KR102075451B1 - 이상 스테인리스강의 티그 용접방법 - Google Patents

이상 스테인리스강의 티그 용접방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이상 스테인리스강의 티그 용접방법은, Ar 가스를 포함하는 보호가스를 용접 토치측에서 공급하고, Ar 가스와 부피분율로 40~80%의 N2 가스가 혼합된 퍼지가스를 상기 용접 토치측과 대향되는 용접 후면측에서 공급하며, 용접부에 용접와이어를 공급하여 상기 이상 스테인리스강을 티그 용접할 수 있다.

Description

이상 스테인리스강의 티그 용접방법{TIG welding method for two-phase stainless steel}
본 발명은 이상 스테인리스강의 티그 용접방법에 관한 것이며, 상세하게는 이상 스테인리스강 용접부의 내공식 특성을 효과적으로 확보 가능한 티그 용접 방법에 관한 것이다.
이상 스테인리스강(two-phase stainless steel)은 강 중에 오스테나이트와 페라이트가 약 50:50의 비율로 구성된 미세조직을 가지는 스테인리스강으로, 페라이트계 스테인리스강의 단점인 저인성과 오스테나이트계 스테인리스강의 단점인 응력부식균열(SCC) 특성이 보완된 기계적 특성을 구비한다. 이상 스테인리스강은 페라이트/오스테나이트의 이상 조직과 상대적으로 높은 Cr, Mo 및 N의 함량에 의해 페라이트계 스테인리스강 및 오스테나이트계 스테인리스강에 비하여 매우 우수한 공식 저항성을 가진다. 또한, 이상 스테인리스강은 상대적으로 저가인 N을 오스테나이트 안정화 원소로 사용하는바, 상대적으로 고가인 Ni의 사용량을 저감하여 경제성을 효과적으로 확보한 강종이다.
이러한 이유로 이상 스테인리스강은 고강도 및 내식성이 요구되는 환경에서 내식 재료 및 구조용 재료로 광범위하게 이용되며, 특히 화학 플랜트, 원자력 발전설비, 해양 구조물, 공해 방지설비, 열교환기 튜브, 석유/천연가스 생산 및 처리 설비 등 고강도와 내식성이 요구되는 환경에서 활발히 이용되는 실정이다.
다만, 이상 스테인리스강에 대해 TIG(Tungsten Inert Gas) 용접과 같은 아크 용접을 실시하는 경우, 급열 및 급냉의 열사이클에 의해 용접금속 및 열영향부에서 페라이트가 오스테나이트보다 많아져서 상균형이 깨지고, 다량 형성된 페라이트로 인하여 기지에 고용되지 못한 질소가 Cr과 화합하여 질화물이 페라이트 입내에 다량 석출될 수 있다.
또한, 용접 중에 용융 풀(pool)에서 탈질 현상이 유발되어 용접부의 내공식 특성이 열위해지는 문제가 발생할 수 있다. 용접 중 용융 풀과 대기의 질소 분압 차이에 의해 용융 풀에 존재하는 질소가 대기로 빠져나가며, 용융금속의 응고 후 용접부의 질소 농도가 떨어지는 현상이 발생하게 된다. 질소는 이상 스테인리스강에서 내공식 특성과 아주 밀접한 원소이므로, 탈질 현상은 용접부의 내공식 특성 저하를 유발하게 된다.
특허문헌 1은 TIG 용접시 용접 후면의 보호가스로 100%의 질소 가스를 공급하는 기술을 개시하나, 용접부의 질소 소실은 방지할 수 있지만 과도한 오스테나이트 조직 형성이 유발되어 상분율의 균형이 깨질 수 있으며, 강관의 용접시 100%의 질소 가스의 퍼징을 위해 장시간이 소요되어 생산성이 저하되는 문제가 발생한다.
대한민국 공개특허공보 제10-2003-0054561호 (2003.07.02. 공개)
본 발명의 한 가지 측면에 따르면 이상 스테인리스강 용접부의 내공식 특성을 효과적으로 확보 가능한 티그 용접 방법이 제공될 수 있다
본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정되지 않는다. 통상의 기술자라면 본 명세서의 전반적인 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이상 스테인리스강의 티그 용접방법은, Ar 가스를 포함하는 보호가스를 용접 토치측에서 공급하고, Ar 가스와 부피분율로 40~80%의 N2 가스가 혼합된 퍼지가스를 상기 용접 토치측과 대향되는 용접 후면측에서 공급하며, 용접부에 용접와이어를 공급하여 상기 이상 스테인리스강을 티그 용접할 수 있다.
