스테인리스강은 가공하기 어려운 강재는 아니지만, 용접 시에는 특별한 주의가 필요합니다. 일반 강철이나 알루미늄처럼 열을 잘 발산하지 않기 때문에 과도한 열에 노출되면 내식성이 저하될 수 있습니다. 적절한 용접 방법을 따르면 내식성을 유지할 수 있습니다. 이미지: 밀러 일렉트릭
스테인리스강은 내식성이 뛰어나 고순도 식품 및 음료, 제약, 압력 용기, 석유화학 분야를 포함한 다양한 중요 배관 용도에 적합한 소재입니다. 그러나 스테인리스강은 연강이나 알루미늄처럼 열을 잘 발산하지 못하며, 부적절한 용접은 내식성을 저하시킬 수 있습니다. 과도한 열을 가하거나 잘못된 용접봉을 사용하는 것이 대표적인 원인입니다.
최상의 스테인리스강 용접 기술을 따르면 용접 결과를 개선하고 금속의 내식성을 유지할 수 있습니다. 또한 용접 공정을 개선하면 품질 저하 없이 생산성을 높일 수 있습니다.
스테인리스강 용접 시, 탄소 함량 조절을 위해 용접봉의 선택이 매우 중요합니다. 스테인리스강 파이프 용접에 사용되는 용접봉은 용접 성능을 향상시키고 용도에 적합해야 합니다.
ER308L과 같이 "L"로 표시된 용접봉을 사용하십시오. 이러한 용접봉은 최대 탄소 함량이 낮아 저탄소 스테인리스강 합금의 내식성을 유지하는 데 도움이 됩니다. 저탄소 모재를 일반 용접봉으로 용접하면 용접부의 탄소 함량이 증가하여 부식 위험이 커집니다. "H"로 표시된 용접봉은 탄소 함량이 높고 고온에서 더 높은 강도가 요구되는 용도에 사용되므로 사용을 피하십시오.
스테인리스강을 용접할 때는 미량 원소(불순물) 함량이 낮은 용접봉을 선택하는 것도 중요합니다. 이러한 불순물은 용접봉 제조 원료에 잔류하는 안티몬, 비소, 인, 황 등의 원소로, 재료의 내식성에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
스테인리스강은 열에 매우 민감하기 때문에 접합부 준비와 적절한 조립은 재료 특성을 유지하기 위한 열 제어에 매우 중요합니다. 부품 사이의 틈이나 고르지 않은 접합부는 토치를 한 곳에 더 오래 머물게 하고, 그 틈을 메우기 위해 더 많은 용접봉을 필요로 합니다. 이로 인해 해당 부위에 열이 축적되어 부품이 과열될 수 있습니다. 또한, 접합이 불량하면 틈을 메우고 필요한 용접 깊이를 확보하기 어려워집니다. 따라서 부품과 스테인리스강의 재질을 최대한 정확하게 맞춰야 합니다.
이 재료의 순도 또한 매우 중요합니다. 용접 부위에 아주 미량의 오염물질이나 먼지가 있어도 최종 제품의 강도와 내식성을 저하시키는 결함이 발생할 수 있습니다. 용접 전 표면을 세척할 때는 탄소강이나 알루미늄에 사용하지 않은 특수 스테인리스강 브러시를 사용하십시오.
스테인리스강에서 내식성 손실의 주요 원인은 민감화 현상입니다. 이는 용접 온도와 냉각 속도의 변동이 심할 때 발생하며, 이로 인해 재료의 미세 구조가 변화하게 됩니다.
GMAW 및 루트 백워시 없이 제어된 용착 금속(RMD) 용접을 사용하여 스테인리스강 파이프에 적용된 이 외부 용접은 GTAW 백워시를 사용한 용접과 외관 및 품질이 유사합니다.
스테인리스강의 내식성을 결정짓는 핵심 요소는 크롬 산화물입니다. 하지만 용접 부위의 탄소 함량이 너무 높으면 크롬 카바이드가 형성됩니다. 크롬 카바이드는 크롬과 결합하여 스테인리스강의 내식성을 부여하는 크롬 산화물의 형성을 방해합니다. 크롬 산화물이 충분하지 않으면 스테인리스강은 원하는 특성을 발휘하지 못하고 부식이 발생합니다.
민감화 현상을 방지하려면 용접봉 선택과 열 입력 제어가 중요합니다. 앞서 언급했듯이 스테인리스강 용접 시에는 탄소 함량이 낮은 용접봉을 선택하는 것이 중요합니다. 하지만 특정 용도에서는 강도를 확보하기 위해 탄소가 함유된 용접봉이 필요할 수 있습니다. 특히 탄소 함량이 낮은 용접봉을 사용할 수 없는 경우에는 온도 제어가 매우 중요합니다.
용접 부위와 열영향부(HAZ)가 고온(일반적으로 화씨 950~1500도, 섭씨 500~800도)에 머무르는 시간을 최소화하십시오. 납땜 시 이 온도 범위에 머무는 시간이 짧을수록 발생하는 열이 줄어듭니다. 납땜 과정 중에는 항상 층간 온도를 확인하고 관찰하십시오.
