먼저, 후벽 용접 강관의 열 변형 및 미세 구조 변화에 대해 살펴보겠습니다. 후벽 용접 강관은 석출 강화 니켈계 고온 합금으로, 변형이 어려운 특성을 지닙니다. 이 합금은 구소련의 ЭИ929 합금과 유사한 조성을 가지며, 합금 원소의 고용 강화와 γ' 상의 석출 강화가 높은 수준으로 나타납니다. 따라서 내산화성, 내열 부식성, 항복 강도, 인장 강도, 고온 크리프 강도가 우수합니다. 주로 항공기 엔진용 터빈 블레이드 생산과 같이 고온, 복합 응력, 부식성 환경 등에서 사용됩니다. 그러나 이 합금은 열간 가공 매개변수의 범위가 비교적 좁기 때문에 터빈 블레이드 열간 단조품으로 사용할 경우 구조적 불안정성 및 균열과 같은 결함이 발생하기 쉽고, 이로 인해 불량률이 높습니다. 따라서 다양한 열간 변형 조건에서 이 합금의 열 변형 거동을 연구하는 것은 고품질 단조품을 얻는 데 매우 중요합니다. 연구진은 후벽 용접 강관의 고온 압축 시험에서 얻은 데이터를 통해 합금의 유변학적 거동 특성을 분석하고, 고온 변형 매개변수 범위 내에서 후벽 용접 강관의 구성 방정식을 수립했으며, 변형 온도와 변형률이 합금의 미세 구조에 미치는 영향을 연구했습니다. 실험에 사용된 원료는 후벽 용접 강관의 열간 압연 봉입니다. 원래 구조는 주로 10~30μm의 입자 크기를 가진 등축 결정립으로 구성되어 있습니다. 이 봉을 직경 8mm, 두께 12mm의 원통형 시편으로 가공했습니다. 시편의 양 끝단에는 고온 윤활유를 저장하기 위한 얕은 홈을 가공했습니다. 등온 압축 실험은 Gleeble-1500 시험기를 사용하여 수행했습니다. 변형 온도는 1090, 1120, 1150, 1180℃이고, 변형률은 0.1, 1, 10, 50 s⁻¹이며, 최대 변형률은 약 60%입니다. 실험 동안 시험기는 스트로크, 하중, 응력, 변형률 데이터를 자동으로 수집하고 계산합니다. 변형이 완료된 후, 시편을 수냉하고, 세로 방향으로 절단하고, 연마하고, 광택 처리한 다음, CuSO₄(20g) + H₂SO₄(5ml) + HCl(50ml) + H₂O(100ml) 용액으로 부식시켰습니다. 합금의 미세 구조는 금속 현미경으로 관찰했습니다. 시험 결과는 다음과 같습니다.
1. 두꺼운 벽의 용접 강관을 다양한 조건에서 변형시킬 때, 변형률이 증가함에 따라 유동학적 연화 현상이 발생합니다. 이러한 유동학적 연화 현상의 원인은 합금이 고온 변형 공정 중에 동적 재결정을 겪기 때문입니다. 변형률 속도가 감소함에 따라 변형률과 유동 응력이 최대값에 도달하는 시점의 최대 응력이 모두 감소합니다.
2. 후벽 용접 강관의 고온 변형에 대한 구성 방정식을 수립하였다. 방정식의 계산값은 실험값과 잘 일치하며, 상대 오차는 8% 미만으로, 이 방정식이 고온 변형 중 합금의 유동학적 거동을 정확하게 설명함을 나타낸다.
3. 변형 온도는 후벽 용접 강관의 미세 구조에 상당한 영향을 미칩니다. 온도가 증가함에 따라 동적 재결정이 더욱 충분히 일어나고, 결정립 크기가 커지며, 결정립 구조의 균일성이 향상됩니다. 변형률 속도가 증가함에 따라 결정립 크기는 처음에는 감소하다가 증가합니다. 변형률 속도가 1s⁻¹일 때 결정립 구조는 비교적 미세합니다.
