이종 니켈 합금 접합용 용접 소모품: 용가재 선택 매트릭스

대부분의 서로 다른 니켈 합금 조인트의 경우 ERNiCrMo-3(AWS A5.14, Inconel 625 필러로 판매)이 기본 필러 금속입니다. 높은 니켈, 크롬 및 몰리브덴 함량이 탄소강의 희석을 허용하기 때문입니다.스테인레스 스틸, 또는 균열 저항성 또는 부식 성능을 잃지 않고 이중 모재.

ERNiCrMo-4 또는 ERNiCrMo-14와 같은 고급{0}}합금 필러는 Hastelloy C-276 또는 C-22와 같은 고몰리브덴 합금과 관련된 접합부용으로 사용되며, 균열 내성보다는 내식성이 요구됩니다. 올바른 선택은 항상 Schaeffler 또는 WRC-1992 다이어그램을 사용한 희석 계산에 달려 있으며 더 비싼 기본 금속을 이름만으로 일치시키는 것이 아닙니다.

이종 니켈 합금 조인트에는 어떤 필러 금속을 사용해야 합니까?

ERNiCrMo-3(인코넬 625- 유형 필러)은 균열 방지, 내부식성 용접 용착물을 유지하면서 탄소강, 스테인리스강, 듀플렉스 및 대부분의 기타 니켈 합금과 우아하게 희석되기 때문에 대부분의 이종 니켈 합금 접합에 안전한 기본값입니다.

단일 조인트에서 두 가지 다른 합금을 결합하는 이종 금속 용접은 니켈 합금 제조에서 일반적입니다. 탄소강 쉘에 용접된 625-클래드 반응기 노즐, 스테인레스 스틸 튜브 시트에 용접된 Hastelloy 튜브 또는 구리-니켈 파이프에 용접된 Monel 밸브 본체입니다. 모든 경우에 있어서 용가재는 단순히 어느 하나를 맞추는 것이 아니라 두 모재 금속을 혼합하여 발생하는 용접 풀 화학 반응을 수용하도록 선택됩니다.

ERNiCrMo-3가 기본값이 된 이유는 기본 화학(약 62% 니켈, 21.5% 크롬, 9% 몰리브덴, 3.6% 니오븀)이 탄소강이나 스테인리스강 모재 금속에서 철을 흡수할 때에도 연성 및 균열 저항성을 유지하기에 충분한 니켈과 희석 후 의미 있는 내식성을 유지하기에 충분한 크롬 및 몰리브덴을 함유하고 있기 때문입니다. 니오븀은 응고 중 열간 균열을 추가로 억제하는데, 이는 고도로 구속된 이종 접합부를 용접할 때 매우 중요합니다.

서로 다른 니켈 합금 용접에서 희석 제어가 더 중요한 이유는 무엇입니까?

희석은 최종 용접 금속 화학을 결정하며 서로 다른 접합부에서는 용가재를 완충용으로 선택하지 않는 한 안전한 구성 범위 밖으로 용착물을 끌어당겨 뜨거운 균열이나 마르텐사이트 형성을 일으킬 수 있습니다.

희석은 필러 와이어나 전극이 아닌 용융된 모재에서 나오는 완성된 용접 금속의 비율입니다. 유사한-금속 접합에서는 양쪽이 동일한 화학적 성질을 공유하기 때문에 희석으로 인해 결과가 거의 변하지 않습니다. 서로 다른 접합에서 희석은 용접 금속을 상태도에서 상당한 거리로 끌어당길 수 있습니다.

니켈 합금을 탄소강에 용접:탄소강 측의 철 픽업은 용접 풀의 니켈 함량을 희석시킵니다. 충전재가 보상할 만큼 충분한 니켈을 함유하지 않는 경우, 생성된 침전물은 융합 영역에서 부서지기 쉬운 마르텐사이트를 형성할 수 있습니다.

오스테나이트계 스테인리스강에 니켈 합금을 용접:희석 정도는 더 약하지만 크롬 및 몰리브덴 수준은 여전히 ​​서비스 환경에서 완전한 내식성에 필요한 임계값 아래로 떨어질 수 있습니다.

니켈합금을 용접하여이중 스테인레스 스틸: 희석은 융합 영역의 페라이트-오스테나이트 균형을 방해할 수 있으므로 필러 선택 시 내식성만이 아니라 희석 화학과 상 균형을 모두 고려해야 합니다.

