7등급 대 2등급 티타늄: 산성 환경에서는 어느 등급이 더 우수할까?

2등급과 7등급 티타늄은 기계적 특성이 동일하고 화학 조성도 거의 동일합니다. 유일한 차이점은 7등급에 0.12–0.25%의 팔라듐이 첨가되어 있다는 점입니다. 이 소량의 첨가만으로도 환원성 산성 환경에서는 모든 것이 달라집니다. 끓는 5% HCl에서 7등급은 연간 0.18 mm의 부식 속도를 보이는 반면, 2등급은 연간 10 mm 이상 부식됩니다. 끓는 5% H₂SO₄에서 7등급의 부식 속도는 0.50 mm/yr인 반면, 2등급은 48 mm/yr에 달합니다. 공정에서 염산, 황산, 포름산 또는 기타 환원성 산 유체가 사용되는 경우 — 특히 고온 환경에서 — 7등급이 거의 항상 올바른 사양입니다. 환경이 산화성, 약산성 또는 주로 염분 성분이 많은 경우, 2등급을 사용하면 훨씬 저렴한 비용으로 대응할 수 있습니다. 이 가이드는 이러한 결정을 내리는 데 필요한 데이터를 제공합니다.

7학년은 2학년과 무엇이 다른가

성분 측면에서 볼 때, 7호급과 2호급은 거의 동일한 소재입니다. 둘 다 상업용 순수(CP) 티타늄으로, 산소, 질소, 탄소, 수소의 삽입 원소 농도를 조절하는 것 외에는 유의미한 합금 원소가 첨가되지 않은 알파상 합금입니다. 이 둘의 모든 차이는 ASTM 규격의 단 한 줄에 모두 담겨 있습니다.

7학년 과정에는 다음이 포함됩니다. 0.12–0.25% 팔라듐 (ASTM B338에서 이 범위를 규정하고 있습니다). 2등급에는 포함되어 있지 않습니다.

그게 전부입니다. 티타늄 매트릭스, 최소 기계적 특성, 가공성, 용접성, 밀도가 모두 동일합니다. 호환성 문제 없이 7등급을 2등급에 용접할 수 있습니다. 해당 제품의 ASTM 규격 — B265(시트/플레이트), B337(파이프), B338(튜브), B348(봉), B381(단조품) — 은 팔라듐 요구 사항과 UNS 명칭을 제외하고는 모두 동일합니다. 2등급은 R50400, 7등급은 R52400입니다.

그러나 가격 차이는 상당합니다. 팔라듐은 백금족 금속입니다. 7등급은 일반적으로 현재 팔라듐 현물 가격과 제품 형태에 따라 2등급보다 3~5배 높은 가격을 형성합니다. 대형 열교환기 번들의 경우, 이러한 가격 차이는 금세 큰 금액으로 불어납니다. 그렇기 때문에 7등급이 반드시 필요한 시점과 2등급으로 충분한 시점을 정확히 파악하는 것은 플랜트의 신뢰성만큼이나 프로젝트 예산 측면에서도 매우 중요합니다.

7학년 대 2학년: 한눈에 보기

아래 표는 구성, 기계적 성능, 부식 거동 및 실용적 고려 사항에 대한 종합적인 비교를 담고 있습니다. 기계적 특성은 모두 동일하며, 차이점은 전적으로 내식성과 비용에 있습니다.

속성	2등급 (CP-Ti)	7등급 (Ti-0.15Pd)
유엔 지정	R50400	R52400
팔라듐 함량	없음	0.12–0.25%
인장 강도(최소)	345 MPa	345 MPa
항복강도 (0.2%, 최소)	275 MPa	275 MPa
연신율(분)	20%	20%
밀도	4.51g/cm³	4.51g/cm³
탄성 계수	103 GPa	103 GPa
녹는 범위	1,668 ± 10°C	1,668 ± 10°C
열 전도성	11.4 W/m·°C	11.4 W/m·°C
산화성 산에 대한 내성	우수	우수
산 내성 감소	한정판	우수
틈새 부식 저항성	보통	높음
고온 염화물 염수 내성	Good	우수
용접성	우수	우수
성형성	우수	우수
상대적 비용	기준선	3~5배 더 높다
ASTM 규격	B265, B337, B338, B348, B381	B265, B337, B338, B348, B381

요점 정리: 사용 환경이 산화성이나 약한 부식성인 경우, 성능 지표는 동일하며 7등급을 선택할 때 발생하는 추가 비용은 아무런 이득을 가져다주지 않습니다. 7등급은 산성 환경이나 침식성이 강한 틈새 조건에서만 그 가격 대비 가치를 발휘합니다.

