[논문]슈퍼듀플렉스강 용접금속의 공식에 미치는 시효처리의 영향

이재형; 서기정; 정병호; 강창룡

doi:10.9726/kspse.2014.18.2.070

슈퍼듀플렉스강 용접금속의 공식에 미치는 시효처리의 영향
Effect of Aging Treatment on Pitting Corrosion of Super Duplex Stainless Steel Weld Metal 원문보기

한국동력기계공학회지 = Journal of the korean society for power system engineering, v.18 no.2, 2014년, pp.70 - 76

이재형 (부경대학교 대학원 금속공학과) , 서기정 (부경대학교 대학원 금속공학과) , 정병호 (부경대학교 금속공학과) , 강창룡 (부경대학교 금속공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

A specimen of weld metal was prepared by GTA welding with weld wire of super duplex stainless steel. Aging treatment was conducted for the sample at the temperature range of 700 to $900^{\circ}C$ for 5 to 300 minutes. The effect of aging temperature and time to pitting corrosion of weld metal has been investigated and the results were derived as follows. The volume fraction of ${\sigma}$ phase tends to increase with an increase of aging temperature and time. Pitting potential Ep representing pitting corrosion was found to tend to decrease with an increase of aging time at 700 to $900^{\circ}C$. And most of the pits formed near the ${\sigma}$-phase in the ferrite and seemed to propagated to austenite.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

⁶⁾ 이에 따라 공식저항의 개선을 위해 Cr, Mo, N을 더 첨가시키거나 국부부식에 대한 높은 저항성을 유지하기 위해 어닐링처리로 합금 성분들을 균일 고용시키는 연구들이 있지만,^4,7) 용접금속을 어닐링처리 후 700~900℃의 시효(Aging)에 미치는 공식부식에 대한 연구는 거의 없다. 따라서 본 연구는 슈퍼듀플렉스강 다층 용접금속의 공식에 미치는 700~900℃ 시효처리의 영향을 조사하였다.

제안 방법

이 때 표준전극은 포화 감홍전극(SCE), 기준전극은 고밀도 탄소봉을 사용하고, 주사속도는 20㎷/min로 하여 공식전위 E_p를 측정하였다. 그리고 공식시험 후의 표면조직은 광학현미경으로 관찰하였다.
미세조직은 Murakami 시약으로 엣칭하여 관찰하고, σ와 α상의 체적분율은 화상분석기를 사용하여 측정하였다.
Table 1은 와이어와 용접금속의 화학 조성을 나타낸다. 용접금속은 1050℃에서 어닐링하고 수냉 후 700, 800, 900℃에서 각각 5분, 15분, 60분, 300분 동안 시효처리하고 공냉하였다. 미세조직은 Murakami 시약으로 엣칭하여 관찰하고, σ와 α상의 체적분율은 화상분석기를 사용하여 측정하였다.
5% NaCl 용액 사용)은 Model 263A Potentiostat를 사용하였다. 이 때 표준전극은 포화 감홍전극(SCE), 기준전극은 고밀도 탄소봉을 사용하고, 주사속도는 20㎷/min로 하여 공식전위 E_p를 측정하였다. 그리고 공식시험 후의 표면조직은 광학현미경으로 관찰하였다.

대상 데이터

시험에 사용한 용접금속(W.M)은 Φ2.4의 ER 2594 와이어(Wire)를 사용, 강판 위에 GTA 용접으로 10 패스(pass)의 다층용접을 실시하여 제작하였다.

이론/모형

미세조직은 Murakami 시약으로 엣칭하여 관찰하고, σ와 α상의 체적분율은 화상분석기를 사용하여 측정하였다. 용접상태 그대로의 용접금속의 임계공식온도(CPT)는 ASTM G48-03, Method E⁸⁾ 방법으로 측정하고, 시효 후의 양극분극시험(40℃의 3.5% NaCl 용액 사용)은 Model 263A Potentiostat를 사용하였다. 이 때 표준전극은 포화 감홍전극(SCE), 기준전극은 고밀도 탄소봉을 사용하고, 주사속도는 20㎷/min로 하여 공식전위 E_p를 측정하였다.

