롭 콜츠와 데이브 마이어가 용접된 스테인리스강의 페라이트(자성) 및 오스테나이트(비자성) 특성에 대해 논의하고 있다. (Getty Images)
질문: 비자성 재질인 316 스테인리스강으로 탱크를 용접하고 있습니다. ER316L 용접봉을 사용하여 물탱크를 용접하기 시작했는데 용접 부위가 자성을 띠는 것을 발견했습니다. 제가 뭔가 잘못하고 있는 걸까요?
A: 아마 걱정하실 필요는 없을 겁니다. ER316L로 용접한 부분이 자성을 띠는 것은 정상이며, 압연된 316 시트나 판재가 자성을 띠지 않는 것도 매우 흔한 일입니다.
철 합금은 온도와 합금 함량에 따라 여러 가지 다른 상으로 존재하며, 이는 금속 내 원자의 배열이 다르다는 것을 의미합니다. 가장 흔한 두 가지 상은 오스테나이트와 페라이트입니다. 오스테나이트는 비자성이고 페라이트는 자성입니다.
일반 탄소강에서 오스테나이트는 고온에서만 존재하는 상이며, 강이 식으면서 페라이트로 변합니다. 따라서 상온에서 탄소강은 자성을 띕니다.
304 및 316을 포함한 여러 등급의 스테인리스강은 상온에서 주된 상이 오스테나이트이기 때문에 오스테나이트 스테인리스강이라고 불립니다. 이러한 스테인리스강은 페라이트로 응고된 후 냉각되면서 오스테나이트로 변태됩니다. 오스테나이트 스테인리스강 판재와 시트는 제어된 냉각 및 압연 공정을 거치는데, 이 과정을 통해 모든 페라이트가 오스테나이트로 변태되는 것이 일반적입니다.
20세기 중반, 오스테나이트계 스테인리스강을 용접할 때 용접 금속에 페라이트가 일부 존재하면 용접봉이 완전히 오스테나이트계일 때 발생할 수 있는 미세 균열(균열)을 방지할 수 있다는 사실이 발견되었습니다. 미세 균열을 방지하기 위해 오스테나이트계 스테인리스강용 용접봉은 대부분 3%에서 20%의 페라이트를 함유하도록 설계되어 자석에 끌리는 성질을 갖습니다. 실제로 스테인리스강 용접부의 페라이트 함량을 측정하는 데 사용되는 측정기는 자기적 인력의 정도도 측정할 수 있습니다.
316 스테인리스강은 용접부의 자기적 특성을 최소화하는 것이 중요한 용도가 있지만, 탱크에서는 그런 경우가 드뭅니다. 걱정 없이 납땜 작업을 계속하실 수 있기를 바랍니다.
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