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차세대 고온용 CrMo 합금의 용접기술

전문가 제언: ○ 화력발전소 보일러 등에 사용하기 위하여 고온 크리프강도를 향상시킨 페라이트강(CSEF)인 CrMo 강재는 오스테나이트계 내열강에 비해 열팽창계수가 적고 온도변화에 강하여 전력의 수요에 따라 가동과 정지를 반복하는 발전설비에 적합하며, 최근에는 보다 높은 온도와 고압의 증기조건 하에서 사용할 수 있는 강재와 용접재료를 개발하여 실용화하는 연구가 진행되고 있다.

○ CrMo 페라이트강의 용접재료는 모재와 동일한 크리프 파단강도를 보유해야 하고 또한 일정한 수준의 충격성능도 갖추어야 한다. 실제의 용접재료 개발에서는 서로 상반되는 특성을 갖는 크리프 파단강도와 충격성능을 모두 갖출 수 있도록 피복제의 배합성분을 설계하고 심선을 선정하는 것이 매우 중요하다.

○ 용접후열처리를 실시할 때에는 강력한 탄화물 형성원소인 Nb가 미세한 MX계의 탄화물로 석출하여 용접금속의 크리프 파단강도는 향상시키는 반면에 충격성능을 현저하게 떨어뜨리게 한다. 따라서 용접금속의 충격성능을 확보하기 위해서는 용착금속중의 Nb의 양을 적절하게 조절하는 것이 필요하다.

○ 용착금속 중에 P, S, Si, Nb 등의 불순물 원소들이 결정립계에 편석하면 결정립계의 저융점화가 발생하며, 금속간 화합물과 탄화물에서 용질원소가 유출되어 융점이 저하된 데 따른 조성적 액화(constitutional liquation)에 의해 다층용접부 용착금속내의 용접열영향에서 입계액화균열이 발생할 수 있으므로 주의가 필요하다.

○ 본문에서 추천하고 있는 플럭스코어드와이어용접에 사용하는 와이어 중에는 슬래그의 박리성을 향상시키기 위해서 플럭스 내에 Bi를 첨가하는 경우가 있다. 그런데 이러한 Bi 성분이 용착금속 중에 잔류하면 입계편석을 일으키고 결정립계의 고착력을 떨어뜨려서 용접후의 잔류응력과 사용 중에 열응력의 영향을 받게 되면 결정립계에 균열이 발생할 수 있다. 따라서 용접작업절차서(WPS)를 작성할 때 이를 충분히 검토하는 것이 중요하다.

저자: Kent K. Coleman et al
자료유형: 학술정보