ASTM A105(ASME SA-105)는 플랜지, 피팅 및 밸브와 같은 배관 부품에 대한 업계 표준 단조 탄소강 등급으로, 주변 온도 및 고온 압력 시스템에 신뢰할 수 있는 강도, 용접성 및 경제성이 요구됩니다. 저합금 화학과 예측 가능한 기계적 특성의 균형을 맞추고 열처리로 인성을 조정할 수 있으며 국제적으로 널리 인정받는 동등한 등급(예: 유럽에서 사용되는 EN 등급)을 보유하고 있습니다.
A105의 정의 및 적용 대상
ASTM A105(코드 작업에서 언급될 때 종종 ASME SA-105로 표기)는 주로 상온 및 고온의 압력 시스템에 사용되는 플랜지, 피팅 및 밸브 본체 등 배관 애플리케이션을 위한 탄소강 단조에 대한 표준 사양입니다. 이 표준은 화학적 한계, 필요한 기계적 특성, 허용되는 열처리, 테스트 방법 및 표시/식별을 다룹니다. 이 규격에 따른 단조품은 무게가 제한되며(일반적으로 단조품당 최대 10,000파운드) 석유 및 가스, 석유화학, 발전 및 일반 산업 배관에 신뢰할 수 있고 코드가 허용하는 재료를 제공하기 위한 것입니다.
구매자와 디자이너를 위한 간단한 가이드
상온에서 중간 정도의 온도에서 용접, 가공 및 사용할 압력 유지 배관 하드웨어에 경제적이고 용접 가능한 단조 탄소강 소재가 필요한 경우, 많은 지역에서 A105가 기본 선택입니다. A105 지정 와 함께 정규화, 충격 테스트, 정수압 테스트, 황/인 감소 등 구매자의 추가 요구사항이 필요하고 코드 추적이 필요한 경우 ASTM A961에 따른 재료 테스트 보고서(MTR)를 요구합니다(예: 정규화, 충격 테스트, 정수압 테스트, 황/인 감소). 노치 인성이 필요한 저온 서비스의 경우 SA-350 LF2를 고려하거나 특정 인성/충격 테스트 요건이 있는 A105를 지정하세요.
화학 성분(한계 및 실제적 의미)
아래는 A105/SA-105 사양에 명시된 화학물질 제한에 대한 간결한 표와 실용적인 해설입니다.
| 요소 | 구성(wt%) - A105/SA-105 제한 사항 | 실질적인 효과 |
|---|---|---|
| 탄소(C) | ≤ 0.35% | 강도와 경화성을 제어합니다. 저탄소로 용접성을 유지합니다. |
| 망간(Mn) | 0.60 - 1.05% | 단조 탄소강에 일반적으로 사용되는 강도와 경화성을 추가합니다. |
| 인(P) | ≤ 0.035% | 취성을 줄이고 연성을 개선하기 위해 낮게 유지합니다. |
| 유황(S) | ≤ 0.040% | 뜨거움을 피하기 위해 조절되며, 강도를 높이려면 낮을수록 좋습니다. |
| 실리콘(Si) | 0.10 - 0.35% | 탈산제; 소량으로 강도를 높이고 주조/단조 품질을 향상시킵니다. |
| 구리(Cu) | ≤ 0.40%(참고 A) | 미량 허용; 내식성이 약간 개선되었습니다. |
| 니켈(Ni) | ≤ 0.40%(참고 A) | 합금강이 아닌 흔적만 존재하며, 중요한 합금을 의도하지 않습니다. |
| 크롬(Cr) | ≤ 0.30%(참고 A/B) | 추적만 가능하며 강도에 대한 기여는 제한적입니다. |
| 몰리브덴(Mo) | ≤ 0.12%(참고 A/B) | 추적만 가능하며, 일반적으로 A105에서는 무시할 수 있습니다. |
| 바나듐(V) | ≤ 0.08% | 미량으로 입자 크기를 미세하게 조정할 수 있습니다. |
| 합계(Cu+Ni+Cr+Mo+V) | ≤ 1.00%(참고) | 저합금/탄소 카테고리에서 A105를 유지합니다. |
| 합계(Cr+Mo) | ≤ 0.32%(참고) | 의도하지 않은 합금을 방지하기 위한 추가 제약 조건입니다. |
(표 출처: A105/SA-105 사양 및 산업 물질 데이터시트에서 요약한 화학물질 제한 기준).
