Wenzhou Tianyu Electronic Co., Ltd.의 이 기사에서는 스테인리스강 용접용 용가재를 지정할 때 고려해야 할 사항에 대해 설명합니다.
스테인리스강을 매우 매력적으로 만드는 기능, 즉 기계적 특성과 부식 및 산화에 대한 저항성을 조정하는 기능은 용접에 적합한 용가재 선택의 복잡성을 증가시킵니다.주어진 기본 재료 조합에 대해 비용 문제, 서비스 조건, 원하는 기계적 특성 및 다양한 용접 관련 문제에 따라 여러 유형의 전극 중 하나가 적절할 수 있습니다.
이 기사는 독자에게 주제의 복잡성에 대한 인식을 제공하는 데 필요한 기술적 배경을 제공하고 용가재 공급업체에 대해 묻는 가장 일반적인 질문 중 일부에 대한 답변을 제공합니다.적절한 스테인리스강 용가재를 선택하기 위한 일반적인 지침을 설정한 다음 해당 지침에 대한 모든 예외를 설명합니다!용접 절차는 다른 기사의 주제이므로 이 기사에서는 다루지 않습니다.
4가지 등급, 수많은 합금 원소
스테인리스강에는 4가지 주요 범주가 있습니다.
오스테나이트계
마르텐사이트계
400 계
듀플렉스
이름은 일반적으로 실온에서 발견되는 강철의 결정 구조에서 파생됩니다.저탄소강을 912degC 이상으로 가열하면 강의 원자가 상온에서 페라이트라는 구조에서 오스테나이트라는 결정 구조로 재배열됩니다.냉각되면 원자는 원래 구조인 페라이트로 돌아갑니다.고온 조직인 오스테나이트는 비자성 플라스틱이며 실온 형태의 페라이트보다 강도가 낮고 연성이 더 큽니다.
강철에 16% 이상의 크롬이 첨가되면 실온 결정 구조인 페라이트가 안정화되고 강철은 모든 온도에서 페라이트 상태를 유지합니다.따라서 페라이트계 스테인리스강이라는 이름이 이 합금 베이스에 적용됩니다.17% 이상의 크롬과 7% 이상의 니켈이 강철에 첨가되면 강철의 고온 결정 구조인 오스테나이트가 안정화되어 매우 낮은 온도에서 거의 녹는 온도까지 모든 온도에서 지속됩니다.
오스테나이트 스테인리스강은 일반적으로 '크롬-니켈' 유형이라고 하며, 마르텐사이트 및 페라이트계 강은 일반적으로 '스트레이트 크롬' 유형이라고 합니다.스테인리스강 및 용접 금속에 사용되는 특정 합금 원소는 오스테나이트 안정제 역할을 하고 다른 합금 원소는 페라이트 안정제 역할을 합니다.가장 중요한 오스테나이트 안정제는 니켈, 탄소, 망간 및 질소입니다.페라이트 안정제는 크롬, 실리콘, 몰리브덴 및 니오븀입니다.합금 원소의 균형은 용접 금속의 페라이트 양을 제어합니다.
오스테나이트 등급은 5% 미만의 니켈을 함유한 등급보다 더 쉽고 만족스럽게 용접됩니다.오스테나이트 스테인리스강으로 생산된 용접 조인트는 용접된 상태에서 강하고 연성이 있으며 견고합니다.일반적으로 예열 또는 용접 후 열처리가 필요하지 않습니다.오스테나이트계 등급은 용접된 스테인리스강의 약 80%를 차지하며 이 소개 기사에서는 이에 중점을 둡니다.
표 1: 스테인리스강 유형과 크롬 및 니켈 함량.
tstart{c,80%}
thead{유형|% 크롬|% 니켈|유형}
tdata{오스테나이트|16 - 30%|8 - 40%|200, 300}
tdata{마르텐사이트|11 - 18%|0 - 5%|403, 410, 416, 420}
tdata{페라이트|11 - 30%|0 - 4%|405, 409, 430, 422, 446}
tdata{이중|18 - 28%|4 - 8%|2205}
추세{}
올바른 스테인리스 용가재를 선택하는 방법
두 플레이트의 기본 재료가 동일한 경우 원래 지침 원칙은 '기본 재료를 일치시켜 시작하십시오.'였습니다.어떤 경우에는 잘 작동합니다.유형 310 또는 316을 결합하려면 해당 필러 유형을 선택하십시오.
서로 다른 재료를 결합하려면 다음 지침 원칙을 따르십시오. '더 많이 합금된 재료에 맞는 필러를 선택하십시오.'304를 316에 연결하려면 316 필러를 선택하십시오.
안타깝게도 '일치 규칙'에는 예외가 너무 많아서 더 나은 원칙은 용가재 선택 표를 참조하는 것입니다.예를 들어 Type 304는 가장 일반적인 스테인리스 스틸 기본 재료이지만 아무도 Type 304 전극을 제공하지 않습니다.
Type 304 전극 없이 Type 304 스테인리스를 용접하는 방법
Type 304 스테인리스를 용접하려면 Type 308 필러를 사용하십시오.
