티타늄 7급 원형 봉

7급 티타늄 원형봉은 0.12~0.25 wt%의 팔라듐을 함유한 상업용 순수(CP) 티타늄 합금으로, 다음 용도로 공급됩니다. ASTM B348 그리고 ASME SB-348 규격. 팔라듐을 첨가함으로써, 2등급의 기계적 특성을 모두 유지하면서도 산성 및 고온 염화물 환경에서 부식 저항성이 현저히 향상됩니다. 대표적인 용도로는 화학 공정, 담수화, 제약 및 해양 분야에서 사용되는 교반기 샤프트, 펌프 샤프트, 밸브 스템, 패스너 블랭크, 반응기 내부 구조물 등이 있습니다.

주요 사양

왜 7등급인가? 산성 환경에서의 사용 시 팔라듐의 장점

Grade 7은 기계적 특성 면에서 Grade 2와 동일하지만, Grade 2가 견디지 못하는 부식성 환경에서도 우수한 성능을 발휘합니다. 이러한 차이점, 즉 Grade 7이 존재하는 유일한 이유는 0.12–0.25 wt%의 팔라듐을 정밀하게 첨가한 데서 비롯됩니다.

팔라듐이 티타늄의 부식 거동을 어떻게 변화시키는가

비합금 CP 티타늄(1급, 2급)은 내식성을 위해 안정적인 TiO₂ 패시브막에 의존합니다. 산화성 환경 및 중성 염화물 매체에서 이 막은 자가 치유 능력이 있으며 뛰어난 보호 기능을 발휘합니다. 산성 환경 완화 — 묽은 염산, 묽은 황산, 뜨거운 인산 — 이 경우 수동막이 열역학적으로 불안정해지며, 2등급 강재는 활발하게 부식된다.

팔라듐은 다음과 같은 역할을 함으로써 이를 바로잡습니다. 음극 탈분극기. 전기화학적 수준에서, 팔라듐(Pd)은 티타늄 표면의 수소 과전위를 감소시켜 개방회로 부식 전위를 더 귀금속성(양극성)인 값으로 이동시킵니다. 이러한 변화로 인해 합금의 작동 전위가 활성/부동 전이점 위로 이동하게 되며, 이로 인해 비합금 티타늄에서는 TiO₂ 막이 박리될 수 있는 조건에서도 TiO₂ 막이 온전하게 유지됩니다.

실질적인 결과: 2종 및 대부분의 오스테나이트계 스테인리스강에서는 급속한 활성 부식이 발생하는 온도와 농도 조건에서도, 7종은 묽은 HCl, 묽은 H₂SO₄ 및 습한 HCl 가스 속에서 수동 상태를 유지한다.

틈새 부식 저항성

틈새 부식은 형상적 제약으로 인해 전해질이 침투하기 어려운 열교환기 튜브 시트, 플랜지 접합부 및 패스너 조립부에서 특히 문제가 됩니다. ATI와 TIMET이 발표한 자료에 따르면, 팔라듐을 첨가하면 틈새 부식의 임계 온도가 상당히 상승하는 것으로 나타났습니다:

이 170°C의 여유가 바로 고온 염수 회로, 염소 함유 세정액 및 고온 산 공정 유체에 7등급 재질이 지정되는 주된 공학적 이유입니다.

7학년 vs 11학년 vs 12학년 vs 17학년 — 어떻게 선택해야 할까

이 네 가지 등급은 모두 CP 티타늄에 비해 내식성이 향상되어 있습니다. 선택은 모재 합금의 강도, 팔라듐(Pd) 함량, 그리고 비용 우선순위에 따라 결정됩니다:

결정 가이드:

• 산성 환경(희석 HCl, 희석 H₂SO₄, 고온 H₃PO₄)의 감소 → 7학년
• 부식성 환경에서 최고의 냉간 성형성 → 11학년
• 더 높은 강도 요구 사항 + 약한 부식성 매체 → 12학년
• Pd 함량 감소가 기술적으로 허용되는 경우의 비용 압박 → 17학년

화학 성분 — ASTM B348 7등급 요구 사항

7등급 티타늄 원형봉의 화학 성분은 다음 요인에 의해 결정됩니다. ASTM B348-19 (티타늄 및 티타늄 합금 봉 및 빌렛에 대한 표준 사양). 아래에 나열된 모든 원소의 함량은 최대 허용 한도이며, 팔라듐의 경우 허용 범위 내에서 관리됩니다.

