스테인리스 스틸 및 내열강 용접: 설명

1. 스테인리스 스틸 용접

스테인리스강은 크롬과 같은 합금 원소를 첨가하여 표면에 부동태화 상태를 유지함으로써 대기 및 특정 매질에 의한 부식에 강하고 화학적 안정성이 우수한 강철을 말합니다.

스테인리스 스틸의 크롬 함량이 12%를 초과하면 표면에 고밀도 산화막이 빠르게 형성되어 산화 환경에서 강철의 전극 전위와 내식성이 크게 증가합니다.

스테인리스 스틸에는 여러 가지 분류 방법이 있습니다. 구조 유형에 따라 페라이트계 스테인리스강, 오스테나이트계 스테인리스강으로 나눌 수 있습니다, 마르텐사이트 스테인리스 스틸, 듀플렉스 스테인리스 스틸 및 강수 경화 스테인리스 스틸로 제작되었습니다.

오스테나이트 스테인리스 스틸은 가장 널리 사용되고 다양한 유형의 스테인리스 스틸입니다. 현재 오스테나이트 스테인리스강은 크게 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다: 0Cr18Ni9, 00Cr19Ni10, 0Cr19Ni10NbN과 같은 Cr18-Ni8 유형과 0Cr25Ni20과 같은 Cr25-Ni20 유형입니다. 페라이트계 스테인리스 스틸 또한 부식 조건이 덜 심한 환경에서 주로 사용되는 0Cr13Al, 1Cr17, 00Cr18Mo2와 같은 Cr13 및 Cr17 유형이 널리 사용되고 있습니다.

마르텐사이트계 스테인리스강은 주로 0Cr13, 1Cr13, 2Cr13, 0Cr13Ni4Mo와 같은 Cr13 유형을 사용합니다. 듀플렉스 스테인리스강은 다음과 같이 구성된 이중 상 미세 구조를 가진 스테인리스강입니다. 오스테나이트 와 페라이트, 두 상이 모두 상당한 비율을 차지하는 0Cr26Ni5Mo2, 00Cr18Ni5Mo3Si2 등입니다.

침전 경화 스테인리스강은 경화 원소를 개별적으로 또는 조합하여 적절한 열처리를 통해 고강도, 고인성 및 우수한 내식성을 확보한 스테인리스강의 일종입니다.

1. 오스테나이트 스테인리스강의 용접 특성

다른 유형의 스테인리스강에 비해 오스테나이트 스테인리스강 용접은 비교적 쉽습니다. 용접 시 발생할 수 있는 주요 문제는 용접부 및 열 영향 영역에서 열 균열에 대한 높은 취약성, 접합부에 크롬 탄화물 침전으로 인한 내식성 저하, 접합부에 다량의 페라이트가 포함된 경우 475°C 취화 또는 시그마 상 취화 가능성 등입니다.

(1) 열 균열 용접 조인트

오스테나이트 스테인리스 스틸은 열 균열에 매우 취약하며 용접부와 열 영향 영역 모두에서 균열이 발생할 가능성이 있습니다. 이는 용접부에서 응고 균열로 가장 일반적으로 나타나지만 열 영향 영역이나 여러 층의 용접 금속 사이에서 액화 균열로 발생할 수도 있습니다. 균열은 응고 균열, 액화 균열 또는 고온 저가소성 균열로 분류할 수 있습니다.

오스테나이트 스테인리스 스틸의 열 균열을 방지하기 위한 주요 조치는 다음과 같습니다:

1) 금속학적 조치:

용접 금속의 유해한 불순물을 엄격하게 관리합니다. 강철의 니켈 함량이 높을수록 열 균열을 방지하기 위해 황, 인, 붕소, 셀레늄 및 기타 유해 원소의 수준을 제어하는 것이 더 중요합니다. 단상 오스테나이트 용접의 경우 적절한 양의 망간, 소량의 탄소 및 질소를 첨가하고 실리콘 함량을 줄이면 용접의 균열 저항성을 향상시킬 수 있습니다.

용접의 화학 성분을 조정합니다. 이중 구조 만들기 오스테나이트 및 용접 금속의 페라이트는 열 균열의 형성을 효과적으로 방지합니다. 예를 들어, 18-8 강철 용접의 미세 구조에 소량의 페라이트 상이 존재하면 균열 저항성이 크게 향상됩니다. 페라이트 형성을 촉진하는 일반적인 원소로는 크롬, 몰리브덴, 바나듐 등이 있습니다.

이러한 야금학적 조치에는 주로 화학 성분을 조정하는 것이 포함됩니다. 용접 재료.

2) 프로세스 조치:

용접 풀의 과열을 최소화하여 거친 기둥 입자가 형성되는 것을 방지합니다. 따라서 작은 열 입력과 작은 단면의 용접을 사용하는 것이 좋습니다. 멀티 패스 용접에서는 용접 과열을 방지하기 위해 인터패스 온도가 너무 높지 않아야 합니다. 용접 과정에서 용접봉 진동해서는 안 되며, 좁고 빠른 용접 기술을 사용해야 합니다.

감응 온도 범위: 오스테나이트 계 스테인리스강은 400~800°C로 가열할 때 입계 부식에 가장 민감합니다. 이 온도 범위를 감응 온도 범위라고 합니다.

(2) 용접 조인트의 내식성:

용접된 조인트는 다음을 경험할 수 있습니다. 입계 부식, 나이프 라인 부식 및 서비스 중 응력 부식을 방지합니다.

용접 조인트의 입자 간 부식을 방지하기 위해 다음과 같은 조치를 취할 수 있습니다:

1) 금속학적 조치:

용접 금속에 오스테나이트와 페라이트의 이중 구조를 만들고 페라이트의 부피 비율은 4%에서 12%까지 다양합니다. 이 범위 내에서 용접 금속은 입계 부식 및 응력 부식에 대한 저항성이 향상될 뿐만 아니라 열 균열에 대한 저항성도 향상됩니다.

다음과 같이 크롬보다 탄소와 친화력이 큰 안정화 원소를 용접 금속에 도입합니다. 티타늄, 니오븀, 탄탈륨, 지르코늄을 함유하고 있습니다.

용접 금속의 탄소 함량을 최소화하여 입자 간 부식을 방지합니다. 탄소 함량은 다음 용해도 한계 이하로 줄여야 합니다. 스테인리스 스틸의 탄소 상온에서 탄소가 크롬과 반응하여 Cr23C6을 형성하는 것을 불가능하게 하여 입자 경계에서 크롬이 고갈된 영역을 제거합니다. 용접 금속의 탄소 질량 분율이 0.03% 미만인 경우 용접 금속은 입계 부식에 대한 저항성이 향상됩니다.

위에서 언급했듯이 용접 금속에 적절한 합금 원소의 종류와 양을 갖기 위해서는 용접 재료부터 시작하여 앞서 언급한 야금 조건을 충족하는 용접 전극, 플럭스 및 와이어를 선택해야 합니다. 이는 용접 금속의 입계 부식 방지라는 목표를 달성하는 데 필수적입니다.