상기 이상 스테인리스강은 20~30중량%의 Cr 및 0.1~0.3중량%의 N을 포함하는 듀플렉스 스테인리스강일 수 있다.
상기 보호가스는 부피분율로 2% 이하의 N2 가스가 혼합되어 제공될 수 있다.
상기 용접와이어는, 중량%로, C: 0.01~0.05%, Cr: 20.0~30.0%, Ni: 6.0~12.0%, Mo: 1.5~6.0%, Mn: 1.0~3.0%, Si: 0.5~2.0%, N: 0.60% 이하, Cu: 0.5~2.5%, W: 1.5% 이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
상기 용접와이어는 하기의 식 1로 표현되는 PREN 16의 값이 상기 이상 스테인리스강의 PREN 16 값보다 더 클 수 있다.
<식 1> PREN 16 = [Cr] + 3.3[Mo] + 16[N]
상기, 식 1에서 [Cr], [Mo] 및 [N]은 각각 Cr, Mo 및 N의 함량을 의미한다.
상기 용접방법에 의해 형성된 용접부는 단면 기준으로 35~65면적%의 페라이트를 미세조직으로 포함할 수 있다.
상기 용접방법에 의해 형성된 용접부의 이면 비드의 표층부에는 10~30㎛ 두께의 오스테나이트 밴드가 형성될 수 있다.
상기 과제의 해결 수단은 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니며, 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시예를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이상 스테인리스강의 티그 용접방법은 Ar 가스 및 40~80부피%의 N2 가스가 혼합된 퍼지가스를 용접 후면측에서 공급하여 이상 스테인리스강의 티그 용접을 수행하는바, 용접부의 내공식 특성을 효과적으로 확보함과 동시에 용접부의 상분율 균형 및 용접 작업의 효율을 효과적으로 확보할 수 있다.
도 1의 (a) 내지 (d)는 시편 1, 시편 2, 시편 3 및 시편 6의 용접부 단면을 주사현미경으로 관찰한 사진이다.
본 발명은 이상 스테인리스강의 티그 용접방법에 관한 것으로, 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하고자 한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명을 더욱 상세하기 위하여 제공되는 것이다.
본 발명의 발명자는 이상 스테인리스강, 특히 듀플렉스 스테인리스강(Duplex Stainless Steel) 및 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강(Super Duplex Stainless Steel)의 용접부의 공식 저항성 확보와 관련하여 심도 있는 연구를 수행하였으며, 이상 스테인리스강의 TIG 용접(Tungsten Inert Gas Welding) 시 용접 후면에 공급되는 퍼지가스(purge gas)에 포함되는 N2 함량을 적정 수준으로 조절함에 따라 이상 스테인리스강 용접부의 내공식 특성을 효과적으로 확보할 수 있다는 결론에 도달하게 되었다.
이상 스테인리스강의 TIG 용접시, 종래에는 100%Ar 가스, Ar-2부피%N2 가스 또는 100%N2 가스를 퍼지가스로 사용하였나, 1) 100%Ar 가스 및 Ar-2부피%N2 가스를 퍼지가스로 사용하는 경우, 용접부의 질소 손실에 따른 오스테나이트 조직의 분율 감소에 효과적으로 대응할 수 없는 문제점이 존재하였으며, 2) 100%N2 가스를 퍼지가스로 사용하는 경우, 용접부의 질소 과다 유입에 의해 오스테나이트 조직의 분율이 과도하게 형성되는 문제점이 존재하였다. 특히, 100%N2 가스를 퍼지가스로 사용하는 경우, 퍼지가스의 퍼징에 과도하게 장시간이 소요되어 작업효율이 저하되는 문제점 또한 존재하였다. 따라서, 본 발명의 발명자는 이와 같은 문제점들을 해소하면서도, 용접부의 내공식 특성을 효과적으로 확보 가능한 용접 방법에 대해 연구하였으며, 퍼지가스에 포함되는 N2 가스의 분율을 적정 수준으로 조절하는 경우, 용접부의 용접부의 내공식 특성, 용접부의 상분율 균형 및 용접 작업의 작업 효율을 효과적로 확보할 수 있음을 알 수 있었다.
