스테인리스 스틸은 작업하기 어려운 것은 아니지만 용접에는 세심한 주의가 필요합니다. 일반 강철이나 알루미늄처럼 열을 발산하지 않으며 너무 많은 열을 가하면 내식성이 약간 떨어질 수 있습니다. 모범 사례는 내식성을 유지하는 데 도움이 됩니다. 이미지: Miller Electric
스테인리스 스틸은 내식성이 뛰어나 고순도 식품 및 음료, 제약, 압력 용기, 석유화학 분야를 포함한 많은 중요한 튜빙 분야에 매력적인 선택입니다. 그러나 이 소재는 일반 강철이나 알루미늄처럼 열을 발산하지 않으며, 부적절한 용접은 내식성을 감소시킬 수 있습니다. 너무 많은 열을 입력하거나 잘못된 충전 금속을 사용하는 것이 두 가지 원인입니다.
스테인리스강 용접에 대한 몇 가지 모범 사례를 따르면 결과를 개선하고 금속의 내식성을 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한 용접 공정을 업그레이드하면 품질을 떨어뜨리지 않고도 생산성 이점을 얻을 수 있습니다.
스테인리스강 용접에서는 탄소 함량을 제어하기 위해 필러 금속 선택이 중요합니다. 스테인리스강 파이프 용접에 사용되는 필러 금속은 용접 성능을 향상시키고 적용 요구 사항을 충족해야 합니다.
ER308L과 같이 "L" 표시가 있는 필러 금속을 찾으세요. 이 금속은 최대 탄소 함량이 낮아 저탄소 스테인리스 강철 합금의 내식성을 유지하는 데 도움이 됩니다. 저탄소 기본 금속을 표준 필러 금속으로 용접하면 용접부의 탄소 함량이 증가하여 부식 위험이 커집니다. "H" 표시가 있는 필러 금속은 탄소 함량이 더 높고 고온에서 더 높은 강도가 필요한 용도에 맞게 설계되었으므로 피하세요.
스테인리스강을 용접할 때는 불순물이라고도 하는 원소의 흔적량이 낮은 필러 메탈을 선택하는 것도 중요합니다. 불순물은 안티몬, 비소, 인, 유황 등 필러 메탈을 만드는 데 사용되는 원료에 잔류하는 원소입니다. 이러한 원소는 재료의 내식성에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
스테인리스 스틸은 열 입력에 매우 민감하므로 접합 준비와 적절한 조립은 재료 특성을 유지하기 위해 열을 제어하는 ​​데 중요한 역할을 합니다.부품 간의 틈이나 불균일한 맞춤으로 인해 토치는 한 위치에 더 오래 머물러야 하며 이러한 틈을 채우기 위해 더 많은 필러 메탈이 필요합니다.이로 인해 영향을 받는 영역에 열이 축적되어 부품이 과열될 수 있습니다.또한 맞춤이 불량하면 틈을 메우고 필요한 용접 침투를 얻는 것이 더 어려워질 수 있습니다.부품이 스테인리스 스틸에 최대한 완벽하게 맞춰지도록 주의하십시오.
이 소재의 청결도 또한 매우 중요합니다.용접 조인트에 아주 적은 양의 오염이나 먼지가 있으면 최종 제품의 강도와 내식성을 감소시키는 결함이 발생할 수 있습니다.용접 전에 기질을 청소하려면 탄소강이나 알루미늄에 사용되지 않은 스테인리스강 특수 브러시를 사용하세요.
스테인리스강에서 민감화는 내식성 손실의 주요 원인입니다. 이는 용접 온도와 냉각 속도의 변동이 너무 심하여 재료의 미세 구조가 변할 때 발생할 수 있습니다.
루트 패스의 백플러싱 없이 GMAW와 규제된 금속 증착(RMD)을 사용하여 용접한 스테인리스 스틸 파이프의 이 OD 용접은 백플러시된 GTAW로 만든 용접과 외관과 품질이 비슷합니다.
스테인리스 강의 내식성에 중요한 요소는 산화 크롬입니다. 하지만 용접부의 탄소 함량이 너무 높으면 탄화 크롬이 형성됩니다. 이것이 크롬을 결합하여 원하는 산화 크롬이 형성되는 것을 막아 스테인리스 강의 내식성을 높여줍니다. 산화 크롬이 충분하지 않으면 재료가 원하는 특성을 갖추지 못하고 부식이 발생합니다.
민감화 방지는 필러 금속 선택과 열 입력 제어에 달려 있습니다. 앞서 언급했듯이 스테인리스강 용접에는 저탄소 필러 금속을 선택하는 것이 중요합니다. 그러나 특정 적용 분야에서 강도를 제공하기 위해 탄소가 필요한 경우도 있습니다. 특히 저탄소 필러 금속을 사용할 수 없는 경우 열 제어가 중요합니다.
용접부와 열영향부가 고온(일반적으로 화씨 950~1,500도, 섭씨 500~800도)에 머무르는 시간을 최소화하세요. 이 범위에서 납땜하는 시간이 짧을수록 발생하는 열도 줄어듭니다. 항상 납땜 작업 시 층간 온도를 확인하고 관찰하세요.
