Sandvik SAF 2304®: 고성능 내식성을 위한 프리미엄 린 듀플렉스 스테인리스강

Sandvik SAF 2304® 개요

Sandvik SAF 2304®는 오스테나이트-페라이트 상을 갖는 린 듀플렉스(Lean Duplex) 스테인리스강으로, 다음과 같은 탁월한 특성을 제공합니다.

응력 부식 균열(SCC)에 대한 매우 우수한 저항성
일반 부식 및 공극 부식에 대한 양호한 저항성
고강도 - 오스테나이트 스테인리스강의 약 2배에 달하는 0.2% 항복 강도
설계 이점을 제공하는 물리적 특성 (탄소강과 유사한 열팽창 계수)
우수한 가공성과 인성
양호한 용접성

우측의 그림들을 통해 내식성, 기계적 특성, 물리적 성능과 관련된 더 자세한 기술 정보와 차트를 확인할 수 있습니다.

주요 특성

일반 물성

특성	온도	값	비고
밀도	23.0 °C	7.8 g/cm³
재활용 함량		82.1 %	평균 재활용 함량

기계적 특성

특성	온도	값	비고
탄성 계수	20.0 °C	200 GPa
	100.0 °C	194 GPa
	200.0 °C	186 GPa
	300.0 °C	180 GPa
연신율	23.0 °C	25 %	최소값
연신율 A2	23.0 °C	25 %	최소값
로크웰 C 경도	23.0 °C	30 HRC	최대값
인장 강도	23.0 °C	630 - 820 MPa	외경 25.4mm 이하 튜브: 0.2% 항복강도 450 MPa, 인장강도 최소 690 MPa 보증 (ASTM A789)
항복 강도 Rp0.2	20.0 °C	400 MPa	최소값 (벽두께에 따라 다름. 외경 25.4mm 이하: 0.2% 항복강도 450 MPa 보증)
	50.0 °C	370 - 420 MPa	최소값 (벽두께에 따라 다름)
	100.0 °C	330 - 380 MPa	최소값 (벽두께에 따라 다름)
	150.0 °C	310 - 360 MPa	최소값 (벽두께에 따라 다름)
	200.0 °C	290 - 340 MPa	최소값 (벽두께에 따라 다름)
	250.0 °C	280 - 330 MPa	최소값 (벽두께에 따라 다름)
	300.0 °C	270 - 310 MPa	최소값 (벽두께에 따라 다름)

열적 특성

특성	온도	값	비고
열팽창 계수	100.0 °C	1.35E-5 1/K	30°C부터 해당 온도까지 (탄소강과 유사)
	200.0 °C	1.4E-5 1/K	30°C부터 해당 온도까지
	300.0 °C	1.45E-5 1/K	30°C부터 해당 온도까지
	400.0 °C	1.45E-5 1/K	30°C부터 해당 온도까지
비열 용량	20.0 °C	490 J/(kg·K)
	100.0 °C	505 J/(kg·K)
	200.0 °C	530 J/(kg·K)
	300.0 °C	550 J/(kg·K)
	400.0 °C	590 J/(kg·K)
열전도율	20.0 °C	16 W/(m·K)
	100.0 °C	17 W/(m·K)
	200.0 °C	18 W/(m·K)
	300.0 °C	19 W/(m·K)
	400.0 °C	21 W/(m·K)

화학 조성 (중량 %)

원소	값	비고
탄소 (C)	0.03	최대
크롬 (Cr)	22.5
구리 (Cu)	0.3
철 (Fe)	나머지	Balance
망간 (Mn)	2	최대
몰리브덴 (Mo)	0.3
니켈 (Ni)	4.5
질소 (N)	0.1
인 (P)	0.04	최대
규소 (Si)	1	최대
황 (S)	0.015	최대

기술적 특성 및 가공 정보

적용 분야 및 기존 소재 대비 장점

Sandvik SAF 2304®는 우수한 기계적/물리적 특성, 탁월한 SCC 저항성 및 내식성, 양호한 용접성을 겸비하여 오스테나이트강(ASTM 304, 304L, 316, 316L, 321, 347), 페라이트 크롬강(ASTM 430, 444), 마르텐사이트 크롬강(ASTM 410, 420) 및 저합금강 대비 기술적·경제적으로 우수한 대안이 됩니다. 높은 강도와 경도로 중부하 또는 마모가 있는 구조물에서 오스테나이트강 대체재로도 매력적입니다.