해설: A105는 기본적으로 저탄소, 저합금 단조강입니다. 이 사양은 합금 원소의 소량 첨가를 허용하지만 그 총량을 엄격하게 제어하여 탄소강처럼 우수한 용접성, 예측 가능한 단조성 및 경제적인 비용으로 소재가 작동하도록 합니다. 이 화학은 기존의 열처리 옵션(어닐링, 노멀라이즈, 담금질 및 템퍼링)을 지원하지만 A105를 고합금, 내식성 또는 고온 크리프강으로 만들지는 않습니다.
기계적 특성(표준 요구 사항 및 일반적인 범위)
A105는 압력 시스템에서 안전한 사용을 보장하기 위해 최소한의 기계적 성능을 요구합니다. 주요 속성(구매 시 일반적으로 사용되는 인치 파운드 단위)은 다음과 같습니다:
| 지역/국가 | 표준 | 동등한 재료 | 인장 강도 | 수율 강도 | 신장 | 경도 |
| 유럽 | EN 10213 | GS-C25 | 480-620 MPa | 250 MPa | 22% | HB 170 |
| EN 10025 | S235JR | 360-510 MPa | 235 MPa | 26% | HB 140 | |
| 일본 | JIS G3454 | STPG370 | 370-510 MPa | 235 MPa | 20% | HRB 80 |
| JIS G3101 | SS400 | 400-510 MPa | 235 MPa | 26% | HB 140 | |
| 독일 | DIN 17175 | St 35.8 | 490-630 MPa | 250 MPa | 20% | HB 170 |
| DIN 17200 | C 22.8 | 410-550 MPa | 230 MPa | 23% | HB 160 | |
| 영국 | BS 1501 | 1501-151 학년 360 | 480-620 MPa | 250 MPa | 22% | HB 170 |
| 중국 | GB 713 | Q245R | 490 MPa | 245 MPa | 22% | HB 160 |
| GB 699 | Q235B | 375-500 MPa | 235 MPa | 26% | HB 140 | |
| 국제 | ISO 6505 | P245GH | 410-540 MPa | 245 MPa | 24% | HB 150 |
| ISO 4957 | 42CrMo4 | 850-1000 MPa | 600 MPa | 12% | HB 250 | |
| 인도 | IS 2062 | E250 | 410-530 MPa | 250 MPa | 23% | HB 160 |
| 대한민국 | KS D 3503 | STPT370 | 370-510 MPa | 235 MPa | 20% | HRB 80 |
| 미국 | ASTM A105N | A105N | 485 MPa | 250 MPa | 20% | HB 160 |
물리적 속성
| 속성 | 가치 |
| 밀도 | 7.85g/cm³(7850kg/m³) |
| 녹는점 | 1425-1540 °C |
| 열 전도성 | 50.9 W/m-K |
| 전기 전도성 | 10.0 × 10⁶ S/m |
| 비열 | 0.460 J/g-K |
| 영의 계수 | 200 GPa(약 29 × 10⁶ psi) |
| 푸아송 비율 | 0.29 |
| 확장 계수 | 11.7 × 10-⁶/°C |
디자이너를 위한 해석: A105는 단조 배관 부품에 견고한 인장 및 항복 수준을 제공하며, 연성(연신율) 및 경도 한계는 일반적인 상온에서 중간 정도의 고온 서비스에서 취성 거동 없이 소재를 가공, 성형 및 용접할 수 있도록 보장합니다.
