KR100908684B1 - TIG welding method of super ferritic stainless steel - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수퍼 페라이트계 스테인레스강의 티그 용접방법에 관한 것으로, 안정화비가 17 이상이고 PRE지수가 32 이상인 26Cr-2Mo계와, 안정화비가 23 이상이고 PRE지수가 42 이상인 30Cr-4Mo계로 이루어진 수퍼 페라이트계 스테인레스강의 티그 용접방법에 있어서, 20ℓ/분의 순수Ar 보호가스 분위기에서, 용접금속의 질소함량을 상기 26Cr-2Mo은 0.02중량% 이하로 하고 상기 30Cr-4Mo은 0.01중량% 이하로 하며, 용접 입열량을 상기 26Cr-2Mo은 6kJ/cm 이하로 하고 상기 30Cr-4Mo은 4kJ/cm 이하로 하는 것을 기술적 요지로 한다.The present invention relates to a method for welding a TIG of super ferritic stainless steel, comprising a 26Cr-2Mo system having a stabilization ratio of 17 or more and a PRE index of 32 or more, and a 30Cr-4Mo system having a stabilization ratio of 23 or more and a PRE index of 42 or more. In the method for welding a steel TIG, the nitrogen content of the weld metal is 0.02 wt% or less for the 26Cr-2Mo and 0.01 wt% or less for the 30Cr-4Mo, and the welding heat input amount is 20 L / min in pure Ar protective gas atmosphere. The 26Cr-2Mo is 6kJ / cm or less and the 30Cr-4Mo is 4kJ / cm or less.

이에 따라, 본 발명은, 수퍼 페라이트계 스테인레스강, 특히 26Cr-2Mo계와 30Cr-4Mo계로 이루어진 수퍼 페라이트계 스테인레스강을 티그 용접함에 있어서 상온에서도 용접금속의 충격특성을 충분히 함으로써 용접부의 기계적 성능 확보에 기여하는 효과가 있다.Accordingly, the present invention, in the TIG welding of super-ferritic stainless steel, in particular, super-ferritic stainless steel consisting of 26Cr-2Mo and 30Cr-4Mo-based to sufficiently secure the impact properties of the weld metal at room temperature to ensure the mechanical performance of the welded portion There is a contributing effect.

수퍼 페라이트, 스테인레스강, TIG, GTA, 용접 입열량, 용접금속, 질소, 충격특성Super Ferrite, Stainless Steel, TIG, GTA, Weld Heat Input, Weld Metal, Nitrogen, Impact Properties

Description

수퍼 페라이트계 스테인레스강의 티그 용접방법{Method for TIG Welding of Super Ferritic Stainless Steel} TIG Welding Method of Super Ferritic Stainless Steel {Method for TIG Welding of Super Ferritic Stainless Steel}             

도 1은 본 발명에서 용접금속의 질소함량에 따른 상온 충격특성 변화를 나타낸 그래프,1 is a graph showing a change in impact properties at room temperature according to the nitrogen content of the weld metal in the present invention,

도 2는 본 발명에서 용접 입열량에 따른 용접금속의 충격특성 변화를 나타낸 그래프.
Figure 2 is a graph showing a change in the impact characteristics of the weld metal according to the heat input welding in the present invention.

본 발명은 용접방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수퍼 페라이트계 스테인레스강에 대한 티그 용접을 실시함에 있어서 용접금속의 충격특성을 개선하기 위한 수퍼 페라이트계 스테인레스강의 티그 용접방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a welding method, and more particularly, to a welding method of a super ferritic stainless steel for improving the impact characteristics of a weld metal in performing a welding of a welding to a super ferritic stainless steel.

