이종 금속 용접: 알아야 할 모든 것

I. 이종 금속 용접 관련 문제

이종 금속 용접의 본질적인 문제, 즉 이종 금속의 융합 영역의 구성 및 성능은 발전을 저해해 왔습니다.

이종 금속 용접의 구조 손상은 종종 용융 영역에서 발생하며, 용융 영역 근처의 세그먼트에 따라 용접 결정 특성이 달라져 성능이 저하되고 구성이 변화하는 전이 층이 형성됩니다.

또한 고온에 장시간 노출되면 이 영역의 확산층이 확장되어 금속의 불균일성이 더욱 증가합니다.

또한 이종 금속의 용접 중 또는 용접 후 또는 열처리 또는 고온 작업 후 저합금 측의 탄소가 용접 경계를 통해 고합금 용접으로 "이동"하여 형성되는 현상을 관찰하는 것이 일반적입니다. 탈탄 융합 라인의 양쪽에 있는 침탄 층입니다.

그 결과 저합금 모재에는 탈탄 층이 생기고 고합금 용접면에는 침탄 층이 생깁니다.

이종 금속 구조의 사용 및 개발의 방해 및 예방은 주로 다음 영역에서 나타납니다:

1. 상온에서 이종 금속의 기계적 특성 용접 조인트 영역(예: 인장, 충격, 굽힘 등)은 일반적으로 용접된 모재의 성능을 능가합니다.

그러나 장시간 고온에서 작동하면 접합 부위의 성능이 모재보다 떨어집니다.

2. 오스테나이트 용접부와 펄라이트 모재 사이에 마르텐사이트 전이 영역이 있습니다.

이 영역은 인성이 낮고 경도가 높은 취성층으로, 부품 고장으로 이어질 수 있는 취약한 영역입니다. 이 영역은 용접 구조.

3. 용접 후 열처리 또는 고온 작동 중 탄소 이동으로 인해 융착 라인 양쪽에 침탄층과 탈탄층이 형성될 수 있습니다.

일반적으로 탈탄층은 탄소 감소로 인해 해당 영역의 구조와 특성에 상당한 변화(일반적으로 성능 저하)를 일으켜 서비스 중 조기 고장이 발생하기 쉬운 것으로 알려져 있습니다.

서비스 중이거나 테스트 중인 많은 고온 파이프라인의 고장 위치는 탈탄층에 집중되어 있습니다.

4. 실패는 시간, 온도 및 주기적 스트레스와 같은 조건과 관련이 있습니다.

5. 용접 후 열처리는 잔류 스트레스 공동 영역에 배포합니다.

6. 화학 성분의 불균일성.

이종 금속 용접 시 용접 이음새 양쪽의 금속과 용접 이음새의 합금 구성이 크게 다릅니다.

기간 동안 용접 프로세스를 누르면 모재와 용접재가 모두 녹아 섞이게 됩니다.

이 혼합물 균일성 수준은 용접 공정에 따라 달라지며, 용접 조인트의 위치에 따라 혼합물 균일성 정도가 크게 달라져 용접 조인트의 화학적 구성이 불균일해질 수 있습니다.

7. 금속학적 구조의 불균일성.

용접 조인트의 화학 성분의 불연속성과 경험으로 인해 용접 열 주기용접 조인트의 다양한 영역에 서로 다른 구조가 나타나며, 일부 영역에서는 매우 복잡한 구조가 형성되는 경우가 많습니다.

8. 불연속 성능.

용접 조인트의 화학적 구성과 야금 구조에 따라 기계적 특성이 달라집니다.

강도, 경도, 가소성, 인성, 내충격성, 고온 크리프 및 내구성 성능은 용접 조인트의 다양한 부위에 따라 크게 달라집니다.

이러한 실질적인 불일치로 인해 동일한 조건에서 관절의 다른 부위에서 다양한 동작이 발생하여 약화 및 강화 영역으로 나타납니다.

