KR20190121800A - 용접성이 우수한 수소용 고Mn 오스테나이트계 스테인리스 강, 그것을 사용한 용접 조인트 및 수소용 기기, 그리고 용접 조인트의 제조 방법 - Google Patents

용접성이 우수한 수소용 고Mn 오스테나이트계 스테인리스 강, 그것을 사용한 용접 조인트 및 수소용 기기, 그리고 용접 조인트의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

이 오스테나이트계 스테인리스 강은, 질량％로, C: 0.3％ 이하, Si: 0.1 내지 1.5％, Mn: 5.5 내지 20％, P: 0.050％ 이하, S: 0.005％ 이하, Cr: 10 내지 20％, Ni: 4.0 내지 12％, N: 0.40％ 이하, Cu: 4.0％ 이하, O: 0.02％ 이하를 포함하고, Ca: 0.01％ 이하, Al: 0.3％ 이하의 어느 한쪽 또는 양쪽을 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 이하의 (1) 식을 충족한다.
[Ni]+[Cu]+12.93[C]+1.11[Mn]+0.72[Cr]+0.88[Mo]-0.27[Si]+7.55[N]≥29.3···(1) 식

Description

용접성이 우수한 수소용 고Mn 오스테나이트계 스테인리스 강, 그것을 사용한 용접 조인트 및 수소용 기기, 그리고 용접 조인트의 제조 방법
본 발명은, 고압 수소 가스 및 액체 수소 환경 하에서 사용되고, 우수한 용접성 및 내수소 취화 특성을 갖는 오스테나이트계 스테인리스 강과 그것을 사용한 용접 조인트 및 수소용 기기와 용접 조인트의 제조 방법에 관한 것이다.
본원은, 2017년 3월 30일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2017-069239호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
근년, 지구 온난화 방지의 관점에서, 온실 가스(CO2, NOx, SOx)의 배출을 억제하기 위해서, 수소를 에너지로서 이용하는 기술 개발이 진행되고 있다. 이러한 배경으로부터, 수소의 저장·수송에 사용하는 금속 재료의 개발이 기대되고 있다.
일본 국내에서는 연료 전지 자동차의 시판이 개시되어, 수소 스테이션의 건설이 진행 중이다.
또한, 현재는 수소를 고압 가스로서 저장하는 것이 일반적인데, 다량의 수소를 액체 수소로서 저장해 두고, 필요할 때에 액체 수소를 승압해서 70MPa 이상의 고압 수소 가스로서 공급 가능한 수소 스테이션도 실증 단계에 있다.
한편, 장래의 연료 전지 자동차를 중심으로 한 수소 에너지 사회의 보급 및 자율적 발전을 위해서는, 연료 전지 자동차나 수소 스테이션의 비용 삭감이 필요 불가결하다. 즉, 수소 취화 환경 하에서 사용하는 금속 재료에 대해서는, 각종 기기의 소형화·박육화에 의한 강재의 사용량의 삭감을 위해, 보다 한층 높은 강도가 요구되고 있다. 또한, 수소 스테이션의 각 기기에 용접 구조를 채용함으로써, 배관 등의 조인트 부품수의 삭감에 의한 저비용화를 기대할 수 있다. 이들에 추가로, 배관 등을 현행의 심리스관으로부터 TIG 용접관으로 변경할 수 있으면, 보다 한층의 비용 절감을 기대할 수 있다.
예시 기준에 기재된 SUS316계 오스테나이트계 스테인리스 강은 레어 메탈인 Ni와 Mo를 다량으로 포함하고 있기 때문에 고가이다. 또한, 고압 수소 배관의 용도로 요구되는 인장 강도를 용체화 처리재로는 충족시키지 못하기 때문에, 냉간 가공을 실시하여 사용된다. 그러나, 용접부에는 냉간 가공을 실시할 수 없다.
특허문헌 1(국제 공개 제2013/005570호)에서 개시된 스테인리스 강은, N의 고용 강화에 의한 고강도화를 지향한 고압 수소 가스용 스테인리스 강이다. 양호한 용접성 및 내수소 취화 특성을 확보하면서, SUS316계 스테인리스 강을 상회하는 강도를 갖고 있다. 그러나, 특허문헌 1에 기재된 스테인리스 강의 실질 Ni양은 10％ 이상, Cr양은 20％ 이상이기 때문에, 고가이다.
특허문헌 2(일본 특허 공개 제2009-133001호 공보)에서는, 1㎛ 이상의 크기의 Ti 및 Nb 탄질화물의 활용에 의해 내수소 취화 특성을 향상시킨 스테인리스 강이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 스테인리스 강은 SUS316계 스테인리스 강에 대하여 Mo 첨가를 생략하고 있기 때문에, 경제성이 우수하다. 그러나, 인장 강도는 SUS316계 스테인리스 강과 동등 레벨이다.
특허문헌 3(일본 특허 공개 제2014-47409호 공보)에서는, η상 금속 간 화합물에 의한 석출 강화를 활용한 수소용 스테인리스 강이 개시되어 있다. 그러나, η상 금속 간 화합물을 석출시키기 위해서는 추가의 열처리가 필요하고, 용접 구조물에 대한 적용은 곤란하다. 또한, 특허문헌 3에 기재되어 있는 스테인리스 강은 20％ 이상의 Ni의 첨가가 필요해지기 때문에 합금 비용이 크다.
특허문헌 4(일본 특허 공개 제2015-171729호 공보)에서는, 오스테나이트계 스테인리스 강의 용접 조인트가 개시되어 있다. 특허문헌 4에 기재된 기술에서는, 성분 조정 및 용접 시의 입열 제한에 의해, 용접부에 있어서의 δ 페라이트상의 존재 상태를 제어하고, 내수소 취화 특성을 높이고 있다. 그러나, 이 지견은 용접 재료가 있는 경우의 용접을 상정한 것이고, 용접 재료가 없는 논 필러 용접을 상정한 것은 아니다.
따라서, 수소 용도에 강판을 용접하여 사용하는 경우, 새로운 과제로서 논 필러 용접성이 필요해진다.
