부식 방지 주조 지정: 등급, 공정 및 검증

펌프 슬리브 교체 주문은 일반적으로 다음 질문으로 시작됩니다. 이전 부품이 18개월 후 플랜지 근처에 구멍이 나면서 파손되었으며, 공장 엔지니어는 다음 주요 턴어라운드까지 지속되는 주물을 원합니다. 부식 방지 주물 인장강도만으로 판단하는 경우는 거의 없습니다. 화학, 열처리, 철강 가공 공장에서는 합금 조성, 주조 공정, 열처리, 내부 건전성이 결정적인 요소입니다. 이 기사에서는 이러한 요소들이 어떻게 함께 작동하는지, 등급을 비교하는 방법, 주물이 서비스되기 전에 확인해야 할 사항에 대해 설명합니다.

내식성 주조란 무엇입니까?

내식성 주물은 용융된 합금을 주형에 부어 성형한 후 사용 환경에서 예상되는 화학적 공격(움푹 들어간 부분, 틈새 부식, 응력 부식 균열 또는 고온 산화)에 저항하도록 설계된 금속 부품입니다. 산업용 주물에 가장 자주 사용되는 재료군은 다음과 같습니다.

• 316L(CF3M 주조 등급)과 같은 오스테나이트계 스테인리스강은 적당한 온도에서 많은 산과 염화물 함유 매체에 대해 전반적으로 우수한 저항성을 갖습니다.
• 2205(CD3MN 주조 등급)와 같은 이중 스테인리스강은 일반 오스테나이트 등급보다 더 높은 강도와 ​​염화물 응력 부식 균열에 대한 더 나은 저항성을 결합합니다.
• 부품이 고온 및 부식성 공정 환경에 직면할 때 선택되는 HP 유형 26Cr35Ni와 같은 니켈-크롬 합금.

주물은 모양이 다른 가공 부품이 아닙니다. 응고 과정에서 주조 합금은 더 거친 입자 구조를 형성하고 수상돌기 수준에서 분리될 수 있으며 공급 시스템이 불량할 때 미세 수축을 포함할 수 있습니다. 세 가지 기능 모두 내식성에 영향을 미칩니다. 따라서 동일한 공칭 등급을 가진 두 개의 주조물은 이를 생산한 주조소에 따라 매우 다른 성능을 발휘할 수 있습니다.

등급 선택을 결정하는 부식 메커니즘

등급을 선택하기 전에 어떤 실패 메커니즘이 가장 가능성이 높은지 식별하십시오. 산업용 내부식성 주물에서는 다음 4가지가 지배적입니다.

• 구멍 및 틈새 부식: 국부적인 공격은 일반적으로 염화물에 의해 발생하며 정체된 지역, 개스킷 아래 또는 퇴적물 아래에서 가속됩니다.
• 응력 부식 균열: 뜨거운 염화물이나 부식성 용액과 같은 특정 환경과 결합된 인장 응력. 갑작스럽고 예상치 못한 골절이 발생하는 경우가 많습니다.
• 입계 부식: 일반적으로 주조, 용접 또는 서냉 중에 합금이 감작될 때 크롬 탄화물 침전으로 인해 발생하는 결정립 경계를 따른 공격입니다.
• 균일한 부식: 표면 전반에 걸쳐 균일한 두께 손실; 예측하기는 더 간단하지만 여전히 필요한 벽 두께와 서비스 수명을 결정합니다.

아래 표는 이러한 메커니즘을 일반적인 합금 반응과 연결합니다.

합금 선택: PREN으로 시작한 다음 더 자세히 살펴보세요.

공식 저항 등가수(PREN)는 염화물 공식 저항에 대한 표준 스크리닝 도구입니다. PREN = %Cr 3.3 x %Mo 16 x %N. 오스테나이트 및 이중 등급의 순위를 빠르게 매깁니다. 아래 막대는 일반적인 주조 등급의 대략적인 값을 보여줍니다.

PREN은 최종 답변이 아닌 출발점입니다. 이는 환원산의 균일한 부식에 대해 아무 말도 하지 않으며 공식 개시 지점으로 작용하는 주조 결함을 감지할 수 없습니다. 중요한 구성 요소의 경우 PREN을 부식 테스트 데이터 또는 서비스 경험과 결합하십시오. 2205 이중 주조는 일반적으로 316L을 빠르게 구멍내는 뜨거운 염화물 서비스에서 살아남지만 용액 어닐링 후 미세 구조가 올바른 경우에만 가능합니다. 열처리가 잘못되면 결정립계에 유해한 상이 형성되고 화학적 성질이 인증을 충족하더라도 주조물이 취약해집니다.

주조 공정이 부식 성능을 어떻게 변화시키는가

주조 경로는 입자 구조, 다공성 및 표면 품질을 결정하므로 부식 거동에 직접적인 영향을 미칩니다. 세 가지 공정이 내식성 부품 생산을 지배하며 각각 다른 특징을 남깁니다.