그러나 308L도 허용되는 필러입니다.유형 뒤에 있는 'L' 지정은 낮은 탄소 함량을 나타냅니다.Type 3XXL 스테인리스는 탄소 함량이 0.03% 이하인 반면 표준 Type 3XX 스테인리스는 최대 탄소 함량이 0.08%일 수 있습니다.
Type L 충전재는 L이 아닌 제품과 동일한 분류에 속하기 때문에 제작자는 탄소 함량이 낮을수록 입계 부식 문제의 위험이 줄어들기 때문에 Type L 충전재를 사용할 수 있으며 강력하게 고려해야 합니다.사실 저자들은 제작자가 단순히 절차를 업데이트하면 유형 L 필러가 더 널리 사용될 것이라고 주장합니다.
GMAW 공정을 사용하는 제작자는 실리콘을 추가하면 함침이 향상되므로 Type 3XXSi 필러 사용을 고려할 수도 있습니다.용접의 크라운이 높거나 거칠거나 용접 웅덩이가 필렛 또는 랩 조인트의 끝부분에 잘 연결되지 않는 경우 Si Type GMAW 전극을 사용하면 용접 비드를 매끄럽게 하고 더 나은 융합을 촉진할 수 있습니다.
카바이드 석출이 우려되는 경우 소량의 니오븀이 포함된 Type 347 필러를 고려하십시오.
스테인레스 스틸을 탄소강에 용접하는 방법
이러한 상황은 구조의 한 부분이 비용 절감을 위해 탄소강 구조 요소에 결합된 내부식성 외부 표면이 필요한 응용 분야에서 발생합니다.합금 원소가 없는 모재를 합금 원소가 있는 모재에 결합할 때 용접 금속 내의 희석이 균형을 이루거나 스테인리스 모재보다 더 많이 합금되도록 과합금 필러를 사용하십시오.
유형 304 또는 316에 탄소강을 결합하고 이종 스테인리스강을 결합하려면 대부분의 응용 분야에서 유형 309L 전극을 고려하십시오.더 높은 Cr 함량이 필요한 경우 Type 312를 고려하십시오.
주의 사항으로, 오스테나이트계 스테인리스강은 탄소강보다 약 50% 더 큰 팽창률을 나타냅니다.접합 시 적절한 전극과 용접 절차를 사용하지 않으면 서로 다른 팽창률로 인해 내부 응력으로 인해 균열이 발생할 수 있습니다.
올바른 용접 준비 청소 절차를 사용하십시오.
다른 금속과 마찬가지로 먼저 비염소화 솔벤트로 오일, 그리스, 표시 및 먼지를 제거하십시오.그 후 스테인레스 용접 준비의 기본 규칙은 '부식을 방지하기 위해 탄소강으로 인한 오염을 피하십시오.'입니다.일부 회사는 교차 오염을 방지하기 위해 '스테인리스 매장'과 '카본 매장'을 별도의 건물을 사용합니다.
용접을 위해 가장자리를 준비할 때 연삭 휠과 스테인리스 브러시를 '스테인리스 전용'으로 지정하십시오.일부 절차에서는 관절에서 2인치 뒤쪽을 청소해야 합니다.전극 조작으로 불일치를 보상하는 것이 탄소강보다 어렵기 때문에 접합 준비도 더 중요합니다.
녹을 방지하기 위해 올바른 용접 후 청소 절차를 사용하십시오.
시작하려면 스테인리스 스틸을 스테인리스로 만드는 것, 즉 크롬과 산소의 반응을 기억하여 재료 표면에 산화 크롬 보호층을 형성합니다.스테인리스는 카바이드 석출(아래 참조)과 용접 공정에서 용접 표면에 산화철이 형성될 수 있는 지점까지 용접 금속을 가열하기 때문에 녹이 발생합니다.용접된 그대로의 상태를 유지하면 완벽하게 건전한 용접이 24시간 이내에 열 영향 영역의 경계에서 '녹의 마차 흔적'을 보일 수 있습니다.
순수한 산화 크롬의 새로운 층이 적절하게 개질될 수 있도록 스테인레스 스틸은 연마, 산 세척, 연삭 또는 브러싱을 통한 용접 후 세척이 필요합니다.다시 말하지만 작업 전용 그라인더와 브러시를 사용하십시오.
스테인리스강 용접 와이어가 자성을 띠는 이유는 무엇입니까?
완전 오스테나이트 스테인리스강은 비자성체입니다.그러나 용접 온도는 미세 구조에 상대적으로 큰 입자를 생성하여 용접이 균열에 민감하게 만듭니다.고온 균열에 대한 민감도를 완화하기 위해 전극 제조업체는 페라이트를 포함한 합금 원소를 추가합니다.페라이트 상은 오스테나이트 결정립을 훨씬 더 미세하게 만들어 용접부의 내균열성을 높입니다.
자석은 오스테나이트계 스테인리스 필러 스풀에 달라붙지 않지만, 자석을 잡고 있는 사람은 남아 있는 페라이트 때문에 약간 당기는 느낌을 받을 수 있습니다.불행하게도 이로 인해 일부 사용자는 제품에 라벨이 잘못 부착되었거나 잘못된 용가재를 사용하고 있다고 생각하게 됩니다(특히 와이어 바스켓에서 라벨을 떼어낸 경우).
