화학 공정용 티타늄 등급 선정: 부식 엔지니어를 위한 현장 가이드

모든 티타늄이 화학적 환경에서 동일한 성능을 보이는 것은 아닙니다. 2급 티타늄은 질산과 같은 산화성 환경에서는 안정적으로 견디지만, 농도가 ~5% 이상인 염산이나 황산과 같은 환원성 산에서는 내식성이 떨어집니다. 7등급(팔라듐을 첨가한 2등급)은 상온에서 약 10% 농도의 염산 및 약 30% 농도의 황산과 같은 환원성 산 환경에서도 내성을 발휘합니다. 12등급(Ti-Mo-Ni)은 그 중간 지점을 차지합니다. 2등급보다 염화물 및 고온 염수 내성이 우수하면서도 7등급보다 비용이 저렴합니다. 7등급의 팔라듐 함량을 낮춘 16등급은 상당한 비용 절감 효과와 함께 거의 동등한 부식 저항 성능을 제공하므로, 일반적으로 받는 관심보다 더 많은 주목을 받을 만합니다. 이 가이드에서는 각 등급을 특정 산성 환경에 매칭하고, 엔지니어들이 참고하여 조치를 취할 수 있는 농도 및 온도 기준치를 제시합니다.

성적 결정이 생각보다 더 중요한 이유

티타늄의 내식성은 산소나 수분이 존재할 때 저절로 형성되는 얇고 자가 복구 기능이 있는 이산화티타늄(TiO₂) 부동막에서 비롯됩니다. 산화성 환경(질산, 크롬산, 상온의 대부분의 염화물 수용액 등)에서 이 부동막은 안정적이며, 손상되더라도 빠르게 재생됩니다. 이 때문에 비합금 티타늄은 질산 공장 응축기에서 40년 동안 사용된 실적이 있습니다.

문제는 환원성 환경입니다. 고온의 황산, 고온의 염산, 또는 용존 산소가 고갈된 환경(저 pH, 고온, 틈새 구조 등)에서는 그 부동태막이 유지되지 못합니다. 합금이 첨가되지 않은 티타늄은 부식이 시작되며, 때로는 급속도로 진행되기도 합니다.

7, 11, 16, 17 등급의 합금화 전략은 이 문제를 직접적으로 해결합니다. 소량의 팔라듐(0.05–0.25%)을 첨가하면 티타늄의 부식 전위가 낮아져, 탈기된 환원 조건에서도 부동막이 안정적으로 유지되는 수준에 도달합니다. 그 메커니즘은 전기화학적입니다. 팔라듐(Pd)은 음극 탈분극제 역할을 하여 작동 전위를 부동 영역으로 이동시킵니다. 이것이 바로 0.2%의 팔라듐을 첨가하면 HCl 또는 H₂SO₄ 환경에서 2등급의 거동이 변화하는 이유입니다. 이는 단순한 조성 조정이 아니라, 근본적으로 다른 부식 반응을 보이는 것입니다.

12등급 제품은 고온 염화물 용액에서 부동태막의 안정성을 향상시키는 몰리브덴과 니켈을 첨가하는, 고가의 팔라듐을 사용하지 않는 차별화된 방식을 채택하고 있습니다.

어느 쪽으로든 잘못된 등급을 선택하면 실질적인 비용이 발생합니다. 2등급으로 충분히 처리할 수 있는 순수 질산 용도에 대해 7등급을 과도하게 지정하면, 공학적 이점은 전혀 없으면서 재료비가 2~3배 증가하게 됩니다. 20% H₂SO₄ 열교환기에서 2등급 재질을 과소 지정할 경우, 12~18개월 이내에 부식 파손이 발생합니다. 부식 환경을 적절히 파악하기만 한다면 결정하는 데는 그리 복잡하지 않습니다.

화학 서비스 분야에서 실제로 중요한 5가지 등급

산업용 화학 공정에서 사용되는 95% 이상의 티타늄은 5가지 등급으로 분류됩니다. 1, 3, 4, 5등급은 각각 용도가 다르지만, 화학 공정용으로는 1등급과 3등급이 대체로 2등급으로 대체되었으며, 4등급은 내식성 이점 없이 강도만 높여주고, 5등급(Ti-6Al-4V)은 실제로 악화 대부분의 화학 환경에서 CP 등급보다 내식성이 우수합니다.