열처리, 단조 실습 및 A105 대 A105N
단조 온도 및 일반적인 열처리
-
일반적인 단조 온도 범위: 단조 방식에 따라 약 900~1250°C(≈1650~2300°F). 제어된 재가열/열기계 가공은 강도와 인성을 위해 적절한 입자 흐름을 보장합니다.
-
사양에 따라 단조 후 열처리가 허용됩니다: 어닐링(연화), 노멀라이징(입자 개선, 인성 향상), 담금질 및 템퍼링(강도/인성 향상) 또는 지정된 기타 템퍼링. 구매자는 디자인 요구 사항을 충족하기 위해 정확한 열처리 순서를 지정하는 경우가 많습니다.
A105 대 A105N - "N"의 의미
-
A105N(또는 SA-105N) 는 정규화 (그리고 보통 템퍼링)이 수행되었습니다. "N" 지정자는 단조 후 단조를 정규화하여 보다 균일하고 정제된 입자 구조를 생성하여 인성을 개선하고 기계적 특성을 보다 일관되게 유지했음을 의미합니다.
-
실질적인 주요 차이점: 화학적으로 기본 한계는 동일하지만 A105N은 단조 후 정규화/열처리됨 일반적으로 향상된 인성, 더 나은 입자 구조 및 더 일관된 기계적 특성이 필요한 곳에서 선호됩니다. 현재 많은 구매자가 서비스 변동의 위험을 줄이기 위해 A105N을 기본값으로 지정하고 있습니다.
구매자 팁: 주기적 부하, 압력 서지 또는 저온 서비스가 적용되는 경우 A105N을 지정하거나 충격 테스트에 대한 추가 요구 사항을 추가하세요. 상온의 일반 유틸리티 배관의 경우 일반적으로 일반 A105가 허용됩니다.
국제 등가물 및 상호 참조
ASTM A105/ASME SA-105는 미국 표준이지만, 일반적으로 사용되는 국제 동등 규격이 있습니다. 동등성은 화학적 및 기계적 특성을 비교하는 실용적인 것이지만, 진정한 동등성은 구매자와 코드 당국에 확인해야 합니다.
| 지역/국가 | 표준 | 동등한 재료 |
| 유럽 | EN 10213 | GS-C25(압력 부품용 단조 탄소강) |
| EN 10025 | S235JR(탄소 구조용 강철, 일반적으로 압력 장비에 사용됨) | |
| 일본 | JIS G3454 | STPG370(압력 배관용) |
| JIS G3101 | SS400(일반 구조용 탄소강) | |
| 독일 | DIN 17175 | St 35.8(탄소강 파이프, 압력 시스템용) |
| DIN 17200 | C 22.8(일반 탄소강) | |
| 영국 | BS 1501 | 1501-151 등급 360(압력 장비용 탄소강) |
| 중국 | GB 713 | Q245R(보일러 탄소강) |
| GB 699 | Q235B(구조용 탄소강, 압력 용기에 일반적으로 사용됨) | |
| 국제 | ISO 6505 | P245GH(압력 부품용 단조강) |
| ISO 4957 | 42CrMo4(고강도 합금강) | |
| 인도 | IS 2062 | E250(구조 및 압력 시스템용 일반 탄소강) |
| 대한민국 | KS D 3503 | STPT370(압력 배관용 탄소강) |
| 미국 | ASTM A105N | A105N(ASTM A105의 정규화 버전) |
중요: "동등한" 표는 시작점입니다. 코드 작업에서 외국 표준 단조를 A105의 대체품으로 받아들이기 전에 항상 화학적 범위, 필요한 열처리 및 기계적 테스트 체제를 확인하십시오.
제조, 용접 및 가공 실무 노트
가공 및 제작
-
A105 기계는 쉽게 정규화 또는 어닐링 상태가 됩니다. 경도 제한(최대 187 HBW)으로 과도한 공구 마모를 방지할 수 있습니다.
-
플랜지의 공차가 엄격한 가공의 경우, MTR에 지정된 열처리 및 경도 보고서를 요청하세요.