특히 고온 조건에서 이종 금속 용접 조인트는 서비스 중 조기 고장이 발생하는 경우가 많습니다.

II. 서로 다른 방법을 사용한 이종 금속 용접의 특성

대부분의 용접 방법은 다음에 적용할 수 있습니다. 이종 금속 용접하지만 용접 방법을 선택하고 공정 조치를 수립할 때는 이종 금속 용접의 특성을 고려해야 합니다.

모재와 용접 조인트의 요구 사항에 따라 융착 용접을 진행합니다, 압력 용접및 기타 방법은 모두 이종 금속 용접에 적용되었으며 각각 고유한 장단점을 가지고 있습니다.

1. 융합 용접

융착 용접은 이종 금속 용접에 널리 사용됩니다.

일반적인 융합 용접 방법에는 스틱 전극 용접, 서브머지드 아크 용접, 가스 차폐 아크 용접, 일렉트로슬래그 용접, 플라즈마 아크 용접, 전자빔 용접 등이 있습니다. 레이저 용접.

희석을 줄이거나 용융 비율을 낮추거나 다른 모재의 용융량을 제어하기 위해 전자빔 용접, 레이저 용접 또는 플라즈마 아크 용접과 같이 열원 에너지 밀도가 높은 방법을 선택하는 것이 일반적입니다.

용융 깊이를 최소화하기 위해 간접 아크, 진동 용접 와이어, 밴드 전극 및 추가 비전기 용접 와이어와 같은 기술적 조치를 채택할 수 있습니다.

그러나 어떤 경우든 융착 용접인 한, 모재의 일부는 항상 용접 이음새로 녹아 희석됩니다.

또한 금속 간 화합물, 공융 구조 등을 형성할 수도 있습니다.

이러한 부작용을 완화하려면 액체 또는 고온 고체 상태에서 금속의 체류 시간을 제어하고 단축하는 것이 필수적입니다.

그럼에도 불구하고 융합 용접 방법 및 절차의 지속적인 개선과 발전에도 불구하고 서로 다른 용접과 관련된 모든 문제를 해결하는 것은 여전히 어려운 과제입니다. 금속의 종류.

금속의 다양성과 광범위한 성능 요구 사항 및 다양한 조인트 스타일을 고려할 때, 많은 경우 특정 문제를 해결하기 위해 압력 용접 또는 기타 용접 방법을 사용해야 합니다. 용접 문제 다른 금속 조인트와 관련이 있습니다.

2. 압력 용접

대부분의 압력 용접 방식은 용접할 금속을 플라스틱 상태로만 가열하거나 전혀 가열하지 않으며, 주로 특정 압력을 가하는 것이 특징입니다.

용융 용접에 비해 압력 용접은 이종 금속 접합부를 용접할 때 접합 형태가 허용하는 한 특정 이점이 있습니다. 용접 품질 요구 사항을 충족하는 경우 압력 용접이 더 합리적인 선택인 경우가 많습니다.

압력 용접 중에 서로 다른 금속의 접합 표면은 녹거나 단단하게 유지 될 수 있지만 압력의 영향으로 표면에 녹은 금속이 있어도 압착됩니다 (플래시 용접에서와 같이). 마찰 용접).

압력 용접 후 한 번 녹은 금속이 남아있는 경우는 극소수에 불과합니다 ( 스폿 용접).

압력 용접은 열이 없거나 가열 온도가 낮기 때문에 모금속 특성에 대한 열 순환의 악영향을 완화하거나 피할 수 있으며 취성 금속 간 화합물의 형성을 방지할 수 있습니다.

일부 형태의 압력 용접은 접합부에 형성된 금속 간 화합물을 압착할 수도 있습니다.

또한 압력 용접 중에는 희석과 관련된 용접 금속 특성의 변화가 발생하지 않습니다.

그러나 대부분의 압력 용접 방법에는 조인트 형태에 대한 특정 요구 사항이 있습니다.