팔라듐이 효과적인 이유 — 전기화학

대부분의 재료 데이터 시트에는 팔라듐이 티타늄의 내식성을 향상시킨다고 명시되어 있지만, 그 원리에 대해서는 설명하지 않습니다. 그 작용 기전을 이해하는 것은 시간을 들여 알아볼 만한 가치가 있습니다. 이를 통해 7등급 티타늄이 어떤 환경에서는 효과가 있고 어떤 환경에서는 효과가 없는지 정확히 파악할 수 있기 때문입니다.

산화성 환경에서 티타늄의 내식성은 패시브 산화막, 즉 공기나 물에 노출되면 즉시 형성되는 얇고 자가 치유 능력이 있는 TiO₂ 층에서 비롯됩니다. 강력한 산화성 매체에서는 이 막이 안정적이며 금속은 거의 부식되지 않습니다. 문제는 환원성 환경, 특히 환원성 산입니다. 이러한 환경에서는 전기화학적 구동력이 막 형성보다는 막 용해 쪽으로 작용합니다. 산화막이 파괴되고 노출된 금속 표면이 드러나면서 부식이 급속히 진행됩니다.

팔라듐은 다음과 같은 메커니즘을 통해 이 문제를 해결합니다. 음극 탈분극. 낮은 Pd 농도(7등급에서 0.12–0.25%)에서는 팔라듐이 산에 용해되지 않는다. 대신, TiO₂가 그 주변에서 우선적으로 용해되면서 팔라듐은 금속 표면에 농축되어, 작은 Pd가 풍부한 금속간 화합물 영역(주로 TiPd)을 형성한다. 이러한 팔라듐이 풍부한 부위는 효율적인 음극 부위 역할을 하며, 티타늄보다 훨씬 더 효과적으로 수소 이온(H⁺ → H₂)의 환원을 촉매합니다.

이러한 음극 촉매 작용은 두 가지 역할을 합니다. 즉, 음극 반응 속도를 가속화하고, 금속 표면의 혼합 전위를 더 귀금속적인(양극성) 값 쪽으로 상승시킵니다. 만약 그 혼합 전위가 특정 매질에서 티타늄의 임계 부동태화 전위 이상으로 상승하면, 티타늄 표면은 다시 부동태 상태로 돌아가 부식이 사실상 중단됩니다.

실질적으로 이는, 2등급 강재가 연간 수십 밀리미터씩 관통 부식이 발생하는 산 농도와 온도 조건에서도 7등급 강재는 자체 패시베이션이 가능함을 의미합니다. 이 메커니즘에는 한계가 있습니다. 산 농도가 매우 높거나 온도가 매우 높은 경우, 피막 용해의 구동력이 팔라듐(Pd) 촉매 작용이 상쇄할 수 있는 수준을 초과하여 7등급도 부식됩니다. Austral Wright의 데이터에 따르면, N₂ 포화 상태의 190°C에서 10% HCl 용액 내 Grade 7의 부식 속도는 8.8 mm/yr에 달합니다. 이는 Grade 2(>28 mm/yr)보다는 여전히 우수하지만, 더 이상 준부동 상태라고 할 수 없습니다.

한 가지 중요한 주의사항: 티타늄의 산화막은 재형성되기 위해 수분의 존재가 필요합니다. 무수(건조) 환원 조건 — 건조 염화수소 가스, 건조 HF, 적색 발연 질산 — 에서는 7등급이 2등급에 비해 아무런 이점을 제공하지 않습니다. 두 등급 모두 급속하고 잠재적으로 자연발화성 부식을 겪을 수 있습니다. 이는 상용 데이터시트에서 흔히 언급되는 제한 사항은 아니지만, 실제로 존재하는 한계입니다.

산 종류별 부식 성능

다음 데이터는 통제된 조건 하에서 7등급과 2등급을 비교 시험한 결과입니다. 0.1 mm/yr 미만의 부식 속도는 일반적으로 장기 사용에 적합한 것으로 간주되며, 1.0 mm/yr을 초과하는 속도는 대개 재료 교체가 필요함을 나타냅니다.

