AWS D1.6 — 구조용 용접 코드 for Stainless Steel
AWS D1.6은 스테인리스강 구조 용접 코드입니다. 이는 민감화 방지 및 내식성 유지를 위한 엄격한 층간 온도 제어를 포함하여 오스테나이트계, 페라이트계, 이중계 및 석출경화계 스테인리스강 구조 부품의 절차 자격, 용접사 시험, 제작 및 검사를 규정합니다.
Key distinction: Unlike AWS D1.1 for carbon steel where preheat prevents hydrogen cracking, D1.6 controls maximum interpass temperature to prevent sensitization. For austenitic stainless steels (304, 316), interpass must not exceed 350°F (175°C). Preheat is only required to remove moisture.
AWS D1.6이란 무엇입니까?
AWS D1.6은 오스테나이트계(304, 316), 페라이트계(430), 이중계(2205, 2507) 및 석출경화계(17-4PH)를 포함한 스테인리스강의 구조 용접을 규정합니다. 주요 용접 문제는 탄소강의 수소 균열과는 달리 민감화 및 고온 균열입니다.
AWS D1.6/D1.6M — Structural 용접 코드 — Stainless Steel — covers the 용접 of structural stainless steel components. The current edition is AWS D1.6:2017. It applies to stainless steel members and connections in structures subjected to design stress, including architectural applications, food processing equipment supports, chemical plant structural frameworks, water treatment facilities, and coastal or corrosive-environment structures where carbon steel is unsuitable.
스테인리스강 용접은 탄소강 용접과 근본적으로 다릅니다. 주요 야금학적 문제는 민감화(내식성을 파괴하는 크롬 탄화물 석출), 고온 균열(완전 오스테나이트계 용접 금속의 응고 균열), 그리고 올바른 상 균형 유지(이중계에서)입니다. 이러한 문제들은 탄소강과는 반대 방향의 열 제어를 필요로 합니다 — 예열을 통해 열을 추가하는 대신, 스테인리스강 용접은 일반적으로 입열량 제한 및 최대 층간 온도 제어를 필요로 합니다.
이 표준은 네 가지 주요 스테인리스강 계열을 다루며, 각 계열은 독특한 용접 야금학적 특성과 용가재 선택, 열 제어 및 용접 후 처리에 대한 다른 요구 사항을 가집니다. 이 코드는 각 계열의 특정 문제를 해결하면서 절차 자격, 용접사 자격 및 검사를 위한 통합된 프레임워크를 제공하도록 구성되어 있습니다.
스테인리스강 계열 및 용접 거동
각 스테인리스강 계열은 고유한 용접 요구 사항을 가집니다. 오스테나이트계는 균열에 강하지만 800°F 이상에서 민감화에 취약합니다. 페라이트계는 용접성이 제한적입니다. 이중계는 오스테나이트-페라이트 균형을 유지하기 위해 신중한 입열량 제어가 필요합니다. PH계는 용접 후 시효 처리가 필요합니다.
오스테나이트계 스테인리스강 (300계열)
304, 304L, 316, 316L, 321 및 347을 포함한 오스테나이트계는 가장 일반적인 구조용 스테인리스강입니다. 이들은 비자성이고 우수한 내식성을 가지며 쉽게 용접됩니다. 주요 용접 문제는 민감화입니다 — 재료가 800 ~ 1,500°F (427 ~ 816°C) 온도 범위에 유지될 때 결정립계에서 크롬 탄화물(Cr23C6)이 석출되는 현상입니다. 민감화는 수동 산화막 형성에 필요한 최소 10.5% 미만으로 결정립계 인접 부위의 크롬 함량을 고갈시켜 입계 부식에 취약한 좁은 영역을 생성합니다.