등급	명칭	구성	비용 등급	주요 화학 물질 용도
2등급	CP-Ti, ASTM R50400	99%+ Ti	기준선	산화성 산, 질산, 실온(RT)에서의 희석 환원성 산
7학년	Ti-0.2Pd, ASTM R52400	등급 2 + 0.12–0.25% Pd	2–3× 2학년	환원성 산: HCl, H₂SO₄, 인산, 유기산
11학년	Ti-0.2Pd, ASTM R52250	1등급 + 0.12–0.25% Pd	7학년과 비슷함	7등급과 동일하며, 성형성이 더 우수함 (얇은 벽 두께의 부품)
12학년	Ti-Mo-Ni, ASTM R53400	Ti + 0.3% Mo + 0.8% Ni	~1.3–1.5배, 2급	고온 염화물 염수, 해수, 혼합 산성 환경
16학년	Ti-0.05Pd, ASTM R52402	2등급 + 0.04–0.08% Pd	~2등급의 1.5–2배	7등급과 거의 동등한 수준이면서 Pd 비용이 더 낮음

적용 가능한 제품 형태 표준: 시트/스트립/플레이트 (ASTM B265), 부식 환경용 이음매 없는 파이프 및 용접 파이프 (ASTM B337), 열교환기용 용접 튜브(ASTM B338), 무계목 파이프(ASTM B861), 용접 파이프(ASTM B862), 단조품(ASTM B381).

2등급 — 산화성 산성 환경의 기준선

2급은 산화성 산 환경에서 사용하기에 적합한 기본 선택지이지만, 환원 조건이 존재하는 경우에는 부적절한 선택입니다.

실제로 2학년은 다음 분야에서 매우 뛰어난 성과를 보입니다:

• 질산 (HNO₃): 상업용 농도 범위 전체(10–65%)와 비등점까지의 온도 범위에서 내성을 나타냅니다. 불화물이 포함된 오염된 질산 유동에서 성능이 대부분의 니켈 합금보다 우수하며, 불화물은 스테인리스강의 부식을 가속화하지만 티타늄의 부식은 가속화하지 않습니다.
• 크롬산: 실온에서 모든 농도에서 내성을 나타냅니다.
• 습식 염소 및 차아염소산염: 상온 조건에서 최대 2% Cl₂까지 내성을 보이며, 염소-알칼리 공장에서 양극, 배관 및 취급 장비에 널리 사용됩니다.
• 실온에서 황산과 염산을 희석합니다: 2등급은 온도가 낮고 용존 산소가 존재하는 경우 희석된 환원성 산을 견딜 수 있습니다. 실제 적용 한계는 다음과 같습니다. 25°C에서 H₂SO₄는 최대 ~5%, 용존 산소가 있는 상태에서 25°C의 HCl은 최대 ~1–2%입니다.

2급의 한계:

• H₂SO₄의 농도가 5% 이상이거나 온도가 60°C 이상인 경우
• 공기가 공급되는 조건에서 실온 시 ~5–7% 이상의 HCl, 또는 고온 조건이나 산소가 고갈된 상태에서 ~1–2% 이상의 HCl
• 농도가 10% 이상인 60°C 이상의 뜨거운 인산
• 80°C 이상의 고온 염화물 용액 내의 모든 틈새 형상

80°C에서의 틈새 부식 임계값은 장비 설계에 있어 중요한 요소입니다. 열교환기의 튜브-튜브시트 접합부, 플랜지 면 접촉부 또는 개스킷 연결부에서는 틈새 형상이 불가피합니다. 염화물 매질에서 80°C 이상의 온도에서는, 2급 강재가 일반 부식이 나타나지 않는 환경에서도 국부적인 틈새 부식을 겪을 수 있습니다.

7등급 — 산성 환경 완화를 위한 최고의 선택

7급은 시중에서 구할 수 있는 티타늄 합금 중 내식성이 가장 뛰어나며, 산성 환경, 고온 환경 또는 틈새 부식 위험이 있는 상황에서 사용하기에 적합한 사양입니다.

팔라듐 함량(중량 기준 0.12–0.25%)은 티타늄의 부식 전위를 비합금 소재 대비 약 +200 mV만큼 변화시킵니다. 이러한 변화는 2등급 티타늄이 활성 상태가 되어 부식될 수 있는 탈기된 환원성 산성 환경에서 작동 전위를 부동태 영역 내에 위치시키기에 충분합니다.

