ASTM A387 Gr22와 304 강판을 함께 용접할 수 있습니까?

이종 강철의 용접은 항공 우주, 석유 화학 산업, 기계 산업과 같은 분야에서 광범위하게 응용됩니다. 이종 강은 화학적 조성, 야금 호환성 및 물리적 특성 등이 실제로 다르며 용접 과정에서 합금 원소 이동, 고르지 않은 화학적 조성 및 금속 조직으로 나타나며 열 응력 및 용접 변형 또는 균열을 생성 할 수 있으며 이는 용접 조인트의 기계적 특성을 감소시킬 수 있습니다. 본 논문에서는 ASTM A387 GR22 크로몰리 강판과 S30408 스테인리스 강판의 이종강 용접 접합부의 용접성을 분석하고 적절한 용접 방법, 용접 재료 및 용접 공정 파라미터를 선택하고 용접 후 열처리를 수행했습니다.

성적	C	Si	Mn	Cr	Mo	Cu	Ni	N	P	S
A387 GR22	0.11	0.35	0.46	2.21	1.06	0.12	0.22	/	0.01	0.006
304	0.05	0.62	1.83	19.16	/	/	8.97	0.06	0.027	0.015

S30408은 일반적으로 사용되는 오스테 나이트 계 스테인리스 강이며 ASTM A387 GR22는 주로 수소화 플랜트 반응기 및 열교환 기 및 기타 장비에 사용되는 고온 저항성과 수소에 대한 내성이 우수한 저 합금 내열강입니다. 크롬과 몰리브덴은 강철의 경화성을 크게 향상시킬 수 있으며, 용접 금속과 열 영향 영역은 특정 냉각 속도에서 냉간 균열에 민감한 미세 구조를 형성 할 수 있습니다. 진행성 취성은 유해 잔류 금속의 총 함량이 350-550℃에서 장기간 작동 시 허용 한도를 초과할 때 발생합니다. 우리가 직면해야 하는 주요 어려움은 다음과 같습니다:

• 용접 희석

용접 금속은 용접 공정 중에 증착된 금속에 의해 희석됩니다. 전이 층은 ASTM A387 GR22 강판의 한쪽에 있는 융착 영역에 가까운 용접 금속에 형성됩니다. 전이 층의 구성은 용접 금속의 구성과 다릅니다. 모재 합금 함량이 높을수록 용융 비율이 높아지고 희석률이 높아집니다. ASTM A387 GR22 측의 전이 층은 희석으로 인해 부서지기 쉬운 마르텐사이트 구조를 생성할 수 있습니다.

• 탄소 마이그레이션

고온에서 크롬과 탄소 원자는 크롬 카바이드의 화합물을 형성하기 쉽고, 용접 과정에서 크롬이 부족하여 탈탄 영역에서 탄소 원자를 형성하여 연화, 거친 입자, 취성, 내식성 증가, 크롬과 탄소 원자를 풍부하게하여 침탄 층 이동을 형성하고 경화, 입자 크기 및 성능을 향상시키는 S30408 측면을 형성합니다.

• 용접 응력

두 재료의 열전도율과 선팽창계수가 다르기 때문에 용접 공정 중 고온 영역에서 열 응력이 발생하여 제거할 수 없어 용접 및 융착 영역 근처에 추가 응력이 발생하고, 일관되지 않은 수축으로 인해 냉각 공정에서 용접 잔류 응력이 발생하여 ASTM A387GR22 강판의 측면에 균열이 발생합니다.

발생할 수 있는 문제를 파악한 후, 이 실험의 재료는 ASTM A387GR22 및 S30408 스테인리스 강판으로, 규격은 400mm×150mm×10mm입니다. 두 재료의 화학 성분은 표에 나와 있습니다:

• 용접 방법

용접 접합부의 희석을 줄이고 냉간 균열 및 재가열 균열을 방지하기 위해 용접 시 니켈 기반 합금 용접 재료를 ASTM A387GR22의 측면에 먼저 표면 처리합니다. 아르곤 텅스텐 아크 용접 및 전극 아크 용접과 같이 용융 비율이 작고 희석률이 낮은 용접 방법이 선택됩니다. 이 실험에서는 아르곤 아크 용접을 백킹으로 사용하고 아크 용접 커버의 용접 방법을 사용합니다.