이하, 본 발명의 이상 스테인리스강의 티그 용접방법에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명의 이상 스테인리스강의 티그 용접방법은, Ar 가스를 포함하는 보호가스를 용접 토치측에서 공급하고, 부피분율로 Ar 가스와 40~80%의 N2 가스가 혼합된 퍼지가스를 상기 용접 토치측과 대향되는 용접 후면측에서 공급하며, 용접부에 용접와이어를 공급하여 상기 이상 스테인리스강을 티그 용접할 수 있다.
본 발명의 이상 스테인리스강은 통상적으로 듀플렉스 스테인리스강 또는 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강으로 지칭되는 스테인리스강일 수 있으며, 미세조직적으로는 페라이트 및 오스테나이트가 혼합된 조직을 구비하는 스테인리스강일 수 있다. 즉, 본 발명의 이상 스테인리스강은 35~65%의 페라이트 조직 및 35~65%의 오스테나이트 조직이 혼합된 미세조직을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 이상 스테인리스강은, 중량%로, C: 0.01~0.05%, Cr: 20.0~30.0%, Ni: 6.0~12.0%, Mo: 1.5~6.0%, Mn: 1.0~3.0%, Si: 0.5~2.0%, N: 0.60% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있으며, 추가적으로 Cu: 0.5~2.5% 및 W: 1.5% 중 1 이상을 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 이상 스테인리스강의 티그 용접방법은, 용접토치측에서 Ar 가스를 포함하는 보호가스를 공급하고, 용접 후면측에서 퍼지가스를 공급하여 이상 스테인리스강의 티그 용접이 수행될 수 있다.
본 발명의 보호가스는 100%Ar 가스일 수 있으며, Ar 가스에 2부피% 이하의 N2 가스가 혼합된 혼합가스일 수도 있다. 일반적으로 공식(pitting corrosion)은 용접 후면측에서 활발히 발생하는 반면, 용접 후면측의 질소 소실에 보호가스가 미치는 영향은 미비하기 때문에, 본 발명의 보호가스에 포함되는 N2 가스의 부피 분율은 2% 이하로 제한할 수 있다.
본 발명의 퍼지가스는 Ar 가스에 40~80부피%의 N2 가스가 혼합된 혼합가스일 수 있다. 퍼지가스에 포함된 N2 가스는 용접 후면측에 질소 공급원으로 제공되는바, 용접 후면측으로부터의 질소 소실을 효과적으로 방지할 수 있다. 퍼지가스에 포함되는 N2 가스의 분율이 증가함에 따라 용접부에 포함되는 오스테나이트의 분율을 일정 수준 이상으로 확보할 수 있다.
또한, 퍼지가스에 포함되는 N2 가스의 분율이 증가함에 따라 용접부에 형성되는 2차 오스테나이트(secondary austenite)의 질소 농도가 증가하는 경향을 나타내지만, 퍼지가스에 포함되는 N2 가스의 분율이 40부피%를 넘어서는 경우, 질소 농도가 포화되어 2차 오스테나이트의 질소 농도는 일정 수준을 유지하게 된다. 용접부의 내공식 특성을 나타내는 CPT(Critical Pitting Temperature, ℃) 역시 2차 오스테나이트에 포함되는 질소 농도 증가에 비례하여 증가하는 경향을 나타내며, 2차 오스테나이트에 포함되는 질소 농도가 포화됨에 따라 CPT 역시 일정한 수준을 유지하게 된다. 따라서, 퍼지가스에 포함되는 N2 가스의 분율을 40부피% 이상으로 제어함에 따라 용접부의 내공식 특성을 효과적으로 확보할 수 있다.
더불어, 퍼지가스에 포함되는 N2 가스의 분율이 증가함에 따라 용접부 이면 비드의 표층부에 오스테나이트의 형성량이 증가하며, 퍼지가스에 포함되는 N2 가스의 분율이 40부피% 이상인 경우, 용접부 이면 비드의 표층부에는 일정 두께 이상의 두께를 가지는 오스테나이트 밴드가 형성될 수 있다. 용접부 이면 비드의 표층부에 일정 두께 이상의 두께를 가지는 오스테나이트 밴드가 형성됨에 따라 용접부에 포함되는 2차 오스테나이트 및 페라이트가 직접적으로 부식 환경에 노출되는 것이 방지될 수 있으며, 그에 따라 용접부의 내공식 특성을 효과적으로 확보할 수 있다.
