모넬 400 ASTM 표준

모넬 400(UNS N04400/합금 400) 는 바닷물, 여러 부식성 화학물질에 대한 탁월한 내성과 영하 538°C(약 1,000°F)에서의 뛰어난 기계적 성능으로 유명한 Ni-Cu 이원 합금입니다. 엔지니어링 조달 및 사양의 경우 ASTM/ASME 표준 제품군(가장 일반적으로 ASTM B127, B164, B165, B166및 관련 제품 표준)에 따라 구성 제한, 기계적 요구 사항, 제품 형태 및 필수 테스트를 정의하므로 구매 사양을 작성할 때 각 제품 형태에 대한 관련 ASTM 문서를 사용합니다.

모넬 400 소재란 무엇인가요?

Alloy 400(일반적으로 Monel® 상표로 판매됨)은 니켈-구리 고용체 합금(UNS N04400). 일반적인 조건에서 단상면 중심의 입방형 금속으로, 열처리가 아닌 냉간 가공으로만 강화됩니다. 높은 니켈 함량(대부분), 상당한 양의 구리, 우수한 인성, 많은 염화물 및 해수 환경에서 일반 스테인리스강을 능가하는 내식성의 조합으로 인해 실용적인 가치가 있습니다. 해양, 화학 처리 및 탄화수소 산업 전반에 걸쳐 Alloy 400에 대한 방대한 양의 기술 경험과 서비스 데이터가 존재합니다.

화학 성분 및 미세 구조

주요 구성 제한(일반적인 ASTM/업계 제한)

다음 표에는 UNS N04400에 대한 ASTM 제품 표준에서 일반적으로 참조하는 성분 제한이 요약되어 있습니다. 정확한 한도는 특정 ASTM 문서 또는 국가 표준마다 약간씩 다를 수 있으므로 항상 구매 주문서에 해당 사양을 인용하세요.

참고: 많은 데이터시트에는 니켈이 주요 원소이고 구리는 일반적으로 28-34% 범위로 표시되어 있으며, 미량 원소(Fe, Mn, Si)는 기계적 및 부식 거동에 영향을 미치기 때문에 엄격하게 관리되고 있습니다. 정확한 허용 기준은 해당 부품 형태(플레이트, 바, 파이프 등)에 적용되는 정확한 ASTM 제품 표준을 참조하세요.

마이크로 구조

Alloy 400은 단상, 면 중심 입방체 고체 용액입니다(침전-경화 단계 없음). 광택이 있고 에칭되지 않은 상태에서는 일반적으로 비금속 개재물(황화물, 산화물)만 분산되어 나타납니다. 합금은 단상이므로 기계적 강화는 노화보다는 냉간 변형으로 인해 발생합니다.

ASTM/ASME 표준 - 각 제품 형태에 사용할 표준

모넬 400을 지정할 때 제품 양식에 따라 적용되는 ASTM/ASME 표준이 결정됩니다. 아래는 엔지니어가 구매 문서를 작성할 때 사용하는 간결한 지도입니다.

이러한 표준을 읽는 방법: 각 표준은 화학적 한계, 기계적 시험(인장, 연신율), 허용 조건(열간 가공, 냉간 가공, 어닐링), 필수 시험(장력, 경도) 및 해당되는 경우 추가 비파괴 검사를 설정합니다. 또한 많은 제품 양식에는 압력 장비에 사용되는 ASME 보일러 및 압력 용기 코드(SB/SA)와 동등한 관련 규정이 있습니다. 항상 고객 또는 프로젝트에서 요구하는 표준의 정확한 연도/버전을 참조하세요.

기계적 특성 및 온도 제한

대표적인 단기 기계적 특성

허용 응력, 크리프 데이터 및 설계 한계는 일반적으로 압력 장비를 설계할 때 ASME 표 또는 재료 데이터 시트에서 가져옵니다. 모넬 400은 극저온에서 연성을 유지하며 냉간 가공 시 강화되는 특성을 보입니다.

부식 거동 - 저항성 및 주의가 필요한 부분

Alloy 400의 명성은 여러 가혹한 환경에서 낮은 부식률을 보여주는 실제 서비스 데이터에 기반합니다.

실제 부식 요약

• 훌륭합니다: 흐르는 바닷물 및 기수, 중성에서 환원 염화물 용액, 특정 조건에서 많은 알칼리(부식성).

• 좋아요: 많은 유기산, 희석된 황산(농도와 온도에 따라 다름)은 산소가 조절될 때 희석됩니다.

• 불량 또는 주의: 농축된 산화성 산(강질산), 강하게 산화되는 염화물 + 일부 Ni-Cu 합금에 대한 국부적 공격을 촉진할 수 있는 고온 조건, 수소 취성 또는 응력 부식 균열(SCC)을 유발하는 일부 환경 - Alloy 400은 많은 오스테나이트 스테인리스강보다 염화물 SCC에 더 강한 내성을 지니고 있습니다.

