7급 티타늄(UNS R52400, ASTM B265)은 0.12~0.25 wt%의 팔라듐이 첨가된 상업용 순수 티타늄입니다. 이 소량의 팔라듐 첨가는 표준 티타늄 등급이 빠르게 부식되는 환원성 산성 환경에서 합금의 거동을 근본적으로 변화시킵니다. 11등급은 동일한 팔라듐 함량 범위를 가지지만, 산소 및 철 함량이 더 낮은 기지(1등급 상업용 순수 티타늄에 해당)를 사용하여, 동일한 내식성을 유지하면서도 더 우수한 연성과 냉간 성형성을 제공합니다. 대부분의 구조용 및 화학 공정 용도에서는 등급 7이 기본 선택지입니다. 등급 11은 심압 성형, 튜브 굽힘 또는 박벽 성형이 필요한 제작 시에 지정됩니다. 이 가이드에서는 팔라듐의 작용 메커니즘, 두 등급 간의 특성 차이 및 실용적인 선정 지침을 다룹니다.
7등급 티타늄이란 무엇인가요?
Grade 7은 단일 성분의 정밀 조절된 첨가를 통해 정의되는 알파 상의 상업용 순수 티타늄 합금입니다: 0.12–0.25 wt% 팔라듐. 그 외의 모든 조성 특성은 2등급 CP 티타늄과 동일합니다. 즉, 0.30%와 동일한 철 함량 상한치, 0.25%와 동일한 산소 함량 상한치, 그리고 탄소, 질소, 수소에 대한 삽입 원소 함량 한도도 동일합니다.
| 요소 | 7학년 한계 |
|---|---|
| 팔라듐 | 0.12–0.25% |
| Iron | ≤ 0.30% |
| 산소 | ≤ 0.25% |
| 탄소 | ≤ 0.08% |
| 질소 | ≤ 0.03% |
| 수소 | ≤ 0.015% |
| 티타늄 | 잔액 |
이 소재의 UNS 명칭은 R52400입니다. 유럽 표준에서는 재료 번호 3.7235로 표기됩니다. ASTM은 B265(스트립, 시트, 플레이트), B337/B338(튜브), B348(봉 및 빌렛), B861(이음매 없는 파이프) 등 다양한 제품 형태 표준에 걸쳐 7등급을 규정하고 있습니다.
기본 성분이 본질적으로 2등급이므로, 기계적 특성은 2등급과 거의 동일합니다. 최소 항복 강도는 275 MPa (40 ksi), 최대 인장 강도는 345 MPa (50 ksi)이며, 최소 연신율은 20%입니다. 탄성 계수는 108 GPa입니다. 밀도는 4.51 g/cm³입니다.
팔라듐 함량은 그레이드 7이 사양에서 그 위상을 확립하는 핵심 요소입니다. 0.2 wt%(0.2%) — 0.25% 미만의 함량 — 의 팔라듐은 환원성 환경에서 합금의 내식성을 획기적으로 향상시키면서도, 기계적 특성과 가공성은 그레이드 2와 거의 동일한 수준을 유지합니다.
7H반에 관한 참고 사항: ASTM은 또한 동일한 팔라듐(Pd) 함량 범위와 조성 한계를 가지되, 최소 인장 강도(UTS)를 400 MPa(58 ksi)로 더 높게 설정한 7H 등급을 정의하고 있습니다. 7H 등급은 설계자가 Ti-6Al-4V와 같은 합금 등급으로 전환하지 않고도 더 높은 강도를 확보해야 할 때 지정됩니다.
팔라듐 메커니즘: 0.2%가 모든 것을 바꾸는 이유
순수하고 합금되지 않은 티타늄은 산화성 및 중성 환경에서 조밀하고 자가 복구 기능이 있는 TiO₂ 부동태막을 형성합니다. 이것이 바로 2급 티타늄이 해수, 희석된 산화성 산, 그리고 대부분의 염화물 환경에서 문제없이 사용될 수 있는 이유입니다. 문제는 환원성 환경, 즉 희석 염산, 따뜻한 황산, 또는 저농도의 불화수소산과 같은 조건입니다. 이러한 조건에서는 패시브 필름을 유지할 만큼의 산화성 물질이 부족하여 티타늄 표면이 용해되기 시작합니다.