• 용접 재료

니켈 기반 전극 및 전선 ERNiCr-3/ENiCr-3는 니켈의 흑연화에 의한 탄화물 형성을 차단하고 전이 층을 줄이며 취성 마르텐사이트 구조의 생성을 방지하며 ASTM A387GR22 강판에서 탄소 이동을 더욱 억제하는 데 사용됩니다.

• 용접 홈

용접 홈의 유형은 용접 층 수, 충전 금속의 양, 융착 비율 및 용접 잔류 응력을 고려해야 합니다. 설계된 그루브의 유형과 크기는 아래와 같습니다:

• 예열 및 층간 온도 제어

ASTM A387 GR22의 미세 구조는 강화 베이나이트이고 S30408의 미세 구조는 오스테나이트입니다. 전자는 경화성, 재가열 균열 경향 및 템퍼링 취성이 있고 후자는 용접성이 우수합니다. 재료의 화학적 조성, 접합 형태, 용접 방법 및 용접 재료에 따라 예열 온도는 약 200 ℃이고 용접 패스 사이의 온도는 100 ℃ 이내임을 확인했습니다. 용접 후 즉시 350℃×2시간에서 열처리를 실시했습니다.

• 용접 공정 파라미터

용접 레이어	용접 방법	용접 전선	용접 전극	용접 전류 I/A	용접 압력 U/V	용접 속도 v/cm
서피싱	SMAW	ERNiCr-3, 4.0mm	DCEP	140-160	23-26	16-20
스폿 용접/1	GTAW	ERNiCr-3, 2.4mm	DCSP	120-150	13-15	8-10
2엔드	SMAW	ERNiCr-3, 4.0mm	DCEP	140-160	23-26	16-20

용접하기 전에 강판의 홈과 양쪽에서 200mm 이내의 산화물 층, 기름, 습기, 녹 등을 청소합니다. 구체적인 용접 공정 매개변수는 표에 나와 있습니다.

• 용접 후 응력 완화 열처리

용접 후 응력 제거 열처리는 용접 균열을 방지하기 위한 중요한 공정입니다. 용접 시 큰 용접 잔류 응력이 발생하므로 용접 잔류 응력을 제거하고 균열 발생을 방지하기 위해 용접 후 690±10℃×2시간 열처리가 필요합니다.

• 결과 및 분석

내압기기 용접 평가 기준에 따라 강판에 대한 외관 검사를 실시한 결과 표면에 기공, 슬래그 혼입, 균열 등의 결함이 없음을 확인했습니다. 그 후 100% 방사선 촬영 검사와 인장, 굽힘, 충격 등 기계적 특성 시험을 실시했습니다. 테스트 결과는 표에 나와 있습니다.

항목	폭/mm	두께/mm	CSA/mm²	최대 부하	인장 강도
I1	20.30	39.72	806.3	507.12	625 Mpa
I2	20.28	39.78	806.7	482.83	600 Mpa

샘플 번호.	굽힘 유형	두께/mm	굽힘 직경	굽힘 각도	결과
C1	측면 굽힘	10	D=40mm	180°	자격을 갖춘
C2	측면 굽힘	10	D=40mm	180°	자격을 갖춘
C3	측면 굽힘	10	D=40mm	180°	자격을 갖춘

샘플 번호.	샘플 크기 mm	간격 위치	테스트 온도	충격 흡수 에너지/Akv
R1	10*10*55	A387 GR22 측면	0℃	152
R2	10*10*55	A387 GR22 측면	0℃	176
R3	10*10*55	A387 GR22 측면	0℃	122

위의 데이터에서 인장, 굽힘 및 충격 테스트가 모두 적격하다는 것을 알 수 있으며, 이는 당사의 용접 공정 계획이 적격하고 ASTM A387 등급 22와 304 사이의 이종 재료 강판 용접이 완벽하게 가능하다는 것을 나타냅니다.