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

물성	온도	값
밀도	23.0 °C	8.1 g/cm³

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)
합금	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)
합금	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.