이규확
2018-08-20 16:55:19
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안녕하세요. 간만에 여기에 들어오는군요.
Duplex Stainless Steel 을 용접후 검사를 했는데 Ferrite Value 가 35% 미만의 값이 나옵니다. SPEC 기준은 35%~60% 입니다. 용접법은 GTAW+SMAW 였습니다.
아래와 같이 문의를 드리오니 회신하여 주세요.
1. 왜 Ferrite 값이 낮게 나오는지요?
2. 위의 결과는 Feritscope FMP30 으로 Ferrite Check 한 것인데, 만약 Ferrite Indicator 혹은 Magnetic Ferrite Gauge 로 Ferrite Check 를 하면 그 결과가 달라지는지요? 또한 결과가 높게나오는 검사방법은 무엇인지요?
3. 30%~35% 사이에 Ferrite Value 가 있는 경우에는 Ferrite Value 가 35%~60% 일때와 비교해서 어떤 문제가 생길수 있는지요?
더운 여름에 건강 조심하세요.
감사합니다.
원론적으로 답변을 드리겠습니다
1. Ferrite는 서냉 시 Austenite 가 높게 나오고 급냉시 Ferrite 함량 생성이 높습니다. 용접 시의 조건을 살펴보시기 바랍니다. 입열량이 높지 않았는지 층간 온도가 높지 않았는지 확인이 필요합니다. 경험상 용접테스트 시 용접부는 급냉이므로 초층은 Ferrite가 높게 나옵니다.
2. 측정장비에 따라 오차는 날 수 있습니다. Calibration이 정확히 되었는지 확인하시기 바라며, 범위는 1~3% 정도는 날 수 있지요.. 조직 분율을 살펴보는 것이 정확하지요.
3. Ferrite가 낮다는 것은 Austenite가 많다는 얘기이지요...조직 자체가 Austenite 조직에 가깝다는 얘기는 Duplex Steel의 장점이 없어진다는 말인데, 이는 사용환경을 보셔야 하겠습니다. 예를 들면 Cl SCC 환경이면, 바람직하지는 않으며, 다만 Not Severe한 부식환경이면 사용가능으로 결정하실 수 도 있겠습니다.
2. Ferrite 분율을 측정하는 방법은 몇 가지가 있습니다. Ferrite Scope를 사용하는 방법(ferrite는 자성을 가지고 austenite는 자성을 가지지 않기 때문에 그 분율만큼 자기적인 반응에 차이가 나는원리를 이용), 미세조직 사진을 찍어서 그 위에 격자를 그려 격자점에 위치하는 상을 카운팅하여 측정하는 방법(ASTM E562) 그리고 동일하게 미세조직사진을 찍는데 이미지 분석을 통해 그 분율을 측정하는 방법 등이 있습니다. 저는 주로 두번째 방법을 많이 사용하긴 했지만 격자를 두는 위치에 따라 오차가 다소 발생할 수 있습니다. 조직사진을 찍는 방법은 다소 미시적인 접근이고 페라이트 스코프를 이용하는 것은 상대적으로 거시적인 측정법인데 이 두가지를 잘 접목해서 분석하면 되지 않을까요? 최고분율인 35%에 조금 미달하는 것 같은데 말이죠.
앞에서 좋은 대답을 다 하셨네요. 조금만 더 보태어 봅니다.
Ferrite측정 장비에 따라 일방적으로 어떤 장비가 Ferrite값이 항상 높게 나온다는 자료는 아직 보지 못했답니다. Ferrite 가 35-60%이라면 DSS의 용접부에 대해 SCC저항성이 안정선 (DSS의 선정 기준에 준하여) 인데 35%이하라면 SCC저항성이 강하하는 만곡부에 있게 된답니다. 따라서 Spec상에 별도의 오차 규정이 없다면 그 용접부는 합격이 될 수가 없을 것으로 보입니다. 용접재료의 선정에 문제가 없다면 결국 용접부의 냉각속도를 다소 높게 조정하는 용접법 (e.g., 입열량 낮게 유지) 이나 인위적인 냉각을 실시하는 것이 해결책으로 보입니다.
한편, Ferrite 35%~60%의 조정은 좁은 microstructure내에서도 한쪽의 Ferrite가 35% 이고 다른 한쪽은 60%가 되어도 문제가 없다는 말이됩니다. 이것은 duplex phases의 공존 자체가 SCC의 저항성을 향상시기기 때문입니다.
아울러 Single Bevel의 경우 냉각속도가 빠른 초층 부위와 느린 Finish surface가 다소 차이가 날 수 있으므로 측정시 주의가 요구됩니다.
앞의 답변 내용에 첨삭합니다.
1. DSSS 용접시 예열온도는 최대 100 도 이하로 관리 하시고요(입열량 과대 증가 방지를위해)
2. DSS Ferrite 함량 35~60% 함량 유지를 위해서 용접입열은 Duplex는 1.75~2Kj/mm, Superduplex는 1.5~1.75Kj/mm로 제한 되어야 합니다. 따라서 사용재질과 용접시 적용된 최소/최대 용접입열량을 확인 해 보시고, 만일 이들 범위를 벗어 났나면 제시한 범위 내애서 용접을 하시는 것이 바람직합니다.
3. DSS은 재질 등급에 따라 최소 입열량과과 최대입열량이 제한되어야 합니다. 최소/최대 입열량을 벗어 나면 FERRITE 함량 변화, 충격인성 변화, 내공식성 변화 등이 나타나거든요.
4. GTAW 용접시 혹시 Shielding gas 에 Nitrogen 함량이 2~5% 정도 포함된 gas를 사용하였는지도 확인이 필요합니다. 많이 이처럼 질소 가스 함량이 혼합되어 있다면 용착금속내의 Austenite 영역을 확장시키고, 금속간 화합물의 석출을 억제하여 ferrite 함량이 직선적으로 감소하고, Austenite는 중가한다는 연구보고도 있습니다.
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