용접맨
2008-12-23 11:46:49
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SUS321 강재 용접 시, 347계열 용접봉을 사용하여야지 내입계부식성이 양호한 것으로 알고 있습니다.
(일반적으로 450~900℃고온에서 적용되더라도 안정한 TIC & NbC 화합물을 형성시켜 Cr 결핍존이 생기는 것을 방지)
.
업체 측에서, SUS321 강재를 308L 피복봉으로 용접을 실시해서 -196℃에서 Lateral expansion 0.38mm 이상, 27J 이상을 요구하는데 304L 강재에 용접 시에는 저온 인성이 양호하게 확보가 되는데 321 강재에 용접 시
C & Ti 성분이 용착 금속에 이행이 되어서 페라이트 함량 증가에 따른 강도 상승 효과 때문에 그런지 충격값이 요구치를 만족 못합니다.
정말 SUS321 강재는 저온 -196℃에서 양호한 충격치를 만족하는 용접봉이 없는것인지 궁금합니다. 아님 왜 충격 인성이 저하가 되는지 저의 궁금증을 해결해 주십시요.
(일반적으로 450~900℃고온에서 적용되더라도 안정한 TIC & NbC 화합물을 형성시켜 Cr 결핍존이 생기는 것을 방지)
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업체 측에서, SUS321 강재를 308L 피복봉으로 용접을 실시해서 -196℃에서 Lateral expansion 0.38mm 이상, 27J 이상을 요구하는데 304L 강재에 용접 시에는 저온 인성이 양호하게 확보가 되는데 321 강재에 용접 시
C & Ti 성분이 용착 금속에 이행이 되어서 페라이트 함량 증가에 따른 강도 상승 효과 때문에 그런지 충격값이 요구치를 만족 못합니다.
정말 SUS321 강재는 저온 -196℃에서 양호한 충격치를 만족하는 용접봉이 없는것인지 궁금합니다. 아님 왜 충격 인성이 저하가 되는지 저의 궁금증을 해결해 주십시요.
My understanding is the question is for welding to pass the impact test at -196℃, not for the base metal.
As you know, the 321 SS is normally used for high temperature (350-800℃) and/or polythionic acid environment in new construction. However sometimes we also have to consider the maintenance/rerating as well as upset condition for the existing or new facilities. For example, the 321 SS at -196℃(new condition, normal or upset) and 350-800℃ (existing condition, upset or normal).
All wrought 300 series stainless steels (C </ 0.10%) have a good toughness at cryogenic service. For instance, ASME Section VIII-1, UHA-51(d) does not require the impact test for the base metal and HAZ of 321 SS at the MDMT, -196℃ and warmer.
The ferrite contents in the welds of 321 SS with E308L filler may be less than that of 304L SS with E308L filler because C of 321 SS is higher than that of 304L SS (C is austenite former) and the retained Ti in the welds is negligible.
If you consider the high temperature as well as cryogenic service at the same time, E347 filler is normally recommended. However if your major concern is the cryogenic service (and minor: upset at high temperature in a short term), the E308L filler or E347 filler is acceptable.
I believe the most critical factor will be the ferrite contents. Please check the ferrite contents on the welds (as welded) of 321/308L SS and compare them with those of 304L/308L SS. If the ferrite contents on the welds (before heat treatment-solution or stabilizing annealing if required) are lower than 3% or higher than 9-10%, the pass of impact test (as welded) may be difficult.
As you know, the 321 SS is normally used for high temperature (350-800℃) and/or polythionic acid environment in new construction. However sometimes we also have to consider the maintenance/rerating as well as upset condition for the existing or new facilities. For example, the 321 SS at -196℃(new condition, normal or upset) and 350-800℃ (existing condition, upset or normal).
All wrought 300 series stainless steels (C </ 0.10%) have a good toughness at cryogenic service. For instance, ASME Section VIII-1, UHA-51(d) does not require the impact test for the base metal and HAZ of 321 SS at the MDMT, -196℃ and warmer.
The ferrite contents in the welds of 321 SS with E308L filler may be less than that of 304L SS with E308L filler because C of 321 SS is higher than that of 304L SS (C is austenite former) and the retained Ti in the welds is negligible.
If you consider the high temperature as well as cryogenic service at the same time, E347 filler is normally recommended. However if your major concern is the cryogenic service (and minor: upset at high temperature in a short term), the E308L filler or E347 filler is acceptable.
I believe the most critical factor will be the ferrite contents. Please check the ferrite contents on the welds (as welded) of 321/308L SS and compare them with those of 304L/308L SS. If the ferrite contents on the welds (before heat treatment-solution or stabilizing annealing if required) are lower than 3% or higher than 9-10%, the pass of impact test (as welded) may be difficult.
공지사항
물론 Arc에 의해 Metal Decomposition & Transfer의 이행을 보이지 않는 GTAW에는 321용접봉이 있긴 합니다만, 실제로는 이를 쓰는 일은 없다고 보면 됩니다.
간혹 지금 질문과 같은 상황에 대해 저로서도 난감할 때가 있습니다.
321를 사용하는 재료 선정은 분명히 고온 환경하에서 혹은 상온에서 부식성에 대한 대비인데, 이걸 저온에 그것도 초저온에 사용을 하면서 일반적인 ASS의 Low Temperature Toughness에 대한 특성을 요구한다면 좀 무리한 접근이라고 평가합니다.
지금의 온도에서 부식성은 없다고 평가할 수 있습니다. 부식성 보다는 저온의 인성이 문제가 되겠지요.
지금과 비슷한 상황이 간혹 304를 쓸 것이냐 아니면 316을 쓸 것이냐의 질문입니다.
초 저온에서는 부식성이 없기 때문에 굳이 316을 쓰지 않아도 304만으로도 안정된 특성을 보일 수 있습니다.
그래서 굳이 316을 쓰라는 혹은 316을 쓸 경우를 기준으로 하는 언급이 Spec.에 없을 수도 있는 것이지요.
알고 계신 것처럼 Carbide의 형성에 의해 강도가 증가하게 되고, 그 결과는 결국 연성과 인성의 저하로 나타나게 됩니다.
Try & Error의 과정을 거쳐서 혹시 Test합격을 할 수 있을 지는 모르겠으나, 근본적으로 재료선정과 적용에 있어서 문제가 있어 보입니다.