• 내식성 슬리브, 방사형 튜브, 용광로 롤 및 파이프 섹션과 같은 원통형 구성 요소에는 원심 주조가 선호됩니다. 금속은 외벽에서 안쪽 방향으로 응고되어 수축 공극이 거의 없는 조밀하고 미세한 구조를 생성합니다. 원심 주조는 직경 50mm ~ 1000mm, 길이 최대 4000mm의 부품을 생산할 수 있습니다.
• 인베스트먼트 주조(분실 왁스)는 복잡한 형상, 얇은 벽 및 우수한 주조 표면 마감을 위해 선택됩니다. 쉘 주형은 따뜻하게 유지되기 때문에 주입 및 주형 온도를 제어하지 않으면 금속이 천천히 냉각될 수 있으므로 주조 후 용액 어닐링이 중요합니다.
• 수지사형은 펌프 케이싱, 밸브 본체, 교반기 등 대형 부품에 적합합니다. 무거운 부분은 고르지 않게 냉각되어 분리 및 탄화물 침전의 위험이 증가합니다. 이러한 부품은 올바르게 설계된 열처리 사이클에 더욱 크게 의존합니다.

실질적인 결론은 어닐링 온도 및 냉각 방법, 그리고 해당되는 경우 경도 및 페라이트 함량에 대한 허용 범위를 포함하여 등급과 함께 필요한 열처리를 명시하는 것입니다.

부식 방지 주물 구입 시 확인 사항

조달 문제는 대개 불운보다는 불완전한 사양으로 인해 발생합니다. 내식성 주조에 대한 견고한 사양에는 다음이 포함되어야 합니다.

1. 단조 플레이트 또는 바 표준이 아닌 ASTM A743, ASTM A744 또는 ASTM A890과 같은 주조 표준의 화학적 조성 범위를 갖는 주조 등급입니다.
2. 온도 범위와 냉각 방법, 경도에 대한 허용 한계 및 이중 등급의 경우 페라이트 함량으로 표현되는 열처리 요구 사항(일반적으로 용체화 어닐링)입니다.
3. 비파괴 테스트 요구 사항: 표면 균열에 대한 액체 침투 테스트, 내부 건전성을 위한 방사선 촬영, 압력 함유 부품에 대한 수압 테스트.
4. 문서: 실제 레이들 분석이 포함된 재료 테스트 인증서와 중요한 주물에 대한 분광계 및 금속 조직 보고서.
5. 도면과 관련된 치수 공차 및 가공 요구 사항.

여기서는 파운드리의 검증 하드웨어가 중요합니다. 직접 판독 분광계는 각 열의 실제 화학을 확인하고, 금속 조직 분석은 열처리 후 구조를 확인하며, 3D 스캐닝은 전달된 형상이 모델과 일치하는지 확인합니다. 공칭 구성이 우수한 주물이라도 내재된 결함이 있으면 조기에 실패할 수 있습니다.

부식 방지 주물이 사용되는 곳

부식 방지 주물은 상품으로 구매되는 경우가 거의 없습니다. 그들은 임무를 위해 지정되었습니다. 일반적인 응용 분야는 다음과 같습니다.

• 화학 및 석유화학 플랜트: 프로세스 배관용 2205 및 316L 부식 방지 슬리브, 반응기용 HP 유형 26Cr35Ni 교반기, 공격적인 매체의 밸브 또는 펌프 구성 요소.
• 열처리 및 철강 가공: 산화, 때로는 황화 대기와 결합된 고온에 직면하는 복사관, 용광로 롤 및 용광로 바닥 롤.
• 폐기물 소각: 연소 가스 및 염화물이 풍부한 침전물에 노출되는 화격자 구성 요소 및 열 교환기 요소.

부품가격보다 경제적 지분이 더 크다. 업계 연구에 따르면 전 세계 부식 비용은 약 2조 5천억 달러, 전 세계 GDP의 약 3.4%에 달하며, 그 비용의 대부분은 생산 손실 및 예정에 없는 가동 중단으로 나타나며, 이는 종종 국부적으로 부식된 주물에서 시작되는 피해입니다.

부식 방지 주물은 엄격한 접근 방식을 보장합니다. 부품이 라인에 도달하기 전에 부식 메커니즘을 식별하고 등급 및 열처리를 확인하며 내부 건전성을 확인합니다. 용해, 원심분리, 매몰 주조, 열처리, 가공, 품질 검사를 한 곳에서 관리하는 Wuxi Dongmingguan 특수 금속 제조와 같은 제조업체는 자체 데이터를 통해 이러한 질문에 답할 수 있습니다. 공급업체를 평가할 때 세 가지 질문을 하십시오. 부품이 어떻게 응고되었는지, 어떻게 열처리되었는지, 그리고 제공된 화학 물질이 인증서와 일치하는지 어떻게 알 수 있습니까? 답변은 316L 또는 2205와 같은 등급 이름만 가지고 있는 주조와 실제로 사용 가능한 주조를 구분합니다.