발전플랜트용 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강(UNS S32750)의 용접후 열처리가 미세조직, 기계적 특성및 공식에 미치는 영향 연구 Effect of PWHT on microstructure, mechanical behavior and pitting corrosion of Super Duplex Stainless Steel(UNS S32750) weld metals for power plants원문보기
슈퍼 듀플렉스스테인리스강(super duplex stainless steel, SDSS)은 오스테나이트와 페라이트가 50:50이 비율로 구성되어 있다. 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강은 내공식지수(pitting resistanece equivalent number, PREN)가 40이상으로 내식성과 기계적 성질이 기존의 듀플렉스 스테인리스 강에 비해 상당히 우수하다. 따라서 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강은 가혹한 부식 환경 뿐 아니라 저온 및 고온 특성이 요구되는 여러 산업분야에서 그사용 범위가 넓어지고 있다. 최근 원자력발전소의 해수처리설비, 해수담수 화설비 등의 ...
슈퍼 듀플렉스스테인리스강(super duplex stainless steel, SDSS)은 오스테나이트와 페라이트가 50:50이 비율로 구성되어 있다. 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강은 내공식지수(pitting resistanece equivalent number, PREN)가 40이상으로 내식성과 기계적 성질이 기존의 듀플렉스 스테인리스 강에 비해 상당히 우수하다. 따라서 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강은 가혹한 부식 환경 뿐 아니라 저온 및 고온 특성이 요구되는 여러 산업분야에서 그사용 범위가 넓어지고 있다. 최근 원자력발전소의 해수처리설비, 해수담수 화설비 등의 복수기 세정 시스템(condenser tube cleaning system, CTCS)과 화력발전소의 탈황설비 등을 구성하는 환경정화설비, 석유화학 공장 등의 환경 및 에너지 산업의 급속한 팽창으로 인해 2상계 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강의 기술개발에 세계적인 관심이 집중되고 있다. 슈퍼 듀플 렉스 스테인리스강의 발전과 더불어 이것을 사용하는 측면에서는 용접 및열처리 분야에 많은 문제가 발생되고 있다. 특히 용접 후 발생되는 용접균 열, 부식 등이 심각한 문제로 대두되고 있다. 본 연구는 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강 UNS S32750을 사용하여 GTA, FCA 단층 용접과 FCA 3pass 다층 용접 후 열처리를 실시하였다. 열처리 온도는 각각 930℃, 1080℃ 그리고 1230℃이며 열처리 온도에 따른 상 및성분분석과 내공식성 시험 그리고 기계적 특성 평가로 경도시험, 충격시험, 인장시험을 수행하였다. GTA, FCA 단층 용접 후 열처리 결과를 보면 930℃에서 열처리 하였을때 조직사진과 SEM, EDX분석 그리고 XRD Peak 분석 결과 석출된 상이 시그마상인 것을 확인하였다. 석출된 시그마 상으로 인하여 경도값이 다른 온도에서 열처리한 것보다 Hv100이상 증가하였다. 공식시험 결과 상 경계 에서 공식이 많이 발생한 것을 확인하였다. FCA 다층 용접 후 열처리한 결과 재가열부에서 2차 오스테나이트상이 생성된 것을 조직사진을 통하여 관찰하였다. 생성된 2차 오스테나이트에서 공식이 많이 일어났으며 다른 용접부보다 경도가 낮았다. 2차 오스테나이트는 열처리온도가 증가할수록 페라이트 내로 재 용해되었다. 다층 용접시 상층부로 갈수록 페라이트 량이 증가하였으며 이는 경도값에 영향을 미쳤다. 열처리 후 930℃에서 생성된 시그마상의 영향으로 충격에너지는 낮았으며 인장강도도 다른 열처리 온도에 비하여 낮았다. 본 연구 결과 930℃에서 생성된 시그마상과 다층 용접시 생성되는 2차 오스테나이트는 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강의 내공식성을 저하시켰으며 기계적 성질에 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 따라서 산업현장에서 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강을 용접 가공할 경우에는 용접부에서 시그마상이나 이차 오스테나이트상 같은 석출물이 생성되지 않도록 용접 열 이력을 잘 관리하는 것이 중요하다. 즉 용접부에서 시그마 상이나 이차 오스테나이트 상이 석출하더라도 적정한 열처리를 실시하면 상들이 다시 분해되므로 용접부에서의 품질을 모재와 같은 수준으로 회복이 가능하다고 한다.
