화학 처리용 고성화성 317L 스테인레스 스틸 판

화학 가공을 위한 높은 내식성 317L 스테인레스 강판

화학 가공을 위한 높은 내식성 317L 스테인레스 강판

소개

까다로운 화학 처리 환경에서 재료 선택은 수명, 안전성 및 효율성을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 사용 가능한 다양한 선택 중에서 317L 스테인리스강(UNS S31703이라고도 함)으로 알려진 합금은 특히 공격적인 산성 및 염화물 함유 환경에서 향상된 내식성을 자랑합니다. 이 기사에서는 317L 스테인레스 강판의 구성, 특성, 제조 및 적용에 대해 심층적으로 살펴봅니다. 왜 이 강판이 화학 처리에 적합한지, 일반적인 등급과의 차이점은 무엇인지, 가장 잘 배포하는 방법은 무엇입니까?

합금 구성 및 야금학적 기초

317L 스테인레스 강의 뛰어난 성능은 주로 화학적 구성과 미세 구조에서 비롯됩니다. 등급 316L 또는 304/304L과 같은 표준 오스테나이트계 스테인리스강과 비교하여 317L에는 내식성에 크게 기여하는 요소인 크롬(Cr), 니켈(Ni), 특히 몰리브덴(Mo)이 더 많이 함유되어 있습니다.

기술 출처에 따르면:

• 크롬 함량: 대략18.0% ~ 20.0%.

• 니켈 함량: 주변11.0% ~ 15.0%.

• 몰리브덴 함량: 일반적으로3.0% ~ 4.0%(또는 때로는 최소 3%로 인용되기도 함)

• 탄소 함량("L" 등급의 경우): 최대 ~0.030%(또는 저탄소)로 용접 중 민감화 위험을 줄입니다.

• 기타 미량 원소: 망간(Mn), 규소(Si), 인(P), 황(S), 질소(N) 양을 조절합니다.

이러한 합금 결정은 무엇을 달성합니까?

• 크롬은 강철 표면에 보호용 부동태 산화크롬(Cr2O₃) 피막을 형성하여 일반적인 부식 및 산화에 대한 저항성을 제공합니다.

• 니켈은 오스테나이트 구조(면심 입방 격자)를 안정화시켜 우수한 연성, 인성 및 용접성을 제공합니다.

• 몰리브덴은 다음과 같은 저항성을 크게 향상시킵니다.현지화된구멍 및 틈새 부식과 같은 부식 - 특히 염화물 함유 및 황 함유 환경에서 발생합니다.

• 저탄소("L" 등급)는 용접 또는 고온 서비스 중에 결정립계에 탄화물 석출을 최소화하여 입계 부식을 방지합니다.

간단히 말해서, 317L은 부식, 온도 및 용접성이 모두 중요한 까다로운 환경에 최적화된 고합금 오스테나이트 스테인리스강입니다.

317L 스테인레스 강판의 주요 특성

부식 저항

317L의 주요 장점은 일반적인 조건과 매우 공격적인 조건 모두에서 내식성에 있습니다. 핵심 사항 중 일부는 다음과 같습니다.

• 피팅 및 틈새 부식 방지: 몰리브덴 및 니켈 함량이 높기 때문에 317L은 316L 및 표준 오스테나이트 등급에 비해 저항성이 크게 향상되었습니다. 한 소식통은임계 피팅 온도317L의 (CPT)는 일반적으로 표준 염화물 시험 용액의 316L보다 40-50°C 더 높습니다.

• 산성 및 염화물 환경에 대한 내성: 317L은 산성화되고 염화물이 많고 황이 함유된 환경에서 자주 사용됩니다. 예를 들어, "49°C(120°F)에서 최대 5%의 황산 농도에서 공격에 저항합니다"라고 보고되었습니다.

• 입계 부식/감작: 317L의 낮은 탄소 함량은 용접이나 고온 노출 시 결정립계에 탄화물 석출(크롬 탄화물)이 발생할 위험을 완화시켜 열영향부(HAZ) 내식성을 유지합니다.

• 산화/고온 ​​서비스: 317L은 고온에서 산화 및 스케일 형성에 대한 우수한 저항성을 나타냅니다. 최대 ~925°C(1700°F)까지 연속 사용이 보고되었으며 일부 출처에서는 최대 ~879°C(1620°F)까지 간헐적으로 사용됩니다.

• 응력 부식 균열(SCC) 저항성: 오스테나이트계 스테인리스강은 완전히 면역성이 없지만 317L은 더 높은 니켈과 몰리브덴의 조합으로 인해 염화물 유발 SCC에 대한 임계값이 향상되었습니다.