성능/효과

1) 그러나 이 강은 열간가공 한 부품이나 용접 이음부에 몇 가지 문제점이 존재하는데, 이는 부적절한 열처리로 인해 여러 가지 2차상들이 석출하는 것으로, 이 중 σ상은 600~1000℃에서 짧은 노출에도 불구하고 빠른 석출로 인해 부식저항 감소에 가장 큰 영향을 준다.
12) σ상의 화학조성은 EDX(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)분석한 결과, 800℃에서 60분 시효 한 경우에 30.42Cr-8.74Mo-4.0Ni-0.46Mn-0.57Si-55.81Fe로 나타나, σ상은 Cr과 Mo을 많이 함유한 Fe-Cr-Mo의 금속간화합물로 판단되었다.
공식전위 E_p는 양극전류가 국부부식의 개시와 함께 급격히 증가하는 전위로, E_p값이 낮을수록 공식에 대한 저항성이 낮고 또 이 값이 높을수록 공식에 대한 저항성이 높다.¹⁵⁾ 나타내지는 않았으나 용접후 어닐링만 한 경우, E_p는 ＋1317㎷로 측정되어 어닐링만 한 경우가 어닐링 후 시효 한 경우보다 상대적으로 높게 나타나 공식저항은 더 우수하였다. 이러한 이유는 어닐링처리에 의해 σ상 등의 2 차상들이 고용되어 석출이 없고, 또 α와 γ상의 상균형이 양호한 상태로 회복되었기 때문으로 생각된다.
4,5) 특히 Cr, Mo의 함량이 높은 슈퍼듀플렉스 강은 σ상의 석출 위험이 커서 다층용접(Multipass welding) 시 내식성을 더욱 저하시키기 때문에 용접입열의 제한과 층간온도의 제한은 필수적이다.
5) 즉, α/ α나 α/γ 계면에 석출한 σ상 주위에는 Cr, Mo이 고갈되어 공식의 개시에 민감해지고 이에 따라 α 상에서 우선적으로 공식이 개시되어 발생된다고 생각된다.
9) 또한 조직에서 σ상은 관찰되지 않았으며, α 기지에서 형성된 γ상 사이에 미세한 형태의 γ2가 소량 관찰되었다.
슈퍼듀플렉스 강 다층 용접금속의 공식부식 특성에 미치는 700~900℃ 시효처리의 영향을 조사한 결과, 시효온도와 시간의 증가에 따라 σ상의 체적분율은 증가하는 경향을 나타내었으며, 공식 전위 Ep는 감소하는 경향을 나타내었다.
이러한 이유는 어닐링처리에 의해 σ상 등의 2 차상들이 고용되어 석출이 없고, 또 α와 γ상의 상균형이 양호한 상태로 회복되었기 때문으로 생각된다. 한편, 공식전위 E_p는 Fig. 7에서 알 수 있듯이 모두 양(＋)의 값을 나타내고 있어 시효 후에도 용접금속의 공식저항성은 상당히 우수한 것으로 판단되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	슈퍼듀플렉스 강이란?	슈퍼듀플렉스 강(Super duplex stainless steel)은 공식저항지수(PREN)가 40 이상으로 높은 기계적 강도와 인성을 가진 내식합금이며, 화학, 석유화 학산업 및 극심한 부식환경과 해수를 포함하는 해안장치까지 광범위하게 사용되는 재료이다.1) 이러한 특성은 페라이트(α)와 오스테나이트(γ)의상균형과 합금성분 때문이다.
	공식(Pitting)저항의 특징은?	1) 이러한 특성은 페라이트(α)와 오스테나이트(γ)의상균형과 합금성분 때문이다. 공식(Pitting)저항은 2차상들의 존재 및 미세조직에 강하게 의존되어 최상의 성능은 α/γ의 비가 50/50에 가깝고, 또 σ (Sigma)상 같은 2차상들이 없을 때이다.1) 그러나 이 강은 열간가공 한 부품이나 용접 이음부에 몇 가지 문제점이 존재하는데, 이는 부적절한 열처리로 인해 여러 가지 2차상들이 석출하는 것으로, 이 중 σ상은 600~1000℃에서 짧은 노출에도 불구하고 빠른 석출로 인해 부식저항 감소에 가장 큰 영향을 준다.
	슈퍼듀플렉스 강의 문제점은?	공식(Pitting)저항은 2차상들의 존재 및 미세조직에 강하게 의존되어 최상의 성능은 α/γ의 비가 50/50에 가깝고, 또 σ (Sigma)상 같은 2차상들이 없을 때이다.1) 그러나 이 강은 열간가공 한 부품이나 용접 이음부에 몇 가지 문제점이 존재하는데, 이는 부적절한 열처리로 인해 여러 가지 2차상들이 석출하는 것으로, 이 중 σ상은 600~1000℃에서 짧은 노출에도 불구하고 빠른 석출로 인해 부식저항 감소에 가장 큰 영향을 준다. 즉, σ상은 공식저항성을 감소시킬 뿐 아니라, 다른 2차상보다 Cr 농도가 커서 주위 기지의 Cr 고갈 폭이 더 넓고, 또 고온 장시간 유지 시 결정립 크기가 커져 고갈에 필요한 원소의 체적이 적어도 안정한 공식의 핵으로 작용한다.