2) 프로세스 조치:

열 입력을 최소화하고 용접 조인트가 감응 온도 범위에 머무는 시간을 줄이는 적절한 용접 방법을 선택하세요. 얇고 작은 일반 접합부의 경우 전자빔 용접, 플라즈마 아크 용접, 텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접과 같은 집중된 에너지를 사용하는 기술을 사용해야 합니다.

중간 두께의 판재 용접에는 용융 전극을 사용하는 금속 불활성 가스(MIG) 용접이 적합합니다. 두꺼운 판재 용접의 경우 일반적으로 서브머지드 아크 용접과 차폐 금속 아크 용접이 사용되는 방법이지만 가스 용접은 권장되지 않습니다.

용접 파라미터를 결정할 때는 낮은 용접 전류와 가능한 가장 빠른 용접 속도를 사용하면서 용접 품질을 보장하는 것이 중요합니다.

적절한 용접 방법을 선택하고 최적화하여 용접 매개변수의 목표는 감응 온도 범위에서 소요되는 시간을 최소화하고 용접 조인트의 입계 부식 위험을 줄이면서 용접 품질을 보장하는 것입니다.

작업 측면에서 다층 용접의 경우 좁은 용접 이음새와 여러 번의 패스를 사용하는 것이 좋습니다. 각 용접 패스 또는 레이어 후에는 다음 패스 또는 레이어로 진행하기 전에 용접된 접합부를 실온으로 식히는 것이 중요합니다. 용접하는 동안 용접 프로세스용융 풀에서 용접 재료가 진동해서는 안 됩니다. 파이프를 용접할 때 아르곤 아크 용접 를 루트 패스로 사용하면 필러 재료를 추가하지 않고도 융착 용접을 수행할 수 있습니다.

조건이 허용되는 경우, 파이프 내부를 아르곤 가스로 퍼지하면 용융 풀이 산화되지 않도록 보호하고 용접의 냉각 속도를 가속화하며 후면 용접의 형성을 촉진할 수 있습니다. 부식성 매체에 노출된 용접의 경우, 조건이 허용하는 경우 최종 용접을 수행하여 용접이 부식성 매체에 의해 가열되는 횟수를 최소화하는 것이 바람직합니다.

열 영향 구역의 빠른 냉각은 강제 냉각을 통해 이루어집니다. 일반 용접의 경우 조건이 허락한다면 순수 구리 백킹을 사용할 수 있으며, 구리 백킹을 통해 물이나 보호 가스를 순환시켜 강제 냉각을 촉진할 수 있습니다. 이는 용접 조인트의 입자 간 부식을 방지하는 데 도움이 됩니다.

이는 낮은 가열 온도(400°C 미만)나 짧은 가열 시간에서는 탄소 확산과 크롬 탄화물 형성에 도움이 되지 않아 크롬 고갈 구역을 피할 수 있기 때문입니다.

용액 처리 또는 안정화 처리 과정이 수행됩니다. 용액 처리 후 오스테 나이트 계 스테인리스 강은 가장 낮은 강도 및 경도그리고 입자 간 부식을 방지하는 중요한 수단인 최고의 내식성을 제공합니다.

민감성 오스테나이트 스테인리스 스틸은 용액 처리로 추가적으로 제거할 수 있습니다. 안정화 처리는 일반적으로 850-900℃의 온도에서 가열하여 2-4시간 동안 유지합니다. 안정화 처리는 감광 가열에 의해 생성된 작은 지식을 제거하는 데에도 사용할 수 있습니다.

용액 처리 및 안정화 처리: 용액 처리는 용접된 접합부를 1050~1150℃의 온도 범위로 가열하여 일정 시간 동안 유지한 후 800~400℃ 범위 내에서 급속 냉각하는 공정입니다.

안정화 처리는 안정제가 포함된 오스테나이트계 스테인리스강을 위해 설계된 열처리 공정으로, 일반적으로 850~900℃로 가열하여 2~4시간 동안 유지합니다.

2) 나이프 라인 부식.

칼날 부식 또는 간단히 칼 부식으로도 알려진 나이프 라인 부식은 Ti 및 Nb와 같은 안정화 원소를 포함하는 오스테나이트 스테인리스강의 용접 접합부에서만 발생하는 특정 형태의 입계 부식입니다. 부식은 과열된 영역의 융착선을 따라 발생합니다. 열 영향 구역 (HAZ). 폭이 좁기 때문에(일반적으로 아크 용접의 경우 1.0-1.5mm) 칼로 자른 것처럼 보이므로 나이프 라인 부식이라는 이름이 붙었습니다. 나이프 라인 부식을 방지하기 위한 조치는 다음과 같습니다:

첫째, 기본 소재의 탄소 함량을 줄입니다. 초저탄소 오스테나이트 스테인리스강 용접 조인트는 나이프 라인 부식이 나타나지 않으므로 이는 나이프 라인 부식을 방지하는 효과적인 방법입니다.

둘째, 합리적인 용접 공정을 채택합니다. 용접 품질을 보장하면서 고온에서 과열 영역의 체류 시간을 줄이고 용접 공정 중 "중간 온도 감응"이 발생하지 않도록 더 작은 열 입력을 선택하는 것이 좋습니다.

양면 용접의 경우 가능하면 부식성 매체와 접촉하는 용접부를 최종 용접부로 적용해야 합니다. 가능하지 않은 경우, 용접 매개변수와 용접 모양을 조정하여 부식성 매체와 접촉하는 과열 영역의 재감작 가열을 최소화해야 합니다.

용접 중 또는 용접 후에 강제 냉각 방법을 사용하여 용접된 접합부를 빠르게 냉각할 수 있습니다. 용접 후 보정은 냉간 보정 방법을 사용하여 수행할 수 있습니다. 부식 성능에 대한 요구 사항이 높은 용접 조인트의 경우 용접 후 안정화 처리 또는 용액 처리가 필요할 수 있습니다.

3) 응력 부식 균열.

응력 부식 균열은 인장 응력과 특정 부식성 매체가 함께 작용할 때 발생하는 손상의 한 형태입니다. 이는 오스테나이트 스테인리스강에서 매우 민감하고 빈번하게 발생하는 부식 파괴 모드입니다. 응력 부식 균열로 인한 사고는 전체 부식 관련 고장의 60% 이상을 차지합니다.

오스테나이트 계 스테인리스강은 열전도율이 낮고 선팽창 계수가 높으며 용접 시 변형이 발생하기 쉽습니다. 항복 강도. 용접 변형이 제한되면 용접 조인트에 상당한 잔류 용접 응력이 필연적으로 남아 부식성 매체의 작용을 가속화합니다.

그 결과 오스테나이트 스테인리스강의 용접 접합부에서는 응력 부식 균열이 흔히 발생합니다. 응력 부식 균열은 특히 응력 부식 균열이 자주 발생하는 화학 장비에서 오스테나이트 스테인리스강 용접 시 가장 해결하기 까다로운 문제 중 하나입니다.

응력 부식 균열을 방지하기 위한 조치에는 다음이 포함됩니다:

첫째, 디자인 용접 조인트 용접 조인트 영역에 부식성 매체가 축적되는 것을 방지하고 용접 조인트의 응력 집중을 줄이거나 제거하기 위해 합리적 방식으로 사용합니다.