슈퍼 듀플렉스 스테인리스강(super duplex stainless steel, SDSS)은 오스테나이트와 페라이트가 50:50이 비율로 구성되어 있다. 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강은 내공식지수(pitting resistanece equivalent number, PREN)가 40이상으로 내식성과 기계적 성질이 기존의 듀플렉스 스테인리스 강에 비해 상당히 우수하다. 따라서 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강은 가혹한 부식 환경 뿐 아니라 저온 및 고온 특성이 요구되는 여러 산업분야에서 그사용 범위가 넓어지고 있다. 최근 원자력발전소의 해수처리설비, 해수담수 화설비 등의 복수기 세정 시스템(condenser tube cleaning system, CTCS)과 화력발전소의 탈황설비 등을 구성하는 환경정화설비, 석유화학 공장 등의 환경 및 에너지 산업의 급속한 팽창으로 인해 2상계 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강의 기술개발에 세계적인 관심이 집중되고 있다. 슈퍼 듀플 렉스 스테인리스강의 발전과 더불어 이것을 사용하는 측면에서는 용접 및열처리 분야에 많은 문제가 발생되고 있다. 특히 용접 후 발생되는 용접균 열, 부식 등이 심각한 문제로 대두되고 있다. 본 연구는 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강 UNS S32750을 사용하여 GTA, FCA 단층 용접과 FCA 3pass 다층 용접 후 열처리를 실시하였다. 열처리 온도는 각각 930℃, 1080℃ 그리고 1230℃이며 열처리 온도에 따른 상 및성분분석과 내공식성 시험 그리고 기계적 특성 평가로 경도시험, 충격시험, 인장시험을 수행하였다. GTA, FCA 단층 용접 후 열처리 결과를 보면 930℃에서 열처리 하였을때 조직사진과 SEM, EDX분석 그리고 XRD Peak 분석 결과 석출된 상이 시그마상인 것을 확인하였다. 석출된 시그마 상으로 인하여 경도값이 다른 온도에서 열처리한 것보다 Hv100이상 증가하였다. 공식시험 결과 상 경계 에서 공식이 많이 발생한 것을 확인하였다. FCA 다층 용접 후 열처리한 결과 재가열부에서 2차 오스테나이트상이 생성된 것을 조직사진을 통하여 관찰하였다. 생성된 2차 오스테나이트에서 공식이 많이 일어났으며 다른 용접부보다 경도가 낮았다. 2차 오스테나이트는 열처리온도가 증가할수록 페라이트 내로 재 용해되었다. 다층 용접시 상층부로 갈수록 페라이트 량이 증가하였으며 이는 경도값에 영향을 미쳤다. 열처리 후 930℃에서 생성된 시그마상의 영향으로 충격에너지는 낮았으며 인장강도도 다른 열처리 온도에 비하여 낮았다. 본 연구 결과 930℃에서 생성된 시그마상과 다층 용접시 생성되는 2차 오스테나이트는 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강의 내공식성을 저하시켰으며 기계적 성질에 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 따라서 산업현장에서 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강을 용접 가공할 경우에는 용접부에서 시그마상이나 이차 오스테나이트상 같은 석출물이 생성되지 않도록 용접 열 이력을 잘 관리하는 것이 중요하다. 즉 용접부에서 시그마 상이나 이차 오스테나이트 상이 석출하더라도 적정한 열처리를 실시하면 상들이 다시 분해되므로 용접부에서의 품질을 모재와 같은 수준으로 회복이 가능하다고 한다.
Super duplex stainless steel (SDDS) consists of 50% austenite and 50% ferrite. For this reason, the application of the steel have been widened due to the high corrosion resistance and good mechanical propertied at low and high temperatures. Recently, energy industry, has rapidly increased the applic...
