왜 스테인레스 스틸은 용접 후 녹이 발생하기 쉽나요?

용접 후 스테인리스 스틸에 녹이 발생하는 것은 많은 엔지니어와 건설업자에게 흔한 골치 아픈 문제입니다. 원래 매끄러웠던 표면에 용접부 주변의 황청을 보면 사람들의 첫 반응은 "산 재료가 가짜인가?"인 경우가 많다. 실제로 대부분의 경우 재질은 정품인데, 문제는 용접 자체의 필요한 공정에 있으며, 이로 인해 스테인레스 스틸의 섬세한 균형이 깨집니다.

1. 스테인레스 스틸 부적은 어떻게 작동합니까?

• 코어 배리어: 크롬 산화막

스테인레스 스틸의 크롬 함량은 일반적으로 10.5%를 초과합니다. 크롬은 공기에 노출되면 산소와 빠르게 반응하여 표면에 매우 얇지만(약 1~3nm) 치밀한 산화크롬(Cr2O₃) 부동태막을 형성합니다. 이 필름은 육안으로는 보이지 않지만 갑옷처럼 단단히 부착되어 강철 매트릭스와 부식성 매체 사이의 접촉을 효과적으로 격리할 수 있습니다.

• 생생한 은유:

이 패시베이션 필름은 인간의 피부와 같습니다. 좋은 피부는 외부 박테리아에 저항할 수 있습니다. 용접은 국소 부위의 "심한 화상"에 해당하며 피부가 파괴됩니다. 제때에 올바르게 처리하지 않으면 상처가 감염되고 염증이 생길 수 있습니다.

2. 용접열장이 강의 미세조직 및 특성에 미치는 영향 분석

(1) 열영향부(HAZ)의 "크롬 결핍" 현상-이 가장 근본적인 원인입니다.

이것이 관절 녹의 핵심이자 가장 전문적인 이유입니다. 용접 온도가 450~850도의 민감한 범위에 도달하면(특히 천천히 냉각하는 동안) 스테인리스강의 크롬이 탄소와 결합하여 결정립 경계를 따라 크롬 탄화물(CRC)을 침전시킵니다.

• 심각한 결과: 크롬은 탄화물에 "고정"되어 부동태 피막 형성에 참여할 수 없습니다. 이로 인해 탄화물 주변의 결정립계 영역에서 크롬 함량이 급격히 감소하고(즉, "크롬{1}}불량") 때로는 방청성을 유지하기 위한 임계값인 10.5%보다 낮아집니다.
• 직관적인 성능: 부식성 환경(습한 공기에서도)에서는 크롬-결함 경계가 우선적인 부식 경로가 됩니다. 부식은 입자 경계를 따라 안쪽으로 진행되어 용접 양쪽에 눈에 보이는 녹 선을 형성하는데, 이를 전문적으로 "입계 부식"이라고 합니다. 심한 경우에는 재료가 입자 경계를 따라 파손될 수도 있습니다.

(2) 용접체의 "물리적 변화"

• 재료의 혼합-: 잘못된 용가재를 사용하거나(예: 308 와이어로 304 강철 용접) 설정이 잘못된 경우 용접에 모재와 동일한 재료가 포함되지 않아 녹이 더 빨리 발생할 수 있습니다.
• 입자 크기 문제: 용접 중간 부분이 녹아 재형성되어 원래 금속보다 더 큰 결정이 만들어집니다. 큰 결정은 일반적으로 녹 방지 기능이 약하다는 것을 의미합니다.
• 불순물 농축 및 결함: 용접 중에 불순물, 다공성 및 슬래그 함유물이 유입될 수 있으며 이는 부식의 시작점이 됩니다.

(3) 표면상태의 파괴

• 산화 및 템퍼링 색상: 고온에서는 용접부와 그 주변에 두꺼운 산화물 스케일(파란색, 보라색, 노란색 및 기타 템퍼링 색상)이 형성됩니다. 이 산화물 스케일은 느슨하고 다공성이며 그 아래의 금속은 여전히 ​​크롬-이 부족한 상태이며 색상 자체가 부식의 시작입니다.
• 거칠기 증가 : 용접 슬래그 및 스패터로 인해 표면이 거칠어져 수분 및 부식성 이온을 흡수하기 쉽고 완전한 부동태 피막을 형성하기가 쉽지 않습니다.

3. 실제 전투에서 문제를 악화시키는 일반적인 작전

• 적절한 용접 재료를 사용하지 않음: 316L 스테인리스강을 용접할 때 일반 탄소강 피복 전극을 오용하면 용접부의 내식성이 완전히 파괴됩니다.
• 보호 가스 부족 또는 보호 부족: 불활성 가스 보호 용접에서는 가스 흐름과 순도가 충분하지 않거나 덮개 끌림 시간이 짧아 고온에서 용접부에 공기가 침입하고 심각한 산화가 발생할 수 있습니다.
• 부적절한 용접 매개변수: 과도한 라인 에너지(높은 전류 및 전압, 느린 속도)는 열 영향을 받는 영역을 더 넓게 만들고 크롬 결핍을 더욱 심각하게 만듭니다.
• 용접 후 처리 없음: "용접이면 충분하다"고 간주되며 용접 및 주변 부위를 청소하거나 산세 처리하거나 부동태화 처리하지 않습니다. 이는 "화상" 상처를 직접 노출시키는 것과 같습니다.

4. 전문적인 솔루션: 예방부터 수리까지

예방 단계:

• 재료 매칭: 안정화 원소가 포함된 저-탄소나 스테인리스강(예: 304L 및 316L, 티타늄/니오븀이 포함된 321 및 347)을 선택합니다. 탄화크롬의 침전을 줄일 수 있습니다.
• 공정 제어: 열 입력을 줄이기 위해 낮은 전류와 빠른 용접 속도를 채택합니다. 불활성 가스 보호가 충분하고 효과적인지 확인하십시오. 필요한 경우 두꺼운 판을 예열하거나 층간 온도를 조절하여 민감화 온도 범위에 머무르지 않도록 하십시오.
• 용접 재료 선택: 화학 성분이 일치하거나 더 나은 용접 재료를 선택합니다(예: 몰리브덴 함량을 높이기 위해 316 용접 재료로 304 용접).

용접-후 처리:

(1) 기계 세척: 용접 슬래그 및 비말을 제거하려면 특수 스테인리스 스틸 연삭 휠 또는 와이어 브러시(탄소강 오염을 방지하려면 스테인리스 스틸 전용이어야 함)를 사용하십시오.

(2) 산세 부동태화: 이는 내식성을 회복하는 핵심 단계입니다.

• 산세척: 질산-불화수소산 혼합 용액을 사용하여 용접부 및 열 영향부의 산화물 스케일 및 크롬{1}}부족층을 제거합니다.
• 패시베이션: 질산 또는 구연산과 같은 패시베이션 용액으로 처리하여 표면을 촉진하여 완전하고 치밀한 크롬 산화막을 다시 형성합니다.

(3) 전해연마: 수요가 높은- 제품의 경우 전해연마를 통해 표면을 평탄화함과 동시에 우수한 부동태 피막을 얻을 수 있습니다.