고탄소강은 w(C)가 0.6% 이상인 탄소강을 말합니다. 중탄소강보다 경화되는 경향이 더 크며 고탄소 마르텐사이트를 형성하며 이는 냉간 균열 형성에 더 민감합니다. 동시에 용접 열영향부에 형성된 마르텐사이트 조직은 단단하고 부서지기 쉬우므로 접합부의 가소성 및 인성이 크게 저하됩니다. 따라서 고탄소강의 용접성은 매우 열악하며 접합 성능을 보장하려면 특수 용접 공정을 채택해야 합니다. . 따라서 일반적으로 용접 구조물에는 거의 사용되지 않습니다. 고탄소강은 회전축, 대형기어, 커플링 등 높은 경도와 내마모성을 요구하는 기계부품에 주로 사용된다[1]. 강철을 절약하고 가공 기술을 단순화하기 위해 이러한 기계 부품은 종종 용접 구조와 결합됩니다. 중장비 제조에서는 고탄소강 부품의 용접 문제도 발생합니다. 고탄소강 용접물의 용접 공정을 공식화할 때 발생할 수 있는 다양한 용접 결함을 종합적으로 분석하고 그에 따른 용접 공정 조치를 취해야 합니다.
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1 고탄소강의 용접성
1.1 용접방법
고탄소강은 주로 고경도, 고내마모성을 갖는 구조물에 사용되므로 주요 용접방법으로는 전극아크용접, 브레이징, 서브머지드아크용접 등이 있습니다.
1.2 용접재료
고탄소강 용접에서는 일반적으로 접합부와 모재 사이에 동일한 강도가 필요하지 않습니다. 아크 용접에는 일반적으로 황 제거 능력이 강하고, 용착 금속 내 확산성 수소 함량이 낮으며, 인성이 우수한 저수소 전극이 사용됩니다. 용접 금속과 모재의 강도가 동일해야 하는 경우 해당 등급의 저수소 용접봉을 선택해야 합니다. 용접금속과 모재의 강도가 필요하지 않은 경우에는 모재보다 강도가 낮은 저수소 용접봉을 선택해야 합니다. 모재보다 강도가 높은 용접봉은 선택할 수 없습니다. 용접 중에 모재를 예열할 수 없는 경우 열 영향부의 냉균열을 방지하기 위해 오스테나이트계 스테인레스강 전극을 사용하여 우수한 소성과 내균열성이 강한 오스테나이트 조직을 얻을 수 있습니다.
1.3 베벨 준비
용접금속 중의 탄소의 질량분율을 제한하기 위해서는 융착율을 줄여야 하므로 용접시 일반적으로 U자형 또는 V자형 홈을 사용하며 홈 청소 및 오일 얼룩 제거에 주의해야 하며, 홈 양쪽 20mm 이내의 녹 등.
1.4 예열
구조용 강봉을 용접할 경우 용접 전 예열이 필요하며, 예열 온도는 250°C~350°C 사이로 조절됩니다.
1.5 중간층 처리
다중 레이어 및 다중 패스 용접 시 첫 번째 패스에는 작은 직경의 전극과 낮은 전류가 사용됩니다. 일반적으로 공작물을 반 수직 용접으로 배치하거나 용접봉을 사용하여 측면으로 스윙함으로써 모재 열 영향부 전체를 단시간에 가열하여 예열 및 보온 효과를 얻습니다.
1.6 용접후열처리
용접 직후 공작물을 가열로에 넣고 응력 제거 어닐링을 위해 650°C로 유지합니다[3].
2 고탄소강의 용접불량 및 예방조치
고탄소강은 경화 경향이 강하기 때문에 용접 시 열간균열과 저온균열이 발생하기 쉽습니다.
2.1 열균열 예방대책
1) 용접부의 화학적 조성을 제어하고 황과 인 함량을 엄격하게 제어하며 망간 함량을 적절히 증가시켜 용접 구조를 개선하고 편석을 줄입니다.
2) 용접부의 단면 형상을 제어하고 용접부 중심의 편석을 방지하기 위해 너비 대 깊이 비율을 약간 크게 만듭니다.
3) 견고한 용접물의 경우 적절한 용접 매개변수, 적절한 용접 순서 및 방향을 선택해야 합니다.
4) 필요한 경우 열균열 발생을 방지하기 위해 예열 및 서냉 조치를 취한다.
5) 용접봉이나 플럭스의 알칼리도를 높여 용접부의 불순물 함량을 줄이고 편석 정도를 향상시킵니다.
2.2 콜드크랙 예방대책[4]
1) 용접 전 예열과 용접 후 서냉은 열 영향부의 경도와 취성을 감소시킬 뿐만 아니라 용접부에서 수소의 외부 확산을 가속화할 수 있습니다.
2) 적절한 용접 방법을 선택하십시오.
3) 용접 조인트의 구속 응력을 줄이고 용접물의 응력 상태를 개선하기 위해 적절한 조립 및 용접 순서를 채택하십시오.
4) 적절한 용접 재료를 선택하고 용접 전에 전극과 플럭스를 건조시킨 후 사용할 수 있도록 준비하십시오.
5) 용접 전 홈 주변 모재 금속 표면의 물, 녹, 기타 오염 물질을 조심스럽게 제거하여 용접부 내 확산성 수소 함량을 줄여야 합니다.
6) 용접 이음부에서 수소가 완전히 빠져나갈 수 있도록 용접 직전에 탈수소 처리를 실시해야 합니다.
7) 용접 후 즉시 응력완화 어닐링 처리를 실시하여 용접부 내 수소의 외부 확산을 촉진해야 합니다.
3 결론
고탄소강은 탄소 함량이 높고 경화성이 높으며 용접성이 좋지 않아 용접 시 고탄소 마르텐사이트 조직과 용접 균열이 발생하기 쉽습니다. 따라서 고탄소강을 용접할 때에는 용접공정을 합리적으로 선택해야 합니다. 그리고 용접 균열 발생을 줄이고 용접 조인트의 성능을 향상시키기 위해 적시에 해당 조치를 취하십시오.
게시 시간: 2024년 5월 27일
