Sandvik 2RK65™: 극한 내식성을 위한 프리미엄 오스테나이트계 스테인리스강
개요
Sandvik 2RK65™는 공정 산업의 가혹한 부식 환경에서 사용하기 위한 고합금 오스테나이트계 스테인리스강입니다. 주요 특징은 다음과 같습니다:
- 산성 환경(황산, 인산, 초산)에서의 우수한 내식성
- 중성 염화물 용액에서의 우수한 점식 내성
- ASTM 304, 316형 강종 대비 월등한 틈새 부식 내성
- 응력 부식 균열(SCC)에 대한 우수한 저항성
- 양호한 용접성
부식, 기계적, 물리적 성능 관련 상세 기술 데이터와 차트는 자료 페이지 우측 그림에서 확인할 수 있습니다. (데이터시트 업데이트: 2020-01-17)
주요 특성
일반 물성
기계적 특성
| 특성 | 온도 | 값 | 비고 |
| 샤르피 충격 에너지 | -196°C | 60 J | EN 13445-2 (UFPV-2) 및 EN 10216-5 |
| 탄성 계수 | 20°C | 195 GPa | - |
| 탄성 계수 | 100°C | 190 GPa | - |
| 탄성 계수 | 200°C | 182 GPa | - |
| 탄성 계수 | 300°C | 174 GPa | - |
| 탄성 계수 | 400°C | 166 GPa | - |
| 탄성 계수 | 500°C | 158 GPa | - |
| 신율 | 23°C | 35% | 최소값, NFA 49-217(최소 40% 충족 가능) |
| 신율 A2 | 23°C | 35% | 최소값 |
| 비커스 경도 | 23°C | 155 HV | - |
| 인장 강도 | 23°C | 520~720 MPa | - |
| 항복 강도 Rp0.1 | 20°C | 250 MPa | 최소값 |
| 항복 강도 Rp0.1 | 100°C | 205 MPa | 최소값 |
| 항복 강도 Rp0.1 | 200°C | 185 MPa | 최소값 |
| 항복 강도 Rp0.1 | 300°C | 125~165 MPa | 최소값 |
| 항복 강도 Rp0.1 | 350°C | 115 MPa | 최소값 |
| 항복 강도 Rp0.1 | 400°C | 110~155 MPa | 최소값 |
| 항복 강도 Rp0.2 | 20°C | 230 MPa | 최소값 |
| 항복 강도 Rp0.2 | 100°C | 176 MPa | 최소값 |
| 항복 강도 Rp0.2 | 200°C | 155 MPa | 최소값 |
| 항복 강도 Rp0.2 | 300°C | 136 MPa | 최소값 |
| 항복 강도 Rp0.2 | 400°C | 125 MPa | 최소값 |
열적 특성
| 특성 | 온도 | 값 | 비고 |
| 열팽창 계수 | 100°C | 1.55×10⁻⁵ 1/K | 30°C~해당 온도 범위 |
| 열팽창 계수 | 200°C | 1.60×10⁻⁵ 1/K | 30°C~해당 온도 범위 |
| 열팽창 계수 | 300°C | 1.65×10⁻⁵ 1/K | 30°C~해당 온도 범위 |
| 열팽창 계수 | 400°C | 1.70×10⁻⁵ 1/K | 30°C~해당 온도 범위 |
| 열팽창 계수 | 500°C | 1.70×10⁻⁵ 1/K | 30°C~해당 온도 범위 |
| 열팽창 계수 | 600°C | 1.75×10⁻⁵ 1/K | 30°C~해당 온도 범위 |
| 열팽창 계수 | 700°C | 1.75×10⁻⁵ 1/K | 30°C~해당 온도 범위 |
| 비열 용량 | 20°C | 460 J/(kg·K) | - |
| 비열 용량 | 100°C | 485 J/(kg·K) | - |
| 비열 용량 | 200°C | 515 J/(kg·K) | - |
| 비열 용량 | 300°C | 545 J/(kg·K) | - |
| 비열 용량 | 400°C | 570 J/(kg·K) | - |
| 비열 용량 | 500°C | 590 J/(kg·K) | - |
| 비열 용량 | 600°C | 605 J/(kg·K) | - |
| 비열 용량 | 700°C | 615 J/(kg·K) | - |
| 열전도율 | 20°C | 12 W/(m·K) | - |
