입계부식(Intergranular corrosion)

For 플랜트자료/재 료 2017. 5. 16. 21:40

1. 입계부식이란?

 

오스테나이트계 스텐레스강을 500800℃로 가열시키면 결정입계에 탄화물(Cr23C6)가 생성하고 인접부분의 Cr량은 감소하여 Cr결핍증(Cr depleted area)이 형성된다. 이러한 상태를 만드는 것을 예민화처리(Sensitization treatment)라 한다. 이렇게 처리된 강을 산성용액 중에 침지하면 Cr결핍층이 현저히 부식되어 떨어져 나간다. 이러한 것을 입계부식(intergranular corrosion)이라 한다.

> 크롬의 농도가 감소되면 내식성이 저하되기 때문에 Stainless Steel 고유의 특성인 금속의 전성, 연성을 상실하여 재료가 파단될 수 있다.

 

 

 

 

 

2. 오스테나이트계 스테인리스강 입계부식 방지법

 

1) 용접 후 고온 용체화 처리를 한다용접 접합부를 500℃~800℃로 가열 후 수냉시키면, 크롬탄화물이 재용해되어 고용체로 된다.

2) 탄소화 결합하는 합금원소를 첨가해 크롬탄화물이 형성되지 못하게 한다. 347형과 321형에 Nb Ti를 첨가하는데, 이것을 안정화 조건이라고 한다.

3) 탄소 함량을 0.03wt% 이하로 낮추어 상당한 양의 크롬탄화물이 생성되는 것을 방지한다예를 들면, 304L 스테인레스강이 이정도의 낮은 탄소 함량을 가지고 있다.

 

 


 

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아크블로우 (Arc Blow)

For 플랜트자료/ 용 접 2017. 5. 16. 14:03

1. 아크블로우란?

'Arc Wander'라고도 하며, 용접봉을 통해 전류가 (+)에서 (-) 접지로 흐르게 되는데 용접봉 끝단과 접합부에서 전류방향의 변화에 따라 자기장 왜곡현상의 발생에 의해 생긴다.

 

2. 아크블로우 예방대책

1) 직류에서 교류로 바꾼다.

2) 가능한 아크를 짧게 유지한다.

3) 용접전류를 줄인다.

4) 아크블로우가 발생되는 방향으로 용접봉 각도를 낮춘다.

5) 이음부 끝단에 Heavy Tack Weld를 적용한다.

6) 용접방향을 Heavty Tack 방향 또는 용접이 완료된 방향으로 향한다.

7) Backstep Sequence를 적용한다.

8) 접합부 끝단에 End Piece를 연장한다.

 

 

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SAW (Submerged Arc Welding)

For 플랜트자료/ 용 접 2017. 5. 16. 11:27

 

1.  원리 및 특성

SAW는 아래 그림와 같이 용접이 되어지는 부위에 Hopper로부터 공급되는 플럭스가 일정두께로 살포되고, 그 속에서 용접와이어가 연속적으로 송급된다. 그리고 아크발생에 의한 아크열로 용접와이어, 모재 일부 및 플럭스가 용융되면서 용융지를 형성하고용융된 플럭스의 일부는 청정작용을 하면서 부상, 응고하여 슬래그를 형성하여 비드를 덮어 고온의 용접금속이 산화되는 것을 방지한다.

 

  

  

2. SAW의 장점

1) 대전류 용접이 가능하다.

2) 생산성이 높고, 용입이 깊어 후판용접이 용이하다.

3) 용접비드 외관이 양호하다.

4) 플럭스에 의한 용융금속의 청정작용 및 합금원소 이관이 용이하다.

5) 용착금속의 기계적 성질이 우수하다.

 

3. SAW의 단점

1) 장비의 가격이 비싸다

2) 용접선이 짧거나 복잡한 경우, 수동에 비하여 비능률적이다.

3) 용접부를 플럭스가 덮어버려, 용접상태를 육안으로 확인이 불가능하다.

4) 적용자세에 제약이 있다.

5) 적용소재에 제약이 있다. (탄소강, 저합금강, 스테인리스강에 주로 사용)

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GTAW (Gas Tungsten Arc Welding)

For 플랜트자료/ 용 접 2017. 5. 16. 11:11

1. 원리

 TIG 용접은 비소모성 텅스텐 용접봉과 모재 간의 아크열에 의해 모재를 용접하는 방법으로서, 아래 그림과 같이 용접부 주위에 불활성 가스를 공급하면서 용접하는 것이다.