국제 공개 제2013/005570호 일본 특허 공개 제2009-133001호 공보 일본 특허 공개 제2014-047409호 공보 일본 특허 공개 제2015-171729호 공보
본 발명은 새로운 과제인 논 필러 용접성에 추가로 내수소성, 경제성을 겸비하는 용접성이 우수한 수소용 오스테나이트계 스테인리스 강과, 그것을 사용한 용접 조인트 및 수소용 기기와, 용접 조인트의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 이상의 지견에 기초하여 완성한 것이고, 상기 과제를 해결하는 본 발명의 일 형태 요지는, 이하와 같다.
[1] 질량％로, C: 0.3％ 이하, Si: 0.1 내지 1.5％, Mn: 5.5 내지 20％, P: 0.050％ 이하,S: 0.005％ 이하, Cr: 10 내지 20％, Ni: 4.0 내지 12％, N: 0.40％ 이하, Cu: 4.0％ 이하, O: 0.02％ 이하를 포함하고, Ca: 0.01％ 이하, Al: 0.3％ 이하의 어느 한쪽 또는 양쪽을 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 이하의 (1) 식을 충족하는 것을 특징으로 하는 용접성이 우수한 수소용 고Mn 오스테나이트계 스테인리스 강.
[Ni]+[Cu]+12.93[C]+1.11[Mn]+0.72[Cr]+0.88[Mo]-0.27[Si]+7.55[N]≥29.3···(1) 식
여기서, [Si], [Ni], [Cu], [C], [Mn], [Cr], [Mo], [N]은 각각의 원소의 함유량(질량％)을 나타내고, 함유하지 않는 원소는 0으로 한다.
[2] 질량％로, Mo: 2.0％ 이하를 포함하는 상기 [1]에 기재된 용접성이 우수한 수소용 고Mn 오스테나이트계 스테인리스 강.
[3] Sn, Zn, Pb로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 이하의 (2) 식을 충족하는 함유량으로 함유하는 상기 [1] 또한 [2]에 기재된 용접성이 우수한 수소용 고Mn 오스테나이트계 스테인리스 강.
1.2≥29([S]+[P])+4[O]-18[Ca]-0.4[Al]-0.02[Si]+5([Sn]+[Zn]+[Pb])≥0.18···(2) 식
여기서, [S], [P], [O], [Ca], [Al], [Si], [Sn], [Zn], [Pb]는 각각의 원소의 함유량(질량％)을 나타내고, 함유하지 않는 원소는 0으로 한다.
[4] 이하의 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 한 항에 기재된 용접성이 우수한 수소용 고Mn 오스테나이트계 스테인리스 강.
제1군: 질량％로, Ti: 1.0％ 이하, Nb: 1.0％ 이하, V: 1.0％ 이하, W: 1.0％ 이하 중 1종 또는 2종 이상,
제2군: 질량％로, Co: 1.0％ 이하,
제3군: 질량％로, Sb: 0.01％ 이하.
[5] 고압 수소 가스 및 액체 수소 환경 중에서 사용되는 것을 특징으로 하는 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 한 항에 기재된 용접성이 우수한 수소용 고Mn 오스테나이트계 스테인리스 강.
[6] 상기 [1] 내지 [5] 중 어느 한 항에 기재된 오스테나이트계 스테인리스 강으로 이루어지는 용접 조인트이며, 용접부의 입계에 화학 조성으로서, 질량％로, [Mn]: 8.0 내지 25.0％, [Cu]: 2.0 내지 8.0％를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 조인트.
[7] 상기 [1] 내지 [5] 중 어느 한 항에 기재된 오스테나이트계 스테인리스 강으로 이루어지고, 고압 수소 가스 및 액체 수소 환경 중에서 사용되는 것을 특징으로 하는 수소용 기기.
[8] 상기 수소용 기기가 탱크 본체, 라이너, 배관, 밸브, 강판 및 열교환기의 어느 것인 것을 특징으로 하는 상기 [7]에 기재된 수소용 기기.
[9] 상기 [6]에 기재된 용접 조인트를 구비하고, 고압 수소 가스 및 액체 수소 환경 중에서 사용되는 것을 특징으로 하는 수소용 기기.
[10] 상기 수소용 기기가 탱크 본체, 라이너, 배관, 밸브, 강판 및 열교환기의 어느 것인 것을 특징으로 하는 상기 [9]에 기재된 수소용 기기.
[11] 상기 [1] 내지 [5] 중 어느 한 항에 기재된 오스테나이트계 스테인리스 강을 용접하는 공정과, 이어서 900 내지 980℃에서 1 내지 10분의 열처리를 행하는 공정을 갖고, 상기 열처리에 의해, 용접부의 입계에 화학 조성으로서, 질량％로, [Mn]: 8.0 내지 25.0％, [Cu]: 2.0 내지 8.0％를 함유하는 입계를 얻는 것을 특징으로 하는 용접 조인트의 제조 방법.
본 발명의 일 형태에 의하면, 우수한 논 필러 용접성을 갖고, 내수소성, 경제성을 겸비하는 수소용 고Mn 오스테나이트계 트렌레스강을 제공할 수 있다. 또한, 이 오스테나이트계 스테인리스 강을 사용하여 내수소성이 우수한 용접 조인트, 수소용 기기를 제공할 수 있다.
수소용 기기로서, 탱크 본체, 라이너, 배관, 밸브, 강판, 열교환기 등에 적용할 수 있고, 이들의 내수소성의 향상에 기여한다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 상세하게 설명한다.
본 발명자들은, 상기한 과제를 해결하기 위해서, 오스테나이트계 스테인리스 강의 용접성 및 내수소 취화 특성에 미치는 각종 합금 원소의 영향에 대하여 실험과 검토를 거듭하여, 본 발명을 완성시켰다. 이하에 본 실시 형태에서 얻어진 지견에 대하여 설명한다.
(a) 오스테나이트계 스테인리스 강에 포함되는 S, P, O, Sn, Zn, Pb는 용접 시의 강재의 용입 깊이를 증가시킨다. 즉, 용접성을 높이는 효과를 갖는다.
한편, 오스테나이트계 스테인리스 강에 포함되는 Ca, Al, Si는 강재의 탈산에 불가결한 원소이지만, 용접 시의 강재의 용입 깊이를 감소시킨다. 강재의 용입 깊이가 과대할 경우, 강재의 용락이 발생한다. 한편, 강재의 용입 깊이가 불충분할 경우, 용접하려고 하는 모재끼리에 간극이 발생하여, 용접 조인트의 강도가 부족하게 된다.
