이진영
2008-05-22 08:39:13
13
219
SA516-70N+S5(12mm)와 SB443 UNS NO6625(3.5mm) plate(clad)를 2:1 Ellip.Head(지름 1956)로 만들기 위해 press 및 spinning 성형(상온에서 수행)을 하였는데 plate의 표면에서 crack이 발생하였습니다.
crack이 발생한 원인은 무엇이며 해결 방안으로는 어떠한 것이 있을까요?
재료의 성질 및 특성과 연관지어 설명해주시면 더욱 감사하겠습니다.
꼭 완벽한 답변이 아니어도 좋습니다. 참고할만한 조언이라도 남겨주세요~~~.
crack이 발생한 원인은 무엇이며 해결 방안으로는 어떠한 것이 있을까요?
재료의 성질 및 특성과 연관지어 설명해주시면 더욱 감사하겠습니다.
꼭 완벽한 답변이 아니어도 좋습니다. 참고할만한 조언이라도 남겨주세요~~~.
계속해서 답변해 주셔서 대단히 감사드립니다.
공부를 하다보니 자꾸만 추가 질문이 생기네요.
[General Guideline of Head Forming] 내용 중에서
"For instance, SSC and forming crack are reported after cold forming." 이 부분이 이해가 잘 가지 않습니다.
Cold reduction이 15%를 넘지 않도록 하는 것과 이 부분을 어떻게 연관시켜야 할 지 모르겠습니다.
그리고 제가 질문한 SB443 UNS NO6625(Inconel 625) 재료의 composition은 60Ni-22Cr-9Mo-3.5Cb로 sulfide가 없습니다. 물론 wet H2S service에서라고 되어 있기는 하나 이 조건이 언제 어디에서 적용되는 것인지 모르겠습니다.
저는 제목에 나와 있는 clad steel의 press 성형 및 spinning 작업 시에 표면에 발생한 crack에 대한 원인과 해결책을 얻고자 합니다.
cold reduction이 15%를 넘지 않도록 성형하거나 repair하는 것 이외에 PWHT가 아닌 예열을 통해 crack을 방지할 수는 없을까요?
처음부터 제가 기초지식이 부족하여 좋은 내용으로 답변해 주신 것들을
모두 이해하지 못하고 있는 것 같습니다.
첨부한 파일은 작업 과정을 찍은 사진입니다.
pressrolling.bmp
공부를 하다보니 자꾸만 추가 질문이 생기네요.
[General Guideline of Head Forming] 내용 중에서
"For instance, SSC and forming crack are reported after cold forming." 이 부분이 이해가 잘 가지 않습니다.
Cold reduction이 15%를 넘지 않도록 하는 것과 이 부분을 어떻게 연관시켜야 할 지 모르겠습니다.
그리고 제가 질문한 SB443 UNS NO6625(Inconel 625) 재료의 composition은 60Ni-22Cr-9Mo-3.5Cb로 sulfide가 없습니다. 물론 wet H2S service에서라고 되어 있기는 하나 이 조건이 언제 어디에서 적용되는 것인지 모르겠습니다.
저는 제목에 나와 있는 clad steel의 press 성형 및 spinning 작업 시에 표면에 발생한 crack에 대한 원인과 해결책을 얻고자 합니다.
cold reduction이 15%를 넘지 않도록 성형하거나 repair하는 것 이외에 PWHT가 아닌 예열을 통해 crack을 방지할 수는 없을까요?
처음부터 제가 기초지식이 부족하여 좋은 내용으로 답변해 주신 것들을
모두 이해하지 못하고 있는 것 같습니다.
첨부한 파일은 작업 과정을 찍은 사진입니다.
pressrolling.bmp
1.Cold reduction 15%를 기준으로 선정하는 이유는 무엇인지 궁금합니다.
