산업기술의 급속한 발전으로 스테인레스강은 건축, 자동차, 항공우주, 식품가공 등 다양한 응용분야에서 내식성, 고강도, 심미성이 뛰어난 소재로 널리 사용되고 있습니다. 그러나 독특한 물리적, 화학적 특성으로 인해 스테인리스 강의 용접 공정은 여러 가지 어려움에 직면해 있습니다. 이 기사에서는 업계 종사자들이 용접 품질과 효율성을 향상시키는 데 도움이 되는 스테인레스강 용접의 과제, 일반적인 용접 방법 및 모범 사례를 자세히 논의할 것입니다.

스테인레스강 용접 과제

1.고온 산화 및 변색

스테인레스 스틸은 고온 용접 공정에서 표면이 산화되기 쉽고 산화막이 형성되어 용접부 및 열 영향부에 색상 변화가 발생합니다. 이는 미관에 영향을 미칠 뿐만 아니라 재료의 내식성도 약화시킵니다. 이를 방지하기 위해서는 일반적으로 용접 후 보호가스를 사용하거나 산세척 및 부동태화 처리가 필요합니다.

2.열균열 민감도

특히 오스테나이트계 스테인리스강은 열팽창계수가 높고 열전도율이 낮기 때문에 용접 냉각 과정에서 열균열이 발생하기 쉽습니다. 열균열은 주로 용접금속이나 열영향부에서 발생하며, 심한 경우 용접구조물의 파손으로 이어질 수 있습니다. 열 균열 위험을 최소화하려면 용접 공정 변수를 엄격하게 제어하고 적합한 용접 재료를 선택해야 합니다.

3.용접변형

스테인레스 스틸은 열팽창 계수가 높기 때문에 용접 공정에서 큰 열 응력이 발생하여 용접물의 변형이 발생합니다. 이는 제품의 치수 정확성과 외관 품질에 영향을 미칠 수 있는 대형 구조물이나 벽이 얇은 부품의 경우 특히 분명합니다. 용접 변형을 제어하려면 합리적인 클램핑 및 변형 방지 조치를 사용해야 합니다.

4. 질화물 및 탄화물 침전
고온 용접 공정에서 스테인리스 강의 질소와 탄소는 크롬과 반응하여 질화물과 탄화물을 형성할 수 있으며, 이러한 침전물은 재료의 내식성과 인성을 감소시킵니다. 용접 열 입력 제어, 적절한 용접 재료 선택 및 후속 열처리는 이러한 현상을 방지하는 핵심입니다.

5.용접 스패터 및 오염

용접 공정 중 발생하는 스패터 및 오염물질은 용접부 표면과 모재에 부착되어 용접 품질 및 외관에 영향을 줄 수 있습니다. 이를 위해서는 낮은 스패터 용접 전류 및 용접 보호 가스 사용과 같은 적절한 용접 공정 및 보호 조치를 사용해야 합니다.

스테인레스 스틸 용접 방법

1. 텅스텐 아르곤 아크 용접(TIG)
TIG 용접비소모성 텅스텐 전극과 불활성 가스(예: 아르곤) 보호를 이용한 용접 방법으로 특히 얇은 두께의 스테인레스강 용접에 적합합니다. TIG 용접은 고품질의 부드러운 용접 이음을 제공하며 일반적으로 항공우주, 의료기기 등 고정밀 용접이 요구되는 분야. 용접 효율을 향상시키기 위해 펄스 TIG 용접 기술을 사용하여 열 입력과 변형을 더욱 줄일 수 있습니다.

2. 용융 전극 가스 차폐(MIG) 용접
MIG 용접은 용융 전극과 불활성 가스 보호를 사용하여 중간 두께의 스테인리스 강판 용접에 적합하며 생산성이 높습니다. 전류, 전압 및 용접 속도를 조정하여 용접 스패터 및 용융 풀 모양을 효과적으로 제어할 수 있습니다. 용접 품질을 향상시키기 위해 아르곤과 이산화탄소의 혼합 가스와 같은 혼합 가스 보호를 사용할 수 있습니다.

