스테인레스강은 크롬을 함유한 강철의 일종으로 녹에 대한 저항력이 강합니다. 스테인리스강은 구조에 따라 오스테나이트, 페라이트, 마르텐사이트, 네 가지 주요 유형으로 분류됩니다.이중 스테인레스 스틸. 각 유형에는 고유한 특성과 특정 용접 요구 사항이 있습니다.
스테인레스강은 강철에 크롬을 첨가하여 부식에 강한 부동태화 상태를 만들어 생산됩니다. 이 특성이 효과적이려면 크롬 함량이 최소 12% 이상이어야 합니다. 내식성을 더욱 향상시키기 위해 니켈 및 몰리브덴과 같은 원소를 첨가하여 패시베이션 층을 강화하는 경우가 많습니다.
일반적으로 "스테인리스강"에는 스테인레스강과 내산강이 모두 포함됩니다. 스테인레스 스틸은 항상 내산성이 있는 것은 아니지만, 내산성 강철은 일반적으로 강화된 화학 성분으로 인해 우수한 녹 저항성을 제공합니다.
오스테나이트계 스테인레스강과 용접특성
오스테나이트계 스테인리스강은 높은 비율의 크롬과 니켈을 함유하고 있으며 일반적으로 실온에서 완전한 오스테나이트 구조를 형성합니다. 이 강철은 우수한 가소성, 인성 및 내식성을 제공합니다. 그러나 용접 중에는 다음과 같은 몇 가지 과제가 있습니다.
입계 부식:
오스테나이트계 스테인리스강이 450~850도의 온도 범위에서 장기간 유지되면 Cr23C6 탄화물이 결정립계에 석출되어 크롬이 고갈된 영역이 생성되고 입계 부식이 발생할 수 있습니다. 예방 조치에는 티타늄이나 니오븀과 같은 원소가 포함된 초저탄소 또는 안정화된 용접 재료 사용, 저입열 용접 기술 적용, 용접 후 용체화 처리 등이 포함됩니다.
뜨거운 균열:
높은 열팽창 계수로 인해 오스테나이트계 스테인리스강은 냉각 중에 상당한 수축 응력을 경험하여 고온 균열이 발생하기 쉽습니다. 이를 방지하기 위해 용접 금속 조성을 조정하여 이중 구조를 형성할 수 있으며 페라이트 함량은 3%~5% 사이로 제어됩니다. 또한 적절한 전극 코팅을 선택하면 균열 위험을 줄일 수 있습니다.
응력 부식 균열:
오스테나이트계 스테인리스강의 용접 조인트는 특정 부식 환경에서 인장 응력으로 인해 지연된 균열이 발생할 수 있습니다. 예방 전략에는 호환 가능한 용접 재료 선택, 용접과 모재 간의 적절한 일치 보장, 적절한 용접 공정 사용, 용접 후 응력 완화 처리 적용 등이 포함됩니다.
불량한 용접 형성:
합금 함량이 높고 용융 풀의 유동성이 낮기 때문에 오스테나이트계 스테인리스강은 용접 표면 품질이 좋지 않을 수 있습니다. 용접 형성을 개선하기 위해 루트 패스용 텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접, 열 영향부의 민감화 온도 범위 제어, 좁은 용접 비드 기술 적용 등의 기술을 사용할 수 있습니다.
페라이트계 스테인레스강과 용접특성
페라이트계 스테인리스강은 크롬이 10.5~30% 함유되어 있으며 체심 입방격자 구조를 갖고 있습니다. 일반적으로 니켈이 부족하지만 향상된 특성을 위해 소량의 몰리브덴, 티타늄 또는 니오븀을 포함할 수 있습니다. 이 강철은 열전도율이 높고 열팽창이 낮으며 산화 및 응력 부식 저항성이 뛰어납니다. 용접 특성은 다음과 같습니다.
용접성:
열팽창 계수가 낮기 때문에 페라이트계 스테인리스강은 용접 응력이 발생하여 균열이 발생할 수 있습니다. 응력을 최소화하고 균열을 방지하려면 용접 전 예열과 용접 후 천천히 냉각하는 것이 필수적입니다.
입계 부식:
페라이트계 스테인리스강은 특히 탄소 함량이 높을 때 입계 부식이 발생하기 쉽습니다. 이러한 위험을 줄이려면 저탄소 또는 안정화된 용접 재료를 사용하는 것이 좋습니다.
부식 저항:
페라이트계 스테인리스강은 오스테나이트계보다 내식성이 우수합니다.316 스테인레스 스틸, 특히 염소 함량이 높은 환경에서는 더욱 그렇습니다. 이는 공격적인 부식 조건에 적합합니다.
기계적 성질:
페라이트계 스테인리스강은 저탄소강보다 항복 강도와 인장 강도가 약간 높지만 연성은 낮습니다. 용접 중 용접 가소성과 인성을 유지하는 데 특별한 주의를 기울여야 합니다.
취성:
페라이트계 스테인리스강은 실온, 특히 크롬 등급이 높은 경우 부서지기 쉽습니다. 용접 중 냉각 속도를 제어하고 적절한 용접 후 열처리를 적용하면 이 문제를 완화할 수 있습니다.
고온 취성:
고온에서 페라이트계 스테인리스강은 탄화물 침전으로 인해 취성이 발생할 수 있습니다. 강철의 탄소 및 질소 함량을 제어하면 이러한 위험을 최소화할 수 있습니다.
마르텐사이트계 스테인리스강과 용접특성
마르텐사이트계 스테인리스강은 체심 입방격자 구조의 고탄소 스테인리스강입니다. 열처리를 통해 높은 강도와 경도를 얻으나 상대적으로 가소성과 인성이 낮은 특성을 가지고 있습니다. 주요 용접 특성은 다음과 같습니다.
경화 경향:
마르텐사이트계 스테인리스강은 용접 후 냉각 시 단단하고 부서지기 쉬운 마르텐사이트 조직을 형성하는 경향이 있어 용접 접합부의 취성 및 균열 위험이 증가합니다.
예열 및 후열 처리:
용접 응력을 줄이고 균열을 방지하려면 용접 전 예열과 용접 후 열처리가 필수적입니다. 이러한 조치는 용접 부위의 인성을 회복하는 데 도움이 됩니다.
용접 균열:
담금질성과 용접 응력으로 인해 마르텐사이트계 스테인리스강은 특히 예열 및 후열 처리가 제대로 수행되지 않은 경우 냉간 균열이 발생하기 쉽습니다.
용접 재료 선택:
적절한 용접 재료를 선택하는 것이 중요합니다. 균열 위험을 줄이기 위해 일반적으로 모재의 화학적 조성과 일치하는 저수소 전극 또는 용접 와이어가 사용됩니다.
용접 과정:
아크 용접이나 TIG(텅스텐 불활성 가스) 용접과 같은 올바른 용접 공정을 선택하고 용접 매개변수를 제어하는 것은 고품질 용접을 달성하는 데 중요합니다.
냉각 속도:
용접 후 냉각 속도는 용접 품질에 큰 영향을 미칩니다. 급속 냉각은 경화 및 균열 위험을 증가시키는 반면, 천천히 냉각하면 용접 부위의 인성이 감소할 수 있습니다.
따라서 높은 용접 품질과 성능을 보장하려면 적절한 용접 재료를 선택하고, 용접 매개변수를 제어하고, 적절한 용접 후 처리를 수행해야 합니다. 내구성이 뛰어난 기계를 설계하고 제조하려면 스테인리스강의 용접 특성을 철저히 이해하는 것이 중요합니다.