이 때문에, 본 실시 형태에 따른 수소용 고Mn 오스테나이트계 트렌레스강은, 질량％로, C: 0.3％ 이하, Si: 0.1 내지 1.5％, Mn: 5.5 내지 20％, P: 0.050％ 이하, S: 0.005％ 이하, Cr: 10 내지 20％, Ni: 4.0 내지 12％, N: 0.40％ 이하, Cu: 4.0％ 이하, O: 0.02％ 이하를 포함하고, Ca: 0.01％ 이하, Al: 0.3％ 이하의 어느 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 기본 조성인 것이 바람직하다.
(b) 또한, 오스테나이트계 스테인리스 강에 대하여 S, P, O, Sn, Zn, Pb를 과잉량으로 첨가하면, 용접 시의 응고 균열을 초래한다. 따라서, 우수한 용접성을 발현할 수 있는 성분 범위를 구한 결과, 오스테나이트계 스테인리스 강에 있어서 상술한 기본 조성 범위를 충족시킨 뒤에, 이하의 (2) 식을 충족하는 것이 중요하다는 것을 새롭게 지견하였다.
1.2≥29([S]+[P])+4[O]-18[Ca]-0.4[Al]-0.02[Si]+5([Sn]+[Zn]+[Pb])≥0.18···(2) 식
여기서, [S], [P], [O], [Ca], [Al], [Si], [Sn], [Zn], [Pb]는 각각의 원소의 함유량(질량％)을 나타내고, 함유하지 않는 원소는 0으로 한다.
(c) 오스테나이트계 스테인리스 강에 있어서의 내수소성에 대해서는, 각종 합금 원소의 영향에 대해서, 내수소성을 발현할 수 있는 성분 범위를 구한 결과, 상술한 기본 조성 범위를 충족시킨 뒤에, 이하의 (1) 식을 충족하는 것이 중요한 것을 새롭게 지견하였다.
[Ni]+[Cu]+12.93[C]+1.11[Mn]+0.72[Cr]+0.88[Mo]-0.27[Si]+7.55[N]≥29.3···(1) 식
여기서, [Ni], [Cu], [C], [Mn], [Cr], [Mo], [Si], [N]은 각각의 원소의 함유량(질량％)을 나타내고, 함유하지 않는 원소는 0으로 한다.
(d) 또한, 수소 스테이션 등에서 강재가 장기간 고압 수소에 노출됨으로써 강 중에 수소가 침입한다. 용접부에 있어서는 모재부와 비교하여 결정 입경이 크기 때문에, 입계에 수소가 침입하기 쉽다. 그러나 입계에 편석되기 쉬운 Cu와, Cu와의 상호 작용이 강하고, Cu와 함께 입계에 편석되는 Mn을 용접부의 입계에 미리 편석시킴으로써, 수소의 편석을 억제할 수 있다는 것을 본 발명자들은 새롭게 지견하였다. 즉, 용접부의 입계에 존재하는 수소가 침입 가능한 사이트를 Mn이나 Cu가 편석되어 매립되므로, 수소의 침입을 억제할 수 있다.
한편, 이들 원소(Mn, Cu)의 과잉의 입계 편석은 입계 강도를 약화시켜, 오히려 입계 파괴를 조장한다. 따라서, 용접부의 입계에 있어서의 화학 조성으로서, 질량％로, [Mn]: 8.0 내지 25.0％, [Cu]: 2.0 내지 8.0％를 포함하는 것이 바람직하다.
입계에 포함되는 Mn이나 Cu는 입계의 파단면을 AES(Auger Electron Spectroscopy) 등의 분석 장치로 관찰하고, 파단면에 포함되는 Mn이나 Cu의 질량％를 특정함으로써 파악할 수 있다.
(e) 또한, 본 발명자의 연구에 의해, 상기 용접부의 입계에 있어서 상술한 Mn과 Cu를 특정량 포함하는 화학 조성을 얻기 위해서는, 용접부에 대하여 열처리를 실시할 필요가 있는 것을 알 수 있었다. 고Mn 오스테나이트계 스테인리스 강에 있어서, Mn, Cu의 입계 편석의 피크는 950℃이다. 입계에 미리 Mn, Cu를 편석시킴으로써, 강 중에 침입한 수소가 입계에 포획되는 것을 방지하고, 입계를 기점으로 한 수소 기인의 파괴를 억제할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 온도(900 내지 980℃)에서 1분 이상의 열처리를 행하는 것이 바람직하다. 한편, Mn, Cu는 3분 이상의 열처리에서 입계 편석 농도가 포화한다. 따라서, 과잉 시간의 열처리는 생산성을 저하시키기 때문에, 열처리 시간의 상한은 10분 이하로 하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 실시 형태에서 목적으로 하는 우수한 논 필러 용접성을 갖고, 내수소성이 우수하고 경제성이 우수한 고Mn 오스테나이트계 스테인리스 강으로 이루어지는 용접 조인트를 얻기 위해서는, 이하에 설명하는 바람직한 조성을 충족하는 스테인리스 강에 대하여 용접 후, 900 내지 980℃에서 1 내지 10분의 열처리를 실시하는 것이 바람직하다.
이하, 본 실시 형태의 각 요건에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 원소의 함유량의 「％」 표시는 「질량％」를 의미한다. 또한, 각 원소의 함유량의 범위를 「내지」를 사용하여 표기한 경우, 특별히 기재가 없는 한, 그 상한과 하한을 포함하는 것으로 한다. 따라서, 0.1 내지 1.5％라고 기재한 경우, 그 범위는 0.1％ 이상, 1.5％ 이하를 의미한다.
<C: 0.3％ 이하>
C는 오스테나이트상의 안정화에 유효한 원소이고, 내수소 취화 특성의 향상에 기여한다. 또한, 고용 강화에 의해 강재의 강도 상승에도 기여한다. 이들 효과를 얻기 위해서, C 함유량은 0.01％ 이상인 것이 바람직하다. 한편, 과잉의 C의 함유는 용접 시의 Cr계 탄화물의 입계 석출을 조장하고, 용접부의 내식성이나 인성을 저하시킨다. 이 때문에, C 함유량의 상한을 0.3％로 할 필요가 있다. 보다 바람직한 C 함유량의 상한은 0.2％이다.
