스테인레스 강의 용접

스테인레스 강의 용접

스테인레스 강은 다른 많은 금속에 비해 용접성이 우수한 것으로 간주되며 올바른 설정 및 조건 하에서 여러 가지 다른 용접 기술을 사용하여 성공적으로 용접 할 수 있습니다.

오스테 나이트 스테인리스 강
일반적으로, 오스테 나이트 스테인리스 강은 용접 후 균열이 발생하지 않습니다. 그들은 냉각시 강인하고 연성이 좋으며 웨일드 후 열처리가 필요하지 않습니다. 그러나 경우에 따라 용접 (또는 필러) 금속 또는 열 영향 구역 (HAZ)에서 균열이 발생할 수 있습니다.

완전 오스테 나이트 구조는 소량의 오스테 나이트 구조가 소량의 페라이트를 가진 구조보다 균열에 더 취약하기 때문에 소량의 페라이트를 갖는 구조보다 용접 금속 응고 크래킹에 더 취약하다. 완전히 오스테 나이트 등급에는 310, 320 및 330 등급이 포함됩니다. 그러나 가장 널리 사용되는 오스테 나이트 스테인레스 강은 실제로 소량의 페라이트를 포함하기 때문에 실제로는 실제로 문제가 적습니다! 예를 들어, 316 합금에는 3%에서 10% 페라이트가 포함됩니다. Fermonic 50 (XM -19, UNS S20910, 1.3964, Nitronic 50), Fermonic 60 (UNS S21800, Nitronic 60) 및 254 합금 (UND S31254, 1.4547, 254SMO, 6MO)도 소량의 페라이트를 담당합니다. 소량의 페라이트 미세 구조는 interdendritic 균열 또는 낮은 융점 분리 형성을 유발할 수있는 불순물을 용해시킬 수 있습니다. 이러한 불순물은 인 또는 황의 존재와 관련이 있으며, 이는 의도적으로 첨가되지 않지만 출발 스크랩, 원료 및 공정에서 흡수되기 때문에 트램프 요소로 간주됩니다.

오스테 나이트 스테인리스 강에서 탄소의 존재는 용접 후 용접 금속 또는 열 영향 구역 (HAZ)에서 입자 간 부식을 일으킬 수 있습니다. 크롬 카바이드는 550-900 ° C의 온도 범위에서 오스테 나이트 스테인리스 강의 입자 경계에서 형성됩니다. 이것은 모금의 크롬의 확산이 매우 느리기 때문에 탄화물을 둘러싼 영역의 크롬 함량이 감소 함을 의미합니다. 따라서 크롬 함량이 낮은 이러한 영역은 부식성이 적고 부식이 시작될 가능성이 높습니다. 이 현상은 용접 중 온도로 인해 발생할 수 있으며 감작이라고합니다.

탄소 함량이 낮 으면 용접 후 감작 가능성이 줄어 듭니다. 따라서 많은 표준 등급은 316L 합금 (탄소 함량 <0.

안정화 된 등급 (예 : 316TI 합금)은 티타늄을 첨가하여 고온 특성을 개선했습니다. 또한 금속에 존재하는 모든 탄소가 크롬보다는 티타늄과 우선적으로 결합되기 때문에 감도를 감소시킵니다.

마지막으로, 오스테 나이트 스테인리스 강이 오랫동안 550-900 ° C의 고온에 노출되면, 소량의 페라이트는 해로운 시그마 단계를 형성 할 가능성이 있습니다. 이 메커니즘은 이중 스테인레스 강에 대해 아래에 설명되어 있습니다.

이중 및 슈퍼 듀플렉스 스테인레스 강
가장 일반적인 오스테 나이트 스테인레스 강과 마찬가지로, 미세 구조에 소량의 페라이트가 존재하면 용접 중에 뜨거운 균열의 가능성을 줄이는 데 도움이됩니다. 이중 및 슈퍼 이중 스테인레스 강은 오스테 나이트와 페라이트의 거의 동일한 비율을 가지고 있다는 점을 감안할 때 이것은 확실히 문제가되지 않습니다. 따라서 이중 강철은 용접하기 쉽지만 바람직하지 않은 미세 구조를 생성하지 않도록 용접 공정을 검증하고 제어해야합니다.

이중 스테인레스 강의 주요 문제는 페라이트의 변형을 통해 시그마 상 미세 구조를 형성하는 경향이 있다는 것입니다. 이 변환은 다양한 온도와 시간에 걸쳐 발생하며, 이는 TTT (온도 시간 변환) 다이어그램으로 가장 잘 보여 질 수 있습니다. 시그마 단계는 철과 크롬이 풍부한 비자 성 금속 상 단계입니다. 시그마 단계를 둘러싼 영역은 크롬 함량이 낮으므로 부식성이 훨씬 적습니다. 또한, 페라이트를 시그마 단계로 변형시키는 것은 공극을 형성 할 수 있으며, 이는 균열의 출현을 유발하고 기계적 강도, 특히 충격 강인성을 크게 감소시킬 수있다. 따라서, 고온에 노출되면 듀플렉스 및 슈퍼 듀플렉스 스테인레스 강의 우수한 내식성 및 기계적 특성이 완전히 손실됩니다.

TTT 그래프는 Ferralium 255 (UNS S32550, F61, 1.4507)가 S32760 (F55, 1.4501, Zeron 100), S32750 (F53, 1.4410, Saf2507) 또는 S32205 (F51, 1.462, duplex 2205)보다 시그마 단계를 형성 할 가능성이 약간 적다는 것을 보여줍니다.

시그마 상의 형성을 피하려면 용접 온도가 유지되는 시간을 제한하기 위해 용접 조건을 제어해야합니다. TTT 그래프에서 볼 수 있듯이 시그마 단계는 800-900도 주위의 온도에서 비교적 짧은 시간 내에 섭씨로 형성 될 수 있습니다. 용접 영역에 비해 상위 물질의 크기가 크기 때문에 용접 열은 일반적으로 빠르게 소산됩니다. 더 낮은 온도에서 더 오랜 시간 동안 용접하면 결국 동일한 미세 구조 변환이 발생합니다. 따라서 멀티 패스 용접의 경우 용접 온도를 제한하는 것이 중요합니다. 이것은 용접 열 입력을 줄이고 용접 패스 사이에 약간의 냉각 또는 일시 정지를 제공함으로써 달성 될 수 있습니다.

용접 듀플렉스 및 슈퍼 듀플렉스 스테인레스 강의 또 다른 주요 과제는 균형 잡힌 오스테 나이트 인 페라이트 미세 구조를 유지하는 것입니다. 용접 금속 영역에서 질소 손실이 일반적으로 발생합니다. 질소는 오스테 나이트의 안정화 제이기 때문에, 용접 영역에서의 질소 손실은 페라이트의 비율이 증가하여 기계적 및 부식 특성의 손실을 초래합니다. 이는 과도하게 합금 된 충전제 금속, 즉 더 높은 니켈 함량 (다른 오스테 나이트 안정제)을 갖는 과도하게 합금 된 충전제 금속을 선택하거나, 차폐 가스 자체로 질소를 사용하여 용접 금속이 소량의 질소를 흡수하도록 극복 할 수 있습니다.