기계적 및 물리적 특성

내식성 외에도 317L은 화학 처리에 사용되는 플레이트에 적합한 기계적 및 제조 특성을 제공합니다.

• 일반적인 인장 강도: 약75ksi(≒ 520MPa), 최소 항복 강도30ksi(≒ 205MPa).

• 신율: 대부분의 경우 ≥ 40%로 양호한 연성을 나타냅니다.

• 열적 특성: 합금 판의 밀도 ~ 7.8–8.0 g/cm3 (≒ 0.289 lb/in3).

• 열팽창 계수(20~100°C): ~ 16.0 ×10⁻⁶/°C.

• 우수한 용접성 및 성형성: 오스테나이트계 스테인리스인 317L은 일반적인 용융 및 저항 방법을 사용하여 용접할 수 있습니다(용접 소모품 및 열 제어에 주의를 기울여야 함).

제작 / 플레이트 가용성

• 317/317L용 플레이트 두께는 공급업체에 따라 3/16인치부터 최대 4인치까지 다양한 범위에서 상업적으로 이용 가능합니다.

• 317L 등급 판재에는 플라즈마 절단, 전단, 워터젯 절단, 성형, 용접, 기계 가공 등의 제조 공정이 가능합니다.

화학 처리 용도로 특별히 317L 플레이트를 선택하는 이유는 무엇입니까?

화학 처리 공장은 산, 할로겐화물(염화물, 브롬화물, 요오드화물)에 대한 노출, 고온, 부식성 연기 응축, 압력 및 순환 서비스 등 재료에 대한 까다로운 환경을 제시합니다. 다음 이유는 317L 스테인레스 강판이 이러한 응용 분야에 탁월한 선택임을 강조합니다.

1. 공격적인 미디어 관용: 화학 공장의 장비는 황산, 인산, 유기산, 염화물이 풍부한 용액, 표백제, 산화 및 환원 조건을 처리하는 경우가 많습니다. 317L의 강화된 합금은 기존의 316/316L보다 안전 마진을 제공합니다.

2. 국부적인 내식성: 화학 처리 시 많은 실패는 공식 및 틈새 부식으로 인해 발생합니다. 특히 조인트, 플랜지, 씰, 정체 구역에서 발생합니다. 317L의 몰리브덴 함량이 높을수록 해당 모드에 대한 저항력이 향상됩니다.

3. 용접 무결성 및 입계 부식 방지: 용접된 용기, 탱크 및 배관은 화학공장에서 흔히 볼 수 있습니다. 저탄소 317L은 용접 중 탄화물 석출을 제한하여 HAZ의 내식성을 유지하므로 이러한 상황에서 표준 탄소 제품(317) 또는 304 제품군보다 더 적합합니다.

4. 고온 및 크리프 강도: 일부 화학 공정은 높은 온도에서 작동하거나 열 순환을 포함합니다. 317L은 많은 표준 스테인리스강보다 높은 크리프 강도와 온도에서의 파열 응력을 갖고 있어 고온에서 지속적인 서비스를 제공하는 데 도움이 됩니다.

5. 더 긴 서비스 수명과 낮은 유지 관리: 고비용, 고위험 설비(예: 배가스 탈황, 화학 반응기, 해양/해양 화학 플랜트)에서는 가동 중지 시간과 교체 빈도를 줄이는 것이 중요합니다. 317L 플레이트를 지정하면 수명이 길어지고 부식 관련 고장이 줄어들 수 있습니다.

6. 플레이트 형태로의 가용성: 많은 화학처리용기, 탱크, 열교환기, 구조지지판, 덮개 등이 판재로 제작됩니다. 317L은 플레이트 형태(때로는 두꺼운 두께)로 제공되므로 까다로운 부품을 직접 대체할 수 있습니다.

화학 처리의 일반적인 응용 분야

다음은 317L 판재가 자주 사용되는 몇 가지 특정 응용 분야입니다.

• 산성 용액 및 공정 화학물질을 위한 저장 탱크 및 압력 용기.

• 염화물, 황산염 및 기타 공격적인 매체가 존재하는 펄프 및 종이 처리 장비(예: 표백탑, 소화조).

• 해수와 염화물이 존재하여 높은 내식성을 요구하는 해양 또는 해양 설비를 포함한 화학 플랜트의 열 교환기 및 응축기.

• 황산, 이산화황, 할로겐화물 함유 가스를 처리하는 발전용 연도가스 탈황(FGD) 시스템.

• 석유화학 공장의 화학 처리 장비: 고온 염화물 함유 유체가 존재하는 반응기, 배관, 부속품.