용접 및 용접 실습
-
A105는 저탄소이며 두께 및 코드 요구 사항에 따라 예열 및 용접 후 열처리를 적용하면 일반적인 필러 와이어(ER70S-x/E7018 등)와 우수한 용접성을 갖습니다.
-
두꺼운 섹션 또는 중요한 서비스의 경우 예열, 인터패스 온도 및 PWHT에 대한 ASME B31.x 또는 해당 코드 지침을 따르세요. 충격 인성이 우려되는 경우 용접 전에 정규화하거나 충격 테스트를 지정하세요.
표면 보호 및 부식
-
A105는 내식성이 없습니다. 부식성 환경의 경우 코팅(에폭시, 허용되는 경우 비압력 부품에 아연 도금), 도장 또는 내식성 합금을 선택해야 합니다. 매립 서비스에 사용되는 플랜지의 경우 보호 코팅 및 음극 보호를 고려합니다.
검사, 테스트 및 인증
A105 단조품 구매 시 필요한 테스트와 문서를 명시하세요. 일반적인 요구 사항:
-
재료 테스트 보고서(MTR) - 각 열/로트별로 추적 가능한 화학적 및 기계적 테스트 결과(종종 인증을 위해 지정된 ASTM A961).
-
인장 및 경도 테스트 - 표준에 따라
-
거시적/육안 검사 - 를 사용하여 위조된 랩이나 균열을 드러낼 수 있습니다.
-
NDE(구매자가 요구하는 경우) - 압력에 민감한 부품의 경우 UT 또는 RT, 표면 결함의 경우 자성 입자 또는 염료 침투제를 사용합니다.
-
충격 테스트(샤르피 V-노치) - 구매자가 지정하는 경우에만 (기본적으로 A105는 모든 단조에 대해 충격 테스트를 요구하지 않으며, 저온 서비스의 경우 SA-350 LF2를 지정하거나 추가 요구 사항을 추가합니다).
-
수압 테스트 - 지정된 경우에만 의무화됩니다(ASTM A961 부록 S57에서는 단조품에 대한 정수압 테스트 요구 사항을 설명합니다).
구매 주문서(PO)에 포함할 사양 조항 예시입니다:
-
"재질: 구매자의 요구 사항에 따라 정규화(A105N) 된 ASTM A105 / ASME SA-105."
-
"인증: 열 번호 추적 기능을 포함한 ASTM A961에 따른 전체 MTR."
-
"보충: 밸브 및 피팅에 대한 -20°C(또는 지정된 온도)에서의 Charpy V-노치 테스트."
-
"NDE: 압력 유지 부품에 대한 구매자의 NDE 계획에 따른 초음파 테스트."
일반적인 애플리케이션 및 선택 체크리스트
일반적인 애플리케이션
-
배관 시스템용 용접 넥, 슬립온 및 블라인드 플랜지
-
밸브 본체(게이트, 글로브, 체크) 및 보닛 구성품
-
석유 및 가스, 석유화학, 정유, 발전소 및 일반 산업용 배관에 사용되는 단조 피팅(티, 엘보우, 감속기)
엔지니어를 위한 선택 체크리스트
-
작동 온도 및 압력 - A105가 작동 온도에서 설계 코드 허용 응력을 충족하는지 확인합니다.
-
저온 서비스? - 그렇다면 충격 테스트 또는 대체 합금이 필요합니다.
-
부식성이 강한 환경? - 그렇다면 추가적인 표면 보호 또는 합금 업그레이드가 필요합니다.
-
용접/용접 후 작업 - 필요한 경우 예열/PWHT를 지정합니다.
-
추적성 및 테스트 - MTR 및 추가 NDE가 필요합니다.
-
소재 조건(A105 대 A105N) - 균일한 인성이 필요한 경우 정규화/열처리를 지정합니다.
-
무게 제한 - 10,000파운드 이상의 단조품은 A105가 적용되지 않을 수 있으므로 대체 사양(A266 등)을 확인하세요.