실제 성능 데이터:

• 염산 (HCl): 7급은 25°C에서 약 20–27% 농도까지 부식에 저항합니다(TIMET 제강소 데이터에 기반한 등부식 곡선). 2등급은 공기가 주입된 염산(HCl) 환경에서 실온에서 최대 ~5–7%까지 견딜 수 있으나, 고온 환경이나 용존 산소가 고갈된 상황에서는 그 한계가 급격히 떨어집니다.
• 황산 (H₂SO₄): 25°C에서 ~45%, 60°C에서 ~20%, 비등점에서 ~7%까지 내식성을 나타냅니다. 합금 처리가 되지 않은 2등급은 실온에서 ~5% 이상일 때 부식이 시작됩니다.
• 인산(H₃PO₄): 7등급은 실온에서 최대 ~80%까지의 농도를 처리할 수 있는 반면, 2등급은 25°C에서 ~30%로 제한되며, 고온에서는 그 수치가 훨씬 더 낮아집니다.
• 유기산(아세트산, 포름산, 옥살산): 7급 합금은 100°C까지의 온도 범위에서 상용 농도 전반에 걸쳐 본질적으로 비반응성을 보입니다.
• 틈새 부식 임계치: 7등급은 250°C 미만의 온도(pH 1 이상)에서 염화물 용액에 노출되어도 틈새 부식이 발생하지 않습니다. 반면 2등급의 임계 온도는 80°C입니다. 이러한 차이만으로도 틈새 형상을 완전히 제거할 수 없는 고온 염수 열교환기에는 7등급을 사용하는 것이 타당합니다.

7등급은 또한 제약 제조 과정에서 흔히 접하는 습식 염산 가스 및 혼합 산 시스템에 대한 내성을 제공하며, 이러한 환경에서는 비용이 지나치게 많이 드는 합금을 선택하지 않는 한 스테인리스강이나 니켈 합금 모두 적절한 성능을 발휘하지 못합니다.

7학년이 여전히 부진한 두 가지 영역:

• 불화수소산 (HF): 모든 티타늄 등급은 HF에 의해 부식됩니다. 불소 이온이 TiO₂ 패시브막을 용해시킵니다. HF 사용 환경에 적합한 티타늄 등급은 없으므로, 지르코늄, PTFE 라이닝 처리된 장비 또는 하스텔로이 C-276을 사용하십시오.
• 발연 질산(NO₂ 함량이 5%를 초과하는 붉은색 발연 HNO₃): 티타늄에서 응력 부식 균열을 유발할 수 있습니다. 이는 티타늄이 일반적으로 뛰어난 질산 내성을 지닌다는 점에 대한 특정한 예외입니다.

12급 — 염화물 및 고온 염수 용도에 적합한 비용 효율적인 주력 제품

12등급은 몰리브덴과 니켈이 첨가되어 있어, 2등급이 따라올 수 없는 고온 염화물 환경에서의 내성을 갖추고 있으며, 가격은 7등급의 약 절반 수준입니다.

12등급 (Ti-0.3Mo-0.8Ni)은 팔라듐을 사용하지 않으므로, 7등급 가격 책정에서 가장 큰 비용 요인이 제거됩니다. 대신, Mo와 Ni는 특히 고온 염수, 해수 및 염화물-산 혼합 환경에서 부동태막을 안정화시킵니다.

2학년과 비교하면:

• 해수에서의 틈새 부식 저항성은 약 120°C까지 확장됩니다(2등급의 경우 80°C).
• 할로겐화물 불순물이 포함된 고온 인산에 대한 내성이 향상됨
• 인장 강도 향상(최소 약 483 MPa, 2등급의 최소 345 MPa 대비) — 더 얇은 두께의 구조물 제작이 가능
• 고온의 차아염소산나트륨 용액에서 더 뛰어난 내성

7학년과 비교하면:

• 12급은 일반적으로 순수 환원성 산 용액(HCl, H₂SO₄)에서 활성이 떨어집니다.
• 12등급은 환원성 산 부식이 아닌 틈새 부식이 주요 문제인 고온 염화물 염수 및 해수 시스템에서 동등하거나 더 우수한 성능을 발휘합니다.
• 12학년은 HF 환경에서 아무런 이점이 없다(둘 다 실패한다).

