지난 기사들에서는 스테인리스강 용접관 결함의 원인과 예방 조치 일부를 살펴보았습니다. 오늘은 나머지 부분을 개괄적으로 살펴보겠습니다.
6. 분화구
스테인리스강 용접관 끝부분의 움푹 들어간 부분을 아크 크레이터라고 합니다. 아크 크레이터는 용접 부위의 강도를 심각하게 약화시킬 뿐만 아니라, 불순물이 집중되어 아크 크레이터 균열을 발생시키기도 합니다.
원인: 주된 원인은 아크 소멸 유지 시간이 너무 짧고, 얇은 판재를 용접할 때 전류가 너무 크기 때문입니다.
예방 조치: 전극 아크 용접 시, 전극은 용융 풀에 잠시 머무르거나 원형으로 회전한 후, 용융 풀이 금속으로 완전히 채워지면 한쪽으로 이동시켜 아크를 소멸시켜야 합니다. 텅스텐-아르곤 아크 용접 시에는 충분한 유지 시간을 두고 용접부가 금속으로 채워진 후 아크를 소멸시켜야 합니다.
7. 기공
위생용 스테인리스강 용접관 제작 시, 용융 풀 내의 가스가 응고될 때 완전히 빠져나가지 못하고 남아서 생기는 빈 공간을 기공이라고 합니다. 기공은 흔한 용접 결함으로, 용접부 내 기공과 외공으로 나눌 수 있습니다. 기공은 둥근 모양, 타원형, 곤충 모양, 바늘 모양, 촘촘한 모양 등 다양한 형태를 띨 수 있습니다. 기공이 존재하면 용접부의 치밀성을 저해할 뿐만 아니라 용접 유효 면적을 감소시키고 용접부의 기계적 강도를 저하시킵니다.
원인: 위생 스테인리스강 용접관 표면 및 홈에 기름, 녹, 습기 및 기타 오염 물질이 있는 경우; 아크 용접 중 전극 코팅이 습한 상태에서 사용 전 건조되지 않은 경우; 아크 지속 시간이 너무 길거나 불완전하게 아크가 발생하여 용융 풀 보호 효과가 미흡하고 공기가 용융 풀로 침투하는 경우; 용접 전류가 너무 높아 전극이 붉게 변하고 코팅이 조기에 벗겨져 보호 효과가 상실되는 경우; 아크 종료 동작이 너무 빨라 수축 기포가 발생하기 쉽고, 접합부의 아크 발생 동작이 올바르지 않아 기공이 밀집되는 등 작업 방법이 부적절한 경우.
예방 조치: 용접 전 홈 양쪽 20~30mm 이내의 기름, 녹, 습기를 제거하십시오. 전극 설명서에 명시된 온도와 시간을 엄격히 준수하여 소성하십시오. 용접 공정 매개변수를 올바르게 선택하고 정확하게 작업하십시오. 가능한 한 단락 아크를 사용하십시오. 용접 및 현장 시공 시에는 방풍 시설을 갖추어야 합니다. 용접심 부식, 코팅 균열, 박리, 과도한 편심 등 불량 전극은 사용해서는 안 됩니다.
8. 개재물 및 슬래그 개재물
개재물은 야금 반응에 의해 용접 금속에 남아 있는 비금속 개재물 및 산화물입니다. 슬래그 개재물은 용접부에 남아 있는 용융 슬래그입니다. 스테인리스강 용접관의 슬래그 개재물은 점 슬래그 개재물과 띠 모양 슬래그 개재물의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 슬래그 개재물은 용접부의 유효 단면적을 약화시켜 용접부의 기계적 특성을 저하시킵니다. 또한 슬래그 개재물은 응력 집중을 유발하여 하중을 받을 때 용접 구조물을 쉽게 손상시킬 수 있습니다. 원인으로는 용접 과정에서 층간 슬래그가 깨끗하지 않은 경우, 용접 전류가 너무 작은 경우, 용접 속도가 너무 빠른 경우, 용접 과정 중 조작이 부적절한 경우, 용접 재료와 모재의 화학 조성이 적절하지 않은 경우 등이 있습니다.
예방 조치: 슬래그 제거 성능이 우수한 전극을 선택하고, 층간 슬래그를 꼼꼼히 제거하며, 용접 공정 매개변수를 적절하게 선택하고, 전극 각도 및 이송 방법을 조정하십시오.
용접 파이프 생산 라인을 선택할 때 지능형 PLC 시스템 설치를 고려해 볼 수 있습니다. 항가오 테크(세코 기계) PLC 시스템은 생산 데이터를 실시간으로 모니터링할 뿐만 아니라, 다양한 규격의 용접 파이프 생산 공식을 저장하는 데이터베이스를 구축하여 생산 공정에서 언제든지 데이터베이스 기록에 접근할 수 있도록 합니다.
9. 다 태워버리세요
용접 과정에서 용융 금속이 홈 뒤쪽으로 흘러나와 스테인리스강 용접관에 구멍이 생기는 결함을 번스루(불타다-~을 통해)라고 합니다. 번스루는 아크 용접에서 흔히 발생하는 결함 중 하나입니다.
원인: 과도한 용접 전류, 느린 용접 속도, 용접 파이프의 과열; 홈 간격이 너무 크거나, 모서리가 너무 얇고 뭉툭함; 용접공의 미숙한 조작 기술 등
예방 조치: 적절한 용접 공정 매개변수와 홈 크기를 선택하고, 용접공의 조작 기술을 향상시키는 등의 조치가 필요합니다.
