한상훈
2011-10-12 17:20:43
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Duplex 용접에 관련하여 궁금한 것이 있어 질의 드립니다
저희 회사에서 일반적으로 용접하고 있는 Duplex (UNS 31803 , UNS32205) 경우
용가재는 Ferrite 가 규제된 것을 사용하고 있으며, Test 후 용접부 ferrite 조직 검사를 하여도 큰 문제는 없습니다
(30% ~ 70%)
하지만 HAZ 의 ferrite 의 함유량이 70% 초과 합니다
용접시 입열량 또한 1~1.5 KJ/mm 를 초과 하지 않도록 주의 해서 용접 하고 있으며, 층간온도 또한 150℃ 를
넘지 않게 용접하고 있습니다.
하지만 이렇게 해도 HAZ 부의 Ferrite 값이 70% 를 초과 하는데, 어떤 부분이 문제가 있는지 모르겠습니다.
참고로 용접 Process 는 GATW + SMAW + SAW 이며 SMAW 와 SAW 의 HAZ 부가 문제가 됩니다
DSS의 용접시에 가장 주의해야 할 부분은 총 입열량입니다.
특히 Weldmetal은 그나마 모재 보다 높은 Ni함량으로 인해 그럭저럭 FN을 맞출 수 있지만, HAZ는 조금만 입열이 높아서 대략 350 ~ 600도 영역에 머무르는 시간이 길어지게 되면 탄화물의 석출로 인해 FN이 증가하게 됩니다.
반대로 너무 급냉이 이루어지면 초기 생성된 Ferrite가 Austenite로 분해하지 못해서 FN이높게 나올 수 있으나, 그럴 경우는 Weldmetal의 FN이 높게 나오게 됩니다.
그래서 많은 문헌에서 최적의 입열 조건에 대해 언급하고 있는 것이지요.
Ferrite 생성을 가장 크게 좌우하는 것은 Cooling Period입니다.
즉 냉각시간이 짧으면(Short Cooling Period) 낮은 Austenite 석출 및 높은 Ferrite 유지가 되며,
냉각시간이 길면(Long Cooling Period) 높은 Austenite 석출 및 낮은 Ferrite 잔류가 됩니다.
상기 조건이 어려울 수도 있습니다.
저입열 용접 및 낮은 패스간 온도를 요구하면서 냉각시간을 길게 유지하는 것이 쉽지 않을 겁니다.
Duplex 용접을 위한 여러가지 사항이 고려되어야 하겠지만, HAZ의 Ferrite 생성량을 줄이기 위한 목적만을 생각한다면, 냉각시간을 길게 유지하기 위한 방편으로 모재를 특정 온도로 예열 상태를 유지하는 방법도 강구해 볼 필요가 있다고 판단됩니다.(예열 온도는 패스간온도와 연관해서 용접에 영향을 주지않는 온도로 하며 Heating Band 설치하는 것이 바람직함)
즉, 모재가 예열상태가 아닌 경우 용접부의 열이 모재로 신속히 빠져 나감에 따라 HAZ의 냉각시간이 짧아지기 때문입니다.
부가적으로 GTAW에서 HAZ의 Ferrite값을 만족하는 사유는 차폐가스로 아르곤+질소(5~10%) 혼합가스를 사용하실 것으로 판단되며 질소가 Austenite Former 역할을 하기 때문입니다.
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