주문, 표시 및 구매자 추가 요구 사항
권장 PO 언어(간결함)
-
재질: ASTM A105 / ASME SA-105, 최신 개정판.
-
열처리: 정규화 및 템퍼링(A105N) 또는 PO당 어닐링으로 단조됩니다.
-
인증: ASTM A961에 따른 MTR, 열수, 화학 분석, 인장 및 경도 결과가 포함된 테스트 보고서.
-
NDE: 임계 압력 유지 표면의 초음파 검사, 가공된 보어의 염료 침투제.
-
표시: 각 단조품에 열 번호, 재료 사양 및 제조업체 ID가 스탬프 처리되어 있습니다.
단조품에서 볼 수 있는 일반적인 표시
-
제조업체 로고
-
히트 번호(MTR로 추적 가능)
-
재질 사양(예: A105 또는 SA-105)
-
사이즈 또는 특별 주문 코드
부식 거동, 온도 제한 및 일반적인 고장 모드
-
부식: A105는 탄소강으로 습하거나 부식성이 강한 환경에서 부식됩니다. 부식성 매체에서는 코팅, 억제제를 사용하거나 스테인리스 또는 합금강으로 업그레이드하세요.
-
서비스 온도: 상온 및 적당히 높은 온도에 적합합니다. 고온 크리프 문제가 있는 경우 지속적인 고온에 적합하도록 설계된 합금을 선택하세요.
-
실패 모드 보기: 염화물 환경에서의 응력 부식 균열(탄소강의 경우 드물지만 특정 화학/응력 하에서 가능), 주기적 하중으로 인한 피로 균열, 충격 테스트 없이 의도 온도 이하에서 사용할 경우 취성 파괴 - 피해야 할 조건을 지정합니다.
빠른 참조 표(엔지니어용 포켓 시트)
표 A - 요약(빠른)
| 항목 | A105/SA-105 요약 |
|---|---|
| 유형 | 배관용 탄소강 단조 |
| 최대 탄소 | 0.35% |
| 인장(분) | 70ksi(485MPa) |
| 수율(분) | 36ksi(250MPa) |
| 경도(최대) | 187 HBW |
| 일반적인 양식 | 플랜지, 피팅, 밸브 본체 |
| 더 거친 부품을 위한 선호 마감 | A105N(정규화) |
표 B - A105를 선택해야 하는 경우와 대체품 비교
| 조건 | A105 사용 | 대안 고려 |
|---|---|---|
| 주변 압력 배관 | ✓ | |
| 저온 서비스(극저온) | SA-350 LF2 사용 또는 충격 테스트 지정 | |
| 부식성, 바닷물 노출 | 듀플렉스/스테인리스 합금 사용 | |
| 고온 크립 서비스 | 크리프 방지 합금(예: 1.25Cr-0.5Mo, 316H 등) 사용 | |
| 노치 요구 사항이 있는 압력 용기용 코드워크 | SA-350 또는 추가 테스트 고려 |
실제 조달 및 공급업체 관련 질문
-
질문: A105에서 원시 바를 사용할 수 있나요? 아니요 - A105는 단조품을 의미하며, 일반적으로 다른 규격에 따라 원봉이 공급됩니다. 봉강으로 가공된 일부 부품은 생산자가 표준에 따라 동등한 화학적 및 기계적 테스트를 입증할 수 있는 경우에만 허용될 수 있습니다.
-
Q: A105는 자성이 있나요? 예 - 다른 탄소강과 마찬가지로 A105는 강자성입니다.
-
Q: A105를 열처리하여 강도를 높일 수 있나요? 담금질 및 템퍼링이 가능하지만 단조품 가게에서는 일반적으로 구매자가 지정한 단조 후 열처리를 통해 단조품을 생산합니다. 달성 가능한 속성은 제조업체에 문의하세요.
자주 묻는 질문
-
ASTM A105와 ASME SA-105의 차이점은 무엇인가요?