산소와 철의 한계가 중요한 이유

산소와 철은 CP 티타늄의 주요 삽입형 강화 원소입니다. 7등급은 2등급의 기본 조성(O ≤ 0.25%, Fe ≤ 0.30%)을 사용하며, 이는 강도와 연성의 균형을 제공합니다. 1등급 기본 조성(11등급에 사용됨)은 더 낮은 산소 함량(≤ 0.18%)을 허용하여, 인장 강도를 다소 희생하는 대신 더 높은 연성과 냉간 성형성을 제공합니다.

부식이 중요한 용도의 경우, 철 함량에 주의를 기울여야 합니다. 철 함량이 높으면 입계에서 철이 풍부한 제2상이 형성되어, 국부적으로 보호용 TiO₂ 막을 약화시키는 갈바닉 미세전지가 발생할 수 있습니다. 추적 가능한 MTR을 갖춘 ASTM B348 규격을 준수함으로써 철 함량을 허용 한도 내로 유지할 수 있습니다.

기계적 특성 — ASTM B348 7등급

7등급은 2등급과 동일한 최소 기계적 특성 요건을 충족하므로, 2등급이 이미 승인되었으나 추가적인 내식성이 요구되는 경우 이를 그대로 대체하여 사용할 수 있습니다.

7등급 대 5등급 (Ti-6Al-4V) — 내식성 우선 대 강도 우선

5등급(Ti-6Al-4V, UNS R56400)은 7등급에 비해 약 2배의 인장 강도(ASTM B348 기준 최대 인장 강도(UTS) ≥ 895 MPa 대 ≥ 345 MPa)를 제공하므로, 구조용 및 항공우주 분야 응용 분야에서 가장 일반적으로 선택되는 소재입니다. 그러나 5등급은 산성 환경에서의 내식성 측면에서 7등급에 미치지 못하며, 용접 후 열처리를 거치지 않을 경우 용접이 훨씬 더 어렵습니다. 구조적 하중이 아닌 사용 환경이 주요 설계 기준이 되는 화학 플랜트의 샤프트, 밸브 스템 및 패스너의 경우, 7등급이 올바른 사양입니다.

부식성 화학 환경에서의 부식 성능

7급 티타늄의 주요 장점은 비합금 CP 티타늄 및 일반적인 스테인리스강 등급에 비해 정량적으로 입증된 뛰어난 내식성입니다. 아래 데이터는 ATI Metals, TIMET 기술 노트, 그리고 ASM 핸드북 제13B권(부식: 재료)에서 수집한 공개된 부식 성능 자료를 반영한 것입니다.

희염산(HCl)에서의 저항

무합금 2등급 티타늄은 실온에서 약 5% 이상의 HCl 농도에서 측정 가능한 속도로 부식되며, 온도가 약 60°C를 초과하면 매우 낮은 농도(1–3%)에서도 부식됩니다. 7등급은 안전한 작동 범위를 상당히 확대합니다:

이 수치는 0.13 mm/yr (5 mpy) 미만의 대략적인 등부식 경계를 나타냅니다. 실제 성능은 폭기 상태, 유속 및 산화성 물질의 유무에 따라 달라집니다. 출처: ATI 티타늄 부식 공학 가이드; ASM 핸드북 제13B권.

