Sandvik 5R10: 고온용 오스테나이트계 크로뮴-니켈 강, 우수한 강도 제공

개요

Sandvik 5R10은 제어된 탄소 함량을 가진 오스테나이트계 크로뮴-니켈 강으로, 고온에서 향상된 강도를 얻기 위해 설계되었습니다. 이 강종은 화학, 석유화학, 비료, 펄프 및 제지, 원자력 발전 산업뿐만 아니라 제약, 식품 및 음료 생산 분야의 열교환기, 응축기, 파이프라인, 냉각 및 가열 코일 등 다양한 고온 공정에 사용됩니다.

일반 특성

특성	온도	값	비고
밀도	23.0 °C	7.9 g/cm³
재활용 함량		82.1 %	평균 재활용 함량

기계적 특성

충격 인성

특성	온도	값	비고
샤르피 충격 에너지	-196.0 °C	60 J	EN 13445-2 (UFPV-2) 및 EN 10216-5

크리프 강도 (10⁴ 시간)

특성	온도	값	비고
크리프 강도 10⁴ 사이클	550.0 °C	195 MPa	ISO 값, 10000h 기준
	575.0 °C	147 MPa	ISO 값, 10000h 기준
	600.0 °C	122 MPa	ISO 값, 10000h 기준
	625.0 °C	100 MPa	ISO 값, 10000h 기준
	650.0 °C	79 MPa	ISO 값, 10000h 기준
	675.0 °C	64 MPa	ISO 값, 10000h 기준
	700.0 °C	48 MPa	ISO 값, 10000h 기준

크리프 강도 (10⁵ 시간)

특성	온도	값	비고
크리프 강도 10⁵ 사이클	550.0 °C	115 MPa	ISO 값, 100000h 기준
	575.0 °C	93 MPa	ISO 값, 100000h 기준
	600.0 °C	74 MPa	ISO 값, 100000h 기준
	625.0 °C	58 MPa	ISO 값, 100000h 기준
	650.0 °C	45 MPa	ISO 값, 100000h 기준
	675.0 °C	33 MPa	ISO 값, 100000h 기준
	700.0 °C	23 MPa	ISO 값, 100000h 기준

탄성 계수

특성	온도	값
탄성 계수	20.0 °C	200 GPa
	100.0 °C	194 GPa
	200.0 °C	186 GPa
	300.0 °C	179 GPa
	400.0 °C	172 GPa
	500.0 °C	165 GPa

연신율 및 경도

특성	온도	값	비고
연신율	23.0 °C	45 %	최소
연신율 A2	23.0 °C	35 %	최소
비커스 경도	23.0 °C	155 HV
인장 강도	23.0 °C	515 - 690 MPa

항복 강도 (Rp0.1)

특성	온도	값	비고
항복 강도 Rp0.1	20.0 °C	240 MPa	최소
	50.0 °C	215 MPa	최소
	100.0 °C	190 MPa	최소
	150.0 °C	175 MPa	최소
	200.0 °C	165 MPa	최소
	250.0 °C	155 MPa	최소
	300.0 °C	150 MPa	최소
	350.0 °C	145 MPa	최소
	400.0 °C	140 MPa	최소
	450.0 °C	135 MPa	최소
	500.0 °C	130 MPa	최소
	550.0 °C	125 MPa	최소
	600.0 °C	120 MPa	최소

항복 강도 (Rp0.2)

특성	온도	값	비고
항복 강도 Rp0.2	20.0 °C	210 MPa	최소
	50.0 °C	190 MPa	최소
	100.0 °C	165 MPa	최소
	150.0 °C	150 MPa	최소
	200.0 °C	140 MPa	최소
	250.0 °C	130 MPa	최소
	300.0 °C	125 MPa	최소
	350.0 °C	120 MPa	최소
	400.0 °C	115 MPa	최소
	450.0 °C	110 MPa	최소
	500.0 °C	105 MPa	최소
	550.0 °C	100 MPa	최소
	600.0 °C	95 MPa	최소

열적 특성

열팽창 계수

특성	온도	값	비고
열팽창 계수	100.0 °C	1.65E-5 1/K	30°C부터 해당 온도까지
	200.0 °C	1.7E-5 1/K	30°C부터 해당 온도까지
	300.0 °C	1.75E-5 1/K	30°C부터 해당 온도까지
	400.0 °C	1.8E-5 1/K	30°C부터 해당 온도까지
	500.0 °C	1.85E-5 1/K	30°C부터 해당 온도까지
	600.0 °C	1.85E-5 1/K	30°C부터 해당 온도까지
	700.0 °C	1.9E-5 1/K	30°C부터 해당 온도까지