예를 들어 스폿 용접이 있습니다, 심 용접초음파 용접은 겹치는 접합부를 사용해야 하며, 마찰 용접 시 적어도 하나의 공작물에 회전 단면이 있어야 하고, 폭발 용접은 넓은 면적의 연결에만 적용 가능합니다.

압력 용접 장비도 아직 널리 보급되어 있지 않습니다. 이러한 요인으로 인해 압력 용접의 적용 범위가 제한되는 것은 분명합니다.

3. 기타 방법

융합 용접과 압력 용접 외에도 이종 금속 용접에는 몇 가지 다른 방법이 있습니다. 예를 들어 브레이징 은 서로 다른 모재를 접합하기 위해 필러 금속을 사용하는 방법입니다.

하지만 여기서는 특별한 유형의 납땜 방법에 초점을 맞추고 있습니다.

이러한 기술 중 하나는 융착 브레이징으로 알려져 있는데, 이종 금속 접합부의 저융점 재료는 융착 용접을 하고 고융점 재료는 브레이징을 하는 방식입니다. 필러 금속은 일반적으로 저융점 모재와 일치합니다.

따라서 필러 금속과 저융점 모재 사이의 공정은 본질적으로 동일한 금속의 용융 용접 공정이며 특별한 문제가 발생하지 않습니다.

필러 금속과 고융점 모재 사이의 상호작용은 브레이징 공정으로 이루어집니다. 모재는 녹거나 결정화되지 않으므로 용접과 관련된 많은 문제를 피할 수 있습니다.

그러나 이를 위해서는 필러 금속이 모재를 효과적으로 적셔야 합니다.

또 다른 기술은 유텍 브레이징 또는 유텍 확산 브레이징으로 알려져 있습니다. 이 방법은 이종 금속의 접촉 표면을 특정 온도로 가열하여 접촉 지점에서 저융점 공융을 형성하는 방법입니다.

이 저융점 유텍틱은 이 온도에서 액체가 되어 추가적인 필러 금속이 필요 없는 납땜 방법을 만들어냅니다.

물론 이를 위해서는 두 금속이 저융점 공융을 형성해야 합니다.

이종 금속 중 확산 용접중간층이 도입되고, 낮은 압력 하에서 용접할 금속과 접촉하면 중간층이 녹거나 저융점 공융을 형성합니다.

이 얇은 액체 층은 특정 기간의 열 보존 후 중간층이 모재 금속으로 완전히 확산되어 균일해지므로 중간층이 없는 이종 금속 접합이 가능합니다.

이러한 방법은 용접 과정에서 소량의 액체 금속을 사용하는 경우가 많기 때문에 액상 전이 용접이라고도 합니다. 이들의 공통적인 특징은 접합부에 주조 구조가 없다는 것입니다.

III. 이종 금속 용접 시 고려 사항

1. 용접물의 물리적, 기계적 특성 및 화학적 구성을 고려합니다.

a. 동일한 강도의 관점에서 모재의 강도를 만족하는 용접봉을 선택합니다.

또는 용접성 의 모재 중 강도는 같지 않지만 용접성이 좋은 용접봉을 선택합니다.

그러나 용접의 구조가 동일한 강도와 동일한 강성의 요구 사항을 충족하도록 고려해야 합니다.

b. 합금 구성이 모재와 일치하거나 모재에 가까운지 확인합니다.

c. 모재에 탄소(C), 황(S), 인(P)과 같은 유해 불순물이 다량 함유된 경우 균열 저항성과 다공성 저항성이 우수한 용접봉을 선택합니다. 티타늄-칼슘 타입의 용접봉을 사용하는 것이 좋습니다. 그래도 문제가 해결되지 않는다면 저수소 나트륨 타입의 용접봉을 사용할 수 있습니다.

2. 용접부의 작업 조건과 성능 요구 사항을 고려합니다.

a. 동적 하중과 충격 하중을 받는 경우 강도 보장 외에도 높은 충격 인성 및 연신율이 필요합니다.