둘째, 제거 또는 감소 잔류 스트레스 용접 조인트에서. 용접 후 응력 완화 처리는 일반적으로 사용되는 공정 조치로, 850~900℃의 가열 온도가 가장 이상적인 응력 완화 효과를 제공합니다.

표면 연마, 샷과 같은 기계적 방법 피닝표면 압축 응력을 유도하기 위해 해머링을 사용할 수도 있습니다. 구조 설계 시 교차 용접을 피하기 위해 가급적 맞대기 접합을 사용해야 하며, 단일 V자형 홈을 이중 Y자형 홈으로 대체할 수 있습니다.

셋째, 올바른 재료 선택입니다. 응력 부식 균열에 대한 민감도가 낮은 재료는 매체의 특성에 따라 선택해야 합니다. 여기에는 모재뿐만 아니라 용접 소모품도 응력 부식 균열에 대한 저항성에 큰 영향을 미칠 수 있으므로 포함됩니다.

(3) 용접 조인트의 취성 (취성)

오스테나이트 스테인리스강의 용접 접합부에는 저온 취성과 σ 상 취성이라는 두 가지 주요 취성 형태가 있습니다.

1) 용접 금속의 저온 취성:

오스테나이트 스테인리스강 용접 조인트의 경우 내식성 또는 내산화성이 항상 가장 중요한 특성은 아닙니다. 저온에서 사용할 경우 용접 금속의 가소성과 인성이 중요해집니다. 저온 인성 요건을 충족하기 위해서는 용접 금속에 δ-페라이트가 존재하지 않는 단일 오스테나이트 미세 구조가 필요합니다. δ-페라이트가 존재하면 항상 저온 인성이 저하됩니다.

2) 용접 조인트의 σ 상 취성:

σ-상은 주로 원주 결정의 결정립 경계에 축적되는 부서지기 쉬운 금속 간 화합물입니다. σ 상 취성의 발생은 오스테나이트 스테인리스강의 합금 정도와 관련이 있습니다. Cr 및 Mo와 같은 합금 원소가 높은 오스테나이트 계 스테인리스강의 경우 σ상이 쉽게 침전될 수 있습니다. Cr과 Mo는 σ-상 형성에 중요한 영향을 미칩니다.

오스테나이트 스테인리스강의 합금 원소인 니켈 함량을 높이면 용접 공정 중 σ 상 형성을 효과적으로 억제하여 용접 조인트의 취성을 방지할 수 있습니다. 이는 용접 조인트의 취성을 방지하기 위한 효과적인 야금학적 조치입니다.

2. 듀플렉스 스테인리스 스틸의 용접 특성

듀플렉스 스테인리스 스틸은 우수한 용접성적절한 용접 재료를 사용하면 용접 열 균열 및 냉간 균열을 피할 수 있습니다. 용접 조인트의 기계적 특성은 일반적으로 다음과 같은 성능 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 용접 구조.

또한 용접 조인트는 응력 부식 균열에 대한 저항성이 우수하며, 피팅 및 틈새 부식에 대한 저항성은 오스테나이트 스테인리스강보다 우수하고 입계 부식에 대한 저항성은 오스테나이트 스테인리스강과 비슷합니다.

그러나 용접된 조인트의 용접부 근처 영역은 용접 열 사이클이 발생하여 과열된 영역에서 페라이트 입자가 거칠어질 수밖에 없어 해당 영역의 내식성이 감소합니다.

3. 오스테나이트 스테인리스강 및 듀플렉스 스테인리스강 용접 공정

(1) 선택 용접 방법:

오스테나이트 스테인리스 스틸과 듀플렉스 스테인리스 스틸 모두 차폐 금속 아크 용접(SMAW), 텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접, 가스 금속 아크 용접(GMAW), 서브머지드 아크 용접(SAW) 등 다양한 융합 용접 방법을 사용하여 용접할 수 있습니다. 플라즈마 아크 용접.

1) 차폐 메탈 아크 용접(SMAW):

SMAW는 가장 일반적으로 사용되는 용접 방법으로 유연성과 편리함으로 잘 알려져 있습니다. 고온 균열에 대한 저항력을 높이려면 기본 코팅된 전극을 사용하는 것이 좋습니다. 높은 내식성과 우수한 표면 외관이 요구되는 용접의 경우 티타늄-칼슘 타입 코팅과 같이 공정 성능이 우수한 전극이 선호됩니다.

2) 텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접:

TIG 용접은 용접 공정 중 합금 원소 소실을 최소화하여 깨끗하고 슬래그가 없는 용접 표면을 생성하므로 오스테나이트 스테인리스강 및 듀플렉스 스테인리스강 용접에 이상적인 방법입니다. 용접 비드 포메이션. 또한, TIG 용접 는 열 입력이 낮아 열에 민감한 오스테나이트 및 듀플렉스 스테인리스강 용접에 특히 적합합니다.

3) 서브머지드 아크 용접(SAW):

SAW는 높은 열 입력, 큰 용접 풀 크기, 느린 냉각 및 응고 속도를 특징으로 하는 고효율 용접 방법입니다. 이 방법은 열 균열에 대한 취약성을 증가시킵니다. SAW는 모재의 희석 비율 범위가 넓어(10%~75%) 용접 금속의 구성, 특히 용접 미세 구조의 페라이트 함량 제어에 큰 영향을 미칩니다.

4) 플라즈마 아크 용접:

플라즈마 아크 용접은 고에너지 밀도 플라즈마 아크를 열원으로 사용하는 불활성 가스 보호 기능이 있는 융합 용접 방식이기도 합니다. 집중된 에너지, 작은 열 영향 영역, 빠른 속도와 같은 장점을 제공합니다. 용접 속도높은 열 이용 효율, 좁은 열 영향 영역. 바람이 없는 조건에서 플라즈마 아크 용접은 내식성을 개선하고 용접 조인트의 미세 구조를 향상시키는 데 유리합니다.

MIG 용접과 같은 가스 금속 아크 용접도 널리 사용됩니다. CO₂ 플럭스 코어 와이어를 사용한 가스 차폐 용접도 스테인리스에 적용됩니다. 강철 용접.

(2) 용접 재료 선택

오스테나이트 스테인리스강의 용접 재료 선택 원칙은 일반적으로 모재와 유사하거나 동일한 화학 성분을 가진 재료를 선택하는 것입니다.

그러나 특정 사용 조건에 따라 용접 조인트의 전반적인 기계적 특성, 내식성, 내균열성 및 고온 저항성도 고려해야 합니다. 표 5-21에는 다양한 권장 선택의 예가 나와 있습니다. 스테인리스 스틸 용접 자료.

