스테인레스 스틸 볼트 등급: 합금, ISO 3506, ASTM 표준 설명

잘못된 스테인리스강 볼트 등급을 선택하는 것은 패스너 사양에서 가장 흔하고 비용이 많이 드는 실수 중 하나입니다. 올바른 볼트와 동일하게 보이는 볼트는 해양 환경에서 몇 달 내에 부식되거나, 설치 중에 영구적으로 고착되거나, 고온 응용 분야에서 하중을 받으면 고장날 수 있습니다. 그 이유는 "스테인레스강 볼트 등급"이 실제로 적용 분야에 일치해야 하는 두 가지 별개의 치수를 의미하기 때문입니다. 합금 등급 (내식성과 온도 성능을 결정하는 강의 화학적 조성) 및 근력 등급 (하중 지지 능력을 결정하는 제조 후의 기계적 특성) 두 가지 모두와 국제 표준이 이를 어떻게 정의하는지 이해하는 것이 신뢰할 수 있는 패스너 사양의 기초입니다.

스테인레스강 등급이 볼트에 중요한 이유

스테인레스 스틸 패스너는 기본적으로 강도가 아닌 내부식성을 위해 선택됩니다. 동일한 직경의 탄소강 볼트는 일반적으로 인장 강도가 스테인리스보다 우수하지만 습한 환경, 화학 물질 또는 해양 환경에서는 빠르게 부식됩니다. 스테인리스강은 크롬에서 내식성을 얻습니다. 최소 10.5%의 크롬 함량으로 인해 얇은 자가 복구 크롬 산화물 층이 표면에 형성되어 금속이 산화되지 않도록 보호합니다. 아연 코팅이나 페인트와 달리 이 수동층은 재료에 고유합니다. 설치 중에 볼트를 긁어도 볼트가 제거되지 않습니다.

그러나 모든 스테인레스 스틸이 모든 환경에서 동일한 성능을 발휘하는 것은 아닙니다. 등급이 정의되지 않고 "스테인레스강"으로 지정된 볼트는 불완전한 사양입니다. 304 볼트와 316 볼트의 차이는 눈에 보이지 않을 수 있지만 염화물이 풍부한 해안이나 연안 환경에서는 하나는 수십 년 동안 지속되고 다른 하나는 수년 내에 부식됩니다. 마찬가지로 동일한 합금 등급(예: 둘 다 316)의 두 볼트는 강도 등급 지정에 따라 인장 강도가 30% 이상 다를 수 있습니다.

스테인레스 스틸의 세 가지 제품군

스테인레스강은 단일 재료가 아니라 합금 원소와 열처리에 의해 결정되는 미세 구조 특성이 기계적 및 부식 특성을 정의하는 철-크롬 합금 계열입니다. 볼트의 경우 세 가지 제품군이 관련됩니다.

대부분의 산업, 해양, 건설 및 화학적 고정 응용 분야의 경우, 오스테나이트계 스테인리스강이 표준 선택입니다. . 내식성, 용접성 및 제조 특성이 결합되어 글로벌 패스너 생산에서 지배적인 제품군이 되었습니다. 마르텐사이트 등급은 수저나사 또는 특정 툴링 용도와 같이 높은 경도가 요구되고 부식 요구가 보통인 곳에 사용됩니다. 페라이트 등급은 내부식성이 낮고 강도가 제한되어 있기 때문에 구조용 볼트에 거의 지정되지 않습니다.

일반적인 스테인레스 스틸 볼트 합금 등급

오스테나이트 계열 내에서는 몇 가지 특정 합금 등급이 패스너 생산을 지배합니다. 각각은 내식성, 강도, 비용 및 기계 가공성의 뚜렷한 균형을 나타냅니다.

304학년 / 18-8학년

304등급은 세계에서 가장 널리 사용되는 스테인리스강이며 범용 패스너용 표준 합금입니다. 약 18% 크롬과 8% 니켈로 구성된 이 구성은 북미 시장에서 여전히 널리 사용되는 "18-8" 명칭의 유래입니다. 304등급은 대부분의 대기, 담수 및 약한 화학 환경에서 우수한 내식성을 제공합니다. 건설, 식품 가공 장비, 건축 하드웨어 및 자동차 트림에 광범위하게 사용됩니다. 한계는 염화물이 풍부한 환경에 대한 민감성입니다. 해양 대기, 염수 또는 제빙 염 노출에서는 시간이 지남에 따라 구멍 및 틈새 부식이 발생할 수 있습니다. 미터법 ISO에 해당하는 값은 A2입니다.

316등급 / 316L등급

316 등급은 304 구성에 2~3%의 몰리브덴을 추가하여 염화물 구멍 및 틈새 부식에 대한 저항성을 크게 높입니다. 이는 316을 표준 "해양 등급" 스테인리스강으로 만드는 결정적인 업그레이드입니다. 이는 해양 플랫폼, 해안 구조물, 화학 처리, 제약 장비 및 염화물, 산 또는 환원 화학 물질과 관련된 모든 환경에 대해 지정됩니다. 316L 등급은 용접 조립품의 민감화 및 입계 부식 위험을 줄이는 저탄소 변형(최대 0.03% 탄소 대 표준 316의 0.08%)입니다. 미터법 ISO에 해당하는 것은 A4입니다.

