가장 강하고 저렴한 볼트 ‘부막스(BUMAX)’

  대부분의 기계체결 애플리케이션에서는 여러 종류의 기계적 속성이 함께 요구된다. 예를 들어 선박용 기계의 경우 당연히 강도와 내식성이 함께 요구되는데, 강도 문제 해결을 위해 SCM볼트를 사용하면 부식문제가 발생하고 부식문제를 해결하려고 STS볼트를 사용하면 강도가 약해서 문제가 된다. 대부분의 경우 SCM볼트에 특수 도금을 해서 사용하지만 해풍에 견디기 어렵다. 결국 볼트를 자주 교체해야 한다. 교체작업 비용이나 가동중단에 의한 손실은 볼트 가격보다 몇 십배는 더 비싸다. 또한 고열의 로에 사용되는 볼트는 내열성이 뛰어나야 하고 반도체장비에 사용되는 볼트는 내산성이 강해야 한다. 이런 문제를 모두 해결하는 볼트가 바로 부막스(BUMAX)다. 부막스는 인코넬, 티타늄, 하스텔로이등 어떤 특수재질의 볼트로도 해결하지 못하는 종합기능을 가지고 있다.

  그러나 부막스는 스테인리스 재질로 만들어진 볼트이다 보니 (일반 A2, A4보다는 높으나) 가격은 비싸지 않아 현존하는 볼트 중 가장 저렴한 볼트로 각광받고 있다. 또 다른 장점은 표준품으로 제작되어 항시 재고를 갖추고 있다는 것이다. 특수재질 볼트의 가장 큰 문제가 필요시마다 선재를 구해서 별도로 제작해야 하는 것인데 부막스는 이를 해결했다. 부막스의 우수한 기술력의 핵심은 (1)우수한 원재료 사용 (2)고강도 스테인리스 볼트의 저속가공기술이다. 탁월한 가공경화로 SCM합금강 볼트와 대등한 8.8등급(인장강도 800MPa, 항복강도640MPa의 Bumax 88) 및 10.9등급(Bumax 109)을 볼트를 생산한다. 개별적 기술특성과 기능은 다음으로 요약된다.

  강도+내부식+고열/극저온 볼트 하나로 해결!

  1.고강도(우수한 인장, 항복 및 피로강도)

  부막스는 우수한 원소재 및 고강도 스테인리스 볼트 제조기술(저속, 반복 인발 및 전조가공을 통한 가공경화)로 SCM합금강 볼트와 대등한 8.8등급(인장강도 800MPa, 항복강도640MPa의 Bumax 88) 및 10.9등급(Bumax 109)을 표준품으로 제공한다. 일반적으로 강도를 요구하는 스테인리스볼트의 경우 A2-70로 마킹되는 304계열과 304에 Mo를 첨가하여 내식성을 높인 A4-70또는 A4-80으로 마킹되는 316 및 316L계열이 많이 사용된다. 여기서 70과 80은 인장강도를 나타내며 700MPa와 800MPa을 의미한다. 즉, SCM합금강 볼트와는 달리 항복강도를 마킹하지는 않는다. 그 이유는 연성이 뛰어난 스테인리스강의 특성상 항복강도가 분명하지 않기 때문이다. 이렇듯 항복강도가 검증되지 않는 스테인리스 볼트들이 많이 사용되기 때문에 체결력이 보장되지 않아 업계에서는 스테인리스 볼트를 잘 풀리지 않는 볼트로 인식하고 있다.

  이와 달리 부막스는 품질우선주위의 가공경화 기술로 SCM합금강 볼트와 동일하게 항복강도까지 보장되는 제품을 생산하고 있다. 즉, 표 Bumax Grade에서와 같이 프리미엄 316L HiMo 재질로는 8.8(Bumax 88) 및 10.9등급(Bumax 109)을 듀플렉스 재질(LDX, DX, SDX, HDX)로는 8.8, 10.9 및 12.9등급까지 제공하며 Bumax Ultra의 경우 14.9, 15.9 및 16.9등급까지 생산되고 있는 것이다. 이렇듯 부막스 제품은 스테인리스볼트임에도 우수한 항복강도를 제공하고 피로한도 또한 우수하기 때문에 부식환경에서 고강도가 요구되는 산업 체결분야에 최적의 솔루션을 제공한다.