 

 

 

텅스텐 전극은 EWTh-2 텅스텐 전극(2% thoriated tungsten)을 많이 사용하며, 토륨은 자연에 존재하는 방사능 물질로 몸에 해로우며, 란탄 텅스텐 전극은 인체에 무해하다.

 

 

 

2. GTAW의 장치도

3. GTAW의 장점 

1) TIG 용접은 용접 입열의 조정이 용이하기 때문에 박판 용접에 매우 좋다

2) 텅스텐 전극봉이 비소모성이므로, 용가재의 첨가 없이도 아크열에 의해 모재를 녹여 용접할 수 있다.

3) 거의 모든 금속의 용접에 이용할 수 있다. (그러나 용융점이 낮은 금속 즉주석 또는 주석의 합금 등의 용접에는 이용하지 않는다.)

4) 용접부의 기계적성질이 우수하다

5) 내부식성이 우수하다

6) 플럭스가 불필요하여 비철금속 용접이 용이하다

7) 보호가스가 투명하여 용접 작업자가 용접 상황을 잘 파악할 수 있다

8) 용접 스패터를 최소한으로 하여 전 자세 용접이 가능하다

9) 용접부 변형이 적다.

 

4. GTAW의 단점

1) 소모성 용접봉을 쓰는 용접 방법보다 용접 속도가 느리다

2) 용접 잘못으로 텅스텐 전극봉이 용접부에 녹아 들어가거나 오염될 경우에 용접부가 취화되기 쉽다

3) 부적당한 용접 기술로 용가재의 끝부분이 공기에 노출되면 용접금속이 오염된다

4) 불활성 가스와 텅스텐 전극봉은 다른 용접 방법과 비교해 볼 때 고가이다

5) SMAW와 같은 다른 용접 방법에 비해 용접기의 가격이 비싸다.

6) 용접사의 고숙련도가 필요하다.

 

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FCAW (Flux Cored Arc Welding)

For 플랜트자료/ 용 접 2017. 5. 16. 09:40

 

1. 원리 및 특성

용접 원리 및 용접시스템은 GMAW와 비슷하나 용가재가 솔리드와이어(Solid Wire) 대신에 중심부가 플럭스(Flux)로 채워진 플럭스코어와이어를 사용하며보호가스 사용여부에 따라 가스보호 FCAW (Dual Sield)와 자체보호 FCAW (Self Shield)로 구분된다.

① Self Shielded Type : Flux의 연소에 의해 발생되는 Gas로만 용접부를 보호하는 방법

② Dual Shielded Type : 외부에서 추가로 CO2 Gas or Ar (75%) + CO2 (25%)를 공급해 주어 용접부를 보호하는 방법.

 

자체보호인 경우, 중심부에 있는 플럭스가 연소, 분해되면서 가스가 발생되어 이온 및 보호가스를 형성하나, 가스보호타입은 그림과 같이 외부에서도 보호가스가 공급되어 용융금속을 보호하며 이는 SMAW GMAW의 특성을 조합한 용접방법이라 할 수 있다.

  

2. FCAW의 장점

1) 생산성이 우수하다.

2) 용착금속의 성질이 우수하다.

2) 용접비드 외관이 우수하다.

3) 다양한 강종과 두께에 적용 가능하다.

4) 기계화, 자동화가 가능하다.

5) 전류밀도가 높아 용착속도가 높다

6) 고속용접이 가능 (SMAW 4, GMAW보다는 낮다)

 

3. FCAW의 단점

1) 현재까지는 철계(Ferrous) 금속과 Nickel Base합금에만 적용 가능하다

2) 용접부의 (특히열처리 후의충격 강도가 낮다

3) Slag층을 생성하기 때문에 이를 항상 제거해야 한다

4) 일반적으로 다른 용접봉에 비해 Wire값이 비싸다

5) Wire 공급장치 등의 설비로 인해 용접 장비의 초기 투자 비용이 크다. (생산성은 월등히 우수

6) Wire공급장치와 전원 설비가 용접 대상물에 인접해 있어야 한다. (장소의 제한

7) Gas Shielded의 경우에는 바람을 비롯한 외부 대기의 제한을 받는다. (Self Shielded는 훨씬 덜함.) 

8) SMAW등에 비해 용접 장비가 훨씬 복잡하고 정비의 어려움이 있다

9) SMAW GMAW에 비해 용접 과정에서 연기(Smoke and Fume) 발생이 심하다

 

4. FCAW Electrode 표기방식

 

 

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SMAW (Shield Metal Arc Welding)

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1. SMAW의 원리

일명 'Stick Welding'이라고도 불리며, 용접봉과 모재 간에 직류 또는 교류전압을 걸고 용접봉 끝을 모재에 접근시켰다가 떼면 아래 그림과 같이 용접봉과 모재 사이에 강한 빛과 열을 내는 아크가 발생한다. 즉, 최초 작업 시 용접봉과 모재의 접촉이 있어야 아크가 발생한다.

