계수	220 GPa
전단 계수	77 GPa
푸아송 비	0.3

물리적 특성

특성	값 (23°C 기준)
밀도	7.6~7.7 g/cm³
열전도율	14~31 W/(m·K)
비열 용량	460 J/(kg·K)
열팽창 계수	1.0~1.5 × 10⁻⁵ 1/K
용융점	1370~1530 °C
전기 저항률	6.0 × 10⁻⁷ Ω·m

열처리: 정규화

900~950°C 오스테나이트화 후 공랭. 니켈 합금강의 정규화는:

페라이트 + 펄라이트 미세 조직 균질화
결정립 미세화로 저온 인성 향상
밴드 조직 제거 및 기계적 특성 균일화
용접 열영향부 인성 확보에 유리

저온 인성 우수성 (Grade 7 핵심 장점)

시험 온도	Charpy V-노치 충격값 (일반적)	비고
상온 (23°C)	>100 J
-45°C	>60 J	ASTM A334 요구 만족
-75°C	>40 J
-101°C	>27 J	LNG 서비스 가능
-196°C	>15 J	액체 질소 온도

니켈의 고용 강화 효과와 결정립 미세화로 천이 온도(DBTT)가 -100°C 이하로 낮아집니다.

주요 용도

극저온 배관 (-100°C 이하): LNG, 액체 질소, 액체 산소, 액체 아르곤
ASME B31.3 공정 배관, B31.5 냉동 배관
저온 압력 용기 노즐, 배관 연결부
해양 플랜트 저온 서비스 배관
공기 분리 플랜트(ASU) 저온 배관

Grade 6 (13%Cr) vs Grade 7 (2.25%Ni) 비교

특성	Grade 6	Grade 7
강종	마르텐사이트계 스테인리스	니켈 저합금강
내식성	우수 (내부식 환경)	보통 (외부 도장/라이닝 필요)
최저 사용 온도	약 -45°C	-196°C (액체 질소)
용접성	예열 필요, 경화 주의	우수 (예열 불필요 또는 저온)
자성	강자성	강자성
비용	높음 (Cr 13%)	중간 (Ni 2.25%)
주 용도	부식성 저온 배관	비부식성 극저온 배관

적용 규격 및 시험

ASTM A334/A334M, ASME SA-334. 필수 시험: 화학 분석, 인장 시험, 평탄/플레어링/확관 시험, 수압 시험, 저온 충격 시험(지정 온도), 경도 시험, 무손상 검사(UT/ET).

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