18Cr 오스테나이트 스테인리스 스틸 용접: 문제점 및 예방 조치

오스테나이트 계 스테인리스강은 크롬 함량이 높고 조밀한 산화막을 형성할 수 있어 내식성이 우수합니다.

Cr18%와 Ni8%가 포함되면 단일 오스테나이트 구조를 얻을 수 있습니다. 따라서 오스테나이트 스테인리스강은 내식성, 가소성, 고온 성능 및 용접 성능이 우수합니다.

그러나 다른 작업 조건에서 오스테 나이트 계 스테인리스 스틸 용접 조인트는 종종 다음과 같은 시공 결함을 일으키기 쉬운 몇 가지 특별한 문제에 직면합니다. 입계 부식응력 부식, 나이프 부식, 용접 열 균열, α 상 취성 등입니다.

01. 용접 조인트의 부식 분석

용접 조인트의 입계 부식

입계 부식은 오스테나이트 스테인리스강의 가장 중요한 부식 문제 중 하나입니다. 입계 부식이 발생하면 심각한 경우 강도가 거의 손실되며, 특정 응력이 가해지면 입계 파단이 발생합니다.

오스테나이트 입계 부식의 주요 원인 스테인리스 스틸 용접 조인트는 크롬 카바이드의 침전물입니다.

오스테나이트계 스테인리스강이 500~800℃의 온도 범위에서 감응되면 과포화 고용체 탄소가 입자 경계로 확산되는 속도가 크롬보다 빠릅니다.

결정립 경계 근처에서 (Cr, Fe) 23c6 탄화물은 크롬과 합성되어 결정립 경계에서 침전되어 결정립 경계 근처에서 크롬 결핍 현상을 형성합니다.

이 영역의 크롬 함량이 패시베이션에 필요한 한계 함량(w(CR) 12.5%) 이하로 감소하면 이 영역의 부식이 가속화되고 입계 부식이 형성됩니다.

열 영향 영역의 감응 온도 영역에서 입계 부식은 열 영향 영역의 가열 피크 온도 범위인 600 ~ 1000 ℃에서 발생합니다.

입계 부식의 원인은 여전히 크롬 카바이드의 침전입니다. 오스테나이트 그레인 경계.

입계 부식을 줄이고 예방하기 위한 주요 예방 조치는 다음과 같습니다:

작은 사양(소전류, 큰 전류)과 같은 공정 조치를 채택하십시오. 용접 속도) 및 멀티패스 용접;

베이스 메탈의 탄소 함량을 줄이고 용접 재료로 설정하고 C 함량이 0.03% 미만인 용접 재료를 사용합니다;

용접이 단일에서 변경됩니다. 오스테나이트 상에서 오스테나이트와 페라이트 이중 상으로 전환합니다. 페라이트의 Cr 확산 속도는 오스테나이트의 확산 속도보다 빠릅니다.

따라서 크롬은 페라이트에서 결정립 경계로 더 빨리 확산되어 오스테나이트 결정립 경계에서 크롬 결핍 현상을 줄입니다;

강철 및 용접 재료에 크롬보다 탄소와 친화력이 강한 Ti, Nb 및 기타 원소를 첨가하면 오스테나이트 입자 경계에서 크롬 결핍을 피하기 위해 탄소와 안정적인 화합물을 형성할 수 있습니다.

용접 조인트의 응력 부식

스테인리스 스틸의 응력 부식 균열은 가장 유해한 부식 현상입니다.

균열 시 변형이 없습니다.

사고는 종종 갑작스럽게 발생하며 그 결과는 심각합니다.

사용 조건에서 스테인리스강의 응력 부식 균열에는 강철 성분, 구조 및 상태, 매질의 종류, 온도, 농도, 응력 특성, 크기 및 구조적 특성 등 많은 요인이 영향을 미칩니다.

응력 부식을 줄이고 예방하기 위한 조치에는 주로 다음이 포함됩니다:

강한 조립, 기계적 충격 및 아크 화상을 피하고 냉간 작업 변형과 스트레스를 줄이세요;

배지 및 환경의 불순물(특히 염화물, 불소 등)을 엄격하게 관리합니다;

합리적인 재료 선택(모재 및 용접 재료): 입자가 거칠어지고 경화되는 것을 방지합니다. 마르텐사이트 구조;

응력 집중(예: 언더컷) 없이 용접이 잘 형성됩니다;

용접 순서를 합리적으로 배치하여 스트레스를 줄이세요;

부식 방지 처리: 코팅, 라이닝 또는 음극 보호에 부식 억제제를 추가합니다.

02. 용접 조인트의 열 균열 민감도 분석

오스테나이트 계 스테인리스강의 고온 균열은 주로 용접 금속과 액체 금속이 응고되는 과정에서 발생하는 결정 균열입니다.

이때, 주로 수상 돌기 사이에 녹는점의 유텍틱에 일차 결정이 있습니다. 세 가지 주요 원인이 있습니다:

S, P 및 C는 Ni와 저융점 공융을 형성하여 입자 경계 강도를 약화시킵니다(예: NIS + Ni의 융점은 644 ℃);

오스테 나이트 계 스테인리스 강은 액체와 고체 사이의 거리가 멀고 결정화 시간이 길며 수상 돌기 방향성이 강하고 불순물 원소를 쉽게 분리 할 수 있습니다;

강철은 열전도율이 작고 선팽창계수가 커서 응력이 발생하기 쉽습니다.

용접 열 균열을 방지하기 위한 주요 조치는 다음과 같습니다:

모재 및 용접 재료의 황과 인 함량을 엄격하게 관리합니다;

용접부에 약 5% 페라이트의 이중 구조가 생성되어 오스테나이트 원주 결정의 방향이 흐트러집니다;

기술적 조치: 알칼리성 전극과 작은 사양(저전류, 고속 용접)을 사용하여 열 균열을 방지합니다.

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03. 용접 조인트의 페라이트 함량 제어

오스테나이트강 용접 금속의 페라이트 함량은 α(σ)상 취성 및 열 강도의 형성과 관련이 있을 뿐만 아니라 접합부의 내열 균열 저항에도 직접적인 영향을 미칩니다.

공작물을 일정 시간 동안 고온에서 가열하면 취성 σ 상이 침전됩니다.

가열 시간이 길수록 고온 체류 시간이 길어지고 강수량이 많아져 조인트의 기계적 특성에 심각한 영향을 미칩니다.

열 균열 저항의 관점에서 용접 금속에는 일정량의 페라이트가 필요하지만 페라이트 함량이 낮을수록 α 상 취성 및 열 강도의 관점에서 더 좋습니다.

따라서 다음과 같은 경우 용접 조인트 고온 강도 요구 사항이 있는 경우 페라이트 함량을 엄격하게 제어해야 합니다. 경우에 따라 오스테나이트 용접 금속을 사용해야 하는 경우도 있습니다.