3. 플라즈마 아크 용접(PAW)
플라즈마 아크 용접(PAW)는 플라즈마 아크를 열원으로 사용하여 집중적이고 안정적인 용접열을 제공하는 고정밀 용접 기술입니다. PAW는 요구되는 용접 응용 분야에 적합합니다.높은 품질과 낮은 왜곡, 정밀 기기 및 고급 장비 제조와 같은. TIG 용접에 비해 PAW는 용접 속도가 빠르고 열 영향을 받는 부분이 더 작습니다.

4. 레이저 용접
레이저 용접높은 에너지 밀도의 레이저 빔을 열원으로 활용합니다. 이는 빠른 용접 속도, 낮은 왜곡 및 작은 열 영향 영역이라는 장점을 갖고 있으며 특히 고정밀 및 고효율 용접 요구에 적합합니다.레이저 용접전자 부품, 자동차 부품 제조 등 벽이 얇고 복잡한 구조 부품의 용접에 적합합니다.

5. 저항 점용접
저항점용접은 접점을 통해 전류에 의해 발생하는 열을 용접용으로 이용하는 방식으로 자동차 차체, 가전제품 쉘 제조 등 얇은 스테인리스강 접합부에 흔히 사용된다. 이 방법은 빠르고 작은 용접 조인트이며 대량 생산에 적합합니다.

스테인레스강 용접 모범 사례

고품질 스테인리스강 용접을 보장하기 위해 업계에서 널리 인정받는 모범 사례는 다음과 같습니다.

1. 표면 청소
용접하기 전에 스테인레스 스틸 표면을 철저히 청소하여 용접 결함을 방지하기 위해 그리스, 산화물 및 기타 오염 물질을 제거해야 합니다. 청소는 화학 세척제나 기계식 연삭 도구를 사용하여 수행할 수 있습니다.

2. 입열량 조절
용접 전류, 전압 및 용접 속도를 조정하여 입열량을 제어하여 과도한 열 입력으로 인해 용접 금속이 과열되는 것을 방지하고 열 균열 및 용접 변형의 위험을 줄입니다.

3. 보호가스 사용
용접 부위가 공기와 접촉하는 것을 방지하고 산화 및 질화를 방지하려면 용접 중에 적합한 보호 가스(예: 순수 아르곤 또는 헬륨)를 사용해야 합니다. 벽이 두꺼운 재료의 경우 보호 가스의 이중층을 사용하여 보호 효과를 향상시킬 수 있습니다.

4. 예열 및 후열 처리
벽이 두꺼운 스테인리스강이나 고탄소 스테인리스강의 경우 용접 전 예열과 용접 후 열처리를 통해 열응력과 균열을 줄일 수 있습니다. 예열 온도와 열처리 온도는 재료의 종류와 용접 공정에 따라 선택해야 합니다.

5. 적합한 용접 재료의 선택
모재와 일치하는 용접 재료를 사용하여 용접 금속과 모재가 유사한 화학적 조성과 기계적 특성을 갖도록 하여 용접 조인트의 강도와 내식성을 보장합니다.

6. 용접 품질 테스트
용접이 완료된 후에는 X선 검사, 초음파 검사, 염료 침투 검사 등 용접 품질 검사를 실시하여 용접 이음부에 균열, 기공, 슬래그 끼임 등의 결함이 없는지 확인해야 합니다.

미래 전망

과학과 기술의 진보에 따라 스테인레스강 용접 기술은 고효율, 지능화, 친환경을 향한 방향으로 계속 발전할 것입니다. 앞으로 자동화된 용접 로봇과 지능형 용접 제어 시스템은 용접 효율성과 품질을 더욱 향상시킬 것입니다. 동시에 환경친화적인 용접 기술의 연구개발도 용접 공정에서 발생하는 유해가스 배출과 재료 낭비를 줄이는 중요한 방향이 될 것입니다.