303학년

303학년 is a free-machining variant of 304, with sulfur or selenium added to improve machinability and chip breakage during high-speed CNC turning. This makes it popular for precision-machined fasteners and screw machine products. The trade-off is slightly reduced corrosion resistance compared to 304, particularly in weld zones. Grade 303 should not be used where continuous immersion or aggressive chemical exposure is expected.

310S등급

310S등급 contains approximately 25% chromium and 20% nickel, giving it exceptional oxidation resistance at elevated temperatures — up to 1,100°C for intermittent service. It is specified for high-temperature bolting in furnaces, kilns, heat treatment equipment, and exhaust systems where standard austenitic grades would rapidly oxidize or lose strength.

듀플렉스 등급 2205

미세 구조에 오스테나이트와 페라이트가 대략 동일한 비율로 포함되어 있기 때문에 듀플렉스 스테인리스강이라는 이름이 붙었습니다. 이는 표준 오스테나이트 등급의 거의 두 배에 달하는 인장 강도와 염화물 응력 부식 균열에 대한 탁월한 저항성을 제공합니다. 등급 2205(UNS S32205)는 가장 널리 사용되는 이중 등급이며 표준 316이 불충분한 것으로 입증된 석유 및 가스, 해양, 해저 및 담수화 응용 분야에서 점점 더 지정되고 있습니다. 강도가 높기 때문에 무게가 중요한 설계를 위해 패스너 직경을 줄일 수 있으며, 염화물 저항성으로 인해 316이 결국 움푹 패이고 파손되는 응용 분야인 해수에 영구적으로 담그는 데 적합합니다.

ISO 3506 강도 등급: A2-50, A2-70, A4-70, A4-80

ISO 3506은 단일 컴팩트 지정으로 합금 그룹과 스테인리스강 패스너의 기계적 강도 등급을 모두 정의하는 국제 표준입니다. 패스너 인증서, 도면 및 조달 문서를 해석하려면 코드 구조를 이해하는 것이 필수적입니다.

지정 시스템은 문자-숫자-숫자 형식을 사용합니다. 문자 번호 접두사는 합금 그룹을 식별합니다. A1 자유 가공 등급(303 유형)에 해당합니다. A2 표준 오스테나이트 등급(304 유형)에 해당합니다. A4 몰리브덴 함유 오스테나이트 등급(316 유형)에 해당합니다. 두 번째 숫자는 10 MPa 단위의 최소 인장 강도를 나타냅니다. 따라서 A2- 70 700MPa의 최소 인장 강도를 의미하며 A4- 80 800MPa를 의미합니다.

접미사 -50과 -70 사이의 강도 차이는 오스테나이트 스테인리스에는 적용할 수 없는 열처리가 아닌 제조 중 냉간 가공을 통해 달성됩니다. 이는 중요한 차이점입니다. A2-70으로 표시된 볼트는 동일한 기본 합금에서 A2-50보다 더 높은 강도 수준으로 냉간 가공되었습니다. 대부분의 구조적 및 기계적 응용 분야의 경우, A2-70 및 A4-70은 기본 사양입니다. . A4-80은 부식성 환경에서 더 높은 조임력이 필요한 곳에 지정됩니다. 특히 육각 볼트 선택에 이러한 등급을 적용하는 방법에 대한 자세한 지침은 당사를 참조하십시오. 스테인레스 스틸 육각 볼트 가이드 .

ASTM 표준: B8, B8M 및 F593

북미 시장과 ASME 압력 용기 또는 배관 코드가 적용되는 프로젝트에서 스테인리스강 볼트는 ISO 3506이 아닌 ASTM 표준에 따라 지정되는 경우가 많습니다. 엔지니어링 도면 및 조달 사양에는 세 가지 명칭이 가장 일반적으로 나타납니다.

A193과 A320의 주요 차이점은 서비스 온도 범위에 있습니다. A193 B8은 압력 용기 및 플랜지 배관 시스템의 고온 적용 분야에 지정됩니다. A320 B8은 동일한 합금을 다루지만 특히 저온에서 노치 인성을 검증해야 하는 극저온 및 영하 서비스에 적합합니다. 두 가지 모두 초경 용액 어닐링이 필요하며 특정 헤드 표시 요구 사항이 있습니다. 단조 육각 볼트에는 제조업체의 식별 표시와 함께 "B8" 또는 "B8M" 스탬프가 찍혀 있어야 합니다. ASTM F593은 구조용 헤드 패스너에 적용되며 다양한 냉간 가공 수준 및 관련 강도 수준에 해당하는 4가지 조건 등급을 포함합니다.

