용접 및 열처리 중 이중 스테인리스강의 시그마 상 취성 방지

시그마 상은 단단하고 부서지기 쉬운 금속간 화합물입니다.이중 스테인리스강600-900 ℃ 온도 범위에서 유지될 때; 인성과 내공성을 파괴합니다. 용접 열 입력을 낮게 유지(약 0.5-2.5 kJ/mm)하고, 패스간 온도를 150°C 미만으로 제어하고, 위험 구역을 통해 빠르게 냉각하고, 600~900°C 대역에서 응력 완화를 하지 않음으로써 이를 방지합니다. 대신 전체 용액 어닐링(약 1020~1100°C)과 급속 담금질을 사용하세요.

한 문장으로 말하면, 시그마 단계는 예방 가능한 용접 및 열처리 결함입니다.-600-900°C 창에서 시간과 온도를 제어할 경우 듀플렉스 스테인리스는 견고하고 내부식성을 유지합니다.

주요 시사점

• 시그마 상은 600-900°C 범위에서 형성되며 약 700-800°C에서 가장 빠릅니다. 그것은 크롬-몰리브덴이 풍부한 부서지기 쉬운 금속간 화합물입니다.
• 이는 충격 인성과 연성을 급격하게 감소시키고 매트릭스에서 크롬/몰리브덴을 고갈시켜 공식 저항을 낮춥니다.
• 용접 방지: 열 입력을 제한하고(0.5-2.5kJ/mm), 층간 온도를 150°C 미만으로 유지하고, 동일한 구역의 반복적인 재가열을 피하십시오.
• 열처리-처리 방지: 절대 스트레스를 주지 마세요.-600-900°C 대역에서 완화됩니다. 1020-1100 deg C에서만 용액-어닐링한 다음 물/급속 담금질합니다.
• 더 높은-합금 듀플렉스(2507)와 높은-페라이트 구조는 시그마-가능성이 높습니다. 페라이트를 35-65% 사이로 유지하고 확인하십시오.
• 부품을 사용하기 전에 페라이트 스코프 드리프트, 금속 조직학 또는 샤르피 충격 테스트를 통해 시그마를 감지합니다.

듀플렉스 스테인레스 스틸의 시그마 단계는 무엇입니까?

시그마 상은 크롬과 몰리브덴(대략적인 공식 Fe{0}}Cr-Mo)이 풍부한 단단하고 부서지기 쉬운 금속간 화합물로, 너무 오랫동안 잘못된 온도에 노출되면 이중 스테인리스 강의 페라이트 상에서 침전됩니다.

듀플렉스 스테인리스강은 오스테나이트와 페라이트가 대략 50/50으로 혼합되어 있습니다. 크롬과 몰리브덴 함량이 높은 페라이트 상은 시그마의 원인입니다. 올바른(잘못된) 조건에서 페라이트는 분해되고 시그마는 결정립 경계와 페라이트 섬 내부에 두툼한 판형-입자로 석출됩니다. 시그마는 단단하고 부서지기 쉽기 때문에 균열이 일어나기를 기다리는 것처럼 작용합니다. - 연성을 제거하고 균열과 부식의 시작점 역할을 합니다.

시그마 상은 어떤 온도 범위에서 형성됩니까?

시그마 상은 약 600°C에서 900°C 사이에서 형성되며 약 700-800°C에서 가장 빠르게 형성됩니다. 600°C 미만에서는 일반 제조에서 문제가 되기에는 너무 느립니다. 약 900-950 ℃ 이상에서는 구조로 다시 용해됩니다.

온도만큼 시간도 중요합니다. 최고점(약 750-800°C)에서 시그마는 연속 유지 후 몇 분에서 한 시간 내에 나타나기 시작할 수 있습니다. 범위 가장자리(600°C 또는 900°C) 근처에서는 형성에 많은 시간이 걸립니다. 이것이 바로 600~900°C 창을 통해 천천히 식히거나 해당 밴드에 오랫동안 스트레스를 완화시키는 담금질이 위험한 이유입니다.

시그마 단계가 왜 해로운가요?