[Answer] From experience (cf, the guideline in ASME Sec.VIII, Div.1, Table UNF-79)
2.Hot forming 온도가 900~1150도씨로 명기되어 있던데 이 온도 역시 어떠한 이유에서 설정되었는지 알고 싶습니다.
[Answer] To avoid work hardening completely and promote forming effectively.
3.SSC는 무엇의 약자입니까?
[Answer] Sulfide Stress Cracking (in Wet H2S Service)
P.S. No.3 of conclusion should be revised/updated as below.
3. When the cold reduction of CS is above 5% and you find the second crack on Alloy 625 surface after repair welding and PWHT per CS, as far as I know there are no repair methods any more.
thomaseun at hanmail.net for further discussion
[Answer] From experience (cf, the guideline in ASME Sec.VIII, Div.1, Table UNF-79)
2.Hot forming 온도가 900~1150도씨로 명기되어 있던데 이 온도 역시 어떠한 이유에서 설정되었는지 알고 싶습니다.
[Answer] To avoid work hardening completely and promote forming effectively.
3.SSC는 무엇의 약자입니까?
[Answer] Sulfide Stress Cracking (in Wet H2S Service)
P.S. No.3 of conclusion should be revised/updated as below.
3. When the cold reduction of CS is above 5% and you find the second crack on Alloy 625 surface after repair welding and PWHT per CS, as far as I know there are no repair methods any more.
thomaseun at hanmail.net for further discussion
혹시라도 있을 지 모를 오해와 곡해를 방지하기 위해 관련 참고 자료를 첨부합니다.
첨부의 문서를 보시면 Inconel 625에 대한 개략적인 정보를 얻으실 수 있을 것이며, 본문에 제시된 참고 자료를 찾아 보시면 좀더 구체적인 사항들을 확인할 수 있습니다.
내식성에 대한 부분은 앞서 제가 지적한 바와 같이 이 강종의 워낙 가공 경화 효과가 강하고 열간 가공 과정에서 조직의 변화가 발생하여 내식성이 저하하고 취성이 생길 수도 있습니다.
그러나, 그러한 부분은 어디까지나 내용물 즉, Process Condition을 검토한 이후에 언급되어야 할 부분이며, 그러한 문제점이 일반적인 상황에서 심각하게 대두되어야만 한다면 625의 용접부에 대해서도 비슷한 걱정을 해야만 하겠지요.
그리고 무엇보다 중요한 사실은 지금 균열이 발생한 것은 모재인 탄소강이 아니라 Inconel 625 Clad층이라는 점입니다.
앞서 제가 제시해 드린 열간 성형온도가 다소 낮은 느낌은 있지만, 아마도 현재 가공 설비의 용량이나 상황이 그 보다 더 높은 온도를 유지하기가 마땅치 않을 것 같기에 우선 그 정도로 제시한 것입니다.
폭잡에 의해 가공 경화가 발생한 층을 너무 무리하게 성형을 하면 균열이 발생하는 것은 어찌 보면 당연한 결과이겠지요.
열간 및 냉간 가공과 관련하여 첨부물의 본문 내용중에 일부를 발췌합니다.
Because INCONEL alloy 625 was especially developed to retain high strength at elevated temperature, it resists deformation at hot-working temperatures. It is readily fabricated by hot forming, however, provided adequately powerful equipment is used. When INCONEL alloy 625 is hot-formed, it should be heated in a furnace whose temperature is held at (but not above) 2150°F. The work should be brought up to as close to 2150°F as conditions permit. Heavy forging can be carried out from 2150°F down to 1850°F. Lighter reductions can be taken down to 1700°F. To guard against duplex grain structure, the work should be given uniform reductions. Final minimum reductions of 15 to 20% for open-die work are recommended.
INCONEL alloy 625 can be cold-formed by standard processes. The force required to shear the alloy in the annealed condition is shown in Figure 17. More indications of its resistance to deformation can be derived from the true stress-true strain curves (see the “Mechanical Properties” section of this bulletin) and the effect of cold work on hardness (Figure 18).