용접 중 민감화에 대한 가장 효과적인 제어는 상당한 탄화물 석출을 형성하기에 충분한 탄소가 없는 저탄소 등급(최대 탄소 0.030%의 304L, 최대 탄소 0.030%의 316L)을 사용하는 것입니다. 안정화 등급(티타늄이 포함된 321, 니오븀이 포함된 347)은 크롬을 소모하지 않는 우선적인 탄화물을 형성하여 대체 탄소 제어를 제공합니다. 표준 등급(최대 탄소 0.08%의 304, 316)을 용접해야 하는 경우, 민감화 범위 내 시간을 최소화하기 위해 입열량 및 층간 온도 제어가 중요해집니다.
페라이트계 스테인리스강 (400계열)
430, 409 및 439를 포함한 페라이트계는 자성이고 중간 정도의 내식성을 가집니다. 이들은 오스테나이트계가 너무 비싸고 경미한 내식성으로 충분한 구조 응용 분야, 예를 들어 자동차 배기 시스템, 건축 트림 및 내부 구조 부재에 사용됩니다. 페라이트계 스테인리스강은 용접 중 열영향부에서 결정립 성장에 취약하며, 이는 상당한 인성 감소를 유발합니다. 특성을 회복하기 위해 용체화 처리가 가능한 오스테나이트계와 달리, 페라이트계 HAZ의 결정립 성장은 대부분 비가역적입니다. 낮은 입열량과 제어된 층간 온도는 결정립 성장 영역 폭을 최소화하는 데 도움이 됩니다.
이중 스테인리스강
2205 (UNS S31803/S32205) 및 초이중 2507 (UNS S32750)을 포함한 이중계는 오스테나이트 및 페라이트 상을 거의 동일한 비율로 포함합니다. 이들은 오스테나이트계보다 높은 강도(316L의 약 두 배의 항복 강도)와 응력 부식 균열 및 공식에 대한 우수한 저항성을 제공합니다. 이중 스테인리스강 용접은 중요한 상 균형을 유지하기 위해 입열량 및 층간 온도의 신중한 제어가 필요합니다. 과도한 입열량은 페라이트를 촉진하고, 불충분한 입열량은 적절한 오스테나이트 재형성을 방해합니다. 이중계 제작 사양은 약 50/50의 상 비율을 유지하기 위해 층간 온도를 300°F (150°C) 이하로 제한하는 것이 일반적입니다. D1.6 조항 5(사전 자격 WPS 조항)는 조항 1.4.7에 따라 오스테나이트계 스테인리스강에만 적용됩니다 — 페라이트계, 이중계, 마르텐사이트계 및 PH계는 조항 6에 따라 WPS 자격이 필요하며, 이들의 층간 제한은 조항 5.5.2가 아닌 자격 있는 WPS 또는 프로젝트 사양에 의해 설정됩니다.
석출경화 스테인리스강
17-4PH (UNS S17400) 및 15-5PH (UNS S15500)를 포함한 PH계는 시효 경화 열처리를 통해 고강도를 얻습니다. 이 등급은 항공우주 구조 부품 및 고성능 건축 요소와 같이 내식성과 고강도 모두를 요구하는 구조 응용 분야에 사용됩니다. PH계 용접은 열처리 조건을 용접 절차와 일치시켜야 합니다 — 용체화 처리된 상태에서 용접한 후 시효 처리를 하는 것이 가장 좋은 결과를 제공합니다. 시효 처리된 상태에서 용접하면 HAZ에서 과시효가 발생하여 상당한 강도 손실을 초래합니다.
D1.6의 열 제어
D1.6 조항 5.5.2는 오스테나이트계 스테인리스강(조항 5.1에 따라 조항 5에서 사전 자격이 부여된 유일한 등급)의 층간 온도를 350°F로 제한합니다. 이중계 및 페라이트계의 층간 온도는 조항 6에 따른 자격 있는 WPS에 따릅니다 — 프로젝트 사양은 일반적으로 이중계의 층간 온도를 300°F 이하로 제한합니다. 이는 최소 예열을 지정하는 D1.1과는 반대입니다. 스테인리스강에서는 과도한 열이 민감화(크롬 탄화물 석출)를 유발하여 내식성을 저하시킵니다.