산업	적용 분야	기존 사용 소재	SAF 2304®의 장점
공정 산업	염화물 존재 환경의 열교환기 및 배관	ASTM 304/304L, 316/316L	더 높은 SCC 저항성
공정 산업	계장 튜빙, 스팀 트레이싱	ASTM 304/304L, AISI 316/316L	더 높은 SCC 저항성
석유화학	탄소강 쉘을 사용하는 고온 관형 반응기	ASTM 304/304L, 316/316L	탄소강과 비슷한 열팽창 계수
펄프 & 제지	디게스터 프리히터, 증발기	ASTM 304/304L, 316/316L	더 높은 SCC 저항성
원자력	재열기	탄소강, ASTM 430, 304/304L	가공 용이성, 우수한 내식성
발전	급수 히터	ASTM 430, 304/304L	높은 SCC 저항성, 고강도, 가공 용이성
엔지니어링	보 및 토크 전달 샤프트	탄소강, ASTM 304/304L, 316/316L	고강도 + 우수한 내식성 + 가공 용이성 + 저비용
유압 시스템	유압 튜빙	탄소강	우수한 내식성, 쉬운 세척으로 설치 비용 절감
오일 & 가스	온/오프쇼어 쿨러, 배관 시스템 및 플로우라인	탄소강, ASTM 304/304L, 316/316L, 420	강도, 용접성, 내식성, 비용의 최적 조합
오일 & 가스	해양 리그 텐셔닝 시스템, 계장 튜빙	ASTM 304/304L, 316/316L, 탄소강	고강도와 높은 내식성의 결합

인증 및 승인

ASME 보일러 및 압력 용기 코드 Section VIII, Div. 1 승인
ASME B31.3 공정 배관
VdTÜV-Werkstoffblatt 496
DnV 선박 일반 용도 승인
PED 2014/68/EU

주의: 280°C(540°F) 초과 온도에 장기간 노출 시 미세조직 변화로 충격 강도가 저하될 수 있습니다. 이는 운전 온도에서의 거동에 반드시 영향을 주는 것은 아니며(예: 열교환기 튜브는 더 높은 온도에서도 사용 가능), 압력 용기 용도로는 VdTÜV-Wb 496에 따라 280°C(540°F)가 최대 온도로 요구됩니다. 자세한 내용은 Sandvik에 문의하십시오.

냉간 성형

벤딩 개시 힘은 ASTM 304/316보다 약간 높습니다. 25% 변형까지는 후속 열처리 없이 냉간 벤딩 가능합니다. 그러나 SCC 위험이 증가하는 조건(예: 중성 산소 분위기에서 ~125°C(255°F), ~100 ppm Cl⁻)에서는 적당한 냉간 벤딩 후에도 열처리(용체 어닐링 또는 저항 어닐링)를 권장합니다. 독일 및 북유럽 국가의 압력 용기 용도에서는 VdTÜV-Wb 496 및 NGS 1607에 따라 냉간 변형 후 열처리가 요구될 수 있습니다.

내식성 상세

일반 부식: 높은 크롬 함량과 균형 잡힌 조성으로 산성 환경에서 탁월한 내식성을 가집니다. 황산, 개미산, 질산에서의 등부식 다이어그램(Figure 4-6)과 다양한 산에서의 부식 속도 표가 데이터시트에 제공됩니다.

공극 부식: PRE 수치(Pitting Resistance Equivalent)로 비교 가능합니다. PRE = %Cr + 3.3×%Mo + 16×%N. Sandvik SAF 2304®의 PRE 수치는 ASTM 304L보다 현저히 높고 ASTM 316L과 비슷합니다. 염화물 용액(pH=6)에서의 정전위 시험 결과(Figure 7)도 이 순위와 일치하며, SAF 2304®의 공극 부식 임계 온도는 304L보다 높고 316L과 유사합니다.