<Si: 0.1 내지 1.5％>
Si는 오스테나이트상의 안정화에 유효한 원소이고, 내수소 취화 특성의 향상에 기여한다. 또한, 제련 시의 탈산 효과를 갖는다. 이들 효과를 얻기 위해서, Si 함유량은 0.1％ 이상으로 할 필요가 있다. 보다 바람직하게는 0.3％ 이상이다. 한편, 과잉량의 Si를 함유하면, σ상 등의 금속 간 화합물의 생성을 조장하고, 열간 가공성이나 인성을 저하시킨다. 또한, 용접 시는 액상의 잔존 온도를 저하시켜, 균열의 생성을 조장시킨다. 이 때문에, Si 함유량의 상한을 1.5％로 할 필요가 있다. 보다 바람직한 Si 함유량의 상한은 1.1％이다.
<Mn: 5.5 내지 20％>
Mn은 오스테나이트상의 안정화에 유효한 원소이고, 내수소 취화 특성의 향상에 기여한다. 또한, N의 고용 한도를 크게 하기 위해서, 고강도화에 간접적으로 기여한다. 이들 효과를 얻기 위해서, Mn 함유량은 5.5％ 이상으로 할 필요가 있다. 보다 바람직하게는 7.5％ 이상이다. 한편, 과잉량의 Mn을 함유하면, 수소 취화 감수성이 높은 ε상의 생성을 조장하고, 내수소 취화 특성을 저하시킨다. 이 때문에, Mn 함유량의 상한을 20％로 할 필요가 있다. 보다 바람직한 Mn 함유량의 상한은 16％이다.
<P: 0.050％ 이하>
P는 용접 시의 용입 깊이를 증가시키는 원소이고, 본 효과를 얻기 위해서는 0.010％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 한편, 과잉량의 P의 첨가는, 용접 시의 균열 생성을 조장하기 때문에, P 함유량의 상한은 0.050％로 할 필요가 있다. 보다 바람직한 P 함유량의 상한은 0.030％이다.
<S: 0.005％ 이하>
S는 용접 시의 용입 깊이를 증가시키는 원소이고, 이 효과를 얻기 위해서는 0.0002％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 한편, 과잉량의 S의 첨가는, 용접 시의 균열 생성을 조장한다. 이것에 추가로, 열간 가공성을 저하시키기 위해서, S 함유량의 상한은 0.005％ 이하로 할 필요가 있고, 0.004％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
<Cr: 10 내지 20％>
Cr은 스테인리스 강에 요구되는 내식성을 얻기 위하여 불가결한 원소이다. 또한, 오스테나이트계 스테인리스 강의 고강도화에 기여한다. 이들 효과를 얻기 위해서, Cr 함유량은 10％ 이상으로 할 필요가 있다. 보다 바람직하게는 13％ 이상이다. 한편, 과잉량의 Cr을 함유하면, 용접 시의 Cr계 탄질화물의 입계 석출을 조장하고, 용접부의 내식성이나 인성을 저하시킨다. 이 때문에, Cr 함유량의 상한을 20％ 이하로 할 필요가 있다. 보다 바람직한 상한은 18％ 이하이다.
<Ni: 4.0 내지 12％>
Ni는, 오스테나이트계 스테인리스 강의 내수소 취화 특성을 향상시키는 효과가 큰 원소이다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서, Ni 함유량을 4.0％ 이상으로 할 필요가 있다. Ni 함유량은 5.0％ 이상인 것이 바람직하다. 한편, 과잉량의 Ni의 첨가는, 재료 비용의 증가를 초래하기 때문에, Ni 함유량의 상한을 12％로 한다. 보다 바람직한 상한은 8.0％ 이하이다.
<N: 0.40％ 이하>
N은, 오스테나이트상의 안정화와 내식성 향상에 유효한 원소이다. 또한, 고용 강화에 의해, 강도의 상승에 기여한다. 이들 효과를 얻기 위해서, N 함유량은 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. N 함유량은, 바람직하게는 0.03％ 이상이다. 한편, 과잉량의 N의 첨가는, Cr계 질화물의 과잉의 생성을 촉진하고, 오스테나이트상의 내수소 취화 특성이나 내식성, 인성을 저하시킨다. 이 때문에, N 함유량의 상한을 0.40％로 할 필요가 있다. N 함유량은, 보다 바람직하게는 0.30％ 이하이다.
<Cu: 4.0％ 이하>
Cu는, 오스테나이트상의 안정화에 유효한 원소이다. 오스테나이트상의 안정화에 의해 내수소 취화 특성을 향상시키기 위해서, Cu 함유량은 0.2％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 한편, 과잉량의 Cu의 첨가는, 강도의 저하로 이어지고, 열간 가공성도 손상되기 때문에, Cu 함유량의 상한을 4.0％로 할 필요가 있다. Cu 함유량은, 보다 바람직하게는 3.0％ 이하이다.
<O: 0.02％ 이하>
O는, 용접 시의 강재의 용입 깊이를 증대시키는 원소이다. 이 때문에, 0.0010％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 바람직하게는 0.0015％ 이상이다. 한편, O는 강 중에서 산화물을 형성함으로써, 오스테나이트상의 열간 가공성 및 인성을 저하시킨다. 이 때문에, O(산소) 함유량의 상한을 0.02％ 이하로 제한할 필요가 있다. O 함유량은, 바람직하게는 0.010％ 이하이다.
<Ca: 0.01％ 이하>
Ca는, 탈산 및 열간 가공성의 향상에 유효한 원소이다. 이 때문에, 함유량의 하한을 0.0001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Ca의 과잉량의 첨가는, 용접 시의 강재의 용입 깊이의 감소 및 제조 비용의 현저한 증가를 초래한다. 따라서, Ca의 상한을 0.01％ 이하로 할 필요가 있다. 보다 바람직한 상한은 0.008％ 이하이다.
<Al: 0.3％ 이하>
Al은, 탈산 및 열간 가공성의 향상에 유효한 원소이다. 이 때문에, 함유량의 하한을 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Al의 과잉량의 첨가는, 용접 시의 강재의 용입 깊이의 감소 및 제조 비용의 현저한 증가를 초래한다. 따라서, Al의 상한을 0.3％ 이하로 할 필요가 있다. 보다 바람직한 상한은 0.2％ 이하이다.
상기 함유량에서 Ca 및 Al의 어느 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 것이 바람직하다.