황산(H₂SO₄) 내 저항

7등급은 2등급이 효과를 발휘하지 못하는 희석 황산 환경에서 유의미한 보호 효과를 제공합니다:

참고: 탈기 조건 하에서 1–5% 강재의 7등급 부식 속도는 190°C까지 0.13 mm/yr (5 mpy) 미만으로 유지됩니다(출처: TIMET 부식 속도 데이터). 20% 이상의 농축 H₂SO₄ 환경에서는 성능이 급격히 저하됩니다. 농축 황산 사용 환경의 경우, 지르코늄 또는 하스텔로이 B-3를 검토해야 합니다.

고온 염화물 매체에서의 틈새 부식

NaCl 및 MgCl₂ 염수에서 티타늄의 임계 균열 부식 온도(CCT)는 담수화 및 해양용 열교환기의 핵심 설계 매개변수입니다:

• 2등급: pH > 1인 포화 MgCl₂ 용액에서 CCT ≈ 80°C
• 7학년: pH > 1인 포화 MgCl₂ 용액에서 CCT ≈ 250°C (ATI 발표 자료 기준)

이 170°C의 여유 범위는 7급 재질이 사실상 모든 상업용 담수화 염수 온도 범위(일반적으로 40–120°C)에서 틈새 부식 위험 없이 사용될 수 있음을 의미합니다.

7급 강재 대 하스텔로이 C-276 — 수명 주기 비용 관점

저농도 산 환경에서 하스텔로이 C-276(UNS N10276)은 전통적으로 사용되어 온 고성능 대안 소재입니다. 7등급은 여러 가지 이유로 수명 주기 비용 측면에서 경쟁력을 갖추고 있습니다:

중량이 베어링 하중과 씰 마모에 직접적인 영향을 미치는 교반기 샤프트 및 펌프 샤프트의 경우, 7등급 소재의 밀도 이점은 재료 가격과 무관하게 장비 수명 주기 전반에 걸쳐 측정 가능한 비용 절감 효과로 이어집니다.

사용 가능한 사양 — 치수 및 공차

7등급 티타늄 원형봉은 가공 부품, 구조용 부재 및 체결 부품용 반제품에 사용할 수 있도록 다양한 규격으로 생산됩니다.

직경 및 길이 범위

모든 형태의 제품에 대해 길이 맞춤 절단 서비스를 제공합니다. 최소 절단 길이는 100mm이며, 표준 재고 규격의 경우 추가 요금이 부과되지 않습니다.

표면 상태

• 열간 압연 / 산세척 처리(산세척): 거친 가공이 이루어진 부품에 사용되는 대구경 부품의 표준 마감 처리입니다. ASTM B600 규정에 따라 산 세정을 통해 표면의 산화막을 완전히 제거합니다.
• 냉간 인발: 열간 압연 제품에 비해 치수 정밀도와 표면 마감이 향상되었습니다. 추가적인 재질 제거가 제한적인 정밀 가공 부품에 적합합니다.
• 센터리스 연삭: 가장 엄격한 치수 관리. 펌프 샤프트, 밸브 스템 및 기타 정밀 공차가 요구되는 회전 부품의 표준입니다. 일반적인 공차는 h9입니다(예: 직경 25 mm: +0/−0.052 mm).

관련 제품 양식 — ASTM 7등급

표준 및 인증

7등급 티타늄 원형봉은 다음 표준에 따라 생산 및 검사됩니다. 적용 가능한 모든 표준은 현재 명칭과 함께 나열되어 있습니다.

EN 10204 3.1 대 3.2 — 각 규정이 프로젝트 요구사항에 미치는 의미

유형 3.1 이는 화학 플랜트 및 해양 시설 조달 분야의 업계 표준입니다. 제철소 소속 공인 검사관이 시험 보고서에 입회하여 서명합니다. 이 문서는 특정 생산 배치 번호까지 추적 가능하며, ASTM B348에서 요구하는 모든 시험 항목을 포함하고 있습니다.

3.2형 일부 EPC 시공사, 원자력 프로젝트 및 국방 규격에서 이를 요구합니다. 독립 검사관(로이드, 뷰로 베리타스, TÜV 또는 최종 사용자의 자체 검사관)이 시험 과정을 입회하여 보고서에 공동 서명합니다. 소요 기간이 더 길며 추가 비용이 발생합니다. 견적 요청(RFQ) 단계에서 3.2를 명시해야 합니다. 3.1 인증서에 사후에 추가할 수 없습니다.

