용접의 주요 문제
용접 중 용접부의 주요 성분은 철과 니켈로, 서로 무한히 용해되며 금속간 화합물을 형성하지 않습니다. 일반적으로 용접부의 니켈 함량은 비교적 높기 때문에 용접 접합부의 용융 구역에 확산층이 형성되지 않습니다. 용접의 주요 문제는 용접부에 기공과 고온 균열이 생기는 경향입니다.
1. 기공
강철을 니켈 및 니켈 합금과 용접할 때, 용접부에 기공이 형성되는 데 영향을 미치는 주요 요인은 산소, 니켈 및 기타 합금 원소의 함량입니다.
①산소의 영향.용접 중 액상 금속에 더 많은 산소가 용해될 수 있으며, 산소는 고온에서 니켈과 산화되어 NiO를 형성합니다.NiO는 액상 금속의 수소 및 탄소와 반응하여 수증기와 일산화탄소를 생성할 수 있습니다.용융 풀이 응고되면 탈출할 시간이 없으며 용접부에 남아 있는 것이 기공을 형성합니다.순수 니켈과 Q235-A 잠수 아크 용접의 철-니켈 용접에서 용접부의 산소 함량이 높을수록 질소와 수소 함량이 크게 변하지 않는 조건에서 용접부의 기공 수가 많아집니다.
② 니켈의 영향. 철-니켈 용접에서 철과 니켈의 산소 용해도는 다릅니다. 액체 니켈의 산소 용해도는 액체 철의 산소 용해도보다 크고 고체 니켈의 산소 용해도는 고체 철의 산소 용해도보다 작습니다. 따라서 산소 니켈 용해도의 급격한 변화는 철 결정화의 급격한 변화보다 더 분명합니다. 따라서 용접의 Ni 함량이 15%~30%일 때 기공 경향이 작고 Ni 함량이 클 때 기공 경향이 60%~90%로 더욱 증가하고 강의 용해량이 필연적으로 감소하므로 기공 형성 경향이 변합니다.
③ 다른 합금 원소의 영향. 철-니켈 용접이 망간, 크롬, 몰리브덴, 알루미늄, 티타늄 및 기타 합금 원소를 함유하거나 합금화에 부합할 때 용접의 기공 저항성을 향상시킬 수 있습니다. 이는 망간, 티타늄 및 알루미늄이 탈산 효과가 있는 반면 크롬과 몰리브덴은 용접의 고체 금속에서 용해도를 증가시키기 때문입니다. 따라서 니켈 및 1Cr18Ni9Ti 스테인리스강 용접의 기공 저항성은 니켈 및 Q235-A강 용접보다 높습니다. 알루미늄과 티타늄은 또한 안정한 화합물에 질소를 고정하고 기공에 대한 용접 저항성도 향상시킵니다.
2. 핫크랙
강과 니켈 및 그 합금의 용접에서 열 균열의 주요 원인은 수지상 구조를 가진 고니켈 용접으로 인해 일부 저융점 공융 결정이 조립립의 가장자리에 집중되어 입자를 약화시키기 때문입니다. 이들 간의 연결은 용접 금속의 균열 저항성을 감소시킵니다. 또한 용접 금속의 지나치게 높은 니켈 함량은 용접 금속의 열 균열에 상당한 영향을 미칩니다. 철-니켈 용접에서 산소, 유황 및 인과 같은 불순물도 용접의 열 균열 경향에 큰 영향을 미칩니다.
산소가 없는 플럭스를 사용하면 용접부에서 산소, 유황, 인과 같은 유해 불순물의 품질이 저하되고 특히 산소 함량이 감소하여 균열의 양이 크게 감소합니다. 용융 풀이 결정화될 때 산소와 니켈은 Ni+NiO 공정을 형성할 수 있고 공정 온도는 1438도이며 산소는 유황의 유해한 효과를 강화할 수도 있습니다. 따라서 용접부에서 산소 함량이 높을 때 열 균열 경향이 큽니다.
Mn, Cr, Mo, Ti, Nb와 같은 합금 원소는 용접 금속의 균열 저항성을 개선할 수 있습니다. Mn, Cr, Mo, Ti, Nb는 모두 개질제로, 용접 구조를 정제하고 결정학적 방향을 방해할 수 있습니다. Al과 Ti도 강력한 탈산제로, 용접의 산소 함량을 줄일 수 있습니다. Mn은 S와 내화성 화합물 MnS를 형성하여 유황의 유해한 영향을 줄일 수 있습니다.
용접 접합부의 기계적 특성
철-니켈 용접 접합부의 기계적 성질은 필러 메탈 재료 및 용접 매개변수와 관련이 있습니다. 순수 니켈과 저탄소강을 용접할 때 용접부의 Ni 당량이 30% 미만일 때 용접부의 급속 냉각 조건에서 용접부에 마르텐사이트 구조가 나타나 접합부의 연성 및 인성이 급격히 감소합니다. 따라서 접합부의 더 나은 가소성과 인성을 얻기 위해서는 철-니켈 용접부의 Ni 당량이 30% 이상이어야 합니다.