 2.내식성(높은 PRE와 낮은 CR 값)

  일반적으로 내식성은 재질의 화학성분으로 공식에 대한 저항도를 나타내는 PRE(Pitting Resistance Equivalent value)값으로 나타낸다. PRE는 다음과 같은 식으로 계산 되어지는 데 높은 값일수록 내식성이 우수한다. Cr과 Mo 및 N가 많이 함유된 재질일수록 내식성이 뛰어나다는 의미다.

  PRE = % Cr + 3.3 x %MO + 16 x %N

  계산식을 보면 Mo함량이 중요함을 알 수 있다. 부막스의 재질은 316L 계열이지만 일반적인 316L과는 성분 자체가 다르다. 304계열에 Mo이 2~3% 첨가되어 내식성을 향상시킨 재질을 316이라 하고 그 중 탄소함량을 0.03% 이하로 관리하여 400°C 이상에서 발생하는 입계부식을 방지하는 재질을 316L이라고 한다. 즉, 일반적인 316L(A4)의 경우는 Mo 최소량이 2%로 관리되어 PRE값이 25이나 부막스는 최소 2.5%로 관리되기 때문에 프리미엄 316L HiMo이라고 불리며, PRE값이 27로 일반 316L(A4) 보다 우수한 내식성을 나타낸다. 내식성을 표현하는 또 하나의 값으로 CR 값(Corrosion Rate Value)이 있는데 CR≤3 이면 10년간 해수, 해풍 등에 노출되어도 부식이 거의 없다고 판단하는 영역으로 부막스는 여기에 속한다. 부막스는 표 Bumax Grade에서와 같이 고객의 Needs에 따라 다양한 영역의 PRE 값(25~49)을 제공하는 데 특히 PRE가 40이 넘는 Super Duplex 제품인 SDX는 표준품으로 재고를 보유하고 있다.

  일반적으로 듀플렉스볼트는 고강도와 우수한 내식성으로 해양플랜트 산업에 많이 사용되는 데 고강도로 인해 대부분 나사산을 절삭가공한 것들이 대부분이다. 나사산을 절삭가공하게 되면 거친 표면조도, 표면부 인장 잔류응력, 소재의 단류선 절단 등으로 부식환경에서 응력이 가해질 경우, 설계 강도 이하의 조건에서 볼트가 갑자기 부러지는 응력부식균열(Stress Corrosion Crack, SCC)이 발생하므로 해수에 잠기거나 직접 노출되는 장비에는 절삭가공된 볼트가 사용되어서는 안 된다. 부막스 전 제품은 나사산을 저속 전조가공하여 표면 잔류응력의 최소화 및 치밀한 조직의 나사산을 형성하므로 SCC의 위험성이 없다. 선박 및 해양플랜트 유압펌프 분야에서 세계적으로 유명한 프라모펌프에서 부막스 제품만 사용하는 이유가 바로 여기에 있다. 이러한 특징으로 부막스 제품은 FPSO/LNG 선박, 해양플랜트 등 고압 및 가혹한 부식환경에 노출되는 장비 체결에 최적의 솔루션을 제공한다.

  3.내산성

  Bumax 88 및 109는 우수한 원소재(고량의 Cr 및 Mo 함유)로 견고한 부동태 피막을 형성 및 유지하며 저속 전조가공으로 치밀한 조직의 나사산을 형성함으로써 일반 스테인리스 316L(A4) 대비 우수한 내화학성을 지닌다. 황산 20% 희석용액에 실험 모재를 담그고 50℃로 1년 동안 가열 시 부식 정도 측정하는 내산성 테스트(아래 표 참조) 시 일반 스테인레스 316L(A4) 대비 부식되는 정도가 1/3 수준이다.

  이렇듯 부막스는 황산 등의 공업용 강산 분위기에서도 내산성이 우수해 안정적인 기계적 성질을 유지하기 때문에 화학플랜트, 반도체 장비 등의 체결분야에 최적의 솔루션을 제공한다.