<[Ni]+[Cu]+12.93[C]+1.11[Mn]+0.72[Cr]+0.88[Mo]-0.27[Si]+7.55[N]≥29.3···(1) 식>
(1) 식은, 고Mn 오스테나이트계 스테인리스 강에 있어서의 각종 원소의 내수소 취화 특성에 대한 기여도를 수식화한 것이다. (1) 식의 값이 29.3 이상으로 되었을 경우, 양호한 내수소성을 발휘한다. 보다 바람직한 하한은 30.0이다. (1) 식에 있어서 [ ]의 안은 각 원소의 함유량(질량％)의 수치를 나타내지만, 함유하지 않는 원소는 0으로 한다.
필요에 따라, 이하의 원소를 함유해도 된다.
<Mo: 2.0％ 이하>
Mo는, 오스테나이트계 스테인리스 강의 강도의 상승과 내식성의 향상에 기여하는 원소이다. 그러나, Mo의 첨가는 합금 비용의 증가를 초래한다. 또한 Mo는 δ 페라이트상의 생성을 촉진시켜, 내수소 취화 특성의 저하에 연결된다. 따라서, 필요에 따라 Mo를 첨가할 수 있고, 그 경우의 Mo 함유량은 2.0％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, Mo는 스크랩 원료로부터 불가피하게 혼입되는 원소이다. Mo 함유량의 과도한 저감은, 용해 원료의 제약을 초래하고, 제조 비용의 증가에 연결된다. 따라서, 의도적으로 Mo를 첨가하지 않은 경우의 하한은 0％이고, 상한을 0.05％로 하는 것이 바람직하다.
<1.2≥29([S]+[P])+4[O]-18[Ca]-0.4[Al]-0.02[Si]+5([Sn]+[Zn]+[Pb])≥0.18···(2) 식>
Sn, Zn, Pb로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 (2) 식을 충족하는 함유량으로 함유해도 된다.
(2) 식은 각종 원소의 용접성에 대한 기여도를 수식화한 것이다. Sn, Zn, Pb는 모두 용접 시에 용융부에서 증발하여 아크의 전류 밀도를 증가시킴으로써 강재의 용입 깊이를 증가시킨다. 따라서, Sn은 0.001％ 이상, Pb는 0.0001％ 이상, Zn은 0.0003％ 이상의 양으로 함유하는 것이 바람직하다. (2) 식에 있어서 [ ] 안은 각 원소의 함유량(질량％)의 수치를 나타내지만, 함유하지 않는 원소에 대해서는 0으로 한다.
한편, 이들 원소의 과잉의 첨가는 용접부의 입계 강도를 저하시켜, 수소 함유 시의 입계 파괴를 조장한다. 따라서, 바람직한 상한은, Sn: 0.01％ 이하, Pb: 0.001％ 이하, Zn: 0.002％ 이하이다.
이 때문에, 본 실시 형태에 따른 고Mn 오스테나이트계 스테인리스 강에 있어서, Sn, Pb, Zn으로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 것이 바람직하고, Sn, Pb, Zn의 함유량에 대해서, Sn: 0.001 내지 0.01％, Pb: 0.0001 내지 0.001％, Zn: 0.0003 내지 0.002％의 범위가 바람직하다.
또한, 상기 (2) 식이 0.18 이상 1.2 이하인 경우, 강재의 용접 시에 용입 깊이가 충분해지고, 강재 이측에 용접 비드가 확인된다. (2) 식의 값이 상기 식으로 나타내는 상한의 1.2를 상회한 경우, 용접 시의 용입이 과잉으로 되고, 강재의 용락이 발생할 가능성이 있다. 한편, (2) 식의 값이 상기 식으로 나타내는 하한의 0.18을 하회한 경우, 용접 시의 용입이 불충분해지고, 강재 이측에 용접 비드가 확인되지 않게 된다.
<Ti, Nb, V, W: 1.0％ 이하>
Ti, Nb, V, W는, 강 중에 고용 또는 탄질화물로서 석출하고, 강도를 증가시키기 위하여 유효한 원소이다. 필요에 따라, 이들 중으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 원소를 함유해도 된다. 단, Ti, Nb, V, W의 각각의 함유량이 1.0％보다 많아지면, 생성된 탄질화물이 열간 가공 시의 제조성을 저하시킨다. 따라서, Ti, Nb, V, W를 함유시키는 경우에는, Ti, Nb, V, W의 각각의 함유량의 상한을 1.0％ 이하로 할 필요가 있다. 이들의 바람직한 함유량의 상한은 각각 0.5％ 이하이다.
<Co: 1.0％ 이하>
Co는, 내식성의 향상에 유효한 원소이고, 필요에 따라 함유해도 된다. 이 효과를 얻기 위해서는, 0.04％ 이상의 Co를 함유하는 것이 바람직하다. 한편, Co를 과잉의 양으로 함유하는 것은, 가공 유기 마르텐사이트상의 생성을 조장하고, 내수소 취화 특성을 저하시킨다. 이 때문에, Co양의 상한을 1.0％ 이하로 할 필요가 있다. 바람직한 Co양의 상한은 0.8％ 이하이다.
<Sb: 0.01％ 이하>
Sb는, 내산화성의 향상에 유효한 원소이고, 필요에 따라 함유해도 된다. 이 효과를 얻기 위해서는, Sb는 0.0005％ 이상의 양으로 함유하는 것이 바람직하다. 한편, Sb를 과잉의 양으로 함유하는 것은, 열간 가공성을 저하시킨다. 이 때문에, Sb양의 상한을 0.01％ 이하로 할 필요가 있다. 바람직한 Sb양의 상한은 0.008％ 이하이다.
다음으로 전술한 조성의 고Mn 오스테나이트계 스테인리스 강으로 이루어지는 용접 조인트의 제조 방법에 대하여 이하에 설명한다.
용접 조인트의 제조 시의 용접 방법에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, TIG(Tungsten Inert Gas) 용접 또는 레이저 용접 등의 논 필러 용접인 것이 바람직하다. 고Mn 오스테나이트계 스테인리스 강의 용접부 입계에 있어서, Mn, Cu의 입계 편석의 피크는 950℃이다. 입계에 미리 Mn, Cu를 편석시킴(2), 강 중에 침입한 수소가 입계에 포획되는 것을 방지하고, 입계를 기점으로 한 수소 기인의 파괴를 억제할 수 있다.