• 식품 가공, 제약 또는 생명 공학 장비, 특히 공격적인 세척 또는 멸균 공정이 존재하는 곳(위생 등급에는 더 미세한 표면 마감이 필요할 수 있음).

다른 스테인레스 등급과의 비교

"높은 내식성"을 위해 317L을 선택한 이유를 이해하려면 다른 일반적인 스테인레스강 등급과 비교하는 것이 도움이 됩니다.

• 317L 대 316/316L: 316/316L은 널리 사용되며 전반적으로 우수한 내식성을 제공하는 반면, 317L은 몰리브덴 및 니켈 함량이 높아 공식, 틈새 부식 및 염화물 공격에 대한 저항성이 향상됩니다. 많은 기술 데이터시트에서는 317L이 "산성, 염화물이 많은 매질(예: 황산, 해수)에서 316L보다 성능이 우수함"을 확인합니다.

• 317L 대 304/304L: 304/304L 등급은 가격이 저렴하고 일반적인 내식성이 우수하지만 317L에 있는 몰리브덴 함량과 고니켈 합금이 부족하여 매우 공격적인 화학 환경에 적합하지 않습니다.

• 317(표준 탄소) 대 317L(저탄소): 가장 큰 차이점은 317L의 탄소 함량이 낮아 용접성이 우수하고 용접 후 입계 부식 위험이 적다는 것입니다. 용접이 일반적인 많은 화학 처리 플레이트 응용 분야의 경우 "L" 버전이 선호됩니다.

따라서 화학 처리 장비용 플레이트를 지정할 때 317L을 선택하면 비용이 다소 높지만 내식성이 향상됩니다. 그 정당성은 수명 연장, 유지보수 중단 시간 감소, 공격적인 서비스 시 향상된 안전성에서 비롯됩니다.

제작, 용접 및 모범 사례

화학 처리 설비에서 317L 플레이트를 사용하려면 의도된 내식성과 구조적 무결성을 달성하기 위해 적절한 제작 및 용접 관행을 따라야 합니다.

• 용접: 317L은 일반적인 융착 및 저항 방식(TIG, MIG, Submerged Arc 등)을 사용하여 용접이 가능합니다. 그러나 완전한 내식성을 유지하려면 적절한 용가재를 사용하는 것이 필수적입니다(예: AWS E317L/ER317L 또는 Cr/Mo 함량이 더 높은 동등한 니켈 기반 충진재).

• 열 영향 구역 제어: 합금은 민감화에 저항하기 때문에 용접 서비스에 적합합니다. 그럼에도 불구하고 탄화크롬 침전이 발생할 수 있는 온도 범위(약 427~816°C / 800~1500°F)에서는 주의를 기울여야 합니다. 여기서는 317L의 저탄소가 도움이 됩니다.

• 냉간 성형 및 가공: 많은 오스테나이트계 스테인리스강과 마찬가지로 가공성이 더 까다로울 수 있으므로(가공 경화 경향) 집중적인 공구 선택, 저속 및 칩 브레이커가 권장됩니다.

• 플레이트 선택: 화학 처리용 317L 플레이트를 구매할 때 재료가 관련 사양(예: 플레이트의 경우 ASTM A240 또는 이와 동등한 수준)을 충족하고 두께, 표면 마감 및 인증이 사용 목적과 일치하는지 확인하십시오. 공급업체는 얇은 게이지부터 무거운 플레이트(예: 최대 4인치 이상)까지 플레이트 두께를 나열합니다.

• 표면 마무리: 화학처리용 판재는 항상 경면마감이 요구되는 것은 아니지만, 수동성과 틈새방지를 위해서는 깨끗하고 불량없는 표면을 확보하는 것이 중요합니다.

• 디자인 고려 사항: 화학 처리 장비에서는 틈, 정체 구역, 할로겐화물 이온 또는 황 화합물의 집중을 피하는 데 주의를 기울여야 합니다. 최고의 합금이라도 극한 조건이나 부적절한 설계에서는 파손될 수 있기 때문입니다. 317L은 틈새 부식에 대한 저항성이 더 뛰어나기 때문에 그 장점을 최대한 활용하려면 여전히 우수한 엔지니어링이 필요합니다.

제한 사항 및 고려 사항

317L은 강력한 선택이지만 한계를 이해하고 사양이 프로세스 환경에 부합하는지 확인하는 것이 중요합니다.

• 모든 산에 완벽하지는 않음: 일부 산화성이 높은 산(예: 농축 질산)은 317L을 공격할 수 있거나 더욱 특수한 합금이 필요할 수 있습니다.

