Sanicro® 35: 해양 및 가혹 화학 환경용 프리미엄 내식성 스테인리스강
개요
Sanicro® 35(UNS N08935)는 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강과 니켈 합금의 장점을 결합한 합금입니다. 해수 환경 및 기타 고부식성 환경에서의 사용에 적합한 탁월한 내식성을 지닙니다. 주요 특징은 다음과 같습니다.
- 점식 및 틈새 부식에 대한 탁월한 저항성
- 응력 부식 균열(SCC)에 대한 탁월한 저항성
- 산성 및 알칼리성 환경에서 일반 부식에 대한 높은 저항성
- 침식-부식에 대한 높은 저항성
- 매우 높은 기계적 강도
- 니켈 합금 소모재를 사용한 양호한 용접성
본 소재의 부식, 기계적, 물리적 성능과 관련된 더 자세한 기술 정보와 차트는 자료 페이지 우측의 그림에서 확인할 수 있습니다.
일반 물성
기계적 물성
| 물성 | 온도 | 값 | 비고 |
| 탄성 계수 | 20.0 °C | 190 GPa | |
| 100.0 °C | 185 GPa | |
| 200.0 °C | 180 GPa | |
| 300.0 °C | 175 GPa | |
| 400.0 °C | 170 GPa | |
| 연신율 A2 | 23.0 °C | 35 % | 최소값 |
| 인장 강도 | 20.0 °C | 750 MPa | 최소값 |
| 100.0 °C | 680 MPa | 최소값 |
| 200.0 °C | 620 MPa | 최소값 |
| 300.0 °C | 600 MPa | 최소값 |
| 400.0 °C | 580 MPa | 최소값 |
| 항복 강도 Rp0.2 | 20.0 °C | 425 MPa | 최소값 |
| 100.0 °C | 350 MPa | 최소값 |
| 200.0 °C | 300 MPa | 최소값 |
| 300.0 °C | 275 MPa | 최소값 |
| 400.0 °C | 250 MPa | 최소값 |
열적 물성
| 물성 | 온도 | 값 | 비고 |
| 열팽창 계수 | 100.0 °C | 1.4×10⁻⁵ 1/K | 30°C부터 해당 온도까지 평균 |
| 200.0 °C | 1.45×10⁻⁵ 1/K | 30°C부터 해당 온도까지 평균 |
| 300.0 °C | 1.5×10⁻⁵ 1/K | 30°C부터 해당 온도까지 평균 |
| 400.0 °C | 1.55×10⁻⁵ 1/K | 30°C부터 해당 온도까지 평균 |
| 비열 용량 | 20.0 °C | 450 J/(kg·K) | |
| 100.0 °C | 470 J/(kg·K) | |
| 200.0 °C | 500 J/(kg·K) | |
| 300.0 °C | 510 J/(kg·K) | |
| 400.0 °C | 530 J/(kg·K) | |
| 열전도율 | 20.0 °C | 10 W/(m·K) | |
| 100.0 °C | 12 W/(m·K) | |
| 200.0 °C | 13.5 W/(m·K) | |
| 300.0 °C | 15.5 W/(m·K) | |
| 400.0 °C | 17 W/(m·K) | |
전기적 물성
| 물성 | 온도 | 값 |
| 전기 저항률 | 23.0 °C | 1×10⁻⁶ Ω·m |
화학 조성 (중량 %)
| 원소 | 함량 | 비고 |
| 탄소 (C) | 0.03 % | 최대 |
| 크롬 (Cr) | 27 % | |
| 구리 (Cu) | 0.2 % | |
| 철 (Fe) | Bal. | 나머지 |
| 망간 (Mn) | 0.8 % | |
| 몰리브덴 (Mo) | 6.5 % | |
| 니켈 (Ni) | 35 % | |
| 질소 (N) | 0.3 % | |
| 인 (P) | 0.03 % | 최대 |
| 실리콘 (Si) | 0.5 % | 최대 |
| 황 (S) | 0.02 % | 최대 |
기술적 특성 및 응용 정보
적용 분야
Sanicro® 35는 극히 우수한 점식 및 틈새 부식 특성 덕분에 해수를 냉각 또는 가열 매체로 사용하는 용도에 특히 적합합니다. 또한 산성 환경에서 일반 부식에 대한 높은 저항성을 가져 다양한 용도에 적용 가능합니다.
인증 현황
- ASME Code Case 2982: 보일러 및 압력 용기 코드, Section VIII, Division I 및 II
- 특정 재료 평가(PMA) 사전 승인, TÜV 파일 1326W043219
- NACE MR0175/ISO 15156-3:2015 준수(석유, 석유화학, 천연가스 산업 - H₂S 함유 환경용 소재 - Part 3: 내균열 CRAs 및 기타 합금) - Type 4a 및 4c 소재
- ANSI/NACE MR0103/ISO 17495-1:2016 준수(석유 정제 부식 환경에서의 황화물 응력 균열 저항성 금속 소재) - 고합금 오스테나이트계 스테인리스강 및 니켈 합금
주의: 600°C(1110°F) 이상에서 금속간 상이 석출됩니다. 따라서 이 강종을 이러한 온도에 장시간 노출해서는 안 됩니다.