팔라듐은 음극 탈분극 기전을 통해 이 문제를 해결합니다.
Pd는 티타늄보다 수소 과전위가 훨씬 낮은 귀금속입니다. 표면에 Pd가 존재할 경우 — 심지어 0.15–0.20 wt% 수준일 때조차 — 이는 수소 발생 반응의 우선적 부위로 작용합니다:
2H⁺ + 2e⁻ → H₂
이 반응은 Pd 부위에서 양성자를 소모하며, 이로 인해 합금 표면의 혼합 전위가 상승합니다. 이러한 변화는 부식 전위를 활성 용해 영역에서 TiO₂ 막이 안정적인 부동태 영역으로 이동시키기에 충분하며, 이 경우 외부 산화제가 없어도 TiO₂ 막은 안정적으로 유지됩니다. 그 결과, 순수 티타늄이 활발하게 부식되는 환원성 산 환경에서도 7등급 티타늄은 부동태 상태를 유지합니다.
이 메커니즘은 1960년대 초 존슨 매티(Johnson Matthey)가 발표한 연구에서 처음 규명되었으며, 1990년대부터 2000년대에 걸쳐 수행된 전기화학적 연구를 통해 확인되었는데, 여기에는 핵폐기물 처분장 환경에서의 티타늄 합금 거동에 대한 NRC 의뢰 연구도 포함된다.
팔라듐이 방어하지 못하는 것:
음극 탈분극 메커니즘에는 한계가 있습니다. 높은 산 농도(고온에서 약 20% 이상의 농축 HCl, 또는 ~10% 이상의 비등하는 H₂SO₄)에서는 Pd 표면 부위가 과부하 상태가 되어 부동태막이 파괴됩니다. 또한 7등급은 강한 환원성 불소 환경(무수 HF) 및 pH 12 이상의 강알칼리 조건에서도 여전히 부식되기 쉽습니다. 고온의 농축 염화물 용액에서 발생하는 틈새 부식은 여전히 우려 사항이지만, 이 점에 있어 7등급의 내식성은 2등급보다 상당히 우수합니다.
이것이 공학적으로 시사하는 핵심은 다음과 같습니다. 7등급은 염화산 환경을 줄임으로써 안전한 작동 범위를 획기적으로 넓혀주지만, 티타늄이 부식에 대해 완전히 면역이 되는 것은 아닙니다.
7등급 티타늄 대 11등급 티타늄: 주요 차이점
7등급과 11등급은 팔라듐 함량(0.12–0.25 wt%)이 동일하므로 내식성도 동일합니다. 차이점은 전적으로 티타늄 모재의 순도에 있습니다.
- 7학년 2등급 원광을 기반으로 생산되며, 허용 산소 함량(≤ 0.25%) 및 철 함량(≤ 0.30%)이 더 높습니다.
- 11학년 1등급 광석을 기반으로 채굴되었으며, 산소 함량(< 0.18%)과 철 함량(< 0.20%)이 낮습니다.
간질 함량이 낮을수록 항복 강도는 낮아지지만 연성은 높아집니다. 이것이 바로 그레이드 7과 그레이드 11의 장단점을 한 문장으로 요약한 것입니다.
