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우주항공용 초내열합금의 용접기술

전문가 제언: ○ 950K 이상의 고온에서 사용하는 Fe기, Co기, Ni기 초내열합금은 탄소강과 저합금강에 비해 용접성이 나쁘고 용접 시 균열 등의 문제가 발생하며, 용접에 따른 조직변화에 의해 용접부의 고온성능이 떨어지게 된다. 따라서 내열 초합금을 용접구조물에 사용하는 경우, 용접부의 시공 안정성과 고온 성능을 확보하는 것이 중요하다.

○ 초내열합금은 가혹한 고온에서 사용되어 변형과 크리프 손상, 산화, 침탄 등에 의해 재질 열화를 일으켜서 균열과 열화가 일어날 가능성이 높다. 특히 용접으로 제작한 Ni기 초내열합금 구조물을 고온 분위기에서 장시간 사용하면 용접부에 존재하는 잔류응력과 덧살 등에 응력이 집중되어 용접부가 열화 되고 그 결과 균열이 발생하게 되므로 이에 대한 주의가 필요하다.

○ 석출경화형 초내열합금에서 γ‘상의 구성원소인 Al과 Ti의 함유량이 증가하면 응고균열 감수성이 높아지며, γ‘상의 석출량이 많아 고온강도가 높은 합금의 경우 응고균열이 발생하기 쉽다. 따라서 이 경우에는 Al과 Ti의 함유량을 조절하여 γ‘상의 석출을 적절하게 함으로써 응고균열 감수성을 개선하는 동시에 고온강도를 확보할 수 있는 용가재를 사용하는 것이 필수적이다.

○ 용접구조물의 파괴는 대부분 용접부에서 많이 발생하며, 특히 초내열합금의 경우 고온 강도가 높기 때문에 고온 균열과 같은 용접결함이 발생하기 쉽다. 따라서 초내열합금 용접구조물의 품질과 성능을 확보하기 위해서는 각종 내열합금의 용접부에서 발생하는 균열의 발생조건과 발생기구 및 고온특성의 열화기구를 이해하여야 하며, 또한 방지와 개선 대책을 세우는 것이 매우 중요하다. 본고에서 정리한 “우주항공용 초내열합금의 용접기술”에 대한 정보는 국내 고부가가치 우주항공제품의 용접품질을 높이는데 좋은 참고 자료로 활용할 수 있을 것으로 생각된다.

저자: Donard J. Tillack
자료유형: 학술정보