염산 (HCl)

HCl은 환원성 산으로, 7학년 과정의 장점을 가장 잘 보여주는 예시입니다.

조건	집중력	온도	7등급 (mm/년)	2등급 (mm/년)
표준	5%	끓이기	0.18	>10
N₂로 포화된	3%	190°C	0.025	>28
N₂로 포화된	5%	190°C	0.10	>28
N₂로 포화된	10%	190°C	8.8	>28
O₂ 포화	3%	190°C	0.13	>28
O₂ 포화	5%	190°C	0.13	>28

실온에서 2등급의 실용적 한계는 약 7% HCl입니다. 7등급은 부식 속도가 문제가 되기 전까지 이 한계를 약 27% HCl까지 확장합니다. 비등 온도에서 2등급은 1–2% HCl 이상에서는 사실상 사용하기에 부적합합니다. 7등급은 5% 비등 온도까지 사용 가능하며, 이 때 부식 속도(0.18 mm/yr)는 미미한 수준이지만, 고온에서 10% 이상에서는 사용이 불가능해집니다.

황산 (H₂SO₄)

황산은 차이가 극명하게 나타나는 또 다른 환원성 산입니다.

조건	집중력	온도	7등급 (mm/년)	2등급 (mm/년)
표준	5%	끓이기	0.50	48
N₂로 포화된	1%	100°C	—	7
N₂로 포화된	1%	190°C	0.13	—
N₂로 포화된	5%	190°C	0.13	—
N₂로 포화된	10%	190°C	1.5	—

5% 등급 강재는 끓는 H₂SO₄에서 연간 48 mm의 부식 속도를 보이며, 사실상 며칠 만에 용해됩니다. 동일한 조건에서 7등급 강재는 연간 0.50 mm의 부식 속도를 보이며, 이는 일부 용도에서 간신히 허용 가능한 수준입니다. 고온의 희석 H₂SO₄ 환경에서, 1–5% 농도의 7등급은 0.15 mm/yr 미만의 준부동화 부식 속도를 보입니다.

유기산 (포름산, 구연산, 옥살산)

유기산은 장단점이 공존하는 양상을 보입니다.

산	집중력	온도	7등급 (mm/년)	2등급 (mm/년)
포름산	50%	끓이기	0.075	3.6
구연산	50%	끓이기	<0.025	0.40
옥살산	1%	끓이기	1.13	45

포름산 및 구연산: 7등급은 우수한 성능을 보이지만, 2등급은 장기 사용 시 문제가 될 정도의 부식 속도를 보인다. 옥살산은 두 등급 모두에 대해 공격적입니다. 7등급의 경우 1% 옥살산 용액에서 끓는 상태에서 연간 1.13 mm의 부식 속도가 높은 편이며, 2등급의 경우 연간 45 mm로 치명적인 수준입니다.

인산 (H₃PO₄)

집중력	온도	7등급 (mm/년)	2등급 (mm/년)
50%	70°C	1.8	10
10%	끓이기	3.2	11

두 등급 모두 농축 인산에서는 성능이 저조합니다. 7등급이 더 나은 성능을 보이지만, 두 재료 모두 희석 환원산에서 나타나는 준수동성 수준의 성능을 제공하지는 못합니다. 10% 조건에서 3.2 mm/yr의 부식 속도는 계획된 유지보수 주기가 있는 특정 공정 설계의 경우 여전히 허용 가능한 수준일 수 있지만, 장기적이고 유지보수가 필요 없는 해결책은 아닙니다.

염화물 함유 매체 (염수, AlCl₃)

Medium	집중력	온도	7등급 (mm/년)	2등급 (mm/년)
NaCl 염수	토.	93°C	<0.025	—
AlCl₃	10%	100°C	<0.025	<0.025
AlCl₃	25%	100°C	0.025	50

중성에서 약알칼리성 염수 환경에서는 두 등급 모두 우수한 성능을 보이며, 그중 2등급이 비용 대비 효율이 높은 선택지입니다. 산성화되거나 염화물 농도가 높은 환경에서는 7등급이 현저히 뛰어난 성능을 발휘합니다.