제작, 기계 가공 및 용접

7등급 원형봉 가공

7급 티타늄은 2급 CP 티타늄과 유사한 방식으로 가공됩니다. 주요 과제는 낮은 열전도율(이로 인해 절삭날에 열이 집중됨), 가공 경화 경향, 그리고 스프링백입니다. 권장 방법:

• 툴링: 카바이드(C-2 등급 또는 코팅 처리된 제품)를 우선적으로 사용하며, 날카로운 모서리가 필수적입니다. — 마모된 공구로는 절대로 가공하지 마십시오.
• 절삭 속도: 선삭 시 30–60 m/min (스테인리스강보다 낮음 — 열 방출이 매우 중요함)
• 이송 속도: 중간에서 높음 — 가벼운 패스는 가공 경화를 촉진하므로, 칩과의 지속적인 접촉을 유지해야 합니다.
• 냉각수: 물 냉각 필수; 수용성 절삭유 권장; 건식 가공 금지
• 피해야 할 사항: 절삭 가장자리의 이물 축적 방지; 칩이 원활하게 배출되도록 하여 재절삭 및 열 축적을 방지합니다.

용접 등급 7 — 공정 및 차폐 요건

Grade 7은 GTAW(TIG) 용접이 완전히 가능합니다. 가장 중요한 요건은 가열 주기 중 및 이후에 용접 부위에서 산소와 질소를 완전히 배제하는 것입니다. 티타늄 용접 금속에서 허용되는 최대 산소 함량은 약 0.3%(3,000 ppm)이며, 150 ppm을 초과하는 수소 오염은 취성을 유발합니다. 이러한 두 가지 위험 요소는 용접 주기 전반에 걸쳐 지속적인 불활성 가스 차폐를 통해 제어됩니다.

용가재: ERTi-7 (AWS A5.16) — 용접부에서 7등급 모재의 내식성과 동등한 성능을 발휘하는 팔라듐 함유 용가재. ERTi-2(2등급 용가재)는 용접부의 내식성이 중요하지 않은 구조용 이음부에 사용할 수 있으나, 용접부가 공정 환경에 노출되는 경우에는 반드시 ERTi-7을 사용해야 합니다.

차폐 요건:

• 토치 차폐 가스: 아르곤 (최소 순도 99.998%), 10–15 L/min
• 배면 퍼지(루트 측): 아르곤을 사용하여 용접부 및 열영향부(HAZ)의 온도가 최소 260°C(500°F) 이하로 떨어질 때까지 유지 — 이 임계값 이상에서는 티타늄이 산소와 반응하기 때문임 (AWS D10.6 기준)
• 후방 보호판: 외부 패스 시 필수 — 아크 뒤쪽으로 75–100 mm 연장

용접 열 변색 — 허용 기준 대 불합격 기준:

표준 화학 공정에서 사용되는 7등급 용접 조립체의 경우, 용접 후 열처리(PWHT)가 필요하지 않습니다. 고주파 피로 공정에 사용되는 두꺼운 단면의 부품에 대해서는 응력 제거 처리를 지정할 수 있습니다.

용접 등급 7에서 등급 2까지

7등급과 2등급 간의 이종 용접부는 금속학적으로 호환됩니다. 둘 다 알파 상 CP 티타늄이기 때문입니다. 부식이 발생하는 공정에 노출되는 용접 부위에서는 ERTi-7 용가재를 사용하여 용접 침적물 내의 팔라듐 함량을 유지하십시오. 용접 접합부의 기계적 특성은 강도가 더 낮은 모재(2등급 또는 7등급 — 두 등급 모두 동일한 최소 요구 사항을 갖습니다)와 일치할 것입니다.