Increased tensile properties can be achieved by cold work for moderate-temperature applications. Tensile strengths of more than 300,000 psi accompanied by good ductility have been developed in 0.010-0.020-in.-diameter wire after 75-90% cold reduction (See Table 10). Effects of cold work on plate are shown in Table 11. Further information on hot- and cold-forming INCONEL alloy 625 can be found in the publication ‘Fabricating’ on our website, www.specialmetals.com.
Inconel625.pdf
첨부의 문서를 보시면 Inconel 625에 대한 개략적인 정보를 얻으실 수 있을 것이며, 본문에 제시된 참고 자료를 찾아 보시면 좀더 구체적인 사항들을 확인할 수 있습니다.
내식성에 대한 부분은 앞서 제가 지적한 바와 같이 이 강종의 워낙 가공 경화 효과가 강하고 열간 가공 과정에서 조직의 변화가 발생하여 내식성이 저하하고 취성이 생길 수도 있습니다.
그러나, 그러한 부분은 어디까지나 내용물 즉, Process Condition을 검토한 이후에 언급되어야 할 부분이며, 그러한 문제점이 일반적인 상황에서 심각하게 대두되어야만 한다면 625의 용접부에 대해서도 비슷한 걱정을 해야만 하겠지요.
그리고 무엇보다 중요한 사실은 지금 균열이 발생한 것은 모재인 탄소강이 아니라 Inconel 625 Clad층이라는 점입니다.
앞서 제가 제시해 드린 열간 성형온도가 다소 낮은 느낌은 있지만, 아마도 현재 가공 설비의 용량이나 상황이 그 보다 더 높은 온도를 유지하기가 마땅치 않을 것 같기에 우선 그 정도로 제시한 것입니다.
폭잡에 의해 가공 경화가 발생한 층을 너무 무리하게 성형을 하면 균열이 발생하는 것은 어찌 보면 당연한 결과이겠지요.
열간 및 냉간 가공과 관련하여 첨부물의 본문 내용중에 일부를 발췌합니다.
Because INCONEL alloy 625 was especially developed to retain high strength at elevated temperature, it resists deformation at hot-working temperatures. It is readily fabricated by hot forming, however, provided adequately powerful equipment is used. When INCONEL alloy 625 is hot-formed, it should be heated in a furnace whose temperature is held at (but not above) 2150°F. The work should be brought up to as close to 2150°F as conditions permit. Heavy forging can be carried out from 2150°F down to 1850°F. Lighter reductions can be taken down to 1700°F. To guard against duplex grain structure, the work should be given uniform reductions. Final minimum reductions of 15 to 20% for open-die work are recommended.
INCONEL alloy 625 can be cold-formed by standard processes. The force required to shear the alloy in the annealed condition is shown in Figure 17. More indications of its resistance to deformation can be derived from the true stress-true strain curves (see the “Mechanical Properties” section of this bulletin) and the effect of cold work on hardness (Figure 18).
Increased tensile properties can be achieved by cold work for moderate-temperature applications. Tensile strengths of more than 300,000 psi accompanied by good ductility have been developed in 0.010-0.020-in.-diameter wire after 75-90% cold reduction (See Table 10). Effects of cold work on plate are shown in Table 11. Further information on hot- and cold-forming INCONEL alloy 625 can be found in the publication ‘Fabricating’ on our website, www.specialmetals.com.
Inconel625.pdf
Please find the attached summary.
[Conclusion]
1. Please follow up the above General Guideline for new fabrication.
2. When the cold reduction of CS is below 5% and if you want to use the head after repair, the only way may be below.
- Remove the clad part (more than 15% reduction area) by grinding
- Weld overlay to make up the reduced clad thickness.
3. When the cold reduction of CS is above 5%, as far as I know there are no repair methods.
thomas at hanmail.net for further discussion.