반면, 퍼지가스에 포함되는 N2 가스의 분율이 증가함에 따라 용접부에 형성되는 페라이트의 분율이 작아지는 경향을 나타내며, 용접부의 페라이트의 분율이 일정 수준 이하인 경우 용접부의 응력부식균열(SCC, Stress Corrosion Cracking) 특성이 열위해지는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 질소(N)는 아르곤(Ar)에 비해 작은 원자 크기를 가지는바, 퍼지가스에 포함되는 N2 가스의 분율이 증가함에 따라 퍼지가스의 퍼징에 소요되는 시간이 증가하는 경향을 나타내며, N2 가스의 분율이 일정 수준을 초과하는 경우 퍼지가스의 퍼징에 과도한 시간이 소요되어 작업성 및 생산성이 열위해지는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명은 용접부의 형성되는 페라이트의 분율을 단면 기준으로 35면적% 이상으로 확보하여 용접부의 상분율 균형을 확보하고, 용접 작업에 과도한 시간이 소요되는 것을 방지하기 위하여, 퍼지가스에 포함되는 N2 가스의 분율의 상한을 80부피%로 제한할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이상 스테인리스강의 티그 용접방법은, Ar 가스에 40~80부피%의 N2 가스가 혼합된 퍼지가스를 이용하여 티그 용접을 수행하는바, 용접부의 내공식 특성을 효과적으로 확보함과 동시에, 용접부의 상분율 균형 및 용접 작업의 작업성을 효과적으로 확보할 수 있다.
본 발명의 이상 스테인리스강의 티그 용접방법은, 용접 대상인 이상 스테인리스강과 유사한 조성으로 구비되는 용접와이어를 이용하여 용접부를 형성할 수 있다.
본 발명의 용접방법은 용접 대상인 이상 스테인리스강과 유사한 조성으로 구비되는 용접와이어를 이용하여 용접부를 형성하므로, 용접부와 이상 스테인리스강 사이의 합금원소 함량 편차를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
더불어, 본 발명의 용접와이어는 용접 대상인 이상 스테인리스강보다 우수한 내공식 특성을 가지는 합금 조성으로 구비될 수 있으며, 그에 따라 용접부의 내공식 특성을 보다 효과적으로 확보할 수 있다.
본 발명의 일 구현례에 의한 용접와이어는, 중량%로, C: 0.01~0.05%, Cr: 20.0~30.0%, Ni: 6.0~12.0%, Mo: 1.5~6.0%, Mn: 1.0~3.0%, Si: 0.5~2.0%, N: 0.60% 이하, Cu: 0.5~2.5%, W: 1.5% 이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 아래의 식 1로 표현되는 PREN 16 값이 용접 대상인 이상 스테인리스강의 PREN 16 값에 대응하거나 그보다 더 높은 값을 가지는 용접와이어일 수 있다.
<식 1> PREN 16= [Cr] + 3.3[Mo] + 16[N]
상기, 식 1에서 [Cr], [Mo] 및 [N]은 각각 Cr, Mo 및 N의 함량을 의미하며, 식 1에 의해 산출되는 PREN 16 값이 높을수록 내공식저항성이 높음을 의미한다.
따라서, 본 발명의 이상 스테인리스강의 티그 용접방법은 용접 대상인 이상 스테인리스강의 합금조성과 대응하거나, 이상 스테인리스강의 합금조성에 대비하여 보다 향상된 내공식저항성을 가지는 합금조성으로 구비되는 용접와이어를 이용하여 용접부를 형성하는바, 용접부와 이상 스테인리스강 사이의 합금원소 함량 편차를 효과적으로 감소시킬 수 있으며, 그에 따라 용접부의 내공식 특성을 효과적으로 확보할 수 있다.
본 발명의 이상 스테인리스 강의 티그 용접방법에 의해 형성된 용접부는 단면 기준으로 35~65면적%의 페라이트 및 35~65면적%의 오스테나이트를 미세조직으로 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 이상 스테인리스 강의 티그 용접방법에 의해 형성된 용접부의 이면 비드의 표층부에는 10~30㎛ 두께의 오스테나이트 밴드가 형성될 수 있다.
이하 실시예를 통해 본 발명의 이상 스테인리스 강의 티그 용접방법에 대해 보다 상세하게 설명한다.
( 실시예 )
UNS S32760 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강에 대해 용접 와이어를 이용하여 티그 용접하여 용접부를 형성하였다. 모재인 UNS S32760 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강 및 용접와이어의 구체적인 조성 함량은 아래의 표 1과 같다.