산업 애플리케이션

7등급 원형봉은 부식이 심각한 화학 플랜트 및 해양 환경에서 회전 부품 및 고정 부품에 사용됩니다. 다음은 판재, 플레이트 또는 튜브와는 달리 원형봉이 적합한 제품 형태인 주요 적용 분야입니다.

• 염소-알칼리 공장: 2등급 강재가 가속 부식을 겪는 습식 염소 및 이산화염소 환경 내의 양극 지지축, 밸브 스템 및 패스너 블랭크
• 인산 및 황산의 취급: 희산 범위(< 10% H₂SO₄, < 5% H₃PO₄)에서 가동되는 비료 생산 및 산 농축 설비의 교반기 샤프트, 펌프 샤프트 및 컬럼 내부 부품
• FGD 탈황 장치(연도 가스 탈황): 염화물 오염 용액이 포함된 SO₂ 세정 회로의 체결 부품, 지지 브래킷 및 구조 부재
• 펄프 및 제지 — 표백 공장: ClO₂ 표백탑 및 차아염소산염 세척 단계의 샤프트 재질 및 체결 부품
• 담수화 — 염수 회로: 최대 120°C의 다단계 플래시(MSF) 및 역삼투(RO) 염수 회로에 사용되는 열교환기 튜브 시트 플러그, 펌프 샤프트 슬리브 및 체결 부품
• 해상 석유 및 가스: NACE MR0175에 따른 황화수소(H₂S) 함유 환경(sour service)에서 사용되는 해저 패스너, 밸브 스템 및 계측용 피팅

주문, 재고 및 인증 패키지

표준 재고 및 납기

재고 소재에 대해서는 절단, 연마 및 센터리스 연삭 등의 2차 가공을 제공해 드립니다.

인증 패키지 (표준)

ASTM B348 7등급 원형봉의 모든 선적 분량에는 다음이 포함됩니다:

• EN 10204 3.1 공장 시험 보고서 다음 내용을 포함: 생산 로트 번호, 화학 성분(ASTM B348에 따른 모든 원소, 확인된 Pd 0.12–0.25% 포함), 기계적 시험 결과(인장 강도, 항복 강도, 연신율, 단면 감소율), 열처리 조건, 그리고 승인된 검사관의 서명
• 치수 검사 기록: ASTM B348에 따른 직경, 진직도 및 길이에 대한 허용 편차
• 재료 표시 확인: ASTM B348 제13조에 따라 봉재에 열번호를 각인하거나 스텐실로 표기

EN 10204 3.2, NACE MR0175 적합성 확인서, PMI(XRF) 시험 보고서 및 고객 맞춤형 문서는 요청 시 제공됩니다. — 견적 요청 단계에서 명시해 주십시오.

최소 주문 수량

재고 품목의 경우 의무 최소 주문 수량(MOQ)이 없습니다. 공장 주문의 경우 공장에서 정한 최소 열 중량(직경에 따라 일반적으로 500kg~2,000kg)이 적용됩니다. 소량 주문 시 열 분할에 관한 사항은 영업팀에 문의해 주십시오.

자주 묻는 질문 — 7등급 티타늄 원형 봉

7급이 2급보다 내식성이 더 뛰어난 이유는 무엇인가요?
7등급은 (ASTM B348 기준) 0.12~0.25 wt%의 팔라듐을 함유하고 있으며, 이는 음극 탈분극제 역할을 합니다. 산성이 강한 환경(희석 HCl, 희석 H₂SO₄, 고온 인산 등)에서 팔라듐은 부식 전위를 활성/부동 전이점 이상으로 이동시켜, 2등급이 활발하게 부식되는 곳에서도 TiO₂ 부동막을 온전하게 유지합니다.

7등급 티타늄과 11등급 티타늄의 차이점은 무엇인가요?
두 등급 모두 동일한 팔라듐 함량 범위(0.12–0.25%)를 가지며, 동일한 내식성을 제공합니다. 차이점은 모재 조성에 있습니다. 7등급은 2등급 모재(O ≤ 0.25%, UTS ≥ 345 MPa)를 사용하며; 11등급은 1등급의 모재(O ≤ 0.18%, UTS ≥ 241 MPa)를 사용합니다. 11등급은 최대의 냉간 성형성이 요구될 때 선택되며, 7등급은 기계 가공용 봉재 용도에 대한 표준 선택입니다.