대부분의 부식환경에서 요구되고 있는 구조용 스테인레스강으로는 용접성과 가공성이 우수한 오스테나이트계 스테인레스강이 사용되어 왔으며, 특히 해수와 같 이 매우 가혹한 부식환경에서는 내공식성 지수(PREN : Pitting Resistance Equivalent Number = Cr+3Mo=16N)가 40 이상인 수퍼 오스테나이트계 스테인레스강 또는 고질소 오스테나이트계 스테인레스강(미국 Allegheny Ludlum社의 Al-6XN) 등이 사용되고 있다.Austenitic stainless steel, which has excellent weldability and workability, has been used as structural stainless steel that is required in most corrosive environments. Especially in very harsh corrosive environments such as seawater, PREN (Pitting Resistance Equivalent Number = Cr) Super austenitic stainless steel or high nitrogen austenitic stainless steel (Al-6XN of Allegheny Ludlum, USA) having a + 3Mo = 16N) of 40 or more is used.

그러나, 이들 수퍼 오스테나이트계 스테인레스강은 고가의 Ni과 Mo이 다량 첨가되기 때문에 제조원가가 높을 뿐만 아니라, 응력 부식균열이 발생할 가능성이 상존하기 때문에 반드시 최적의 재료라고는 할 수 없다.However, these super austenitic stainless steels are not necessarily the best materials because of their high production cost and high stress corrosion cracking due to the addition of expensive Ni and Mo.

이에 반해, 페라이트계 스테인레스강은 Ni을 거의 첨가하지 않기 때문에 제조원가의 상승없이 단지 부식 저항성에 유효한 Cr 또는 Mo을 증가시킴으로써, 오스테나이트계 스테인레스강과 동등 이상의 내식성을 확보할 수 있다. 특히, 염소이온이 존재하는 부식환경에서 응력부식저항성은 페라이트계가 오스테나이트계에 비해 우수하다.On the other hand, since ferritic stainless steel hardly adds Ni, by increasing Cr or Mo effective only for corrosion resistance without increasing the manufacturing cost, corrosion resistance equal to or higher than that of austenitic stainless steel can be secured. In particular, in the corrosive environment in which chlorine ions are present, the stress corrosion resistance is better than that of austenitic ferrite.

이와 같은 폐라이트계 스테인레스강의 장점을 극대화하여 해외의 일부 Mill에서는 해수 교환기 용도로 기존의 Ti합금 또는 수퍼 오스테나이트계 스테인레스강을 대체할 수 있는 26∼29Cr-Mo계의 페라이트계 스테인레스강을 개발하여 상용화한 바 있다.By maximizing the advantages of these waste-based stainless steels, some overseas mills have developed ferritic stainless steels of 26-29Cr-Mo, which can replace existing Ti alloys or super austenitic stainless steels for seawater exchangers. It has been commercialized.

일례로, 26Cr강의 PRE는 약 32로서, PRE가 약 25수준인 316오스테나이트계 스테인레스강보다 내식성이 우수하며, 30Cr계는 PRE가 42수준으로서 수퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 내식성에 비해 손색이 없다고 할 수 있다. 아울러, 국내의 경우에도 2000년에 26Cr계가 개발된 바 있으며, 30Cr계도 개발 예정에 있다. For example, 26Cr PRE is about 32, which has better corrosion resistance than 316 austenitic stainless steel with PRE of about 25, and 30Cr has 42 levels of PRE, which is inferior to the corrosion resistance of super austenitic stainless steel. Can be. In addition, in Korea, 26Cr system was developed in 2000, and 30Cr system is also planned to be developed.                         

그러나, 고Cr의 페라이트계 스테인레스강은 오스테나이트계 스테인레스강에 비해 상대적으로 연성과 인성이 열등하며 노치 민감도도 크기 때문에 구조용 재료로는 취약하다. 특히, 용접가공이 불가피한 경우, 용접부의 기계적 성질이 현저히 저하되기 때문에 페라이트계 스테인레스강의 용도 개발이나 시장 확대에 직접적인 장애가 되고 있다.However, high Cr ferritic stainless steels are relatively inferior in ductility and toughness and have high notch sensitivity as compared to austenitic stainless steels, making them fragile as structural materials. In particular, when welding is unavoidable, the mechanical properties of the weld are significantly reduced, which is a direct obstacle to the development and market expansion of ferritic stainless steel.

