김승현
2020-05-27 19:52:40
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스테인레스용접봉
보통은
모재304에 308L
모재316에316L
모재 304와316에는 316L
스테인레스강과 카본스틸 309L
이렇게 알고있습니다.
용접접합편람 1권을 읽다보니 제3장 철강재료의용접
127p에 이종재료의 용접에서 스테인레스강304와 316과같이 서로다른재료를용접시 등급이 낮은 STS304에 맞추어 재료를 선정한다고 나와있습니다
1)등급이 낮은 재료에 맞추어 선정하는이유?
2)용접재료표에 보면 304와 316용접시 308, 316, 316L모두 사용가능하다고 나외있는 표가있는가. 반면 316만 사용하게 되있는 표가있기도 합니다
3)STS304에 용접재료STS316을 사용하면 안되는지?
자세히 나와있는 자료를 찾을수없어 여쭤봅니다
API RP 582 - Welding Guidelines for the Chemical, Oil, and Gas Industries 를 보시면, Table A.2에 스테인리스합금강에 대한 용접시 적용되는 용접봉을 나타내고 있습니다.
탄소강과 모든 스테인리스강에는 309와 인코넬 용접봉을 적용하는 것으로 되어 있습니다.
노트 2에는 일반적으로 고합금 전극봉을 선호한다 라고 되어 있습니다.
아마도 탄소강과 저합금강의 이종용접의 경우, AWS D10.8의 경우는 낮은 합금의 용접봉을 추천합니다.
하지만 API RP 582 Table A.1, Note 2에는
Higher alloy electrode specified in the table should normally be used to meet the required tensile strength or toughness after PWHT.
The lower alloy electrode specified may be required in some applications to meet weld metal hardness requirements.
이런 말이 있습니다. 고합금전극은 용접후열처리후 요구되는 인장강도 또는 인성을 만족해야할 경우에 일반적으로 사용되어야 한다(should:추천).
일부 용접금속의 경도를 만족해야하는 경우에는 더 낮은 합금의 전극이 요구될 수 있다. 라고 되어 있습니다.
상황에 따라, 필요에 따라 낮은 합금의 용접봉, 더 높은 합금의 용접봉을 쓸 수 있다고 생각됩니다.
관련 코드를 보시고, 확인을 하시길 바랍니다.
A1) 위에서 언급된 용접재료의 사용에 따라 낮은 경도와 내식성을 위해서는 “L” grade의 사용이 우선적으로 요구됩니다. 또한 용접부가 Mo(316 SS: 2-3Mo) 나 N 함량이 높으면 chloride 분위기에서 내식성은 향상되지만 이미 모재가 304 SS라면 꼭 2-3%Mo를 고집할 필요는 없다고 봅니다.
A2) ASS 재료들 사이에서의 용접에서 가장 중요한 관심사는 Solidification cracking이고 그다음은 weld decay/knife line attack 등일 것입니다. 후자는 주로 운전 중 발생되는 반면에 전자는 용접 후 바로 나타나는 경우가 대부분이며 이를 피하기 위해 모재 A, 모재 B, 용접재료 C의 FN을 모두 고려하여 최종 용접부 D 재료의 필요한 FN을 얻게됩니다. 이때, 비록 “L” grade (low carbon)가 FN값을 약간 낮추지만 후자의 문제점을 피하기 위해서는 우선 선택이 필수적입니다.
한편, 304(L)SS모재의 경우는 austenite 가 충만한 조직 [0-6FN] 이라 동급의 304(L) SS로 용접할 경우 Solidification cracking 에 극히 민감하게 됩니다. 따라서 304(L) SS라는 용접봉 재료는 사용되지 않고 Standard 에도 등재하지 않습니다. 304(L) to 304(L) 용접에 E/ER316(L) [5-12FN]을 사용하더라도 종종 Solidification cracking이 발생할 수 있습니다. 따라서 FN이 더 높은E/ER308(L) [12-18FN]을 기본적으로 사용해야 합니다.
한편, Solidification cracking를 피하기 위해 304(L) to 316(L) 용접에는 E/ER316(L) [5-13FN] 나E/ER308(L) [12-18FN] 를 사용합니다.
A3) 내식성의 요구를 위한 “L” grade(E/ER316L) 의 사용은 인장강도, 피로강도의 향상에는 전혀 도움이 되지 않습니다. 따라서, 만약 구조 계산에서 이들 기계적 성질을 향상시켜야 한다면 E/ER316L 대신에E/ER308L, E/ER308LMo or E/ER316LMn 이 추천되기도 합니다.
참고문헌 (other than above standards)
ASME Sec. II, Part C
은정철, 용접재료와 코드, 대신기술, 2000
은정철, 스테인레스강의 특성과 이용, 대신기술, 2000
Hope this helps,
Thomas Eun
API RP582 Committee Member
이렇게 생각해 보세요
일반적인 상온 조건에서 두 재질의 기계적 강도의 차이는 미미합니다. 그것 보다는 내식성 관점에서 재질을 구분할 필요는 있습니다만, 하나의 구조물에 두 재질을 혼용해서 썻다는 얘기는 둘에 어느 쪽을 써도 사실 연결부위에서는 큰 문제가 없다는 해석이 됩니다.