모든 발송물에는 어떤 서류가 포함되어 있나요?
모든 출하 물품에는 전체 화학 성분(확인된 Pd 0.12–0.25% 범위 포함), 생산 배치 번호에 따라 추적 가능한 기계적 시험 결과 및 치수 검사 기록이 포함된 EN 10204 3.1 공장 시험 보고서가 동봉됩니다. EN 10204 3.2 및 NACE MR0175 준수 관련 문서는 요청 시 제공됩니다.

수령한 바가 2등급이 아닌 7등급인지 어떻게 확인할 수 있나요?
XRF(휴대용 X선 형광) 분석은 팔라듐 함량을 몇 초 만에 검출할 수 있으며, 팔라듐 합금 티타늄의 입고 검사에서 표준적으로 사용되는 방법입니다. 중요한 용도의 경우, 납품된 열처치 배치에서 채취한 시료를 대상으로 ICP-OES(유도 결합 플라즈마) 실험실 분석을 수행하면 정확한 화학 성분을 확인할 수 있습니다. 항상 바(bar) 표시에 기재된 열처치 번호를 MTR과 대조하여 확인하십시오.

어떤 경우에 12학년보다 7학년을 선택해야 할까요?
산성 환경(희석 HCl, 희석 H₂SO₄, 습식 HCl 가스)에서 사용하거나 고온 할로겐화물 매체에서 틈새 부식 위험이 있는 경우에는 7등급을 선택하십시오. 12 등급(Ti-0.3Mo-0.8Ni, UNS R53400)은 더 높은 강도(UTS ≥ 483 MPa)를 제공하며, 니켈/몰리브덴 조합이 충분한 보호 기능을 제공하는 약한 부식 환경에서는 비용 효율성이 더 높습니다. 7급은 부식 파손이 안전 또는 규제상의 결과를 초래할 수 있는 상황에서, 보수적이고 규격상 안전한 선택입니다.

7급 티타늄은 용접이 가능한가요?
네. 7등급은 ERTi-7 팔라듐 함유 용접선을 사용하여 GTAW(TIG) 방식으로 완전히 용접할 수 있습니다. 산소 및 질소 오염을 방지하기 위해 용접 과정 전반에 걸쳐 토치 가스, 백퍼지, 트레일링 실드 등 완전한 불활성 가스 차폐가 필요합니다. 용접 품질은 열변색 검사를 통해 확인합니다. 은색에서 연한 금색을 띠는 경우 허용되며, 파란색이나 회색을 띠는 경우 오염이 발생한 것으로 간주되어 재작업이 필요합니다.

Grade 7은 산성 환경 사용에 대한 NACE MR0175 / ISO 15156 규격을 준수합니까?
네. NACE MR0175 / ISO 15156-3 표준에서는 그레이드 7(UNS R52400)을 황화수소(H₂S)가 포함된 원유 및 가스 용도에 적합한 재료로 명시하고 있습니다. 공식적인 NACE 인증이 필요한 프로젝트의 경우, 요청 시 적합성 관련 문서를 제공해 드립니다.

표준 크기 범위는 어떻게 되며, 일반적인 납기 기간은 얼마인가요?
일반적인 직경(25–100 mm) 제품은 재고가 있으며, 2–5 영업일 이내에 발송됩니다. 비표준 직경 및 길이의 제품은 제철소 주문 생산 방식으로 제작되며, 리드 타임은 6–12주입니다. 직경 200–400 mm의 맞춤형 빌렛은 10–16주가 소요됩니다. 재고 자재에 대해서는 길이 절단 및 표면 처리가 가능하며, 이로 인해 리드 타임에 추가적인 영향은 없습니다.