표 5-21: 권장 스테인리스강 용접 재료의 예

(3) 오스테 나이트 계 스테인리스 강 및 듀플렉스 스테인리스 강 용접의 요점. 오스테나이트 스테인리스 스틸과 듀플렉스 스테인리스 스틸의 용접 공정은 다음과 같습니다:

1) 사전 용접 준비:

a) 재료 절단 및 홈 준비: 오스테나이트 스테인리스 스틸과 듀플렉스 스테인리스 스틸의 크롬 함량이 높기 때문에 옥시아세틸렌 불꽃으로 절단하기가 어렵습니다. 기계적 절단, 에어 카본 아크 커팅플라즈마 아크 절단 또는 기타 방법을 재료 절단 및 홈 준비에 사용할 수 있습니다.

b) 용접 전 청소: 다음을 보장하려면 용접 품질홈과 홈 양쪽의 20~30mm 범위 내 표면을 깨끗이 청소해야 합니다. 오일 오염이 있는 경우 아세톤이나 알코올과 같은 유기 용제를 사용하여 청소할 수 있습니다. 표면 품질 요구 사항이 높은 용접물의 경우 스패터로 인한 강철 표면 손상을 방지하기 위해 백색 분필 분말로 만든 슬러리를 적절한 범위 내에서 도포할 수 있습니다. 취급, 홈 준비, 조립 및 포지셔닝 용접 시에는 제품의 내식성을 저하시킬 수 있으므로 강철 표면이 손상되지 않도록 주의해야 합니다. 아크 타격 및 날카로운 도구를 사용하여 강판 표면을 무작위로 사용하는 것은 허용되지 않습니다.

포지셔닝 용접:

포지셔닝 용접 시 용접기는 실제 용접 공정과 동일한 용접 재료 및 사양을 사용해야 합니다. 그루브 내부의 용접 높이는 일반적으로 그루브 깊이의 2/3를 초과하지 않아야 합니다. 포지셔닝 용접에 균열과 같은 결함이 발생하면 이를 제거하고 다시 용접해야 합니다.

용접 재료는 지정된 건조 처리를 거쳐야 합니다.

2) 용접 기술:

아크는 그루브 내부에서 치고 한 번의 융합이 이루어져야 합니다. 아크는 분화구를 채우기 위해 꺼져야 합니다.

스테인리스강 용접 시 용접 전류는 다음과 비교하여 10% ~ 20%가 낮아야 합니다. 저탄소강 용접. 짧은 아크, 빠른 용접 및 직선 이동을 사용해야 합니다. 동시에 인터패스 온도를 제어해야 하며, 일반적으로 100°C 이하로 유지해야 합니다. 과도한 인터패스 온도를 방지하기 위해 필요한 경우 후면 수냉과 같은 조치를 취할 수 있습니다.

다층 및 다중 패스 용접의 경우 각 패스를 완료한 후 슬래그를 제거하고 다음 패스로 진행하기 전에 표면 결함이 없는지 외관을 확인해야 합니다. 인접한 레이어의 시작과 끝 위치는 엇갈리게 배치해야 합니다.

집중 용접의 경우 스킵 용접, 세그먼트 대칭 용접 또는 백스텝과 같은 방법을 사용하여 다음을 줄일 수 있습니다. 용접 왜곡 과열.

언제 전체 침투 양면 용접이 필요한 경우 용접 부위를 청소해야 합니다. 다음과 같은 경우 카본 아크 에어 가우징 를 뿌리 세척에 사용하는 경우 산화물이나 카바이드 층이 없어질 때까지 연삭 휠로 연마해야 합니다. 초저탄소 스테인리스강의 경우 또는 특정 요구 사항이 있는 경우 연삭 휠 연삭 또는 기계적 방법을 사용하여 루트 클리닝을 수행해야 합니다.

매질과 접촉하는 용접부는 용접부의 내식성 저하를 방지하기 위해 마지막에 용접해야 합니다.

매질과 접촉하는 용접부는 용접부의 내식성 저하를 방지하기 위해 마지막에 용접해야 합니다.

3) 용접 후 열처리:

일반적으로 오스테나이트 스테인리스강과 듀플렉스 스테인리스강은 용접 후 열처리가 필요하지 않습니다. 그러나 용접 조인트가 취화되거나 내식성을 더욱 향상시킬 필요가 있는 경우 필요에 따라 용액 처리, 안정화 처리 또는 응력 완화 처리를 선택할 수 있습니다.

4) 용접 후 청소:

스테인리스 스틸 용접부는 산세 및 패시베이션 처리를 거쳐야 합니다. 피클링은 용접 표면과 열 영향을 받는 영역의 산화물 스케일을 제거하는 것을 목표로 하며, 패시베이션은 피클링된 표면에 무색의 고밀도 산화막 층을 다시 형성하여 내식성을 제공하는 것을 목표로 합니다.

4. 페라이트계 스테인리스강 용접

(1) 페라이트 계 스테인리스 강 용접의 특성:

현재 페라이트계 스테인리스강은 일반 페라이트계 스테인리스강과 초순도 페라이트계 스테인리스강으로 나눌 수 있습니다. 페라이트계 스테인리스강 용접의 주요 문제는 용접 조인트의 가소성 및 인성 감소, 열 영향 영역의 취성, 용접 조인트의 입계 부식입니다.

(2) 페라이트계 스테인리스강의 용접 방법 및 재료:

페라이트계 스테인리스강 용접은 차폐 금속 아크 용접, 가스 용접과 같은 저열 입력 용접 방법을 사용해야 합니다. 텅스텐 아크 용접또는 플라즈마 아크 용접. 용접 재료의 선택은 모재의 성분과 일치하는 원칙을 따라야 합니다. 또는 오스테나이트 스테인리스강용 용접 재료를 사용할 수 있으므로 다음이 필요하지 않습니다. 용접 전 예열 및 용접 후 열처리.

(3) 용접 과정의 핵심 포인트:

페라이트계 스테인리스강 용접의 핵심 포인트는 다음과 같습니다:

1) 예열:

예열 온도 는 약 100-200°C여야 합니다. 그 목적은 용접되는 재료를 더 나은 인성 상태로 만들고 용접 조인트의 응력을 줄이기 위한 것입니다. 강철의 크롬 함량이 증가함에 따라 예열 온도도 그에 따라 증가해야 합니다.

2) 용접 후 열처리:

용접 후에는 접합 부위를 750~800°C의 온도에서 어닐링해야 합니다. 이 처리를 통해 과포화 탄소와 질소를 완전히 침전시키고 크롬이 고갈된 부위에 크롬을 보충하여 내식성을 회복할 수 있습니다. 또한 용접 조인트의 가소성을 향상시킵니다. 급속 냉각은 다음과 같은 경우에 적용해야 한다는 점에 유의해야 합니다. 어닐링 를 첨가하여 475°C의 취성을 방지합니다.

다른 공정 요건은 오스테나이트 스테인리스 스틸과 유사합니다.

5. 마르텐사이트 스테인리스강 용접

(1) 마르텐사이트계 스테인리스강 용접의 특성:

마르텐사이트계 스테인리스강은 Cr13 마르텐사이트계 스테인리스강, 저탄소 마르텐사이트계 스테인리스강, 슈퍼 마르텐사이트계 스테인리스강으로 나눌 수 있습니다. 일반적인 마르텐사이트계 스테인리스강은 담금질 중에 경화되는 경향이 있으며 탄소 함량이 높을수록 경화되는 경향이 커집니다. 따라서 마르텐사이트계 스테인리스강 용접의 일반적인 문제는 열 영향 영역에서의 취화 및 냉간 균열입니다.