따라서, 용접 후, 본 실시 형태의 온도(900 내지 980℃)에서 1분 이상의 열처리를 행하는 것이 바람직하다. 한편, Mn, Cu는 3분 이상의 열처리로 입계 편석 농도가 포화한다. 따라서, 과잉 시간의 열처리는 생산성을 저하시키기 때문에, 열처리 시간의 상한은 10분 이하로 하는 것이 바람직하다.
열처리 온도에 대해서는, 900 내지 980℃의 범위를 선택할 수 있고, 900 내지 980℃의 범위를 선택한 뒤에 열처리 시간을 1 내지 10분의 범위로 하는 것이 바람직하다.
열처리 온도가 900℃ 미만인 경우에는, 10분을 초과하는 열처리 시간이 필요해지고, 또한 입계 편석 농도가 너무 낮아진다. 열처리 온도가 980℃를 초과하는 경우에는, 용접부의 결정립계에 충분한 Mn 및 Cu의 편석이 발생하지 않는다고 하는 문제를 발생시킨다.
용접부의 입계에 있어서의 화학 조성으로서, 질량％로, [Mn]: 8.0 내지 25.0％, [Cu]: 2.0 내지 8.0％를 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 용접부의 입계의 화학 조성에 있어서, Mn양이 8.0 내지 25.0％이고, Cu양이 2.0 내지 8.0％인 것이 바람직하다. 상술한 열처리를 실시하면, 용접부의 입계 Mn양, Cu양을 확실하게 전술한 범위로 할 수 있다.
이 범위의 양으로 Mn, Cu를 입계에 편석시키고 있으면, 상술한 바와 같이 환경으로부터 입계에 수소가 침입하려고 해도 수소가 포획되기 어려워져, 입계를 기점으로 한 수소 기인의 파괴를 억제할 수 있다.
Mn양에 대해서는 전술한 범위 중에서도 10.0 내지 25.0％로 하고, Cu양에 대해서는 전술한 범위 중에서도 3.0 내지 8.0％의 범위로 함으로써, 내수소성을 특히 양호하게 할 수 있다.
이상의 설명의 고Mn 오스테나이트계 스테인리스 강에 의하면, C, Si, Mn, P, S, Cr, Ni, Mo, N, Cu 등의 기본 원소를 각각 규정 범위의 양으로 함유하고, 고가의 Ni, Cr의 함유량을 종래의 합금보다 낮게 하고 있으므로, 경제성이 우수한 특징을 갖는다.
또한, Ni, Cu, C, Mn, Cr, Mo, Si, N의 함유량을 (1) 식에 맞도록 균형을 취하면서 함유시키고 있다. 이에 의해 내수소성을 발현할 수 있는 조성으로 하고 있기 때문에, 내수소성이 우수한 스테인리스 강을 실현할 수 있다.
또한, S, P, O, Ca, Al, Si, Sn, Zn, Pb의 함유량을 (2) 식에 맞도록 균형을 취하면서 함유시키고 있다. 이 때문에, 용접 시의 응고 균열을 방지하고, 용접 시의 강재의 용입 깊이를 적정한 깊이로 하여 우수한 용접성을 확보할 수 있고, 우수한 용접 강도를 얻을 수 있다. 이상에 의해, 상기의 작용 효과를 갖는 오스테나이트계 스테인리스 강과 용접 조인트를 제공할 수 있다.
또한, 용접부에 있어서 입계에 적절한 양의 Cu와 Mn을 편석시킨 조성으로 할 수 있으면, 수소 스테이션 등의 액체 수소 탱크 본체, 라이너, 배관, 밸브, 강판 및 열교환기 등의 수소 기기로서 사용된 경우, 용접부의 입계에 수소가 침입하려고 해도 수소가 입계에 포획될 확률이 낮아져, 내수소 취화 특성이 향상된다.
따라서, 수소 스테이션 등의 액체 수소 탱크 본체, 라이너, 배관, 밸브, 강판 및 열교환기 등의 수소 기기로서 사용한 경우에, 수소 유기의 균열을 발생하기 어려운, 수소 기기를 제공할 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 기초하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
표 1 내지 표 4의 화학 성분을 갖는 스테인리스 강 공시재를 실험실에서 용제하여, 두께 50mm의 주조편을 제조하였다. 그 후, 주조편을 1200℃에서 가열하여, 열간 압연을 행함으로써, 두께 6mm의 열연판을 제작하였다. 이 열연판을 1180℃에서 열처리하고, 이어서 두께 2mm까지 냉간 압연을 행하였다. 또한 1050℃에서 30s(초)의 열처리를 행하고, 이어서 공랭하여 냉연 어닐링판을 얻었다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
얻어진 냉연 어닐링판을 공시재로 하여, 용접성의 평가를 행하였다. 용접의 입열은 5kJ/cm로 하고, 맞대기 TIG 용접에 의해 용접 조인트를 제작하였다. 용접 조인트에 대하여 이면을 눈으로 보아 관찰하고, 이면 비드 폭이 1.0mm 이상인 것을 용접성이 극히 양호하다고 보고 「A」(excellent)로 판정하였다. 이면 비드 폭이 0.5mm 이상인 것을 합격으로 보고 「B」(good, fair, pass)로 판정하였다. 이면 비드 폭이 0.5mm 미만인 것, 혹은 용락이 발생한 것을 불합격으로 보고 「C」(poor, fail)로 판정하였다.
용접성이 합격한 공시재에 대하여 내수소성의 평가를 행하였다. 용접부가 시험편의 평행부의 중앙에 위치하도록 JIS 13호 B 인장 시험편을 채취하였다. 인장 시험편을 95MPa 수소 중, 300℃의 환경에서 72시간 폭로하여 강 중에 수소를 침입시켰다. 폭로 시험의 종료 후, 인장 시험의 직전까지 시험편을 냉동 보관하였다.
또한, 비교재(비교의 시험편)로서, 용접부가 시험편의 평행부의 중앙에 위치하도록, 동일한 공시재로부터 JIS 13호 B 인장 시험편을 채취하였다. 이 비교재는, 수소에 폭로하지 않았다.
인장 시험은, 시험 온도 -40℃, 시험 환경: 대기, 왜곡 속도: 5×10-5/s의 조건에서 실시하였다.