 

 

아크열 (약 5,000℃)에 의해 용접봉은 녹아서 금속증기 또는 용적(globule)으로 되어 용융된 모재와 융합하여 용착금속을 만든다. 이때 녹은 쇳물을 융융지 (molten weld metal = weld pool), 모재가 녹아 들어간 깊이를 용입 (pentration), 용접봉이 용융지에 녹아 들어가는 것을 용착(deposition)이라 한다. 그리고 용접봉의 피복제가 아크열로 증발하여 차폐가스(shielding gas)를 형성하여 용접부를 보호한다. 용접은 왼쪽에서 오른쪽 방향으로 진행하여 '슬래그'를 형성하며, 슬래그가 융착금속 위로 떠오르려는 성질로 인해 슬래그 혼입이 발생할 가능성은 작아진다.

 

2. 피복제의 역할

1) 차폐작용 (Shielding) : 중성 또는 환원성 가스를 발생하여 아크를 대기로부터 차단하여 용융지(Molten Metal)를 보호하는 역할을 한다.

2) 탈산작용 (Deoxidation) : 용접공정 중에 산소 또는 불순물 등의 다른 가스를 제거하는 역할을 한다.

3) 합금작용 (Alloying) : Mn, Si, Ni, Mo, Cr 등을 첨가되어 용착금속의 성질을 개선시킨다.

4) 이온작용 (Ionizing) : 전자의 이동을 촉진하여 아크의 안정화를 향상시킨다.

5) 보온작용 (Insulating) : 용접부 표면 위에 슬래그를 형성하여 용착금속의 냉각속도를 줄이며, 용접비드의 표면을 향상시킨다. (=> 슬래그의 두께가 얇을수록 용접비드의 품질이 떨어진다.)

 

3. SMAW의 장점

1) 간편하고 휴대성이 좋다.

2) 용접장비가 저렴하다.

3) 다양한 용접봉 사용이 가능하다.

 

4. SMAW의 단점

1) 용접속도가 느리다. (=> 소모된 용접봉을 주기적으로 교체해야 한다.)

2) 생산성이 낮다. (=> 전극의 피복이 용접표면에 슬래그로 존재하므로, 슬래그를 제거해야 한다.)

3) 용접봉의 습기를 제거해야 한다 (=> 2/% 이하로)

4) 용접 후 냉각과정에서 용접층 내부에 변형이 유발될 가능성이 있다.

5) 용접 끝단부에 기공이 존재할 가능성이 크다.

 

5. SMAW 용접봉 표기방식

※ Position : (1) Any position, (2) Flat for all type & Horizontal for filet (2F), (4) Downhill

 

6. 저수소계 SMAW 용접봉 요건

1) 저수소계 용접봉 (5, 6, 8)은 밀봉된 상태이거나 용접봉 건조기에 보관되어야 한다.

2) 용접봉 건조기에서 150~350℉ (65~177℃)로 유지되어야 한다.

3) 대부분의 Code 요건에서는 밀봉 제거 이후에 120℃를 요구한다.

   => 하지만 용접봉 생산자의 Datasheet에 따라 다르게 적용하기도 한다.

 

7. 기타

미국용접학회 (AWS)에서는 탄소강 및 저합금강 용접봉에 대해 AWS A5.1 & A5.5에서 명시하고 있다.

 

 

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차폐가스 (Shielding Gas)

For 플랜트자료/ 용 접 2017. 5. 15. 22:11

 

1. 차폐가스란?

용접 중에 아크열에 의해 녹은 용융금속을 대기에 내재되어 있는 산소, 질소, 이산화탄소 및 수증기 등으로부터 차단하여 용접부위를 보호하는 것이다. 주로 아르곤, 헬륨 등이 용접에 효과적으로 사용된다.

          

 

 

 

2. 특징 - 무색무취

 

3. 밀폐공간 (Confine Space)에서는 작업 전에 이러한 가스가 충분히 환기가 되도록 주의해야 한다.

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침투탐상검사 (PT)

1. 침투탐상검사란?

시험체 표면에 침투액을 적용하여 불연속부에 침투시켜, 현상제를 적용하여 불연속부에 침투해 있던 침투액을 표면 밖으로 나오게 하여 표면 불연속부의 위치, 크기 및 지시모양을 검출하는 비파괴검사 방법이다.

