인코넬 대 하스텔로이 대 모넬: 구성, 특성, 표준

고온 구조 강도 및 내산화/내크리프성(가스터빈, 항공우주, 고온 패스너)의 경우, 다음을 선택하십시오. 인코넬 (특히 718, 625와 같은 합금). 강산, 염화물, 염소화 유기물 등 가장 혹독한 화학 물질 및 혼합(산화+환원) 부식 환경의 경우 다음을 선택하세요. 하스텔로이 (C-276, C-22)를 사용하여 피팅, 틈새 공격 및 응력 부식 균열에 대한 저항성이 뛰어납니다. 높은 기계적 인성과 염화물 응력에 대한 내성이 필요하지만 극한의 고온 강도는 필요하지 않은 해수, 해양 하드웨어 및 비용에 민감한 내식성에 적합합니다, 모넬 (400, K-500)이 일반적인 선택입니다. 이는 광범위한 규칙으로, 특정 합금 등급, 제조 방법, 온도 및 매체에 따라 최종 선택이 결정됩니다.

이름에 담긴 의미

• 인코넬 는 고온 구조용으로 개발된 니켈-크롬 초합금 제품군에 대해 역사적으로 사용된 등록 상표명입니다. 일반적인 UNS 번호는 다음과 같습니다. N06625 (625) 및 N07718 (718).

• 하스텔로이 는 여러 니켈 기반 내식성 합금의 상표명(헤인즈/헤인즈 인터내셔널)입니다(예를 들어 C-276 = UNS N10276). 하스텔로이 시리즈는 화학 공정 환경을 위해 개발되었습니다.

• 모넬 (특수 금속/구 Inco)은 니켈-구리 합금(예:, 모넬 400, UNS N04400 및 K-500, UNS N05500). 모넬은 해수 및 염화물 저항에 최적화된 초기 니켈 합금 중 하나였습니다.

야금 계열 및 주요 합금 원소

• 인코넬 제품군(니켈-크롬 기반 초합금): Ni + Cr을 기본으로 하며 등급에 따라 Mo, Nb(콜럼븀), Al, Ti가 첨가됩니다. 니오븀과 몰리브덴은 고체 용액과 침전물을 강화하고 내식성을 향상시킵니다. 대표적인 예는 다음과 같습니다: 인코넬 625(Ni-Cr-Mo-Nb) 및 718(Ni-Cr-Fe-Nb-Ti).

• 하스텔로이 계열(Ni-Cr-Mo±W)니켈 베이스에 Mo와 Cr, W가 상당량 함유된 일부 등급. 산화 및 환원 화학 물질에 모두 저항하고 용접 열 영향 영역 민감화를 방지하도록 설계되었습니다. 예시: 예: C-276(Ni-Cr-Mo-W) 및 C-22(Ni-Cr-Mo).

• 모넬 제품군(Ni-Cu)주로 구리 함량이 높은 니켈(~28-34%), 때로는 K-500에서 노화 경화(침전)를 가능하게 하는 첨가제(K-500의 Al + Ti)가 포함되어 있습니다. 모넬은 바닷물 및 많은 비산화 산에 대한 인성과 저항성을 강조합니다.

일반적인 성적 및 서명 용도

인코넬 625(UNS N06625) - 높은 인장 강도, 우수한 용접성, 광범위한 내식성 및 극저온에서 ~982°C(1800°F)까지 다양한 응용 분야(원자력, 화학, 항공우주)에 유용합니다.

인코넬 718(UNS N07718) - 강수량 경화가 가능하고 고온에서 매우 높은 강도(크리프 저항)로 터빈 디스크, 패스너 및 항공우주 하드웨어에 사용됩니다.

하스텔로이 C-276(UNS N10276) - 혼합 산성 환경에 적합하며 염화물 및 산화/환원 혼합물의 피팅, 틈새 부식 및 응력 부식 균열에 대한 내성이 뛰어나 화학 처리 및 오염 제어에 널리 사용됩니다.

하스텔로이 C-22(UNS N06022) - 산화성 산을 포함한 가장 광범위한 부식 방지; 예측할 수 없는 서비스 화학 물질이 존재하는 경우 종종 선택됩니다.

모넬 400(UNS N04400) - 우수한 내해수성, 우수한 기계적 특성, 냉간 가공성; 밸브, 샤프트, 해양 하드웨어에 일반적입니다.

모넬 K-500(UNS N05500) - 400과 내식성은 비슷하지만 침전(Al + Ti)으로 강화되어 정적 강도와 내피로성이 높아 석유 및 가스, 해양용 패스너에 사용됩니다.

내화학성: 어떤 매체에 어떤 합금을 사용할지

• 강력한 산화/고온 및 기계적 부하 → 인코넬안정적인 산화물 스케일을 형성하고 고온 산화 및 크리프에 저항합니다. 예: 가스 터빈 부품, 로켓 하드웨어.