냉간 성형
Sanicro® 35의 굽힘에 필요한 힘은 표준 오스테나이트계 스테인리스강보다 높으며, 이는 더 높은 항복 강도의 자연스러운 결과입니다. 그러나 본 강종의 우수한 성형성 덕분에 타이트한 굽힘 반경으로 냉간 굽힘이 가능합니다.
내식성 상세 데이터
일반 부식
Sanicro® 35는 크롬과 몰리브덴 함량이 낮은 스테인리스강에 비해 염산에 대한 저항성이 우수하므로, 염산이 존재하는 환경에서 유용합니다. (Figure 1 참조)
황산과 질산에 대해서도 높은 저항성을 보입니다. 등부식 선도는 Figure 2와 Figure 3에서 확인 가능합니다.
개미산과 초산 혼합물에서도 우수한 성능을 나타냅니다. (Table 1 참조)
| CH₃COOH 농도, % | 50 | 50 | 50 | 50 |
| HCOOH 농도, % | 10 | 15 | 20 | 25 |
| 부식 속도, mm/year |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.01 |
Table 1. 비등 조건에서 초산(CH₃COOH)과 개미산(HCOOH) 혼합물 중 Sanicro® 35의 부식 속도.
알칼리 조건에서도 양호한 성능을 보이며, 가성 소다 용액에서 높은 내식성을 나타냅니다. (Table 2 참조)
| NaOH 농도 % | 40 | 50 | 60 | 70 |
| 온도 (°C) | 120 | 120 | 120 | 130 |
| 부식 속도, mm/year |
0.06 |
0.05 |
0.03 |
0.01 |
Table 2. 다양한 농도와 온도의 수산화나트륨(NaOH) 중 Sanicro® 35의 부식 속도.
점식 부식
Sanicro® 35의 주요 장점 중 하나는 탁월한 점식 부식 저항성입니다. 이는 높은 크롬, 몰리브덴, 질소 함량에서 기인합니다. PREN 수치(Pitting Resistance Equivalent Number)는 합금의 화학적 조성 기반 점식 저항성을 비교/순위화하는 데 사용됩니다.
PRE = %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N (중량 % 기준)
Sanicro® 35의 공칭 PREN 값은 약 52로, 니켈 합금 Sanicro 625(Alloy 625)와 동등한 수준입니다. 이는 해수용으로 흔히 쓰이는 슈퍼 듀플렉스강 및 6% Mo 오스테나이트강(PREN 최소 42.5, 예: Sandvik SAF 2507, Sandvik 254 SMO)보다 현저히 높습니다.
임계 점식 온도(CPT)는 ASTM G48 Method C(6% FeCl₃)에 따라 측정되었으며, 수정된 ASTM G150 시험(3M MgCl₂ 용액, 정전위법)에서도 측정되었습니다. 결과는 Table 3과 같습니다.
| 합금 | CPT (°C) |
| 수정 G150 (3M MgCl₂) | ASTM G48 Method C |
| Sanicro 35 |
110 |
>85¹⁾²⁾ |
| Sandvik 254 SMO |
67 |
65³⁾ |
| Alloy C276 |
N/A |
>85¹⁾²⁾ |
| Alloy 625 |
N/A |
>85¹⁾²⁾ |
Table 3. Sanicro® 35와 Sandvik 254 SMO의 CPT 비교. ASTM G48 시험은 P120 표면, 수정 G150 시험은 P600 표면 시편 사용.
1) ASTM G48 표준에 따라 85°C까지 시험 가능
2) Method C
3) Method E
틈새 부식
틈새 부식 저항성은 틈새를 완전히 피할 수 없으므로 점식 저항성만큼 중요합니다. Sanicro® 35는 염화물 환경에서 탁월한 틈새 부식 저항성을 가집니다. 임계 틈새 부식 온도(CCT)는 ASTM G150(1M NaCl, 정전위법) 및 ASTM G48(6% FeCl₃ + HCl 산성화, Method D 및 F)에 따라 측정되었습니다. (Table 4 참조)
| 합금 | CCT (°C) |
| ASTM G150¹⁾ | ASTM G48 Method D²⁾ | ASTM G48 Method F³⁾ |
| Sanicro 35 |
100 |
52.5 |
45 |
| Alloy C276 |
|
52.5 |
42.5 |
| Alloy 625 |
|
45 |
25 |
| Sandvik 254 SMO |
75 |
|
35 |
1) ISO 18070 틈새 형성기, 3 Nm 적용 모멘텀
2) 0.28 Nm 적용 모멘텀
3) 1.58 Nm 적용 모멘텀
실제 해수 시험
가속 실험실 시험은 합금 순위 결정에 매우 유용하지만, 실제 적용 환경 시험도 가치가 있습니다. Sanicro® 35는 바이오필름이 활성인 30°C 자연 해수에서 90일간, 그리고 0.5 ppm 잔류 염소 함유 해수에서 고온 조건으로 시험되었습니다. (Table 5 참조)
| 시험 조건 | 점식 부식 | 틈새 부식¹⁾ |
| 30°C 자연 해수 |
없음 |
없음 |
| 80°C 염소 처리 해수 (0.5 ppm 잔류 Cl) |
없음 |
N/A |
1) ISO 18070 틈새 형성기, 3 N/mm² 틈새 압력 적용
응력 부식 균열(SCC)
일반적인 ASTM 316형 오스테나이트강은 약 60°C(140°F) 이상 염화물 함유 용액에서 염화물 유기 응력 부식 균열(SCC)에 취약합니다. 이 취약성은 니켈 함량 증가에 따라 감소하며, 크롬 함량 20% 이상도 도움이 됩니다. Sanicro® 35는 SCC에 대한 탁월한 저항성을 가집니다. Table 6은 40% 염화칼슘 용액 중 SCC 시험 결과를 보여줍니다. 100°C에서 실제 인장 강도의 90%에 해당하는 일정 하중 하에 500시간 후에도 균열이나 부식이 발생하지 않았습니다. 90% UTS의 높은 하중은 자연스럽게 시편의 소성 변형을 유발합니다.