| 속성 | 7학년 (UNS R52400) | 11학년 (UNS R52250) |
|---|---|---|
| Pd 함량 | 0.12–0.25% | 0.12–0.25% |
| Fe max | 0.30% | 0.20% |
| O max | 0.25% | 0.18% |
| 항복 강도 (최소) | 275MPa(40ksi) | 172 MPa (25 ksi) |
| 인장 강도 (최소) | 345MPa(50ksi) | 241 MPa (35 ksi) |
| 연신율(분) | 20% | 25% |
| 탄성 계수 | 108 GPa | 103 GPa |
| 밀도 | 4.51g/cm³ | 4.51g/cm³ |
| 열전도율 | ~17 W/m·K | ~20.6 W/m·K |
| 내식성 | 우수 | 우수 (7등급과 동일) |
| 냉간 성형성 | Good | 매우 좋음 |
| 1차 기저 등가물 | 2등급 CP Ti | 1등급 CP 티타늄 |
두 등급 간의 항복 강도 차이인 103 MPa는 압력 용기 및 구조 부재 설계에 있어 결코 사소한 차이가 아닙니다. Grade 7 기준에 따라 계산된 용기 벽 두께는 Grade 11의 최소 항복 강도 기준에 따라 설계된 용기보다 20–25% 더 얇을 수 있으며, 이는 재료 비용에 직접적인 영향을 미칩니다. 비록 팔라듐 함유 합금의 킬로그램당 원자재 가격이 순수 티타늄 등급보다 비싸더라도 말입니다.
내식성은 7등급과 11등급을 구분하는 기준이 아닙니다. 주로 “더 뛰어난 내식성”을 이유로 11등급을 지정하는 엔지니어들은 잘못된 인식을 바탕으로 일하고 있는 것입니다. 두 등급 모두 동일한 Pd 범위를 가지며, 현재까지 테스트된 모든 부식 환경에서 동일한 특성을 보입니다. 선정 기준은 내식 성능이 아니라 제작 및 구조적 요구 사항입니다.
7급 티타늄의 내식성: 견딜 수 있는 것과 견딜 수 없는 것
7등급 팔라듐의 실용적 가치는 2등급 티타늄이 견디지 못하는 네 가지 유형의 가혹한 환경에서 가장 두드러지게 나타납니다.
1. 적정 농도에서 산의 농도 낮추기
이것이 그레이드 7의 주된 적용 분야입니다. 순수 티타늄은 비산화성 산에서는 TiO₂ 막을 유지할 산화제가 없기 때문에 부동태화가 잘 이루어지지 않습니다. 그레이드 7은 앞서 설명한 Pd 촉매에 의한 수소 발생 기전을 통해 이러한 한계를 극복합니다.
실제로 7학년 과정에서는 다음 내용을 다룹니다:
- 염산(HCl): 실온에서는 약 20% 농도까지 내성을 보이며, 고온에서는 희석된 농도에서 내성을 보입니다(60–80°C에서 적절한 설계 여유치를 적용할 경우 5–10%).
- 황산(H₂SO₄): 적당한 온도에서 약 5%까지의 희석 상태에서는 내성이 있으나, 그 범위를 초과하면 성능이 급격히 저하됩니다.
- 인산(H₃PO₄): 희석된 농도에서 중간 농도까지 일반적으로 내성이 있음
- 염화물을 함유한 혼합 산 유동: 7등급은 2등급에 비해 안전한 운전 범위를 상당히 확대합니다.
이러한 한계치는 고정된 기준치가 아닙니다. 온도, 유속, 통기 상태, 그리고 다른 종의 존재 여부 등이 모두 부식 경계를 변화시킵니다. 중요한 장비의 경우, 실제 공정 환경에서 수행하는 적합성 시험이 표준 관행입니다.
2. 고온 염수 및 염화물 용액
합금이 첨가되지 않은 티타늄은 일반적인 해수 환경에서도 이미 우수한 성능을 보이지만, 고온의 농축 염수(70~80°C 이상)나 튜브와 튜브시트 접합부와 같은 염화물 정체 구역에서는 틈새 부식이 문제가 될 수 있습니다. 7등급 티타늄은 이러한 조건에서 틈새 부식 임계 온도를 높여 사용 수명을 연장합니다.
이 때문에 고온 염수 환경에서 작동하는 담수화 플랜트의 열교환기와 증발기 튜브는 흔히 사용되는 사례입니다.
3. 혼합 산화제 환경: 습식 염소 및 차아염소산염
7등급은 펄프 및 제지 표백 공장이나 수처리 시설에서 흔히 볼 수 있는 습식 염소 가스, 이산화염소, 차아염소산나트륨 환경에 뛰어난 내성을 보입니다. 팔라듐(Pd)을 첨가함으로써, 건조하거나 농축된 염소 환경에서 순수 티타늄 사용 시 발생할 수 있는 발화 위험이나 틈새 부식 위험을 줄여줍니다.