또 다른 옵션은 크롬 탄화물 형성을 방지하기 위해 티타늄 및 니오븀과 같은 합금 성분으로 설계된 필러 금속을 사용하는 것입니다. 이러한 성분은 강도와 ​​인성에 영향을 미치므로 이러한 필러 금속을 모든 응용 분야에 사용할 수는 없습니다.
루트 패스용 가스텅스텐아크용접(GTAW)은 스테인리스강 파이프를 용접하는 전통적인 방법입니다. 이 방법은 일반적으로 용접 뒷면의 산화를 방지하기 위해 아르곤 역세척이 필요합니다. 그러나 스테인리스강 튜브에 와이어 용접 공정을 사용하는 것이 점점 더 일반화되고 있습니다. 이러한 적용 분야에서는 다양한 차폐 가스가 재료의 내식성에 어떤 영향을 미치는지 이해하는 것이 중요합니다.
가스 메탈 아크 용접(GMAW) 공정을 사용하여 스테인리스 스틸을 용접할 때 전통적으로 아르곤과 이산화탄소, 아르곤과 산소의 혼합물 또는 3가지 가스 혼합물(헬륨, 아르곤, 이산화탄소)이 사용됩니다. 일반적으로 이러한 혼합물은 대부분 아르곤이나 헬륨으로 구성되고 이산화탄소는 5% 미만으로 포함됩니다. 이산화탄소는 용접 풀에 탄소를 제공하고 감작 위험을 증가시키기 때문입니다. 순수 아르곤은 스테인리스 스틸의 GMAW에 권장되지 않습니다.
스테인리스강용 플럭스 코어드 와이어는 아르곤 75%, 이산화탄소 25%를 전통적으로 혼합한 혼합물로 제작되었습니다. 플럭스에는 보호 가스의 탄소가 용접부를 오염시키는 것을 방지하도록 설계된 성분이 포함되어 있습니다.
GMAW 공정이 발전하면서 스테인리스강 튜브와 파이프의 용접이 간소화되었습니다. 일부 응용 분야에서는 여전히 GTAW 공정이 필요할 수 있지만, 고급 와이어 공정을 사용하면 많은 스테인리스강 응용 분야에서 유사한 품질과 더 높은 생산성을 제공할 수 있습니다.
GMAW RMD로 만든 스테인리스 스틸 ID 용접은 해당 OD 용접과 품질과 외관이 비슷합니다.
Miller의 규제 금속 증착(RMD)과 같은 변형된 단락 회로 GMAW 공정을 사용하는 루트 패스는 일부 오스테나이트계 스테인리스강 응용 분야에서 백플러싱을 제거합니다. RMD 루트 패스 다음에 펄스 GMAW 또는 플럭스 코어드 아크 용접 채우기 및 캡 패스를 사용할 수 있습니다. 이는 특히 대형 파이프에서 백퍼징과 함께 GTAW를 사용하는 것과 비교하여 시간과 비용을 절약하는 변경입니다.
RMD는 정밀하게 제어된 단락 금속 전달을 사용하여 조용하고 안정적인 아크와 용접 퍼들을 생성합니다. 이를 통해 콜드 랩이나 융착 부족의 가능성이 줄어들고, 튀김이 줄어들며 파이프 루트 패스의 품질이 더 높아집니다. 정밀하게 제어된 금속 전달은 또한 균일한 물방울 증착과 용접 풀 제어를 용이하게 하여 열 입력과 용접 속도를 향상시킵니다.
비전통적인 공정을 사용하면 용접 생산성을 높일 수 있습니다.RMD를 사용하면 용접 속도를 6~12인치/분으로 높일 수 있습니다.이 공정은 부품을 추가로 가열하지 않고도 생산성을 높이므로 스테인리스 강의 특성과 내식성을 유지하는 데 도움이 됩니다.또한 공정에서 열 입력이 줄어들어 기판의 변형을 제어하는 ​​데 도움이 됩니다.
이 펄스 GMAW 공정은 기존의 분사 펄스 전달 방식보다 아크 길이가 짧고, 아크 원뿔이 좁으며, 열 입력이 적습니다. 이 공정은 폐쇄 루프 방식이기 때문에 아크 드리프트와 팁과 작업물 사이의 거리 변화가 사실상 없어집니다. 따라서 원위치 및 원위치 외 용접에서 퍼들 제어가 더 쉬워집니다. 마지막으로, 채우기 및 캡 비드용 펄스 GMAW와 루트 비드용 RMD를 결합하면 하나의 와이어와 하나의 가스를 사용하여 용접 절차를 수행할 수 있으므로 공정 전환 시간이 없어집니다.
Tube & Pipe Journal은 1990년에 금속 파이프 산업에 서비스를 제공하는 최초의 잡지가 되었습니다. 오늘날에도 이 잡지는 북미 지역에서 파이프 산업에 전념하는 유일한 출판물로 남아 있으며, 파이프 전문가를 위한 가장 신뢰할 수 있는 정보 출처가 되었습니다.
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