그래서 AWS 등에서는 원론적으로 두 재질중에 Lower Grade를 써도 된다고 추천하고 있습니다. 접합편람의 내용도 이런 원론적인 입장에서 정리한 것으로 이해하고 있습니다. 하지만, 실제 업무에서는 다들 기왕이면 하나라도 더 좋은 것으로 때우려고 하지요.
두 재질 사이에 특별히 용접성의 차이도 미미한 수준이기에 실제 현업에서는 이를 구분하는 것이 의미 없습니다.
안녕하세요. 쉽게 설명하겠습니다.
1) 등급이 낮은 재료에 맞추어 선정하는이유?
=> 굳이 등급이 높은 재료에 맞추어 봐야 별 의미가 없다고 판단해서 그런 것 같습니다. Cost Saving 도 조금은 됩니다.
2)용접재료표에 보면 304와 316용접시 308, 316, 316L모두 사용가능하다고 나외있는 표가있는가. 반면 316만 사용하게 되있는 표가있기도 합니다
=> 맞습니다. 그렇군요
3)STS304에 용접재료STS316을 사용하면 안되는지?
=> 사용하면 않된다는 것은 아닙니다. 강도등 여러가지 측면에서 보면 문제는 없습니다. 다만 통상의 개념이 아니기 때문에, 사업주(고객)의 설득이 필요합니다.
참고로 현장에서 이런 류의 문제가 발생하면, 저는 위에 관리자님께서 언급하신 것과 같이 가능하면 좀더 높은 등급의 용접봉을 사용하라고 권하고 있습니다.
예, CS + LTCS => LTCS 용접봉
CS + 1.25 Cr Low Alloy => ER 80S-B2/E8018-B2
304 + 316 => 316 계 용접봉
낮은 등급의 자재를 사용하면 사업주에게 Code 상에 문제가 없으니 그렇게 용접했다. 문제 없다 라는 것을 수차례 설명을 하여야 하고 아주 가끔은 좀더 높은 등급의 자재를 사용하라는 Comment 도 있습니다. 이런 류의 용접은 자주 있는 것도 아니어서 후환을 없애기 위해서 높은 등급 자재 사용합니다.
감사합니다.
바로 위의 자세한 답글에 대해 몇자 첨언해 보고자 합니다.
지금 여기서 다루고 있는 ASS의 용접에서 등급이 무엇인지 궁금하네요. 예를들어, 304, 308, 308L, 308LMo, 309, 309L, 316, 316L, 347 에서 등급 순서가 무엇인가요? 결론적으로 말씀드리면 이들 사이에는 등급이라는 것이 없습니다.
앞에서 저가 언급한 바와 같이 ASS의 용접에서는 용접중의 Solidification crack/Weld decay/Knife line attack 의 대책 검토가 최우선이 되어야하고 그 다음으로 필요시 특별한 내식성* 과 강도** 의 적용 유무를 확인해야 할 것입니다. Welding관련 Industrial standards (e.g., API RP582/577) 는 모두 전자를 고려한 용접재료 적용 기준을 제시하고 있습니다. 아울러 Project 수행중에 적용하는 거의 모든 Welding Spec은 이들 RP standards를 강제로 적용토록 하고 있습니다. 이들 standards는 304 + 304 에 316용접봉을 허용하지 않고 있습니다. 그 적용 근거는 위의 설명을 참조바랍니다.
*예를를어 chloride 분위기나 naphthenic acid service에서는 Mo 가 많을 수록 내식성이 증가하나 질산용액에서는 Mo 가 적을수록 내식성이 높음.
**Creep, Fatigue 또는 Fatigue corrosion environments에서는 일반적으로 높은 강도가 유효하나 SSC (sulfide stress cracking) 나 Cryogenic service에서는 낮은 강도가 선호됨.
한편, 사업주/대행사에게 설명하는 과정이 쉽지 않다는 것은 이해합니다만 Project Spec 과 Industrial codes/standards를 충실히 만족시키고 있고 실적 사례가 있다면 왜 후환을 걱정하시나요? 무리한 Comments가 나오면 당연히 Change order(cost & delivery) 대상이 아닌가요. 언급하신 “통상의 개념”은 항상 논리적인 근거에 기초하고 있으므로 그 정성적/정량적 배경을 유지 & 확보하고 있다면 훨씬 효과적인 Change order system을 운영할 수 있을 것으로 생각해 봅니다
Thomas Eun
공지사항
API RP 582 Table A2와 AWS D10.4의 Stainless Steel의 경우는 유사합니다.
예를들어 304와 316을 용접할 때, API RP 582는 308(L), 316 의 용접봉을 쓰도록 하고 있습니다.
API RP 582 TableA1과 AWS D10.8의 탄소강 이종용접의 경우는 용접봉의 차이가 있습니다.
API는 고합금 용접봉을 일반적으로 적용하며, AWS는 낮은 합금의 용접봉을 적용하는 것으로 되어 있습니다. 한번 코드를 입수해서 보시는 것이 좋을 듯 합니다.
이유는 다른 고수들께서 답변을 주시죠.
1590713645&&API RP 582 TA2.JPG
1590713645&&AWS D10.4 T7.JPG
1590713645&&API RP 582 TA1.JPG
1590713645&&AWS S10.8 T2.JPG