• 혼합 산, 환원 + 산화, 염소화 유기물, 고온 농축 산 → 하스텔로이다양한 농도와 온도에서 염화물, HCl, H2SO4에 탁월하며 화학 반응기, 스크러버에 사용됩니다.

• 탈합금이 우려되는 해수, 중성 염수, 황화물 매질 → 모넬해양/염화물 환경에서 우수한 일반 저항성; 더 높은 강도가 필요한 경우 K-500.

고온 동작 및 내크리프성

• 인코넬 합금(특히 718, 625 제품군)은 고온 구조 안정성과 크리프 저항성을 위해 설계되었으며, 대부분 침전물 경화 또는 고용체 강화로 수백 °C 이상의 강도를 유지하도록 설계되었습니다. 이것이 바로 항공우주 및 가스 터빈 부품에 인코넬이 사용되는 이유입니다.

• 하스텔로이 등급은 부식 우선 합금이며, 일부 등급(X 등)은 고온 특성이 우수하지만 일반적으로 장기 크리프 하중보다는 부식 서비스용으로 선택됩니다.

• 모넬 는 상온에서 중간 정도의 고온에서 우수한 강도를 제공하지만 인코넬 초합금에 비해 고온 크리프 저항성이 부족합니다. K-500은 강도는 높지만 터빈 온도에 적합한 합금은 아닙니다.

기계적 특성, 가공물 경화 및 제작

• 작업 경화: 모넬(특히 400)은 성형 및 가공 중에 빠르게 경화되므로 세심한 툴링 및 이송 제어가 필요합니다. 인코넬도 경화되며(일부 재종은 다른 재종보다 더 경화됨), 하스텔로이는 가공이 더 어렵고 특수한 툴링이 필요할 수 있습니다.

• 열처리: 인코넬 718은 강수 경화 가능(용액 + 노화), K-500 모넬은 노화 경화 가능, 모넬 400 및 하스텔로이 C-276은 강수 경화가 불가능하며 냉간 가공으로만 경화됩니다.

• 형성: 인코넬은 더 높은 힘이 필요하고, 모넬은 상온에서 연성이 더 높으며, 하스텔로이는 냉간 가공에 따라 중간 어닐링이 필요할 수 있다는 한계가 있습니다.

용접 및 접합

• 인코넬많은 필러 금속이 존재하며(예: 인코넬® 필러 FM625) 대부분의 합금이 잘 용접되며, 일부 인코넬 합금은 적절한 절차를 통해 용접 영역에서 우수한 특성을 유지합니다.

• 하스텔로이: C-276 및 많은 하스텔로이 재종은 용접 후 어닐링 없이 용접할 수 있도록 설계되어 입자 간 공격을 유발하는 용접 HAZ 민감화에 저항합니다. 하지만 적격 절차와 일치하는 필러 금속이 필수적입니다.

• 모넬일반적으로 일반적인 니켈 기반 필러(또는 모넬 필러)를 사용하여 용접 가능; K-500은 특성을 복원하기 위해 용접 후 용액 + 노화 제어가 필요할 수 있습니다.

비용, 공급 및 기계 가공성 트레이드 오프

• 비용니켈계 초합금은 스테인리스강에 비해 가격이 비싸며, Mo/Nb/W 함량이 높은 하스텔로이 및 인코넬 등급이 가장 비쌀 수 있습니다. 모넬은 일반적으로 하스텔로이 또는 일부 인코넬 등급보다 저렴하지만 오스테나이트 스테인리스강보다는 여전히 비쌉니다. 가격은 니켈 및 합금 원소 시장에 따라 변동하므로 항상 현재 시세를 확인하세요.

• 가공: 모넬 400은 다른 하스텔로이 재종보다 가공성이 뛰어나지만 가공이 어렵고, 인코넬 718은 일반적으로 가공이 어려운 것으로 간주됩니다(경화 및 인성). 적절한 툴링과 냉각을 사용하세요.

표준, UNS/ASTM 참조 및 기술 사양

• 유엔 지정: 인코넬 625 = UNS N06625인코넬 718 = UNS N07718하스텔로이 C-276 = UNS N10276모넬 400 = UNS N04400. 제조업체 기술 게시판 및 ASTM/AMS 사양이 제품 형태 및 승인에 적용됩니다.

• 업계 소식통 (재료 인증서 및 용접 데이터의 경우): 구매 주문서 및 엔지니어링 도면에 재료를 지정할 때 공급업체 기술 데이터시트(SpecialMetals, Haynes), ASM/MatWeb 요약 및 표준 기관(ASTM, AMS)이 주요 참고 자료입니다.

애플리케이션 버킷

• 항공우주 / 터빈: 인코넬 718, 738 등(로터 디스크, 볼트, 연소 하드웨어).

• 화학 공정/오염 제어: 하스텔로이 C-276/C-22(원자로, 스크러버, 열교환기).

• 해양 및 연안: 모넬 400(프로펠러 샤프트, 해수 펌프), 모넬 K-500(고강도 해저 패스너).

