Q: 우리는 최근에 자체 및 연강에 용접되는 304 스테인리스 강으로 일부 구성 요소를 주로 만들어야 하는 일부 작업을 시작했습니다.우리는 스테인레스 스틸과 최대 1.25" 두께의 스테인레스 스틸 사이의 용접 균열에 대한 몇 가지 문제를 경험했습니다.페라이트 수치가 낮다고 언급되었습니다.그것이 무엇이며 어떻게 고칠 수 있는지 설명해 주시겠습니까?
A: 좋은 질문입니다.예, 저 페라이트가 무엇을 의미하는지, 그리고 이를 방지하는 방법을 이해하는 데 도움을 드릴 수 있습니다.
먼저 스테인리스강(SS)의 정의와 페라이트가 용접 조인트와 어떤 관련이 있는지 살펴보겠습니다.검은색 강철과 합금에는 철이 50% 이상 포함되어 있습니다.여기에는 모든 탄소강 및 스테인리스강과 기타 특정 그룹이 포함됩니다.알루미늄, 구리 및 티타늄은 철을 포함하지 않으므로 비철 합금의 훌륭한 예입니다.
이 합금의 주성분은 철 함량이 90% 이상인 탄소강과 철 함량이 70~80%인 스테인리스강입니다.SS로 분류되려면 적어도 11.5%의 크롬이 첨가되어야 합니다.이 최소 임계값 이상의 크롬 수준은 강철 표면에 크롬 산화막 형성을 촉진하고 녹(산화철) 또는 화학적 공격 부식과 같은 산화 형성을 방지합니다.
스테인리스강은 주로 오스테나이트계, 페라이트계 및 마르텐사이트계의 세 그룹으로 나뉩니다.그들의 이름은 그들이 구성되는 상온에서의 결정 구조에서 유래합니다.또 다른 일반적인 그룹은 결정 구조에서 페라이트와 오스테나이트 사이의 균형인 듀플렉스 스테인리스강입니다.
오스테나이트 등급, 300 시리즈는 16% ~ 30%의 크롬과 8% ~ 40%의 니켈을 포함하여 주로 오스테나이트 결정 구조를 형성합니다.니켈, 탄소, 망간 및 질소와 같은 안정제는 오스테나이트-페라이트 비율을 형성하는 데 도움이 되도록 제강 공정 중에 첨가됩니다.일부 일반적인 등급은 304, 316 및 347입니다. 우수한 내식성을 제공합니다.주로 식품, 화학, 제약 및 극저온 산업에 사용됩니다.페라이트 형성 제어는 저온에서 우수한 인성을 제공합니다.
페라이트계 SS는 400 시리즈 등급으로 완전 자성이고 11.5%~30%의 크롬을 포함하며 주로 페라이트계 결정 구조를 가지고 있습니다.페라이트 형성을 촉진하기 위해 안정제에는 강철 생산 중에 크롬, 실리콘, 몰리브덴 및 니오븀이 포함됩니다.이러한 유형의 SS는 일반적으로 자동차 배기 시스템 및 파워트레인에 사용되며 고온 응용 분야가 제한적입니다.일반적으로 사용되는 몇 가지 유형: 405, 409, 430 및 446.
403, 410 및 440과 같이 400 시리즈라고도 하는 마르텐사이트 등급은 자성이고 11.5%~18%의 크롬을 함유하며 마르텐사이트 결정 구조를 가지고 있습니다.이 조합은 금 함량이 가장 낮기 때문에 생산 비용이 가장 저렴합니다.일부 내식성, 우수한 강도를 제공하며 식기, 치과 및 수술 장비, 조리기구 및 일부 유형의 도구에 일반적으로 사용됩니다.
스테인리스강을 용접할 때 모재의 유형과 사용 용도에 따라 사용할 적절한 용가재가 결정됩니다.차폐 가스 공정을 사용하는 경우 용접과 관련된 특정 문제를 방지하기 위해 차폐 가스 혼합물에 특별한 주의를 기울여야 할 수 있습니다.
