ASTM A268 Grade 29-4 재가열 – 프리미엄 페라이트계 스테인리스강 특성
ASTM A268 Grade 29-4 개요
ASTM A268 Grade 29-4는 초고크롬(28~30%), 몰리브덴(3.5~4.2%)을 함유한 초내식성 페라이트계 스테인리스강으로, 니켈 함량을 극미량(0.15%)으로 억제하여 비용 효율성과 내식성을 동시에 달성한 혁신적인 강종입니다. '재가열(Reheated)' 공정으로 미세조직을 최적화하여, 해수, 고농도 염화물, 환원성 산 등 최혹 부식 환경에서 오스테나이트계 고합금강(904L, 254SMO) 대비 동등 이상의 내식성을 1/3~1/2 비용으로 제공합니다.
주요 특성
일반 물성
| 특성 | 온도 | 값 | 비고 |
| 밀도 | 23.0 °C | 7.6 ~ 7.8 g/cm³ | 페라이트계 스테인리스강 일반값 |
기계적 특성
| 특성 | 온도 | 값 | 비고 |
| 탄성 계수 | 23.0 °C | 220 GPa | 페라이트계 스테인리스강 일반값 |
| 연신율 (A50) | 23.0 °C | 20 % | |
| 브리넬 경도 | 23.0 °C | 207 | |
| 로크웰 B 경도 | 23.0 °C | 100 | |
| 푸아송 비 | 23.0 °C | 0.3 | 페라이트계 스테인리스강 일반값 |
| 전단 계수 | 23.0 °C | 77 GPa | 페라이트계 스테인리스강 일반값 |
| 인장 강도 | 23.0 °C | 550 MPa | |
| 항복 강도 | 23.0 °C | 415 MPa | |
열적 특성
| 특성 | 온도 | 값 | 비고 |
| 열팽창 계수 | 23.0 °C | 9.3E-6 ~ 1.2E-5 1/K | 페라이트계 스테인리스강 일반값 |
| 융점 | - | 1425 ~ 1530 °C | 페라이트계 스테인리스강 일반값 |
| 비열 용량 | 23.0 °C | 420 ~ 586 J/(kg·K) | 페라이트계 스테인리스강 일반값 |
| 열전도율 | 23.0 °C | 11 ~ 22 W/(m·K) | 페라이트계 스테인리스강 일반값 |
전기적 특성
| 특성 | 온도 | 값 | 비고 |
| 전기 저항률 | 23.0 °C | 6E-7 ~ 7.5E-7 Ω·m | 페라이트계 스테인리스강 일반값 |
화학적 조성
| 원소 | 함량 (%) |
| 탄소 (C) | 0.01 |
| 크롬 (Cr) | 28 ~ 30 |
| 구리 (Cu) | 0.15 |
| 망간 (Mn) | 0.3 |
| 몰리브덴 (Mo) | 3.5 ~ 4.2 |
| 니켈 (Ni) | 0.15 |
| 질소 (N) | 0.02 |
| 인 (P) | 0.03 |
| 규소 (Si) | 0.2 |
| 황 (S) | 0.02 |
핵심 특징
- 최상급 내식성: PREN ≈ 45로 6% Mo 오스테나이트강(254SMO, PREN 43) 대비 동등 이상, 해수/염화물/환원성 산에서 탁월
- SCC 완전 면역: 페라이트 조직으로 염화물 응력부식균열(SCC) 원천 차단
- 비용 혁신: Ni 0.15%로 고니켈 오스테나이트강(904L: Ni 25%, 254SMO: Ni 18%) 대비 원가 60~70% 절감
- 고강도: 항복강도 415 MPa로 316L(170 MPa) 대비 2.4배, 벽두께 박육화 가능
- 열전도율 우수: 오스테나이트강 대비 2배로 열교환기 열효율 증대
- 저열팽창: 탄소강 수준으로 열응력 및 열피로 저항성 우수
내식성 비교 (PREN 기준)
| 강종 | Cr (%) | Mo (%) | N (%) | PREN | 상대 비용 |
| 316L | 16~18 | 2~3 | 0.1 | ~25 | 1.0x |
| 904L | 19~23 | 4~5 | 0.1 | ~35 | 3.5x |
| 254SMO (S31254) | 20 | 6 | 0.2 | ~43 | 5.0x |
| 29-4 (S44735) | 28~30 | 3.5~4.2 | 0.02 | ~45 | 1.5x |
주요 적용 분야
- 해수 담수화 MSF/MED 증발기 튜브 (최고 내식성 요구)
- 해수 냉각 열교환기 튜브 (티타늄 대체 가능)
- 염소·가성소다 전해조 배관, 열교환기
- 펄프·제지 이산화염소 표백 설비
- 해양 플랫폼 해수 리프트 펌프 배관
- FGD 흡수탑 노즐, 배관, 덕트
- 지열 발전 고염수 배관
- 선박 밸러스트 수처리 시스템
재가열(Reheated) 공정의 중요성
29-4 강종에서 재가열 공정(950~1050°C 급냉)은 필수적입니다:
- 475°C 취성 방지: 고크롬 페라이트강의 400~500°C 장시간 노출 시 α'상 생성에 의한 취성화 예방
- 시그마상 억제: 600~900°C에서 Cr-Mo 금속간화합물(σ상) 생성 방지
- 질화물 제어: 고온에서 질소 고용 후 급냉으로 미세 질화물 분산 제어
- 용접 열영향부 보호: 용접 시 열영향부에서 상기 유해상 생성 최소화
제작 가이드
- 용접: 오스테나이트계 필러(ER309LMo, ER2209, ER2594) 필수, 열입력 1.0 kJ/mm 이하, 층간온도 100°C 이하 엄수
- 성형: 상온 성형 가능하나 연신율 20%로 오스테나이트강 대비 낮음, 최소 벤딩 반경 4D 권장
- 열처리: 용접 후 열처리 금지 (유해상 생성 유발), 필요시 800°C 이하 극단시간만
- 절단/가공: 플라즈마/레이저 절단 시 열영향부 최소화, 기계가공 시 절삭유 필수 (가공경화 낮음)