12학년에게 가장 적합한 시나리오:

• 해상 담수화 및 생산수 처리 (고온 염수, 고온)
• 염화물/차아염소산염 혼합물에 노출된 펄프 및 제지용 표백 설비
• 해수 냉각과 약산 노출을 병행하는 해양 화학 처리
• 순수 산 내성이 필요하지 않은 염수 재순환 시스템을 갖춘 정유소

16학년 — 7학년의 대안으로 충분히 논의되지 않은 선택지

16등급은 7등급에 비해 팔라듐 함량이 대략 절반 수준이며(0.04–0.08% 대 0.12–0.25%), 대부분의 실제 화학 환경에서 7등급과 구별할 수 없을 정도의 내식성을 제공합니다.

이 등급은 명확한 가치 제안이 있음에도 불구하고 표준 엔지니어링 지침에서는 거의 주목을 받지 못하고 있습니다. 팔라듐은 그레이드 7 및 그레이드 11 판재와 튜브의 비용 프리미엄에서 지속적으로 상당한 비중을 차지하고 있습니다. 팔라듐 시장 가격을 기준으로 볼 때, 대부분의 공정 환경에서 동등한 내식 성능을 보이는 16등급 판재 주문은 동등한 7등급 주문보다 20–35% 저렴할 수 있습니다.

부식 메커니즘은 동일합니다. 즉, 팔라듐(Pd)을 첨가하면 부식 전위가 부동태 영역으로 이동하는데, TIMET 및 부식 공학 문헌의 시험 데이터에 따르면 0.05% Pd는 대부분의 환원성 산성 환경에서 부동태 거동을 나타내기에 충분한 것으로 나타났습니다. 더 높은 Pd 함량(7등급)의 장점은 주로 극한 조건에서 두드러지는데, 즉 매우 고농도의 환원성 산, 매우 높은 온도, 또는 부식 전위가 특히 낮게 유지되는 환경에서 나타납니다.

Grade 7 대신 Grade 16을 지정해야 하는 경우:

• 중간 수준의 조건에 해당하는 서비스 환경 (H₂SO₄ <20%, HCl <5%, 80°C 미만의 온도)
• 비용 부담이 크고, 엔지니어가 공개된 시험 데이터를 바탕으로 동등성을 입증할 수 있는 적용 사례
• 비용 차이가 상당한 대량의 판재가 필요한 프로젝트(반응기 외피, 대형 열교환기 외피 제작 등)

7학년을 계속 다닐 때:

• 7등급의 내식성 상한선에 가까운 고온 농축 환원산 처리
• 계약상 보수적인 사양이 요구되는 응용 분야(원자력, FDA 검증 대상인 제약 공정 장비)
• 200°C 이상의 틈새 환경 — Pd 함량이 높을수록 안전 계수가 더 커집니다.

17 등급은 1 등급을 기준으로 한 16 등급에 상응하는 등급(연성이 더 높고 강도가 더 낮음)이며, 내산성은 낮아지지만 극도의 성형성이 요구되는 용도에 대해 동일한 논리를 따릅니다.

산별 선정 프레임워크

이 정보를 활용하는 가장 직접적인 방법은 산성 환경 매트릭스를 사용하는 것입니다. 아래 표는 TIMET 부식 매뉴얼과 발표된 부식 공학 문헌에서 흔히 인용되는 데이터를 반영한 것입니다.