통상적으로, 페라이트계 스테인레스강이 오스테나이트계 스테인레스강에 비해 기계적 성질이 저하되는 원인은, 오스테나이트계 스테인레스강이 면심입방격자(FCC : Face-Centered Cubic)의 결정구조를 갖는 반면, 페라이트계 스테인레스강은 체심입방구조(BCC : Body-Centered Cubic)의 결정구조를 갖는 차이점으로 설명할 수 있다. 즉, FCC구조의 오스테나이트계 스테인레스강은 잘 발달된 슬립계(Slip System)로 인해 극저온에서도 상온의 기계적 성질과 큰 차이를 나타낸지 않는 반면에, BCC구조의 페라이트계 스테인레스강은 연성-취성 천이온도가 존재함으로써 적정 사용온도가 주어진다. 페라이트계 스테인레스강의 연성-취성 천이온도는 합금성분과 결정립 크기 등에 따라 결정되며, 침입형 원소인 C, N과 입계 예민화 방지를 위해 첨가하는 Nb, Ti 등 안정화 원소의 종류 및 첨가량 등이 직접적인 영향을 미친다.In general, the reason that the ferritic stainless steel has a lower mechanical property than that of the austenitic stainless steel is that the austenitic stainless steel has a crystal structure of a face-centered cubic (FCC), whereas the ferritic stainless steel has a crystal structure. Steel can be explained by the difference in crystal structure of body-centered cubic (BCC). That is, austenitic stainless steel of FCC structure does not show a big difference from the mechanical properties of room temperature even at cryogenic temperatures due to the well-developed slip system, whereas ferritic stainless steel of BCC structure has a soft-brittle transition. The presence of temperature gives the proper operating temperature. The ductile-brittle transition temperature of ferritic stainless steel is determined by alloying composition and grain size, and the direct influence of the type and amount of stabilizing elements such as C and N, which are invasive elements, and Nb and Ti added to prevent grain boundary sensitization Crazy

한편, 페라이트계 스테인레스강에 있어서, 용접부의 취화현상도 전술한 야금학적 특성과 함께 용접열 이력에 의한 탄·질화물 석출 특성 및 결정립 성장 등이 직접적인 원인으로 작용한다.On the other hand, in ferritic stainless steel, the embrittlement phenomenon of the welded portion is directly caused by the carbon-nitride deposition characteristic and grain growth due to the heat history of the weld together with the above-described metallurgical characteristics.

또, 고Cr 스테인레스강이 저Cr 스테인레스강에 비해 용접부 성능이 상대적으 로 저하하는데, 이것은 Cr함량이 증가할수록 C, N의 고용한(Solubility Limit)이 감소하기 때문에, Cr 자체의 치환효과보다는 Cr 탄·질화물 석출량 증가에 기인한다. 이 때문에, 고Cr계 스테인레스강은 저Cr계 스테인레스강과 동등한 물성을 확보하기 위해서는 C, N의 함량을 낮게 제어하지 않으면 안된다. 실제로, 26Cr 및 30Cr계 페라이트계 스테인레스강은 상온에서도 만족스러운 용접부 성능을 확보하기가 쉽지 않다. 물론, 고Cr 페라이트계 스테인레스강의 제조시 정련과정에서 C, N을 매우 낮게 억제하여 물성을 확보할 수 있으나, 제조 코스트 측면에서 어려움이 있기 때문에, Cr함량에 따른 C, N의 적정성, 즉 제조 코스트와 요구 품질 등의 상관성을 면밀히 검토하지 않으면 안된다.In addition, the weld performance of the high Cr stainless steel is relatively lower than that of the low Cr stainless steel. As the Cr content increases, the solubility limit of C and N decreases. This is due to an increase in carbon and nitride precipitation. For this reason, high Cr stainless steel must control C and N content low in order to ensure the same physical properties as low Cr stainless steel. In practice, 26Cr and 30Cr-based ferritic stainless steels are difficult to secure satisfactory weld performance even at room temperature. Of course, during the refining process of manufacturing high Cr ferritic stainless steel, C and N can be suppressed to a very low level to secure physical properties, but there are difficulties in terms of manufacturing cost, so the appropriateness of C and N according to Cr content, that is, manufacturing cost The correlation between the quality and the required quality must be carefully examined.