부식 표 - 일반 미디어

실용적인 참고 사항: 온도, 염화물 농도, 응력(인장 또는 잔류), 산소 함량의 조합이 많은 부식 실패 모드를 제어합니다. 중요한 서비스의 경우 쿠폰 테스트를 요청하거나 정확한 온도/화학 혼합에 대한 공급업체 부식 데이터를 검토하세요.

제작 및 용접

용접성: Alloy 400은 표준 융착 및 저항 방식으로 쉽게 용접됩니다. MIG/TIG의 일반적인 필러 금속은 모넬® 필러 합금(예: 모넬 400 또는 모넬 60), 니켈-구리 기반 로드 또는 지정된 기타 니켈 합금입니다. 일반적으로 예열은 필요하지 않으며, 합금은 냉간 작업만으로 강화되므로 용접 후 어닐링도 일반적으로 필요하지 않습니다. 용접 금속 선택이 호환되는 경우 용접부는 연성이 있으며 우수한 내식성을 유지합니다.

기계 가공성: 가공 속도는 보통이며, 단면 크기와 성질에 따라 툴링과 이송을 선택해야 합니다. 실제로 가공성은 하이니켈 소재와 비슷하며, 공급업체에서 가공 가이드를 제공하는 경우가 많습니다.

성형 및 콜드 워크: 모넬 400은 열간 가공 및 냉간 가공이 가능하며, 냉간 가공을 하면 강도와 경도가 높아집니다. 타이트한 성형(딥 드로잉)의 경우 어닐링 재료를 사용하고, 더 높은 강도가 필요한 용도의 경우 냉간 가공 성질(예: 1/4 하드, 1/2 하드)을 지정합니다. 공작물 경화 속도는 보통~높음으로, 이에 따라 공구 간극과 프레스 힘을 계획합니다.

용접 검사: 용접부가 압력을 유지하는 경우, 해당 사양에서 요구하는 육안, 염료 침투제, 방사선 촬영 또는 초음파에 대한 해당 ASTM/ASME 기준을 따르세요.

열처리 및 강화

모넬 400은 강수량 경화가 아닌. 기계적 강도는 주로 냉간 가공을 통해 증가합니다. 어닐링(연화)은 심한 냉간 변형 후 연성을 회복하기 위해 용액 열처리를 통해 이루어집니다. 가공 경화 제거를 위한 일반적인 어닐링 일정은 공급업체 데이터 및 제품 표준에 정의되어 있습니다(ASTM 사양 또는 공급업체 재료 데이터 시트 확인). 냉간 가공에서 강화가 이루어져야 하므로 설계 엔지니어는 필요한 수율 또는 인장 값에 따라 템퍼를 선택합니다.

테스트, 검사 및 품질 승인(ASTM 요구 사항)

ASTM 제품 표준에서 요구하는 일반적인 테스트는 다음과 같습니다:

• 화학 분석 - 히트 또는 로트당 한 번의 분석(표준당 정확한 빈도).

• 장력 테스트 - 조건 및 제품 크기별 수율/UTS/신장률을 확인할 수 있습니다.

• 경도 - 지정된 경우 또는 냉간 가공된 성질을 확인하는 용도로 사용됩니다.

• 수압 테스트/비파괴 전기 테스트 - ASTM B165에 따른 파이프/튜브의 경우.

• 거시적/미시적 검사 - 단조품이나 중요한 부품에 필요한 경우가 있습니다.

• 인증 - PO에 명시된 열 및 표준에 따라 추적 가능한 MTR(밀 테스트 보고서)을 제공합니다.

압력 장비를 대상으로 하는 경우, 주문서에 ASME 코드 섹션과 SB/SA 지정도 포함되어 있는지 확인하세요(예: ASME SB165).

애플리케이션 및 대안 - 선택 고려 사항

일반적인 적용 분야

• 선박용 하드웨어: 샤프트, 프로펠러 부품, 패스너.

• 화학 처리: 용기, 열교환기, 염수 또는 식염수를 취급하는 배관.

• 탄화수소 및 해양 시스템: 밸브, 펌프 샤프트, 피팅.

• 저온에서 견고성이 요구되는 극저온 품목.

• 부식 + 적당한 강도가 필요한 스프링 및 하드웨어.

비교표(Alloy 400과 대체품 비교)

선택 팁: 염화물/해수 노출 및 인성이 중요하지만 매우 높은 강도 또는 고온 산화 저항성이 주요 기준이 아닌 경우 Alloy 400을 선택하세요. 산화성이 강한 산이나 초고온 강도가 요구되는 경우 다른 니켈 합금(예: Alloy 625, Alloy 825)을 고려하세요.

구매 주문서에 Monel 400을 지정하는 방법

Monel 400에서 항목에 대한 PO 또는 기술 사양 라인을 작성할 때는 다음을 포함하세요:

1. 머티리얼 이름 및 유엔 번호 - "Alloy 400, UNS N04400."

2. 제품 형태 및 마감 - 예: "플레이트, 12mm, 어닐링, ASTM B127(최신 개정판), ASME SB127."

