김정원
2016-03-11 01:25:11
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2109
저합금 내열강에 sus321 오버레이 용접시 일반적으로 ER347을 사용하는 것으로 알고있으나 그에 대한 관련 근거나 자료가 없어서 알려주시길 부탁 드립니다.
(관련업체에 왜 ER321을 쓰지않고 ER347을 사용 하는지에 대한 설명이 필요합니다 PMI검사시 321이 나와야 한다네요)
AWS A5.9/A5.9M:2006에 보면 ER321 용접봉이 있긴 있는데 ER321 용접봉을 실제 구하기가 너무 힘이들고 생산하는 업체도 거의 없는것으로 알고 있습니다.
또 웹상에서
`Ti 이 함유된 321 SS의 용접시에는 용접봉의 Ti 성분이 Welding Arc에 의해서 용접부로 Transfer 되지 않으므로 Nb(Cb)가 함유된 347SS 용접봉을 사용한다`
는 문구를 보았으나 이러한 내용의 출처를 알고 싶어 이렇게 질문하게 되었습니다.
꼭 좀 답변 부탁 드리겠습니다. 감사합니다.
ASME Section II, Part C SFA-5.9의 Annex(부가물)중 ER321에서 유사한 내용을 확인하실 수 있습니다.
(단, ER321 대신 ER347을 사용하도록 하는 것은 확인이 어렵습니다.)
A8.32 ER321. The nominal composition (wt.-%) of this classification is 19.5 Cr, 9.5 Ni, with titanium added. The titanium acts in the same way as niobium in Type 347 in reducing intergranular chromium carbide precipitation and thus increasing resistance to intergranular corrosion. The filler metal of this classification is used for welding chromium-nickel stainless steel base metals of similar composition, using an inert gas shielded process. It is not suitable for use with the submerged arc process because only a small portion of the titanium will be recovered in the weld metal.
A8.34 ER347. The nominal composition (wt.-%) of this classification is 20 Cr, 10 Ni, with Nb added as a stabilizer. The addition of niobium reduces the possibility of intergranular chromium carbide precipitation and thus susceptibility to intergranular corrosion. The filler metal of this classification is usually used for welding chromium-nickel stainless steel base metals of similar composition stabilized with either Nb or Ti. Although Nb is the stabilizing element usually specified in Type 347 alloys, it should be recognized that tantalum (Ta) is also present. Ta and Nb are almost equally effective in stabilizing carbon and in providing high-temperature strength. If dilution by the base metal produces a low ferrite or fully austenitic weld metal, the crack sensitivity of the weld may increase substantially.
인장시험을 해보면, 용접부가 파단되지 않고, HAZ부나 모재가 파단이 됩니다. 용접봉이 모재보다 강하게 제조됩니다. 필요할 경우, 용접봉을 한단계 위의 것을 사용하게 되는 이유입니다.
ASME Sec. IX, QW-153.1에 동종용접시 '모재의 규정된 최소 인장강도 이상의 인장강도를 가져야 한다'라고 기술하고 있습니다.
ASTM A240-2015,와 SFA-5.9/SFA-5.9M-2015에서 조성을 비교하니, Cr에서 약간의 차이와 A240, Type 321에는 Ti이 있고, SFA-5.9, ER347에는 Nb가 있는 차이입니다. Ti와 Nb는 PMI때 문제가 안될 것 같고(중요 조성만 검출하므로), Ti과 Nb는 위의 오은종 기술사님이 적은 것에 의하면, 같은 효과가 있다고 합니다.
또한 Type321은 Type 304에서 크롬탄화물이 석출되는 것을 방지하기 위해 Ti을 추가해 만든 합금입니다. Ti와 Nb는 크롬탄화물 석출을 방지해주는 안정화원소로 추가된 것이며, 다른 것에는 영향이 없을 것으로 보입니다.
그래도 Ti와 Nb에 제한값이 있으므로, 실제 모재와 용접봉에서 그 제한 값은 확인이 필요할 것으로 생각됩니다.
짧은 지식으로 답변을 드려도 될지 모르겠습니다. ^^;
아시겠지만 Stainless 321과 347은 고온용 Austenitic stainless steel입니다. 304나 316은 고온에서 크롬 탄화물 형성으로 입계부식이 우려되기 때문에 그것을 방지하기 위해서 Ti(321), Nb(347) 혹은 Ti+Nb(348) 첨가합니다. Cr 대신에 탄화물을 형성하여 Cr이 결핍되어 내식성이 저하되는 것을 막습니다.
그런데 이러한 고온용 Stainless steel에 사용하는 용접봉은 347 계열을 사용하라고 추천을 합니다. 작성자님께서 인터넷 검색한 것과 마찬가지로 그 이유는 321계 용접재료를 사용할 경우, 아크 분위기에서 Ti이 유실되므로 실제 용착금속 중에 Ti이 거의 남아있지 않을 것이기 때문에 고온에서 사용하기가 어렵기 때문이지요.
용접재료 회사의 기술적인 Background에 의해 추천된 것이 아닌가 추정됩니다. 제가 얼핏 들은 바로는 이러한 특성 때문에 321계열 용접재료는 생산 자체를 하지 않는다고 합니다. 그러나 전혀 적용을 못하는 것은 아니라는군요. 실딩이나 트레일링이 충분하고 입열량이 낮은 GTAW를 사용할 경우에는 사용이 가능하다고도 합니다.
Ti은 고온에서 반응성이 상당히 높은 재료에 속합니다. 아크 분위기 중에서 주변을 완벽히 차단하지 못한다면 산화되어 손실되겠지요. 아마 이 이유 때문이 아닐까요? 부족하나마 뒤 늦은 답변이었습니다.
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