산성 환경에 따른 티타늄 등급 선정

산	집중력	온도	권장 등급	참고
질산 (HNO₃)	10–65%	끓을 때까지	2등급	모든 CP 등급이 적정 수준이며, 7학년은 별다른 이점이 없다
질산 (붉은 연무성)	>5% NO₂	어떤	모든 Ti를 피하십시오	모든 등급에서 나타나는 SCC 위험
황산 (H₂SO₄)	<5%	<60°C	2등급	용존 산소(O₂)가 반드시 존재해야 한다
황산	5–45%	<60°C	7학년 또는 16학년	5%보다 위쪽의 2등급은 부식됩니다.
황산	>45%	어떤	7학년 (주의 필요)	테스트 데이터가 필요합니다. 60%보다 높은 등급의 경우 Zr 또는 Ta 사용을 고려해 보십시오.
염산 (HCl)	<5–7%, 공기 주입형	RT 전용	2등급	필요한 용존 산소량; 온도가 상승하면 한계치가 급격히 떨어짐
염산	5–27%	최대 50°C	7학년 또는 16학년	2등급, ~5–7% 통기 처리된 것 이상은 부적합
염산	>27%	어떤	테스트 데이터 참조	7급 강재는 고온에서 27%보다 상부에 위치할 경우 부식될 수 있다.
인산 (H₃PO₄)	<30%	<80°C	2등급	통기 처리를 하면 허용됨
인산	30–80%	어떤	7학년 또는 16학년	할라이드가 포함되지 않은 경우 12등급도 허용됩니다.
불화수소산 (HF)	어떤	어떤	없음	모든 티타늄(Ti) 등급은 적합하지 않으므로, Zr, PTFE 라이닝 처리된 제품 또는 하스텔로이(Hastelloy)를 사용하십시오.
유기산 (초산, 포름산)	모든 상업용	<100°C	2학년 또는 7학년	희석액은 2등급, 농축액/고온액은 7등급
고온 염화물 염수	NaCl >10%, >80°C	80–150°C	12학년 또는 7학년	80°C 이상에서 2등급 틈새 위험
고온 차아염소산염	NaOCl >1%, >60°C	끓을 때까지	12학년 또는 7학년	60°C 이상에서 2등급(경계치)
습식 Cl₂ 가스	최대 2%	<100°C	2등급	습한 Cl₂ 조건에서 모든 CP 등급이 적정 수준

이 프레임워크는 화학 공정에서 가장 흔히 접하는 산성 환경을 다룹니다. 혼합 산 시스템, 오염된 유체(예: 스테인리스강 산세척 시의 HNO₃ + HF) 및 독점 공정 유체의 경우 개별적인 부식 시험이 필요합니다. 실제 공정 유체에서 수행하는 침지 시험을 완전히 대체할 수 있는 공개된 표는 없습니다.

팔라듐 프리미엄: 7등급 비용을 정당화하기 어려울 때

팔라듐은 트로이 온스당 약 $1,000–$1,500에 거래됩니다. 7등급의 팔라듐 함량은 중량 기준으로 0.12–0.25% Pd입니다. 1,000 lb 판재 주문 시, 이는 합금에 약 1.2–2.5 lbs의 팔라듐이 함유되어 있음을 의미합니다. 이러한 팔라듐 함량은 팔라듐 현물 가격과 직접적으로 연동되는 상당한 프리미엄을 더합니다.

2등급 강판의 비용이 $5–8/lb이고 7등급 강판의 비용이 $12–18/lb일 때, 비용 결정은 단순히 신중을 기한다는 이유로 무조건 더 높은 등급을 선택하는 대신, 공학적 엄밀성을 바탕으로 이루어져야 한다.

ROI에 대한 간단한 설명:

• 2등급 조기 실패로 인한 비용: 연속 공정 화학 공장에서 열교환기를 교체하기 위해 계획에 없던 가동 중단을 실시할 경우, 생산 손실로 인해 $200,000–$500,000의 비용이 발생할 수 있으며, 여기에 교체 자재 및 인건비로 $50,000~$150,000의 자재 및 인건비가 추가로 소요될 수 있습니다.
• 7등급으로 업그레이드하는 비용: 10,000파운드급 열교환기 번들의 경우, 2등급에 비해 7등급의 가격 차이는 $70,000~$100,000 정도일 수 있습니다.
• 손익분기점: 2등급 강재가 1~2년 만에 파손되는 환원성 산성 환경에서 7등급 강재가 수명을 단 2~3년이라도 연장해 준다면, 경제성 측면에서 7등급 강재가 훨씬 유리합니다.

16등급은 이러한 수치를 더욱 변화시킵니다. 만약 16등급의 가격이 $8–12/lb로 책정된다면(이는 낮은 Pd 함량을 반영한 것임) 해당 특정 환경에서 동등한 수명을 보장할 경우, 2등급 대비 가격 차이는 소폭의 신뢰성 향상만으로도 업그레이드를 정당화할 수 있는 수준으로 낮아집니다.

실질적인 권고 사항: 검증된 순 산화 환경의 경우 기본적으로 2등급을, 비용이 중요한 중등도 환원성 산 환경의 경우 16등급을, 그리고 공격적인 환원성 산 환경이나 고온에서 틈새 부식이 발생할 위험이 있는 것으로 알려진 경우 7등급을 적용합니다.