구분 조성 함량(wt%)
C Si Mn Cr Ni Mo N PREN 16
모재
(S32760)		 0.02 0.27 0.64 25.69 7.21 3.69 0.29 42.51
용접와이어 0.01 0.50 0.50 25.80 9.20 3.80 0.27 42.66
이들 모재 및 용접와이어에 대해 아래의 표 2의 용접 조건으로 티그 용접을 실시하여 각각 시편을 제작하였으며, 표 2의 퍼지 시간은 퍼지가스 공급개시 후 용접 후면측의 산소 농도가 50ppm을 만족하는 시점까지 소요된 시간을 의미한다.
구분 보호가스
(부피%)		 퍼지가스
(부피%)		 입열량
(kJ/cm2)		 퍼지시간
(min)
시편 1 100% Ar 100% Ar 11 20
시편 2 100% Ar 80% Ar-20% N2 11 23
시편 3 100% Ar 60% Ar-40% N2 11 25
시편 4 100% Ar 40% Ar-60% N2 11 27
시편 5 100% Ar 20% Ar-80% N2 11 29
시편 6 100% Ar 100% N2 11 32
또한, 각각의 용접부에 대해 임계 피팅 온도(CPT, Criticla Pitting Temperature) 측정 및 동전위 분극실험(Potentiodynamic polarization test)을 실시하였으며, 그 결과는 아래의 표 3과 같다. 이때 CPT 측정 및 동전위 분극실험은 각각 ASTM G48-A 및 ASTM G5 조건으로 실시하였다. 표 3의 Ecorr은 용액 내 금속의 고유 전위를 의미하고, Epit는 공식(pitting corrosion)이 발생하는 전위를 의미하며, Epit-Ecorr 값이 클수록 내공식 저항성이 우수함을 의미한다.
구분 CPT
(℃)		 Ecorr
(Vsce)		 Epit
(Vsce)		 Epit-Ecorr
(Vsce)
시편 1 45 -0.1010 -0.0103 0.0907
시편 2 50 -0.1151 -0.0634 0.1785
시편 3 55 -0.1731 0.2504 0.4235
시편 4 55 -0.1647 0.2779 0.4426
시편 5 55 -0.1508 0.3074 0.4582
시편 6 55 -0.1489 0.3304 0.4793
더불어, 표 2의 용접 조건에 의해 형성된 용접부 단면을 주사전자현미경으로 관찰하여 용접부 단면의 미세조직을 평가하였으며, 페라이트 분율 및 각각의 주요 조직에 포함된 질소 함량을 측정한 결과는 아래의 표 4와 같다.
구분 σ 분율
(면적%)		 σ내 질소 함량
(wt%)		 γ1 내 질소 함량
(wt%)		 γ2 내 질소 함량
(wt%)
시편 1 48 0.05 0.33 0.08
시편 2 45 0.05 0.34 0.26
시편 3 42 0.05 0.32 0.32
시편 4 39 0.05 0.32 0.31
시편 5 36 0.05 0.33 0.32
시편 6 31 0.05 0.34 0.31
표 3 및 표 4에 나타난 바와 같이, 퍼지가스에 포함되는 N2 가스의 함량이 증가할수록 2차 오스테나이트에 포함되는 질소의 함량이 증가하는 경향을 나타내나, 퍼지가스에 포함되는 N2 가스의 함량이 일정 수준에 도달한 경우, 퍼지가스에 포함되는 N2 가스의 함량이 증가함에 불구하고 2차 오스테나이트에 포함되는 질소의 함량이 더 이상 증가하지 않는 것을 확인할 수 있다. 또한, CPT 값 역시 2차 오스테나이트에 포함되는 질소 함량의 거동과 유사한 거동을 나타내며, 퍼지가스에 포함되는 N2 가스의 함량이 일정 수준에 도달한 경우, 퍼지가스에 포함되는 N2 가스의 함량이 증가함에도 불구하고 CPT 값이 더 이상 증가하지 않는 것을 확인할 수 있다. 즉, 2차 오스테나이트에 포함되는 질소 함량이 용접부의 내공식 특성에 주요한 영향을 미치는 인자로 파악되며, 퍼지가스에 포함되는 N2 가스의 함량이 40부피% 이상인 조건에서 용접된 시편 3 내지 시편 6의 용접부는 최적의 내공식 특성을 구비하는 것을 확인할 수 있다.