4. 습식 핵폐기물 환경 (장기 운용)
7등급 암석은 핵폐기물 저장소 용도로 광범위하게 연구되었다(특히 미국 에너지부의 유카 마운틴 프로젝트). 학술지에 게재된 연구에 따르면 부식 (제61권 제10호, AMPP)에서는 산성 지하수, 감마선 조사 환경, 잠재적 틈새 환경 등 장기 저장소 조건 하에서 그레이드 7 및 관련 합금을 평가했다. 그레이드 7은 이러한 조건에서 그레이드 2에 비해 측정 가능한 개선 효과를 보였으며, 특히 틈새 부식 저항성이 주요 장점으로 꼽혔다.
7등급이 신뢰할 만한 보호 효과를 제공하지 않는 경우:
| 환경 | 7학년 공연 | 참고 |
|---|---|---|
| 농축 염산(실온에서 >20%, 또는 100°C 이상에서 희석된 것) | 활성 부식 | Pd조차도 수동성을 유지할 수는 없다 |
| 농축 H₂SO₄ (>10–15%) | 활성 부식 | 하스텔로이 C-276 또는 탄탈륨을 사용하십시오 |
| 무수 HF | 활성 부식 | 순수한 HF에는 불소 저항성이 없다 |
| 강알칼리 (NaOH >30%, 고온에서) | 부식 위험 | pH 12 이상에서는 일반적으로 티타늄 합금이 부식에 취약해집니다. |
| 적색 발연 질산 | 자연발화 위험 | 티타늄 사용 금지 |
| 고온의 건조 염소 가스 | 티타늄의 화재 위험 | 7학년 과정만으로는 이 문제를 해결할 수 없습니다. |
7학년 대신 11학년을 선택해야 할 때
11등급이 존재하는 주된 이유는, 7등급보다 강도가 약간 높아 성형에 어려움을 초래하는 가공 상황에서, 설계자가 균열이나 스프링백의 위험을 감수할 수 없을 때를 대비하기 위함입니다.
11등급이 올바른 선택인 제작 사례:
굽힘 반경이 작은 얇은 벽 두께의 튜브. 11등급의 최소 항복 강도가 172 MPa인 반면, 7등급은 275 MPa이므로, 11등급 소재는 가공 경화가 덜 심하고 굽힘 시 탄성 회복이 덜 발생합니다. 골형 열교환기 튜브, U자형 굽힘 구조, 또는 소구경 용접식 신축 이음매의 경우, 11등급의 연성은 장점으로 작용합니다.
심압 성형 부품. 튜브 시트, 성형된 엔드 캡, 복잡한 형상의 플랜지 등 면적 감소가 상당한 성형 프레스 공정은 그레이드 11의 더 높은 연신율(25% 대 그레이드 7의 20%)과 더 낮은 유동 응력 덕분에 이점을 얻습니다. 성형 과정에서 발생할 수 있는 파손 위험은 그레이드 11을 사용함으로써 완화됩니다.
용접부의 연성이 매우 중요한 용도. 두 등급 모두 용접이 가능하지만, 11등급은 잔류 응력이 약간 낮고 연성이 더 높은 용접부를 형성합니다. 열 사이클을 겪게 될 장비의 경우, 11등급 용접부는 균열이 발생하기까지 더 큰 여유를 갖습니다.