「(수소에 폭로한 시험편의 파단 신장/수소에 폭로하지 않은 시험편의 파단 신장)×100(％)」의 값을 산출하였다. 이 값이 80％ 이상인 것을, 내수소 취화 특성이 양호하다고 보고 「B」(good, fair, pass)로 평가하였다. 이 값이 90％ 이상인 것을 극히 양호하다고 보고 「A」(excellent)로 평가하였다. 이 값이 80％ 미만인 것을 불합격으로 「C」(poor, fail)로 평가하였다.
표 5에 용접성과 내수소성의 시험 결과를 병기하였다. 「-」는 시험을 실시하지 않았음을 의미하고 있다. 또한, 표 2, 4에 상술한 (1) 식의 계산값과 (2) 식의 계산값을 아울러 기재하였다.
이어서, 용접성이 합격한 강종 2, 7, 8로 이루어지는 용접 조인트에 대하여 950℃에서 10초 내지 10분, 900℃에서 10min, 또는 980℃에서 1min의 조건에서 열처리를 행하였다. 열처리 후, V 노치를 용접 금속부에 도입한 길이 20mm, 폭 5mm의 소형 시험편을 잘라냈다. 액체 질소로 냉각한 소형 시험편을 AES(Auger Electron Spectroscopy) 분석 장치 내에서 해머에 의해 충격을 가하여, 입계를 현출시켰다. 이어서, AES 분석에 의해 입계의 Mn, Cu의 농도를 분석하였다. 또한, 본 분석에 있어서의 Mn, Cu의 농도란, 검출된 전체 원소에 있어서의 질량％를 의미한다.
후기하는 표 6에, 950℃에서 10초 내지 10분, 900℃에서 10min, 또는 980℃에서 1min의 조건에서 열처리를 행한 경우에 대해서, 입계에 있어서의 Mn 함유량, Cu 함유량의 측정 결과와 내수소성 시험의 결과를 나타낸다. 여기에서 행한 내수소성 시험의 조건은, 상술한 내수소성 시험과 동등한 조건으로 하였다.
Figure pct00005
표 1 내지 표 4에 나타내는 조성을 갖는 강종 1 내지 18은 본 실시 형태에서 규정하는 성분 범위를 충족하는 시료이다. 강종 1 내지 18의 시료는, 용접성과 내수소 취화 특성의 양쪽 모두 양호 또는 극히 양호하였다.
또한, 표 1 내지 표 4에 나타내는 강종 1 내지 18은, Cr 함유량이 20％ 이하이고, 고가의 Mo의 양을 1.5％ 이하(2.0％ 이하)로 억제하고, 고가의 Ni의 양을 4 내지 11％ 정도(4.0 내지 12％)로 억제하고 있다. 이 때문에, Ni, Cr, Mo를 많이 포함하고 있었던 SUS316계를 비롯한 종래 기술의 스테인리스 강보다 경제성이 높다는 특징을 갖고, 또한 우수한 용접성과 내수소성을 발휘할 수 있었다.
강종 19의 Mn양은 본 실시 형태의 바람직한 범위를 상회한다. 그 결과, 인장 시험 시에 생성된 ε상을 기점으로 한 수소 유기의 취성적인 파괴가 발생하여, 내수소 취화 특성이 불합격으로 되었다.
강종 20의 (1) 식의 값 「[Ni]+[Cu]+12.93[C]+1.11[Mn]+0.72[Cr]+0.88[Mo]-0.27[Si]+7.55[N]」은, 본 실시 형태의 바람직한 범위를 하회한다. 그 결과, 오스테나이트상의 변형 조직 형태가 수소의 영향을 받기 쉬운 형태로 됨으로써, 수소에 의한 연성의 저하가 발생하여, 내수소 취화 특성이 불합격으로 되었다.
강종 21의 Cr양은 본 실시 형태의 바람직한 범위를 상회한다. 그 결과, 용접 시에 Cr계 석출물의 생성에 의한 Cr 결핍층이 형성되었다. 그리고 Cr 결핍층부를 기점으로 한 수소 유기의 균열이 발생함으로써 연성의 저하가 발생하고, 불합격으로 되었다.
강종 22의 (2) 식의 값 「29([S]+[P])+4[O]-18[Ca]-0.4[Al]-0.02[Si]+5([Sn]+[Zn]+[Pb])」는, 본 실시 형태의 범위를 상회한다. 그 결과, 용접 중에 용금부의 용락이 발생하여, 용접성이 불합격으로 되었다.
강종 23의 Ni양은 본 실시 형태의 바람직한 범위를 하회한다. 그 결과, 오스테나이트상의 변형 조직 형태가 수소의 영향을 받기 쉬운 형태로 됨으로써, 수소에 의한 연성의 저하가 발생하여, 내수소 취화 특성이 불합격으로 되었다.
강종 24의 (2) 식의 값 「29([S]+[P])+4[O]-18[Ca]-0.4[Al]-0.02[Si]+5([Sn]+[Zn]+[Pb])」는, 본 실시 형태의 범위를 하회한다. 그 결과, 강재의 용입 깊이가 부족하여 이면 비드 폭이 1mm 미만으로 되어, 용접성이 불합격으로 되었다.
강종 25의 N양은 본 실시 형태의 바람직한 범위를 상회한다. 그 결과, 오스테나이트상으로 형성되는 N 클러스터의 영향으로, 변형 조직 형태가 수소의 영향을 받기 쉬운 형태로 되었다. 그리고, 수소에 의한 연성 저하가 발생하여, 내수소 취화 특성이 불합격으로 되었다.
강종 26의 P양 및 (2) 식의 값 「29([S]+[P])+4[O]-18[Ca]-0.4[Al]-0.02[Si]+5([Sn]+[Zn]+[Pb])」는, 본 실시 형태의 바람직한 범위를 상회한다. 그 결과, 용접 중에 용접부의 용락이 발생하여, 용접성이 불합격으로 되었다.
강종 27의 Ca양은 본 실시 형태의 바람직한 범위를 상회한다. 그 결과, 용접부에 생성된 Ca계 개재물과 오스테나이트상의 계면에 수소가 국소적으로 농화하였다. 그리고, 수소 농화부에서, 균열이 생성됨으로써 연성의 저하가 발생하여, 내수소 취화 특성이 불합격으로 되었다.