시그마 상은 한 번에 두 가지 방식으로 듀플렉스 스테인리스강에 손상을 줍니다. 즉, 강철을 부서지기 쉽게 만들고(낮은 인성, 낮은 연성) 부식 저항성을 떨어뜨립니다(크롬과 몰리브덴이 주변 매트릭스에서 빠져나오기 때문에).

기계적 손상

충격 인성이 급격히 떨어집니다. - 샤르피 V-노치 값이 50% 이상 떨어질 수 있습니다.

연성과 신율이 떨어집니다. 강철은 적당한 하중이나 충격으로 인해 균열이 생길 수 있습니다.

피로강도와 파괴인성이 감소됩니다.

부식 손상

Sigma 자체는 내부식성-을 갖고 있지만 그 옆의 매트릭스에는 크롬과 몰리브덴이 고갈되어 있습니다.

결과: 국부 공식 저항(PREN)이 특히 열-영향을 받는 부분에서 떨어집니다.

취약한 부분에서는 균열 및 염화물에 대한 저항성이 저하됩니다.

용접은 어떻게 시그마 형성을 유발합니까?

용접은 주로 두 가지 메커니즘을 통해 시그마를 유발합니다. 용접 열 주기는 이전에 용착된 금속을 모든 후속 패스에서 600-900°C 위험 구역으로 재가열하고, 너무-냉각이 너무 느리거나(또는 패스 간 온도가 너무 높음) 시그마가 석출될 만큼 오랫동안 해당 구역에 금속을 유지합니다.

각각의 새로운 용접 패스는 인접한 패스를 다양한 온도로 재가열합니다. 재가열하는 동안 600~900°C 범위에 있는 초기 용접의 좁은 띠가 충분히 오랫동안 유지되면 시그마가 커질 수 있습니다. 높은 열 입력, 높은 패스 간 온도 및 많은 중복 패스는 모두 위험 구역의 누적 시간을 증가시킵니다. 많은 패스가 필요한 두꺼운 부분과 구속된 조인트가 가장 위험합니다.

용접 중 시그마 단계를 방지하는 방법

금속을 600-900°C 영역에서 최대한 멀리 유지하고 거기에서 소요되는 시간을 최소화하십시오. 낮은 열 입력을 사용하고, 층간 온도를 제어하고, 빠른 냉각을 선호하고, 동일한 영역에 대한 반복적인 재가열을 피하십시오.

실제 용접 규칙

• 열 입력: 약 0.5-2.5 kJ/mm를 유지합니다. 2507/두꺼운 단면에는 하단을 사용하십시오.
• 패스간 온도: 150°C 미만으로 유지합니다(Tempilstik 또는 IR로 측정).
• 프로세스: GTAW(TIG) 루트 및 핫{0}}패스 후 GMAW/FCAW가 제어된 매개변수로 채워집니다. 긴 호를 피하십시오.
• 통과 순서: 동일한 구역을 반복적으로 재가열하지 마십시오. 패스 사이에 냉각을 허용합니다.
• 냉각: 위험 구역에서는 이중 용접부를 절연하거나 천천히 냉각-하지 마세요. 600~900°C로 공기{1}}빠르게 식혀주세요.
• 필러 선택: 위상 균형을 유지하려면 전체 이중 필러(2205의 경우 ER2209, 2507의 경우 ER2594)를 사용하십시오.
• 용접 후-: 시그마가 의심되는 경우 용체 어닐링(1020-1100°C)과 담금질을 통해 인성을 회복합니다. 산세척/부동태화는 내식성을 회복시킵니다.

열처리 중 시그마 단계를 방지하는 방법

600-900°C 대역에서는 듀플렉스 스테인리스 스틸을 사용하지 마세요.{0}}절대 스트레스를 받지 마세요. 열처리가 필요한 경우 약 1020-1100°C에서 전체 용액 어닐링을 수행한 후 급속 담금질(물 또는 강제 공기)을 수행하여 시그마를 용해하고 균형 잡힌 이중 구조를 재형성합니다.

참고: 탄소강과 달리 듀플렉스 스테인리스는 중간 온도에서 응력-완화 기능이 향상되지 않습니다. 유일하게 유용한 열처리는 고온-용체 어닐링과 빠른 담금질입니다.

시그마 대 475°C 취화: 차이점은 무엇입니까?

