강관용접 시 균열 유형 및 예방 조치

용접 응력과 기타 취성 요인의 복합적인 영향으로 용접 강관 접합부 국부에서 금속 원자 결합력이 파괴되고, 새로운 계면에 의해 형성된 틈을 용접 균열이라고 합니다. 이 균열은 날카로운 노치와 큰 종횡비 특성을 보입니다.

(1) 열균열 결함의 특성 : 강관의 용접공정 중 용접금속과 열영향부가 고상선 근처의 고온부로 냉각되면서 발생하는 균열을 열균열이라 한다.
원인: 이는 용융 풀의 냉각 및 결정화 과정에서 저융점 공융점에 의해 형성된 액상층과 인장 응력에 의한 응고가 복합적으로 작용하여 발생합니다. 어느 한 측면의 효과가 증가하면 열 균열이 발생할 수 있습니다.
예방 조치: 강관 용접부 내 유해 불순물, 즉 탄소, 황, 인의 함량을 조절하고 용융 풀 내 저융점 공정 혼합물의 형성을 줄입니다. 용접 강관 금속의 황과 인 함량은 일반적으로 0.03% 미만입니다. 용접 와이어의 탄소 질량 분율은 0.12%를 초과하지 않습니다. 중요 부품 용접에는 일반 용접봉 또는 플럭스를 사용해야 합니다. 용접 매개변수를 조절하고 강관의 용접 형상 계수를 적절히 높이며 깊고 좁은 용접은 피하십시오. 다층 및 다중 패스 용접을 사용하고, 용접 전 예열 및 용접 후 서냉하며, 용접 조인트 형태를 올바르게 선택하고 용접 순서를 합리적으로 배열하고 대칭 용접을 시도하십시오. 아크 피트를 용접물 외부로 유도하기 위해 아크 피트 균열이 발생하더라도 용접물 자체에는 영향을 미치지 않도록 아크 피트를 닫는 플레이트를 사용하십시오.

(2) 냉간균열 결함의 특성 : 용접된 강관의 접합부를 낮은 온도(강재의 경우 200~300℃)로 냉각시킬 때 발생하는 용접균열을 냉간균열이라 한다.
원인: 냉간 균열 결함은 주로 중탄소강, 저합금강, 중합금 고강도강에서 발생합니다. 그 이유는 다음과 같습니다. 용접 재료 자체가 경화되는 경향이 더 강하고, 용접 용융 풀에 많은 양의 수소가 용해되어 있으며, 용접 접합부가 용접 과정에서 큰 구속 응력을 발생시키기 때문입니다.
예방 조치: 용접 전, 수소 발생원을 줄이기 위해 용접봉과 플럭스를 규정에 따라 엄격히 건조하십시오. 홈과 양면의 먼지, 습기, 녹을 깨끗이 청소하고 주변 온도를 조절하십시오. 고품질 저수소 용접 재료와 용접 공정을 선택하십시오. 경화능이 강한 저합금 고강도강을 용접할 때는 오스테나이트계 스테인리스강 전극을 사용하십시오. 용접 매개변수, 예열, 서냉, 후열 및 용접 후 열처리를 올바르게 선택하십시오. 용접 내부 응력을 줄이기 위해 적절한 용접 순서를 선택하십시오. 용접 전류를 적절히 높이고 용접 속도를 늦춰 열영향부의 냉각 속도를 늦추고 경화 조직 형성을 방지하십시오.

(3) 재가열균열 결함 특성 : 용접 후 일정 온도 범위 내에서 용접부를 재가열(응력제거 열처리나 다층용접 등)하여 발생하는 균열을 재가열균열이라 한다.
원인: 재가열 균열은 일반적으로 융점 근처 1200~1350℃ 영역에서 발생합니다. 저합금 고강도강의 재가열 균열 가열 온도는 약 580~650℃입니다. 강에 크롬, 몰리브덴, 트롬빈과 같은 합금 원소가 더 많이 포함될수록 재가열 균열 발생 경향이 증가합니다.
예방 조치: 강관 및 용접 금속의 화학 성분을 관리하고, 재가열 균열에 큰 영향을 미치는 원소(크롬, 바나듐, 붕소 등)의 함량을 적절히 조절하십시오. 접합부 강성과 응력 집중을 줄이고, 용접부와 모재의 계면을 매끄럽게 연마하십시오. 용접 시 높은 입열량을 사용하십시오. 예열 및 후열 온도를 높이십시오. 용접 중 용접 응력을 줄이기 위한 공정 조치를 취하십시오. 예를 들어, 소구경 전극을 사용하고, 작은 용접 매개변수로 용접하고, 용접 중 전극을 흔들지 마십시오. 응력 템퍼링을 완화할 때는 재가열 균열을 유발하는 민감한 온도 영역을 피하십시오. 민감한 온도는 강종에 따라 다릅니다.