샌드빅 254 SMO: 해수 및 염화물 환경용 프리미엄 오스테나이트 스테인리스강

개요

샌드빅 254 SMO는 해수 및 기타 공격적인 염화물 함유 매체에서의 사용을 위해 개발된 고합금 오스테나이트 스테인리스강입니다. 이 강종은 다음과 같은 특성을 가집니다.

• 피팅 및 틈새 부식에 대한 탁월한 내성, PRE ≥ 42.5 (PRE = %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N, 중량%)
• 일반 부식에 대한 높은 내성
• 응력 부식 균열에 대한 높은 내성
• 일반 오스테나이트 스테인리스강보다 높은 강도
• 양호한 용접성

물리적 특성

특성	온도	값	비고
밀도	23.0 °C	8 g/cm³
재활용 함량	-	82.1 %	평균 재활용 함량

기계적 특성

특성	온도	값	비고
샤르피 충격 에너지	-196.0 °C	60 J	EN 13445-2 (UFPV-2) 및 EN 10216-5
탄성 계수	20.0 °C	195 GPa
	100.0 °C	190 GPa
	200.0 °C	182 GPa
	300.0 °C	174 GPa
	400.0 °C	166 GPa
	500.0 °C	158 GPa
신율	23.0 °C	35 %	최소값
신율 A2	23.0 °C	35 %	최소값
경도, Rockwell B	23.0 °C	96	최대값
인장 강도	23.0 °C	675 - 850 MPa
항복 강도 Rp0.1	20.0 °C	340 MPa	최소값
	100.0 °C	270 MPa	최소값
	200.0 °C	225 MPa	최소값
	300.0 °C	200 - 205 MPa	최소값
	350.0 °C	195 MPa	최소값
	400.0 °C	185 - 190 MPa	최소값
	450.0 °C	175 MPa	최소값
	500.0 °C	170 - 180 MPa	최소값
	항복 강도 Rp0.2	20.0 °C	310 MPa	최소값
100.0 °C		230 MPa	최소값
200.0 °C		190 MPa	최소값
300.0 °C		170 - 175 MPa	최소값
350.0 °C		165 MPa	최소값
400.0 °C		155 - 160 MPa	최소값
450.0 °C		145 MPa	최소값
500.0 °C		140 - 148 MPa	최소값

열적 특성

특성	온도	값	비고
열팽창 계수	100.0 °C	1.6E-5 1/K	30°C부터 해당 온도까지
	200.0 °C	1.6E-5 1/K	30°C부터 해당 온도까지
	300.0 °C	1.65E-5 1/K	30°C부터 해당 온도까지
	400.0 °C	1.65E-5 1/K	30°C부터 해당 온도까지
	500.0 °C	1.7E-5 1/K	30°C부터 해당 온도까지
	600.0 °C	1.7E-5 1/K	30°C부터 해당 온도까지
	700.0 °C	1.75E-5 1/K	30°C부터 해당 온도까지
비열 용량	20.0 °C	485 J/(kg·K)
	100.0 °C	510 J/(kg·K)
	200.0 °C	535 J/(kg·K)
	300.0 °C	565 J/(kg·K)
	400.0 °C	585 J/(kg·K)
	500.0 °C	600 J/(kg·K)
	600.0 °C	615 J/(kg·K)
	700.0 °C	625 J/(kg·K)
열전도율	20.0 °C	10 W/(m·K)
	100.0 °C	12 W/(m·K)
	200.0 °C	14 W/(m·K)
	300.0 °C	16 W/(m·K)
	400.0 °C	18 W/(m·K)
	500.0 °C	20 W/(m·K)
	600.0 °C	21 W/(m·K)
	700.0 °C	23 W/(m·K)

화학적 조성 (중량%)

원소	값	비고
탄소	0.02 %	최대
크롬	20 %
구리	0.7 %
철	나머지
망간	1 %	최대
몰리브덴	6.1 %
니켈	18 %
질소	0.2 %
인	0.03 %	최대
실리콘	0.8 %	최대
황	0.01 %	최대

기술적 특성

적용 분야

샌드빅 254 SMO는 다음과 같은 용도에 사용됩니다.

