듀플렉스 스테인레스 스틸 적용 개요

듀플렉스 스테인레스 스틸 적용 개요

1세대 및 2세대 듀플렉스 스테인리스 스틸

1세대 듀플렉스 스테인리스강의 적용은 1930년대부터 시작되었으며, 대표적인 것이 Type 329(S32900)과 Uranus 50(S32404)이다. 합금 내 Cr 및 Mo 함량이 높기 때문에 이러한 종류의 재료는 내공식성이 우수합니다. 1세대 듀플렉스 스테인레스강은 용접성이 좋지 않습니다. 용접 후 접합부와 열 영향부에서 오스트로-철 쌍은 모재의 원래 2상 비율에서 심각하게 벗어나 인성과 내식성이 감소합니다. 용접 후 열처리를 통해 특성을 회복할 수 있지만, 1세대 듀플렉스 스테인레스강은 용접성이 좋지 않아 적용이 제한됩니다.

1970년대에는 합금계에 N을 정량적으로 첨가함으로써 이중 스테인리스강의 용접 성능이 크게 향상되었습니다. 이는 주로 보다 경제적인 방법으로 N을 첨가할 수 있고 함량 제어가 보다 정밀한 아르곤-산소 탈탄소 공정(AOD)을 적용했기 때문입니다. 처음에는 N이 Ni보다 저렴한 오스테나이트 형성 원소이기 때문에 첨가되었지만 엔지니어들은 곧 재료 강도 증가, 용접 후 신속한 회복에 필요한 오로-철 비율 개선, 국부 부식 저항성 증가와 같은 N의 다른 이점을 발견했습니다. N 함량이 증가함에 따라 페라이트에서 오스테나이트로의 전이 온도가 증가하고 여러 열 사이클 후에도 열 영향부(HAZ)에서 이상적인 오스테나이트 2상 평형을 얻을 수 있습니다. N의 유익한 효과로 인해 듀플렉스 스테인레스강을 용접 후 상태에서 직접 사용할 수 있게 되어 2세대 듀플렉스 스테인레스강 개발이 크게 촉진됩니다. 복합재 시스템에서 질소 함량의 정밀한 첨가 및 제어는 2세대 듀플렉스 스테인레스강의 가장 중요한 특징이 되었으며, 일반적인 질소 함량은 0.15-0.40% 범위입니다.

듀플렉스 스테인레스강의 분류
1969년에 염소 함유 매체에서 이중 스테인리스 강의 내식성을 평가하기 위해 야금학자들은 크롬 피팅 저항 등가수(PREN) 개념을 도입했습니다. PREN을 계산하는 가장 일반적인 공식은 다음과 같습니다.

PREN=%Cr + 3.3[%Mo + 0.5(%W)] + 16[%N]

경험적 관계는 다수의 부식 테스트 결과에 대한 통계적 회귀로부터 도출됩니다. 합금 내 Cr, Mo, W 및 N의 함량은 공식 및 틈새 부식에 저항하는 스테인레스강의 상대적 능력을 특성화하는 데 사용되었습니다. 듀플렉스 스테인리스강은 합금 정도에 따라 네 가지 범주로 나눌 수 있습니다(자세한 내용은 ISO17781 참조).

듀플렉스 스테인레스 스틸 Lean DSS 절약 (24 PREN 이하 30 이하)

듀플렉스 스테인리스 스틸 표준 DSS(30<>

슈퍼 듀플렉스 스테인리스 스틸 슈퍼 DSS(40 PREN 이하<48)

슈퍼 슈퍼 듀플렉스 스테인레스 스틸 하이퍼 DSS (48 PREN 이하 55 이하)

절약 이중 스테인리스강은 Ni 및/또는 Mo 함량이 낮은 것이 특징입니다. 낮은 Ni 함량으로 인해 발생하는 낮은 오스테나이트 상 비율을 보상하기 위해서는 합금계 내 N 및 Mn 함량을 높이는 것이 필요합니다. 경제적인 DSS는 강도와 내식성이 매우 우수하며 염화물 응력 부식 균열에 대한 저항성이 요구되는 구조용 베어링 재료, 탱크 재료 및 사용 환경에 적합합니다.

표준 DSS는 일반적으로 22-25% Cr과 2-3% Mo를 포함하며 가장 널리 사용되는 이중 스테인리스강입니다. 그중 2205 합금(S32205)은 표준 듀플렉스 스테인리스강의 주력 제품이며 모든 2세대 듀플렉스 스테인리스강 중에서 가장 널리 사용됩니다. 제품 형태는 거의 모든 금속 재료 형태를 포괄합니다.

슈퍼 듀플렉스 스테인리스강은 일반적으로 40 이상의 PREN을 보장하기 위해 높은 Cr, Mo 및 N(또는 W) 함량을 가지고 있습니다. 이러한 종류의 듀플렉스 스테인리스강은 내염화물 측면에서 6%Mo 슈퍼 오스테나이트 스테인리스강과 대략 동일합니다. 구멍을 뚫고 화학 산업, 오염 제어, 해양 환경, 산 침출 광산 및 기타 혹독한 부식 환경이 있는 지역에서 널리 사용됩니다.

S32707 및 S33207로 대표되는 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강은 산성 및 염화물 함유 부식 환경에 맞게 설계되었습니다. Cr 및 Mo 함량이 증가하면 합금의 내식성이 더욱 향상되지만 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강의 2상 석출 경향이 더 강해지기 때문에 가공 중에 더 엄격한 제어가 필요합니다. 현재 이러한 유형의 이중 스테인리스강은 이음매 없는 파이프 및 튜브에만 사용할 수 있습니다.