7학년이 더 나은 선택인 경우:
| 시나리오 | 선호 등급 | 이유 |
|---|---|---|
| 압력 용기 및 컬럼 | 7학년 | 수율 증가 → 벽 두께 감소, 재료비 절감 |
| 구조용 프레임 및 지지대 | 7학년 | 항복 강도에 의해 제한되는 구조 설계에서, 7등급 강재는 더 작은 단면적을 허용한다 |
| 기존 성형 공법을 이용한 시트 및 판재 가공 | 7학년 | 2등급에 상응하는 성형성은 대부분의 판재 가공에 충분합니다. |
| 고온 사용 조건 (압력 포함) | 7학년 | 고온 환경에서 강도가 더 높은 바닥재 |
| 직선 구간의 표준 배관 | 7학년 | 11학년에서 형성된 이점은 없음 |
대부분의 조달 상황에서 실제로 나타나는 현실은 다음과 같습니다: 7등급 제품은 더 널리 구할 수 있는 반면, 11등급 제품은 대부분의 서비스 센터에서 특별 주문해야 합니다. 제조상의 제약이 없는 경우, 시장 공급 상황만 고려한다면 7등급이 기본적으로 선택되는 옵션입니다.
7학년과 11학년 과정의 실제 적용 사례
두 등급 모두 동일한 산업 분야에 사용됩니다. 특정 프로젝트에서 어떤 등급을 선택할지는 부식 환경이 아니라 부품의 형상과 응력 요구 사항에 따라 결정됩니다.
화학 가공 산업
혼합 산 유체를 처리하는 열교환기, HCl 가스 처리용 스크러버, 유기산 합성용 반응 용기가 주요 적용 사례입니다. 공정 측에 희석 HCl 또는 온난한 황산이 포함된 경우, 쉘 앤 튜브(shell-and-tube) 열교환기 튜브에는 7등급이 지정됩니다. 경제적 타당성은 명백합니다. 동일한 수명 목표를 기준으로 벽 두께, 용접 복잡도 및 제작 인건비를 고려할 때, Pd 합금 프리미엄이 적용된 7등급은 전체 Hastelloy C-276 구조의 제작 비용보다 여전히 비용 효율이 높습니다.
제약 및 정밀 화학 제품 제조
염소계 용매, HCl 촉매 회수 루프, 그리고 환원성 산성 환경에서 이루어지는 의약품 중간체 처리 공정. 실험실 규모 테스트에서 2등급 재질이 활발한 부식을 보인 경우, 7등급 용기 내벽 라이닝 및 접촉면 부품이 지정됩니다.
담수화
다단계 플래시(MSF) 및 다중 효과 증류(MED)용 브라인 가열기 관다발. 7등급은 브라인 농도가 가장 높고 가동 정지 시 정체 현상이 발생할 수 있는 관과 관판 사이의 틈새에서 틈새 부식 저항성을 향상시킵니다.
펄프 및 제지 — 표백 공장
이산화염소(ClO₂), 차아염소산 표백액 및 혼합산 세정 여과액을 취급하는 세척조, 배관 및 용기. 이곳에서는 7등급과 11등급이 모두 사용되며, 11등급은 성형된 용기 상부에, 7등급은 배관 및 판재 구조에 사용됩니다.
핵폐기물 격리
7등급 강판은 제안된 고준위 방사성 폐기물 처분장의 드립 실드 및 폐기물 포장 구성요소 외곽 차폐재의 주요 후보 소재였습니다. 핵심 설계 요건은 시간이 지남에 따라 산성으로 변할 수 있는 지하수 환경에서 10,000년 이상의 내식성을 확보하는 것이었습니다. 그레이드 7에 팔라듐(Pd)이 첨가된 점이 그레이드 2 및 그레이드 12 대안보다 우위를 점한 결정적인 요인이었다.
해상 및 해양
티타늄 해수 배관은 수십 년 동안 해양 플랫폼에서 표준으로 사용되어 왔습니다. 공정 흐름에서 해수가 시추 유체나 산성 머드 첨가제와 혼합되는 경우, 7등급 티타늄은 유정 산 처리 작업 중 발생할 수 있는 환원성 산 현상에 대한 안전 장치를 제공합니다.
사진 출처: Uwe Aranas / 위키미디어 공용 (CC BY-SA 4.0)
7학년 가족을 헤쳐나가기: 다양한 형태와 대안
7H반 — 등급 7과 동일한 성분을 가지며, ASTM 기준 최소 UTS가 400 MPa(58 ksi)로 상향 조정되었습니다. 등급 7의 내식성을 유지하면서 알루미늄이나 바나듐과 같은 합금 원소를 첨가하지 않고 더 높은 설계 응력이 필요한 경우에 사용됩니다. 등급 7과 동일한 제품 형태로 공급됩니다.
