나선형 강관 구조물을 적용할 때 용접과 절단은 불가피합니다.나선형 강관나선형 강관 자체의 특성으로 인해, 나선형 강관의 용접 및 절단은 일반 탄소강과 비교하여 특수한 양상을 보입니다. 용접 이음매 및 열영향부(HAZ)에서 다양한 결함이 발생할 가능성이 더 높습니다. 나선형 강관의 용접 성능은 주로 다음과 같은 측면에서 나타납니다. 여기서 언급하는 고온 균열은 용접과 관련된 균열을 의미합니다. 고온 균열은 크게 응고 균열, 미세 균열, 열영향부(HAZ) 균열 및 재가열 균열로 나눌 수 있습니다.
저온 균열은 나선형 강관에서 때때로 발생합니다. 주요 원인은 수소 확산, 용접부의 구속 정도, 그리고 경화 구조이므로, 해결책은 주로 용접 과정에서 수소 확산을 줄이고, 적절한 예열 및 용접 후 열처리를 수행하며, 구속 정도를 낮추는 것입니다.
용접 이음매의 인성 향상을 위해 나선형 강관의 고온 균열 발생 가능성을 줄이기 위해 일반적으로 조성 설계에 5~10%의 페라이트를 첨가합니다. 그러나 이러한 페라이트의 존재는 저온 인성을 저하시킵니다.
나선형 강관을 용접할 때 용접 이음매 부위의 오스테나이트 함량이 감소하여 인성에 영향을 미칩니다. 또한 페라이트 함량이 증가할수록 인성 값은 크게 감소하는 경향을 보입니다. 고순도 페라이트 스테인리스강의 용접 이음매는 탄소, 질소, 산소의 혼합으로 인해 인성이 크게 저하된다는 것이 입증되었습니다.
일부 강재의 용접부에서 산소 함량이 증가하면 산화물 형태의 개재물이 생성됩니다. 이러한 개재물은 균열의 원인이 되거나 균열 전파 경로가 되어 인성을 저하시킵니다. 또한, 일부 강재는 보호 가스에 공기가 혼합되어 질소 함량이 증가하고, 기지(matrix)의 벽개면 {100}에 판상 Cr2N이 생성됩니다. 이로 인해 기지가 경도가 높아지고 인성이 감소합니다.
σ상 취성: 오스테나이트계 스테인리스강, 페라이트계 스테인리스강, 듀플렉스강은 σ상 취성에 취약합니다. 구조 내에 소량의 α상이 석출되기 때문에 인성이 크게 저하됩니다. σ상은 일반적으로 600~900°C, 특히 75°C 부근에서 석출됩니다. σ상 발생을 방지하기 위한 예방책으로 오스테나이트계 스테인리스강의 페라이트 함량을 최대한 줄여야 합니다.
475°C에서의 취성: Fe-Cr 합금을 475°C(370-540°C)에서 장시간 유지하면 크롬 농도가 낮은 α 고용체와 크롬 농도가 높은 α' 고용체로 분해됩니다. α' 고용체 내 크롬 농도가 75%를 초과하면 변형이 슬립 변형에서 쌍정 변형으로 바뀌면서 475°C에서의 취성이 발생합니다.
게시 시간: 2023년 9월 1일