(2) 용접 방법 선택:

차폐 금속 아크 용접, 가스 텅스텐 아크 용접, 소모성 전극과 같은 일반적인 용접 방법 가스 차폐 용접및 플라즈마 아크 용접은 모두 마르텐사이트 스테인리스강 용접에 사용할 수 있습니다. 차폐 금속 아크 용접이 가장 일반적으로 사용되는 방법입니다.

(3) 용접 재료 선택:

Cr13 마르텐사이트계 스테인리스강의 경우 전반적으로 용접성이 떨어집니다. 따라서 모재와 화학적 조성 및 기계적 특성이 유사한 용접 재료를 사용하는 것 외에도 탄소 함량이 높은 마르텐 사이트 계 스테인리스 강의 경우 용접 조인트의 가소성과 인성을 개선하고 다음과 같은 발생을 방지하기 위해 오스테 나이트 계 용접 재료가 자주 사용됩니다. 용접 균열. 일반적으로 사용되는 용접 전극은 표 5-22에서 확인할 수 있습니다.

표 5-22: 마르텐사이트 스테인리스강의 용접 재료 선택, 예열 및 용접 후 열처리

(4) 용접 과정의 핵심 포인트:

마르텐사이트 스테인리스 스틸 용접의 핵심 포인트는 다음과 같습니다:

1) 예열 및 용접 후 열처리:

예열 온도는 일반적으로 100~350°C이며 탄소 함량에 따라 온도가 증가합니다. 탄소 함량이 높거나 구속력이 높은 용접 조인트의 경우 수소로 인한 균열 발생을 방지하기 위해 열처리 전에 필요한 용접 후 열처리 조치를 취해야 합니다. 예를 들어, 낮은 용접 시 합금강 오스테나이트 스테인리스강을 사용하는 경우 적절한 용접 기술을 적용해야 합니다. 자세한 내용은 표 5-22를 참조하십시오.

2) 용접 후 열처리:

마르텐사이트 계 스테인리스강의 용접 후 열처리에는 템퍼링과 완전 어닐링이 포함됩니다. 용접 후 후속 가공과 같이 가장 낮은 경도를 달성하려면 830~880°C의 어닐링 온도에서 2시간 동안 유지한 후 595°C로 용광로를 냉각한 다음 공냉하는 완전 어닐링을 사용할 수 있습니다.

템퍼링 온도는 일반적으로 650~750°C이며, 유지 시간은 2.4분/mm를 기준으로 결정되며 최소 유지 시간은 1시간, 이후 공냉으로 진행됩니다. 예시는 표 5-22를 참조하세요.

1. 한 화학 기계 공장에서 목재 페놀 측정 탱크를 생산하고 있습니다.

주요 소재는 두께 8mm의 0Cr18Ni9 오스테나이트 스테인리스 스틸입니다. 실린더 본체의 세로 및 원주 이음새는 맞대기 조인트와 둥근 모서리가 있는 V자형 경사진 모서리가 있는 차폐 금속 아크 용접을 사용하여 용접됩니다. 용접 공정은 표 5-23에서 확인할 수 있습니다.

조인트용 용접 프로세스 카드			번호
조인트 다이어그램	기본 재료	0Cr18Ni9	0Cr18Ni9
	기본 재료 두께	8mm	8mm
	용접 위치	평평한 위치
	용접 기술	스트레이트 비드
	예열 온도	실내 온도
	인터패스 온도	≤100℃

용접 사양 매개변수

2. 동일한 제품 노즐의 맞대기 용접에는 텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접이 사용됩니다. 이는 양면 형성의 단면 용접 공정입니다. 용접 공정은 표 5-24에서 확인할 수 있습니다.

표 5-24: 0Crl8Ni9 텅스텐 불활성 가스 아크 용접 조인트용 용접 프로세스 카드

조인트용 용접 프로세스 카드			번호
조인트 다이어그램	기본 재료	0Cr18Ni9	0Cr18Ni9
	기본 재료 두께	3.5mm	3.5mm
	용접 위치	플랫 용접
	용접 기술	스트레이트 용접 비드
	예열 온도	실내 온도
	인터패스 온도	≤100℃
	텅스텐 전극 직경	Φ2.5mm
	노즐 직경	Φ16mm

용접 사양 매개변수

3. 어떤 회사에서 00Cr17Ni14Mo2 재질의 증기 혼합 탱크를 제조하고 있습니다. 용접된 조인트는 완전히 관통된 구조가 필요합니다. 용접 공정에는 바닥을 밀봉하기 위해 텅스텐 불활성 가스 아크 용접을 사용하고 충전 및 덮개를 위해 전극 아크 용접을 사용하는 것이 포함됩니다. 단면 용접 및 양면 성형 공정입니다. 자세한 내용은 제공된 문서를 참조하세요.

표 5-25: 00Cr17Ni14Mo2 맞대기 접합용 용접 공정 카드

조인트용 용접 프로세스 카드				번호
조인트 다이어그램	기본 재료	00Cr17Ni14Mo2		00Cr17Ni14Mo2
	기본 재료 두께	8mm		8mm
	용접 위치	플랫 용접
	용접 기술	스트레이트 용접 비드
	예열 온도	실내 온도
	인터패스 온도	≤150℃
	텅스텐 전극 직경	Φ2.5mm	보호 가스	Ar
	노즐 직경	Φ16mm	가스 유량(L/min)	8~10

용접 사양 매개변수

4. 한 화학 장비 제조 공장에서 0Cr18Ni9 재질의 압력 재생 타워를 생산하고 있습니다. 사용되는 용접 공정은 서브머지드 아크 용접입니다.

조인트용 용접 프로세스 카드			번호
조인트 다이어그램	기본 재료	0Cr18Ni9	0Cr18Ni9
	기본 재료 두께	14mm	14mm
	용접 위치	플랫 용접
	용접 기술	스트레이트 용접 비드
	예열 온도	실내 온도
	인터패스 온도	≤150℃

용접 사양 매개변수

2. 내열강 용접

내열강은 고온 환경에서 뛰어난 열 강도, 내산화성 및 내식성을 나타내는 철 기반 합금입니다.

내열강은 합금 원소의 질량 비율에 따라 저합금, 중합금, 고합금 내열강으로 분류할 수 있습니다. 합금 원소의 총 질량 비율이 5% 미만인 내열강을 저합금 내열강이라고 하며, 여기에는 페라이트계 내열강과 바이니틱계 내열강이 포함됩니다.

합금 원소의 총 질량 비율이 6%에서 12% 사이인 내열강은 중합금 내열강으로 알려져 있습니다. 합금 원소의 총 질량 비율이 13%를 초과하는 합금강은 고합금 내열강으로 분류됩니다.

내열강은 기존의 화력발전소, 원자력 발전소, 석유 정제 장비, 수소 첨가 분해 장치, 합성 화학 용기, 항공 우주 기기 및 기타 고온 처리 장비에 널리 사용됩니다. 그중에서도 저합금 내열강이 특히 일반적입니다.