D1.6의 열 제어 방식은 D1.1과 근본적으로 다릅니다. D1.1이 냉각 속도를 늦추고 수소 균열을 방지하기 위해 최소 예열을 요구하는 반면, D1.6은 민감화를 방지하고 상 균형을 유지하기 위해 최대 층간 온도 제한을 요구합니다. D1.6의 최소 예열은 단순히 이음부 표면에서 수분을 제거하기 위한 것으로 — 일반적으로 대부분의 오스테나이트계 등급에 대해 특정 온도를 의무화하지 않고 금속이 이슬점 이상이어야 함을 요구합니다.
오스테나이트계 등급의 경우, 최대 층간 온도는 350°F (175°C)입니다. 이 제한은 여러 용접 패스에 걸쳐 민감화 온도에서 누적 시간을 최소화합니다. 실제로는 용접사는 패스 사이에 멈추고 다음 패스를 용착하기 전에 용접물이 냉각되도록 해야 합니다. 온도 측정은 일반적으로 용접 토우에서 최소 1인치 떨어진 곳에 접촉식 온도계 또는 온도 지시 크레용을 사용하여 수행됩니다.
이중계 등급의 경우, D1.6 조항 5는 적용되지 않습니다(조항 5.1은 사전 자격을 오스테나이트계에만 한정합니다). 이중계 WPS는 조항 6에 따라 자격이 필요하며, 층간 온도는 자격 있는 WPS 및 제조업체 권장 사항에 의해 제어됩니다. 프로젝트 사양은 일반적으로 이중계의 층간 온도를 300°F (150°C) 또는 중요 응용 분야의 경우 250°F로 제한합니다. 낮은 제한은 누적 열 노출에 대한 오스테나이트-페라이트 상 균형의 민감성을 반영합니다. 입열량도 특정 범위 내에서 제어되어야 합니다 — 너무 낮으면 적절한 오스테나이트 재형성을 방해하고, 너무 높으면 유해한 시그마 상 형성을 촉진합니다.
Coastal Stainless Hardware: Product Selection vs D1.6 Fabrication
Coastal stainless hardware starts as a material and product-selection problem, not as a welding-code shortcut. If a listed catalog connector, anchor, or bracket exists for the exposure and load path, specify the product, stainless grade, finish, fastener compatibility, and installation 요구사항. D1.6 becomes central when the hardware is custom fabricated, welded, or modified as a structural stainless assembly.
D1.6 Clause 1.1 covers welded structures and weldments subject to design stress where at least one joined material is stainless steel. Clause 1.4.5 requires the contract documents to designate the 모재, and Clause 1.5.1 puts service suitability and contract-document modifications under the Engineer. For coastal work, that means the drawing/spec should identify the stainless grade, corrosive-service expectations, 합격 기준 criteria, and any post-용접 cleaning/passivation requirements instead of saying only "stainless" or "D1.6."
Inspection also follows the documents. D1.6 Clause 8.1.5 requires complete detailed drawings and the contract-document portion describing material and quality requirements to be furnished to the Inspector. If the project expects a cleaned, passivated, corrosion-resistant finish in a salt-air environment, state that requirement directly; D1.6 cleaning rules and Commentary C-7.20 then support the weld-quality layer instead of carrying the whole coastal durability 사양 by implication.
스테인리스강의 변형 제어
스테인리스강은 용접 중 탄소강보다 더 심하게 변형됩니다. 오스테나이트계의 열팽창 계수는 더 높고 열전도율은 더 낮습니다 — 입열량이 이음부에서 소산되지 않으며, 더 뜨거운 영역은 온도 상승당 더 많이 팽창하려는 경향이 있습니다. 그 결과, 용접 순서가 의도적으로 제어되지 않으면 스테인리스강 용접물은 제작 과정에서 당겨지고, 비틀리고, 휘어지게 됩니다. D1.6은 조항 7에서 명시적인 순서 및 변형 제어 의무를 통해 이를 성문화합니다.