현재, 국내의 대표적인 용접구조용 페라이트계 스테인레스강은 18Cr계로서, 이에 대한 용접기술은 이미 거의 정립되어 있다. 그러나, 26 및 30Cr강은 18% 이하의 저Cr계에 비해 취성의 정도가 현저히 증가한다. 실제로, 26 및 30% Cr의 수퍼 페라이트계 스테인레스강을 열교환기용 튜브로 사용하는 경우, 용접부의 취화를 방지하기 위해 튜브를 튜브판(Tube Sheet)과의 모서리(fillet)에 한정하여 티그(TIG) 또는 GTAW(Gas-Tungsten Arc Welding)를 실시하고 있으며(미국의 Allegheny Ludlum사), 부분적으로 사용온도가 50℃ 이상인 구조물에 대해 수퍼 페라이트계 스테인레스강의 티그 용접 사례가 보고되고 있다.At present, the representative ferritic stainless steel for welding structure in Korea is 18Cr type, and the welding technology for this is almost established. However, the 26 and 30Cr steels significantly increase the degree of brittleness compared to the low Cr system of 18% or less. In fact, when 26 and 30% Cr superferritic stainless steel is used as the tube for the heat exchanger, the tube is limited to the fillet with the tube sheet to prevent embrittlement of the weld. Or Gas-Tungsten Arc Welding (GTAW) (Allegheny Ludlum, USA), and there are reports of TIG welding of super-ferritic stainless steels on structures with partial use temperatures above 50 ° C.

이와 같이, 수퍼 페라이트계 스테인레스강이 Ni-프리(free)의 저가로서, 우수한 내식성을 확보하고 있음에도 불구하고 사용범위가 극히 제한적인 것은, 상온에서도 용접부 성능의 확보가 어렵기 때문이다. As described above, superferritic stainless steel is Ni-free and inexpensive, and despite its excellent corrosion resistance, its use range is extremely limited because it is difficult to secure weld performance even at room temperature.                         

따라서, 고합금의 오스테나이트계 스테인레스강과 동등 이상의 내식성을 갖는 수퍼 페라이트계 스테인레스강의 용도 개발 또는 사용 범위의 확대를 위해서는 아크 용접방법중 가장 안정적인 방법인 티그 용접을 실시하였을 때, 용접부의 충격특성을 개선할 수 있는 용접방법의 최적화가 요구된다.
Therefore, in order to develop or expand the scope of use of superferritic stainless steels having corrosion resistance equal to or higher than that of high-alloy austenitic stainless steels, the impact characteristics of welded parts are improved when TIG welding, the most stable method among arc welding methods, is performed. Optimization of the welding method that can be done is required.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 수퍼 페리아트계 스테인레스강의 용접시 요구되는 개선의 필요성에 부응하여 안출된 것으로서, 그 목적은 수퍼 페라이트계 스테인레스강의 티그 용접시 용접금속의 충격특성을 개선한 수퍼 페라이트계 스테인레스강의 티그 용접방법을 제공하는 데에 있다.
The present invention was devised in response to the necessity of the improvement required in the welding of the conventional super ferritic stainless steel as described above, the object of which is to improve the impact properties of the weld metal during the welding of the super ferritic stainless steel It is to provide a method of welding a tag of stainless steel.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수퍼 페라이트계 스테인레스강의 티그 용접방법은, 안정화비가 17 이상이고 PRE지수가 32 이상인 26Cr-2Mo계와, 안정화비가 23 이상이고 PRE지수가 42 이상인 30Cr-4Mo계로 이루어진 수퍼 페라이트계 스테인레스강의 티그 용접방법에 있어서, 20ℓ/분의 순수Ar 보호가스 분위기에서, 용접금속의 질소함량을 상기 26Cr-2Mo은 0.02중량% 이하로 하고 상기 30Cr-4Mo은 0.01중량% 이하로 하며, 용접 입열량을 상기 26Cr-2Mo은 6kJ/cm 이하로 하고 상기 30Cr-4Mo은 4kJ/cm 이하로 하는 것을 기술적 요지로 한다.TIG welding method of super ferritic stainless steel according to the present invention for achieving the above object, 26Cr-2Mo system having a stabilization ratio of 17 or more and PRE index of 32 or more, and 30Cr-4Mo stabilization ratio of 23 or more and 42 or more PRE index In a method of welding a TIG of a super ferritic stainless steel, the nitrogen content of the weld metal is 0.02 wt% or less for the 26Cr-2Mo and 0.01 wt% or less for the 30Cr-4Mo in a 20 L / min pure Ar protective gas atmosphere. The welding heat input is 26Cr-2Mo is 6kJ / cm or less and 30Cr-4Mo is 4kJ / cm or less to the technical gist.

