스테인리스강을 용접하려면 야금학적 구성과 관련 물리적 및 기계적 특성을 유지하기 위해 차폐 가스를 선택해야 합니다. 스테인리스강의 일반적인 차폐 가스 요소에는 아르곤, 헬륨, 산소, 이산화탄소, 질소 및 수소가 포함됩니다(그림 1 참조). 이러한 가스는 다양한 전달 모드, 와이어 유형, 기본 합금, 원하는 비드 프로파일 및 이동 속도의 요구에 맞게 다양한 비율로 결합됩니다.
스테인리스강의 열전도율이 낮고 단락 이송 가스 금속 아크 용접(GMAW)의 상대적으로 "차가운" 특성으로 인해 이 공정에는 85%~90%의 헬륨(He), 최대 10%의 아르곤(Ar) 및 2%~5%의 이산화탄소(CO2)로 구성된 "삼중 혼합" 가스가 필요합니다. 일반적인 삼중 혼합 혼합물에는 90% He, 7-1/2% Ar 및 2-1/2% CO2가 포함됩니다. 헬륨의 높은 이온화 잠재력은 단락 후 아크를 촉진합니다.높은 열 전도성과 함께 He를 사용하면 용융 풀의 유동성이 증가합니다. Trimix의 Ar 성분은 용접 웅덩이의 일반적인 차폐를 제공하는 반면 CO2는 아크를 안정화하는 반응 성분으로 작용합니다(차폐 가스가 용접 비드 프로파일에 미치는 영향에 대해서는 그림 2 참조).
일부 삼원 혼합물은 안정제로 산소를 사용하는 반면 다른 혼합물은 He/CO2/N2 혼합물을 사용하여 동일한 효과를 얻을 수 있습니다. 일부 가스 유통업체는 약속된 이점을 제공하는 독점 가스 혼합을 보유하고 있습니다. 딜러는 또한 동일한 효과를 가진 다른 전송 모드에 대해 이러한 혼합을 권장합니다.
제조업체가 저지르는 가장 큰 실수는 연강과 동일한 가스 혼합물(75 Ar/25 CO2)로 GMAW 스테인리스강을 단락시키려는 것입니다. 일반적으로 추가 실린더를 관리하고 싶지 않기 때문입니다. 이 혼합물에는 너무 많은 탄소가 포함되어 있습니다. 실제로 솔리드 와이어에 사용되는 차폐 가스에는 최대 5%의 이산화탄소가 포함되어야 합니다. 많은 양을 사용하면 야금이 더 이상 L 등급 합금으로 간주되지 않습니다(L 등급의 탄소 함량은 0.03% 미만임). 차폐 가스는 내식성과 기계적 특성을 감소시키는 크롬 카바이드를 형성할 수 있습니다. 그을음은 용접 표면에도 나타날 수 있습니다.
참고로 300 시리즈 기본 합금(308, 309, 316, 347)에 대해 GMAW를 단락시키기 위한 금속을 선택할 때 제조업체는 LSi 등급을 선택해야 합니다. LSi 필러는 탄소 함량이 낮기 때문에(0.02%) 입계 부식의 위험이 있을 때 특히 권장됩니다. 실리콘 함량이 높을수록 습윤과 같은 용접 특성이 개선되어 용접 크라운을 평평하게 하고 발가락에서 융합을 촉진합니다.
제조업체는 단락 이송 프로세스를 사용할 때 주의해야 합니다.불완전한 융합은 아크 소호로 인해 발생할 수 있으므로 중요한 응용 분야에서 공정 수준 이하가 될 수 있습니다.많은 양의 상황에서 재료가 열 입력을 지원할 수 있는 경우(≥ 1/16인치는 펄스 스프레이 모드를 사용하여 용접된 대략 가장 얇은 재료임) 펄스 스프레이 전송이 더 나은 선택입니다.재료 두께와 용접 위치가 이를 지원하는 경우 스프레이 전송 GMAW는 더 일관된 융합을 제공하므로 선호됩니다.
이러한 높은 열 전달 모드에는 He 차폐 가스가 필요하지 않습니다. 300 시리즈 합금의 스프레이 전달 용접의 경우 일반적으로 CO2 또는 O2와 같은 98% Ar 및 2% 반응성 원소를 선택합니다. 일부 가스 혼합물에는 소량의 N2가 포함될 수도 있습니다.또한 왜곡을 줄입니다.
펄스 스프레이 전송 GMAW의 경우 100% Ar이 허용 가능한 선택일 수 있습니다. 펄스 전류가 아크를 안정화하기 때문에 가스에 항상 활성 요소가 필요한 것은 아닙니다.