참고문헌 (16)

S. S. M. Tavares, et al., 2007, "Characterization of Microstructure, Chemical Composition, Corrosion Resistance and Toughness of a Multipass Weld Joint of Sperduplex Stainless Steel UNS S32750", Materials Characterization, Vol. 58, pp. 610-616.

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B. Deng, et al., 2009, "Evaluation of Localized Corrosion in Duplex Stainless Steel Aged at 85 0 ${^{\circ}C}$ with Critical Pitting Temperature Measurement", Electrochemica Acta, Vol. 54, pp. 2790-2794.

상세보기
L. Karlsson, et al., 1999, "Intermetallic Phase Precipitation in Duplex Stainless Steels and Weld Metals Metallurgy, Influence on Properties and Welding Aspects", Welding in the World, Vol. 43, No. 5, pp. 20-41.
Z. Cvijovic, et al., 2006, "Microstructure and Pitting Corrosion Resistance of Annealed Duplex Stainless Steel", Corros. Sci., Vol. 48, pp. 3887-3906.

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N. Erahimi, et al., 2011, "Critical Pitting Temperature Dependence of 2205 Duplex Stainless Steel on Dichromate Ion Concentration in Chloride Medium", Corros. Sci., Vol. 53, pp. 1278-1287.

상세보기
J. Damian and Kotecki, 2009, "Some Pitfalls in Welding Duplex Stainless Steels", Stainless Steel World, December, pp. 51-57.
B. S. Jang, I. J. Moon, S. C. Kim and J. H. Koh, 2013, "Heat Treatment Effect on Pitting Corrosion of Super Duplex Stainless Steel UNS S32750 FCA Welds", Journal of KWJS, Vol. 31, No. 5, pp. 386-391.
ASTM International, 2003, "G 48-03, Method E", pp. 1-11.
T. Ogawa and T. Koseki, 1989, "Effect of Composition Profiles on Metallurgy and Corrosion Behavior of Duplex Stainless Steel Weld Metals", Welding Journal, Vol. 68, No. 5, pp. 181-191.
C. J. Park, et al., 2005, "Effects of Sigma Phase on the Initiation and Propagation of Pitting Corrosion of Duplex Stainless Steel", Corrosion, Vol. 61, No. 1, pp. 76-83.

상세보기
N. Ebrahimi, et al., 2011, "Correlation between Critical Pitting Temperature and Degree of Sensitization on Alloy 2205 Duplex Stainless Steel", Corros. Sci., Vol. 53, pp. 637-644.

상세보기
J. M. Pardal, et al., 2009, "Influence of the Grain Size on Deleterious Phase Precipitation in Superduplex Stainless Steel UNS S32750", Materials Characterization, Vol. 60, No. 3, pp. 165-172.

상세보기
J. S. Kim, et al., 1999, "Effects of Alloying Elements on the Localized Corrosion and Formation of Sigma( $\sigma$ ) Phase of Duplex Stainless Steels", J. Corros. Sci. Soc. of Korea, Vol. 28, No. 3, pp. 189-201.
Kobelco, 2010, "Superior Welding Consumable for Super Duplex Stainless Steels", Kobelco Welding Today, Vol. 13, No. 2, pp. 1-2.
F. Tehovnic, et al., 2011, "Microstructure Evolution in SAF 2507 Super Duplex Stainless Steel", Materials and Technology, Vol. 45, No. 4, pp. 339-345.

상세보기
H. Tan, et al. 2011, "Annealing Temperature Effect on the Pitting Corrosion Resistance of Plasma Arc Welded Joints of Duplex Stainless Steel UNS S32304 in 1.0M NaCl", Corros. Sci., Vol. 53, No. 6, pp. 2191-2200.

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