Sanicro® 69: 원자력 증기 발생기용 프리미엄 오스테나이트 합금

개요

Sanicro® 69는 니켈-크롬-철 기반의 오스테나이트 합금으로, 주로 원자력 발전소(PWR)의 증기 발생기 튜브용으로 사용됩니다. 이 용도에서는 '열처리 상태(thermally treated)'로 공급됩니다. 이 열처리는 입계에 탄화크롬을 석출시키지만, 현저한 크롬 고갈은 일어나지 않습니다. 이 강종은 우수한 조직 안정성과 양호한 용접성을 가집니다.

증기 발생기 용도에서의 핵심 특성

• 1차 측 PWR 수질 조건에서 응력 부식 균열(SCC)에 대한 극도로 높은 저항성
• Alloy 600 대비 염화물 함유 용액에서의 공극 부식 저항성 향상

추가 특성

• 가성 환경에서 양호한 내식성
• 질산 용액에서 탁월한 성능

증기 발생기 용도로 사용되는 Sanicro® 69는 원자력 발전소에서 최대한의 신뢰성 있는 성능을 보장하기 위해 가장 엄격한 개별 사양에 따라 공급됩니다.

물리적 및 일반 특성

특성	온도	값
밀도	23.0 °C	8.12 g/cm³

기계적 특성

특성	온도	값	비고
탄성 계수	20.0 °C	210 GPa
	100.0 °C	206 GPa
	200.0 °C	201 GPa
	300.0 °C	195 GPa
	400.0 °C	189 GPa
	500.0 °C	182 GPa
	600.0 °C	174 GPa
신율	23.0 °C	30 %	최소값
비커스 경도	23.0 °C	160 [-]
인장 강도	20.0 °C	585 MPa	최소값
	100.0 °C	550 MPa	최소값
	200.0 °C	510 MPa	최소값
	300.0 °C	495 MPa	최소값
	400.0 °C	490 MPa	최소값
	500.0 °C	480 MPa	최소값
	600.0 °C	440 MPa	최소값
	700.0 °C	340 MPa	최소값
0.2% 항복 강도 (Rp0.2)	20.0 °C	240 MPa	열처리된 증기 발생기 튜브는 더 높은 값 달성 가능 (20°C에서 280 MPa)
	100.0 °C	220 MPa	열처리된 증기 발생기 튜브는 더 높은 값 달성 가능 (20°C에서 280 MPa)
	200.0 °C	190 MPa	열처리된 증기 발생기 튜브는 더 높은 값 달성 가능 (20°C에서 280 MPa)
	300.0 °C	187 MPa	열처리된 증기 발생기 튜브는 더 높은 값 달성 가능 (20°C에서 280 MPa)
	400.0 °C	184 MPa	열처리된 증기 발생기 튜브는 더 높은 값 달성 가능 (20°C에서 280 MPa)
	500.0 °C	180 MPa	열처리된 증기 발생기 튜브는 더 높은 값 달성 가능 (20°C에서 280 MPa)
	600.0 °C	175 MPa	열처리된 증기 발생기 튜브는 더 높은 값 달성 가능 (20°C에서 280 MPa)
	700.0 °C	150 MPa	열처리된 증기 발생기 튜브는 더 높은 값 달성 가능 (20°C에서 280 MPa)
샤르피 충격 에너지	-	완전 오스테나이트 합금이므로 -196°C (-320°F)까지 우수한 인성 보유

열적 특성

특성	온도	값	비고
열팽창 계수	100.0 °C	1.35E-5 1/K	30°C부터 해당 온도까지
	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	1.5E-5 1/K	30°C부터 해당 온도까지
	500.0 °C	1.55E-5 1/K	30°C부터 해당 온도까지
	600.0 °C	1.55E-5 1/K	30°C부터 해당 온도까지
비열 용량	23.0 °C	460 J/(kg·K)
	100.0 °C	480 J/(kg·K)
	200.0 °C	495 J/(kg·K)
	300.0 °C	505 J/(kg·K)
	400.0 °C	510 J/(kg·K)
	500.0 °C	520 J/(kg·K)
	600.0 °C	580 J/(kg·K)
열전도도	23.0 °C	11 W/(m·K)
	100.0 °C	13 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	19 W/(m·K)
	600.0 °C	23 W/(m·K)

전기적 특성

특성	온도	값
전기 저항률	20.0 °C	1.11E-6 Ω·m
	100.0 °C	1.14E-6 Ω·m
	200.0 °C	1.18E-6 Ω·m
	300.0 °C	1.22E-6 Ω·m
	400.0 °C	1.24E-6 Ω·m

화학적 조성 (중량 %)

원소	함량	비고
알루미늄 (Al)	10 %
탄소 (C)	0.02 %
크롬 (Cr)	30 %
코발트 (Co)	0.05 %	합의 후 더 낮은 함량 지정 가능
철 (Fe)	나머지	Balance
망간 (Mn)	0.5 %	최대
니켈 (Ni)	60 %
인 (P)	0.02 %	최대
규소 (Si)	0.5 %	최대
황 (S)	0.015 %	최대

