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에너지 분야에 사용되는 Ni기 합금의 용접

전문가 제언: ○ 석출강화형 IN740H을 포함한 Ni기 합금은 γ′ 석출상을 얻기 위해 Nb, Ti, Al 합금원소가 상당량 첨가되어 있으며 내열산화성과 고온 크리프강도가 높은 고부가가치 합금이다. 그러나 Ni기 합금은 구조물을 용접으로 제작할 때 아크열에 의해 매우 빠른 열사이클을 겪으면서 석출상의 재용해와 더불어 용착금속과 용접열영향부에 고온균열과 액화균열이 발생하기 쉬우므로 적정한 용접재료와 용접시공 조건의 선정이 이 매우 중요하다.

○ 용접으로 제작한 Ni기 합금 구조물을 고온분위기에서 장시간 사용하면 용접부에 존재하는 잔류응력과 덧살 등에 응력이 집중되어 용접부가 열화되고 그 결과 균열이 발생하게 되므로 이에 대한 주의가 필요하다.

○ 용접부의 입열량이 적으면 석출현상을 어느 정도 방지할 수 있다. 그러나 입열량이 많은 용접시공법을 채택할 경우에는 용접열영향부에서의 냉각속도가 느려져서 석출현상이 나타나게 되며 그 결과 용접부의 내식성에 심각한 타격을 줄 가능성이 높아지게 되므로 주의가 필요하다.

○ 우리나라의 고부가가치 중화학설비를 용접으로 제작하는 산업 현장에서 폭넓게 사용하고 있는 용융용접법은 아크열에 의해 열사이클이 매우 빠르기 때문에 Ni합금과 같은 고합금 모재의 용융용접부는 기계적 성질과 내식성이 크게 떨어지므로 용접관리에 특별한 주의가 필요하다.

○ 대부분의 경우 Ni합금 용접부에서 미세조직이 급격하게 변화됨에 따라 Ni합금 용접구조물의 전반적인 사용성능이 크게 제한을 받게 된다. 따라서 장래 에너지 설비의 요구 수준에 맞도록 새로운 Ni합금 등을 개발하여 내열내식 구조용 합금재료로 활용할 때에는 이들 금속재료를 가공하는데 핵심적인 기술인 용접기술 개발을 합금재료의 개발에 맞추어 동시에 진행하는 것이 필수적이다.

저자: John N. DuPONT
자료유형: 학술정보