오스테나이트계 스테인리스강의 용접 특성: 탄성, 소성 응력 및 응력 변수의 용접 공정은 매우 크지만 냉간 균열이 거의 나타나지 않습니다. 용접 조인트에는 경화 영역과 거친 입자가 없으므로 용접의 인장 강도가 높습니다.
오스테나이트계 스테인리스강 용접의 주요 문제점: 큰 용접 변형; 결정립계 특성과 일부 미량 불순물(S, P)에 대한 민감성으로 인해 고온 균열이 발생하기 쉽습니다.
오스테나이트계 스테인리스강의 5가지 용접 문제점 및 처리 대책
01 크롬탄화물의 생성으로 용접이음부의 입계부식성이 저하됩니다.
입계 부식: 크롬 결핍 이론에 따르면 용접부와 열영향부를 예민화 온도인 450-850℃까지 가열하면 결정립계에 크롬 탄화물이 석출되어 크롬이 부족한 결정립계가 형성됩니다. 부식 정도에 저항하기에는 충분하지 않습니다.
(1) 용접 입계 부식 및 메쉬의 민감한 온도 영역에서의 부식에 대해 다음 조치를 채택하여 제한할 수 있습니다.
ㅏ. 모재 및 용접의 탄소 함량을 줄이고, Cr23C6의 형성을 방지하기 위해 모재 금속에 안정화 원소 Ti, Nb 및 기타 원소를 추가하여 우선적으로 MC를 형성합니다.
비. 용접부는 오스테나이트와 소량의 페라이트의 2상 조직으로 형성됩니다. 용접부에 일정량의 페라이트가 있으면 결정립 크기가 미세화되고 결정립 면적이 증가하며 결정립계 단위 면적에서 크롬 탄화물 석출량이 감소할 수 있습니다.
크롬은 페라이트에 대한 용해도가 높으며, Cr23C6은 페라이트에 우선적으로 형성되며 오스테나이트 결정립계에서 크롬 결핍을 일으키지 않습니다. 오스테나이트 사이를 걷는 페라이트는 부식이 결정립 경계를 따라 안쪽으로 퍼지는 것을 방지합니다.
씨. 민감화된 온도 범위에서 체류 시간을 제어하십시오. 용접 열주기를 조정하고 체류 시간을 600~1000도 정도로 최대한 단축하며 에너지 밀도가 높은 용접 방법(플라즈마 아르곤 아크 용접 등)을 선택합니다.
더 작은 용접 라인 에너지, 용접 뒷면의 아르곤 가스 또는 용접 조인트의 냉각 속도를 높이기 위해 구리 패드를 선택하고, 아크와 아크의 수를 줄여 반복 가열을 방지하고, 다층 용접의 접촉 표면을 다음과 같이 선택합니다. 부식성 매체는 가능한 한 용접됩니다.
디. 용접 후, 보온 및 공랭 후 고용체 처리 또는 안정화 어닐링(850~900도)을 하여 탄화물이 완전히 석출되고 크롬이 가속 확산됩니다.
(2) 용접 조인트의 칼날 부식으로 인해 다음과 같은 예방 조치를 취할 수 있습니다.
탄소는 확산 능력이 강하기 때문에 냉각 과정에서 결정립계에서 분극되어 과포화 상태를 형성하고, Ti와 Nb는 확산 능력이 낮아 결정 내에 남아 있게 됩니다. 용접 조인트가 예민화 온도 범위에서 재가열되면 불포화 탄소가 결정 사이에 Cr23C6 형태로 침전됩니다.
ㅏ. 탄소 함량을 줄입니다. 안정화 요소가 포함된 스테인리스강의 경우 탄소 함량은 0.06%를 초과해서는 안 됩니다.
비. 합리적인 용접 공정을 채택하십시오. 고온에서 과열 영역의 체류 시간을 줄이려면 더 작은 용접 라인 에너지를 선택하고 용접 공정 중 "중간 온도 민감화" 효과를 피하기 위해 주의하십시오.
양면 용접시 부식성 매체와 접촉하는 용접부를 최종 용접하여야 하며(대구경 두꺼운 벽의 내외부 용접을 하는 이유임), 이를 실시할 수 없는 경우에는 용접 사양 및 용접 형태를 조정해야 하며 부식성 매체와 접촉하는 과열 부위를 최대한 다시 민감하게 만들어야 합니다.
씨. 용접 후 열처리. 용접 후 고용체 또는 안정화.
02 응력부식균열
응력 부식 균열을 방지하기 위해 다음 조치를 취할 수 있습니다.
ㅏ. 올바른 재료 선택 및 용접 구성의 합리적인 조정. 고순도 크롬-니켈 오스테나이트 스테인리스강, 고규소 크롬-니켈 오스테나이트 스테인리스강, 페라이트-오스테나이트 스테인리스강, 고크롬 페라이트계 스테인리스강 등은 용접 금속이 용접될 때 응력 부식에 대한 저항성이 우수하고 응력 부식에 대한 저항성이 우수합니다. 오스테나이트-페라이트 이중 강철 구조입니다.
비. 잔류 응력을 제거하거나 줄입니다. 잔류 표면 응력은 연마, 쇼트 블라스팅, 해머링과 같은 기계적 방법으로 감소됩니다.
씨. 합리적인 구조 설계. 큰 응력 집중을 방지합니다.
