profile 김병옥 2000-10-13 08:33:29
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어떤 한 작업시방서의 한공정 한공정에 따라
상당한 금액이 좌지우지 되는 것을 보고
이렇게 여러분께 질문을 합니다.
상황은 이렇습니다
모재의 두께가 80t였는데 크랙(crack) 부위를 가우징(gouging)하고
모재의 두께를 측정하니 50t 정도가 되엇습니다
현장의 경험상으로 모재의 두께의 10%이상 용접할 경우는
무조건적으로 후열처리(매트 열처리)을 실시한다고 하는데...
과연 모재 두께의 몇% 정도부터는 후열처리를 해야되는지
너무 궁금합니다. 현재 후열처리가 결정되면 기 천만원정도
소요된다고 합니다.
아참 상기조건은 모재는 SS400 이고 용접봉은 E-4316입니다.
주위온도는 200℃정도됩니다.
상기사항과 유사한 참고자료가 있으면 있는 곳을 알려주세요..
공부도 할겸....
감사합니다.

이진희 2000-10-13 11:14

현재 적용되는 구조물의 설계 기준과 적용 Code를 모르기에 정확한 답변이 될지는 모르겠으나, 제가 생각하는 내용을 말씀드리겠습니다.

ASME (AWS도 유사)에 따르면 다음과 같이 열처리 규정이 되어 있습니다.
ASME Sec. VIII Div. 1 UCS-56의 Table UCS-56
Note (2) Postweld Heat Treatment is mandatory under the following conditions
(a) for welded joints over 1-1/2 inch nominal thickness
즉, 38mm가 넘는 Norminal Thickness의 경우에는 열처리를 실시해야 합니다.
그러면 Norminal Thickness의 기준은 무엇인가?
ASME Sec. VIII Div. 1 UW-40에 보면 다음과 같은 항목이 있습니다.
(f) The term nominal thickness as used in Tables UCS-56, UCS-56.1, UHA-32 and UHT-56, is the thickness of the welded joint as defined below. - 중략 -
(1) When the welded joint connects parts of the same thickness, using a full penetration buttweld, the norminal thickness is the total depth of the weld exclusive of any permitted weld reinforcement.
(2) For groove welds, the nominal thickness is the depth of the groove.
(3) For fillet weld, the nominal thickness is the throat dimension. IF a fillet weld is used in conjunction with a groove weld, the nominal thickness is the depth of the groove or the throat dimensions, whichever is greater.
- 이하 생략 -
그냥 편하게 용접부 전체의 두께가 아니고 용접된 금속(Weld Metal)의 Throat 혹은 Groove의 깊이라고 생각하면됩니다.
현재 Gouging해서 불어낸 부분은 그렇지 않은 온전한 모재의 Backing위에 형성된 Groove용접부라고 구분할 수 있을 겁니다.
그리고 새로이 형성되는 용접 금속은 아마도 38mm를 넘지 않을 겁니다.
그리고 Gouging되지 않은 부분의 두께는 아무리 두꺼워도 Fillet용접시에 모재 부분을 Backing부로 봐주기 때문에 문제가 없습니다.
만약 문제가 있다고 누군가 얘기한다면 열처리가 끝난 이후에 허용이 되는 단순 Attachment용접에 관한 Code 규정이 바뀌어야 겠지요.

제가 판단하기에는 열처리 없이 그냥 보수 용접을 실시해도 됩니다.
다만 용접시에 예열등의 용접 관리 작업들은 알아서 충분하게 잘 처리하셔야 Crack의 재발을 막을 수 있겠지요.

도움이 되시길 바라며, 추가로 필요하신 내용이 있으시면 언제든지 연락주세요.

참고로, 저는 용접기술사이면서 미국 용접학회 인정 공인 용접검사원(CWI)입니다.