용접 엔지니어는 Schaeffler 다이어그램을 사용하거나, 더 정확하게는 고{0}}니켈 필러의 경우 WRC{2}}1992 다이어그램을 사용하여 이러한 결과를 예측합니다. WRC{2}}1992 다이어그램은 용접이 시작되기 전에 균열 방지, 연성 영역에 희석된 용접 용착층이 있는지 확인하기 위해 크롬 등가물과 니켈 등가물을 표시합니다.

공통 이종 조인트에 대한 필러 금속 선택 매트릭스는 무엇입니까?

ERNiCrMo-3은 인코넬 625, 718 또는 825와 관련된 대부분의 이종 조인트를 덮습니다. Hastelloy C-276 또는 C-22 모재가 접합부 전반에 걸쳐 완전한 내식성을 유지해야 하는 경우 ERNiCrMo-4 또는 ERNiCrMo-14가 필요합니다.

이 매트릭스는 시작점이지 적격 WPS/PQR을 대체하는 것이 아닙니다. 실제 필러 선택은 ASME 섹션 IX 자격, 특정 모재 두께 및 서비스 환경을 기준으로 항상 확인되어야 합니다. 왜냐하면 산성 가스 함량이나 극저온 노출과 같은 요소가 일반적인 권장 사항보다 우선할 수 있기 때문입니다.

대부분의 서로 다른 니켈 접합에 대해 ERNiCrMo-3가 기본 선택인 이유는 무엇입니까?

ERNiCrMo-3은 WRC-1992 다이어그램의 균열-내식성-내성 영역에 속하면서 거의 모든 다른 니켈 필러보다 더 넓은 희석 범위를 허용하므로 탄소강, 스테인리스강 및 듀플렉스 조합 전체에서 위험이 가장 낮은 기본값입니다.

세 가지 속성은 서로 다른 조인트 응용 분야에서 우위를 설명합니다.

넓은 희석 허용 오차:기본 구성에는 이미 높은 니켈과 중간 수준의 크롬 및 몰리브덴이 포함되어 있으므로 철- 기반 금속에서 20~30% 희석을 흡수하면서도 여전히 허용 가능한 연성과 내식성을 유지할 수 있습니다.

니오븀의 고온-균열 저항성:니오븀은 응고 중에 균열 경로를 방해하는 안정적인 탄화물과 라베스 상을 형성하는데, 이는 잔류 응력이 증가하는 고도로 억제된 이종 접합에서 가장 중요합니다.

광범위한 코드 수용:ERNiCrMo-3(GTAW/GMAW) 및 ENiCrMo-3(SMAW)은 ASME 섹션 IX, AWS A5.14 및 A5.11에 따라 인증을 받았으며 EPC 용접 사양에서 널리 사전 승인되어 절차 인증 시간과 조달 리드 타임이 단축됩니다.

언제 ERNiCrMo-3 대신 ERNiCrMo-4 또는 ERNiCrMo-14를 사용해야 합니까?

조인트에 Hastelloy C-276 또는 C-22 모재 금속이 포함되어 있고 서비스 환경에서 용접 금속이 피팅, 틈새 부식 또는 혼합 산화/환원산에 대한 모재의 우수한 저항성과 일치해야 하는 경우 ERNiCrMo-4 또는 ERNiCrMo-14를 사용하십시오. ERNiCrMo-3은 희석 후 이러한 합금과 일치할 만큼 충분한 몰리브덴을 함유하지 않기 때문입니다.

ERNiCrMo-4(Hastelloy C-276 필러):모재 금속이 C-276이고 염화물 함량이 높은 사워 가스와 같은 서비스에서 희석된 625형 용착물의 낮은 PREN보다는 모합금의 전체 공식 저항 등가수(PREN)가 필요할 때 선택됩니다.

ERNiCrMo-14(Hastelloy C-22 필러):산화 및 환원 조건 모두에 대한 C-22의 균형 잡힌 저항성이 용접에서 유지되어야 하는 혼합 산성 환경(질산, 염산, 황산 조합)에서 C-22 모재 금속에 선택되었습니다.

실제로 C-276 조인트에 ERNiCrMo-3을 사용하는 것은 일반적이고 비용이 많이 드는 사양 오류입니다. 조인트는 종종 표준 기계 테스트를 통과하지만 환경이 희석된 용접 금속의 낮은 몰리브덴 함량을 활용할 만큼 공격적일 경우 서비스가 조기에 실패할 수 있습니다. 필러 선택은 용접성이나 비용뿐만 아니라 항상 부식성 환경에 따라 결정되어야 합니다.