2학년이 가장 적합한 시기인 경우

부식 공학 논의에서는 주로 7등급에 주목하지만, 상당수의 산업용 응용 분야에서는 2등급을 사용하는 것이 더 적합합니다. 2등급으로도 동일한 성능을 발휘할 수 있는 상황에서 7등급을 과도하게 지정하는 것은 직접적이고 불필요한 비용 발생을 초래합니다.

산화성 산성 환경. 강력한 산화성 산인 질산에서 두 등급 모두 비슷한 수준의 성능을 보입니다. 티타늄의 부동막은 팔라듐 함량과 관계없이 산화 조건에서 매우 안정적입니다. 크롬산 및 기타 산화성 매체에서도 마찬가지입니다. 비용이 훨씬 저렴한 2등급이 올바른 선택입니다.

유기산은 적당한 온도에서 희석하십시오. 저농도 조건에서, 그리고 비등점보다 훨씬 낮은 온도에서는 유기산 내 2등급 재질의 부식 속도가 대개 허용 가능한 수준입니다. 10% 농도의 50°C 포름산 유동은 50% 농도의 포름산을 끓이는 것과는 전혀 다른 상황입니다. 무작정 7등급을 선택하기 전에, 구체적인 운전 조건을 부식 데이터와 대조하여 검토하십시오.

해수, 염수 및 염화물 환경. 중성 pH의 해수 및 염수 환경에서는 두 등급 모두 사실상 부식에 영향을 받지 않습니다. 산화막이 안정적이며, 부식 속도는 무시할 수 있을 정도로 낮고, 틈새 부식 위험은 두 등급 모두에서 실제로 존재하지만, 표준 해양 사용 온도 범위에서는 두 등급 간에 큰 차이가 나타나지 않습니다. 2등급은 해수용 해양 열교환기에서 주로 사용되는 소재입니다.

알칼리성 환경. 강알칼리(가성소다, 수산화칼륨)는 두 등급 모두에 있어 문제가 되지 않습니다. 2등급은 이를 잘 견디며, 7등급에 첨가된 팔라듐은 이 부분에서 부식 성능에 아무런 기여도 하지 않습니다.

예상 수명이 비교적 짧은, 비용에 민감한 응용 분야. 일부 공정 환경에서는 부식된 부품을 주기적으로 교체하는 사항이 유지보수 일정에 반영되어 있습니다. 예를 들어, 2등급 소재의 부식 속도로 인해 부품 수명이 3~5년 정도이며, 이것이 계획된 정비 주기(턴어라운드)와 일치하는 경우, 단순히 수명을 연장하기 위해 7등급 소재를 지정한다고 해서 투자 대비 긍정적인 성과를 얻지 못할 수도 있습니다.

실용적인 결정 규칙: 공정 화학 물질이 환원성 산 계열(HCl, H₂SO₄, H₃PO₄, 유기산)에 속하지 않거나, 해당 계열에 속하더라도 농도가 낮고 온도가 적당한 수준(2등급 부식 속도가 0.25 mm/yr 미만인 경우)이라면 2등급으로 충분합니다. 데이터(특히 해당 산에서 작동 온도 조건 하의 부식 속도)가 이를 뒷받침하는 경우에만 사양에 7등급을 추가하십시오.

7등급이 그 가치를 입증하는 적용 분야

사용 조건이 명백히 환원성 산 범주에 속할 경우, 7등급의 추가 비용은 일반적으로 수명 주기 관점에서 쉽게 정당화될 수 있습니다. 부식된 용기로 인해 발생하는 교체 비용, 공정 가동 중단 시간, 제품 오염 위험 등이 모두 해당 계산에 반영됩니다.

염소-알칼리 및 염소 화학. 염소 생산 공정에서 셀 구성 요소, 양극 어셈블리 및 배관은 습식 염소 가스와 염산 유체 모두에 노출됩니다. 이러한 사용 환경의 상당수에서 등급 7이 표준 재료 사양으로 적용됩니다. 습식 염소, HCl 및 염수가 온도 변화와 결합되어 발생하는 환경은, 접촉 표면의 등급 2 재질에 대해서는 부식성이 너무 강합니다.

