엄주호
2008-10-29 16:08:43
5
658
안녕하십니까?
PQ test중 문제가 발생하여 문의드립니다.
모재는 A106-B이고 용가재는 Owner requirement에 따라 2~3pass까지는 GTAW ERNiCr-3를 사용하고 그후는 FCAW E71T-1을 사용 합니다.
인코넬 용접봉이라 용접부와 용접봉 청결에 신경쓰고 전류를 낮추어 용접을 했는데요. 고온 균열로(응고균열) 판단되는 것이 사진처럼 발생되고있습니다.
용접설계가 잘못된것인지 아니면 용접 시 지켜야할 다른 사항있는지 궁금합니다.
weld joint는 single bevel, T17mm, Full penetration type 입니다.
고수님들의 답변 부탁드립니다.
사진0072.jpg
CS에 ASS의 Inconel로 용접을 하는 것과 Inconel위에 CS로 용접하는 것은 분명히 다릅니다.
CS에 비해 Inconel의 융점이 낮고 과열되기 때문에 CS위에 Inconel을 용접하게 되면 상대적으로 CS의 Dilution이 작게 발생하여 안정적인 Austenite조직의 Inconel용접금속이 얻어질 수 있습니다.
하지만, 그 반대의 상황이 되면 얘기가 달라집니다.
Inconel위에 CS를 용접하면 CS의 용접열에 의해 Inconel이 많이 용융하여 Dilution이 심하게되고, Schaefler Diagram에서 두 조직을 직선으로 이었을 때에 선상에서 나타나게 되는 조직중에 하나가 되겠지요
아마도 Austenite + Martensite조직이 될 가능성이 매우 높습니다.
그러니 균열 혹은 그에 준한 결함이 생기는 게 당연하다고 할 수 있지요.
지금과 같은 조건에서 용접을 해야 할 이유가 전혀 없습니다.
차라리 전부다 Inconel로 용접을 하던지 아니면 그냥 일반적인 용접부 처럼 전부 다 CS로 용접을 하세요.
용접부가 다른 조직에 비해 취약한 것은 사실이지만, 그렇다고 해도 전체 배관이 CS인데 유독 용접부 그것도 Root Pass만 Inconel로 용접할 이유는 없습니다.
CS에 비해 Inconel의 융점이 낮고 과열되기 때문에 CS위에 Inconel을 용접하게 되면 상대적으로 CS의 Dilution이 작게 발생하여 안정적인 Austenite조직의 Inconel용접금속이 얻어질 수 있습니다.
하지만, 그 반대의 상황이 되면 얘기가 달라집니다.
Inconel위에 CS를 용접하면 CS의 용접열에 의해 Inconel이 많이 용융하여 Dilution이 심하게되고, Schaefler Diagram에서 두 조직을 직선으로 이었을 때에 선상에서 나타나게 되는 조직중에 하나가 되겠지요
아마도 Austenite + Martensite조직이 될 가능성이 매우 높습니다.
그러니 균열 혹은 그에 준한 결함이 생기는 게 당연하다고 할 수 있지요.
지금과 같은 조건에서 용접을 해야 할 이유가 전혀 없습니다.
차라리 전부다 Inconel로 용접을 하던지 아니면 그냥 일반적인 용접부 처럼 전부 다 CS로 용접을 하세요.
용접부가 다른 조직에 비해 취약한 것은 사실이지만, 그렇다고 해도 전체 배관이 CS인데 유독 용접부 그것도 Root Pass만 Inconel로 용접할 이유는 없습니다.
The expected causes of crack are summarized below.
- Different thermal expansion coefficients : (1)
- Welding position (1G) : (1)
- Welding process (GTAW) : (1)
- Residual stress of base metal (PQ test) : (1)
- Gas composition (unknown) and metal transfer type (only for GMAW) : (2)
- Torch manipulation type (unknown) : (1)
- Dilution and multi-pass effect : The martensite mixed zone (MMZ) between CS and ERNiCr-3 might be produced when the hardness is more than 300 BHN at the crack zone on the bond. The local hardened zone (LHZ) width is predominantly a function of the type of welding consumable used. A Ni-based consumable (i.e., Inconel 82/182) always produced a narrow LHZ whilst a Fe-based austenitic consumable (i.e., 309 SS) produced a wide LHZ. But, in this situation, the MMZ or LHZ is not expected because the actual cracks are shown in the center of each pass.
- Different melting points effect (CS vs. ERNiCr-3) and Solidification crack due to elements and their compounds (P, S, etc.) with low melting point (unknown) : (3) - At this time, the likelihood is one of the highest causes because the actual cracks are shown in the center of each pass.
