탄소강은 강하고 내구성이 매우 뛰어납니다. 저렴한 소재인 탄소강은 높은 하중을 견딜 수 있고 용접성이 우수하여 용접 프로젝트에 이상적인 선택입니다.
탄소강의 적용 범위는 넓지만 많은 엔지니어와 기술자는 탄소강 용접 과정에서 재료 선택, 용접 공정의 복잡성, 용접 조인트의 품질 관리 등 일련의 문제에 직면하는 경우가 많습니다. 용접 성능은 최종 제품의 강도와 내구성과 직접적인 관련이 있습니다.
그래서 이 글을 통해 도움을 드리고자 합니다. 탄소강 용접의 모범 사례에 대한 이해를 심화할 수 있습니다. 이는 용접 품질을 개선하고 위험을 줄이는 데 매우 중요합니다.
탄소강이란 무엇인가요?
탄소강은 주로 철과 탄소로 구성된 합금으로, 탄소 함량은 보통 0.05%에서 2.1%입니다. 뛰어난 강도, 내구성 및 경제성으로 인해 탄소강은 제조 산업에서 가장 일반적으로 사용되는 소재 중 하나가 되었습니다.
건설 및 인프라 분야에서 널리 사용될 뿐만 아니라 자동차 제조 및 에너지 산업에서도 중요한 역할을 합니다.
현대의 탄소강은 소량의 다른 합금 원소의 영향을 받습니다. 여기에는 망간, 실리콘, 크롬이 포함됩니다. 이러한 원소를 추가하면 기계적 특성과 용접성을 향상시킬 수 있습니다.
용접 탄소강 소개
탄소강 유형
탄소강은 탄소 함량이 2.11% 미만인 강철로 정의되며, 탄소강이라고 불리는 다른 불순물과 함께 소량의 Mn, Si, S, P, O 및 철-탄소 합금을 함유하고 있습니다.
C(탄소) 함량에 따라 다음과 같이 나눌 수 있습니다:
- 산업용 순수 철-탄소 함량 Wc<0.04% 철-탄소 합금;
- 저탄소강 - 탄소 함량 Wc<0.25% 탄소강;
- 중간 탄소강 - 탄소 함량 0.25%<Wc<0.60% 탄소강;
- 고탄소강 - 탄소 함량 Wc>0.60% 탄소강;
용접 프로세스
용접 영향 요인
탄소 함량이 높을수록 경도가 높아져 용접성이 떨어집니다. 따라서 탄소 함량에 따라 용접 방법이 다르므로 실제에 맞게 조정해야 합니다.
합금 원소: 망간이나 실리콘과 같은 합금 원소의 존재는 용접 공정에 영향을 미칩니다. 불순물 원소 수준을 알면 올바른 용접 방법을 찾는 데 도움이 될 수 있습니다.
다른 합금 원소인 인, 황, 산소 및 질소도 용접성에 영향을 미칩니다. 철과 황화철의 공융 온도는 985 ℃로 낮습니다. 따라서 열간 가공 중에는 일반적으로 1150~1200℃인 가공 온도로 인해 철과 황화철의 공융점이 이미 녹아 가공 중 균열이 발생하며, 이를 "황의 열 취화"라고 합니다. 따라서 철강의 S 함량을 엄격하게 테스트해야 합니다. 한편, 유황은 용접 다공성을 유발하는 경향이 있습니다.
용접 포인트
용접 전에 다음과 같은 조치를 통해 용접 결함을 줄이고 파이프 품질을 개선할 수 있습니다:
- 용접 전에 예열하고 용접하는 동안 채널 간 온도를 유지합니다.
- 저수소 또는 초저수소 용접 재료가 사용됩니다.
- 용접이 중단되지 않도록 전체 용접을 계속 진행합니다.
- 홈에서 아크를 시작하고 기본 재료에 멍이 들지 않도록 하며 아크를 소화할 때 아크 구덩이를 채우는 데 주의하세요.
- 저온에서 성형, 수정 및 조립하지 마세요.
- 저온 작업 환경을 최대한 개선하세요.
용접 기술
아크 용접
아크 용접은 강관 용접에 가장 일반적으로 사용되는 방법입니다. 수동 아크 용접은 소량 생산에 적합하고, 서브머지드 아크 용접은 대량 생산에 적합합니다. 아르곤 아크 용접은 식품 및 제약 산업과 같이 높은 용접 품질이 필요한 경우에 일반적으로 사용됩니다.
가스 차폐 용접
가스 차폐 용접에는 주로 아르곤 아크 용접, 아르곤 아크 아르곤 용접 및 아르곤 아크 혼합 가스 용접이 포함됩니다. 용접 공정에서 이러한 방법은 불활성 가스 보호 기능을 사용하여 산소 및 질소 오염을 방지함으로써 용접 조인트의 품질을 향상시킵니다.
고주파 유도 용접
고주파 유도 용접은 파이프 직경이 작은 탄소강 파이프를 생산하는 데 적합합니다. 이 방법은 고주파 전류를 통해 열을 발생시켜 파이프를 빠르게 가열하고 함께 용접하는 방식입니다. 이 용접 방법은 빠르고 효율적이며 대량 생산에 적합합니다.
기타 고려 사항
탄소강은 탄소 함량이 높을수록 용접성이 감소하는데, 이는 탄소 함량이 높은 강은 용접 온도에서 급속 냉각 후 쉽게 경화되기 때문입니다.
경화 후 용접 및 열 영역은 균열의 작용으로 용접 응력 감소의 가소성에 쉽게 영향을받습니다.
따라서 탄소 함량이 높은 탄소강을 용접할 때는 냉각 속도를 늦추는 데 주의를 기울여야 합니다.
요컨대, 탄소강 용접은 탄소 함량에 따라 적절한 공정 조치를 취해야 합니다.
연강과 같은 저탄소 함량은 균열로 인한 구조적 제약 및 불균형 열 응력을 방지하기 위해주의를 기울여야하며, 고 탄소강과 같은 고 탄소 함량은 이러한 응력으로 인한 균열을 방지하는 것 외에도 담금질로 인한 균열을 방지하는 데 특별한주의를 기울여야합니다.