니켈 합금을 탄소강 또는 저-합금강에 용접하는 방법은 무엇입니까?

니켈{0}}대-접합에는 철 픽업이 융합 영역에서 부서지기 쉬운 마르텐사이트를 형성하는 것을 방지하기 위해 최종 조립 전에 강철 면에 니켈 합금 필러의 버터링 층이 필요하거나 제어된 낮은-희석 기술로 적용되는 고-니켈 필러가 필요합니다.

탄소강과 저{0}}합금강은 두께에 비해 용접 풀에 많은 양의 철을 공급하며, 스테인리스강과 달리 그 효과를 완화시키는 크롬이나 니켈을 포함하지 않습니다. 두 가지 방법으로 결과를 제어합니다.

버터링:ERNiCrMo-3(또는 일치하는 합금) 층이 강철 표면에 증착되고 냉각된 후 평평하게 연마됩니다. 그런 다음 니켈이 풍부한 두 표면 사이에 최종 접합 용접이 이루어지며, 본질적으로 서로 다른 접합을 거의 유사한 접합으로 변환하고 희석 위험을 크게 줄입니다.

낮은 열 입력, 스트링거-비드 기술:버터링이 실용적이지 않은 경우 열 입력을 최소화하고 단일 대형 직조 패스 대신 다중 스트링거 패스를 사용하면 강철이 녹는 깊이와 용접 풀에 들어가는 철의 양이 제한됩니다.

버터링은 두꺼운 -섹션, 고압-또는 원자로 노즐-과-쉘 용접과 같은 주기적-서비스 조인트에 매우 선호됩니다. 최종 현장 용접을 수행하는 사람에 관계없이 예측 가능하고 규정에 맞는{5}}적격 희석을 제공하기 때문입니다.

니켈 합금을 듀플렉스 또는 슈퍼 듀플렉스 스테인레스 스틸에 용접하는 방법은 무엇입니까?

ERNiCrMo-3은 또한 듀플렉스 스테인레스강의 강도와 내식성에 의존하는 페라이트-오스테나이트 상 균형을 방해하지 않기 때문에 니켈{2}}합금-과-듀플렉스 접합의 표준 필러이기도 합니다.

듀플렉스 및 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강은 대략 50/50의 페라이트-오스테나이트 미세 구조를 사용합니다. 이중-일치하는 필러를 사용하여 니켈 합금에 용접하면 니켈-합금 희석으로 인해 균형이 예측할 수 없게 변경되기 때문에 융합 영역이 과도한 페라이트 쪽으로 밀려날 수 있습니다. ERNiCrMo-3와 같은 오스테나이트 함량이 높은 니켈 필러(예: ERNiCrMo-3)를 사용하면 이 문제를 피할 수 있습니다. 결과적으로 용접 금속은 용융 경계 양쪽에서 오스테나이트가 되어 페라이트 제어 문제를 완전히 회피하는 동시에 대부분의 서비스에서 이중 모재 금속을 초과하는 내식성을 제공합니다.

서로 다른 금속 용접에서 버터링은 어떤 역할을 합니까?

버터링은 최종 생산 용접이 희석되기 쉬운-모재 금속과 직접 접촉하는 것을 분리하여 단면 두께나 현장 조건에 관계없이 예측 가능하고 희석도가 낮은 화학 물질로 조인트를 검증하고 용접할 수 있게 해줍니다.

버터링은 세 가지 시나리오에서 특히 중요합니다. 희석이 심각할 두꺼운 탄소강 단면, 통제된 작업장 조건에서 버터링을 수행할 수 있고 최종 현장 용접이 비슷한 니켈{2}}풍부 표면만 연결하는 작업장 간 접합부, 원래의 모재 구성이 불확실한 용접 수리 등입니다. 또한 버터 접합부는 ASME 섹션 IX에 따라 자격을 부여받기가 더 쉽습니다. 왜냐하면 PQR은 보다 가변적인 직접 이종 용접보다는 잘 특성화된 니켈-대-니켈 최종 용접을 기반으로 할 수 있기 때문입니다.

이종 니켈 접합에 대한 필러 금속 선택에 적용되는 코드 및 표준은 무엇입니까?

AWS A5.11 및 A5.14는 용가재 자체를 분류하고, ASME 섹션 IX는 조인트에 대한 절차 자격을 규정하며, NACE MR0175/ISO 15156은 서비스에 신맛(H2S) 조건이 포함될 때 경도 및 부식{4}}테스트 요구 사항을 추가합니다.