D1.6 §7.7.3 — 변형 제어 프로그램
§7.7.3에 따라, 수축 또는 변형이 제작물의 최종 사용에 영향을 미칠 것으로 예상되는 경우, 계약자는 용접 순서 및 변형 제어 프로그램을 준비해야 하며, 엔지니어는 용접 시작 전에 이를 평가해야 합니다. 이는 의무적인 조항 본문 언어이며, 주석이 아닙니다. 긴 제작 부재(8피트 이상), 얇은 단면 또는 정밀 공차 작업의 경우, 변형 제어 프로그램은 기본 기대치입니다.
순서 지정 — 인가된 열의 균형
§7.7.2에 따라, 가능한 한 모든 용접은 용접이 진행되는 동안 인가된 용접열의 균형을 맞추는 순서로 이루어져야 합니다. 실제로는 이는 이음부의 반대편 용접이 한 방향으로 완료되는 대신 번갈아 가며 수행됨을 의미합니다. 클리트와 보강재는 연속적인 스윕 대신 별 또는 건너뛰기 패턴으로 프레임 주위에 용접되며, 특히 수축에 민감한 이음부 그룹은 도면에 식별됩니다. 스테인리스강 판의 긴 필릿은 일반적으로 연속적인 용접 대신 백스텝 또는 건너뛰기 용접으로 수행됩니다.
마르텐사이트 예외 — 구속 조건 하의 연속 용접
§7.7.5에 따라, 심한 외부 수축 구속 조건이 존재하는 마르텐사이트계 재료의 용접은 연속적으로 완료되거나, 이음부가 최소 예열 및 층간 온도 이하로 냉각되기 전에 균열로부터 자유로움을 보장하는 지점까지 용접되어야 합니다. 이는 오스테나이트계 등급에 사용되는 건너뛰기 용접 패턴과는 반대입니다 — 마르텐사이트계 스테인리스강은 용접 중간에 냉각되면 구속 조건 하에서 균열이 발생합니다.
수축 응력 완화를 위한 피닝 (중간층에 한함)
§7.18.1에 따라, 두꺼운 용접부의 수축 응력 제어를 위해 중간 용접층에 피닝을 사용하여 균열 또는 변형을 방지할 수 있습니다. 용접부의 루트 또는 표면층이나 용접부 가장자리의 모재에는 피닝을 해서는 안 됩니다. 피닝 도구는 §7.18.3에 따라 최소 1/8인치 [3mm] 반경을 가져야 하며, 엔지니어는 §7.18.4에 따라 피닝 전에 필요한 예열(있는 경우) 및 층간 온도를 지정해야 합니다.
열 교정 온도 제한
§7.14에 따라, 변형된 부재의 열 교정은 엔지니어의 승인 하에 허용됩니다. 이 조항은 열 교정 온도가 페라이트계, 마르텐사이트계 또는 이중 스테인리스강의 경우 600°F (315°C)를 초과해서는 안 되며, 오스테나이트계 스테인리스강의 경우 800°F (430°C)를 초과해서는 안 되며, 석출경화 스테인리스강의 경우 시효 온도를 초과해서는 안 된다고 명시합니다 — 이는 권고적인 언어("should")이며, 엄격한 의무적 상한선이 아닙니다. 엔지니어는 열 교정을 승인하기 전에 스테인리스강의 내식성 및 제작물의 외부 응력에 대한 열의 영향을 평가할 책임이 있습니다.
현장 실무
긴 스테인리스 앵글 또는 정밀 공차 부재의 경우, 제작 공장은 코드 요구 사항 외에 세 가지 실용적인 규율을 따릅니다: (1) 모든 생산 용접이 실행되기 전에 클리트로 10인치마다 부품을 단단히 가접하고 고정합니다; (2) 긴 생산 용접에 착수하기 전에 실제 이음부 구성의 12인치 샘플 쿠폰을 실행하여 이 특정 용접물에서 변형 제어 순서가 작동하는지 확인합니다; (3) 형상 대 제작 절충에 대해 엔지니어링에 재고를 요청합니다 — 단일 베벨 및 외부 필릿이 있는 8피트 길이의 3/4인치 스테인리스 앵글은 제작 공장의 극단적인 경우이며, 때로는 판에서 하나를 만드는 대신 열간 압연 앵글을 조달하는 것이 올바른 해결책입니다.