갈링(Galling): 스테인레스 패스너의 숨겨진 위험

골링은 볼트를 조이는 동안 발생하는 것처럼 두 개의 스테인레스 스틸 표면이 압력을 받아 서로 미끄러질 때 발생하는 접착 마모의 한 형태입니다. 스테인리스에 내식성을 부여하는 수동 산화 크롬층은 나사 결합 시 높은 접촉 압력과 마찰열로 인해 부서지는 경향이 있습니다. 이런 일이 발생하면 원시 금속 표면이 순간적으로 함께 용접되어 한 표면에서 금속이 찢어지고 다른 표면에 쌓이게 됩니다. 그 결과는 거친 나사산 손상에서부터 완전한 고착에 이르기까지 다양합니다. 즉, 너트와 볼트가 서로 융합되어 파괴 없이는 분리가 불가능합니다.

마모는 오스테나이트 등급(특히 304 및 316)에서 가장 일반적으로 발생합니다. 그 이유는 상대적으로 경도가 낮고 슬라이딩 중 가공 경화되는 경향이 있어 취약하기 때문입니다. 볼트와 너트의 등급이 동일하면 위험이 더욱 커집니다. 실질적인 예방 조치에는 다음이 포함됩니다.

• 조립하기 전에 모든 나사산에 마모 방지 윤활제(니켈 기반 고착 방지 화합물, 이황화 몰리브덴 페이스트 또는 PTFE 기반 나사 윤활제)를 바르십시오.
• 고속 공압 충격 도구를 사용하는 대신 느리고 일정한 속도로 조이십시오.
• 가능한 경우 다양한 경도 수준의 패스너 구성 요소를 결합합니다. 예를 들어 표준 등급 볼트와 함께 고강도 등급 너트를 사용하면 결합 표면 간의 경도 차이가 증가합니다.
• 절단 나사 대신 압연 나사를 지정하면 압연 나사 표면이 롤링 과정에서 더 부드럽고 가공 경화되어 민감도가 감소합니다.

일반적인 오해와는 달리, 316 볼트와 304 너트를 결합하는 것(또는 그 반대)은 골링을 확실하게 방지하지 못합니다. 두 등급 간의 경도 차이가 충분하지 않습니다. 진정한 마손 방지를 위해서는 윤활, 상당한 경도 차이 또는 결합 부품 중 하나에 다른 패스너 재료를 사용해야 합니다.

올바른 스테인레스 스틸 볼트 등급을 선택하는 방법

등급을 선택하려면 환경, 기계적 부하, 적용 가능한 표준, 총 소유 비용 등 4가지 주요 변수에 대해 애플리케이션을 평가해야 합니다.

1단계 - 부식성 환경 정의

화학 물질에 노출되지 않는 실내 또는 보호된 대기 서비스: 등급 304/A2이면 충분합니다. 비, 습기 또는 온화한 산업 환경에 대한 실외 노출: 등급 304 / A2-70. 해안 위치, 해양 대기 또는 간헐적인 바닷물 접촉: 등급 316/A4. 해수, 농축 염화물 또는 공격적인 산에 직접 담그기: 장기간 사용을 위한 등급 316L/A4 또는 이중 2205. 600°C 이상의 고온 산화 환경: 등급 310S.

2단계 - 기계적 부하 요구 사항 결정

ISO 3506 강도 등급을 조인트 설계에서 계산된 조임력 및 인장 하중과 일치시키십시오. 대부분의 중요하지 않은 구조 적용 분야의 경우 A2-70 또는 A4-70이 적절한 기준선입니다. 부식성 환경에서 더 높은 예압이 필요한 경우 A4-80을 지정하십시오. ASME 규제 압력 장비 또는 저온 서비스의 경우 해당하는 경우 ASTM A193 B8/B8M 또는 A320 B8/B8M을 지정하십시오.

3단계 - 해당 표준 확인

유럽 또는 국제 표준이 적용되는 프로젝트는 일반적으로 ISO 3506 지정을 지정합니다. ASME B31, ASME VIII(압력 용기) 또는 구조용 강철 코드가 적용되는 북미 프로젝트는 일반적으로 ASTM 표준을 참조합니다. 주문하기 전에 어떤 시스템이 적용되는지 확인하십시오. 합금은 동일할 수 있지만 인증 문서, 헤드 표시 및 테스트 요구 사항은 다릅니다. Jiangsu Jiajie는 GB, DIN 및 ISO 표준을 준수하는 패스너를 생산하며 수출 프로젝트 요청 시 재료 테스트 인증서를 제공할 수 있습니다. 특정 애플리케이션 요구 사항을 오른쪽에 일치시키는 것에 대한 질문 스테인레스 스틸 육각 너트 당사 제품 범위의 볼트 및 볼트에 대해 당사 엔지니어링 팀은 12시간 이내에 연락을 드릴 수 있습니다.

4단계 - 마모 위험 및 설치 조건 고려

어셈블리를 높은 토크로 조이거나 주기적으로 분해가 필요한 경우 설치 절차의 일부로 고착 방지 윤활제를 지정하고 전조 나사산 패스너 지정을 고려하십시오. 화학 공장의 유지 관리 플랜지와 같이 정기적으로 분해해야 하는 어셈블리의 경우 흠집이 나고 절단해야 하는 패스너의 장기 비용은 프리미엄 윤활 또는 코팅 사양의 초기 비용보다 상당히 높습니다.