AWS A5.14(니켈 및 니켈 합금 베어 용접봉 및 전극):ERNiCrMo-3, ERNiCrMo-4, ERNiCrMo-14를 포함한 GTAW 및 GMAW 필러 와이어를 화학적 조성에 따라 분류합니다.

AWS A5.11(니켈 및 니켈 합금 피복 전극):동일한 합금 제품군에 대해 ENiCrMo-3 및 ENiCrMo-4와 같은 SMAW 전극을 분류합니다.

ASME 섹션 IX:서로 다른 조인트에 대한 WPS/PQR 자격을 관리하고, 용가재 F-번호 또는 A-번호의 변경 또는 모재 P-번호의 변경을 재인증이 필요한 필수 변수로 처리합니다.

NACE MR0175 / ISO 15156:사워 오일 및 가스 서비스에 사용되는 서로 다른 니켈 합금 용접에 대한 경도 제한 및 부식{0}}테스트 요구 사항(예: ASTM G48)을 추가합니다.

자주 묻는 질문

인코넬 625를 탄소강에 접합하기 위해 309L 스테인레스 필러를 사용할 수 있습니까?

권장되지 않습니다.{0}}L에는 두꺼운 탄소강 섹션의 철 희석에 대해 안정적으로 완충할 수 있는 니켈 함량이 부족하며 625의 내식성 또는 고온 균열 저항성을 충족하는 데 필요한 몰리브덴 또는 니오븀을 포함하지 않습니다.- 이상적으로는 버터 조인트가 있는 ERNiCrMo-3이 올바른 선택입니다.

ERNiCrMo-3 필러는 Inconel 625 모재와 동일합니까?

밀접하게 관련되어 있지만 동일하지는 않습니다. ERNiCrMo-3 필러 와이어는 표준 625 모재보다 약간 높은 니오븀 함량으로 특별히 제작되어 응고 중 고온 균열을 방지합니다. 용접 금속은 단조 또는 주조 모재와는 다르게 냉각되고 응고되기 때문입니다.

서로 다른 조인트의 양쪽에 버터를 발라야 합니까, 아니면 강철 면에만 버터를 발라야 합니까?

일반적으로 탄소강 또는 저{0}}합금강 부분에만 버터링이 필요합니다. 니켈 합금 또는 스테인리스강 측면은 이미 화학적 성질이 호환되며 유해한 요소로 용접 풀을 크게 희석하지 않습니다.

서로 다른 니켈 접합에 잘못된 용가재를 사용하면 어떻게 됩니까?

조인트는 초기 기계적 테스트를 통과했지만 열간 균열, 마르텐사이트 형성 또는 국부적인 부식으로 인해 조기에 서비스가 실패할 수 있습니다. 표준 인장 및 굽힘 테스트가 항상 한계 희석 화학이나 장기적인 부식 민감성을 나타내지는 않기 때문입니다.-

ASME 섹션 IX에 따라 필러 금속 선택이 필수 변수로 간주됩니까?

예. 용가재 F-번호 또는 A-번호의 변경은 필수 변수입니다. 즉, 변경이 있을 경우 생산에 사용하기 전에 WPS가 새로운 PQR로 재인증을 받아야 함을 의미합니다.

결론

서로 다른 니켈 합금 접합부에 적합한 필러 금속을 선택한다는 것은 단순히 모재 금속 중 하나와 이름을 공유하는 필러를 선택하는 것이 아니라 희석된 용접 화학을 예측하고 이를 서비스 환경에 일치시키는 것을 의미합니다.

서로 다른 니켈 합금 접합부는 야금학과 부식 공학의 교차점에 있습니다. 용가재는 성공적으로 용접되어야 하고, 희석 시 균열에 저항해야 하며, 실제 서비스 환경에 적합한 부식 성능을 제공해야 하며 때로는 두 모재의 더 까다로운 요구 사항에도 적합해야 합니다.

Schaeffler 또는 WRC-1992 다이어그램을 사용하여 희석을 계산하고, 적절한 경우 버터링을 지정하고, ASME 섹션 IX에 따라 절차를 인증하는 제작자는 용가재 선택을 단순한 조회로 처리하여 발생하는 조기 실패를 일관되게 방지합니다. Inconel, Hastelloy 또는 Monel 시스템의 중요한 이종 접합의 경우, 일치하는 모든 종류의 용가재를 보유하고 WPS/PQR 개발을 지원할 수 있는 공급업체와 협력하면 제조 위험과 장기 유지 관리 비용이 모두 실질적으로 줄어듭니다.