1. 내열강 접합부의 용접 성능에 대한 기본 요구 사항

내열강 접합부의 용접 성능에 대한 기본 요구 사항은 장비의 작동 조건, 제조 공정 및 용접 구조의 복잡성에 따라 달라집니다.

고온, 고압 및 다양한 복합 매체에서 내열강 용접 구조물의 장기적인 안전 작동을 보장하기 위해 용접 조인트의 성능은 다음 요구 사항을 충족해야 합니다:

(1) 조인트의 동등한 강도 및 연성: 내열강 용접 조인트는 모재와 유사한 실온 및 단기 강도를 가져야 할 뿐만 아니라 고온에서 비슷한 장기 강도를 가져야 합니다.

(2) 조인트의 수소 저항 및 내산화성: 내열강 용접 조인트는 모재와 유사한 수소 저항 및 고온 내산화성을 가져야 합니다. 이를 달성하려면 용접 금속의 합금 원소 질량 비율이 모재와 유사해야 합니다.

(3) 조인트 미세 구조의 안정성: 내열강 용접 조인트, 특히 두꺼운 벽으로 된 조인트는 제조 공정 중에 장기간 반복되는 열처리를 거칩니다. 작동 중에는 장기간 고온 및 고압 조건에 노출됩니다. 조인트 성능의 안정성을 보장하려면 조인트의 각 영역의 미세 구조가 취성 또는 연화를 유발할 수 있는 중대한 변화를 겪지 않아야 합니다.

(4) 취성 파괴에 대한 내성: 내열강 용접 구조물은 고온에서 작동하지만 압력 용기 및 파이프 라인의 경우 일반적으로 작동 압력의 1.5 배에서 유압 또는 공압 테스트를 사용하여 상온에서 최종 검사를 수행합니다. 시운전 전 또는 유지보수 후 고온 가압 장비는 콜드 스타트업 프로세스를 거칩니다. 따라서 내열강 용접 조인트는 취성 골절에 대한 일정한 저항력을 가져야 합니다.

(5) 저합금 내열강 조인트의 물리적 균질성: 저합금 내열강 용접 조인트는 기본 금속과 본질적으로 동일한 물리적 특성을 가져야 합니다. 접합 재료의 열팽창 계수와 열전도율은 고온 작동 중 접합부의 열 응력을 직접적으로 결정합니다. 과도한 열 응력은 조인트의 수명에 해로운 영향을 미칠 수 있습니다.

2. 중합금 및 저합금 내열강 용접

(1) 용접 중저 합금 내열강의 특성: 중저 합금 내열강은 주로 Cr-Mo를 주요 합금 원소로 구성하는 합금강의 일종입니다.

용접 공정에는 다음과 같은 특징이 있습니다:

첫째, 이러한 강철은 합금 함량에 따라 경화도가 다양하며 용접 금속과 열 영향 영역이 냉간 균열에 민감한 미세 구조를 형성할 수 있습니다.

둘째, 대부분의 내열강에는 강한 탄화물을 형성하는 Cr, Mo, V, Nb 및 Ti와 같은 원소가 포함되어 있어 열 영향 영역에서 재열 균열(응력 완화 균열이라고도 함)에 대한 취약성이 다양합니다.

마지막으로, 특정 내열강 용접 조인트는 유해한 잔류 원소의 총 함량이 허용 한도를 초과할 경우 취성을 나타낼 수 있습니다.

1) 담금질 가능한 강철의 경화성 및 냉간 균열에 대한 민감성:

담금질 강재의 경화성은 탄소 함량, 합금 원소 및 각각의 양에 따라 달라집니다. 크롬 및 몰리브덴과 같은 저합금 내열강의 주요 합금 원소는 강철의 경화성을 크게 향상시킵니다.

용접 중 냉각 속도가 너무 빠르면 다음과 같은 민감한 미세 구조물이 손상될 수 있습니다. 마텐사이트 및 상부 베이나이트가 용접부 및 열 영향 영역에 형성될 수 있습니다. 크롬 함량이 높고 냉각 속도가 빠를수록 접합부의 최대 경도가 높아져 냉간 균열에 대한 취약성이 크게 증가합니다.

2) 재가열 균열 경향(응력 균열 제거):

저합금 내열강 용접 조인트의 재열 균열은 주로 강철의 탄화물 형성 원소의 특성과 함량 및 용접 열 입력에 따라 달라집니다.

재가열 균열의 형성을 방지하기 위해 다음과 같은 야금 및 공정 조치를 취할 수 있습니다:

재열 균열을 악화시키는 모재 및 용접 재료의 합금 조성을 엄격하게 제어합니다. 내용 합금 원소 는 강철의 열 강도를 보장하면서 가장 낮은 허용 범위 내에서 제어해야 합니다.

기본 재료보다 고온 가소성이 높은 용접 필러 재료를 선택합니다.

예열 온도와 인터패스 온도를 적절히 높입니다.

저열 투입 용접 방법과 공정을 채택하여 용접 조인트의 과열 영역 폭을 좁히고 입자 성장을 제한합니다.

민감한 온도 범위에서 단열 시간을 최소화하기 위해 적절한 열처리 사양을 선택합니다.

조인트의 제약을 줄이기 위해 합리적인 방식으로 조인트 형태를 디자인하세요.

3) 취성 강화:

370~565°C의 온도 범위에서 장기간 작동하는 동안 크롬-몰리브덴 강과 그 용접 접합부에서 발생하는 점진적인 취화 현상을 템퍼링 취성이라고 합니다.

이러한 취성은 강철의 입자 경계를 따라 P, As, Sb 및 Sn과 같은 미량 원소가 확산 분리되기 때문입니다. 용접 금속의 취성 강화 경향을 줄이기 위해 Cr-Mo 강철가장 효과적인 방법은 용접 금속의 O, Si, P 함량을 줄이는 것입니다.

4) 열 영향 구역에서 연화:

이후 담금질 및 템퍼링 강철이 용접되면 용접 조인트의 열 영향 영역에 연화 문제가 발생합니다. 저합금 내열강에서 연화 정도는 모재의 용접 전 미세 구조, 용접 냉각 속도 및 용접 후 열처리와 관련이 있습니다.

1) 용접 방법 선택:

현재 내열강 용접 구조물 생산에는 차폐 금속 아크 용접, 텅스텐 불활성 가스 용접, 침지 아크 용접, 소모성 전극 가스 차폐 용접 및 일렉트로슬래그 용접과 같은 용접 방법이 널리 사용되고 있습니다.

차폐 금속 아크 용접은 기동성, 유연성 및 모든 위치 용접을 수행할 수 있기 때문에 저합금 내열 강 구조물의 용접에 널리 적용됩니다. 다양한 저합금 내열강 전극이 국가 표준에 포함되었습니다.

용접 금속의 인성을 보장하고 균열 발생 경향을 줄이기 위해 대부분의 저합금 내열강은 저수소 염기 전극을 사용하여 용접합니다.