| 열전도율 | 100°C | 14 W/(m·K) | - |
| 열전도율 | 200°C | 16 W/(m·K) | - |
| 열전도율 | 300°C | 18 W/(m·K) | - |
| 열전도율 | 400°C | 20 W/(m·K) | - |
| 열전도율 | 500°C | 22 W/(m·K) | - |
| 열전도율 | 600°C | 23 W/(m·K) | - |
| 열전도율 | 700°C | 25 W/(m·K) | - |
전기적 특성
| 특성 | 온도 | 값 |
| 전기 저항률 | 20°C | 9.4×10⁻⁷ Ω·m |
| 전기 저항률 | 100°C | 9.9×10⁻⁷ Ω·m |
| 전기 저항률 | 200°C | 1.07×10⁻⁶ Ω·m |
| 전기 저항률 | 300°C | 1.13×10⁻⁶ Ω·m |
| 전기 저항률 | 400°C | 1.15×10⁻⁶ Ω·m |
| 전기 저항률 | 500°C | 1.17×10⁻⁶ Ω·m |
| 전기 저항률 | 600°C | 1.15×10⁻⁶ Ω·m |
| 전기 저항률 | 700°C | 1.18×10⁻⁶ Ω·m |
화학 조성 (질량%)
| 원소 | 함량 | 비고 |
| 탄소 (C) | 0.02% | 최대 |
| 크롬 (Cr) | 20% | - |
| 구리 (Cu) | 1.5% | - |
| 철 (Fe) | 나머지 | - |
| 망간 (Mn) | 1.8% | - |
| 몰리브덴 (Mo) | 4.5% | - |
| 니켈 (Ni) | 25% | - |
| 인 (P) | 0.03% | 최대 |
| 규소 (Si) | 0.5% | - |
| 황 (S) | 0.015% | 최대 |
기술적 특성 및 적용 가이드
적용 분야
Sandvik 2RK65™의 대표적 용례는 정유 공장, 화학 및 석유화학 산업, 펄프 및 제지 산업, 광물 및 야금 산업, 식품 산업, 해수 냉각 시스템 등 다양합니다. 고온수에 염화물이 오염된 열교환기에서 표준 오스테나이트계 스테인리스강을 대체하는 탁월한 선택지입니다.
인증 현황
- ASME 보일러 및 압력 용기 코드 Section VIII, Div. 1 승인
- VdTÜV-Werkstoffblatt 421 (오스테나이트계 압연 및 단조강)
장시간 550°C(1020°F) 이상 노출 시 금속간 화합물 석출로 기계적 특성과 내식성이 저하될 수 있으므로 주의해야 합니다.
냉간 성형
우수한 연성으로 현대적 공법과 설비로 달성 가능한 최소 굽힘 반경까지 냉간 벤딩이 가능합니다. 냉간 벤딩 후 어닐링은 일반적으로 불필요합니다. 다만, 심한 냉간 가공 후 응력 부식 균열(SCC) 우려 조건에서 사용할 경우에는 용체 어닐링(열처리 참조)을 권장합니다. 독일 압력 용기 용도(VdTÜV-Wb 421)에서는 냉간 변형 후 열처리가 요구될 수 있습니다.
내식성 상세
일반 부식
본 강종은 황산 환경용으로 개발되었으며, 높은 몰리브덴 함량과 구리 합금으로 우수한 내식성을 달성했습니다. 그림 1은 탈기 황산에서 Sandvik 2RK65™, Sanicro® 28, ASTM 316L의 등부식도입니다.
습식법 인산에는 염화물, 불화물 등 불순물이 포함되어 위험합니다. Sandvik 2RK65는 다수 인산 플랜트에서 성공적으로 사용되었으나, 최악의 조건에서는 인산 전용으로 개발된 Sanicro® 28이 더 우수합니다.
순수 초산에서는 상압 하 전 온도·농도 영역에서 Sandvik 2RK65™와 ASTM 316L 모두 완전 내식성입니다. 그러나 고온·고압에서는 ASTM 316L이 부식되는 반면 Sandvik 2RK65™는 내식을 유지합니다. 초산에 개미산이 오염된 경우 Sandvik 2RK65가 ASTM 316L보다 월등히 우수하며(표 1 참조), ASTM 317L보다도 우위함이 실증되었습니다.
개미산, 옥살산, 젖산에서도 ASTM 316L 대비 우수한 성능을 보입니다. 다만 질산 환경에서는 몰리브덴 함량으로 인해 ASTM 304L, 310L형 강종보다 내식성이 떨어집니다.