가공 및 용접: 등급 선정이 무의미해지는 경우

티타늄의 내식성은 지정된 등급과 관계없이 부적절한 용접 공법으로 인해 손상될 수 있습니다. 이 점은 대부분의 등급 선정 지침에서 충분히 강조되지 않고 있습니다.

핵심 쟁점: 알파 케이스 형성. 티타늄을 용접하거나 공기, 질소, 산소가 존재하는 상태에서 600°C 이상으로 가열하면, 알파 케이스(alpha-case)라고 불리는 단단하고 취성이 있으며 산소가 풍부한 표면층이 형성됩니다. 알파 케이스는 연성이 떨어질 뿐만 아니라, 무엇보다도 화학 성분이 모재 합금과 더 이상 일치하지 않기 때문에 내식성이 저하됩니다.

화학 물질 취급 용접의 경우:

1. 불활성 가스 차폐는 필수입니다 — 용접면과 용접 뿌리부 모두에서. 화학 용도로 사용되는 티타늄 용접에서는 아르곤(최소 99.995% 순도)을 이용한 역퍼징이 필수적입니다. 용접 비드의 “색상 검사”는 실질적인 품질 지표입니다. 은백색은 허용 범위이며, 밀짚색은 허용 여부가 애매한 수준이고, 파란색이나 보라색은 산소 오염을 의미하므로 해당 용접부는 불량으로 판정되어야 합니다.
2. 티타늄은 티타늄 용접봉을 사용하여 용접해야 합니다. 동일하거나 더 낮은 등급의 재료를 사용하십시오. 2등급 또는 7등급 모재에 5등급 용가재(Ti-6Al-4V)를 사용해서는 안 됩니다. 용가재에 포함된 알루미늄 성분이 용접부의 내식성을 저하시킵니다.
3. 표면 청결도: 티타늄은 용접 온도에서 철과 반응합니다. 강철 공구로 연마할 때 발생하는 철 오염, 강철 와이어 브러시와의 접촉, 또는 작업장 환경에 존재하는 철 입자 등은 용접 부위에 국부 부식을 일으킬 수 있습니다. 전용 스테인리스 스틸 브러시를 사용하고 작업장을 청결하게 유지해야 합니다.
4. 용접 후 패시베이션: 티타늄은 일반적으로 (스테인리스강과 달리) 화학적 패시베이션이 필요하지 않지만, 장비를 가동하기 전에 변색된 용접 부위를 기계적으로 제거한 뒤 용매로 세척하는 것이 바람직합니다.

7등급 및 12등급은 2등급과 본질적으로 동일한 방식으로 용접되며, 앞서 언급한 표준 티타늄 용접 요건 외에 별도의 특수 매개변수가 필요하지 않습니다. 올바르게 용접할 경우, 용접부의 내식성은 모재와 동일합니다.

요약: 학년과 학습 환경의 조화

화학 공정을 위한 티타늄 등급 선정은 다음과 같은 몇 가지 결정 사항으로 요약됩니다:

산성 환경은 주로 산화성인가요? → 2등급이 표준 사양입니다. 이 제품은 질산, 크롬산 및 습식 염소 환경에서 40년 이상의 수명을 보장하며, 가격 경쟁력도 뛰어납니다.

산(HCl, H₂SO₄, 고온 인산 등)이 포함되어 있습니까? → 7급 또는 16급을 지정하십시오. 이러한 환경에서 팔라듐 첨가는 사치품이 아니라, 티타늄을 실제로 사용할 수 있게 해주는 필수 요소입니다. 16급은 적당한 농도와 온도 범위 내에서 사용하기에 비용 효율적인 선택입니다.

산 농도를 낮추는 것보다 뜨거운 염화물 염수나 바닷물이 더 큰 문제인가요? → 12급이 적합합니다. Mo-Ni 첨가는 팔라듐(Pd) 함유 등급보다 저렴한 비용으로 고온 염수 환경에서 발생하는 특정 틈새 부식 메커니즘을 해결합니다.

불화수소가 관련되어 있나요? → 어떤 티타늄 등급도 적합하지 않습니다. 평가를 중단하고 지르코늄, PTFE 라이닝 구조 또는 하스텔로이 C-276을 고려해 보십시오.