이하에서는 본 발명에 대한 구체적인 실시예를 첨부도면과 함께 상세히 설명한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with the accompanying drawings.

표 1은 본 발명을 적용하기 위한 요접 구조재 및 해수 열교환기용 수퍼 페라이트계 스테인레스강의 화학조성을 나타내고 있다.Table 1 shows the chemical composition of the concave-convex structural member and super ferritic stainless steel for seawater heat exchanger to apply the present invention.

C Si Mn Cr Ni Mo Nb Ti N 안정화비 PRE지수 26Cr-2Mo 0.011 0.13 0.2 26.34 0.26 2.0 0.25 0.033 0.0055 17.01 32.3 30Cr-4Mo 0.008 0.33 0.3 30.1 - 4.0 0.26 0.05 0.005 23.8 42.1
*안정화비 =(Nb+Ti)/(C+N)
C Si Mn Cr Ni Mo Nb Ti N Stabilization ratio PRE index 26Cr-2Mo 0.011 0.13 0.2 26.34 0.26 2.0 0.25 0.033 0.0055 17.01 32.3 30Cr-4Mo 0.008 0.33 0.3 30.1 - 4.0 0.26 0.05 0.005 23.8 42.1
* Stabilization ratio = (Nb + Ti) / (C + N)

26Cr-2Mo의 수퍼 페라이트계 스테인레스강은 N가 약 55ppm, 용접부 입계부식 방지를 위한 안정화 원소 Nb와 Ti가 복합 첨가되었으며, 안정화비 (Nb+Ti)/(C+N)는 17 이상이고, PRE지수는 32 이상이다. 또, 30Cr-4Mo의 수퍼 페라이트계 스테인레스강은 N가 약 50ppm, 안정화비가 23 이상이고, PRE지수는 42 이상이다.Super Ferritic stainless steel of 26Cr-2Mo has N of about 55ppm, complex addition of stabilizing elements Nb and Ti for preventing intergranular corrosion of welds, stabilization ratio (Nb + Ti) / (C + N) of 17 or more, PRE The index is over 32. In addition, 30Cr-4Mo superferritic stainless steel has N of about 50 ppm, a stabilization ratio of 23 or more, and a PRE index of 42 or more.