시그마 상과 475℃ 취화는 두 가지 별개의 결함입니다. 시그마는 600-900°C 범위에서 형성되며 Fe-Cr-Mo 금속간 화합물입니다. 475°C 취성은 400-500°C(피크 약 475°C) 근처에서 형성되며 페라이트의 크롬이 풍부한 알파 프라임 입자로 인해 발생합니다. 그들은 다른 온도 조절이 필요합니다.

시그마 위상을 감지하는 방법

비파괴적인 페라이트 측정(예상 값으로부터의 드리프트), 금속 조직 검사(에칭된 미세 구조) 및 샤르피 충격 테스트(인성 저하)를 결합하여 시그마를 감지합니다.{0} 중요한 부품의 경우 파괴 테스트가 가장 신뢰할 수 있습니다.

• 페라이트 범위: 페라이트에서 시그마가 형성되므로 측정된 페라이트 %가 예상되는 35{1}}65% 대역 아래로 떨어집니다. 이는 유용한 필드 표시기입니다.
• 금속학: 에칭(예: 알칼리성 페리시안화물 또는 변형된 Behara)을 통해 시그마가 결정립 경계 및 페라이트에서 어둡고 덩어리진 입자로 나타납니다.
• 샤르피 V-노치 영향: 흡수된 에너지와 허용 기준의 큰 감소는 취약성을 나타냅니다.
• 부식 테스트: ASTM A923(차단 방법) 또는 ASTM G48은 민감한 재료를 표시할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

Q: 듀플렉스에서 시그마 위상을 유발하는 온도는 무엇입니까?

A: 시그마는 600-900°C 범위에서 형성되며 700-800°C 부근에서 가장 빠릅니다. 해당 창에 금속을 너무 오래 유지하면 시그마가 침전됩니다.

Q: 시그마 단계를 되돌릴 수 있나요?

답: 그렇습니다. 약 900-950deg C(일반적으로 2205의 경우 1020-1100deg C, 2507의 경우 1050-1150deg C) 이상에서 용액 어닐링한 후 빠른 담금질을 통해 시그마를 용해시키고 이중 구조를 복원합니다.

Q: 스트레스 완화 듀플렉스 스테인리스는 안전한가요?

A: 600-900°C에서 - 기존의 응력 완화로 인해 시그마가 발생하지 않습니다. 완전한 용액 어닐링과 담금질만이 안전합니다. 그렇지 않으면 열처리를 피하십시오.

Q: 316L은 시그마 위상을 얻습니까?

답: 거의 없습니다. 시그마는 페라이트가 필요하며 316L은 완전 오스테나이트입니다. 린-듀플렉스, 2205, 2507 및 캐스트 듀플렉스(CD3MN 등)가 위험-위험이 있는 재료입니다.

Q: 용접에 시그마가 형성되지 않았는지 어떻게 확인합니까?

A: 스크리닝을 위해 페라이트 스코프를 사용하고, 확인을 위해 금속 조직학을 사용하고, 중요 부품의 인성 수용을 위해 샤르피 충격 테스트를 사용합니다.

Q: 층간 온도가 150°C로 제한되는 이유는 무엇입니까?

A: 패스 간 온도를 150°C 미만으로 유지하면 패스 간 600~900°C 위험 구역을 통해 조인트가 빠르게 냉각되어 시그마가 형성되는 데 사용할 수 있는 시간이 최소화됩니다.

결론

시그마 상 취성은 듀플렉스 스테인리스 강의 예방 가능한 결함입니다. 이는 금속이 크롬-몰리브덴-풍부한 금속간 화합물이 침전될 수 있을 만큼 충분히 오랫동안 600-900°C 창에 유지될 때만 형성되며, 이는 강철을 부서지게 하고 공식 저항을 낮춥니다. 방어는 원칙적으로 간단합니다. 시간과 온도를 제어하는 ​​것입니다.

경험 법칙: 낮은 입열량과 150°C 미만의 층간 온도로 용접합니다. 섭씨 600-900도에서는 절대 스트레스를 받지 마세요.{1}} 열처리가 필요한 경우 1020~1100°C에서 용체화 어닐링하고 빠르게 담금질합니다. 페라이트를 35~65% 범위로 유지하고 페라이트 스코프, 금속 조직학 또는 충격 테스트를 통해 확인하십시오.

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