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고질소 스테인리스강의 용접

전문가 제언: ○ 최근 질소가스 분위기하에서 VIM, 가압 ESR, 고상질화법, 고상질소흡수법 등을 이용하여 오스테나이트계의 경우 0.4wt.%, 마르텐사이트계의 경우 0.08wt.% 이상의 질소를 함유하는 고질소 스테인리스강이 개발되고 있다. 고농도 질소의 오스테나이트계 스테인리스강의 일종인 Ni－free 스테인리스강은 스테인리스강의 내식성향상에 필요한 Ni을 배제하는 대신 질소로 내식성과 역학적 특성을 개선시킨 합금강이다.

○ 질소는 오스테나이트 형성원소이고 침입형의 고용강화 원소로서 실용적인 고용강화 원소 중에서 가장 큰 강화작용을 하며, 금속재료의 강도가 증가하면 연성과 인성이 저하하는 것이 일반적이나 질소를 첨가한 스테인리스강의 경우는 연성과 인성의 손실없이 강도를 증가시킬 수 있다. 이와 같이 고질소 스테인리스강은 기존 스테인리스강에 비해 기계적특성(내열성, 강도, 인성)의 동반향상, 비자성 특성 및 자원리사이클링에 있어서 환경부담저감 등 여러 가지 장점을 지니고 있어 향후 수요가 증가할 것으로 예측되고 있으며, 국내에서도 이에 대한 준비가 필요하다.

○ 고질소 스테인리스강을 용접구조물에 적용할 경우에는 용접금속 중의 질소량의 감소, 용접금속에 응고균열이 발생, 용접금속 중에 수지상 조직의 발달과 합금원소의 편석, 용접금속에 발생하는 질소가스의 방출에 의해 기공이 형성, 그리고 용접금속과 용접열영향부 중의 질화물(Cr2N) 석출 등의 문제점들이 발생하지 않도록 용접시공기술을 개발하는 것이 중요하다.

○ 오스테나이트계 스테인리스강을 용접하는 경우 용접금속에 발생하는 고온균열을 방지하기 위해 Schaeffler Diagram 상에서 용접금속 중에 5~10%의 δferrite 조직을 갖도록 용접시공조건을 선정하고 있다. 그러나 고질소 스테인리스강을 용접할 때는 오스테나이트계 스테인리스강 용접금속에 석출하는 δferrite 양에 미치는 질소의 영향(Nieq=%Ni＋30×%C＋0.5×%Mn＋30×%N)을 고려한 DeLong Diagram을 사용하여 용접금속 중에 5~10%의 δferrite 조직이 생성되는 용접시공조건을 선정할 필요가 있다.

저자: Yoshihiro Sato
자료유형: 학술정보