이러한 조건에서, 본 발명은, 20ℓ/분의 순수Ar 보호가스 분위기에서, 용접금속의 질소함량을 26Cr-2Mo은 0.02중량% 이하로 하고 30Cr-4Mo은 0.01중량% 이하로 하며, 용접 입열량을 26Cr-2Mo은 6kJ/cm 이하로 하고 30Cr-4Mo은 4kJ/cm 이하로 하여 용접을 실시한다.Under these conditions, in the pure Ar protective gas atmosphere of 20 L / min, the nitrogen content of the weld metal is 0.02 wt% or less for 26Cr-2Mo, 0.01 wt% or less for 30Cr-4Mo, and the welding heat input is reduced. 26Cr-2Mo should be 6kJ / cm or less and 30Cr-4Mo should be 4kJ / cm or less and welded.

도 1은 TIG(또는 GTA) 용접 입열량 4kJ/cm의 조건에서 용접금속의 질소함량에 따른 상온 충격특성을 나타내고 있는데, 여기서 용접금속의 질소함량은 TIG 보 호가스로서 순수 Ar을 5, 10, 20ℓ/분으로 변화시키며 N2와 혼합하여 50∼380ppm으로 변화시켜 적용하였다. 이 때, 4kJ/cm의 용접 입열량에서 순수 Ar, 20ℓ/분의 조건으로 TIG 용접하는 경우, 용접금속의 N 함량은 모재의 N 함량과 동등한 수준이다.Figure 1 shows the normal temperature impact characteristics according to the nitrogen content of the weld metal under the conditions of TIG (or GTA) welding heat input 4kJ / cm, where the nitrogen content of the weld metal is a TIG protective gas is pure Ar 5, 10, 20 L / min was mixed and mixed with N 2 to 50-380 ppm. At this time, in the case of TIG welding under the condition of pure Ar and 20 L / min at a welding heat input of 4 kJ / cm, the N content of the weld metal is equivalent to the N content of the base metal.

도면에 나타난 바와 같이, 질소함량이 증가함에 따라, 충격치는 현저히 감소하는 것을 알 수 있고, 26Cr계가 30Cr계보다 충격치가 전반적으로 높게 나타나고 있다. 즉, 26Cr계의 경우에는 질소함량이 약 200ppm까지 연성파면을 얻을 수 있었으나, 30Cr계의 경우에는 질소함량 100ppm 이상에서 취성파면을 나타내었다. 또, 용접금속의 질소함량이 약 250ppm 이상일 경우에는 두 강종 모두 충격치가 하한치(lower shelf energy 구역)에 놓였다. 따라서, 용접금속의 충격특성을 확보할 수 있는 최대 질소함량은 26Cr계가 0.02%이고 30Cr계는 0.01%였다.As shown in the figure, as the nitrogen content increases, it can be seen that the impact value is significantly reduced, the 26Cr system is higher than the 30Cr system, the impact value is generally higher. That is, in the case of the 26Cr system, a ductile wavefront was obtained up to about 200 ppm, whereas in the case of the 30Cr system, the brittle wavefront was shown at a nitrogen content of 100 ppm or more. In addition, when the nitrogen content of the weld metal was about 250 ppm or more, the impact value of both steel grades was at the lower shelf energy zone. Therefore, the maximum nitrogen content for securing the impact characteristics of the weld metal was 0.02% for the 26Cr system and 0.01% for the 30Cr system.

이와 같이, 용접금속의 질소함량이 증가함에 따라 충격특성이 저하하는 원인은 Cr 탄·질화물과 Ti,Nb(C,N) 등의 석출이 일차적인 원인이며, 용접열에 의한 결정립 조대화도 다소의 영향을 미친다. 이러한 탄·질화물은 입계 및 입내에 미세하게 분포하여 전위를 고착시키고 기지조직을 강화시킴으로써 충격특성을 저하시킨다. As the nitrogen content of the weld metal increases, the lowering of the impact characteristics is primarily caused by the precipitation of Cr carbon nitride and Ti, Nb (C, N). Affect These carbon and nitrides are finely distributed in grain boundaries and in the mouth to fix dislocations and strengthen the matrix structure, thereby deteriorating impact characteristics.

