스테인리스 스틸은 작업하기가 반드시 어려운 것은 아니지만 용접에는 세부 사항에 주의를 기울여야 합니다. 연강이나 알루미늄처럼 열을 발산하지 않으며 너무 많은 열을 가하면 내식성이 약간 떨어질 수 있습니다. 모범 사례는 내식성을 유지하는 데 도움이 됩니다. 이미지: Miller Electric
스테인리스강의 내식성은 고순도 식품 및 음료, 제약, 압력 용기 및 석유 화학 응용 분야를 포함한 많은 중요한 배관 응용 분야에서 매력적인 선택입니다. 그러나 이 재료는 연강 또는 알루미늄과 같은 열을 발산하지 않으며 부적절한 용접은 내식성을 감소시킬 수 있습니다. 너무 많은 열 입력을 적용하고 잘못된 용가재를 사용하는 것이 두 가지 범인입니다.
스테인리스강 용접에 대한 몇 가지 모범 사례를 따르면 결과를 개선하고 금속의 내부식성을 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한 용접 공정을 업그레이드하면 품질 저하 없이 생산성 이점을 얻을 수 있습니다.
스테인리스강 용접에서 용가재 선택은 탄소 함량을 제어하는 ​​데 매우 중요합니다. 스테인리스강 파이프 용접에 사용되는 용가재는 용접 성능을 향상시키고 적용 요건을 충족해야 합니다.
저탄소 스테인리스강 합금의 내식성을 유지하는 데 도움이 되는 최대 탄소 함량이 더 낮은 ER308L과 같은 "L" 지정이 있는 용가재를 찾으십시오. 표준 용가재로 저탄소 기본 금속을 용접하면 용접 조인트의 탄소 함량이 증가하여 부식 위험이 증가합니다. "H"로 표시된 용가재는 탄소 함량이 더 높고 고온에서 더 높은 강도가 필요한 응용 분야용으로 설계되었기 때문에 피하십시오.
스테인리스강을 용접할 때 미량 원소(불순물이라고도 함)가 낮은 용가재를 선택하는 것도 중요합니다. 이는 안티몬, 비소, 인 및 황을 포함하여 용가재를 만드는 데 사용되는 원료의 잔류 원소입니다. 이들은 재료의 내식성에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
스테인리스강은 열 입력에 매우 민감하기 때문에 접합 준비 및 적절한 조립은 재료 특성을 유지하기 위해 열을 제어하는 ​​데 핵심적인 역할을 합니다. 부품 사이의 간격 또는 고르지 않은 맞춤으로 인해 토치는 한 위치에 더 오래 머물러야 하며 이러한 간격을 채우는 데 더 많은 용가재가 필요합니다. 이로 인해 영향을 받는 영역에 열이 축적되어 부품이 과열될 수 있습니다. 맞춤이 불량하면 간격을 메우고 필요한 용접 침투를 얻기가 더 어려워질 수 있습니다. 부품이 스테인리스강에 최대한 완벽하게 맞도록 주의하십시오.
이 재료의 청결도 매우 중요합니다. 용접 조인트에 아주 적은 양의 오염이나 먼지가 있으면 최종 제품의 강도와 내식성을 감소시키는 결함이 발생할 수 있습니다. 용접 전에 기판을 청소하려면 탄소강이나 알루미늄에 사용되지 않은 스테인리스 스틸 특수 브러시를 사용하십시오.
스테인리스강에서 민감화는 내식성 손실의 주요 원인입니다. 이는 용접 온도와 냉각 속도가 너무 많이 변동하여 재료의 미세 구조가 변경될 때 발생할 수 있습니다.
루트 패스의 백플러시 없이 GMAW 및 규제 금속 증착(RMD)을 사용하여 용접된 스테인리스 스틸 파이프의 이 OD 용접은 백플러시된 GTAW로 만든 용접과 외관 및 품질이 유사합니다.
스테인리스강의 내식성의 핵심 부분은 산화크롬입니다. 그러나 용접부의 탄소 함량이 너무 높으면 크롬 카바이드가 형성됩니다. 이들은 크롬을 결합하고 원하는 크롬 산화물의 형성을 방지하여 스테인리스강 내식성을 제공합니다. 산화크롬이 충분하지 않으면 재료가 원하는 특성을 갖지 못하고 부식이 발생합니다.
예민화 방지는 용가재 선택 및 열 입력 제어로 귀결됩니다. 앞서 언급한 바와 같이 스테인리스강 용접에는 저탄소 용가재를 선택하는 것이 중요합니다. 그러나 특정 용도에 강도를 제공하기 위해 탄소가 때때로 필요합니다. 저탄소 용가재를 사용할 수 없는 경우 열 제어가 특히 중요합니다.