Super duplex stainless steel (SDDS) consists of 50% austenite and 50% ferrite. For this reason, the application of the steel have been widened due to the high corrosion resistance and good mechanical propertied at low and high temperatures. Recently, energy industry, has rapidly increased the applications of SDSS such as sea water treatment equipment in nuclear power plants, seawater desalination plants, condenser tube cleaning system (CTCS), environmental plants including flue gas desulphurization in thermal power plants and chemical plant. Therefore, super duplex stainless steel technology development has been concentrated in the global interest. In this study, single weld pass weld metal made by GTA and FCA and mutipass weld metals made by FCA of super duplex stainless steel(UNS S32750) heated treated at 930℃, 1080℃ and 1230℃ were evaluated in terms of composition analysis, phase analysis, pitting corrosion resistance and mechanical tests such as tensile, impact and hardness tests. As a result of 930℃ heat treatment a sigle pass for weld metal mede by GTA, FCA welding, the formation of phases were confirmed as the sigma phase by macrostructure and SEM, EDX and XRD Peak analysis. The hardness values increased Hv100 higher than other heat treatment temperatures due to the formation of sigma phase. Based on test results, it was confirmed that lots of pitting corrosion occurred at phase boundary due to Cr content of sigma phase. As a result of 930℃ heat treatment after multipass welding, it was observed that the secondary austenite phase was formed in the reheated zone. Pitting corrosion was occurred at the secondary austenite and the hardness was lower than other weld metal. The more secondary heat treatment temperature increased, the more the austenite was redissolved into ferrite. In case of multipass welding, the ferrite amount had been increased toward the upper part and its hardness values were influenced by this result. Impact energy was low due to sigma phase formed in weld metal heat treated at 930℃ and tensile strength was also low compared to results by different temperatures of heat treatment. Base on this study, it was confirmed that the secondary austenite reduced pitting corrosion resistance of super duplex stainless steel and affected mechanical properties. In conclusion, it is important to select a proper heat treatment temperature, when welding super duplex stainless steel in the industrial field, in order to prevent weld from formation of sigma phase and secondary austenite phase. Even if the secondary austenite phase and sigma phase formed in the super duplex stainless steel after welding, quality of the weld can be recovered to the same level as the base metal by the proper heat treatment.
Super duplex stainless steel (SDDS) consists of 50% austenite and 50% ferrite. For this reason, the application of the steel have been widened due to the high corrosion resistance and good mechanical propertied at low and high temperatures. Recently, energy industry, has rapidly increased the applications of SDSS such as sea water treatment equipment in nuclear power plants, seawater desalination plants, condenser tube cleaning system (CTCS), environmental plants including flue gas desulphurization in thermal power plants and chemical plant. Therefore, super duplex stainless steel technology development has been concentrated in the global interest. In this study, single weld pass weld metal made by GTA and FCA and mutipass weld metals made by FCA of super duplex stainless steel(UNS S32750) heated treated at 930℃, 1080℃ and 1230℃ were evaluated in terms of composition analysis, phase analysis, pitting corrosion resistance and mechanical tests such as tensile, impact and hardness tests. As a result of 930℃ heat treatment a sigle pass for weld metal mede by GTA, FCA welding, the formation of phases were confirmed as the sigma phase by macrostructure and SEM, EDX and XRD Peak analysis. The hardness values increased Hv100 higher than other heat treatment temperatures due to the formation of sigma phase. Based on test results, it was confirmed that lots of pitting corrosion occurred at phase boundary due to Cr content of sigma phase. As a result of 930℃ heat treatment after multipass welding, it was observed that the secondary austenite phase was formed in the reheated zone. Pitting corrosion was occurred at the secondary austenite and the hardness was lower than other weld metal. The more secondary heat treatment temperature increased, the more the austenite was redissolved into ferrite. In case of multipass welding, the ferrite amount had been increased toward the upper part and its hardness values were influenced by this result. Impact energy was low due to sigma phase formed in weld metal heat treated at 930℃ and tensile strength was also low compared to results by different temperatures of heat treatment. Base on this study, it was confirmed that the secondary austenite reduced pitting corrosion resistance of super duplex stainless steel and affected mechanical properties. In conclusion, it is important to select a proper heat treatment temperature, when welding super duplex stainless steel in the industrial field, in order to prevent weld from formation of sigma phase and secondary austenite phase. Even if the secondary austenite phase and sigma phase formed in the super duplex stainless steel after welding, quality of the weld can be recovered to the same level as the base metal by the proper heat treatment.
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