Alloy625CladHeadcoldformingcrack.pdf
[Conclusion]
1. Please follow up the above General Guideline for new fabrication.
2. When the cold reduction of CS is below 5% and if you want to use the head after repair, the only way may be below.
- Remove the clad part (more than 15% reduction area) by grinding
- Weld overlay to make up the reduced clad thickness.
3. When the cold reduction of CS is above 5%, as far as I know there are no repair methods.
thomas at hanmail.net for further discussion.
Alloy625CladHeadcoldformingcrack.pdf
Here is some revised and updated information attached.
thomaseun at hamail.net for further discussion.
Alloy625CladHeadcoldformingcrack-rev.1.pdf
thomaseun at hamail.net for further discussion.
Alloy625CladHeadcoldformingcrack-rev.1.pdf
냉간 가공과 열간 가공을 결정하는 주요 인자는 역시 가공성에 좌우한다고 얘기할 수 있습니다.
냉간에 비해 열간으로 가공을 하게 되면, 열팽창과 수축에 의한 변형이 야기될 수 있고, 특히 지금과 같은 이종 재질일 경우에는 열팽창 계수의 차이에 의한 문제점이 있을 수도 있겠지요.
하지만 반대로 열을 가하면서 성형을 하게 되면, 무리한 힘을 가하지 않아도 되기에 강재에 과다 응력을 가할 일이 없어지고, 변형의 정도에 따라 국부적으로 발생할 수 있는 응력도 최소화할 수 있는 장점이 있지요
물론 시간은 좀 빨라지겠지만, 상대적으로 비용은 좀 더 들 수 있지요.
폭잡을 하게 되면, 접합 계면 뿐만아니라 표면에도 가공 경화에 의한 경도 상승이 있을 수 있게 됩니다.
이러한 경도 상승은 결국 연성의 저하를 의미하게 되고, 그결과 Spining 중에 Crack을 유발할 가능성이 높아지는 것이지요
직경이 크고, 두께가 두꺼운 Austenitic Stainless Steel강재를 성형하는 과정에서 표면에 균열이 발생하는 경우를 종종 보게 됩니다.
심한 경우에는 아예 관통된 균열을 유발하기도 합니다.
지금 상황에서 성형 과정 전반에 대한 이해과 평가가 우선적으로 이루어져야 열간이 좋을지, 냉간이 좋을지 평가를 할 수 있습니다.
그런데, 무엇보다도 현 제작 업체의 장비와 실력이 냉간에 익숙했기 때문에 냉간을 선택한 것일 테고, 그 상황에서 열을 가할 수 있다면 조금이라도 균열 발생을 줄일 수 있겠지요
결국 제작자의 능력과 설비 및 경험에 관련된 부분이 많이 있습니다.
우선적으로 열을 가하면서 (특별한 근거를 제시하기는 힘들지만, 대충 한 400도 정도 부터 시작하면 될 것 같습니다.) 성형을 해 보시길 추천합니다.
참고로 일반적으로 열간과 냉간을 구분하는 기준은 해당 재료의 변태 온도의 절반을 기준으로 언급합니다.
따라서 일반 탄소강의 경우에는 723도의 변태점에서 절반에 해당하는 400도 근처를 열간 가공의 시작 온도로 보면 되겠습니다.
물론 그 이하의 온도도 열을 가하기 때문에 열간이라고 주장한다면 부정할 수는 없겠지요.
냉간에 비해 열간으로 가공을 하게 되면, 열팽창과 수축에 의한 변형이 야기될 수 있고, 특히 지금과 같은 이종 재질일 경우에는 열팽창 계수의 차이에 의한 문제점이 있을 수도 있겠지요.
하지만 반대로 열을 가하면서 성형을 하게 되면, 무리한 힘을 가하지 않아도 되기에 강재에 과다 응력을 가할 일이 없어지고, 변형의 정도에 따라 국부적으로 발생할 수 있는 응력도 최소화할 수 있는 장점이 있지요
물론 시간은 좀 빨라지겠지만, 상대적으로 비용은 좀 더 들 수 있지요.