용가재 선택 및 페라이트 제어
D1.6은 AWS A5.9 (ER308L, ER309L, ER316L)의 일치 또는 과일치 용가재를 요구합니다. 균열 저항성을 위한 적절한 페라이트 함량을 확인하기 위해 페라이트 번호(FN) 측정이 필요합니다 — 일반적으로 균열 저항성을 위해 FN 3에서 FN 10입니다. 불충분한 페라이트는 고온 균열 감수성을 증가시킵니다.
D1.6의 용가재 선택은 일치하는 내식성, 적절한 강도 달성 및 용접 금속 미세 조직 제어를 고려해야 합니다. 오스테나이트계 스테인리스강의 경우, 용가재는 일반적으로 모재 구성과 일치합니다(304L 모재에는 308L 용가재, 316L 모재에는 316L 용가재). 그러나 용가재는 고온 균열을 방지하기 위해 제어된 페라이트 함량을 가진 용착 금속을 생성해야 합니다.
페라이트 번호(FN)는 오스테나이트계 스테인리스강 용접에서 중요한 용접 금속 특성입니다. 용접 금속 내 소량의 델타 페라이트(일반적으로 FN 3 ~ 10)는 연속적인 결정립계 네트워크를 방해하고 응고 고온 균열을 방지합니다. 완전 오스테나이트계 용접 금속(페라이트 없음)은 고온 균열에 매우 취약합니다. D1.6은 용가재 제조업체가 페라이트 번호 범위를 인증하고, WPS는 해당 응용 분야에 필요한 FN 범위를 지정하도록 요구합니다.
스테인리스강과 탄소강 사이의 이종 금속 이음부에 대해 D1.6은 용가재 호환성 요구 사항을 다룹니다. 일반적으로 고합금 용가재(309L 또는 312)가 구성 차이를 연결하고 스테인리스강 측에 적절한 내식성을 보장하는 데 사용됩니다. 용접 금속 구성 및 페라이트 함량을 예측할 때 용융 풀로 유입되는 탄소강의 희석을 고려해야 합니다.
Stainless steel welding demands a qualified welding procedure that addresses sensitization, 층간 온도 한계, and alloy-specific shielding requirements. Each procedure requires qualification 시험 that validates the WPS with mechanical testing and, where specified, corrosion testing for the alloy family. For austenitic grades, stress relief after welding is typically needed only to dissolve precipitated carbides or address stress corrosion cracking — D1.6 Annex G provides detailed PWHT guidance by stainless type.
표면 청소 및 열 변색 허용 기준
AWS D1.6은 스테인리스강에 특화된 특정 표면 청소 규칙을 의무화하며, 이는 현장에서 종종 오해됩니다. 이 코드는 동시에 엄격하며(스테인리스 와이어 브러시만 사용, §7.20에 따른 철분 없는 연마 휠) 유연합니다(열 변색 허용은 Commentary C-7.4.3에 따라 엔지니어 지정이며, 보편적인 기준이 아님).
Mandatory After-Welding Cleanup — §7.20 and §7.20.2
§7.20.2에 따라, 모든 완성된 용접부에서 슬래그는 완전히 제거되어야 합니다. 모든 용접부와 인접한 모재는 용접 완료 후 브러싱 또는 기타 적절한 수단으로 청소되어야 합니다. 상위 조항 §7.20은 스테인리스강 관련 규칙을 추가합니다: 브러시를 사용하는 경우, 브러시 와이어는 스테인리스강으로 만들어져야 하며, 연삭은 철분 없는 연마 휠로 수행되어야 합니다. 탄소강 브러시와 탄소강으로 오염된 연마 휠은 허용되지 않습니다.
Commentary C-7.20, surface rust marks on stainless welds are commonly caused by embedded free iron from grinding wheels previously used on carbon steel, or from contact with carbon or low-alloy steel tooling. Detection and removal techniques are addressed in ASTM A380/A380M.