페라이트계 스테인리스강 및 듀플렉스 스테인리스강(오스테나이트에 대한 페라이트의 비율이 50/50)의 경우 용융 풀이 더 느립니다. 이러한 합금의 경우 ~70% Ar/~30% He/2% CO2와 같은 가스 혼합물은 더 나은 습윤을 촉진하고 이동 속도를 증가시킵니다(그림 3 참조). 비슷한 혼합물을 사용하여 용접 표면에 니켈 산화물을 형성할 수 있습니다(예: 2% CO2 또는 O2를 추가하면 속도 증가에 충분함). 때문에 제조업체는 산화물을 피하거나 산화물에 많은 시간을 할애할 준비를 해야 합니다.이러한 산화물은 너무 단단하여 일반적으로 와이어 브러시로 제거되지 않기 때문에 연마제입니다.)
제조업체는 현장 외 용접에 플럭스 코어 스테인리스 스틸 와이어를 사용합니다. 이러한 와이어의 슬래그 시스템은 응고될 때 용접 풀을 지지하는 "선반"을 제공하기 때문입니다. 플럭스 구성이 CO2의 영향을 완화하기 때문에 플럭스 코어 스테인리스 스틸 와이어는 75% Ar/25% CO2 및/또는 100% CO2 가스 혼합물과 함께 사용하도록 설계되었습니다. 또한 플럭스 코어드 와이어는 기존의 정전압 DC 출력을 사용하므로 기본 용접 시스템이 펄스 GMAW 시스템보다 비용이 적게 들고 덜 복잡합니다.
300 및 400 시리즈 합금의 경우 100% Ar이 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW)의 표준 선택으로 남아 있습니다. 특히 기계화 공정에서 일부 니켈 합금의 GTAW 중에 이동 속도를 높이기 위해 소량의 수소(최대 5%)를 추가할 수 있습니다(탄소강과 달리 니켈 합금은 수소 균열이 발생하지 않음).
슈퍼듀플렉스 및 슈퍼듀플렉스 스테인리스강 용접의 경우 각각 98% Ar/2% N2 및 98% Ar/3% N2가 좋은 선택입니다. 헬륨을 추가하여 습윤성을 약 30% 향상시킬 수도 있습니다. 슈퍼듀플렉스 또는 슈퍼듀플렉스 스테인리스강을 용접할 때 목표는 약 50% 페라이트 및 50% 오스테나이트의 균형 잡힌 미세 구조를 가진 접합부를 생성하는 것입니다. 100% Ar을 사용하면 용접 풀이 빠르게 냉각되고 과도한 페라이트가 남습니다. N2가 포함된 가스 혼합물을 사용하면 N2가 용융 풀로 휘젓고 오스테나이트 형성을 촉진합니다.
스테인리스강은 최대 내식성으로 완성된 용접을 생성하기 위해 조인트의 양면을 보호해야 합니다. 후면을 보호하지 못하면 "당화" 또는 솔더 오류로 이어질 수 있는 광범위한 산화가 발생할 수 있습니다.
일관되게 우수한 끼워맞춤을 유지하는 타이트한 맞대기 피팅이나 피팅 후면의 타이트한 봉쇄는 지원 가스가 필요하지 않을 수 있습니다. 여기서 주요 문제는 산화물 축적으로 인해 열 영향부의 과도한 변색을 방지하여 기계적 제거가 필요하다는 것입니다. 30 PPM O2. 예외는 완전 용입 용접을 달성하기 위해 용접부의 뒷면을 가우징, 연마 및 용접하는 경우입니다.
선택할 수 있는 두 가지 지원 가스는 N2(가장 저렴함)와 Ar(더 비쌉니다)입니다. 소형 어셈블리의 경우 또는 Ar 소스를 쉽게 사용할 수 있는 경우 이 가스를 사용하는 것이 더 편리할 수 있으며 N2를 절약할 가치가 없습니다. 산화를 줄이기 위해 최대 5%의 수소를 추가할 수 있습니다. 다양한 상용 옵션을 사용할 수 있지만 수제 지원 및 정화 댐이 일반적입니다.
10.5% 이상의 크롬을 추가하는 것은 스테인리스 스틸의 스테인리스 특성을 제공합니다. 이러한 특성을 유지하려면 올바른 용접 차폐 가스를 선택하고 관절의 뒷면을 보호하는 데 좋은 기술이 필요합니다. 스테인리스 스틸은 비싸고, 사용하는 데 필요한 이유는 무엇입니까? 또는 용접 스테인리스 스틸을위한 가스 및 필러 금속을 선택할 때 필러 금속 전문가.
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