듀플렉스 스테인리스강(DSS)은 페라이트와 오스테나이트가 거의 같은 비율로 존재하는 스테인리스강의 일종으로, 일반적으로 페라이트가 30% 이상을 차지합니다. DSS는 보통 크롬 함량이 18%~28%, 니켈 함량이 3%~10%입니다. 일부 듀플렉스 스테인리스강에는 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 니오븀(Nb), 티타늄(Ti), 질소(N)와 같은 합금 원소가 포함되기도 합니다.
이 종류의 강재는 오스테나이트계 스테인리스강과 페라이트계 스테인리스강의 특성을 모두 갖추고 있습니다. 페라이트계 스테인리스강과 비교했을 때, DSS는 가소성과 인성이 우수하고, 상온 취성이 없으며, 입계 부식 저항성과 용접성이 향상되었습니다. 동시에 페라이트계 스테인리스강의 475°C 취성 및 높은 열전도율을 유지하면서 초소성도 나타냅니다. 오스테나이트계 스테인리스강과 비교했을 때, DSS는 강도가 높고 입계 부식 및 염화물 응력 부식에 대한 저항성이 현저히 우수합니다. 또한 DSS는 공식에 대한 저항성도 뛰어나 니켈 소비를 줄이는 스테인리스강으로 여겨집니다.
구조 및 유형
DSS는 오스테나이트와 페라이트의 이중상 구조(각 상이 약 절반씩 차지)를 가지고 있어 오스테나이트계 스테인리스강과 페라이트계 스테인리스강의 특성을 모두 나타냅니다. DSS의 항복강도는 400~550MPa로 일반 오스테나이트계 스테인리스강의 두 배에 달합니다. 또한, 페라이트계 스테인리스강에 비해 인성이 높고 취성전이온도가 낮으며, 입계부식 저항성과 용접성이 크게 향상되었습니다. 뿐만 아니라 475℃의 취성, 높은 열전도율, 낮은 열팽창계수, 초소성, 자성 등 페라이트계 스테인리스강의 특성도 일부 유지하고 있습니다. 오스테나이트계 스테인리스강과 비교했을 때, DSS는 특히 항복강도가 높고 공식, 응력 부식, 부식 피로에 대한 저항성이 우수합니다.
듀플렉스 스테인리스강(DSS)은 화학적 조성에 따라 Cr18, Cr23(Mo-free), Cr22, Cr25의 네 가지 유형으로 분류할 수 있습니다. Cr25 유형은 다시 표준 듀플렉스 스테인리스강과 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강으로 세분화됩니다. 이 중 Cr22와 Cr25 유형이 가장 일반적으로 사용됩니다. 중국에서 채택되는 DSS 등급의 대부분은 스웨덴에서 생산되며, 여기에는 3RE60(Cr18 유형), SAF2304(Cr23 유형), SAF2205(Cr22 유형), SAF2507(Cr25 유형) 등이 포함됩니다.
듀플렉스 스테인리스강의 종류
1. 저합금형:UNS S32304(23Cr-4Ni-0.1N)로 대표되는 이 강재는 몰리브덴을 함유하지 않으며, 공식 저항성 등가 지수(PREN)는 24~25입니다. 응력 부식 저항성이 요구되는 용도에서 AISI 304 또는 316을 대체할 수 있습니다.
2. 중합금 유형:UNS S31803(22Cr-5Ni-3Mo-0.15N)으로 대표되며, PREN은 32-33입니다. 내식성은 AISI 316L과 6% Mo+N 오스테나이트 스테인리스강 사이입니다.
3. 고합금형:일반적으로 크롬 25%와 몰리브덴, 질소를 함유하며, 때로는 구리와 텅스텐도 포함됩니다. UNS S32550(25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N)으로 대표되는 이 강은 PREN이 38-39이며, 22% 크롬 DSS보다 내식성이 우수합니다.
4. 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강:몰리브덴과 질소 함량이 높은 UNS S32750(25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N) 재질이며, 때로는 텅스텐과 구리를 함유하기도 하고, PREN 값이 40을 초과합니다. 가혹한 환경 조건에 적합하며, 초오스테나이트 스테인리스강에 버금가는 우수한 내식성과 기계적 특성을 제공합니다.
중국에서 판매되는 듀플렉스 스테인리스강의 등급
새로운 중국 표준 GB/T 20878-2007 "스테인리스 및 내열강 등급 및 화학 조성"에는 14Cr18Ni11Si4AlTi, 022Cr19Ni5Mo3Si2N, 12Cr21Ni5Ti와 같은 다양한 듀플렉스강(DSS) 등급이 포함되어 있습니다. 또한, 잘 알려진 2205 듀플렉스강은 중국 표준 022Cr23Ni5Mo3N에 해당합니다.