Heat Tint — Engineer-Specified, Not a Universal Threshold
Commentary C-7.4.3에 따라, 용접 또는 열처리로 인한 변색(열 변색)의 허용 수준은 엔지니어 또는 계약 문서에 명시되어야 합니다. 불량한 가스 차폐를 나타내는 심한 용접 변색은 일반적으로 허용되지 않지만, 일부 응용 분야에서는 경미한 수준도 허용되지 않을 수 있습니다. 일반적인 스테인리스강 표면 산화물(크롬 산화물)은 용접 품질에 영향을 미치지 않습니다 — 과도한 표면 산화물 또는 오염으로 인한 변색만 주의가 필요합니다.
검사관 불량 모드 계층
실제로 스테인리스강 용접을 평가하는 검사관은 심각도 순서로 불량 모드를 확인합니다: (1) 용입 및 융합, (2) 가스 차폐 품질(극심한 변색으로 표시됨), (3) 엔지니어 사양에 따른 열 변색 수준, (4) 표면 브러싱 완료 여부. 이 계층은 숙련된 CWI가 D1.6 검사를 우선순위화하는 방식을 반영하며 — 코드 텍스트에는 없습니다. 엔지니어가 열 변색 허용 수준을 지정하지 않은 경우, 기본값은 Commentary C-7.4.1의 "악영향을 받지 않음"이라는 문구입니다(C-7.4.3에서 참조됨).
엔지니어 사양이 침묵하는 CJP 이음부에서 경미한 크롬 산화물 변색을 "불합격"으로 간주하는 것은 D1.6이 설정하지 않은 기준을 적용하는 것입니다. 반대로, 불량한 가스 차폐를 나타내는 심한 청자색 변색을 무시하는 것은 근본 원인 불량을 숨길 수 있습니다.
Clause5 CWI reviewer
결함 유형별 검사 합격 기준은 육안 용접 검사 가이드를 참조하십시오. 탄소강에 해당하는 내용은 AWS D1.1 가이드를 참조하십시오.
CWI 시험 팁: D1.6 §7.20은 스테인리스 와이어 브러시만 요구합니다. 탄소강 브러시를 스테인리스강 용접부에 사용하면 Commentary C-7.20에 따라 자유 철 오염이 발생합니다. 이는 Part B 실기 시험에서 자주 출제되는 질문입니다 — 스테인리스강 용접부에 일반 강철 브러시가 보이는 사진은 모두 표시하십시오.
D1.6이 다른 AWS 구조 코드와 비교되는 방식
D1.6은 층간 온도 제한(조항 5.5.2에 따라 오스테나이트계는 최대 350°F; 이중계 및 페라이트계는 자격 있는 WPS에 따름)이 있는 스테인리스강을 규정합니다. D1.1은 최소 예열 요구 사항이 있는 탄소강을 규정합니다. D1.6은 페라이트 번호 제어를 요구하지만 D1.1은 그렇지 않습니다. D1.6은 오스테나이트계만 사전 자격 부여합니다(조항 5.1) — 다른 모든 스테인리스강 계열은 조항 6에 따른 자격이 필요합니다.
D1.6 대 D1.1 (탄소강)
D1.1 governs carbon and low-alloy structural steel where the metallurgical priority is preventing hydrogen-induced cracking through mandatory preheat (표 5.11, up to roughly 300°F). D1.6 governs stainless steel where the priority is preventing sensitization through controlled 최대 interpass temperatures (350°F for austenitic per 조항 5.5.2). D1.6 Clause 5 provides a prequalified WPS path, but only for austenitic grades per Clause 1.4.7 — ferritic, duplex, martensitic, and PH grades require full WPS qualification under Clause 6. Carbon steel welding emphasizes adequate fusion and 강도; stainless steel welding must also preserve corrosion resistance, which is the entire reason for using stainless steel.