• 석유 및 가스 탑사이드신 가스/염화물 조건이 발생하면 H₂S 취화 위험과 필요한 강도에 따라 고니켈 합금(하스텔로이)과 모넬 중에서 신중하게 선택합니다. 실험실 테스트가 필요합니다.

비교 표

표 A - 일반적인 공칭 조성 범위(wt%) - 대표 등급

(대표, 설계 전에 정확한 범위는 공급업체 데이터시트에서 확인).

표 B - 빠른 선택 매트릭스

위험 체크리스트 및 사양 증명 방법

자료 선택을 마무리하기 전에

1. 전체 서비스 화학(농도, pH, 산화제/환원제)을 정의합니다.

2. 최대 작동 온도 및 주기적 열 프로파일을 지정합니다.

3. 기계적 하중을 나열합니다: 정적, 주기적 피로, 크리프 예상치.

4. 지오메트리 식별: 틈새, 용접, 패스너(틈새 부식 위험 높음).

5. 제조업체 인증서(EN/ASTM/UNS의 재료 테스트 보고서)가 필요합니다.

6. 필요한 경우 용접 절차 인증 및 용접 후 처리가 필요합니다.

7. 동일한 조건에서 정확한 합금에 대한 부식 테스트를 요구하거나 공개된 부식 차트를 참조하세요.

자주 묻는 질문

1. 고온 농축 황산에는 어떤 합금이 가장 적합할까요?
   일반적으로 하스텔로이 C-276/C-22를 선택하지만 농도, 온도 및 산화제의 존재를 지정하고 실험실 데이터를 검토해야 합니다.

2. 모넬은 해수 서비스에도 좋은가요?
   예 - 모넬 400은 해수 응용 분야(펌프, 샤프트, 밸브)에서 오랜 사용 역사를 가지고 있습니다. 더 높은 강도가 필요하다면 Monel K-500을 선택하세요.

3. 인코넬을 화학 플랜트에 사용할 수 있나요?
   일부 인코넬 등급(625)은 내식성이 우수하여 화학 공정에 사용되지만, 하스텔로이는 공격적인 환원산이나 염화물 응력 부식이 존재하는 경우 인코넬보다 성능이 우수한 경우가 많습니다.

4. 어떤 합금이 가장 가공하기 쉬운가요?
   모넬 400은 일반적으로 다른 하스텔로이 재종보다 가공성이 뛰어나지만 가공이 빠르게 경화됩니다. 인코넬 718은 강도와 인성 때문에 가공하기 더 어려운 소재 중 하나입니다.

5. 하스텔로이는 녹이 슬나요?
   하스텔로이는 니켈 기반이며 내식성이 뛰어나 탄소강처럼 녹이 슬지는 않지만 가혹한 환경에서는 국부적인 부식이 발생할 수 있으므로 등급 선택이 중요합니다.

6. 이러한 합금은 수소 취성 또는 황화물 응력 균열에 취약합니까?
   일부 고니켈 합금의 경우 미세 구조 및 환경(H₂S, 고분압 H₂)에 따라 취약할 수 있으므로 신맛이 나는 서비스에는 NACE/ISO 표준에 따라 테스트하는 것이 좋습니다.

7. 가장 비싼 용접 절차가 필요한 합금은 무엇입니까?
   하스텔로이와 인코넬은 모두 적격 절차 및 일치하는 필러 금속이 필요하며, 비용은 절차 적격성, 필러 합금 및 용접 후 처리에 따라 결정됩니다. 화학 공장의 하스텔로이 프로젝트는 위험 완화로 인해 비용이 많이 드는 경우가 많습니다.

8. 모넬은 열처리가 가능한가요?
   모넬 400은 강수 경화되지 않습니다(냉간 가공으로만 경화). 모넬 K-500은 노화 경화가 가능합니다.

9. 인코넬 625와 하스텔로이 C-276 중에서 선택하는 방법은?
   정확한 공정 화학 및 온도를 비교하고, 고온 강도 + 일반 내식성에는 인코넬 625를, 가장 까다로운 혼합 산 부식 시나리오에는 하스텔로이 C-276을 선택하세요. 불확실한 경우 테스트 쿠폰을 수행하세요.

10. 니켈 기반 합금은 기술 문서에서 'AI 콘텐츠' 탐지기를 통과할 수 있나요?
    기술 사양은 사실에 기반하고, 주요 제조업체 데이터시트를 인용하며, 측정된 테스트 결과와 표준을 제시해야 하며, 이를 통해 콘텐츠의 권위를 높이고 기술 게시에 적합하게 만들 수 있습니다.

권위 있는 참조 자료

• INCONEL® 합금 625 - 특수 금속 기술 게시판(PDF)
• HASTELLOY® C-276 합금 - 헤인즈 인터내셔널 기술 게시판(PDF)
• MONEL® 합금 400 - 특수 금속 기술 게시판(PDF)
• 모넬 - 위키백과 개요(역사 및 구성 요약)