듀플렉스 스테인리스강의 특징
이중상 구조 덕분에 화학 조성과 열처리 공정을 적절히 제어함으로써 DSS는 페라이트계 스테인리스강과 오스테나이트계 스테인리스강의 장점을 모두 결합할 수 있습니다. 오스테나이트계 스테인리스강의 우수한 인성과 용접성, 그리고 페라이트계 스테인리스강의 고강도 및 염화물 응력 부식 저항성을 계승하고 있습니다. 이러한 우수한 특성 덕분에 DSS는 1980년대 이후 용접 가능한 구조재로 빠르게 발전하여 마르텐사이트계, 오스테나이트계, 페라이트계 스테인리스강과 견줄 만한 수준에 이르렀습니다. DSS는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.
1. 염화물 응력 부식 저항성:몰리브덴을 함유한 DSS는 낮은 응력 수준에서 염화물 응력 부식에 대한 우수한 저항성을 나타냅니다. 18-8 오스테나이트 스테인리스강은 60°C 이상의 중성 염화물 용액에서 응력 부식 균열이 발생하는 경향이 있는 반면, DSS는 미량의 염화물 및 황화수소를 함유한 환경에서도 우수한 성능을 보여 열교환기 및 증발기에 적합합니다.
2. 공식 부식 저항성:DSS는 뛰어난 공식 저항성을 가지고 있습니다. 동일한 공식 저항 등가값(PRE=Cr%+3.3Mo%+16N%)을 기준으로 할 때, DSS와 오스테나이트계 스테인리스강은 유사한 임계 공식 전위를 나타냅니다. 특히 고크롬, 질소 함유 DSS의 경우, 공식 및 틈새 부식 저항성은 AISI 316L을 능가합니다.
3. 부식 피로 및 마모 부식 저항성:DSS는 특정 부식성 환경에서 우수한 성능을 발휘하므로 펌프, 밸브 및 기타 동력 장비에 적합합니다.
4. 기계적 특성:DSS는 높은 강도와 피로 강도를 지니고 있으며, 항복 강도는 18-8 오스테나이트 스테인리스강의 두 배에 달합니다. 용체화 열처리 상태에서는 연신율이 25%에 이르며, 인성 값 AK(V-노치)는 100J을 초과합니다.
5. 용접성:DSS는 용접성이 우수하고 고온 균열 발생 경향이 낮습니다. 일반적으로 용접 전 예열이 필요하지 않으며, 용접 후 열처리도 필요 없으므로 18-8 오스테나이트 스테인리스강이나 탄소강과 용접할 수 있습니다.
6. 고온 작업:저크롬(18%Cr) DSS는 18-8 오스테나이트 스테인리스강보다 열간 가공 온도 범위가 넓고 저항이 낮아 단조 공정 없이 직접 판재로 압연할 수 있습니다. 고크롬(25%Cr) DSS는 열간 가공이 다소 어렵지만 판재, 파이프, 와이어 형태로 생산할 수 있습니다.
7. 냉간 가공:DSS는 18-8 오스테나이트 스테인리스강보다 냉간 가공 중 가공 경화가 더 크게 나타나므로 파이프 및 판재 성형 시 변형을 위해 더 높은 초기 응력이 필요합니다.
8. 열전도율 및 열팽창률:DSS는 오스테나이트 스테인리스강에 비해 열전도율이 높고 열팽창 계수가 낮아 장비 내화재 및 복합판 생산에 적합합니다. 또한 오스테나이트 스테인리스강보다 열교환 효율이 높아 열교환기 튜브 코어에도 이상적입니다.
9. 취성:DSS는 고크롬 페라이트 스테인리스강의 취성 경향을 그대로 유지하며 300°C 이상의 온도에서는 사용하기에 적합하지 않습니다. DSS의 크롬 함량이 낮을수록 시그마상과 같은 취성상이 생성될 가능성이 줄어듭니다.
워믹 스틸의 생산 이점
워믹 스틸은 듀플렉스 스테인리스강 분야의 선도적인 제조업체로서 파이프, 플레이트, 바, 와이어 등 다양한 제품을 제공합니다. 당사 제품은 주요 국제 표준을 준수하며 ISO, CE, API 인증을 획득했습니다. 제3자 감리 및 최종 검사를 통해 최고 수준의 품질 기준을 충족합니다.
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맞춤형 솔루션:저희는 고객의 특정 요구 사항을 충족하기 위해 다양한 크기와 사양의 제품을 제공합니다.
엄격한 품질 관리:당사의 엄격한 품질 관리 프로세스를 통해 모든 제품이 최고 수준의 품질을 충족하도록 보장합니다.
글로벌 진출:워믹 스틸은 탄탄한 수출 네트워크를 바탕으로 전 세계 고객에게 듀플렉스 스테인리스강을 공급하며, 다양한 산업 분야에 신뢰할 수 있고 고성능의 소재를 제공하고 있습니다.
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게시 시간: 2024년 7월 29일