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특정 적용 시나리오에 적합한 듀플렉스 강 플랜지 재료 등급을 선택하려면 매체 특성(부식성, 조성), 작동 조건(온도, 압력), 기계적 특성 요구 사항, 비용 예산 및 기타 요소를 종합적으로 고려해야 합니다. 다음은 체계적인 선택 절차와 주요 근거입니다.
I. 적용 시나리오의 주요 매개변수 정의
1. 매체 부식성 평가
염화물 이온(Cl-) 농도:
낮은 Cl- 환경 (<1000ppm): 경제적인 듀플렉스 강(예: 2304)을 사용할 수 있습니다.
중간 Cl- 환경 (1000~5000ppm): 표준 듀플렉스 강(예: 2205)이 적합합니다.
높은 Cl- 환경 (>5000ppm) 또는 황화수소(H₂S), 해수, 염 용액 포함: 슈퍼 듀플렉스 강(예: 2507, 2553)이 필요합니다.
pH 및 매체 유형:
산성/알칼리성 매체: Cr 및 Mo 함량에 중점을 둡니다. Cr은 산화 저항성을 위해, Mo는 환원 저항성을 위해 사용됩니다.
불소화(F-) 또는 강한 산화제(예: 농축 질산): 더 높은 Cr 함량이 필요합니다(예: 2507 = 25% Cr). 2.
2. 작동 온도 및 압력
온도 범위:
저온(-50 ~ 150 ℃): 일반 듀플렉스 강(2205, 2304)은 인성 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
중고온(150 ~ 300 ℃): 재료의 열적 안정성을 고려해야 하며, 슈퍼 듀플렉스 강(2507)은 고온 강도 유지율이 더 높습니다.
고온(> 300 ℃): 니켈 기반 합금이 필요할 수 있으며, 듀플렉스 강은 일반적으로 300 ℃ 이상에서 장기간 사용을 권장하지 않습니다.
압력 수준:
고압 시나리오(예: 오일 파이프라인 PN ≥ 16): 고강도 듀플렉스 강(예: 2507 항복 강도 ≥ 550MPa)을 우선적으로 고려합니다. 3.
3. 기계적 성능 요구 사항
강도 요구 사항:
높은 하중 또는 진동 환경: 슈퍼 듀플렉스 강(예: 2507)은 2205보다 1.3배 높은 항복 강도를 가지며 피로 저항성이 더 좋습니다.
가공 및 용접성:
현장 용접 또는 복잡한 성형이 필요한 경우: 2205 용접 공정은 성숙되어 있으며 열 균열 위험이 2507보다 낮습니다. 슈퍼 듀플렉스 강(예: 2507) 용접 시 열 투입량과 용접 재료를 일치시켜야 합니다(예: ER2594 와이어).
둘째, 듀플렉스 강 재료 등급 분류 및 적용 시나리오
등급 유형 일반 등급 주요 구성 요소(%) 내식성(PREN 값) 일반적인 적용 시나리오
경제성 2304 (S32304) Cr = 23, Ni = 4, Mo = 0.5, N ≈ 0.05 ~ 25 담수 처리, 대기 부식 환경, 낮은 Cl- 함량 화학 파이프라인(예: pH 중성 황산염 용액) 표준 황산염 용액)
표준 2205 (S32205) Cr=22, Ni=5.5, Mo=3, N=0.14~0.22 ~32 해수 담수화, 중간 Cl- 농도 화학 매체(예: 종이 표백 용액, Cl- 함유 유정 주입),
III. 선택 과정 및 결정 지점
1. 예비 선별: 부식성 매체 기반
단계 1: Cl- 매체의 농도와 H₂S, F- 및 기타 강한 부식성 성분 포함 여부를 결정합니다.
예: 해수(Cl- ≈ 20000ppm) → 2304를 직접 제외하고 2507을 우선적으로 고려합니다.
단계 2: 매체의 산성도와 알칼리성을 평가하여 높은 Cr 또는 높은 Mo 등급의 필요성을 결정합니다.
예: Cl-를 포함하는 산성 매체(예: 염산) → 높은 Mo(예: 2205, 2507)가 필요합니다. 알칼리성 매체 → 높은 Cr(예: 2507)이 더 좋습니다.
2. 기계적 특성 및 온도 검토
강도 매칭: 압력 수준에 따라 등급을 선택합니다. 예를 들어 고압 파이프라인(PN = 25)에는 2507(더 높은 강도)이 필요하고 저압에는 2205를 사용할 수 있습니다.
온도 보정:
저온 (<-40 ℃): 재료의 저온 충격 인성(예: -40 ℃에서 2205 충격 작업 ≥ 27J)을 확인해야 합니다.
고온 (> 250 ℃): 2507의 산화 저항성은 2205보다 우수하며 장기간 고온 조건에 더 적합합니다.