금속 세계의 효율적인 용접 탐구: 스테인리스강

스테인리스강은 내식성, 내열성, 저온성이 우수하여 식기류, 가전제품, 기계제조, 건축장식, 석탄, 석유화학 등 다양한 분야에 널리 사용되고 있습니다. 중화인민공화국 초기부터 개혁개방 이전까지 중국의 스테인리스강 수요는 주로 산업 및 국방용으로 사용되었습니다. 현재 중국의 스테인레스강 생산량은 세계 스테인레스강 생산량의 50% 이상을 차지하며 세계 스테인레스강 시장에서 중요한 위치를 차지하고 있습니다. 그러나 스테인레스강의 용접 공정은 일련의 기술적 사항을 숙지하고 다양한 기술적 어려움을 극복해야 하는 쉬운 작업이 아닙니다.

I. 스테인레스 스틸의 특성

스테인레스강은 간단히 말해서 주원소인 크롬(Cr) 함량이 12% 이상인 강을 말합니다. 이 구성은 강철을 부동태화 상태로 만들어 스테인리스강의 특성을 부여합니다. 스테인리스강은 구조와 화학적 조성에 따라 크게 오스테나이트계 스테인리스강, 마르텐사이트계 스테인리스강, 페라이트계 스테인리스강, 듀플렉스 스테인리스강의 네 가지 범주로 분류됩니다.

오스테나이트계 스테인리스강은 내식성, 내열성, 비자성성이 우수하여 가전제품, 자동차 부품, 의료기기 등에 널리 사용됩니다.

마르텐사이트계 스테인리스강은 가공성이 좋고 경도가 높으며 자기적 성질이 좋은 것으로 알려져 식기류, 칼날, 기계부품 등을 만드는 데 주로 사용됩니다.

티타늄이 풍부한 페라이트계 스테인리스강은 고온 및 부식에 강하며 자동차 배기관, 열교환기 및 기타 부품 생산에 일반적으로 사용됩니다.

듀플렉스 스테인리스강은 오스테나이트계와 페라이트계 스테인리스강의 장점을 결합하여 고강도와 우수한 내식성을 제공합니다.

또한 스테인레스 스틸에는 다음과 같은 주목할만한 특성이 있습니다.:

뛰어난 내식성: 스테인리스강의 크롬 성분은 표면에 조밀한 산화막을 형성하여 산소, 물 및 기타 부식성 매체의 침식을 효과적으로 방지할 수 있습니다.

높은 강도와 ​​인성: 스테인리스강은 강도와 ​​인성이 높아 상당한 기계적 응력을 견딜 수 있습니다.

고온 및 저온에 대한 내성: 스테인리스강은 고온 및 저온에서 우수한 기계적 특성을 유지합니다.

미적 매력 및 가공 용이성: 스테인레스 스틸은 밝은 금속 광택을 가지며 가공 및 성형이 용이하여 다양하고 복잡한 형상 및 구조의 제품 제조에 적합합니다.

그러나 스테인레스강은 상대적으로 열전도율이 낮고 열팽창계수가 커서 용접 시 열간균열, 입계부식 등의 문제가 발생합니다. 용접 조인트의 품질과 성능을 보장하려면 적절한 용접 방법을 선택하고 용접 매개변수를 제어하며 적절한 보호 조치를 취하는 것이 필요합니다.

II. 스테인레스 스틸 용접의 주요 방법

저항용접

특징: 저항용접은 접촉면에 전류가 흐르면서 발생하는 저항열을 이용하여 접촉면을 녹여 연결하는 방식이다. 저항용접은 용접속도가 빠르고 생산효율이 높으며 용접품질이 안정적이라는 장점이 있습니다.

적용 범위: 저항 용접은 상대적으로 얇은 두께와 일정한 모양의 스테인레스 강판 및 파이프 용접에 적합합니다.

작동 지점: 용접하기 전에 작업물 표면이 깨끗하고 평평한지 확인하십시오. 적절한 용접 전류와 용접 시간을 선택하십시오. 용접 품질을 보장하기 위해 용접 압력을 제어하십시오.

수동 아크 용접

특징: 수동아크용접은 아크용접건을 수동으로 조작하여 용접하는 방식으로, 다양한 형태와 크기의 공작물에 강한 유연성과 적용성을 제공합니다.

적용 범위: 수동 아크 용접은 비교적 얇은 두께와 복잡한 형상의 스테인레스강 공작물을 용접하는 데 적합합니다.

작동 포인트: 용접 중에 아크 길이를 제어하고 안정적인 용접 속도를 유지하십시오. 적합한 용접 전극 및 용접 전류를 선택하십시오. 보호 가스 유량 및 텅스텐 전극 연장 길이와 같은 매개변수에 주의하십시오.

