배관 재질 이야기-1

1. 일반적인 금속재료의 종류

1-1 탄소강 (Carbon Steel) 

화학공장에 가장 널리 이용되는 재료로 부식저항/산화저항/고온강도/인성이 상대적으 

로 낮고 황화합물/가성소다/아민 수용액중에서 응력부식균열을 일으킨다. Hydrogen 

Attack 이나 Graphitation에도 민감하다. 

1-2 킬드강(Killed Carbon Steel) 

제조공정중에 Si, Mg, Al을 첨가하여 녹아있는 산소가스를 완전히 제거한 탄소강으 

로 다음경우에 사용한다. 

1) 유체중에 수소분압이 50psia를 넘을 경우 

2) 수용액중에 H2S농도가 0.3mol % 이상이거나 물중에 H2S가 10ppm이상으로 

존재할 때 

3) 유체중에 HF, BF3가 포함되어 있을경우 

4) 용액중에 아민(MEA/DEA/TEA)의 농도가 5wt%를 넘을 때 

5) 장비의 설계온도가 482℃를 넘을 경우 

1-3 저합금강 (Low Alloy Steels) 

크롬을 첨가하여 고온강도와 산화/황화/수소취성에 대한 저항을 높인 것으로 일반탄 

소강에 비해 용접이 어려우므로 사전 및 사후 열처리가 필요하다. 

1) C-0.5Mo & Mg-0.5Mo 

고온에서 탄소강대신 사용하거나 중간온도에서 Hydrogen-Attack이 예상되는 곳 

에서 사용한다. 최대사용가능온도는 킬드강과 같이 538℃이나 371℃이상의 온도 

에서 킬드강보다 강도가 크다. 

2) 1Cr-0.5Mo & 1.25Cr-0.5Mo 

고온에서 Hydrogen-Attack 혹은 황부식(Sulfur Corrosion)이 예상되는 곳에서 

이용된다. 

3) 2.25Cr-1Mo & 3Cr-1Mo 

고온에서의 Hydrogen-Attack이 예상되거나 고온강도가 요구되는 곳에 이용한다. 

4) 5Cr-0.5Mo 

550℉(288℃)이상의 온도에서 복합적인 Sulfur Attack이 예상되는 곳에 자주 이 

용 된다. 

5) 7Cr-0.5Mo 

용액중에 아민(MEA/DEA/TEA)의 농도가 5wt%를 넘을 때나 Crude & Vacuum 

장치의 가열로 튜브에 이용된다.

6) 9%-1% 

황함량이 높은 고온유체(가열로 튜브)에 적용된다. 

7) ANSI 4140 (0.95Cr-0.3Mo), ANSI4340 (1.83Ni-0.8Cr-0.25Mo) 

압축기 임펠러와 축에 이용하기 위해 강도를 증가시킨 것으로 황에 대한 응력 

부식균열을 예방하기 위해 특별한 열처리가 필요하다. 

1-4  Ferritic & Martensitic 스테인레스강 

황화/산화/수소공정에 대한 저항이 크고 염소에 의한 응력부식균열이 민감하지 않다. 

다만 염소/황화합물 수용액에 대한 저항, 용접성, 고온강도가 낮다. 885℉(474℃)에서 

σ-phase문제로 깨질 수 있다. 

1) Type 405 & 410s (12Cr) 

주로 Clad Lining 재료로 이용되며 중간온도에서 저농도 황화수소에 대한 저항 

이 좋다. 

2) Type 410s (13Cr) 

밸브와 펌프의 Trim과 Tray에 널리 이용되며 유체중에 수소분압이 50psia를 넘 

을 경우에 열교환기 튜브로 쓰인다. 

1-5 Austenite스테인레스 강 

산화/황화에 대한 저항이 크다. 316은 Naphthenic Acid에 대한 저항이 크고 321 & 

347은 Polythionic산에 의한 응력부식균열에 대한 저항이 크다. 염소수용액에 의한 응 

력부식 균열에 민감하다. 