또, 30Cr계가 26Cr계에 비해 충격치가 감소하는 것은, C, N의 고용한 감소에 따른 Cr 탄·질화물 석출물의 증가효과가 있기 때문이다.In addition, the impact value of the 30Cr system is lower than that of the 26Cr system because of the increased effect of Cr carbonitride and precipitates due to the decrease in the amount of C and N dissolved.

용접금속의 질소함량은 모재의 질소와 용접중 대기로부터 혼입되는 질소의 양으로 결정된다. 따라서, 전술한 조건을 만족하는 용접금속의 질소함량을 얻기 위해서는 모재의 질소함량이 낮은 쪽이 유리하며, 용접중 보호가스와 같은 시공 조건을 정밀하게 관리할 필요가 있다. 그러나, 통상의 수퍼 페라이트계 스테인레스강은 최대 사용두께가 2.0mm 미만이고, 제조시 C+N을 낮게 관리하기 때문에, 26Cr계에 대한 200ppm 및 30Cr계에 대한 100ppm의 제한은 용접 시공 조건의 적정 범위를 넓힌다는 측면에서 중요한 의미를 갖는다.The nitrogen content of the weld metal is determined by the amount of nitrogen in the base metal and the nitrogen introduced from the atmosphere during welding. Therefore, in order to obtain the nitrogen content of the weld metal satisfying the above conditions, it is advantageous that the nitrogen content of the base material is lower, and it is necessary to precisely manage the construction conditions such as the protective gas during welding. However, since conventional super ferritic stainless steels have a maximum working thickness of less than 2.0 mm and control C + N low during manufacturing, the limit of 200 ppm for 26Cr and 100 ppm for 30Cr is an appropriate range of welding construction conditions. In terms of broadening the meaning is important.

한편, 도 2는 본 발명에 따른 티그 용접시의 용접 입열량에 따른 충격특ㄱ성의 변화를 나타내고 있는데, 용접 입열량이 증가함에 따라 상온 충격치는 크게 감소하며, 그 정도는 30Cr계쪽이 26Cr계에 비해 상대적으로 크다는 것을 알 수 있다. 실제로, 상온에서 연성파면을 갖는 최대 입열량은 26Cr계가 약 6kJ/cm로 나타났고, 30Cr계는 4kJ/cm 미만으로 나타났다.On the other hand, Figure 2 shows the change in the impact characteristics according to the heat input of welding during the TIG welding according to the present invention, the room temperature impact value is greatly reduced as the heat input of welding increases, the degree of 30Cr system 26Cr system It can be seen that it is relatively large. In fact, the maximum heat input with a ductile wavefront at room temperature was found to be about 6 kJ / cm 26Cr system, less than 4 kJ / cm 30Cr system.

이와 같이, 용접 입열량이 증가함에 따라 충격특성이 감소하는 것은 결정립 성장보다는 탄·질화물의 조대한 석출 특성과 입열 증가로 인해 용접중 대기로부터 용융금속으로 질소가 혼입되어 용접금속의 질소함량을 증가시키고, 이것이 석출특성에도 영향을 미치기 때문이다.As the heat input of the welding increases, the impact property decreases due to the coarse precipitation characteristics of carbon and nitride and the increase of heat input rather than grain growth, and nitrogen is mixed into the molten metal from the atmosphere during welding to increase the nitrogen content of the welding metal. This also affects the precipitation characteristics.

따라서, 수퍼 페라이트계 스테인레스강을 용접하기 위해서는 상기와 같은 입열량을 준수하지 않으면 안되며, 이를 위해서는 저입열 다층 용접을 하는 것이 바람직하다.Therefore, in order to weld super ferritic stainless steel, the above heat input amount must be observed. For this purpose, low heat input multilayer welding is preferable.