304를 납땜하려면 E308/308L 전극이 필요합니다."L"은 저탄소를 의미하며 입계 부식을 방지하는 데 도움이 됩니다.이 전극의 탄소 함량은 0.03% 미만이며, 이 값을 초과하면 입계에 탄소가 침착되고 크롬 탄화물을 형성하기 위한 크롬 결합의 위험이 증가하여 강철의 내식성을 효과적으로 감소시킵니다.이는 스테인리스강 용접부의 열영향부(HAZ)에서 부식이 발생하는 경우 명백해집니다.등급 L 스테인리스강에 대한 또 다른 고려 사항은 일반 스테인리스강 등급보다 높은 작동 온도에서 인장 강도가 낮다는 것입니다.
304는 오스테나이트계 스테인리스강이므로 해당 용접 금속에 대부분의 오스테나이트가 포함됩니다.그러나 전극 자체에는 용접 금속에서 페라이트 형성을 촉진하기 위해 몰리브덴과 같은 페라이트 안정제가 포함됩니다.제조업체는 일반적으로 용접 금속의 페라이트 양에 대한 일반적인 범위를 나열합니다.앞서 언급한 바와 같이 탄소는 강력한 오스테나이트 안정제이며 이러한 이유로 용접 금속에 추가되는 것을 방지하는 것이 필수적입니다.
페라이트 수치는 Scheffler 차트와 WRC-1992 차트에서 파생되며 니켈 및 크롬 등가 공식을 사용하여 차트에 표시할 때 정규화된 수치를 제공하는 값을 계산합니다.0에서 7 사이의 페라이트 번호는 용접 금속에 존재하는 페라이트 결정 구조의 부피 비율에 해당하지만 비율이 높을수록 페라이트 번호가 더 빠르게 증가합니다.SS의 페라이트는 탄소강 페라이트와 동일하지 않고 델타 페라이트라는 상이라는 것을 기억하십시오.오스테나이트계 스테인리스강은 열처리와 같은 고온 공정과 관련된 상변태를 겪지 않습니다.
페라이트 형성은 오스테나이트보다 연성이 높기 때문에 바람직하지만 제어해야 합니다.페라이트 함량이 낮으면 일부 응용 분야에서 우수한 내식성을 가진 용접부를 제공할 수 있지만 용접 중에 고온 균열이 발생하기 쉽습니다.일반적인 용도의 경우 페라이트 수는 5개에서 10개 사이여야 하지만 일부 응용 분야에서는 더 낮거나 더 높은 값이 필요할 수 있습니다.페라이트 표시기로 작업장에서 페라이트를 쉽게 확인할 수 있습니다.
균열 및 낮은 페라이트에 문제가 있다고 언급했으므로 용가재를 면밀히 살펴보고 충분한 페라이트를 생성하는지 확인해야 합니다. 약 8개가 트릭을 수행해야 합니다.또한 플럭스 코어 아크 용접(FCAW)을 사용하는 경우 이러한 용가재는 일반적으로 100% 이산화탄소 또는 75% 아르곤과 25% CO2의 혼합물로 된 실드 가스를 사용하므로 용접 금속이 탄소를 흡수할 수 있습니다.금속 아크 용접(GMAW) 프로세스로 전환하고 98% 아르곤/2% 산소 혼합물을 사용하여 탄소 침전물의 가능성을 줄일 수 있습니다.
스테인리스강을 탄소강에 용접할 때 용가재 E309L을 사용해야 합니다.이 용가재는 특히 이종금속 용접에 사용되며 탄소강이 용접부에 용해된 후 일정량의 페라이트를 형성합니다.탄소강은 일부 탄소를 흡수하기 때문에 탄소가 오스테나이트를 형성하는 경향을 상쇄하기 위해 용가재에 페라이트 안정제가 추가됩니다.이는 용접 중 열 균열을 방지하는 데 도움이 됩니다.
결론적으로, 오스테나이트 스테인리스강 용접부의 고온 균열을 수리하려면 페라이트 용가재가 충분한지 확인하고 좋은 용접 방법을 따르십시오.열 입력을 50kJ/in 미만으로 유지하고 패스 간 온도를 중간에서 낮은 수준으로 유지하고 솔더링 전에 솔더 조인트가 깨끗한지 확인합니다.적절한 게이지를 사용하여 용접부의 페라이트 양을 확인하고 5-10을 목표로 합니다.
이전에 Practical Welding Today라고 불렸던 WELDER는 우리가 매일 사용하고 작업하는 제품을 만드는 실제 사람들을 나타냅니다.이 잡지는 20년 이상 북미 지역의 용접 커뮤니티에 서비스를 제공해 왔습니다.
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