용접 및 열영향부가 높은 온도(일반적으로 화씨 950~1,500도(섭씨 500~800도)로 간주됨)에 머무르는 시간을 최소화하십시오. 이 범위에서 납땜하는 시간이 짧을수록 발생하는 열도 적습니다. 애플리케이션 납땜 절차에서 항상 패스간 온도를 확인하고 관찰하십시오.
또 다른 옵션은 크롬 카바이드 형성을 방지하기 위해 티타늄 및 니오븀과 같은 합금 구성 요소로 설계된 용가재를 사용하는 것입니다. 이러한 구성 요소는 강도와 인성에 영향을 미치기 때문에 이러한 용가재는 모든 용도에 사용할 수 없습니다.
루트 패스를 위한 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW)은 스테인리스 스틸 파이프를 용접하는 전통적인 방법입니다. 이것은 일반적으로 용접 뒷면의 산화를 방지하기 위해 아르곤을 백플러싱해야 합니다. 그러나 스테인리스 스틸 튜빙에서 와이어 용접 공정을 사용하는 것이 점점 더 보편화되고 있습니다. 이러한 응용 분야에서는 다양한 차폐 가스가 재료의 내식성에 어떤 영향을 미치는지 이해하는 것이 중요합니다.
가스 금속 아크 용접(GMAW) 공정을 사용하여 스테인리스강을 용접할 때 아르곤과 이산화탄소, 아르곤과 산소의 혼합물 또는 3가지 가스 혼합물(헬륨, 아르곤 및 이산화탄소)이 전통적으로 사용됩니다. 일반적으로 이러한 혼합물에는 대부분 아르곤 또는 헬륨과 5% 미만의 이산화탄소가 포함되어 있습니다. 이산화탄소가 용접 풀에 탄소를 제공하고 민감화의 위험을 증가시키기 때문입니다.순수한 아르곤은 스테인리스강의 GMAW에 권장되지 않습니다.
스테인리스강용 플럭스 코어드 와이어는 아르곤 75%와 이산화탄소 25%의 기존 혼합물로 작동하도록 설계되었습니다. 플럭스는 차폐 가스의 탄소가 용접부를 오염시키는 것을 방지하도록 설계된 성분을 포함합니다.
GMAW 프로세스가 발전함에 따라 스테인리스 스틸 튜브 및 파이프의 용접이 단순화되었습니다. 일부 응용 분야에서는 여전히 GTAW 프로세스가 필요할 수 있지만 고급 와이어 프로세스는 많은 스테인리스 스틸 응용 분야에서 유사한 품질과 더 높은 생산성을 제공할 수 있습니다.
GMAW RMD로 만든 스테인리스 스틸 ID 용접은 해당 OD 용접과 품질 및 모양이 유사합니다.
Miller의 RMD(Regulated Metal Deposition)와 같은 수정된 단락 GMAW 프로세스를 사용하는 루트 패스는 일부 오스테나이트 스테인리스강 응용 분야에서 백플러싱을 제거합니다. RMD 루트 패스는 펄스 GMAW 또는 플럭스 코어드 아크 용접 충전 및 캡 패스가 뒤따를 수 있습니다. 이는 특히 더 큰 파이프에서 백퍼징과 함께 GTAW를 사용하는 것에 비해 시간과 비용을 절약하는 변화입니다 .
RMD는 정밀하게 제어된 단락 금속 이송을 사용하여 조용하고 안정적인 아크 및 용접 웅덩이를 생성합니다. 이렇게 하면 콜드 랩 또는 융합 부족의 가능성이 줄어들고 스패터가 적고 고품질 파이프 루트 패스가 제공됩니다.
파격적인 공정으로 용접 생산성을 높일 수 있습니다. RMD를 사용하는 경우 용접 속도는 6~12인치/분일 수 있습니다. 이 공정은 부품의 추가 가열 없이 생산성을 향상시키기 때문에 스테인리스 스틸의 특성과 내식성을 유지하는 데 도움이 됩니다. 공정의 감소된 입열은 기판의 변형을 제어하는 ​​데에도 도움이 됩니다.
이 펄스형 GMAW 프로세스는 기존의 스프레이 펄스 전송보다 더 짧은 아크 길이, 더 좁은 아크 콘 및 더 적은 열 입력을 제공합니다. 프로세스가 폐쇄형 루프이기 때문에 아크 드리프트 및 팁에서 작업물까지의 거리 변동이 사실상 제거됩니다. 이는 인플레이스 및 아웃오브플레이스 용접을 위한 더 쉬운 퍼들 제어를 제공합니다. 마지막으로, 루트 비드용 RMD와 충전 및 캡 비드용 펄스 GMAW를 결합하면 용접 절차가 하나의 와이어와 하나의 가스를 사용하여 수행될 수 있어 프로세스 전환 시간이 제거됩니다.
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