- Segregation of elements due to over-alloyed welds (unknown) : (2)
- Grain size effect : (1)
- Restriction of Weld Joint : (1)
- Preheat (Unknown) : (1)
- Angle of Bevel (about 75 deg.) : (2)
- Contamination/Impurity on the weld preparation (unknown) : (1) - To be completely cleaned before the welding
Notes;
(1) May not be caused.
(2) May or may not be caused.
(3) At this time, the likelihood is one of the highest causes because the actual cracks are shown in the center of each pass.
Remedy for (3)
; wide bevel angle (> 75 deg),
; temper bead welding (PT or MT after each pass)
; minimize P, S, Pb, Sn, and Zn within the limitation of ERNiCr-3
; use CS welding electrode under your client’s approval
- Different thermal expansion coefficients : (1)
- Welding position (1G) : (1)
- Welding process (GTAW) : (1)
- Residual stress of base metal (PQ test) : (1)
- Gas composition (unknown) and metal transfer type (only for GMAW) : (2)
- Torch manipulation type (unknown) : (1)
- Dilution and multi-pass effect : The martensite mixed zone (MMZ) between CS and ERNiCr-3 might be produced when the hardness is more than 300 BHN at the crack zone on the bond. The local hardened zone (LHZ) width is predominantly a function of the type of welding consumable used. A Ni-based consumable (i.e., Inconel 82/182) always produced a narrow LHZ whilst a Fe-based austenitic consumable (i.e., 309 SS) produced a wide LHZ. But, in this situation, the MMZ or LHZ is not expected because the actual cracks are shown in the center of each pass.
- Different melting points effect (CS vs. ERNiCr-3) and Solidification crack due to elements and their compounds (P, S, etc.) with low melting point (unknown) : (3) - At this time, the likelihood is one of the highest causes because the actual cracks are shown in the center of each pass.
- Segregation of elements due to over-alloyed welds (unknown) : (2)
- Grain size effect : (1)
- Restriction of Weld Joint : (1)
- Preheat (Unknown) : (1)
- Angle of Bevel (about 75 deg.) : (2)
- Contamination/Impurity on the weld preparation (unknown) : (1) - To be completely cleaned before the welding
Notes;
(1) May not be caused.
(2) May or may not be caused.
(3) At this time, the likelihood is one of the highest causes because the actual cracks are shown in the center of each pass.
Remedy for (3)
; wide bevel angle (> 75 deg),
; temper bead welding (PT or MT after each pass)
; minimize P, S, Pb, Sn, and Zn within the limitation of ERNiCr-3
; use CS welding electrode under your client’s approval
글쎄요.
그리 쉽지 않은 일이 될 겁니다.
두금속 사이의 근본적인 융점의 차이로 인해 생기는 Dilution의 차이를 극복하기 위해서는 매우 낮은 입열 즉 매우 낮은 전류로 용접을 해야 하는 데, 그럴려면 저전류로 용접이 가능한 별도의 용접기가 있어야 합니다.
좀 여담입니다만, 0.5mm 두께의 304를 용접하는 방법이 무엇이냐 라는 질문이 있을 경우에 정답은 여러가지가 있을 수 있겠으나, 그중에 하나가 저 전류를 사용하는 GTAW입니다.
일반적인 용접전류를 사용하게 되면 바로 모재의 용락이 발생하여 모재가 관통되어 버리겠지만, 최저 20A까지의 저 전류로 용접을 하게 되면 이런 위험성이 제거가 됩니다.
제가 현재 작업하는 여건을 보지 못해서 뭐라고 답변드리긴 어려우나, 일반적인 용접기를 가지고 지금의 상황에서 안정적인 용접금속을 만들기는 쉽지 않을 것으로 판단합니다.
그리 쉽지 않은 일이 될 겁니다.
두금속 사이의 근본적인 융점의 차이로 인해 생기는 Dilution의 차이를 극복하기 위해서는 매우 낮은 입열 즉 매우 낮은 전류로 용접을 해야 하는 데, 그럴려면 저전류로 용접이 가능한 별도의 용접기가 있어야 합니다.
좀 여담입니다만, 0.5mm 두께의 304를 용접하는 방법이 무엇이냐 라는 질문이 있을 경우에 정답은 여러가지가 있을 수 있겠으나, 그중에 하나가 저 전류를 사용하는 GTAW입니다.
일반적인 용접전류를 사용하게 되면 바로 모재의 용락이 발생하여 모재가 관통되어 버리겠지만, 최저 20A까지의 저 전류로 용접을 하게 되면 이런 위험성이 제거가 됩니다.
제가 현재 작업하는 여건을 보지 못해서 뭐라고 답변드리긴 어려우나, 일반적인 용접기를 가지고 지금의 상황에서 안정적인 용접금속을 만들기는 쉽지 않을 것으로 판단합니다.
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