• 해수 처리 장비: 해수 냉각, 냉각수 파이프, 밸러스트 수 시스템, 소화 시스템 등
• 유압 및 계장 튜빙
• 펄프 표백 플랜트 장비
• 가스 세정 시스템 부품
• 고할로겐 화학물질용 탱크 및 파이프라인

상표 정보: 254 SMO는 Outokumpu OY가 소유한 상표입니다.

인증

승인:

• UNS S31254(샌드빅 254 SMO) 심리스 파이프 형태는 미국기계학회(ASME) 보일러 및 압력 용기 코드 Section VIII, Div. 1에 따른 사용 승인. 그러나 심리스 튜브 형태에 대한 UNS S31254 승인은 없지만, ASME 단락 UG-15에 따라 심리스 파이프의 설계 값을 ASME Section VIII, Div. 1에 따라 심리스 튜브에도 사용할 수 있습니다.
• NACE MR 0175 (유전 장비용 황화물 응력 균열 내성 소재).

고온에서: 600-1000°C (1110-1830°F) 온도 범위에서 금속간 상이 석출됩니다. 따라서 이 강종을 이 온도 범위에 장시간 노출해서는 안 됩니다.

냉간 성형

샌드빅 254 SMO의 우수한 성형성으로 매우 작은 벤딩 반경으로 냉간 벤딩이 가능합니다. 냉간 벤딩 후 어닐링은 일반적으로 필요하지 않습니다.

내식 특성

염화물 및 브로마이드 이온과 같은 할라이드를 함유한 용액에서 일반 스테인리스강은 피팅 부식, 틈새 부식 또는 응력 부식 균열(SCC) 형태의 국부 부식에 쉽게 공격받을 수 있습니다. 산성 환경에서 할라이드의 존재는 일반 부식을 가속화합니다.

일반 부식: 순수 황산에서 샌드빅 254 SMO는 ASTM TP316보다 훨씬 더 내성이 강하며, 염화물 이온을 함유한 자연 통기 황산에서 '904L'보다 높은 내성을 보입니다(도표 2 참조).

입계 부식: 샌드빅 254 SMO는 탄소 함량이 매우 낮아 용접 등 가열 시 탄화물 석출 위험이 매우 적습니다. 이 강종은 600-1000°C (1110-1830°F)에서 1시간 민감화 처리 후에도 Strauss 시험(ASTM A262, Practice E)을 통과합니다. 그러나 강종의 높은 합금 함량으로 인해 600-1000°C (1110-1830°F) 온도 범위에서 금속간 상이 입계에서 석출될 수 있습니다. 이러한 석출은 강종이 의도된 환경에서 입계 부식 위험을 초래하지 않으므로 용접 시 입계 부식 위험 없이 수행할 수 있습니다.

피팅 및 틈새 부식: 스테인리스강의 피팅 및 틈새 부식 내성은 주로 크롬, 몰리브덴, 질소 함량에 의해 결정됩니다. 제조 및 가공(예: 용접)도 실제 사용 성능에 매우 중요합니다. 염화물 환경에서 피팅 내성을 비교하는 매개변수로 PRE 수치(Pitting Resistance Equivalent)가 사용됩니다.

PRE = %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N (중량%)

샌드빅 254 SMO의 PRE 값 = ≥42.5.

3% NaCl에서 임계 피팅 온도(CPT) 실험실 측정 결과는 도표 3에 나와 있으며, 샌드빅 254 SMO가 염화물 함유 수에서 매우 우수한 내성을 가짐을 알 수 있습니다. 따라서 샌드빅 254 SMO는 해수 용도에 적합한 소재입니다.

응력 부식 균열(SCC): ASTM TP304 및 TP316형 일반 오스테나이트강은 약 60°C (140°F) 이상의 염화물 함유 용액에서 응력 부식 균열(SCC)이 발생하기 쉽습니다. 오스테나이트강의 SCC 내성은 니켈과 몰리브덴 함량이 높을수록 증가합니다. 아래 표는 두 가지 가속 시험 결과를 보여주며, 샌드빅 254 SMO가 SCC에 대한 매우 우수한 내성을 가짐을 명확히 입증합니다.