화학 공정용 반응기 및 오토클레이브. 환원성 산 분해를 수행하는 반응기 용기 — 니켈, 코발트 및 구리 회수를 위한 수력야금학적 산 침출 회로가 대표적인 예입니다 — 는 7등급의 사용 가능 범위에 정확히 해당하는 농도의 HCl 또는 H₂SO₄를 사용하여 고온에서 작동합니다. 2010년에 수행된 니켈 산 침출 공정에서 Ti-2와 Ti-7에 대한 부식 연구(Vaughan, ScienceDirect)에 따르면, 두 소재는 표면 형태와 부식 거동에서 현저한 차이를 보였으며, Ti-2에서 심한 표면 거칠어짐과 결정계 부식이 발생하는 조건에서도 Ti-7은 매끄러운 표면을 유지하고 금속 손실도 현저히 낮게 나타났습니다.

산성 환경에서 사용되는 열교환기. ASTM B338 규격은 티타늄 열교환기 튜브 전용으로 제정되었습니다. 7등급은 산성 환경의 응축기 및 열교환기에 적용되며, 특히 쉘 측 또는 튜브 측 유체가 환원성 산 공정 유체인 경우, 또는 설비가 환원성 및 산화성 화학 반응이 번갈아 발생하는 교대 작동 조건을 처리하는 경우에 사용됩니다.

제약 및 정밀 화학 제품 생산. 제약 합성 공정에서 산 분해 용기 및 공정 배관에는 종종 끓는점에 가까운 온도에서 포름산, 옥살산 또는 희석 염산이 사용됩니다. 제품 순도 요건으로 인해 금속 오염은 절대 허용될 수 없으므로, 부식 속도가 거의 수동 상태에 가까워야 할 필요성이 더욱 강조됩니다. 이 경우 등급 7이 적절한 사양입니다.

대기 오염 방지. SO₂ 및 HCl 가스 흐름을 처리하는 습식 스크러버, 특히 산성 세정액을 사용하는 스크러버의 경우, 2등급 재질에서 부식 이력이 기록된 사용 조건이 나타납니다. 스크러버 내부 구조물 및 충진층 지지대에는 일반적으로 7등급 재질이 지정됩니다.

AS1210/ASME 압력 용기, 최대 300°C까지 사용 가능. 두 규격 모두 300°C 이하의 압력 용기 제작에 그레이드 7(ASME BPVC)을, 325°C 이하의 파이프에 그레이드 7(AS4041 압력 배관)을 사전 승인하고 있습니다. 산성 환경에서 사용되는 압력 용기를 이러한 규격에 따라 설계할 경우, 7등급은 액체에 직접 접촉하는 압력 용기 부품에 대한 당연한 지정 등급입니다.

팔라듐 등급 제품군 — 7, 11, 16 및 12 등급

7등급을 검토하고 있다면, 다른 팔라듐 함유 등급과 몰리브덴-니켈 대체재(12등급)에 대해서도 알아두어야 합니다. 왜냐하면 “그냥 7등급을 사용하면 된다”는 답변이 때로는 가장 비용 효율적인 해결책이 아닐 수 있기 때문입니다.

등급	주요 합금 원소 첨가	Pd 함량	기본 힘	주요 사용 사례
7학년	0.12–0.25% Pd	전체 라인업	CP-Ti (2등급에 해당)	환원성 산, 틈새 환경, 표준 용도
11학년	0.12–0.25% Pd	전체 라인업	CP-Ti (1등급 베이스 — 낮은 산소 함량)	1등급의 Pd 변형재; 7등급과 동일한 내식성을 가지며, 강도는 약간 낮음
16학년	0.04–0.08% Pd	할인	CP-Ti	보다 온화한 환원 조건에서 7급에 대한 비용 효율적인 대안
12학년	0.3% Mo + 0.8% Ni	없음	2등급보다 높음	고온 염수에서의 틈새 부식; 팔라듐(Pd) 미사용 (비용 절감, 다른 작용 기전)

7학년 대 11학년: 이 두 등급은 팔라듐 함량 범위가 동일하므로 내식성도 비슷합니다. 주요 차이점은 모재에 있습니다. 11등급은 1등급에 대해 7등급이 2등급에 해당하는 관계와 같습니다. 둘 다 팔라듐을 함유한 변종이지만, 산소 함량 수준이 다릅니다. 11등급은 1등급 모재(산소 함량이 더 낮음, 최대 산소 함량 ~0.18% vs 2등급의 최대 0.25%)를 사용하므로, 삽입강도가 약간 낮습니다. 실제 부식 성능의 차이는 미미합니다. 대부분의 산성 환경 용도에서, 부식 관점에서 볼 때 등급 7과 등급 11은 상호 대체 가능합니다.