3. ASTM/ASME 사양 및 개정 연도 - 예: "ASTM B127-19 / ASME SB127."

4. 필수 성질/조건 - 어닐링, 응력 완화, 1/4 하드 등.

5. 기계적 특성 요구 사항 - 해당 ASTM 표에 따른 최소 인장, 항복률, 연신율 또는 독점적 값입니다.

6. 화학 성분 허용 - ASTM 표를 참조하고, 배송 시 MTR(밀 테스트 보고서)을 첨부해야 합니다.

7. 테스트 및 검사 - 경도, 인장, 수압(파이프의 경우), NDT(용접의 경우), 필요한 경우 PMI 등 필수 테스트를 지정합니다.

8. 추적 가능성 - 열 번호 스탬핑, MTR 및 요청 시 EN 10204 3.1 또는 이에 상응하는 인증서를 제공합니다.

9. 포장 및 마킹 - ASTM 및 제조업체 관행에 따라

10. 원산지, 특별 승인 - 프로젝트에 특정 승인(예: 로이드, DNV, ABS)이 필요한 경우 이를 명시하세요.

실용적인 설계 주의 사항 및 서비스 팁

• 현장 테스트를 통해 내성이 검증되지 않는 한 염화물 + 인장 응력이 강한 부품에는 높은 인장 온도를 지정하지 마세요.

• 바닷물에서 장시간 사용하려면 음극 보호 및 갈바닉 호환성을 고려하세요(Ni-Cu 합금은 일반 강철과 결합할 수 있음).

• 부식성 서비스에서 용접된 어셈블리의 경우, 제품 표준에 따라 필요한 경우에만 호환 가능한 필러 금속과 용접 후 처리를 선택하세요.

• 재료를 대체할 때는 상품명뿐만 아니라 화학적, 기계적 동등성을 확인해야 합니다. 유엔 번호는 합금을 지정하는 가장 안전한 방법입니다.

자주 묻는 질문(FAQ)

1. 모넬 400 플레이트의 ASTM 표준은 무엇인가요?
ASTM B127 (ASME SB127)은 UNS N04400의 압연 판재, 시트 및 스트립을 관리합니다. 필요한 개정 연도를 항상 명시하세요.

2. 모넬 400 로드 및 바에는 어떤 표준이 적용되나요?
ASTM B164 UNS N04400 형식의 봉, 바, 와이어(열간 및 냉간 가공)를 다룹니다.

3. Monel 400 이음매 없는 파이프는 어떤 표준을 참조해야 하나요?
ASTM B165 (ASME SB165)는 UNS N04400의 이음매 없는 파이프 및 튜브에 대한 일반적인 표준입니다.

4. 모넬 400은 강도를 높이기 위해 열처리가 가능한가요?
아니요. 합금 400은 냉간 작업으로 강화침전 열처리가 아닌 어닐링으로 강도를 높입니다. 변형에 따라 강도가 증가하고 어닐링은 연성을 회복합니다.

5. 모넬 400은 바닷물에 대한 내성이 어느 정도인가요?
저항성이 뛰어나며 흐르는 바닷물 애플리케이션(샤프트, 펌프, 열교환기)에 널리 사용됩니다. 이러한 서비스에 선호되는 합금 중 하나입니다.

6. 모넬 400은 염화물 응력 부식 균열(SCC)이 발생합니까?
그것은 취약성 감소 가 많은 오스테나이트계 스테인리스강보다 염화물 SCC에 더 취약하지만 조건(온도, 인장 응력, 환경)에 따라 여전히 문제가 발생할 수 있습니다. 안전을 위해 애플리케이션별 데이터를 검토하세요.

7. 용접에 권장되는 필러 금속은 무엇인가요?
일반적으로 니켈-구리 필러 합금(모넬 필러) 또는 호환되는 니켈 필러 봉이 사용되며, 부식 및 기계적 요구 사항에 맞는 필러를 선택합니다.

8. 모넬 400을 고온에서 사용할 수 있나요?
예, 산화 환경에서 최대 ~538°C(1,000°F)까지는 일반적으로 제한적으로 사용할 수 있지만, 각 설계에 대해 고온 강도 및 산화 거동을 확인해야 합니다.

9. 공장에 테스트 및 인증을 요구하려면 어떻게 해야 하나요?
참조한 ASTM 표준에 따라 화학 분석 및 기계적 테스트 결과를 보여주는 MTR(밀 테스트 보고서)을 요청하고, 열 번호에 대한 추적성을 요청하세요. 추가 NDT 또는 압력 테스트를 PO에 포함하세요.

10. 현대적으로 동등하거나 대체할 수 있는 제품이 있나요?
강도가 높거나 내산성이 필요한 경우 니켈-크롬 또는 니켈-몰리 합금(예: 합금 625, 합금 825)을 고려할 수 있으며, 중요한 특성에 따라 대안이 달라집니다. 비용에 민감한 경우, 일부 해수 서비스에 해당하는 경우 듀플렉스 스테인리스강을 고려하되 SCC 및 국부 부식 성능을 주의 깊게 확인하십시오.