이종석
안녕하십니까.
이종 재질의 용접에 대해 의문사항이 있어서 이렇게 글을 올립니다.
309 의 용접부 위에 INCONEL 용접은 되던데 INCONEL 용접부 위에 309 로 용접을 하니까 CRACK 이 발생하더군요
이에 대한 이유를 알 수 있을가요?
답변 부탁드립니다.
감사합니다.
이종 재질의 용접에 대해 의문사항이 있어서 이렇게 글을 올립니다.
309 의 용접부 위에 INCONEL 용접은 되던데 INCONEL 용접부 위에 309 로 용접을 하니까 CRACK 이 발생하더군요
이에 대한 이유를 알 수 있을가요?
답변 부탁드립니다.
감사합니다.
비슷한 질문이 왜 CS위에 ASS를 Weld Overlay하면 되는 데... ASS위에 CS를 Weld Overlay하면 잘 깨지느냐 하는 것입니다.
이렇게 생각해 보세요. 용접부가 잘 깨지지 않고 건전한 용접금속을 얻기 위해서는 여러가지 조간들이 만족되어야 합니다.
Martensite가 작아야하고, Full Austenite 조직 보다는 약간의 Ferrite가 함유된 것이 필요합니다.
그리고 이종재질을 용접하게 되면, 늘 약간의 모재가 녹아서 용접금속에 포함됩니다. 결국 완성된 용접금속은 약간의 모재가 녹아 들어간 합성 조직이 되겠지요
그 조직의 성상이 어떤가에 따라 용접성이 좋다 안좋다를 얘기할 수 있습니다. Schaeffler Diagram을 보시고, 두 금속 사이에서 30% 내외의 확산률을 기준으로 완성된 용접금속이 무엇이 될지를 고민해 보시면 바로 답이 나올 겁니다.
우선 오스테나이트 스테인레스강과 인코넬 용접자재의 대표적인 원소의 화학조성 구성비를 검토해야 합니다.
오스테나이트 스테인레스강(여기서는 309 계열)의 경우는 대략 Cr 24%, Ni 13%, 소량원소외 나머지는 Fe Base입니다.
인코넬(여기서는 Inconel 600)의 경우는 Cr 15%, Fe 5~7%, 소량원소외 나머지는 Ni Base입니다.
또한, 모재와 용융금속의 Dilution을 검토해야 합니다.(대략 15~25% Dilution)
즉, 화학조성 구성비와 Dilution를 검토하면,
309 계열 용접자재는 용융이 되어 Cr당량과 Ni당량비에 따라 오스테나이트 기지에 델타-페라이트(FN)를 형성함으로써 내부식성을 확보합니다. 단, FN이 적으면 열간균열이 발생하고 FN이 많으면 시그마상에 따른 취성이 강하게 됩니다.
즉, 기존 인코넬 용접부에 309 계열 용접자재로 용접을 하면, 여러가지의 상황이 나타나겠지만, 용융금속은 기존 인코넬 용접부에서 Dilution 15~25% 정도로 공급되는 다량의 Ni 및 다소 적은 Cr으로 인해 Ni 당량 증가/Cr당량 감소 인해 FN값이 현저히 감소하게 되며, 결국에는 열간균열이 발생하게 됩니다.
그러나 기존 309 계열 용접부에 오스테니이트계인 인코넬 용접자재로 용접을 하면, 용융금속은 기존 309 계열 용접부에 Dilution 15~25% 정도로 Cr, Ni, Fe가 공급이 되어도 인코넬이 갖는 화학 조성 범위내에서 거의 유지를 하기 때문에 결함 발생이 없습니다.
결론적으로 관리자님께서 말씀하신 것처럼 Schaeffler Diagram을 참조하시면 추가적인 내용을 확인하실 것으로 판단됩니다.
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