ER5154 Al-Mg 합금 와이어: 강도, 용도 및 선택 가이드
알루미늄 용접재료 중, ER5154 Al-Mg 합금 와이어 ER4043 실리콘 기반 필러보다 강하고 ER5052보다 내부식성이 뛰어나며 해양, 압력 용기 및 구조 제작 환경에서 중간 강도의 알루미늄-마그네슘 모재 금속을 용접하기 위해 특별히 고안된 정밀하게 정의된 성능 범위를 차지합니다. 사양을 올바르게 얻으려면 AWS A5.10 필러 분류 시스템에서 ER5154가 적합한 위치, 용착된 용접 금속이 제공하는 기계적 특성, 와이어 직경 및 프로세스 매개변수를 애플리케이션에 일치시키는 방법, 경쟁 합금 지정에 비해 ER5154가 필요한 환경 조건을 이해해야 합니다.
ER5154 와이어에 적합한 애플리케이션은 무엇입니까?
ER5154 와이어는 용착된 용접 금속이 모재의 내식성 및 기계적 특성과 일치하거나 그 이상이어야 하는 5xxx 시리즈 알루미늄 모재(주로 5154, 5254, 5454 및 5056 합금)를 용접하기 위해 만들어졌습니다. 3.1~3.9%의 적당한 마그네슘 함량은 알루미늄 필러 선택 매트릭스에서 저Mg ER5052와 고Mg ER5183 사이에 위치합니다.
5xxx 시리즈 알루미늄 판으로 제작된 보트 선체, 갑판 구조, 연료 탱크 및 통로. ER5154는 해양 환경에서 ER4043보다 선호되는데, 그 이유는 실리콘 기반 필러가 바닷물에 담그면 갈바닉 부식을 가속화하기 때문입니다. 용접 침전물의 부식 가능성은 5154 및 5454 모재 금속과 거의 일치하여 해수 침수 시 우선적인 용접 영역 공격을 방지합니다.
5154-H32 또는 5454-H34 플레이트로 제작된 화학 물질, LPG, 극저온 유체 및 공정 가스용 저장 탱크입니다. AWS D1.2 및 ASME 섹션 IX는 이러한 응용 분야의 압력 유지 용접에 대해 ER5154 인증을 받았습니다. 합금의 낮은 균열 민감도와 3mm~50mm의 재료 두께에 대한 완전한 침투 능력으로 인해 압력 용기 제조 규정에서 표준 필러 사양이 되었습니다.
5xxx 시리즈 압출재와 플레이트로 제작된 트럭 차체, 유조선 트레일러, 철도 차량 차체 및 버스 구조물. ER5154는 비열처리 구조 조인트에 적절한 용접 강도를 제공하는 동시에 도로 하중 피로 사이클을 흡수하는 데 필요한 연성을 유지합니다. 이는 ER5356 고Mg 필러가 얇은 단면 조인트의 높은 잔류 응력을 통해 손상될 수 있는 조합입니다.
해안 또는 산업 대기 환경의 커튼월 프레임, 교량 데크 및 구조 부재. ER5154는 완성된 용접이 보호 코팅 없이 산업 오염 물질, 산성비 및 해안 염분 침착을 견뎌야 하는 경우에 지정됩니다. 5154 및 5454 모재의 T-조인트 및 맞대기-조인트 구성에서 접합 효율성은 모재 인장 강도의 85%를 초과합니다.
- 5154, 5254 — 직접 일치 합금 시리즈
- 5454, 5056 — AWS A5.10 적격 조합
- 5052 — 조인트 효율성 감소로 허용 가능
- 3003, 3004 - 제한된 구조적 적용
- 6061, 6063 — 대신 ER4043 또는 ER5356을 사용하세요.
- 7xxx 시리즈 - 고Mg 충전재로 인해 고온 균열 발생
- 2xxx 시리즈 - Cu 함유 합금과 필러 비호환성
- 1xxx 순수 알루미늄 - 강도 불일치
ER5154 용접 와이어 강도는 무엇입니까?
ER5154 용착 용접 금속의 기계적 특성은 AWS A5.10/ISO 18273 사양 최소값에 의해 관리됩니다. 아래 그림은 전체 용접 금속 테스트 결과를 나타냅니다. 이는 통제된 실험실 조건에서 용접 용착물에 대해 측정된 특성으로 엔지니어링 계산의 기준이 됩니다.
| 재산 | ER5154(용접 그대로) | ER5052(용접 그대로) | ER5356(용접 그대로) | ER4043(용접 그대로) |
| 인장강도 | 최소 240MPa | 최소 175MPa | 최소 260MPa | 최소 145MPa |
| 항복강도(0.2%) | 130~150MPa | 95~110MPa | 145~165MPa | 70~85MPa |
| 신장 | 17 – 22% | 17 – 22% | 17 – 20% | 9 – 12% |
| 경도(HB) | 60 – 68 | 45 – 55 | 65 – 75 | 35 – 45 |
| 전단강도 | 140~155MPa | 100~115MPa | 155~170MPa | 80~95MPa |
ER5154는 비열처리 필러입니다. 용접 후 열처리(PWHT)는 용접 금속 강도를 증가시키지 않으며 65°C 이상의 입자 경계에서 베타상(Al3Mg2)을 침전시켜 내식성을 감소시킬 수 있습니다. 용접 후 열처리가 필요한 응용 분야의 경우 5xxx 또는 4xxx 시리즈의 대체 필러 대신 ER5154를 지정하기 전에 해당 제조 코드를 참조하십시오.