그러나 합금 함량이 낮은 저합금 내열강 박판의 경우 공정 적응성을 향상시키기 위해 고셀룰로오스 또는 고산화티타늄 산성 전극을 사용할 수도 있습니다.

용입 아크 용접은 높은 증착 효율과 우수한 용접 품질로 인해 압력 용기, 파이프 라인, 중장비, 철 구조물, 대형 주물 및 증기 터빈 로터의 용접에 널리 사용되어 왔습니다.

현재 템퍼링 취성에 대한 저항성이 필요한 특수 두꺼운 벽의 용기를 위한 고순도 와이어 및 소결 플럭스를 포함하여 다양한 내열강과 호환되는 용접 와이어 및 플럭스를 사용할 수 있습니다.

텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접은 수소 함량이 낮고 공정 적응성이 강하며 양면 성형으로 단면 용접을 할 수 있는 것이 특징입니다. 주로 저합금 내열 강관의 루트 패스 용접 또는 소구경 얇은 벽 튜브의 용접에 사용됩니다.

가스 금속 아크 용접(GMAW)은 효율적이고 고품질이며 비용 효율적인 용접 방법입니다. 현재 표준 요구 사항을 충족하는 저합금 내열강 솔리드 와이어의 종류와 사양이 완벽하게 갖추어져 있습니다.

플럭스 코어 와이어 가스 차폐 용접은 일반 솔리드 와이어 가스 차폐 용접에 비해 증착 효율이 높습니다. 또한 조작성이 뛰어나고 스패터가 최소화되며 미적으로 보기 좋은 용접 이음새를 생성합니다.

2) 용접 재료 선택:

저합금 내열강용 용접 재료 선택의 원칙은 용접 금속의 합금 조성 및 강도 성능이 일반적으로 모재와 일치하도록 하는 것입니다. 용접된 부품에 용접 후 어닐링, 정규화 또는 열간 성형이 필요한 경우 합금 조성 및 강도 수준이 더 높은 용접 재료를 선택해야 합니다.

용접 금속의 균열 저항성을 향상시키기 위해 용접 재료의 탄소 함량은 일반적으로 다음과 같이 낮게 제어됩니다. 탄소 함량 기본 재료. 표 5-27은 저합금 내열강용 용접 재료 선택에 대한 몇 가지 예를 제공합니다.

표 5-27: 용접의 예 재료 선택 저합금 내열강용

3) 용접 과정의 핵심 포인트.

일반적인 저합금 내열강 용접부의 경우 재료 준비 및 베벨링에 다양한 열 절단 방법을 사용할 수 있습니다. 열 절단 시 후판 가장자리의 균열을 방지하기 위해 다음과 같은 공정 조치를 취해야 합니다:

a) 두께가 15mm 이상인 2.25Cr-Mo, 3Cr-1Mo 강재 및 1.25Cr-0.5Mo 강판의 경우, 열 절단 전에 200mm 범위 내의 모서리를 150°C 이상의 온도로 예열해야 합니다. 열 절단 모서리를 가공하고 자성 입자 테스트를 사용하여 표면 균열이 있는지 검사해야 합니다.

b) 15mm 이하의 1.25Cr-0.5Mo 강판과 15mm 이상의 0.5Mo 강판의 경우 열 절단 전에 100°C 이상의 온도로 예열해야 합니다. 열 절단 모서리를 가공하고 자성 입자 테스트를 사용하여 표면 균열이 있는지 검사해야 합니다.

c) 15mm 이하의 0.5Mo 강판의 경우 열 절단 전에 예열이 필요하지 않습니다. 열 절삭 날을 가공하는 것이 바람직합니다.

용접하기 전에 열 절단 모서리 또는 베벨 표면을 열 절단 슬래그와 산화물 스케일을 철저히 청소해야 합니다. 절단면의 노치는 연삭 휠로 연마하여 매끄럽게 하고, 용접 전에 가공된 모서리나 베벨 표면의 기름 얼룩이나 먼지를 제거해야 합니다. 높은 용접 심 품질이 필요한 용접물의 경우 용접 전에 아세톤으로 베벨 표면을 청소하는 것이 좋습니다.

용접 재료는 사용하기 전에 적절한 전처리를 거쳐야 합니다. 서브머지드 아크 용접의 경우, 용접 재료의 표면 녹 용접 와이어에서 예방 오일을 완전히 제거해야 합니다.

구리 도금 용접 와이어는 표면의 먼지와 오물을 깨끗이 닦아내야 합니다. 차폐 금속 아크 용접용 용접 전극과 침지 아크 용접용 플럭스는 적절하게 보관하는 것 외에도 사용 전에 용접 절차의 사양에 따라 건조시켜야 합니다.

일반적으로 산성 전극의 건조 온도는 150~200°C이며, 유지 시간은 1~2시간입니다. 알칼리성 전극의 건조 온도는 350-400°C이며 유지 시간은 1-2시간입니다. 서브머지드 아크 용접 플럭스의 건조 온도는 400-450°C, 유지 시간은 2~3시간이며 응집 플럭스의 건조 온도는 300-350°C, 유지 시간은 2~3시간입니다.

예열은 저합금 내열강 용접 조인트의 냉간 균열 및 재가열 균열을 방지하는 효과적인 조치 중 하나입니다. 예열 온도는 주로 강철의 탄소 등가물, 조인트의 구속 및 용접 금속의 수소 함량에 따라 결정됩니다. 저합금 내열강의 경우 예열 온도가 높을수록 반드시 좋은 것은 아닙니다. 예열 온도는 일반적으로 100-150°C 사이입니다.

대형 용접 부품의 경우 예열 영역의 폭이 용접 벽 두께의 4배 이상, 최소 150mm 이상이 되도록 특별한 주의를 기울여야 합니다. 예열 영역의 내부 및 외부 표면 모두 지정된 예열 온도에 도달해야 합니다.

그러나 대형 부품의 용접에서 화염 예열을 사용하고 용접 후 열처리가 필요한 경우 용접 완료와 용광로 로딩 사이의 시간 동안 조인트에 균열이 발생할 위험이 높습니다.

용접 후 열처리 전에 용접부의 균열을 방지하기 위해 간단하고 신뢰할 수 있는 방법은 접합부에 2~3시간 동안 저온 용접 후 열처리를 하는 것입니다. 용접 후 열처리 온도는 강철 등급과 두께에 따라 다르며 일반적으로 250-300°C 범위입니다.

저합금 내열강 용접물의 경우, 강재의 요구 사항과 접합 성능에 따라 다음과 같은 용접 후 처리를 수행할 수 있습니다:

저합금 내열강 용접물의 경우, 강재의 요구 사항과 접합 성능에 따라 다음과 같은 용접 후 처리를 수행할 수 있습니다:

a) 용접 후 열처리가 필요하지 않습니다.

b) 580-760°C의 온도 범위 내에서 템퍼링 또는 응력 완화 열처리.

c) 치료 정상화.