폭잡을 하게 되면, 접합 계면 뿐만아니라 표면에도 가공 경화에 의한 경도 상승이 있을 수 있게 됩니다.
이러한 경도 상승은 결국 연성의 저하를 의미하게 되고, 그결과 Spining 중에 Crack을 유발할 가능성이 높아지는 것이지요
직경이 크고, 두께가 두꺼운 Austenitic Stainless Steel강재를 성형하는 과정에서 표면에 균열이 발생하는 경우를 종종 보게 됩니다.
심한 경우에는 아예 관통된 균열을 유발하기도 합니다.
지금 상황에서 성형 과정 전반에 대한 이해과 평가가 우선적으로 이루어져야 열간이 좋을지, 냉간이 좋을지 평가를 할 수 있습니다.
그런데, 무엇보다도 현 제작 업체의 장비와 실력이 냉간에 익숙했기 때문에 냉간을 선택한 것일 테고, 그 상황에서 열을 가할 수 있다면 조금이라도 균열 발생을 줄일 수 있겠지요
결국 제작자의 능력과 설비 및 경험에 관련된 부분이 많이 있습니다.
우선적으로 열을 가하면서 (특별한 근거를 제시하기는 힘들지만, 대충 한 400도 정도 부터 시작하면 될 것 같습니다.) 성형을 해 보시길 추천합니다.
참고로 일반적으로 열간과 냉간을 구분하는 기준은 해당 재료의 변태 온도의 절반을 기준으로 언급합니다.
따라서 일반 탄소강의 경우에는 723도의 변태점에서 절반에 해당하는 400도 근처를 열간 가공의 시작 온도로 보면 되겠습니다.
물론 그 이하의 온도도 열을 가하기 때문에 열간이라고 주장한다면 부정할 수는 없겠지요.
공지사항
[General Guideline of Head Forming] 내용 중에서
"For instance, SSC and forming crack are reported after cold forming." 이 부분이 이해가 잘 가지 않습니다.
Cold reduction이 15%를 넘지 않도록 하는 것과 이 부분을 어떻게 연관시켜야 할 지 모르겠습니다.
그리고 제가 질문한 SB443 UNS NO6625 (Inconel 625) 재료의 composition은 60Ni-22Cr-9Mo-3.5Cb로
sulfide가 없습니다. 물론 wet H2S service에서라고 되어 있기는 하나 이 조건이 언제 어디에서 적용되는
것인지 모르겠습니다.
[Answer] ; Sulfide is not for a chemical element in the Alloy 625 but for a service element. Some crack of cold formed head with Alloy 625 operated in wet sour service were reported in some articles. The crack mechanism was SSC in wet sour service.
And also some cracks of cold formed head with Alloy 625 after severe cold forming and before operation (> 15% reduction) were reported. I guess this head may be a part (top head) of fractionator (column) which is in the very severe corrosion environment. You have to remove any sources of corrosion crack due to hardened metal surface in operation as well as any (delayed) cracks from the severe cold formed condition before operation.
저는 제목에 나와 있는 clad steel의 press 성형 및 spinning 작업 시에 표면에 발생한 crack에 대한 원인과
해결책을 얻고자 합니다.
[Answer] ; My concern is your client’s decision (whether they may accept he repair work - how much, repair procedure or want to make new head.). That is, if you do not prepare the sound repair procedure (no SCC/severe corrosion risk due to the work hardened condition.), your client cannot accept the repair.
cold reduction이 15%를 넘지 않도록 성형하거나 repair하는 것 이외에 PWHT가 아닌 예열을 통해 crack을
방지할 수는 없을까요?
[Answer] ; Preheating is not related with this repair. It would rather be able to increase the likelihood of IGC (intergranular corrosion crack) during operation.
Please email me if you want to discuss more detail.
thomaseun at hanmail.net