이들의 결과에 비추어, 질량％로, C: 0.3％ 이하, Si: 0.1 내지 1.5％ 이하, Mn: 5.5 내지 20％ 이하, P: 0.050％ 이하, S: 0.005％ 이하, Cr: 10 내지 20％, Ni: 4.0 내지 12％, N: 0.40％ 이하, Cu: 4.0％ 이하, O: 0.02％ 이하를 포함하고, Ca: 0.01％ 이하, Al: 0.3％ 이하의 어느 한쪽 또는 양쪽을 포함하고, (1) 식을 충족하는 고Mn 오스테나이트계 스테인리스 강인 것이 중요함을 알 수 있다.
또한, 고Mn 오스테나이트계 스테인리스 강에 있어서, S, P, O, Ca, Al, Si에 추가로, Sn, Zn, Pb로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 (2) 식을 충족하는 함유량으로 함유하는 것이 중요하다는 것도 알 수 있다.
Figure pct00006
표 6에 나타내는 결과가 나타내는 바와 같이, 강종 2, 7, 8의 어느 시료에 있어서도 열처리 시간 10s(초)의 경우보다 열처리 시간 1분 내지 10분의 경우 쪽이 우수한 내수소성을 발휘하였다.
표 6에 나타내는 어느 시료에 있어서도 용접부의 입계에 존재하는 Mn양은 8％ 이상이었다. 열처리 시간 1 내지 10분의 시료에서는, 용접부의 입계에 존재하는 Mn양은 10％ 이상으로 되어 있고, 입계에 많은 Mn을 편석시킴으로써 내수소성을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다. 또한, 열처리 시간 1 내지 10분의 시료에서는, 용접부의 입계에 존재하는 Cu양은 3％ 이상으로 되어 있어, 입계에 많은 Cu를 편석시킴으로써 내수소성을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
이것으로부터, 용접부의 입계에 Mn과 Cu를 많이 편석시킴으로써 수소의 편석을 억제하여, 용접 조인트로서의 내수소성을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
본 실시 형태에 따르면, 고압 수소 가스 및 액체 수소의 탱크 본체 및 라이너, 배관, 밸브, 강판, 열교환기 등에 적용할 수 있는 용접성과 내수소 취화 특성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스 강과 그것을 사용한 용접 조인트 및 용접 조인트의 제조 방법과 상기 스테인리스 강을 사용한 수소용 기기를 제공할 수 있다.
따라서, 본 실시 형태는, 고압 수소 가스 및 액체 수소 환경 하에서 사용되는 용접 조인트나 기기 및 그 제조 공정에 적합하게 적용할 수 있다.

Claims (11)

  1. 질량％로, C: 0.3％ 이하, Si: 0.1 내지 1.5％, Mn: 5.5 내지 20％, P: 0.050％ 이하, S: 0.005％ 이하, Cr: 10 내지 20％, Ni: 4.0 내지 12％, N: 0.40％ 이하, Cu: 4.0％ 이하, O: 0.02％ 이하를 포함하고, Ca: 0.01％ 이하, Al: 0.3％ 이하의 어느 한쪽 또는 양쪽을 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,
    이하의 (1) 식을 충족하는 것을 특징으로 하는 용접성이 우수한 수소용 고Mn 오스테나이트계 스테인리스 강.
    [Ni]+[Cu]+12.93[C]+1.11[Mn]+0.72[Cr]+0.88[Mo]-0.27[Si]+7.55[N]≥29.3···(1) 식
    여기서, [Si], [Ni], [Cu], [C], [Mn], [Cr], [Mo], [N]은 각각의 원소의 함유량(질량％)을 나타내고, 함유하지 않는 원소는 0으로 한다.
  2. 제1항에 있어서, 질량％로, Mo: 2.0％ 이하를 포함하는 용접성이 우수한 수소용 고Mn 오스테나이트계 스테인리스 강.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, Sn, Zn, Pb로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 이하의 (2) 식을 충족하는 함유량으로 함유하는 용접성이 우수한 수소용 고Mn 오스테나이트계 스테인리스 강.
    1.2≥29([S]+[P])+4[O]-18[Ca]-0.4[Al]-0.02[Si]+5([Sn]+[Zn]+[Pb])≥0.18···(2) 식
    여기서, [S], [P], [O], [Ca], [Al], [Si], [Sn], [Zn], [Pb]는 각각의 원소의 함유량(질량％)을 나타내고, 함유하지 않는 원소는 0으로 한다.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 이하의 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접성이 우수한 수소용 고Mn 오스테나이트계 스테인리스 강.
    제1군: 질량％로, Ti: 1.0％ 이하, Nb: 1.0％ 이하, V: 1.0％ 이하, W: 1.0％ 이하 중 1종 또는 2종 이상,
    제2군: 질량％로, Co: 1.0％ 이하,
    제3군: 질량％로, Sb: 0.01％ 이하.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 고압 수소 가스 및 액체 수소 환경 중에서 사용되는 것을 특징으로 하는 용접성이 우수한 수소용 고Mn 오스테나이트계 스테인리스 강.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 오스테나이트계 스테인리스 강으로 이루어지는 용접 조인트이며, 용접부의 입계에 화학 조성으로서, 질량％로, [Mn]: 8.0 내지 25.0％, [Cu]: 2.0 내지 8.0％를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 조인트.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 오스테나이트계 스테인리스 강으로 이루어지고, 고압 수소 가스 및 액체 수소 환경 중에서 사용되는 것을 특징으로 하는 수소용 기기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 수소용 기기가 탱크 본체, 라이너, 배관, 밸브, 강판 및 열교환기의 어느 것인 것을 특징으로 하는 수소용 기기.
  9. 제6항에 기재된 용접 조인트를 구비하고, 고압 수소 가스 및 액체 수소 환경 중에서 사용되는 것을 특징으로 하는 수소용 기기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 수소용 기기가 탱크 본체, 라이너, 배관, 밸브, 강판 및 열교환기의 어느 것인 것을 특징으로 하는 수소용 기기.
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 오스테나이트계 스테인리스 강을 용접하는 공정과, 이어서 900 내지 980℃에서 1 내지 10분의 열처리를 행하는 공정을 갖고, 상기 열처리에 의해, 용접부의 입계에 화학 조성으로서, 질량％로, [Mn]: 8.0 내지 25.0％, [Cu]: 2.0 내지 8.0％를 함유하는 입계를 얻는 것을 특징으로 하는 용접 조인트의 제조 방법.
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