ASME SA-105는 ASME 코드 간행물에서 사용되는 형식 및 명칭이며, 내용은 ASTM A105와 일치합니다(PO에서 정확한 개정 연도 확인). -
A105는 충격(Charpy) 테스트가 필요한가요?
기본적으로 제공되지 않습니다. 충격 테스트는 구매자의 추가 요구 사항입니다. 저온 작업의 경우 충격 테스트가 필요하거나 SA-350 LF2를 사용하세요. -
A105N 무엇을 의미 합니까?
"N"은 정규화 열처리(A105N)를 나타내며, 단조 A105에 비해 입자 구조가 정제되고 인성이 향상되었습니다. -
A105 위조 시 어떤 서류를 요구해야 하나요?
전체 MTR(ASTM A961), 열수 추적성, 인장 및 경도 테스트 보고서, PO에서 요구하는 모든 NDE 또는 정수압 테스트. -
A105는 극저온 서비스에 적합합니까?
아니요 - 극저온 또는 극저온 서비스의 경우 필요한 온도에서 충격 인성이 보장되는 소재(예: LF 시리즈 강 또는 특정 저온 합금)가 필요합니다. -
A105는 스테인리스 플랜지와 어떻게 다릅니까?
A105는 내식성은 훨씬 떨어지지만 훨씬 저렴합니다. 내식성이 필요하거나 공정 조건이 요구되는 경우 스테인리스를 사용하십시오. -
A105 단조품을 고압/고온 증기 라인에 사용할 수 있습니까?
많은 증기 및 발전소 애플리케이션에서 사용되지만, 관리 압력 코드(ASME, API 등)에 따라 작동 온도에서 허용되는 응력을 확인합니다. -
A105의 일반적인 경도는?
이 사양은 브리넬 경도를 ≤ 187 HBW로 제한합니다. 이는 기계 가공성을 보장하고 부서지기 쉬운 미세 구조를 방지하는 데 도움이 됩니다. -
A105 구성 요소의 일반적인 오류는 무엇인가요?
주기적인 하중으로 인한 피로 균열, 보호되지 않은 경우 부식으로 인한 누출, 테스트 없이 의도된 노치 인성 이하로 사용할 경우 취성 파단 등이 발생할 수 있습니다. -
유럽에서 A105를 대체할 수 있는 표준 대체품이 있나요?
엔지니어들은 유사한 단조강으로 EN 10222-2/P 등급(예: 1.0460/P250GH 제품군)을 자주 참조하지만 화학, 기계 및 열처리에 대한 완전한 교차 점검이 필수입니다.
실제 샘플 조달 조항(복사/붙여넣기)
Material: ASTM A105 / ASME SA-105, 최신 개정판.
열처리: 정규화(A105N)로 설정합니다.
인증: 화학 분석, 인장 및 경도 테스트에 대한 열 번호 추적성 및 결과가 포함된 ASTM A961에 따른 제조업체 테스트 보고서(MTR)를 제공하세요.
NDE/테스트: 압력 유지 기능에 대한 초음파 테스트, -20°C에서 수압 테스트 및 샤르피 충격(지정된 경우)을 추가 요구 사항으로 지정합니다.
마킹: 각 단조품에는 제조업체 ID, 열 번호 및 재료 명칭이 스탬프로 찍혀 있습니다.
MWAlloys의 마무리 실무 참고 사항
MWAlloys와 같은 공급업체의 경우, 완전한 MTR을 공급하고 열별 테스트 결과를 보여줄 수 있도록 밀 및 단조 기록을 체계적으로 정리해야 합니다. 단조품 납품 여부를 명시하세요. 단조, 정규화 또는 담금질 및 템퍼링를 참조하고 파이프라인 피팅 및 플랜지에 대한 가공 공차 및 표면 처리 옵션을 제공합니다. 수출 고객의 경우 항상 일치할 수 있는 표준 상호 참조(EN/JIS)를 파악하고 수입 코드에 따라 예상되는 추가 테스트를 확인합니다.
KO 
EN 
AR 
JA 
DE 
IT 
ES