안녕하세요?
우주발사체 관련 이종금속 용접 관련 질문 드립니다.
- 모재 : INCONEL 718, XM-19(STAINNESS STEEL계열)
- INCONEL 이종 용접에 대해 지식이 없어 인터넷을 찾아보니 SOLUTION화 해서 용접을 한 후 AGING을 추천을 하고
- 용접봉은 어떤 제품류를 적용해야 할 지 막막합니다.
안녕하세요, 문의주신 건에 대해 추가적인 정보가 필요합니다.
아래와 같은 정보 확인 가능하실지요?
1. 용접 후 사용환경: 온도/접촉유체(매질)/용접부에 필요한 성능(기계적 성질/화학적 성질) 등.
2. 이종재료간 용접은 두 재료의 성능을 다 만족할 수 없기 때문에 위와 같은 사용환경 정보를 고려해서 최선을 선택하게 됩니다.
이 이음은 가능하지만 쉽지 않은 용접이 될 것입니다. Alloy 718의 가장 문제점인 Laves Phase의 형성, Nb편석과 Hydrogen Embrittlement 뿐만 아니라 이 이음에서의 Solidification Crack, Thermal Expansion Difference 등이 건전한 용접을 불편하게 하기 때문일 것입니다. 특히, 우주 발사체는 Cryogenic environment 와 Elevated temperature에 동시에 노출되기에 PQR을 통해 이런 문제점을 최소화시키는 방법을 찾아 나가는 신중한 주의가 요구됩니다. 다음의 기본적인 Guideline이 검토의 시작점이 될 것으로 판단합니다.
- 모재의 건전한 성능 유지 (강도, toughness, solution heat treatment 상태)
- Welding Process: GTAW (Ar gas) preferable
- Laves Phase의 형성의 최소화: ERNiCrMo3 (Inconel 625) 사용, 낮은 입열, 빠른 용접속도로 (단, 너무 빠른 냉각 속도는 Toughness를 저하시킴)
- Thermal Expansion Difference 에 의한 변형 & Crack 방지: ERNiCrMo3 (Inconel 625) 사용, Root Gap 최소화, Inconel 부재의 용융 Pool을 좀 더 확장.
- Nb편석 최소화: 용접 개선 부위의 Cleanness 유지 (no contamination & oxygen), 낮은 입열, 빠른 용접속도로, Balanced Nb between Base Metal and Filler, Preheat,
- Hydrogen Embrittle 방지: No moisture & hydrogen
References
API 6A718
API 6ACRA
NASA LLIS-0663
NASA/TM—2001-209660 (see latest version)
NASA/TM-2004-213253 (ARL-TR-3266) (see latest version)
Welding of Inconel 718, Welding Journal, Welding Research Supplement, Nov. 1970, p531-s
Effect of Heat Treatment on the Tensile and Fracture Toughness Behavior of Alloy 718 Weldments, Welding Journal, Welding Research Supplement, Aug. 1984, p237-s
Dissimilar Welding of Inconel Alloys with ASS, Journal of Pressure Vessel Technology, Transactions of the ASME, August 2022
NACE Conference Papers C2019-13025, C2023-19419, C2023-18793
이종 재질의 용접시에는 기계적인 강도, 용접금속의 건전성, 용접금속의 내식성, 용접 현장 적용성 등 다양한 관점에서 고려를 진행해야 합니다.
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