이 경우 저수소, 티타늄-칼슘, 산화철 타입의 용접봉을 선택하세요.

b. 용접물이 부식성 매질과 접촉할 경우 적절한 스테인리스 스틸을 선택해야 합니다. 용접봉 매체의 종류, 농도, 작동 온도, 그리고 일반 부식인지 입계 부식인지에 따라 달라집니다.

c. 마모와 관련된 작동 조건에서 일반 마모인지 충격 마모인지, 상온에서 발생하는 마모인지 고온에서 발생하는 마모인지 구분합니다.

d. 극한의 온도 조건에서 작업할 때는 저온 또는 고온의 기계적 성능을 보장하는 용접봉을 선택하십시오.

3. 어셈블리 모양의 복잡성, 강성 수준, 용접 개구부의 준비 상태 및 용접 위치를 고려합니다.

a. 다음과 같은 용접 조각의 경우 복잡한 모양 또는 두께가 두꺼운 경우, 용접 금속은 냉각 중에 상당한 수축 응력을 받아 균열이 발생할 수 있습니다.

저수소봉, 고인성봉 또는 산화철봉과 같이 균열 저항성이 높은 용접봉을 선택하는 것이 필수적입니다.

b. 특정 조건으로 인해 뒤집을 수 없는 용접 조각의 경우 모든 위치에서 용접할 수 있는 용접봉을 선택해야 합니다.

c. 용접 부위를 청소하기 어려운 용접 부품의 경우, 공기 구멍과 같은 결함이 발생하지 않도록 산화피막과 그리스에 민감하지 않은 고산화성 봉을 선택합니다.

4. 용접 현장 장비를 고려합니다.

DC 용접기가 없는 곳에서는 DC 전원으로만 작동하는 용접봉을 선택하는 것은 적절하지 않습니다. 대신 AC 전원과 DC 전원을 모두 사용할 수 있는 용접봉을 선택해야 합니다.

펄라이트 내열강과 같은 특정 강철 소재는 용접 후 응력 완화가 필요합니다.

그러나 장비 조건이나 고유한 구조적 한계로 인해 열처리가 불가능한 경우 용접 후 열처리가 필요 없는 오스테나이트 스테인리스 스틸과 같은 비금속 소재 봉을 사용하는 것이 좋습니다.

5. 용접 기술을 개선하고 작업자의 건강을 보호하는 것을 고려하세요.

산성 및 알칼리성 용접봉이 모두 요구 사항을 충족하는 곳에서는 산성 용접봉을 선호해야 합니다.

6. 노동 생산성과 경제적 합리성을 고려합니다.

성능이 동일하다면 알칼리성 용접봉보다 가격이 저렴한 산성 용접봉을 선택해야 합니다.

산성 용접봉 중, 티타늄 티타늄-칼슘 유형은 더 비쌉니다.

우리나라의 광물 자원 상황을 고려할 때 티타늄-철 타입 코팅 봉의 사용을 강력히 추진해야 합니다.

3. 어셈블리 모양의 복잡성, 강성 수준, 용접 개구부의 준비 상태 및 용접 위치를 고려합니다.

a. 모양이 복잡하거나 두께가 두꺼운 용접물의 경우, 용접 금속은 냉각 중에 상당한 수축 응력을 받아 균열이 발생할 수 있습니다. 저수소봉, 고인성봉 또는 산화철봉과 같이 균열 저항성이 높은 용접봉을 선택하는 것이 필수적입니다.

b. 특정 조건으로 인해 뒤집을 수 없는 용접 조각의 경우 모든 위치에서 용접할 수 있는 용접봉을 선택해야 합니다.

c. 용접 부위를 청소하기 어려운 용접 부품의 경우, 공기 구멍과 같은 결함이 발생하지 않도록 산화피막과 그리스에 민감하지 않은 고산화성 봉을 선택합니다.