7학년 대 16학년: 16등급은 0.04–0.08% Pd만을 함유하고 있으며, 이는 7등급의 하한치의 대략 절반 수준입니다. 환원성 산에서의 내식성은 2등급보다 향상되었으나, 7등급만큼 강력하지는 않습니다. 16등급은 7등급의 전체 성능 여유가 필요 이상인 환경에서 비용을 절감하기 위한 조치입니다. 특정 조건에서 16등급의 부식 속도가 0.1 mm/yr 미만으로 안전하게 유지된다면, 7등급에 비해 상당한 비용 절감 효과를 기대할 수 있습니다.

7학년 대 12학년: 12등급은 완전히 다른 접근 방식을 취하는데, 팔라듐 대신 몰리브덴과 니켈을 사용합니다. 12등급은 2등급보다 강도가 높으며(인장 강도 ≥ 483 MPa 대 345 MPa), 고온 중성 pH 염화물 환경에서 더 우수한 틈새 부식 저항성을 보입니다. 그러나 환원성 산 환경에서의 성능은 7등급에 미치지 못합니다. 산에 크게 노출되지 않는 고온 염수 환경에서 틈새 부식이 주요 우려 사항이라면, 12등급이 비용 효율성이 더 높을 뿐만 아니라 강도 면에서도 이점을 제공합니다. 진정한 환원성 산 환경에서 사용해야 하는 경우에는 7등급이 올바른 선택입니다.

자주 묻는 질문

2등급 티타늄과 7등급 티타늄의 차이점은 무엇인가요?
7등급은 2등급에 0.12–0.25%의 팔라듐을 첨가한 것입니다. 두 등급 모두 상업용 순수 알파 티타늄으로, 기계적 특성, 밀도 및 용접성이 동일합니다. 유일한 기능적 차이는 내식성입니다: 그레이드 7은 팔라듐 촉매에 의한 전기화학적 기전을 통해 환원성 산(HCl, H₂SO₄, 유기산)에 대한 내식성이 그레이드 2보다 현저히 우수하며, 이로 인해 그레이드 2가 연간 10–50 mm 이상의 속도로 부식되는 환경에서도 금속이 자가 패시베이션될 수 있습니다.

염산 사용 환경에는 어떤 티타늄 등급이 가장 적합할까요?
HCl 사용 환경에서는 7등급이 표준 권장 사양입니다. 실온에서 2등급은 약 7% HCl로 사용이 제한되는 반면, 7등급은 그 한계를 약 27%까지 확장합니다. 비등 온도에서 5% 농도의 염산(HCl) 용액 내에서는 2등급의 부식 속도가 연간 10 mm 이상인 반면, 7등급은 연간 0.18 mm에 그칩니다. 10% 이상의 농도(190°C)의 염산 환경에서는 고온 조건에서 Grade 7의 내식성조차도 현저히 저하되므로, 이러한 극한 조건에서는 Hastelloy C-276 또는 이와 유사한 합금을 고려해야 합니다.

7등급 티타늄은 그 가격 차이를 감수할 만한 가치가 있을까요?
이는 전적으로 사용 환경에 달려 있습니다. 약산성 환경에서 그레이드 7은 용기 교체, 공정 가동 중단 및 잠재적인 오염 사고를 초래할 수 있는 치명적인 부식 고장을 방지하므로, 수명 주기 비용 측면에서 그레이드 7을 선택하는 것이 훨씬 유리합니다. 비산성 또는 비산화성 환경에서는 그레이드 7이 그레이드 2에 비해 부식 방지 측면에서 추가적인 이점을 전혀 제공하지 않으며, 3~5배에 달하는 비용 차이는 순전히 불필요한 지출에 불과합니다. 단순히 “더 좋은” 재료를 선호하는 일반적인 기준이 아니라, 사용 환경의 화학적 특성에 맞춰 재질 등급을 선정해야 합니다.