11학년 대 17학년 — 17등급은 11등급과 동일한 1등급 베이스를 사용하지만, 팔라듐 함량은 0.04–0.08 wt%에 불과하여 11등급의 약 절반 수준입니다. 이로 인해 원자재 비용은 절감되지만, 유효 부식 범위는 좁아집니다. 17등급은 11/7등급의 전체 팔라듐 함량이 과잉 사양으로 간주될 수 있는 약한 환원 환경에서는 적절합니다. 그러나 공격적인 HCl 또는 온난한 황산 사용 환경에서는 17등급을 안전한 대체재로 사용할 수 없습니다.
7학년 대신 12학년 — 일부 조달 팀은 7등급과 12등급을 “내식성이 향상된” 티타늄으로 비교하기도 합니다. 그러나 이 두 등급은 동등하지 않습니다. Grade 12(Ti-0.3Mo-0.8Ni, UNS R53400)는 팔라듐보다 훨씬 저렴한 니켈과 몰리브덴을 첨가하여 틈새 부식 저항성을 향상시켰습니다. Grade 12는 킬로그램당 비용이 더 저렴합니다. 그러나 환원성 산성 환경에서 Grade 12는 Grade 7에 미치지 못합니다. 니켈과 몰리브덴은 팔라듐이 제공하는 음극 탈분극 메커니즘을 재현하지 못하기 때문입니다. 그레이드 7이 특별히 평가된 환경(따뜻한 희석 HCl, 환원성 염화산 환경)의 경우, 그레이드 12는 동등한 대체재가 아닙니다.
사양서에 ‘29등급’이 명시된 경우 — 29호 등급(Ti-3Al-2.5V + Pd)은 팔라듐을 알루미늄 및 바나듐과 결합시켜, 환원성 환경에서 내식성이 요구되는 고강도 용도에 사용됩니다. 이 등급은 항공우주 분야에 주로 사용되는 것으로, 일반 화학 공정 장비에는 흔히 사용되지 않습니다.
자주 묻는 질문
7등급 티타늄에는 팔라듐이 몇 퍼센트 포함되어 있나요?
ASTM은 7등급에 대해 0.12~0.25 wt%의 팔라듐 함량을 규정하고 있습니다. 데이터 참조 자료 및 업계 문헌에서 일반적으로 사용되는 공칭 값은 0.15~0.20%이며, 때로는 “Ti-0.2Pd”로 약칭되기도 합니다. 11등급도 동일한 팔라듐 함량 범위를 갖습니다.
내식성 측면에서 7급 티타늄은 11급 티타늄과 동일한가요?
네. 두 등급 모두 0.12–0.25 wt% Pd를 함유하고 있으며, 현재까지 연구된 모든 부식 환경에서 동일한 거동을 보입니다. 7등급은 기본 조성이 1등급에 상응하는 것이 아니라 2등급에 상응하기 때문에 항복 강도가 더 높습니다(최소 275 MPa 대 172 MPa). 사양에서 최대 성형성을 갖춘 7등급 수준의 내식성을 요구하는 경우, 팔라듐 함량이 더 높은 등급이 아닌 11등급을 선택해야 합니다.
7등급 티타늄은 염산에 견딜 수 있을까요?
7등급은 실온에서 약 20% 농도까지의 희석 HCl에 내성을 보입니다. 고온에서는 농도 한계가 낮아지며, 공학적 여유를 적용했을 때 60°C에서는 약 5–10% 수준입니다. 정확한 한계치는 온도, 유속, 통기 상태 및 기타 성분의 존재 여부에 따라 달라집니다. 중요한 용도의 경우, 실제 공정 흐름 내에서 부식 시험편을 사용하는 것이 표준 적격성 평가 방법입니다.
티타늄의 순도를 더 높이는 대신 왜 팔라듐을 사용하는 것일까요?