 

2. 침투탐상검사의 원리

1) 모세관 현상

: 침투액을 결함부에 적용시키는 기본원리로, 액체 속에 폭이 넓고 길다란 관을 넣었을 때, 관 내부의 액체 표면이 관 외부의 액체표면보다 높거나 낮아지는 현상을 말한다.

2) 모세관 현상을 결정하는 요인

①응집력 ②점착력 ③표면장력 ④점성

 

 

3. 침투탐상검사 장점

1) 시험방법이 가장 간단하다.

2) 고도의 숙련기술이 요구되지 않는다.

3) 제품의 크기, 형상 등에 구애 받지 않는다.

4) 국부적 시험이 가능하다.

5) 미세한 균열의 탐상이 가능하다.

4) 비교적 비용이 저렴하다.

7) 판독이 비교적 용이하다.

8) 거의 모든 재료에 적용된다.

 

3. 침투탐상검사 단점

1) 시험체의 표면이 열려 있어야 한다. (=> 개구부에 기름, 구리스 등의 제거가 필요하다.)

2) 시험체의 표면이 너무 거칠거나 기공이 많으면 허위지시 모양을 나타낸다.

3) 시험체의 표면이 침투제와 반응을 하면 검사를 할 수 가 없다.

4) 주변 온도에 영향을 받는다.

5) 후처리가 종종 요구된다.

6) 침투제가 오염되기 쉽다.

 

4. 침투탐상검사 탐상제 및 결함

 

 

 

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자분탐상검사 (MT)

 

1. 자분탐상검사란?

강자성체의 표면 또는 표면직하에 존재하는 불연속부를 검출하기 위해 시험체를 자화시키고, 그 표면 위에 자분을 적용하여 자속이 누설되는 곳을 검출하여 불연속부 여부 및 위치를 찾아내는 비파괴검사 방법이다.

                          

 

2. 자분탐상검사 장점

1) 표면 균열검사에 적합하다.

2) 작업이 신속 간단하다.

3) 결함모양이 표면에 직접 나타나 육안으로 확인가능하다.

4) 검사자가 쉽게 배울 수 있다.

5) 시험체의 크기, 형상에 구애받지 않는다.

6) 정밀한 표면처리가 요구되지 않는다.

7) 얇은 도장, 도금 등에도 탐상이 가능하다.

8) 작업비가 비교적 저렴하다.

 

3. 자분탐상검사 장점

1) 강자성체의 재료에 제한된다.

2) 내부검사가 불가능하다.

3) 불연속부의 위치가 자속의 방향과 수직이어야 한다.

4) 탈자가 요구되는 경우가 있다.

5) 특이한 형상에는 탐상이 까다롭다.

6) 대형 주조물 등에는 높은 대전류가 요구된다.

7) 나타난 지시모양의 판독에 대해 경험과 숙련이 요구된다.

 

4. 자분탐상검사 장비

                 그림. 요크 (Yoke) 장비

 

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초음파탐상검사 (UT)

 

1. 초음파탐성검사란?

초음파를 시험체 내로 전달하여 내부에 존재하는 불연속부를 검출하는 방법으로, 시험체 내의 불연속부로부터 반사되는 초음파의 에너지량, 반사되어 되돌아올때까지의 시간, 초음파가 시험체를 투과할 때 감쇠되는 양의 차이를 표준자료와 비교하여 결함의 위치 및 크기 등을 측정하는 비파괴검사 시험이다

 

 

2. 초음파탐상검사의 장점

1) 침투력이 매우 높아 두꺼운 단면의 결함을 용이하게 검출할 수 있다.

2) 감도가 매우 높아 미세한 결험의 검출도 가능하다.

3) 결함으로부터 즉시 검사결과를 확인할 수 있다.

4) 검사를 위해 시험체의 한면만 이용 가능하다.

5) 내부 불연속의 위치, 크기, 방향 및 모양을 알 수 있다.

6) 방사선투과시험과 달리 안전에 대한 장해가 없다.

7) 휴대용으로 간편하다.

 

3. 초음파탐상검사의 단점

1) 수동탐상으로 수력된 기술자가 요구된다.

2) 광범위한 기술적 지식이 절차서 작성에 요구된다.

3) 표면이 매우 거칠거나 모양이 불규칙 할 경우에 적용이 어렵다.

4) 내부조직의 입도가 크고 기포가 많은 경우에 탐상이 곤란하다.

5) 접촉매질이 필요하다.

6) 표준시험편이 필요하다.

 

4. 초음파탐상검사 장비

 

 

 

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