스테인레스강에 대한 Incoloy 825 용접: ERNiCrMo-3 필러 금속 및 이종 접합 설계

인코로이 825니켈 기반 필러를 사용하는 경우 코드-적격 이종 접합-을 통해 오스테나이트계 스테인리스강(316L/304)에 일상적으로 용접할 수 있습니다.
AWS A5.14 ERNiCrMo-3(인코넬 625 필러, UNS N06625)은 업계{5}}표준 필러입니다. 과합금된 Ni-Mo 도금층은 두 모재의 희석을 허용하고 용접 금속을 최소한 합금 825만큼 내식성을 유지합니다.

Incoloy 825 Welding to Stainless Steel

316L 또는 309L과 같은 스테인리스 필러는 부식성 825-대 스테인리스 서비스에 허용되지 않습니다. 희석된 용접 금속은 부식 약점이 되어 응고 균열이 발생하기 쉽습니다.
권장 사례: 100% 아르곤 및 백 퍼지가 포함된 GTAW, 열 입력 0.5-1.5 kJ/mm, 층간 온도 약 150°C 이하, 스트링거 비드, 전용 니켈 합금 툴링, 일반적으로 예열 및 PWHT 없음.
인장, 유도 굽힘, 경도, PMI 및 서비스 부식 테스트를 통해 ASME BPVC 섹션 IX(또는 AWS D1.6/EN ISO 15614-1)에 따라 조인트의 자격을 획득합니다.

예 - Incoloy 825는 ERNiCrMo-3과 같은 니켈{4}} 기반 필러를 사용하고 절차를 제어하는 경우 316L 및 304와 같은 오스테나이트 스테인리스강에 이종 접합으로 정기적으로 안정적으로 용접됩니다.

서로 다른 825-에서-스테인리스 용접이 열교환기(825 튜브에서 스테인리스 튜브시트로), 배관 전환 및 용기 노즐의 표준 관행입니다. 두 합금은 야금학적으로 호환됩니다. 둘 다 오스테나이트이고 둘 다 동일한 공정(GTAW, GMAW, SMAW)으로 용접되며 열팽창 계수가 충분히 가까워서 강철-과-스테인리스 접합에서 볼 수 있는 차등-응력 문제가 여기에서 지배적이지 않습니다. 엔지니어링 과제는 용접성이 아닙니다. - 용접 금속과 열 영향부의 내식성을 유지하는 것입니다. 이는 바로 필러 선택이 제어하는 것입니다.

AWS A5.14 ERNiCrMo-3(인코넬 625 필러, UNS N06625)은 기본 필러입니다. 그 이유는 과합금 니켈-몰리브덴 침전물이 두 모재의 희석을 허용하고 용접 금속을 적어도 합금 825 모재만큼 내부식성을-유지하기 때문입니다. 용접은 결코 약한 연결이 되지 않습니다.

이 논리를 '과-일치'라고 합니다. 서로 다른 용접에서는 모재 금속이 부분적으로 녹아 용접 풀에 혼합(희석)됩니다. ERNiCrMo-3은 약 58% 니켈과 8-10% 몰리브덴으로 시작하므로 한쪽은 316L, 다른 쪽은 825로 희석한 후에도 응고된 용접 금속은 825 모금속과 동일하거나 더 나은 공식 저항성을 갖는 니켈{14}}계 합금으로 유지됩니다. 더 높은 몰리브덴 침전물은 황산, 인산 및 염화물 서비스에서 부식 완충 역할을 합니다. ERNiCrMo-3은 또한 합금을 자체, 스테인리스 및 저합금강에 용접하여 소모품 재고를 단순화합니다.

825를 스테인리스강에 스테인리스 필러로 용접하는 것은 부식성 용도로 허용되지 않습니다. 희석된 용접 금속은 희박하고 부식되기 쉬운-약점이 되며 오스테나이트 침전물은 응고 균열이 발생하기 쉽습니다.

Use a Stainless Steel Filler

316L 또는 309L 필러는 니켈-풍부한 염기가 희석되면 요구사항보다 낮은 니켈 및 몰리브덴을 함유한 용접 금속을 생성하지만 - 더 중요한 것은 용접이 더 이상 니켈-계 합금이 아니라는 것입니다. 염화물 및 산 서비스에서는 구멍과 틈새-가 두 모재보다 훨씬 먼저 부식되며 구성 및 응고 모드로 인해 응고(뜨거운) 균열이 발생할 수 있습니다.

309L 조인트는 비부식성 구조 작업에서 가끔 볼 수 있지만{1}}교환기, 화학물질 또는 신맛이 나는 서비스의 경우 이는 선택이 아니라 설계 결함입니다. 고객의 사양이 825를 요구하는 경우 용접은 해당 성능 수준과 일치해야 합니다. 오직-일치하는 니켈 필러만이 이를 제공합니다.