강종 선택 자체는 엔지니어링 결정의 절반에 불과합니다. 용접 품질, 틈새 형상을 최소화하기 위한 이음부 설계, 그리고 공정 흐름 특성 분석(특히 용존 산소 함량, 온도 분포, 오염 이온)이 지정된 강종이 의도한 대로 성능을 발휘할지 여부를 결정합니다. 질산 환경에서 깨끗하게 용접된, 올바르게 지정된 2등급은 동일한 환경에서 부실하게 제작된 7등급보다 언제나 더 오래 견딜 것입니다.

자주 묻는 질문

화학 공정용으로 가장 내식성이 뛰어난 티타늄 등급은 무엇입니까?
7급(Ti-0.2Pd)은 시중에서 구할 수 있는 티타늄 합금 중 내식성이 가장 뛰어난 합금입니다. 이 합금에 팔라듐을 첨가함으로써, 비합금 티타늄이 부식되는 환원성 산성 환경에서 부식 전위를 부동태 영역으로 이동시킵니다. 이 합금은 실온에서 HCl에 대해 최대 ~10%, H₂SO₄에 대해 최대 ~30%까지 내성을 보이며, pH 1 이상인 250°C 미만의 염화물 용액에서는 틈새 부식이 발생하지 않습니다.

7학년 대신 12학년을 언제 사용해야 할까요?
12등급은 주요 부식 위험이 환원성 산이 아닌 고온 염화물 염수 또는 해수 노출인 경우에 가장 적합한 선택입니다. 이 등급에 몰리브덴(Mo)과 니켈(Ni)이 첨가되어 있어, 2등급에 비해 고온 염분 환경에서 뛰어난 틈새 부식 저항성을 제공하며, 7등급보다 비용이 저렴합니다. 공정에서 고온의 H₂SO₄ 또는 HCl이 사용되는 경우, 7등급이 12등급보다 우수한 성능을 발휘합니다.

7급과 16급의 차이점은 무엇인가요?
두 등급 모두 환원성 산에 대한 내식성을 향상시키기 위해 팔라듐을 첨가합니다. 7등급은 0.12–0.25%의 Pd를 함유하고 있으며, 16등급은 0.04–0.08%의 Pd를 함유하고 있습니다. 16등급은 팔라듐 함량이 낮아 가격이 더 저렴하며, 적당한 산 농도와 온도 범위의 대부분의 실제 화학 공정 환경에서 부식 저항성은 7등급과 동등합니다. 7등급은 극한 조건에서 더 높은 안전 여유를 제공합니다.

티타늄은 불화수소산에서 부식되나요?
네. 모든 티타늄 등급은 pH가 약 3 미만인 불화수소산(HF) 및 불소 함유 용액에 의해 부식됩니다. 불소 이온은 보호막 역할을 하는 TiO₂ 부동태막을 용해시킵니다. 불화수소산(HF) 용도에는 어떤 티타늄 등급도 지정해서는 안 되며, 지르코늄, 불소수지(PTFE/PFA) 라이닝 처리된 장비, 또는 하스텔로이 C-276과 같은 니켈 합금을 사용해야 합니다.

2등급 티타늄은 황산 사용 환경에 적합한가요?
용존 산소가 존재하는 상온 조건에서 희석 황산(5% 미만의 H₂SO₄)의 경우 2등급을 사용할 수 있습니다. 농도가 5%를 초과하거나, 온도가 60°C를 초과하거나, 탈기된 조건에서는 2등급이 허용할 수 없는 속도로 부식됩니다. 이러한 기준치를 초과하는 모든 H₂SO₄ 사용 환경에는 7등급 또는 16등급을 지정해야 합니다.

티타늄 화학 장비에서 용접 품질이 왜 그토록 중요한가요?
적절한 불활성 가스 백퍼징 없이 용접된 티타늄은 산소로 오염된 표면층(알파 케이스)이 형성되어 내식성이 저하되고 연성이 떨어집니다. 겉보기에는 완벽해 보이지만 파란색이나 보라색으로 변색된 용접부는 화학 공정에서 불량 용접부로 간주됩니다. 티타늄 용접 시에는 아르곤 후정화, 철 오염이 없는 전용 공구, 그리고 필수 품질 검사인 용접부 색상 검사가 필요합니다.