기술적 특성 및 응용

주요 응용 분야

• 원자력 발전소 증기 발생기 튜브
• 고온 질산과 접촉하는 장치
• 산화, 침탄, 질화에 대한 높은 저항성이 요구되는 장비
• 고온 가성 용액에 노출되는 장치

인증 및 승인

• ASME 보일러 및 압력 용기 코드 Case N-20 및 N-474
• AFCEN RCCM M4105

냉간 성형

Sanicro® 69의 우수한 성형성 덕분에 매우 작은 굽힘 반경으로 냉간 벤딩이 가능합니다. Sanicro® 69의 높은 응력 부식 균열 저항성 덕분에 냉간 벤딩 후 어닐링은 일반적으로 필요하지 않습니다.

내식성 상세

응력 부식 균열 (SCC)

Sanicro® 69의 열처리 상태는 원자력 발전소 증기 발생기 환경에서의 SCC 저항성을 위해 특별히 개발되었습니다. 이는 순수 수중(산소 5 ppm 미만, 수소 4-5 ppm 첨가)에서 365°C(690°F)로 수행된 실험실 SCC 시험으로 확인되었습니다.

Sanicro® 69는 전체 시험 기간 33,000시간 동안 SCC가 발생하지 않았습니다. 반면 Alloy 600은 200시간 후 균열이 시작되었습니다.

입계 부식

Sanicro® 69는 열처리 상태와 고용 열처리 상태 모두에서 입계 부식에 대한 양호한 저항성을 가집니다. Huey 시험(65% HNO₃, 5×48h, ASTM A262 Practice C)에서의 대표적인 부식 속도는 0.06 mm/년(2.4 mpy)입니다.

우측 그림은 0.03% 탄소를 함유한 Sanicro® 69 히트의 Huey 시험 결과 TTS 다이어그램을 보여줍니다. 초기 재료는 1040°C(1900°F)에서 20분간 어닐링 후 수냉했습니다. 보시다시피 Sanicro® 69가 민감화 경향을 보이는 영역은 매우 좁습니다.

일반 부식

Sanicro® 69와 Alloy C-276을 20% HNO₃ + 4% HF, 65°C(150°F)에서 부식 시험한 결과, Sanicro® 69의 부식 속도는 0.625 mm/년(24.6 mpy)인 반면, Alloy C-276은 23.7 mm/년(933 mpy)으로 나타났습니다.

튜브 확장

Sanicro® 69는 표준 오스테나이트 스테인리스강과 동일한 방식으로 튜브시트에 확장됩니다.

열처리

증기 발생기 용도: 튜브는 열처리 상태로 공급됩니다. 이는 약 720°C(1330°F)에서 통상 10시간 동안 노출하는 것을 의미합니다. 열처리 전 튜브는 약 1100°C(2010°F)에서 수 분간 고용 열처리됩니다.

기타 용도: 튜브는 고용 열처리 상태로 공급됩니다. 추가 가공 후 고용 열처리가 필요한 경우 다음 절차를 권장합니다.

1050-1150°C (1920-2100°F), 1-10분, 공기 또는 물에서 급냉.

공급 형태

• 이음매 없는 튜브 및 파이프: 외경 1/4"(6.35mm) ~ 4"(101.6mm), 벽 두께 0.030"(0.9mm) ~ 1"(25.4mm) 범위 공급
• 튜브 및 파이프는 고용 열처리 및 산세척 상태로 공급
• PWR 증기 발생기 튜브는 광휘 어닐링 및 열처리 상태로 공급 (진공로에서 약 720°C/1330°F, 통상 10시간 열처리)

용접

Sanicro® 69의 용접성은 양호합니다. 적절한 융접 방법은 수동 아크 용접(MMA/SMAW)과 가스 차폐 아크 용접이며, TIG/GTAW 방식을 최우선으로 권장합니다.

권장 열 입력: <1.0 kJ/mm, 층간 온도: <100°C (210°F). 스트링 비드 용접 기법 사용 권장.

권장 용접 재료:

• TIG/GTAW 또는 MIG/GMAW 용접
  • ISO 18274 S Ni 6052 / AWS A5.14 ERNiCrFe-7 (예: Exaton Ni68HP)
• MMA/SMAW 용접
  • ISO 14172 E Ni 6152 / AWS A5.11 ENiCrFe-7 (예: Exaton Ni69)

오버레이 용접:

• ISO 18274 S Ni 6043 / AWS A5.14 ERNiCrFe-14 (예: Exaton Ni69HPQ) 스트립 전극을 튜브시트 및 고압 용기의 오버레이 용접에 권장 (Sanicro® 69와 동등한 내식성 요구 시)

데이터시트 업데이트: 2020-05-07 13:07 (이전 모든 판 대체)