03 용접열간균열(용접결정균열, 열영향부 액화균열)
열 균열 민감도는 주로 재료의 화학적 조성, 구조 및 특성에 따라 달라집니다. Ni는 S, P 등의 불순물과 함께 저융점 화합물이나 공융체를 형성하기 쉽고, 붕소와 규소의 분리는 열간 균열의 생성을 촉진합니다.
용접은 유해한 불순물과 원소의 분리에 도움이 되는 강한 방향성의 거친 기둥형 결정 구조를 형성하기 쉽습니다. 따라서 연속적인 입계액막이 형성되어 열균열의 민감도가 증가하게 된다. 용접이 균일하게 가열되지 않으면 큰 인장 응력이 형성되기 쉽고 용접 열간 균열 발생이 촉진됩니다.
예방 조치:
ㅏ. 유해한 불순물 S와 P의 함량을 엄격하게 제어합니다.
비. 용접 금속의 구조를 조정합니다. 용접부는 균열 저항성이 좋습니다. 용접의 δ 상은 결정립을 미세화하고 단상 오스테나이트의 방향성을 제거하며 결정립 경계에서 유해한 불순물의 분리를 감소시키고 δ 상은 더 많은 S와 P를 용해시키고 계면 에너지를 감소시키며 조직화할 수 있습니다. 입계 액체막 형성.
씨. 용접 금속 합금 조성을 조정합니다. 단상 오스테나이트강에 Mn, C, N의 함량을 적절히 증가시키고, 세륨, 철, 탄탈륨(용접 구조를 미세화하고 입자를 정화할 수 있는)과 같은 미량 원소를 소량 첨가하면 열균열 민감도를 줄일 수 있습니다. 경계).
디. 프로세스 조치. 두꺼운 주상 결정의 형성을 방지하기 위해 용융 풀의 과열을 최소화하고 작은 선 에너지와 작은 단면적 용접을 채택합니다. 예를 들어, 25-20 오스테나이트 강철은 액화 균열이 발생하기 쉽습니다. 모재의 불순물 함량과 결정립 크기를 엄격하게 제한함으로써 고에너지 밀도 용접 방식, 작은 라인 에너지 및 접합부의 냉각 속도 향상을 채택할 수 있습니다.
04 용접 이음부의 취화
내열강은 고온 취성을 방지하기 위해 용접 조인트의 가소성을 보장해야 합니다. 저온강은 용접 조인트의 저온 취성 파괴를 방지하기 위해 우수한 저온 인성이 필요합니다.
05 용접변형이 크다
열전도율이 낮고 팽창계수가 크기 때문에 용접변형이 크며, 변형을 방지하기 위해 치구를 사용할 수 있습니다. 오스테나이트계 스테인리스 강의 용접 방법 및 용접 재료 선택:
오스테나이트계 스테인리스강은 텅스텐 아르곤 아크 용접(TIG), 용융 아르곤 아크 용접(MIG), 플라즈마 아르곤 아크 용접(PAW), 서브머지드 아크 용접(SAW)으로 용접할 수 있습니다.
융점이 낮고 열전도율이 낮으며 저항률이 크기 때문에 오스테나이트계 스테인리스강의 용접 전류가 작습니다. 고온 체류 시간을 줄이고 탄화물 석출을 방지하며 용접 수축 응력을 줄이고 열 균열 민감도를 줄이려면 좁은 용접 및 좁은 용접 패스를 사용해야 합니다.
용접재료 조성, 특히 Cr, Ni 합금 원소가 모재보다 높습니다. 용접부의 우수한 내균열성(냉간균열, 열간균열, 응력부식균열)을 확보하기 위해 소량(4~12%)의 페라이트를 함유한 용접재료를 사용합니다.
용접부에 페라이트 상이 존재하지 않거나 존재할 수 없는 경우 용접 재료는 Mo, Mn 및 기타 합금 원소를 선택해야 합니다.
용접 재료의 C, S, P, Si, Nb는 가능한 낮아야 하며 순수 오스테나이트 용접의 Nb는 응고 균열을 일으키지만 용접의 소량의 페라이트는 효과적으로 피할 수 있습니다.
용접 후 안정화나 응력 완화가 필요한 용접 구조물은 일반적으로 Nb가 포함된 용접 재료입니다. 서브머지드 아크 용접은 중간 판을 용접하는 데 사용됩니다. Cr과 Ni의 연소 손실은 플럭스와 와이어의 합금 원소 전이를 통해 보완될 수 있습니다.
침투깊이가 크기 때문에 용접부 중앙에 열간균열이 발생하는 것을 방지하고 열영향부의 내식성을 저하시키는데 주의가 필요합니다. 더 얇은 와이어와 더 작은 용접 라인 에너지를 선택하는 데 주의를 기울여야 하며, 와이어는 Si, S, P가 낮아야 합니다.
내열성 스테인리스강 용접부의 페라이트 함량은 5%를 초과해서는 안 됩니다. Cr 및 Ni 함량이 20%를 초과하는 오스테나이트 스테인리스강의 경우 높은 Mn(6-8%) 와이어를 선택해야 하며 균열 개선을 위해 용접부에 Si가 첨가되는 것을 방지하기 위해 알칼리성 또는 중성 플럭스를 선택해야 합니다. 저항.
오스테나이트계 스테인리스 강의 특수 플럭스는 Si를 거의 증가시키지 않으므로 합금을 용접으로 전환하고 합금 원소의 연소 손실을 보상하여 용접 성능 및 화학 조성 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