김병옥 2000-10-26 13:22

설명해 주신 내용을 참고하여
용접 계획수립에 많은 참고를 했지만
한가지 궁금한 것은
과연 이 기준이 금속 야금학적 의미가 있는지 궁금합니다.
저도 자료를 좀 찾아보니 일반 탄소강기준으로 후열처리
최소 모재 두께를 살펴보니
용접핸드북 : 19mm 이하
압력용기 : 32mm 이하
ASME : 38mm 이하
입니다.
상기 기준들이 의미가 있을 것 같은데...
참 궁금합니다.

이진희 2000-10-26 15:12


김병옥님의 글
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설명해 주신 내용을 참고하여
용접 계획수립에 많은 참고를 했지만
한가지 궁금한 것은
과연 이 기준이 금속 야금학적 의미가 있는지 궁금합니다.
저도 자료를 좀 찾아보니 일반 탄소강기준으로 후열처리
최소 모재 두께를 살펴보니
용접핸드북 : 19mm 이하
압력용기 : 32mm 이하
ASME : 38mm 이하
입니다.
상기 기준들이 의미가 있을 것 같은데...
참 궁금합니다.

----------------- [답 변] -------------------
반갑습니다.
나름대로 여러 자료를 찾아 보시고 공부를 하셨군요.
질문에 대한 답변에 앞서 지난번에 문의하신 내용은 잘 해결되었는 지 궁금합니다.

강을 용접한 이후에 실시하는 열처리는 한마디로 축약해서 표현하면 용접 과정에서 발생한 잔류 응력을 제거하기 위한 것입니다.
그리고 잔류 응력이라고 하는 것은 서냉된 조직 보다는 급냉된 조직에서 더 크게 나타납니다.
그럼 왜 이런 현상이 나타나는 것일 까요?
후판의 열전달은 두께와 길이의 3 방향으로 열이 전달됩니다.
반대로 박판은 두께의 효과가 극히 작아서 오로지 길이 방향의 2 방향에서만 열이 전달됩니다.
그럼 동일한 열을 주었을 때, 어느 쪽이 먼저 냉각될까요?
이 질문에서 많은 사람들이 헷갈리게 됩니다.
광장히 많은 사람들이 간단하게 박판이 더 빨리 식는 다고 답을 합니다.
하지만 실제로는 후판이 더 빨리 식습니다.
열전달의 방법은 대류, 복사, 전도가 있습니다. 이중에서 용접부의 열전달의 가장 큰 부분을 차지하는 것은 전도입니다.
따라서 열전달의 Rout가 더 많은 후판이 빨리 식고, 그 결과로 잔류 응력이 많이 남아 있게되지요.
그럼 열처리의 기준 두께로 제시된 38mm 혹은 19mm의 선정 기준은 어떠한 계산식에 의해서 나왔는 가?
분명히 무언가 계산식이 있을 것 같은 데, 실제로는 그렇지 않습니다.
ASME Code를 비롯한 대부분의 Code에 나와 있는 수치는 계산에 의한 것도 있지만, 실험과 경험에 근간을 둔 수치들이 더 많습니다.
그리고, Code의 규정치는 항상 Minimum Requirement입니다.
따라서 제작 과정을 관리 감독하는 검사원의 판단이 합당한 근거가 있을 경우에는 이보다 훨씬 얇은 두께에도 열처리를 요구할 수 있습니다.

참고로 우리의 KS 보다도 ASME나 ANSI가 산업 현장에서 더 인정을 받는 것은 그 규격이 선진국의 규격으로 더 많이 사용되는 이유가 첫번째 이겠으나, 다음으로는 풍부한 경험과 실험치에 근간을 둔 Back Data의 부재라고 전 생각합니다.
Code나 Specification은 단 시간내에 완성되는 것이 아니고 오랜 시간동안 경험과 실험에 의한 Data들이 모여서 하나의 정설을 확립하고 이를 공개적인 토론과 실제 적용을 통해 이론과 실무적으로 공론화 하여 성립되는 것입니다.

도움이 되시길 바랍니다.

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