전극에 있는 페라이트의 정확한 양은 응용 프로그램의 서비스 온도에 따라 다릅니다.예를 들어 페라이트가 너무 많으면 용접부가 저온에서 인성을 잃습니다.따라서 LNG 배관 적용을 위한 Type 308 필러는 표준 Type 308 필러의 페라이트 번호가 8인 것과 비교하여 페라이트 번호가 3에서 6 사이입니다.요컨대, 필러 금속은 처음에는 비슷해 보일 수 있지만 조성의 작은 차이가 중요합니다.
듀플렉스 스테인리스강을 용접하는 쉬운 방법이 있습니까?
일반적으로 듀플렉스 스테인리스강은 약 50%의 페라이트와 50%의 오스테나이트로 구성된 미세 구조를 가지고 있습니다.간단히 말해서 페라이트는 높은 강도와 응력 부식 균열에 대한 약간의 저항성을 제공하는 반면 오스테나이트는 우수한 인성을 제공합니다.조합된 두 단계는 듀플렉스 강에 매력적인 특성을 부여합니다.다양한 듀플렉스 스테인리스강을 사용할 수 있으며 가장 일반적인 것은 Type 2205입니다.이것은 22% 크롬, 5% 니켈, 3% 몰리브덴 및 0.15% 질소를 포함합니다.
듀플렉스 스테인리스강을 용접할 때 용접 금속에 페라이트가 너무 많으면 문제가 발생할 수 있습니다(아크의 열로 인해 원자가 페라이트 매트릭스에 배열됨).이를 보완하기 위해 용가재는 합금 함량이 높은 오스테나이트 구조를 촉진해야 하며, 일반적으로 모재보다 니켈이 2~4% 더 많습니다.예를 들어 Type 2205 용접용 플럭스 코어드 와이어에는 8.85%의 니켈이 포함될 수 있습니다.
원하는 페라이트 함량은 용접 후 25~55% 범위일 수 있습니다(더 높을 수 있음).냉각 속도는 오스테나이트가 개질될 수 있을 만큼 충분히 느려야 하지만 금속간 상을 생성할 만큼 느려서는 안 되며 열 영향 영역에서 과도한 페라이트를 생성할 만큼 너무 빨라서는 안 됩니다.용접 공정 및 선택한 용가재에 대한 제조업체의 권장 절차를 따르십시오.
스테인리스강 용접 시 매개변수 조정
스테인리스강을 용접할 때 매개변수(전압, 전류, 아크 길이, 인덕턴스, 펄스 폭 등)를 지속적으로 조정하는 제작자의 경우, 일반적인 원인은 일관되지 않은 용가재 조성입니다.합금 원소의 중요성을 고려할 때 화학 조성의 로트 간 변동은 함침 불량 또는 슬래그 방출 어려움과 같이 용접 성능에 눈에 띄는 영향을 미칠 수 있습니다.전극 직경, 표면 청결도, 캐스트 및 나선의 변화도 GMAW 및 FCAW 응용 분야의 성능에 영향을 미칩니다.
오스테나이트계 스테인리스강의 탄화물 석출 제어 제어
426-871degC 범위의 온도에서 0.02%를 초과하는 탄소 함량은 오스테나이트 구조의 입계로 이동하여 크롬과 반응하여 크롬 카바이드를 형성합니다.크롬이 탄소와 결합하면 내식성이 없다.부식성 환경에 노출되면 입계 부식이 발생하여 입계가 침식될 수 있습니다.
카바이드 석출을 제어하려면 저탄소 전극으로 용접하여 탄소 함량을 가능한 한 낮게(최대 0.04%) 유지하십시오.탄소는 또한 크롬보다 탄소에 대한 친화력이 더 강한 니오븀(이전 콜럼븀) 및 티타늄에 의해 결합될 수 있습니다.Type 347 전극은 이러한 목적으로 만들어집니다.
용가재 선택에 대한 논의를 준비하는 방법
최소한 사용 환경(특히 작동 온도, 부식성 요소에 대한 노출 및 예상 내식성 정도) 및 원하는 사용 수명을 포함하여 용접 부품의 최종 용도에 대한 정보를 수집하십시오.작동 조건에서 필요한 기계적 특성에 대한 정보는 강도, 인성, 연성 및 피로를 포함하여 크게 도움이 됩니다.
대부분의 선도적인 전극 제조업체는 용가재 선택을 위한 가이드북을 제공하며 저자는 이 점을 아무리 강조해도 지나치지 않습니다. 용가재 응용 가이드를 참조하거나 제조업체의 기술 전문가에게 문의하십시오.그들은 올바른 스테인리스 스틸 전극을 선택하는 데 도움을 주기 위해 존재합니다.
TYUE의 스테인리스 스틸 용가재에 대한 자세한 내용을 보고 회사 전문가에게 조언을 구하려면 www.tyuelec.com을 방문하십시오.
게시 시간: 2022년 12월 23일