FCAW 용접을 사용한 스테인리스강 단일 패스 용접이 검사에서 지속적으로 불합격되는 이유는 무엇일까요? 데이비드 마이어와 롭 콜츠가 이러한 불합격 원인을 자세히 살펴봅니다. (Getty Images)
질문: 습한 환경의 건조기 시스템에서 용접된 강철 스크레이퍼를 수리하고 있습니다. 용접 부위의 기공, 언더컷, 균열 등으로 인해 검사에서 불합격 판정을 받았습니다. 당사는 내마모성 향상을 위해 0.045인치 직경의 코어드 309L 용접봉을 사용하여 모든 자세에서 A514와 A36을 용접하고, 75% 아르곤/25% 이산화탄소 가스를 사용합니다.
탄소강 전극을 사용해 보았지만 용접 부위가 너무 빨리 마모되어 스테인리스강이 더 나은 성능을 보였습니다. 모든 용접은 3/8인치 두께로 평면 용접 방식으로 진행되었습니다. 시간 제약으로 인해 모든 용접을 한 번에 완료했습니다. 용접 불량의 원인은 무엇일까요?
언더컷은 일반적으로 규격 외 용접 매개변수, 부적절한 용접 기술 또는 이 두 가지 모두로 인해 발생합니다. 용접 매개변수에 대해서는 알 수 없으므로 언급할 수 없습니다. 1F에서 발생하는 언더컷은 일반적으로 과도한 용접 풀 작업이나 너무 빠르거나 너무 느린 이송 속도로 인해 발생합니다.
용접공이 3/8인치 두께로 용접하려고 시도하는 상황에서, 토치를 과도하게 다루는 것이 가는 플럭스 코어드 와이어를 사용한 단일 패스 필렛 용접의 원인 중 하나일 수 있습니다. 하지만 이는 기술적인 문제라기보다는 작업에 적합하지 않은 도구를 사용한 것으로 보입니다.
기공은 용접 부위의 불순물, 보호 가스의 손실 또는 과다, 또는 플럭스 코어드 와이어의 과도한 수분 흡수로 인해 발생합니다. 말씀하신 내용이 건조기 내부의 습한 매체에 대한 수리 작업이라는 점을 고려할 때, 용접 부위가 제대로 세척되지 않았다면 이것이 기공 발생의 주요 원인일 수 있습니다.
사용하시는 용접봉은 플럭스 코어드 와이어로, 이 와이어는 급속 응고 슬래그 시스템을 가지고 있습니다. 이는 수직 상향 또는 오버헤드 용접 시 용접 풀을 지지하는 데 필요합니다. 급속 응고 슬래그의 단점은 아래쪽 용접 풀보다 먼저 응고된다는 것입니다. 가스가 계속 방출될 경우, 슬래그에 갇혀 나중에 기공이나 표면 균열 형태로 나타날 수 있습니다. 특히 작은 직경의 와이어를 사용하여 평면 자세로 용접하고 한 번에 큰 용접부를 만들려고 할 때 이러한 현상이 더욱 심해집니다.
용접 시작 및 끝 부분에서 용접 균열이 발생하는 원인은 여러 가지가 있습니다. 가는 용접 와이어로 큰 비드를 만들 경우, 용접 뿌리 부분에서 불충분한 용융(LOF)이 발생할 가능성이 높습니다. 용접 뿌리 부분의 높은 잔류 응력과 불충분한 용융으로 인해 용접 균열이 발생하는 것은 흔한 현상입니다.
이 와이어 크기의 경우 3/8인치를 완성하려면 두세 번의 패스가 필요합니다. 필렛 용접은 누구에게도 쉽지 않습니다. 한 번의 불량 용접 후 수정하는 것보다 세 번의 불량 없는 용접을 하는 것이 더 빠를 수 있습니다.
하지만 용접 균열에 더 큰 영향을 미칠 수 있는 또 다른 문제는 용접부의 페라이트 함량이 부적절하다는 점이며, 이는 종종 균열의 주요 원인입니다. 309L 용접봉은 탄소강 대 탄소강 용접보다는 스테인리스강 대 탄소강 용접을 위해 개발되었습니다. 이 제품의 특수한 용접 화학 조성은 두 모재 모두에 대해 모재 희석을 고려합니다. 따라서 스테인리스강 대 탄소강 용접에서는 스테인리스강에서 파생된 일부 합금이 화학적 조성의 균형을 맞추고 적절한 양의 페라이트를 생성하는 데 도움이 됩니다. 312 또는 2209와 같이 페라이트 함량이 약 50%인 용가재를 사용하면 페라이트 함량 부족으로 인한 균열 발생 가능성을 제거할 수 있습니다.
내마모성을 극대화하는 가장 좋은 방법은 표준 탄소강 또는 스테인리스강 용접봉으로 접합부를 용접한 후 표면처리용 용접봉을 한 겹 추가하는 것입니다. 하지만 시간 제약이 매우 심하고 다중 패스 용접은 불가능하다고 말씀하셨습니다.
1/16인치 이상의 더 굵은 용접봉으로 교체해 보세요. 가스 차폐 플럭스 코어드 용접봉은 일반 용접봉보다 용접 부위 세척력이 좋고 공기 흐름 보호 기능도 뛰어나므로 이상적입니다. 하지만 모든 자세에서 사용 가능한 용접봉 대신, 수평 자세에서만 사용 가능한 용접봉을 사용해야 기공이나 웜 트래킹 현상을 최소화할 수 있습니다. 또한 용접봉을 309L에서 312 또는 2209로 변경하는 것도 고려해 보세요.
WELDER는 이전에는 Practical Welding Today라는 이름으로 알려졌으며, 우리가 매일 사용하고 작업하는 제품을 만드는 실제 사람들을 소개합니다. 이 잡지는 20년 이상 북미 용접 업계에 봉사해 왔습니다.
이제 The FABRICATOR 디지털판에 대한 전체 액세스 권한을 통해 업계의 귀중한 자료에 손쉽게 접근할 수 있습니다.
튜브 앤 파이프 저널의 디지털판을 이제 완전히 이용하실 수 있어 업계의 귀중한 자료에 쉽게 접근할 수 있습니다.
금속 스탬핑 시장의 최신 기술 발전, 모범 사례 및 업계 뉴스를 제공하는 STAMPING Journal 디지털판에 대한 전체 액세스 권한을 누리세요.
이제 The Fabricator en Español 디지털판에 대한 전체 액세스 권한을 통해 업계의 귀중한 자료를 손쉽게 이용할 수 있습니다.