비등 25% NaCl 용액, pH=1.5에서의 SCC 시험. U-벤드 시편.

강종	파단 시간	비고
ASTM TP316	<150 h	피팅
'904L'	파단 없음 (1000 h)	틈새 부식
샌드빅 254 SMO	파단 없음 (1000 h)	공격 없음

응력 부식 균열 시험. 적하 증발법* 응력: 0.9×Rp0.2

강종	파단 시간 (시간)
ASTM TP316	105
'904L'	225
샌드빅 254 SMO	425
* 0.1 M NaCl 용액을 300°C (570°F)에서 전기 가열된 인장 시험 시편에 천천히 떨어뜨림.

틈새 부식: 일반 스테인리스강의 약점은 틈새 부식에 대한 제한된 내성입니다. 예를 들어 해수에서 가스켓, 퇴적물 또는 오물 아래 틈새 부식 위험이 상당히 더 큽니다. 60°C (140°F) 자연 해수 시험에서 샌드빅 254 SMO는 틈새 부식 없이 장시간 노출될 수 있음이 확인되었습니다. 도표 4는 가속 틈새 부식 시험 결과를 보여줍니다.

열처리

튜브는 열처리 상태로 공급됩니다. 추가 가공으로 인해 열처리가 필요한 경우 다음을 권장합니다.

고용 열처리: 1150-1200°C (2100-2190°F), 물에서 담금질. 얇은 벽 튜브는 최소 1130°C (2060°F), 공기/물에서 담금질.

가공

샌드빅 254 SMO는 고합금 오스테나이트 스테인리스강이므로 저합금 오스테나이트 강종보다 더 강한 절삭 인서트가 필요합니다. 샌드빅 254 SMO 가공 시 Sanmac 304/304L 및 Sanmac 316/316L과 같이 가공성이 개선된 강종에 비해 상당히 낮은 절삭 속도를 권장합니다.

구리/구리 합금 또는 기타 유사 금속과의 마찰은 피하십시오. 금속 형태로 존재할 경우 후속 용접, 열간 가공 또는 열처리 시 균열을 유발할 수 있습니다.

기타

공급 형태:

심리스 튜브 및 파이프는 최대 외경 230 mm (9.06 in.) 치수까지 공급됩니다. 납품 상태는 고용 열처리 후 백색 산세 또는 광휘 소둔 공정 후 고용 열처리 상태입니다.

기타 공급 형태:

• 용접 튜브 및 파이프
• 피팅 및 플랜지
• 봉강
• 단조 제품
• 주조 제품

용접

샌드빅 254 SMO의 용접성은 양호합니다. 적합한 용융 용접 방법은 수동 금속 아크 용접(MMA/SMAW)과 가스 차폐 아크 용접이며, TIG/GTAW 방식이 첫 번째 선택입니다.

모든 완전 오스테나이트 스테인리스강과 마찬가지로 샌드빅 254 SMO는 열전도율이 낮고 열팽창이 큽니다. 따라서 용접 계획은 용접부의 변형을 최소화하도록 사전에 신중하게 선택해야 합니다. 잔류 응력이 우려되는 경우 용접 후 고용 열처리를 수행할 수 있습니다.

샌드빅 254 SMO에는 열입력 <1.5 kJ/mm 및 층간 온도 <100°C (210°F)를 권장합니다. 스트링 비드 용접 기법을 사용해야 합니다.

용착 상태에서 우수한 내식성을 위해 몰리브덴과 크롬 함량이 높은 니켈 합금을 충전재로 사용해야 합니다.

권장 충전재:

• TIG/GTAW 또는 MIG/GMAW 용접
  • ISO 18274 S Ni 6625/AWS A5.14 ERNiCrMo-3 (예: Exaton Ni60)
  • ISO 18274 S Ni 6059/AWS A5.14 ERNiCrMo-13 (예: Exaton Ni59)
• MMA/SMAW 용접
  • ISO 14172 E Ni 6625/AWS A5.11 ENiCrMo-3 (예: Exaton Ni60)
  • ISO 14172 E Ni 6059/AWS A5.11 ENiCrMo-13 (예: Exaton Ni59)

데이터시트 업데이트: 2019-11-06 (이전 판 대체)