실용적인 대안은 사양이 정확한 일치를 요구하는 ERNiFeCr-1(825 구성 일치), 화장품 또는 고온 케이스용 ERNiCr-3(Inconel 82), SMAW(스틱 용접용 ENiCrMo-3 피복 전극)입니다. 그러나 ERNiCrMo-3은 부식 서비스의 기본값으로 남아 있습니다.

ERNiFeCr-1(AWS A5.14, UNS N08825 필러 화학: Ni 38-46, Cr 19.5-23.5, Mo 2.5-3.5, Cu 1.5-3.0, Ti 0.6-1.2)은 프로젝트 사양에서 기본 합금과 동일한 용접 금속 화학을 요구할 때 사용되는 '일치하는' 필러입니다. ERNiCr-3(인코넬 82)은 정확한 색상 일치 또는 특정 고온 특성이 중요한 경우 허용되는 대안이지만 몰리브덴 함량이 적기 때문에 피팅 저항이 중요한 경우에는 선호되지 않습니다.

현장 및 작업장 SMAW의 경우 피복 전극 등가물은 ENiCrMo-3(AWS A5.11)이며 나선과 동일한 증착 화학을 제공합니다. 많은 제작업체에서는 단순성과 입증된 부식 수준을 위해 ERNiCrMo-3를 모든 825 조인트(자체 및 스테인리스)에 대한 단일 소모품으로 인정합니다.

깨끗하고 밝으며 오염이 없는 표면을 갖춘 표준 단일{0}}V(또는 두꺼운 부분의 경우 J) 홈을 사용하세요.-관리된 뿌리 간격 및 뿌리에 대한 백업 가스가 있습니다. - 홈 형상과 맞춤-이 희석과 뿌리 품질을 제어하는 것입니다.

파이프와 튜브에는 60° 끼인각을 갖는 홈 디자인 - 단일-V가 일반적입니다. 용접량과 열 입력을 줄이기 위해 두꺼운 단면을 위한 J-홈.
표면 처리 - 베벨을 밝은 금속으로 가공하거나 연마합니다. 절단된 가장자리에서 산화물, 스케일 및 모든 작업-경화층을 제거합니다.
청결도 - 용제/아세톤으로 탈지; 철 또는 황 오염물이 접합부에 도달하지 않도록 니켈 합금 전용 도구, 와이어 브러시 및 연삭 휠을 보관하십시오.
루트 보호 - 백- 내부 산화를 방지하기 위해 루트 패스에서 아르곤으로 퍼지합니다. 그렇지 않으면 보어의 내식성이 파괴됩니다.
-업 - 일관된 루트 간격 및 정렬을 맞추세요. 간격이 너무 많으면 뿌리가 희석되고, 간격이 부족하면 융합이 부족해집니다.

100% 아르곤, 루트의 백 퍼지, 약 0.5-1.5 kJ/mm의 낮은 열 입력, 약 150°C 이하로 유지되는 층간 온도(산 서비스에 대해 더 엄격함) 및 스트링거 비드를 사용하여 GTAW(TIG)를 사용하여 825--스테인리스 조인트를 용접합니다(정상 조건에서는 예열 없음).

프로세스 - GTAW는 튜브 및 얇은 벽 작업에 선호됩니다.- 아르곤-헬륨 혼합물이 포함된 GMAW와 ENiCrMo-3이 포함된 SMAW는 더 무거운 단면에 허용됩니다.
GTAW용 - 100% 아르곤 차폐; 내부 산화를 방지하기 위해 튜브와 파이프의 루트 통과에 백-퍼징(아르곤)이 필수입니다.
열 입력 - 0.5-1.5 kJ/mm로 유지; 과도한 열은 열 영향 영역을 넓히고 티타늄을 용액 밖으로 밀어내며 탄화물 침전을 촉진합니다.
패스 간 온도 - 최대 약 150C(300F), 많은 산성- 서비스 사양에서 이를 100C 이하로 제한합니다. 접촉식 고온계나 온도 크레용으로 측정합니다.
비드 기법 - 직조 대신 좁은 스트링거 비드; 용접 패스와 총 열 입력을 최소화합니다.
예열 -은 일반적으로 필요하지 않습니다. 주변 온도가 약 5C(41F) 미만인 경우 15~20C로 가볍게 예열하면 수분만 제거됩니다.

일반적으로 - 티타늄-안정화된 합금 825는 입계 부식 저항성을 복원하기 위해 PWHT를 필요로 하지 않으며, 825-스테인리스 조인트에 PWHT를 적용하면 스테인리스 측면이 민감해질 수 있습니다. 열처리는 규정이나 서비스 조건에서 특별히 요구하는 경우에만 수행됩니다.

Post-Weld Heat Treatment

825 탄소에 티타늄을 추가하면 크롬 탄화물이 용접 중에 열 영향을 받는 부분에 석출되지 않도록 -합니다. - 이는 합금이 용접된 상태에서-용접할 수 있는 이유입니다. 서로 다른 접합의 경우 일반적인 스테인레스 온도(약 600-850C)에서 응력-을 완화하면 316L 면이 민감화 범위에 들어가고 내식성이 저하될 수 있으므로 특정 요구 사항 없이 PWHT를 추가해서는 안 됩니다.