2등급 티타늄은 황산을 견딜 수 있나요?
2등급은 고온의 황산에서 심한 부식을 일으킵니다. 끓는 5% H₂SO₄에서 2등급의 부식 속도는 연간 48 mm에 달하여 사실상 사용할 수 없습니다. 실온 및 매우 낮은 농도(약 5% 미만)에서는 2등급의 부식 속도가 비교적 완만하지만, 작동 온도나 농도가 변동할 경우 허용 오차 범위가 매우 좁습니다. 실질적인 H₂SO₄ 사용 환경에서는 7등급이 올바른 사양입니다.

팔라듐은 티타늄의 틈새 부식을 방지하나요?
네, 상당한 정도는 그렇습니다. 티타늄의 틈새 부식은 틈새에 고인 유체 내의 산화성 물질이 고갈되어 국부적인 전기화학적 환경이 환원 조건으로 전환될 때 발생합니다. 팔라듐의 음극 촉매 효과는 이러한 국부적인 환원 조건에서도 내식성을 유지시켜 주며, 이것이 바로 산성 환경에서 개스킷, 튜브-튜브시트 접합부, 볼트식 플랜지가 사용되는 응용 분야에서 2등급보다 7등급이 선호되는 이유입니다.

환원성 산용 열교환기에는 어떤 등급의 티타늄을 지정해야 할까요?
튜브 번들에는 ASTM B338 규격의 7등급(이음매 없는 튜브 또는 용접 튜브)을 지정하십시오. 쉘의 경우, 쉘 측 유체가 환원성 산이 아닌 경우 ASTM B265(판재)의 2등급을 사용할 수 있습니다. 쉘 측과 튜브 측 모두에 환원성 산이 흐르는 경우에는 전체에 걸쳐 7등급을 지정하십시오. 현장 용접 시에는 AWS ERTi-7 용가재를 사용하십시오.

7등급 티타늄의 UNS 명칭은 무엇입니까?
7급 티타늄은 UNS R52400으로 지정됩니다. 2급은 UNS R50400입니다.

7학년과 11학년은 서로 바꿔 쓸 수 있나요?
대부분의 산성 환경 적용 사례에서는 그렇습니다. 두 제품 모두 0.12–0.25% Pd를 함유하고 있으며, 유사한 내식성을 나타냅니다. 11등급은 1등급에 대한 7등급의 관계와 마찬가지로, 동일한 기본 산소 등급에 속하는 팔라듐 함유 변형재입니다. 11등급은 삽입 산소 함량이 더 낮기 때문에 7등급보다 강도가 약간 낮습니다. 7등급이 기계적 요구 사항을 충족하는 경우, 일반적으로 입수성이 더 뛰어나기 때문에 7등급이 선호됩니다.

요약

7등급과 2등급 티타늄은 한 가지, 즉 팔라듐을 제외하면 동일한 소재입니다. 팔라듐을 첨가하면 비용이 상당히 더 들지만, 특정 성능 부문인 환원성 산에 대한 내성에서 획기적인 개선을 가져옵니다. 끓는 HCl 및 H₂SO₄ 환경에서 7등급의 부식 속도는 2등급보다 50~300배 더 느립니다. 산화 환경, 염수 환경 및 알칼리성 조건에서는 두 등급의 성능이 동일하므로 2등급이 확실한 선택입니다.

결정 기준은 간단합니다. 공정 스트림에서 주요 부식 물질을 파악하고, 해당 산의 작동 온도 및 농도 조건에서 부식 속도를 확인한 뒤, 부식 속도가 0.1 mm/yr 미만이면서 충분한 여유를 확보할 수 있는 등급을 선택하면 됩니다. 그 결과 등급 2로 판명된다면, 등급 7에 대한 추가 비용을 지불하지 마십시오. 등급 7로 판명된다면, 수명 주기 비용 측면에서 볼 때 조기 장비 고장으로 인한 비용보다 높은 가격을 지불하는 것이 거의 항상 합리적입니다.

경미한 환원성 산성 조건, 변화무쌍한 공정 화학 조건, 또는 예산 제약과 같은 ‘회색 지대’에 속하는 환경의 경우, 대규모 설비 전체에 걸쳐 무조건 Grade 7을 적용하기 전에, 비용 면에서 중간 수준의 대안인 Grade 16(환원된 팔라듐)과 Grade 12(몰리브덴-니켈)을 검토해 볼 가치가 있습니다.