 4.비자성

  일반적으로 투자율(Premeability, Km)dl 1.0000이면 완전한 비자성체로 취급된다. 일반 304계열(A2)의 투자율이 1.4~1.8 정도이고 316계열(A4)이 1.012 수준이나 Bumax 88/ 109의 경우는 저속 전조가공으로 잔류응력 최소화 및 자성제거 처리로 1.006/1.007 정도로 비자성이 훨씬 우수하다. 이로 인해 부막스는 비자성과 함께 고강도, 내식성 및 내산성이 요구되는 특수 산업분야인 원자력, 발전장비, 항공우주, 방위 산업 등에 최적의 솔루션을 제공한다.

  5.내열성 및 극저온성

Bumax 88/109는 316L HiMo 재질을 사용해 저속 전조가공으로 생산되기 때문에 항복 강도가 일반 316L(A4) 보다 훨씬 우수하다. 이로 인해 일반 STS316L은 400℃ 초과 영역에서는 기계적 성능이 보장되지 못하나 Bumax 88/109는 600°C에서도 85%이상의 기계적 성능(인장 및 항복강도)을 보장 한다.(아래 표 참조) 우수한 내열성으로 부막스는 유럽 PED(Pressure Equipment Directive)97/23/EC인증을 받았는데, 이는 유럽으로 수출되는 압력기기 및 부품에 중 최대 허용설계 압력이 0.5bar 이상인 전 제품에 적용되는 인증으로 2002년 5월부터 강제 적용되고 있는 인증이다.

  이렇듯 Bumax 88/109는 우수한 내열성을 지니기 때문에 고가의 내열합금(A453 660, 인코넬, 하스텔로이, 티타늄 등)을 600℃ 영역 정도까지는 대체할 수 있으며 이는 상당한 비용절감을 가져다 줄 수 있다. 실제 현장에서는 고온(400℃이상)이라고 하면 일괄적으로 ASTM A453 660, 인코넬, 하스텔로이 등과 같은 고가의 내열강을 적용하는 경우가 많기 때문에 Bumax 88/109로 대체할 수 있는 부분이 상당히 많으며 이는 곧 조립비용 절감으로 연결된다. 부막스도 물론 800°C 영역까지 사용할 수 있는 내열강 제품으로 Bumax HE 및 HEP를 제공한다.(표 Bumax Grade 참조) 이렇듯 부막스는 내열성 및 고강도가 요구되는 석유화학, 플랜트 산업 체결분야에 최적의 솔루션을 제공한다.

  Bumax 88/109는 우수한 원소재 및 가공기술로 안정적인 오스테나이트구조를 유지하기 때문에 극저온(cryogenic/-150℃이하)성 또한 상당히 우수하다. 실제 -269°C에서의 인장 및 체결력 테스트 결과를 보유하고 있으며 우수한 결과를 나타내고 있다. 이렇듯 우수한 극저온성으로 인해 부막스는 최근 이슈가 되고 있는 극저온 LNG 등 특수 산업 분야에 최적의 솔루션이다.

  6.항고착성(눌러 붙지 않는 성질)

  부막스는 특수 전조가공과 고착방지 화학처리로 마찰계수를 0.14~0.16 범위 내로 안정화시켜 일반 스테인리스볼트(A2, A4)의 늘어붙음현상(고착, Galling)을 근원적으로 제거하였다. 고착현상의 가장 주된 원인은 표면 거칠기 즉 마찰계수다. 일반 스테인리스볼트의 경우 마찰계수가 높고 제품별 편차가 심하기 때문에 고착현상으로 부터 자유롭지 못하다. 반면 부막스는 마찰계수가 낮을 뿐 아니라 제품별 편차가 거의 없기 때문에 고착현상이 방지되는 일정한 품질을 제공한다.

  7.기타(피로강도, 체결력 등)

  부막스는 우수한 원소재 및 가공법으로 높은 항복강도를 나타내기 때문에 일반 316L(A4) 대비 피로한도가 우수하며 실질적으로 Bumax 88/109/DX에 대한 피로테스트 데이터(S-N)를 제공한다. 또한 마찰계수가 일반 316L(A4) 대비 낮게 관리되기 때문에 우수한 체결력을 보증한다. 이러한 이유로 부막스 제품은 가혹한 환경(고하중에 온도 변화 심함)에서도 잘 풀리지 않는 특성을 보여준다.