응력 부식 균열(SCC): 이중상 구조와 균형 잡힌 조성으로 매우 우수한 SCC 저항성을 가집니다. 40% CaCl₂, 100°C 환경에서 임계 응력(Figure 8)이 304/304L, 316/316L보다 훨씬 높습니다. 용접(권장 충전재 사용 시)도 SCC 저항성을 크게 저하시키지 않습니다. 산소 함유 희석 염화물 용액에서 약 125°C(260°F)까지 SCC 위험 없이 사용 가능(Figure 9). 이는 304/304L, 316/316L(60°C/140°F 한계)보다 훨씬 높습니다. 125°C 초과 시 산소 함유 환경에서 ~10 ppm 초과 Cl⁻ 조건에서는 사용하지 않는 것이 좋으며, 이 경우 SAF 2205™, SAF 2507®, Sanicro® 28을 권장합니다. 저산소 조건(공정/발전 산업 일반적)에서는 훨씬 높은 염화물 농도와 온도에서도 SCC 위험 없이 사용 가능합니다.

입계 부식: 최신 듀플렉스강 계열로 용접 열영향부의 오스테나이트 재생이 빠르게 일어나 모재와 유사한 미세조직, 내식성, 인성을 가집니다. SS-EN ISO 3651-2 Method A(Strauss 시험) 통과.

틈새 부식: 공극 부식 저항성과 마찬가지로 Cr, Mo, N 함량과 관련됩니다. ASTM 304/304L형보다 우수하고 ASTM 316/316L과 비슷합니다.

침식 부식: 고강도와 우수한 내식성의 결합으로 마모성 입자(모래 등)나 초고유속 매체에서 ASTM 304/304L, 316/316L형보다 우수한 저항성을 보입니다.

부식 피로: 일반 오스테나이트강보다 높은 강도와 우수한 내식성으로 부식 조건 하에서 현저히 우수한 피로 강도를 가집니다.

확관(Expanding)

오스테나이트강보다 높은 항복 강도를 가지므로 튜브-튜브시트 확관 시 고려해야 합니다. 일반 확관 공법 사용 가능하나 더 높은 초기 힘이 필요하며 한 번에 수행해야 합니다. 듀플렉스강 확관에 대한 자세한 권장사항은 문의 바랍니다.

열처리

일반적으로 열처리 상태로 공급됩니다. 추가 가공 후 열처리 필요 시:

용체 어닐링: 930-1050°C (1710-1920°F), 공기 또는 수중 급랭

열간 성형

열간 벤딩은 1100-950°C(2010-1740°F)에서 수행하며, 이후 용체 어닐링을 해야 합니다.

기계 가공

이상재료(오스테나이트-페라이트)이므로 단상강(ASTM 304L)과 공구 마모 양상이 다릅니다. 절삭 속도는 ASTM 304L 권장값보다 약간 낮게, Sanmac® 304/304L 대비 약 25% 낮은 속도를 최초 권장합니다. 반정삭 작업에는 더 강한 인서트 재종 사용을 권장합니다.

공급 형태

이음매 없는 튜브/파이프: 외경 260mm까지, 용체 어닐링 및 백색 피클링 또는 브라이트 어닐링 상태
유압 튜빙 용도로는 PW 400이라는 명칭으로도 공급
기타: 용접 튜브/파이프, 피팅, 스트립(어닐링 또는 다양한 경도의 냉간압연), 봉강, 판재/시트/광폭 스트립, 단조품, 주조품

용접

용접성은 양호합니다. 예열 없이 용접하며, 용접 후 열처리는 일반적으로 불필요합니다. 적합한 융접법: 수동 아크 용접(MMA/SMAW), 가스 실드 아크 용접(TIG/GTAW 최우선 권장).

권장 조건: 열 입력 0.5-2.5 kJ/mm, 층간 온도 <150°C(300°F).

권장 충전재:

TIG/GTAW 또는 MIG/GMAW 용접
- ISO 14343 S 23 7 N L (예: Exaton 23.7.L)
- ISO 14343 S 22 9 3 N L / AWS A5.9 ER2209 (예: Exaton 22.8.3.L)
MMA/SMAW 용접
- ISO 3581 E 23 7 N L R
- ISO 3581 E 22 9 3 N L R / AWS A5.4 E2209-17 (예: Exaton 22.9.3.LR)

데이터시트 업데이트: 2019-12-20 09:50 (이전 판본 대체)

Sandvik 6R44: 극한 온도용 고성능 오스테나이트 스테인리스강 Sandvik 3R65: 프리미엄 몰리브덴 합금 오스테나이트계 스테인리스 강

금속