| 합금 | UTS % | 파단 시간 (h) | 비고 |
| Sanicro 35 |
90 |
>500 |
공격 없음 |
| Sanicro 28 |
90 |
>500 |
공격 없음 |
| ASTM TP 316 |
90 |
<70 |
점식 및 균열 |
Table 6. 통기성 40% CaCl₂, 100°C(210°F), pH 6.5 중 여러 합금의 SCC 시험 결과.
Sanicro® 35는 NACE MR 0175 / ISO 15156 Test Level VI 환경에서 SCC를 겪지 않습니다. 냉간 가공된 Sanicro® 35(140 ksi 및 180 ksi)에 대해 NACE TM0198에 따른 느린 변형 속도 시험(SSRT)을 수행했습니다. 환경은 500 psia H₂S 및 500 psi CO₂ 분압, 20 wt-% NaCl 시험액, 175°C ± 3°C 조건이었습니다. 각 재료당 부식 환경에서 2개, 질소 분위기에서 1개 시편을 시험했습니다. 두 재료 모두 연성 파단을 보였으며, 불활성 환경 대비 파단 시간, 파단 신율, 소성 변형률, 단면 수축률 비율이 ≥92%로 나타나 SCC 없음을 확인했습니다.
수소 취성
Sanicro® 35는 높은 오스테나이트 상 안정성 덕분에 예상대로 수소 취성에 대한 탁월한 저항성을 보입니다. 침전 경화형 강종과 달리 수소 취성을 경험하지 않습니다.
용체화 처리된 Sanicro® 35 소재는 4°C, 3% NaCl, -1050 mV SCE 조건에서 Table 7의 두 가지 하중으로 일정 하중 시험을 수행한 결과 균열이 발생하지 않았습니다. 이는 본 합금이 수소 취성에 취약하지 않으며 심해 용도로 실행 가능한 옵션임을 나타냅니다.
| 하중/항복 강도, % | 하중, MPa | 파단 시간, h | 균열 발생 여부 |
| 100 |
427 |
>500 |
아니오 |
| 120 |
509 |
>500 |
아니오 |
Table 7. 4°C, 3% NaCl, -1050 mV SCE 조건에서 Sanicro® 35 일정 하중 시험 결과.
관 이음(Expanding)
Sanicro® 35는 표준 오스테나이트계 스테인리스강과 동일한 방식으로 튜브 시트에 관 이음(확관) 가능합니다.
열처리
튜브는 용체화 처리 상태로 공급됩니다. 추가 가공 후 열처리가 필요한 경우 Sandvik에 문의하십시오.
공급 형태
Sanicro® 35는 심리스 튜브 및 파이프 형태로 공급 가능합니다.
용접
Sanicro® 35의 용접성은 양호하며, 적합한 융접 방법은 TIG 용접(GTAW)입니다.
- 열 입력: 최대 1.2 kJ/mm, 층간 온도: 최대 100°C
- 스트링거 비드 기법 권장
- 예열 및 용접 후 열처리 불필요
- 용접 후 산화물 및 열착색 완전 제거 필수(내식성 유지)
- 차폐 가스 및 백킹 가스로 Ar + 2% N₂ 권장(기계적 물성과 내식성의 최적 조합)
완전 오스테나이트계 스테인리스강 및 니켈 기반 합금 용접 시 구속 조건 하에서 열 균열 위험이 있으나, Sanicro® 35는 매우 높은 순도를 가져 대부분의 니켈 기반 합금보다 열 균열 경향이 낮습니다.
권장 용가재: 니켈 합금 UNS N06059 (ERNiCrMo-13, NiCr23Mo16) 와이어 또는 로드. 용가재 없는 용접은 비추천(용접 그대로 상태).