어떤 ER5154 와이어가 최고의 내식성을 제공합니까?
ER5154 Al-Mg 합금 와이어 마그네슘 함량과 5xxx 시리즈 모재와 용접 증착물의 전기화학적 호환성을 통해 내식성을 얻습니다. 서비스 환경에서 ER5154를 지정하는 데는 세 가지 뚜렷한 부식 메커니즘이 관련됩니다.
ER5154 용접 침전물은 3.5% NaCl 용액에서 약 -760mV(SCE)의 부식 전위를 가지며, -740 ~ -760mV에서 5154 및 5454 모재와 거의 일치합니다. 이러한 잠재적 일치는 용접 영역과 HAZ 사이의 갈바닉 커플 형성을 방지합니다. 이는 해수에서 용접된 알루미늄 구조물의 주요 부식 메커니즘입니다. 비교 침수 테스트에 따르면 ER5154 침전물은 주변 온도에서 지속적으로 침수된 해수 환경에서 0.05mm/년 미만으로 손실됩니다.
Mg가 3% 이상인 알루미늄-마그네슘 합금은 장기간 65°C~175°C의 온도에서 유지될 경우 민감화되어 결정립 경계에 부식에 민감한 베타 상이 침전될 수 있습니다. 3.1~3.9% Mg의 ER5154는 이 감작 위험 범위의 하한선에 위치합니다. 지속적인 고온 서비스와 관련된 응용 분야의 경우 ER5052(2.2~2.8% Mg)가 더 안전한 대안을 제공합니다. 주변 온도 해양 및 화학 서비스의 경우 ER5154는 정격 작동 범위 내에서 감작 위험을 나타내지 않습니다.
ASTM B117 염수 분무(500시간 주기)에 따른 대기 노출 테스트에서 5154 모재의 ER5154 용접 용착물은 500시간 후에도 공식이 시작되지 않습니다. 해안 및 석유화학 환경의 산업 대기 노출 데이터에 따르면 보호 코팅 없이 표면 산화율이 0.02mm/년 미만인 것으로 나타났습니다. 이 대기 성능은 염화물이 함유된 산업 대기에서 ER4043 퇴적물을 3~4배 이상 능가합니다.
ER5154 합금 와이어를 선택하는 방법
올바른 ER5154 와이어 사양을 선택하려면 주문하기 전에 용접 공정, 모재 상태 및 서비스 환경에 대한 5가지 매개변수를 일치시키는 것이 필요합니다.
MIG(GMAW) applications use 0.9 mm wire for material thicknesses up to 4 mm, 1.0–1.2 mm for 4–12 mm, and 1.6 mm for material above 12 mm or high-deposition-rate production welding. TIG (GTAW) rod diameters of 1.6 mm, 2.4 mm, and 3.2 mm correspond to base metal thicknesses of 1.5–4 mm, 3–8 mm, and 6–15 mm respectively. Undersized wire produces cold-lap defects on thicker sections; oversized wire on thin material causes burn-through and excessive heat input to the HAZ.
MIG 애플리케이션을 위해 밝은 마감 또는 정밀 층으로 감긴 와이어를 지정합니다. 와이어 표면의 불균일한 산화물 층은 알루미늄에 아크 불안정성과 용접 다공성을 유발합니다. 와이어는 상대습도 60% 미만에서 밀봉된 포장에 보관해야 합니다. 와이어 표면의 수분 흡수는 알루미늄 MIG 용접에서 수소 다공성의 가장 큰 원인입니다. 사용하기 전에 표면 변색, 산화 얼룩 또는 스풀 손상이 보이는 와이어를 거부하십시오.
열당 실제 화학 성분을 보여주는 MTC(밀 테스트 인증서)와 함께 AWS A5.10/ASME SFA-5.10에 따라 인증된 와이어가 필요합니다. 압력 용기 및 항공우주 응용 분야의 경우 대부분의 해당 제조 코드에 따라 EN ISO 18273 인증 및 제3자 검사 문서가 필요합니다. 사용하기 전에 인증서 로트 번호가 와이어 스풀 표시와 일치하는지 확인하십시오. 인증되지 않았거나 잘못 식별된 필러 와이어는 ASME, EN 1090 및 AWS D1.2 제조 표준을 준수하지 않는 것입니다.
MIG 용접 ER5154에는 100% 아르곤 차폐 가스 또는 Ar/He 혼합물이 필요합니다(10mm 이상의 재료에 대한 침투력을 높이려면 최대 25% 헬륨). 헬륨을 추가하면 아크 전압과 열 입력이 높아집니다. 이는 무거운 부분에 유리하지만 3mm 미만의 시트 재료에는 해롭습니다. 알루미늄 MIG에는 CO2 첨가가 허용되지 않습니다. 이산화탄소는 용융 풀과 반응하여 용접 금속 인장 강도를 AWS 최소 요구 사항 미만으로 감소시키는 다공성과 산화물 함유물을 도입합니다.
ER5154가 구조 계산에 필요한 접합 효율성을 달성하는지 확인합니다. 5154-H32 모재(인장 강도 230~270MPa)에서 최소 240MPa의 ER5154는 맞대기 용접에서 89~100%의 접합 효율을 제공합니다. 고강도 5454-H34 모재(270~305MPa)에서는 접합 효율성이 79~89%로 떨어지며, 접합 효율성 요구 사항이 해당 구조 코드당 90%를 초과하는 경우 잠재적으로 설계 여유가 필요하거나 ER5356으로 전환해야 합니다.