순도가 더 높은 티타늄(1등급)은 기계적 연성을 향상시키지만, 환원성 산 환경에서의 내식성은 개선하지 못합니다. 환원성 환경에서 2등급 티타늄이 겪는 문제는 전기화학적 성질에 기인합니다. 즉, 부식 전위가 활성 용해 영역에 위치해 있으며, 이를 부동태 영역으로 밀어낼 산화성 물질이 없기 때문입니다. 순도를 높여도 전기화학적 특성은 변하지 않습니다. 반면 팔라듐은 외부 산화 환경과 무관하게 전위를 부동태 영역으로 이동시키는 음극 부위를 제공함으로써 이러한 특성을 변화시킵니다.
산성 환경에서 7급 강종은 하스텔로이 C-276과 비교했을 때 어떤가요?
하스텔로이 C-276(Ni-Mo-Cr 합금)은 환원성 및 산화성 환경을 포함하여 더 넓은 범위의 산 농도와 온도 조건에서 더 폭넓은 내식성을 나타냅니다. 그레이드 7은 C-276이 과사양으로 간주될 수 있는 저농도에서 중농도의 환원성 산 사용 환경에서 비용 면에서 더 경쟁력이 있습니다. 또한 그레이드 7은 C-276(8.89 g/cm³)에 비해 밀도가 현저히 낮아(4.51 g/cm³), 구조적 지지 요건을 줄이고 중량에 민감한 설치 비용을 절감할 수 있습니다. 그레이드 7의 문서화된 적용 범위를 초과하는 농도나 온도의 경우, C-276 또는 탄탈럼이 일반적인 대안으로 사용됩니다.
7급과 11급은 용접이 가능한가요?
네. 두 등급 모두 GTAW(TIG), GMAW, 플라즈마 아크 및 전자빔 공정을 통해 용접이 용이합니다. 다른 티타늄 용접과 마찬가지로 용접면에는 불활성 가스 차폐를, 용접 뿌리부에는 백퍼지 차폐를 적용해야 하며, 용접부가 약 427°C(800°F) 이하로 냉각될 때까지 대기 오염으로부터 보호해야 합니다. 11 등급 용접부는 열영향부에서 잔류 응력이 약간 낮고 연성이 다소 우수하며, 이는 이 등급이 주기적 사용에 적합한 요인 중 하나입니다.
요약
7등급 티타늄은 팔라듐이 첨가된 2등급 티타늄입니다. 첨가 비용은 킬로그램당 더 들지만, 표준 CP 티타늄이 견디지 못하는 환경에서는 그 비용을 상쇄하고도 남습니다. 팔라듐의 작용 메커니즘은 전기화학적입니다. Pd는 합금 표면의 수소 과전위를 낮추어, TiO₂ 부동태막을 자체적으로 유지할 수 없는 환원성 산성 환경에서도 부식 전위를 부동태 영역으로 이동시킵니다. 이것이 바로 0.2%의 귀금속이 실용적인 측면에서 그토록 결정적인 차이를 만들어내는 이유입니다.
11등급은 7등급과 동일한 팔라듐 함량을 가지므로 내식성도 동일합니다. 이 등급은 최대 연성, 작은 굽힘 반경 또는 심압 성형이 요구되는 용도에 선택되며, 이러한 특성은 삽입 원자 함량이 더 낮은 1등급을 기반으로 합니다. 이러한 제약 조건이 없는 경우, 그레이드 7이 표준적인 선택입니다. 그레이드 7은 입수성이 더 뛰어나고, 항복 강도가 더 높으며, 동일한 내식성을 갖추고 있습니다.
7등급의 신뢰할 수 있는 적용 범위를 벗어난 환경 — 20% 이상의 농축 HCl, 끓는 희석 황산, 무수 HF — 의 경우, 올바른 대안은 팔라듐을 더 사용하는 것이 아니라 완전히 다른 합금 계열을 사용하는 것입니다: 특정 화학적 성분에 따라 하스텔로이 C-276, 인코넬 625 또는 탄탈럼을 사용하는 것입니다.