비열 용량

특성	온도	값
비열 용량	20.0 °C	485 J/(kg·K)
	100.0 °C	500 J/(kg·K)
	200.0 °C	515 J/(kg·K)
	300.0 °C	525 J/(kg·K)
	400.0 °C	540 J/(kg·K)
	500.0 °C	555 J/(kg·K)
	600.0 °C	575 J/(kg·K)

열전도율

특성	온도	값
열전도율	20.0 °C	14 W/(m·K)
	100.0 °C	15 W/(m·K)
	200.0 °C	17 W/(m·K)
	300.0 °C	18 W/(m·K)
	400.0 °C	20 W/(m·K)
	500.0 °C	21 W/(m·K)
	600.0 °C	23 W/(m·K)

화학적 조성

원소	값	비고
탄소 (C)	0.04 %	최소
크로뮴 (Cr)	18.5 %
철 (Fe)	나머지	Balance
망간 (Mn)	1.3 %
니켈 (Ni)	9.5 %
인 (P)	0.04 %	최대
실리콘 (Si)	0.4 %
황 (S)	0.015 %	최대

기술적 특성 및 가공 가이드

적용 분야

Sandvik 5R10은 고온 공정에 중점을 둔 광범위한 산업 용도에 사용됩니다. 대표적인 예로는 화학, 석유화학, 비료, 펄프 및 제지, 원자력 발전 산업의 열교환기, 응축기, 파이프라인, 냉각 및 가열 코일, 그리고 제약, 식품 및 음료 생산 설비가 있습니다.

인증

승인: JIS 스테인리스 강관 승인

냉간 성형

냉간 벤딩 후 어닐링은 일반적으로 필요하지 않으나, 벤딩 정도와 운전 조건에 따라 결정해야 합니다. 열처리가 필요한 경우 응력 제거 또는 용체 어닐링을 권장합니다(「열처리」 참조).

내식성

일반 부식

Sandvik 5R10은 다음과 같은 환경에서 우수한 내식성을 가집니다.

중온에서의 유기산
염 용액(황산염, 황화물, 아황산염 등)
중온에서의 가성 용액

가동 중단 시 황산에서의 일반 부식 위험을 고려해야 합니다. 몰리브덴이 합금되지 않았으므로 저농도, 제한된 온도에서만 견딜 수 있습니다. 자연 통기된 황산에서 5% 용액, 20°C(68°F) 이하일 때 부식 속도는 0.1 mm/년 미만입니다.

입계 부식

Sandvik 5R10은 상대적으로 탄소 함량이 높습니다. 따라서 부적절한 열처리나 용접으로 예민화된 경우 입계 부식 저항성이 저하될 위험이 있습니다. Sandvik 3R12는 탄소 함량이 현저히 낮아 입계 공격에 더 안전합니다.

공극 및 틈새 부식

비교적 낮은 염화물 함량의 용액에서도 공극 및 틈새 부식에 민감할 수 있습니다. 몰리브덴 합금 강종이 더 나은 저항성을 가지며, 몰리브덴 함량이 증가할수록 저항성이 향상됩니다.

응력 부식 균열

오스테나이트강은 응력 부식 균열(SCC)에 취약합니다. 약 60°C(140°F) 이상의 온도에서 인장 응력을 받으면서 염화물 함유 용액과 접촉할 때 발생할 수 있으므로 이러한 조건을 피해야 합니다. 플랜트 가동 중단 시 생성되는 응축수가 SCC와 공극 부식을 유발할 수 있는 조건이 될 수 있으므로 주의해야 합니다.

높은 SCC 저항성이 요구되는 용도에는 오스테나이트-페라이트 강종인 Sandvik SAF 2304를 권장합니다.

가스 부식

Sandvik 5R10은 다음 분위기에서 사용 가능합니다.

공기 중 최대 850°C (1560°F)
증기 중 최대 750°C (1380°F)
합성 가스(암모니아 합성) 중 약 550°C (1020°F)까지

크리프 범위에서 사용할 때는 크리프 거동도 고려해야 합니다. 황을 함유한 배기가스에서는 내식성이 저하됩니다. 그런 환경에서는 운전 조건에 따라 600-750°C (1110-1380°F)까지 사용 가능합니다. 고려 요소는 분위기가 산화성인지 환원성인지(산소 함량), 나트륨 및 바나듐 같은 불순물 존재 여부 등입니다.