가스 차폐 용접(MIG/MAG 용접 및 TIG 용접)

MIG/MAG 용접: 불활성 가스 또는 혼합 가스를 보호층으로 사용하여 용접용 자동 또는 반자동 와이어 공급 장치를 통해 용접 와이어를 용융 풀에 공급합니다. 용접 속도가 빠르고 품질이 안정적이며 비용이 저렴하다는 장점이 있습니다. 밀도 분포가 높은 용접 부위에 적합합니다.

TIG 용접: 아르곤 가스를 보호 가스로 사용하여 스테인레스 스틸 용접 전극을 용융 상태로 가열한 다음 공작물과 접촉하여 용접을 형성합니다. 이는 우수한 용접 형성, 높은 표면 조도, 박판 및 중~후판 파이프 용접에 적합하다는 장점을 제공합니다. 그러나 공정이 복잡하고 용접 속도가 느리며 비용이 더 높습니다.

레이저 용접

특징: 레이저 용접은 레이저 빔의 높은 에너지 밀도를 활용하여 용접을 달성하며 높은 정밀도, 고속 및 우수한 용접 품질을 특징으로 합니다.

적용 범위: 레이저 용접은 용접 품질 요구 사항이 매우 높고 형상이 복잡한 스테인레스강 공작물을 용접하는 데 적합합니다.

작동 지점: 용접 중에 레이저 빔의 출력과 초점 위치를 제어합니다. 안정적인 용접 속도를 유지하십시오. 레이저 빔의 보호 가스 유량과 안정성에 주의하십시오.

기타 용접 방법

서브머지드 아크 용접 : 중간 두께 이상의 스테인레스 강판 용접에 적합하며 높은 생산성과 우수한 용접 품질 등의 장점이 있습니다. 그러나 합금 원소와 불순물의 분리가 쉽게 발생할 수 있습니다.

일렉트로슬래그 용접 : 액체슬래그에 전류가 흐르면서 발생하는 저항열을 용접용으로 이용하므로 대량생산에 적합합니다. 그러나 공작물의 재질과 크기에는 특정 제한이 있습니다.

III. 스테인레스강 용접의 기술적 어려움과 해결방안

뜨거운 균열 현상

기술적 어려움: 오스테나이트계 스테인리스강, 특히 니켈, 황 및 기타 원소를 더 많이 함유한 강종은 용접 중에 고온 균열이 발생하여 용접 품질에 영향을 미치기 쉽습니다.

해결책: 용접 응력을 줄이기 위해 예열 및 후열 처리를 채택합니다. 동시에 적절한 충전재를 선택하고 용접 매개변수(예: 전류, 전압, 속도)를 최적화하는 것도 중요합니다.

입계 부식

기술적 어려움: 오스테나이트계 스테인리스강의 탄소와 크롬의 결합은 결정립 경계에 석출되는 크롬 탄화물을 형성하여 결정립 경계에서 크롬이 고갈되어 입계 부식을 유발합니다.

해결책: 탄소 배출이 적은 스테인리스강 재료를 사용하거나 용접 후 열처리를 통해 탄화크롬 침전을 제거하거나 줄입니다.

용접 변형

기술적 어려움: 스테인레스 스틸은 열팽창 계수가 커서 가열 및 냉각 과정에서 변형되기 쉽습니다.

해결책: 조인트 형태를 합리적으로 설계하고, 대칭적인 용접 순서를 채택하고, 고정용 고정 장치를 적절하게 사용하여 용접 변형을 줄입니다.

용접 다공성

기술적 어려움: 용접 중 보호가 제대로 이루어지지 않거나 모재 표면의 오염으로 인해 수소 기공이나 기타 가스 기공이 형성될 수 있습니다.

해결책: 용접하기 전에 용접할 표면을 철저히 청소하고 용접 중에 양호한 가스 보호 환경을 유지하십시오.

스테인레스강 용접은 재료 특성, 용접 방법, 작동 사양 및 기타 요소를 포괄적으로 고려해야 하는 기술적으로 어려운 공정입니다. 적절한 용접 방법과 기술 매개변수를 선택하고 효과적인 솔루션을 채택함으로써 스테인리스강 용접의 품질과 성능을 보장할 수 있습니다. 앞으로 우리는 더욱 발전된 용접 기술과 장비의 출현을 기대하고 있으며, 이를 통해 스테인리스강의 응용 분야가 더욱 넓어질 것입니다.  왜가리  또한 스테인리스강 용접 기술의 혁신을 계속해서 깊이 탐구하여 용접 품질과 성능을 향상시키는 데 전문 지식을 기여할 것입니다.