또 다른 방법은 티타늄이나 니오븀과 같은 합금 성분을 포함하는 용가재를 사용하여 크롬 카바이드 생성을 방지하는 것입니다. 하지만 이러한 성분들은 강도와 ​​인성에도 영향을 미치기 때문에 모든 용도에 사용할 수 있는 것은 아닙니다.
GTAW(루트 용접 텅스텐 아크 용접)는 스테인리스강 파이프에 사용되는 전통적인 용접 방식입니다. 이 방식은 일반적으로 용접부 하부의 산화를 방지하기 위해 아르곤 가스 역세척을 필요로 합니다. 그러나 최근에는 스테인리스강 파이프에 와이어 용접 공정을 사용하는 사례가 증가하고 있습니다. 이러한 경우, 다양한 보호 가스가 재료의 내식성에 미치는 영향을 이해하는 것이 중요합니다.
스테인리스강을 가스 아크 용접(GMAW)으로 용접할 때 전통적으로 아르곤과 이산화탄소, 아르곤과 산소의 혼합물, 또는 3가지 가스 혼합물(헬륨, 아르곤, 이산화탄소)을 사용합니다. 일반적으로 이러한 혼합물은 아르곤이나 헬륨이 주를 이루고 이산화탄소는 5% 미만으로 구성됩니다. 이는 이산화탄소가 용접 풀에 탄소를 공급하여 민감화 위험을 증가시키기 때문입니다. 순수 아르곤은 스테인리스강 GMAW 용접에는 권장되지 않습니다.
스테인리스강용 코어드 와이어는 75% 아르곤과 25% 이산화탄소의 일반적인 혼합 가스를 사용하여 용접하도록 설계되었습니다. 플럭스에는 보호 가스의 탄소로 인한 용접부 오염을 방지하는 성분이 포함되어 있습니다.
GMAW 공정이 발전하면서 스테인리스강 파이프 용접이 더욱 쉬워졌습니다. 일부 용도에서는 여전히 GTAW 공정이 필요할 수 있지만, 발전된 와이어 가공 공정을 통해 많은 스테인리스강 용접 작업에서 유사한 품질과 더 높은 생산성을 제공할 수 있습니다.
GMAW RMD로 제작된 내경 스테인리스강 용접부는 외경 용접부와 품질 및 외관이 유사합니다.
밀러의 제어된 금속 증착(RMD)과 같은 변형된 단락 GMAW 공정을 사용하는 루트 패스는 일부 오스테나이트 스테인리스강 적용 분야에서 역세척을 제거합니다. RMD 루트 패스 후에는 펄스 GMAW 또는 플럭스 코어드 아크 용접을 사용하여 패스를 채우고 닫을 수 있으며, 이는 특히 대구경 파이프에서 역세척 GTAW를 사용하는 것에 비해 시간과 비용을 절감하는 효과를 가져옵니다.
RMD는 정밀하게 제어되는 단락 금속 이송 방식을 사용하여 조용하고 안정적인 아크와 용접 풀을 생성합니다. 그 결과, 냉간 용융이나 용융 불량 발생 가능성이 줄어들고, 스패터가 감소하며, 파이프 루트 패스 품질이 향상됩니다. 정밀하게 제어되는 금속 이송은 또한 균일한 용적 증착을 보장하고 용접 풀 제어를 용이하게 하여 열 입력 및 용접 속도를 향상시킵니다.
비전통적인 공정은 용접 생산성을 향상시킬 수 있습니다. RMD(Residual Microscopic Device)를 사용하면 용접 속도를 분당 6~12인치까지 높일 수 있습니다. 이 공정은 부품에 추가적인 열을 가하지 않고 생산성을 향상시키기 때문에 스테인리스강의 물성과 내식성을 유지하는 데 도움이 됩니다. 또한 공정의 열 입력량을 줄임으로써 기판 변형을 제어하는 ​​데에도 효과적입니다.
이 펄스 GMAW 공정은 기존 펄스 스프레이 방식보다 아크 길이가 짧고 아크 콘이 좁으며 열 입력량이 적습니다. 또한 폐쇄형 공정이므로 아크 드리프트와 용접봉 끝과 공작물 사이의 거리 변동이 거의 발생하지 않습니다. 따라서 현장에서 용접 여부와 관계없이 용접 풀 관리가 간편해집니다. 마지막으로, 필러 및 탑롤에는 펄스 GMAW를, 루트롤에는 RMD를 적용함으로써 단일 와이어와 단일 가스만으로 용접 공정을 완료할 수 있어 공정 전환 시간을 단축할 수 있습니다.
Tube & Pipe Journal 于1990 年成为第一本致力于为金属管材行业服务的杂志。 튜브 및 파이프 저널 (1990년) Tube & Pipe Journal стал первым журналом, посвяЂенным индустрии металлических труб в 1990 году. Tube & Pipe Journal은 1990년에 금속 파이프 산업에 특화된 최초의 잡지가 되었습니다.오늘날에도 이 간행물은 북미에서 유일한 업계 전문지이며 배관 전문가들에게 가장 신뢰받는 정보 출처로 자리매김했습니다.
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