둘째, 두꺼운 스테인리스강관의 수평 고정 용접: 스테인리스강관은 속이 빈 긴 강판으로, 석유, 천연가스, 물, 석탄가스, 증기 등과 같은 유체를 이송하는 파이프라인으로 널리 사용됩니다. 스테인리스강관은 굽힘 강도와 비틀림 강도가 같을 때 가볍습니다. 기계 부품 및 토목 구조물 제조에 널리 사용되며, 다양한 재래식 무기, 총열, 포탄 등의 생산에도 자주 사용됩니다. 유체 압력을 견뎌야 하는 강관의 경우, 관벽 두께가 두꺼워야 하며, 압력 저항성을 시험하고 지정된 압력 하에서 누출, 침수 또는 팽창이 없는지 확인하기 위해 수압 시험을 수행해야 합니다. 스테인리스강관은 이음매 없는 강관과 이음매 있는 강관으로 나뉩니다. 이음매 없는 스테인리스강관은 스테인리스강 무이음 파이프라고도 합니다. 이음매 없는 강관은 강괴 또는 고체 튜브에 구멍을 뚫어 원관을 만든 다음 열간 압연, 냉간 압연 또는 냉간 인발하여 제작합니다. 이음매 없는 강관의 규격은 외경 × 벽 두께(밀리미터)로 표시됩니다. 일반적으로 1Cr18Ni9Ti 스테인리스강 파이프가 사용됩니다. 이하에서는 직경 Ф159mm×12mm의 1Cr18Ni9Ti 스테인리스강 파이프를 예로 들어 수평 고정 용접 방법을 소개합니다.
1. 용접 분석:
①Cr18Ni9Ti 스테인리스강 Ф159mm×12mm 대형 파이프 수평 고정 맞대기 용접은 주로 내열성 및 내산성이 요구되는 원자력 발전 설비 및 일부 화학 설비에 사용됩니다. 용접 난이도가 높고 용접 접합부에 대한 요구 사항이 매우 높습니다. 내면은 성형이 필요하며, 적당한 볼록도를 가져야 하고 오목해서는 안 됩니다. 용접 후에는 PT 및 RT 검사가 필수적입니다. 과거에는 TIG 용접이나 수동 아크 용접이 사용되었습니다. TIG 용접은 비효율적이고 비용이 많이 들며, 수동 아크 용접은 품질 보증이 어렵고 비효율적입니다. 이러한 문제점을 해결하고 효율성을 향상시키기 위해 하부층에는 TIG 내외부 와이어 용접을, 충진층과 피복층에는 MAG 용접을 사용하여 효율성과 품질을 모두 확보했습니다.
②1Cr18Ni9Ti 스테인리스강은 탄소강 및 저합금강과 열팽창률 및 열전도율 차이가 커서 용융 풀의 유동성이 떨어지고 성형성이 좋지 않으며, 특히 전자세 용접 시 더욱 그렇습니다. 과거에는 스테인리스강의 MAG(Ar+1%~2%O2) 용접은 일반적으로 평면 용접 및 평면 모서리 용접에만 사용되었습니다. MAG 용접 공정에서는 와이어 연장 길이가 10mm 미만이어야 하고, 용접 건의 스윙 진폭, 주파수, 속도 및 모서리 유지 시간을 적절히 조절하고, 동작을 조화롭게 하며, 용접 건의 각도를 수시로 조정하여 용접면 모서리가 깔끔하고 아름답게 융합되도록 하고, 충진 및 피복층을 확보해야 합니다.
2. 용접 방법:
재질은 1Cr18Ni9Ti이고, 파이프 규격은 Ф159mm×12mm이며, 모재에는 수동 텅스텐 불활성 가스 아크 용접을 사용하고, 충진 및 피복 용접에는 혼합 가스(CO2+Ar) 차폐 용접을 사용하며, 수직 수평 고정 완전 자세 용접을 사용합니다.
3. 용접 전 준비 사항:
① 기름때와 먼지를 제거하고 홈 표면과 주변 10mm를 연마하여 금속 광택을 냅니다.
② 수도, 전기, 가스 배관이 막히지 않았는지 확인하고, 장비와 부속품이 양호한 상태인지 점검하십시오.
③ 크기에 맞춰 조립하고, 리브 플레이트 고정을 이용하여 위치 용접을 합니다(2점, 7점, 11점 리브 플레이트 고정). 홈에 위치 용접을 사용할 수도 있지만, 위치 용접에 주의해야 합니다.
게시 시간: 2024년 12월 26일