10. 균열
위생용 스테인리스강 용접관의 균열은 발생 온도와 시간에 따라 냉간 균열, 열간 균열, 재가열 균열로 나눌 수 있으며, 종방향 균열, 횡방향 균열, 용접 뿌리 균열, 아크 크레이터 균열, 용융선 균열, 열영향부 균열 등으로 세분화할 수 있습니다. 균열은 용접 구조물에서 가장 위험한 결함으로, 제품 폐기를 초래할 뿐만 아니라 심각한 사고로 이어질 수도 있습니다.
(1) 핫 크랙
용접 과정에서 용접 이음매와 열영향부의 금속이 고상선 부근의 고온 영역으로 냉각되면서 발생하는 용접 균열을 열균열이라고 합니다. 이는 발생해서는 안 되는 위험한 용접 결함입니다. 용접 파이프의 열균열은 발생 기전, 온도 범위 및 형상에 따라 결정화 균열, 고온 액상화 균열 및 고온 저소성 균열로 분류할 수 있습니다.
원인: 주된 원인은 용융 풀 금속 내의 저융점 공정 조직 및 불순물이 결정화 과정에서 심각한 입내 및 입계 편석을 형성하고, 동시에 용접 응력의 작용으로 결정립계를 따라 인발되어 열균열을 발생시키기 때문입니다. 열균열은 일반적으로 오스테나이트계 스테인리스강, 니켈 합금 및 알루미늄 합금에서 발생합니다. 저탄소강은 일반적으로 용접 중 열균열 발생이 적지만, 강재의 탄소 함량이 증가함에 따라 열균열 발생 경향도 증가합니다. 예방 조치: 스테인리스강 용접관 및 용접 재료의 황, 인 등의 유해 불순물 함량을 엄격히 관리하여 열균열 발생 민감도를 줄입니다. 용접 금속의 화학 조성을 조정하고, 용접 구조를 개선하고, 결정립을 미세화하고, 소성을 향상시키고, 편석 정도를 줄이거나 분산시킵니다. 알칼리성 용접 재료를 사용하여 용접부의 불순물 함량을 줄이고 편석 정도를 개선합니다. 적절한 용접 공정 매개변수를 선택하고, 용접 성형 계수를 적절히 높이며, 다층 및 다중 패스 용접 방법을 적용합니다. 베이스 메탈과 동일한 리드아웃 플레이트를 사용하거나, 아크를 서서히 소멸시킨 후 아크 크레이터를 메워 아크 크레이터 부위의 열 균열을 방지하십시오.
(2) 냉간 균열
용접 부위가 낮은 온도(강재의 경우 M 온도 이하)로 냉각될 때 발생하는 균열을 냉간 균열이라고 합니다. 냉간 균열은 용접 직후에 발생할 수도 있고, 몇 시간, 며칠 또는 그 이상 시간이 지난 후에 발생할 수도 있습니다. 이러한 균열을 지연 균열이라고도 하며, 매우 위험합니다.
원인: 마르텐사이트 변태에 의해 형성된 경화 구조, 높은 구속력으로 인해 발생하는 용접 잔류 응력, 그리고 용접부에 남아 있는 수소는 냉간 균열을 일으키는 세 가지 주요 요인입니다.
예방 조치: 저수소 용접 재료를 선택하고 사용 전 지침에 따라 엄격하게 열처리합니다. 용접 전 용접부의 오일과 습기를 제거하여 용접부의 수소 함량을 줄입니다. 용접부의 경화 경향을 줄이기 위해 적절한 용접 공정 매개변수와 열 입력량을 선택합니다. 용접 직후 수소 제거 처리를 실시하여 용접부에서 수소를 제거합니다. 경화 경향이 높은 스테인리스강 용접관의 경우, 용접 전 예열 및 용접 후 적시 열처리를 통해 용접부의 구조와 품질 성능을 향상시킬 수 있습니다. 용접 응력을 줄이기 위해 다양한 기술적 조치를 적용합니다.
(3) 재가열 균열
용접 후 스테인리스강 용접관은 특정 온도 범위 내에서 재가열됩니다(응력 완화 열처리 또는 기타 가열 공정). 이때 발생하는 균열을 재가열 균열이라고 합니다.
원인: 재가열 균열은 일반적으로 저합금 고강도강, 펄라이트 내열강, 그리고 바나듐, 크롬, 몰리브덴, 붕소 등의 합금 원소를 함유하는 스테인리스강에서 발생합니다. 용접 열 사이클 후, 이러한 강종들은 민감한 영역(550~650℃)까지 가열됩니다. 대부분의 균열은 용접 열영향부의 조립 영역에서 시작됩니다. 재가열 균열은 주로 스테인리스강 용접관 및 응력 집중 부위에서 발생하며, 다층 용접에서도 드물게 발생합니다.
예방 조치: 설계 요구 사항을 충족하는 것을 전제로, 용접 강도가 모재보다 낮은 저강도 용접 재료를 선택하여 용접부의 응력이 완화되도록 하고 열영향부의 균열 발생을 방지합니다. 용접 잔류 응력 및 응력 집중을 최소화합니다. 용접 파이프의 용접 열 입력량을 제어하고, 예열 및 열처리 온도를 적절하게 선택하며, 민감한 영역에 대한 노출을 최대한 피합니다.