D1.6 대 D1.2 (알루미늄)
Both D1.2 and D1.6 공유 the characteristic that preheat must be limited rather than increased. D1.2 limits aluminum preheat to 250°F to prevent strength loss; D1.6 limits austenitic stainless interpass to 350°F per Clause 5.5.2 to prevent sensitization. Both codes address hot cracking (solidification cracking) as a primary concern, though the metallurgical mechanisms differ. D1.6 provides a prequalified WPS path for austenitic grades only (Clause 5, per Clause 1.4.7); D1.2 requires all procedures to be qualified by testing.
| Aspect | D1.6 (Stainless) | D1.1 (Carbon Steel) |
|---|---|---|
| Base metals | Austenitic, ferritic, duplex, PH | Carbon and low-alloy steels |
| Interpass max | 350°F austenitic (Cl. 5.5.2); duplex per qualified WPS (project spec typically 300°F) | Not code-limited (WPS-specific) |
| Primary concern | Sensitization, hot cracking | Hydrogen cracking |
| Filler metal | ER308L, ER309L, ER316L (A5.9) | A5.1/A5.18/A5.20 |
| Ferrite control | Required (FN measurement) | Not applicable |
| Prequalified WPS? | Yes (limited) | Yes (Clause 5) |
관련 표준 지침
자주 묻는 질문
AWS D1.6 requires minimum preheat only to remove moisture from the joint surfaces — there is no mandatory preheat temperature table as exists in D1.1 for carbon steel. The critical thermal control is the maximum interpass temperature. For austenitic stainless steels (304, 316, 321), Clause 5.5.2 sets the maximum interpass at 350 degrees Fahrenheit (175 degrees Celsius). However, Clause 5 applies only to austenitic grades per Clause 1.4.7 — ferritic, duplex, martensitic, and PH grades require qualified WPS procedures per Clause 6, where interpass limits are set by the WPS or project specification. Project specifications for duplex grades commonly restrict interpass to 300 degrees Fahrenheit or lower.
Sensitization is the precipitation of chromium carbides at grain boundaries that occurs when austenitic stainless steel is held in the temperature range of 800 to 1500 degrees Fahrenheit (427 to 816 degrees Celsius) for extended periods. The chromium consumed by carbide formation depletes the chromium content adjacent to the grain boundaries below the 10.5% minimum needed for corrosion resistance, creating a narrow zone susceptible to intergranular corrosion. Controlling interpass temperature, using low-carbon grades (304L, 316L), and minimizing heat input are the primary methods to prevent sensitization during welding.
Austenitic grades (304, 316, 321) are the most common structural stainless steels. They are non-magnetic, have excellent corrosion resistance, and are susceptible to sensitization during welding. Ferritic grades (430, 409) are magnetic, have lower toughness, and are susceptible to grain growth and embrittlement in the heat-affected zone. Duplex grades (2205, 2507) contain roughly equal proportions of austenite and ferrite, providing higher strength and better stress corrosion cracking resistance than austenitic grades. Each family requires different welding parameters, filler metals, and thermal controls.
D1.1 covers carbon and low-alloy structural steel where hydrogen-induced cracking is the primary concern, requiring minimum preheat that scales with steel category and thickness, ranging from none for thin low-strength steels up to roughly 300 degrees Fahrenheit for high-strength low-alloy steels in thick sections per Table 5.11. D1.6 covers stainless steel where sensitization, hot cracking, and phase balance are the primary concerns, requiring controlled maximum interpass temperatures rather than minimum preheat. D1.6 Clause 5 provides a prequalified WPS path for austenitic grades only (per Clause 1.4.7) — ferritic, duplex, martensitic, and PH grades require full WPS qualification under Clause 6. D1.6 also addresses ferrite number requirements for weld metal to prevent hot cracking, which has no equivalent in D1.1.
AWS D1.6 permits SMAW (shielded metal arc welding), GMAW (gas metal arc welding), FCAW (flux-cored arc welding), GTAW (gas tungsten arc welding), SAW (submerged arc welding), and plasma arc welding (PAW). GTAW is the most common process for critical stainless steel applications because it provides the lowest heat input and most precise control of the weld pool. GMAW with pulsed spray transfer is used for production applications. SAW is used for heavy sections but requires careful flux selection to avoid chromium depletion.