코드 또는 서비스 조건이 용액 처리를 요구하는 경우 창은 약 920-980C이고 이어서 급속 냉각이 이루어지며 전체 조인트 형상이 이를 허용해야 합니다. 실제로 대부분의 825 장비 선박은 용접된 상태로 제작됩니다.

825-대-스테인레스 용접의 5가지 위험은 희석, 스테인레스-측 HAZ 민감화, 몰리브덴 분할 및 혼합 영역, 스테인레스측 염화물 응력-부식 및 철 오염입니다. 각 위험은 필러 선택, 열 입력 제어, 청결 및 검사를 통해 관리됩니다.

과합금된 ERNiCrMo-3와 홈/핏업 설계로 희석-을 제어하므로 최종 용착량이 허용 가능한 니켈 및 몰리브덴 이하로 떨어지지 않습니다.

316L 열 영향부에서 스테인리스 HAZ 감작 -크롬-탄화물 석출-은 낮은 입열 및 패스간 제어를 통해 최소화됩니다.
Mo 분할 / 비혼합 영역 - 몰리브덴은 응고 중에 분리될 수 있고 비혼합 영역은 융합 경계에서 형성될 수 있습니다. 스트링거 비드와 완전한 침투는 국부적인 희박 영역을 감소시킵니다.
스테인리스 측의 염화물 SCC - 316L 다리는 여전히 뜨거운 염화물에 의한 응력 부식 균열에 취약합니다.- 이러한 서비스에서 설계자는 용접에 의존하기보다는 접합 위치를 이동하거나 스테인리스 다리를 업그레이드하는 경우가 많습니다.
공유 툴링에서 발생한 철 오염 - 탄소-강 입자는 국부 부식 셀을 생성합니다. 전용 니켈-합금 브러시와 연마재는 필수입니다.

ASME BPVC 섹션 IX(또는 AWS D1.6 / EN ISO 15614-1)에 따라 문서화된 용접 절차를 통해 접합부를 인증한 다음 인장, 유도 굽힘, 경도, PMI 및 서비스별 부식 테스트를 통해 생산 용접을 검증합니다.

825-to-Stainless Weld Qualified and Tested

절차 적격성 평가(PQR/WPS) - 필러 분류, 공정, 가스, 열 입력 범위, 패스 간 한계 및 위치를 기록합니다. 관리 코드에 따라 쿠폰을 테스트합니다.
기계적 테스트 - 가로 인장, 안내된 측면/대면 굽힘 및 경도 조사를 통해 서로 다른 증착물의 강도와 연성을 검증합니다.
필러 및 완성된 용접에 대한 화학적 검증 - 양성 재료 식별(PMI)을 통해 용착물이 대체 등급이 아닌 ERNiCrMo-3임을 확인합니다.
사양에서 요구하는 부식 테스트-는 용접부에 적절한 서비스 테스트(예: 입계 공격 또는 피팅 테스트)를 실행하여 용착물이 모재 금속 성능과 일치하는지-증명합니다.
용접사 자격 - 용접사는 작업에 사용되는 특정 공정, 필러 및 위치에 대한 자격을 갖추어야 합니다.

825-~-스텐레스 이종 용접은 합금 825가 경제적인 스테인레스 구조로 전환해야 하는 모든 곳에서 나타납니다. 열{4}}교환 튜브-에서-튜브시트 및 노즐 조인트, 화학 공장 배관 전환, 용기 노즐, 스크러버 시스템, 오일-및-가스 생산수 라인.

열교환기 - 825 튜브는 316L 튜브시트에 용접되거나 밀봉-되고 825개의 채널/노즐은 스테인리스 배관으로 전환됩니다.
825개의 내부 부품이 스테인리스 쉘과 배관을 연결하는 화학 처리 - 황산/인산 공장입니다.
스테인리스 덕트로 전환되는 825개의 습식 섹션을 갖춘 오염 제어 - 스크러버 및 FGD 시스템.
석유 및 가스 -는 825개의 구성 요소가 스테인리스 매니폴드에 연결된-물 및 사워-서비스 냉각기를 생산했습니다.

Incoloy 825는 스테인리스강에 깨끗하고 안정적으로 용접합니다-. 하지만 접합부가 일반적인 용접이 아닌 부식 공학 결정으로 처리되는 경우에만-됩니다. ERNiCrMo-3 필러(AWS A5.14) 또는 그에 상응하는 ENiCrMo-3 전극을 지정하고, 열 입력 및 층간 온도를 제어하고, 아르곤 백 퍼지로 루트를 보호하고, 도구를 니켈 전용으로 유지하고, 코드에서 요구하지 않는 한 PWHT를 건너뛰고, 기계적 및 부식 테스트를 통해 절차를 검증합니다. 이렇게 하면 서로 다른 조인트가 연결된 Alloy 825 장비와 동일한 서비스 수명을 제공합니다.