도 1의 (a) 내지 (d)는 시편 1, 시편 2, 시편 3 및 시편 6의 용접부 단면을 주사현미경으로 관찰한 사진이다. 도 1의 (a) 내지 (d)에 나타난 바와 같이, 시편 3 및 시편 6의 경우 시편 1 및 시편 2와 달리 용접부의 이면 비드 표층부에 오스테나이트로 밴드가 형성된 것을 확인할 수 있다. 즉, 퍼지가스에 포함되는 N2 가스의 함량이 40부피% 이상인 조건에서 용접된 시편 3 및 시편 6의 경우 용접부의 이면 비드의 표층부에 일정 두께의 오스테나이트 밴드가 형성된 것을 확인할 수 있다.
또한, 표 3에 나타난 바와 같이, 용접부의 이면 비드의 표층부에 오스테나이트 밴드가 형성된 시편 3의 경우, 오스테나이트 밴드가 형성되지 않은 시편 2에 비하여 현저히 높은 수준의 동전위 분극실험 결과 값(Epit, Epit-Ecorr)을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 이는 용접부의 이면 비드의 표층부에 형성된 오스테나이트 밴드에 의해 2차 오스테나이트 및 페라이트가 부식 환경에 직접적으로 노출되지 않은 결과로 해석된다. 따라서, 퍼지가스에 포함되는 N2 가스의 함량이 40부피% 이상인 조건으로 이상 스테인리스강의 티그 용접을 실시하는 경우, 용접부의 내공식 특성이 효과적으로 확보됨을 알 수 있다.
퍼지가스에 포함되는 N2 가스의 함량이 증가할 수록 용접부의 내공식 특성은 우수해지나, 100%의 N2 가스를 사용하여 용접을 실시한 시편 6의 경우, 용접부의 단면에서 페라이트 분율이 31면적%이며, 퍼지가스의 퍼징에 30분 이상의 시간이 소요됨을 확인할 수 있다. 즉, 100%의 N2 가스를 사용하여 이상 스테인리스강의 티그 용접을 수행하는 경우, 적정 상분율의 기준이 되는 페라이트 분율 35면적% 이상을 만족하지 못하며, 퍼지가스의 퍼징에 과도하게 장시간이 소요되어 작업성이 현저히 열위해지는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이상 스테인리스강의 티그 용접방법은 Ar 가스 및 40~80부피%의 N2 가스가 혼합된 퍼지가스를 용접 후면측에서 공급하여 이상 스테인리스강의 티그 용접을 수행하는바, 용접부의 내공식 특성을 효과적으로 확보함과 동시에 용접부의 상분율 균형 및 용접 작업의 효율을 효과적으로 확보할 수 있다.
이상에서 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 실시예들에 한정되지 않는다.

Claims (7)

  1. 이상 스테인리스강의 티그 용접방법에 있어서,
    Ar 가스와 부피분율로 2% 이하의 N2 가스가 혼합된 보호가스를 용접 토치측에서 공급하고,
    Ar 가스와 부피분율로 40~80%의 N2 가스가 혼합된 퍼지가스를 상기 용접 토치측과 대향되는 용접 후면측에서 공급하며,
    용접시 용접와이어를 제공하여 상기 이상 스테인리스강을 티그 용접하되,
    상기 용접방법에 의해 형성된 용접부는 단면 기준으로 35~65면적%의 페라이트 조직을 미세조직으로 포함하는, 이상 스테인리스강의 티그 용접방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이상 스테인리스강은 20~30중량%의 Cr 및 0.1~0.3중량%의 N을 포함하는 듀플렉스 스테인리스강인, 이상 스테인리스강의 티그 용접방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 용접와이어는, 중량%로, C: 0.01~0.05%, Cr: 20.0~30.0%, Ni: 6.0~12.0%, Mo: 1.5~6.0%, Mn: 1.0~3.0%, Si: 0.5~2.0%, N: 0.60% 이하, Cu: 0.5~2.5%, W: 1.5% 이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는, 이상 스테인리스 강의 티그 용접방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 용접와이어는 하기의 식 1로 표현되는 PREN 16의 값이 상기 이상 스테인리스강의 PREN 16의 값보다 더 큰, 이상 스테인리스 강의 티그 용접방법.
    <식 1> PREN 16 = [Cr] + 3.3[Mo] + 16[N]
    상기, 식 1에서 [Cr], [Mo] 및 [N]은 각각 Cr, Mo 및 N의 함량을 의미한다.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 용접방법에 의해 형성된 용접부의 이면 비드의 표층부에는 10~30㎛ 두께의 오스테나이트 밴드가 형성된, 이상 스테인리스 강의 티그 용접방법.
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