이러한 결과는 앞서 언급한 바와 같이, 수퍼 페라이트계 스테인레스강은 대부분 두께 2.0mm 미만으로 사용되기 때문에 4kJ/cm의 입열 조건에서 한 패스 용접 으로 완전 용입이 가능하므로 상온에서도 충분한 충격특성을 만족시킬 수 있음을 의미한다. 만약, 용접할 스테인레스강의 두께가 증가하더라도 상기한 한계 입열 조건으로 다층 용접하면 충격특성에 문제가 없을 것으로 예상된다.As mentioned above, since most of the super ferritic stainless steels are used with a thickness of less than 2.0 mm, they can be fully infiltrated by one pass welding at a heat input condition of 4 kJ / cm, thereby satisfying sufficient impact characteristics even at room temperature. Means. If the thickness of the stainless steel to be welded is increased, it is expected that there will be no problem in the impact characteristics when the multilayer welding is performed under the above limit heat input conditions.

전술한 바와 같이 용접 입열량과 용접금속의 질소함량을 제한하는 경우, 지금까지 용접금속의 충격특성 확보가 곤란하였던 상온에서도 수퍼 페라이트계 스테인레스강은 용접부 충격특성을 충분히 만족시킬 수 있다.As described above, in the case of limiting the heat input of the weld and the nitrogen content of the weld metal, the superferritic stainless steel can satisfactorily satisfy the weld impact properties even at room temperature, which has been difficult to secure the impact properties of the weld metal.

따라서, 26Cr계 및 30Cr계 수퍼 페라이트계 스테인레스강에 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 용접방법을 적용하면 상온 보증용 구조용 재료로 사용하는 데에 문제가 없다.
Therefore, if the welding method according to the present invention is applied to the 26Cr-based and 30Cr-based superferritic stainless steels, there is no problem in using it as a structural material for room temperature guarantee.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 수퍼 페라이트계 스테인레스강의 티그 용접방법에 의하면, 수퍼 페라이트계 스테인레스강, 특히 26Cr-2Mo계와 30Cr-4Mo계로 이루어진 수퍼 페라이트계 스테인레스강을 티그 용접함에 있어서 상온에서도 용접금속의 충격특성을 충분히 함으로써 용접부의 기계적 성능 확보에 기여하는 효과가 있다.As described above, according to the method of welding a super ferritic stainless steel according to the present invention, even in room temperature in the process of tag welding super ferritic stainless steel, particularly super ferritic stainless steel composed of 26Cr-2Mo and 30Cr-4Mo. The impact property of the weld metal is sufficient to contribute to securing the mechanical performance of the weld.

Claims (1)

안정화비가 17 이상이고 PRE지수가 32 이상인 26Cr-2Mo계와, 안정화비가 23 이상이고 PRE지수가 42 이상인 30Cr-4Mo계로 이루어진 수퍼 페라이트계 스테인레스강의 티그 용접방법에 있어서,In the TIG welding method of a super ferritic stainless steel comprising a 26Cr-2Mo system having a stabilization ratio of 17 or more and a PRE index of 32 or more, and a 30Cr-4Mo system having a stabilization ratio of 23 or more and a PRE index of 42 or more, 20ℓ/분의 순수Ar 보호가스 분위기에서, 용접금속의 질소함량을 상기 26Cr-2Mo은 0.02중량% 이하로 하고 상기 30Cr-4Mo은 0.01중량% 이하로 하며, 용접 입열량을 상기 26Cr-2Mo은 6kJ/cm 이하로 하고 상기 30Cr-4Mo은 4kJ/cm 이하로 하는 것을 특징으로 하는 수퍼 페라이트계 스테인레스강의 티그 용접방법.In a pure Ar protective gas atmosphere of 20 l / min, the nitrogen content of the weld metal is 0.02 wt% or less for the 26Cr-2Mo, 0.01 wt% or less for the 30Cr-4Mo, and 6 kJ for the heat input of the welding of 26Cr-2Mo. Tig welding method of super ferritic stainless steel, characterized in that less than / cm and 30Cr-4Mo is less than 4kJ / cm.
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