• 비용 및 가용성: 317L은 고합금 스테인리스강으로서 공급업체 및 판 두께에 따라 표준 등급보다 가격이 비쌀 수 있으며 납기가 길어질 수 있습니다.

• 응력 부식 균열(SCC) 취약성이 남아 있음: 317L은 저합금에 비해 개선되었지만 특히 고온, 고염화물, 고응력 환경에서 SCC에 면역이 아닙니다. 좋은 설계와 유지 관리는 여전히 중요합니다.

• 제작 전문 지식이 필요함: 적절한 용접, 열처리 및 용접 후 부동태화는 합금의 전체 성능을 유지하는 데 필수적입니다. 제작이 불량하면 부식이 계속 발생할 수 있습니다.

• 환경별 테스트: 화학 공장에는 매우 독특한 혼합물, 농도, 온도 및 흐름/틈새 조건이 있을 수 있으므로 일반 데이터시트에만 의존하기보다는 서비스 시험을 수행하거나 부식 전문가와 상담하는 것이 현명합니다.

사양 지침 및 표준

화학 처리용으로 317L 스테인리스 강판을 선택할 때 사양 및 표준 준수는 품질과 추적성을 보장하는 데 도움이 됩니다. 일부 관련 표준은 다음과 같습니다.

• ASTM A240 / ASME SA240 – 압력 용기 및 일반 응용 분야용 크롬-니켈-몰리브덴 스테인리스 강판, 시트 및 스트립에 대한 사양입니다.

• 317L에 대한 UNS S31703 지정.

• W. Nr. 1.4438은 317/317L의 일반적인 유럽 명칭입니다.

• 형태, 용접 소모품, 제작 및 테스트에 추가 표준이 적용될 수 있습니다(예: 부식에 대한 NACE, 압력 용기에 대한 ASME).

플레이트 주문 시에는 등급(317L), 두께, 너비, 길이, 표면 마감, 열처리 상태(어닐링), 사양 준수 증명서, 필요한 경우 부식 테스트(예: 내공식성 테스트 또는 SCC 평가)가 포함됩니다.

요약 및 권장사항

요약하면, 317L 스테인리스 강판은 특히 구멍, 틈새 부식 및 염화물 공격에 대한 높은 내식성과 우수한 용접성 및 고온 강도가 결합되어 화학 처리 환경에 특히 적합합니다. 기존 등급에 비해 업그레이드된 합금(Cr, Ni, Mo)과 감작을 방지하는 낮은 탄소 함량은 공격적인 서비스에서 뚜렷한 이점을 제공합니다.

장비가 산, 염화물, 고온 또는 공격적인 할로겐화물 함유 환경에 노출되고 가동 중지 시간이나 부식으로 인한 고장이 허용되지 않는 화학 처리 응용 분야의 경우 317L 스테인리스 강판을 지정하는 것이 강력한 선택입니다. 즉, 재료 선택과 함께 적절한 설계, 제작, 용접 및 유지 관리 관행이 장기적인 성능을 달성하는 데 중요합니다.

화학 처리 장비용 플레이트를 지정하는 경우 몇 가지 실제 권장 사항은 다음과 같습니다.

• 공정 환경을 확인하십시오: 산 유형/농도, 염화물 존재, 온도, 흐름 방식, 정체 구역 또는 틈새 존재.

• 인증된 구성과 기계적 테스트를 갖춘 317L 등급 플레이트(UNS S31703)를 선택하세요.

• 플레이트가 적절하게 어닐링되고 제작에 적합한 두께, 너비 및 표면 상태로 공급되었는지 확인하십시오.

• 자격을 갖춘 용접 소모품 및 절차를 사용하고 용접 후 패시베이션 또는 청소를 고려하여 패시브 필름이 손상되지 않았는지 확인하세요.

• 틈새, 정체 구역, 염화물 포착 및 차등 통기 장소를 최소화하도록 장비를 설계하십시오.

• 특히 초기 서비스 중에는 부식에 민감한 부분(예: 접합부, 용접부, 플랜지)을 정기적으로 검사하는 것을 고려하십시오.

• 극도로 공격적인 조건(예: 농축된 질산, 고온의 고황산)이 관련된 경우 보다 특수한 합금(예: 이중 스테인리스, 고니켈 합금)이 필요한지 여부를 평가하십시오.

결론적으로 요구 사항이 화학 처리 환경에서 "높은 내식성"인 경우 "화학 처리용 높은 내식성 317L 스테인레스 강판"이라는 제목은 정당합니다. 317L 플레이트는 실제로 까다로운 서비스 조건에 대한 고성능 솔루션을 제공합니다.