염산, 불산에서도 높은 몰리브덴 함량 덕분에 ASTM 316L보다 월등한 내식성을 보이나, 점식 위험은 유의해야 합니다(그림 5, 6 참조).
수산화나트륨
높은 Cr, Ni 함량으로 ASTM 304, 316보다 우수한 내식성을 가집니다(그림 7 참조).
응력 부식 균열(SCC)
일반 오스테나이트강(ASTM 304, 316)은 60°C 이상 염화물 용액에서 SCC에 취약합니다. 100°C 이상에서는 ppm 수준 염화물에서도 SCC가 발생합니다. 25% Ni 함량으로 실용 조건에서 우수한 SCC 저항성을 확보했습니다. 염화칼슘 시험에서 Sandvik 2RK65™의 임계 응력은 ASTM 304, 316보다 현저히 높으며(그림 9), 인장 강도의 0.9배까지 저항합니다. 오토클레이브 시험에서도 다양한 염화물 농도·온도에서 ASTM 304, 316형보다 훨씬 우수한 SCC 저항성을 입증했습니다(그림 10). 용접 후 열처리하지 않은 용접부의 잔류 응력은 내력 수준에 달해 ASTM 304, 316에서는 SCC를 유발할 수 있습니다.
점식 부식
높은 Cr, Mo 함량으로 점식에 매우 강하며, 염화물 공정 용액 및 해수 냉각에서의 풍부한 실적이 이를 뒷받침합니다. 중성 용액(pH 6, 해수 수준 염화물, 400 mV SCE)에서 평균 임계 점식 온도(CPT)는 약 75°C로, ASTM 316보다 50°C, Alloy 825보다 20°C 높습니다(그림 8).
틈새 부식
실험실 시험과 실적 모두에서 Sandvik 2RK65™는 ASTM 316L보다 월등한 틈새 부식 저항성을 보입니다(표 2). 다만 염화물 용액에서는 틈새 설계를 최대한 피해야 합니다.
| 강종 | 틈새 부식 발생률 (%) | 최대 침투 깊이 (mm) |
| 50°C | 60°C | 70°C | 50°C | 60°C | 70°C |
| Sandvik 2RK65 | - | 0 | 0 | - | 0 | 0 |
| ASTM 316L | 38 | 21 | - | 0.20 | 0.16 | - |
(시험 조건: 통기성 정체 NaCl 1.8% Cl⁻, pH 6, 58일, 틈새/비틈새 면적비 1/12)
열처리
관재는 열처리 상태로 공급됩니다. 추가 가공 후 열처리가 필요하면:
- 용체 어닐링: 1080~1150°C (1975~2100°F), 5~30분, 공기 또는 수냉 급랭
공급 형태
- 이음매 없는 강관: 외경 230mm(9.1 in.)까지, 용체 어닐링·백산세척 또는 브라이트 어닐링 상태. 고객 도면에 맞춘 벤딩 및 벤딩 후 어닐링 가능
- 피팅: 90° 벤드(ANSI B16.9, ASTM A403), 플랜지(ANSI B16.5, ASTM A182), 리듀서/티/커플링 등 주문 제작 가능
- 기타: 용접 강관, 스트립(어닐링/냉간 압연), 와이어(인발/연마), 봉강, 강판, 단조 튜브시트, 용접 재료
용접
용접성은 양호하며 예열 불필요, 통상 용접 후 열처리도 불필요합니다. 적합한 융접법은 피복 아크 용접(MMA/SMAW)과 가스 보호 아크 용접이며, TIG/GTAW를 최우선 권장합니다.
완전 오스테나이트강 특성상 열전도율이 낮고 열팽창이 크므로, 용접 계획을 사전에 신중히 수립해 변형을 최소화해야 합니다. 잔류 응력이 우려되면 용접 후 용체 어닐링을 실시합니다.
권장 조건: 열입력 <1.0 kJ/mm, 층간 온도 <100°C(210°F), 스트링 비드 공법 적용.
권장 보충재
- TIG/GTAW 또는 MIG/GMAW: ISO 14343 S 20 25 5 Cu L / AWS A5.9 ER385 (예: Exaton 20.25.5.LCu)
- MMA/SMAW: ISO 3581 E 20 25 5 Cu N L R / AWS A5.4 E385-16 (예: Exaton 20.25.5.LCuR)
- 튜브시트 및 고압 용기 오버레이 용접 시 내식성이 Sandvik 2RK65™와 동등해야 하는 경우, ISO 14343 S 20 25 5 Cu L 와이어 또는 스트립 전극 권장