저합금 내열강의 경우 용접 후 열처리의 목적은 다음과 같은 문제를 제거하는 것뿐만 아니라 용접 잔류 응력 뿐만 아니라 금속 구조를 개선하고 조인트의 포괄적인 기계적 특성을 향상시키는 데에도 사용됩니다. 여기에는 용접 및 열 영향 영역의 경도 감소, 조인트의 고온 크리프 강도 및 구조적 안정성 개선 등이 포함됩니다.

(3) 중합금 내열강 용접 공정

중합금 내열강을 용접할 때는 다음 측면에 주의해야 합니다:

1) 용접 방법 선택.

중합금 내열강은 경화 및 균열 경향이 더 높습니다. 용접 방법을 선택할 때는 텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접 및 소모성 전극 가스 차폐 아크 용접과 같은 저수소 용접 방법을 우선적으로 고려해야 합니다. 벽이 두꺼운 접합부를 용접할 때 차폐 금속 아크 용접(SMAW) 또는 서브머지드 아크 용접(SAW)을 선택하는 경우 저수소 알칼리성 전극과 플럭스를 사용해야 합니다.

2) 용접 재료 선택.

중간 합금 내열강의 경우, 고크롬 니켈 오스테나이트 용접 재료는 다음과 같이 알려져 있습니다. 이종 용접 재료를 사용하거나 모재와 유사한 합금 조성을 가진 용접 재료를 선택할 수 있습니다. 중합금 내열강의 용접 재료 선택은 중국에서 아직 완전히 표준화되지 않았습니다. 용접 재료 선택의 예는 표 5-28에 나와 있습니다.

표 5-28: 중간 합금 내열강용 용접 재료 선택의 예

3) 용접 과정의 핵심 포인트.

중합금 내열강을 열 절단하기 전에 폭 200mm 이내의 절단면은 150°C 이상의 온도로 예열해야 합니다. 자성 입자 검사(MT)를 사용하여 절단면에 균열이 있는지 검사해야 합니다.

용접 베벨 가공 후 베벨 표면의 열 절단 경화층을 완전히 제거해야 하며, 이를 확인하기 위해 표면 경도 테스트가 필요할 수 있습니다.

예열은 중합금 내열강 용접 시 균열을 방지하고 경도를 낮추며 인성을 개선하는 데 효과적인 방법입니다. 일반적인 예열 온도는 200-250°C입니다.

중합금 내열강의 용접 후 열처리의 목적은 용접 금속 및 열 영향 영역의 미세 구조를 개선하고 담금질 마르텐사이트를 강화 마르텐사이트로 변환하며 접합부의 다양한 영역의 경도를 낮추고 인성, 변형 능력 및 고온 내구성 강도를 향상시키고 내부 응력을 제거하는 것입니다.

중간 합금 내열강 용접물에 대한 일반적인 용접 후 열처리에는 완전 어닐링, 고온 템퍼링 또는 템퍼링과 등온 어닐링이 포함됩니다.

3. 고합금 내열강 용접.

(1) 고합금 내열강 용접의 특성. 고합금 내열강은 미세 구조에 따라 오스테나이트, 페라이트, 마르텐사이트, 분산 경화 타입의 네 가지 유형으로 분류할 수 있습니다. 오스테나이트 내열강은 오스테나이트 스테인리스강과 용접 특성이 유사합니다.

페라이트계 내열강은 용접의 열 순환 효과에 의해 가소성과 인성이 감소하며, 용접성을 향상시키기 위해서는 탄소(C), 질소(N), 산소(O) 함량을 줄이고 적절한 양의 페라이트 형성 원소를 첨가해야 합니다. 마르텐사이트계 내열강은 용접성이 좋지 않습니다.

(2) 고합금 내열강의 용접 공정. 오스테나이트계 내열강은 용접성이 우수하며 용접 공정은 기본적으로 오스테나이트계 스테인리스강과 동일합니다.

페라이트계 내열강은 차폐 금속 아크 용접(SMAW), 가스 차폐 용접, 서브머지드 아크 용접(SAW), 플라즈마 아크 용접 등을 사용하여 용접할 수 있습니다. 특히 구속력이 높은 균질 용접 재료를 사용할 경우 균열이 발생하기 쉽습니다. 균열을 방지하고 조인트의 연성을 개선하기 위해 특정 공정 조치를 취할 수 있습니다. 100~150°C 범위의 예열 온도로 예열하는 것이 좋습니다.

크롬 함량이 높은 강재의 경우 예열 온도가 200~300°C까지 올라갈 수 있습니다. 또한 더 작은 용접 열 입력을 사용하여 전극의 측면 이동을 최소화하고 예열 온도 범위 내에서 인터패스 온도를 제어해야 합니다. 이에 따라 용접 후 어닐링 처리를 적용할 수 있습니다.

마르텐사이트계 내열강의 경우 차폐 금속 아크 용접(SMAW) 및 가스 차폐 용접과 같은 용접 방법을 사용할 수 있습니다. 용접 시 주요 목표는 냉간 균열의 형성을 방지하는 것입니다.

용접 전 예열, 용접 후 열처리, 용접 후 즉시 고온 템퍼링 등의 조치를 취할 수 있습니다. 일반적인 예열 온도는 200~320°C입니다. 저수소 용접 재료를 권장하며, 용접 후 열처리에는 템퍼링과 완전 어닐링이 포함됩니다.

3. 일반적인 내열강의 일반적인 용접 예시

1. 공급 증기 히터 본체의 주요 재료는 특정 공장에서 제조 한 두께 15mm의 34CrMoR 강판입니다. 접합부 용접은 서브머지드 아크 용접으로 이루어지며, 용접 전 150℃에서 예열하고 용접 후 300~350℃에서 2시간 동안 열처리합니다. 용접 공정은 표 5-29에 나와 있습니다.

조인트용 용접 프로세스 카드			번호
조인트의 단순화된 다이어그램	기본 재료	15CrMoR	15CrMoR
	기본 재료 두께	34mm	34mm
	용접 위치	평면 용접
	용접 기술	직선 용접 비드
	예열 온도	150℃
	인터패스 온도	150~250℃
	용접 후 열처리	680℃, 1.5h
	열처리 후 처리	300~350℃, 2h

용접 사양 매개변수

2. 대구경 플랜지와 파이프 연결부 사이의 맞대기 용접의 경우, 용접 공정에는 단면 용접과 양면 형성으로 텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접과 차폐 금속 아크 용접(SMAW)의 조합이 사용됩니다. 150℃에서 예열한 후 용접 후 응력 제거 어닐링이 수행됩니다. 용접 공정은 표 5-30에 자세히 설명되어 있습니다.

조인트용 용접 프로세스 카드				번호
조인트의 단순화된 다이어그램	기본 재료 재료	15CrMo		15CrMo
	기본 재료 두께	7mm		7mm
	용접 위치	평면 용접
	용접 기술	직선 용접 비드, 멀티 패스 용접
	예열 온도	150℃	인터패스 온도	150~250℃
	열처리 후 처리	300~350℃，2h	용접 후 열처리	620℃，1h
	텅스텐 전극 직경	Φ2.5mm	보호 가스	Ar
	노즐 직경	Φl6mm	가스 유량	전면: 8~10L/min 뒷면: 8~10L/min

용접 사양 매개변수