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Apr 05, 2023

소모품 코너: 4150 크롬의 용접 균열 문제 해결

Q: 우리는 현재 4150 강관으로 구성된 제품을 생산하고 있습니다.

Q: 현재 우리는 직경 30인치, 두께 2인치의 4150 강관을 두께 3인치의 1018 강판에 용접하여 구성하는 제품을 생산하고 있습니다. 파이프에는 3/8인치가 있습니다. 베벨을 만들고 삼중 패스 용접을 사용하여 결합합니다. 최근 우리는 1% 니켈을 함유한 ER80 필러 금속에서 ER70S-6 필러 금속으로 전환했습니다. 우리는 이제 4150 측면의 용접 토우 근처에서 발생하는 용접 균열을 경험하고 있으며 때로는 용접 금속에서도 발생합니다. 우리는 화씨 400도의 예열을 사용합니다. 균열을 제거할 수 있는 방법에 대한 제안이 있습니까?

A: 이 문제는 크롬-몰리브덴(CrMo) 또는 고강도, 저합금강을 용접할 때 전혀 드물지 않습니다. 먼저 재료의 특성을 이해해야 합니다.

AISI/SAE 1018 강철은 저탄소(0.05~0.3% 탄소) 등급에 적합하며 탄소 범위는 0.14~0.2%입니다. 최소 항복 강도(YS)는 53,700PSI이고 최대 인장 강도(UTS)는 63,800PSI입니다. 탄소 함량이 상대적으로 낮고 탄소 당량을 대폭 증가시킬 수 있는 다른 중요한 합금 원소가 없기 때문에 용접 중에 고려해야 할 사항이 많지 않습니다. 그러나 적용 분야의 두께로 인해 일부 용접 예열을 권장합니다.

AISI/SAE 4150은 41XX 시리즈 CrMo 합금강으로 간주됩니다. 다양한 등급은 합금 구성이 약간씩 다르며 탄소 함량을 나타내는 SAE 지정자의 마지막 두 숫자로 식별됩니다. 또한 탄소 함량이 0.48~0.53%인 중탄소(탄소 0.3~0.8%) 강종으로 간주되므로 이름에 "50"이 붙습니다. 1018강에 비해 기계적 성질이 더 좋습니다. 4150 강철은 어닐링된 조건에서 최소 YS가 55,100PSI이고 UTS가 106,000PSI입니다. 합금을 첨가하면 탄소 함량이 높아지고 계산된 탄소 당량은 약 0.88이므로 용접 후 고려사항과 함께 용접 전 예열이 필요합니다.

귀하의 지원서와 관련하여 세 가지 사항이 더 까다롭습니다. 첫째, 상당한 재료 두께는 빠른 냉각 속도와 동일합니다. 둘째, 고강도 합금강은 일반적으로 마르텐사이트 형성과 잠재적으로 수소 유도 균열에 취약한 미세 구조를 가지고 있습니다. 셋째, 파이프-플레이트 용접 구조는 구속력이 높은 용접 접합 구성으로 간주됩니다.

귀하는 이전에 니켈이 1% 함유된 ER80 제품을 사용하고 있었으며 균열이 발생하지 않았다고 밝혔습니다. 용접 매개변수, 열 입력 및 용접 크기에 따라 니켈 함량이 용접 후 균열에 대한 저항성을 담당할 수 있습니다. ER70S-6 전극으로 변경해도 문제가 발생하지 않았습니다. 1018 플레이트가 용가재 매칭 고려 사항의 지배적인 재료이기 때문입니다. 일반적인 규칙은 강도가 낮은 재료와 일치시키는 것임을 기억하십시오.

모재 상태(예: 어닐링 또는 정규화), 보호 가스 유형, 용접 전극 유형 또는 프로세스, 용접 비드 크기, 기술 및 모든 관련 용접 매개변수와 같이 문제를 분석하는 데 도움이 될 수 있는 몇 가지 변수가 누락되었습니다. 또한 어떤 용접 후 절차를 따랐습니까?

4150 소재의 높은 탄소 당량과 2인치 두께로 인해 가용접을 포함한 모든 용접 작업 전에 최소 화씨 600도의 예열을 적용하는 것이 좋습니다. 종종 사람들은 가용접 및 장착 전에 예열을 생략합니다. 가용접은 여전히 ​​용접으로 간주되며 용접 아크와 차가운 모재의 극한 온도로 인해 가용접은 열 영향부(HAZ)를 따라 매우 빠르게 냉각되어 취약한 재료에 작은 균열이 발생합니다. 일단 균열이 형성되면 균열이 확산되어 고장을 일으키는 것을 막을 수 있는 방법이 없습니다.

Fit-up 전 균일하고 철저한 담금 예열을 실시합니다. 최소 예열을 유지하면서 구성 요소를 제자리에 가용접합니다. 냉각이 허용되기 전에 ¼~5/16인치에 해당하는 용접 비드를 사용하여 조인트를 완전히 용접하세요. 나사. 가능하면 용접이 파이프 주위에서 연속적으로 이루어지도록 하거나 반대 부분을 용접하여 용접 수축 응력의 균형을 맞추십시오.