Yes. Per D1.6 §7.20.2, all welds and adjacent base metals shall be cleaned by brushing or other suitable means after welding is completed, and slag shall be completely removed from all finished welds — including spatter that is harmful to the finished product. Section §7.20.1 also requires that slag and foreign material be cleared between beads and at any crater where welding is resumed. The parent clause §7.20 adds two stainless-specific rules: brush wires shall be made of stainless steel (never carbon steel) and grinding, if required, shall be done with iron-free abrasive wheels. Carbon steel brushes and contaminated grinding wheels introduce embedded free iron, which causes surface rust marks — Commentary C-7.20 addresses detection and removal per ASTM A380/A380M, the Standard Practice for Cleaning, Descaling, and Passivation of Stainless Steel Parts.
D1.6 takes a nuanced position split between two adjacent commentary sections. Per Commentary C-7.20, the acceptable level of discoloration (heat tint) from welding or heat treatment should be specified by the Engineer or in contract documents — the code sets no universal threshold. Heavy levels of weld discoloration indicating poor gas coverage are generally unacceptable, but even light levels may be unacceptable for some applications. Per Commentary C-7.4.3, the normal stainless steel surface oxide (chromium oxide) does not affect weld quality, and the code requires only that the resultant weld quality is not adversely affected. Inspectors should not reject a light chromium-oxide tint without an Engineer-specified threshold, but should flag heavy discoloration as a gas-coverage failure indicator.
In practice, CWIs inspecting a D1.6 stainless weld check failure modes in severity order: first, penetration and fusion (the primary code-required acceptance criteria); second, gas coverage quality (inferred from heavy discoloration, which Commentary C-7.20 calls out as 'generally unacceptable'); third, heat tint level against the Engineer's specified threshold per Commentary C-7.20; fourth, brushing completeness per §7.20.2; and fifth, free-iron contamination from grinding or carbon-steel contact, addressed via ASTM A380/A380M cleaning. This ordering is not in the code text — it reflects how experienced inspectors prioritize D1.6 visual inspection. If the Engineer has not specified a heat tint acceptance level, the default is the 'resultant weld quality not adversely affected' standard articulated in Commentary C-7.4.3, which references C-7.4.1's practical-standard framework.
Two thermal properties of austenitic stainless work together to amplify weld distortion compared with carbon steel: a higher thermal expansion coefficient (more dimensional change per degree of temperature rise) and a lower thermal conductivity (heat does not dissipate from the weld zone as quickly). The heated zone around the weld pulls harder against the cooler bulk material, and shrinkage stresses on cooling are larger than carbon steel under equivalent heat input. This is why D1.6 §7.7.2 requires sequence control to balance applied heat, why §7.7.3 mandates a distortion control program when shrinkage may affect end use, and why long stainless fabrications routinely use skip welding, cleats, and pre-production sample coupons. The same heat input that produces minor distortion on A36 carbon plate produces significant distortion on 304 stainless plate.
Per D1.6 §7.7.3, a welding sequence and distortion control program is a written plan prepared by the Contractor and evaluated by the Engineer before welding begins, required when shrinkage or distortion is expected to affect the end use of the fabrication. The program documents the welding sequence (which joints are welded first, in what direction, and in what skip pattern), the heat input limits per pass, the interpass temperature controls, and any intermediate restraint or fixture removal steps. For long fabricated members in stainless steel, a distortion control program is the default expectation. The Engineer reviews the program against the design tolerances and may require revisions before welding starts. §7.7.2 supports this mandate by requiring all welds to be made in a sequence that balances the applied heat of welding while welding progresses, and by requiring critical sequence-sensitive joints to be identified on the applicable drawings.
Use AWS D1.6 when the item is a welded structural stainless assembly or a catalog part is modified by welding. If a catalog connector already exists, the specification should identify the product, stainless grade, fasteners, exposure class, and installation requirements. If the part is custom fabricated, D1.6 Clause 1.4.5 requires the contract documents to designate the base metal, Clause 1.5.1 puts service suitability under the Engineer, and Commentary C-7.20 supports explicit cleaning and passivation requirements for corrosion exposure.