1) Type 304 (18Cr-8Ni) 

고온에서 H2와 H2S에 의한 공격이 예상되는 열교환기 튜브와 용접이 필요없는 

장치에 이용된다. Polythioic산과 염소에 의한 응력부식에 민감하다. 

2) Type 316 (18Cr-8Ni-2.5Mo) 

인산, Naphthenic산, 저농도의 황산과 같은 부식환경에 사용된다. 또한 고온 강도 

가 요구되는 곳에 이용하기도 한다. 유체중에 수소분압이 50psia를 넘을 경우에 

427℃∼871℃의 온도에서 Polythionic산에 노출될 경우 응력부식 균열이 일어날 

수 있다. 

3) Type 309 (25Cr-12Ni) & Type 310 (25Cr-20Ni) 

1093℃까지 산화저항을 높인 것으로 고온용도와 가열로의 튜브지지대로 이용된 

다. 

4) Type 321 & Type 347 (18Cr-10Ni) 

Ti과 Cb (Columbium)을 첨가하여 조직을 안정화시키므로서 용접시 Carbide의 



침전을 막아 경계면부식(Intergranular Corrosion)을 예방한다. Type 304와 마찬 

가지로 황이 포함된 유체를 다루는 장비의 경우 표면이 황화되었기 때문에 공기 

와 접촉할 때는 소다재로 먼저 중화시켜야 한다. 

5) Carpenter20 (20Cr-29Ni-2Mo-3Cu) 

황산 혹은 염소에 의한 더 큰 저항을 위해 개발되었고 용접성이 낮은 편이다. 

1-6 니켈합금 

1) Monel (70Ni-30Cu) 

Chloride & Fluoride공격이 예상되는 곳이나 바닷물에 널리 이용된다. 그러나 

204℃이상의 온도에서 황화합물에 민감하다.

 

2) Inconel 600/625 (62∼76Ni, 16∼22Cr) 

1093℃까지의 온도에서 높은 산화/환원저항이 요구되는 곳에 이용된다. 그러나 

538℃이상의 Sulfur혹은 Sulfide분위기에서는 적당하지 않고 황산, 염산, 불산을 

다루는 곳에서 Monel보다 성능이 떨어진다. 

3) Incoly 800/825 (33∼42Ni, 21∼22Cr) 

Austenite 스테인레스강과 비슷하나 Ni함량이 높아서 Chloride Stress Corrosion 

Cracking에 대한 저항이 크다. 

4) Hastelloy B/C (59∼65Ni, 16∼30Mo) 

매우 심한 부식환경에 이용된다. 

1-7 구리합금 

1) Admiralty (70Cu-29Zn-1Sn) 

Water Condenser의 튜브재질로 이용된다. 204℃이상에서 강도가 떨어지고 pH8 

이상에서 부식이 심하므로 암모니아를 포함한 용액에는 사용이 곤란하다. 용접하 

기 어렵고 바닷물에 대한 저항이 다른 구리합금에 비해 낮다. 

2) Aluminum Brass (77Cu-21Zn-2Al) 

Admiralty와 비슷하나 바닷물에 대한 저항이 더 커서 해수응측기로 이동된다. 

3) Naval Brass (60Cu-Zn39-1Sn) 

상기 1) & 2) 재료 사용할 때 튜브 Sheet로 이용된다. 

4) 90Cu-10Ni 

해수에 대한 저항이 크나 황하합물 수용액에 대한 저항이 낮다. 

5) 70Cu-30Ni 

해수에 대한 저항이 크고 암모니아에 의한 응력부식균열에 민감하지 않다. 강도 

가 크고 용접성이 좋으며 황화합물 수용액에 대한 저항도가 크다.

6) Aluminum Bronze (91Cu-7Al) 

해수에 대한 저항이 크고 용접성이 좋으나 사후 열처리가 필요하다. 

1-8 티타늄 

Chloride Cracking/바닷물/Sour Water등에 의한 부식에 가장 뛰어난 저항을 보인다. 

요즈음 니켈합금과의 가격 경쟁력이 향상되면서 심한 부식환경의 열교환기 튜브로 

사용되는 경향이 증가하고 있다.