후열처리 조건은 용접 후 얻어지는 용착금속에 대한 최종 물성을 좌우하는 데 필요한 처리입니다.

CoCr-A의 경우 Weldmetal의 경우 HRc 41 정도인데, 이는 Overlay 높이(희석율 감안), 모재 및 용접 전 후 열처리에 의해 조금씩 달라집니다.

이 용접부의 물성은 모재와 밀접한 관계를 가지고 있으며, 한 예로 CoCr-A를 탄소강에 3 Pass 용접했을 때 얻어지는 용접부의 경도와 오스테나이트계 스테인레스강에 3 Pass 용접했을 때 얻어지는 용접부 경도는 다릅니다. 이는 모재와 용가재의 희석에 따라 1-3Pass까지는 새로운 합금의 용접금속이 생기며, 또한 모재에 따라 예열 및 층간 온도, 서냉 처리 등과 같은 용접 열처리 규정이 달라지기 때문입니다.

어느 모재에 어느 두께만큼 육성을 하시든, 최종적으로 얻으시려는 용접부의 특성에 따라 후열처리 조건을 정하시기 바랍니다.

회원님께서 사용하고 계신 스텔라이트는 고온 내마모용입니다. 따라서 고온 내마모에 약한 모재를 보강하기 위해 행해지는 하드페이싱으로 용접부 경도는 높은 것이 좋지만 너무 높아서 용접부 크랙이 생기는 것은 더더욱 안 좋습니다.

예를 들어 현장 조건대로 용접을 하였더니 경도가 높게 나와서 크랙이 많이 발생한다면, 높은 온도와 장시간 하에서 Tempering 처리를 하세요. 경도가 그렇게 높지 않다면 조금 낮은 온도와 짧은 시간 하에서 Tempering 처리를 하세요.

어느 소재든 모재 및 용접부에 크랙을 방지하기 위해서는 1)최소한의 전류 2)DC Negative 3) Weaving 처리 4) Preheat 5) Slow Cooling 을 적용하시기 바랍니다.

구체적인 작업 조건을 몰라서 대략적인 말씀만 드렸습니다. 궁금한 점이 있으시면 리플하세요. 도움이 되셨으면 하네요.


이 유 철
www.hkmckay.com
한국멕케이용재(주)

이런 저런 설명을 길게 하기 보다 관련 Code를 기준으로 말씀드리지요.
ASME에 따르면, Clad, Weld overlay 등의 경우에는 열처리에 해당하지 않습니다. 굳이 필요한 경우는 용접봉 기준으로 적용합니다.
이와 비슷하게 외부 단순 Fillet Joint Attachment의 경우에도 일정 두께 이하의 Fillet 두께는 열처리 대상에서 제외되지요.
열처리는 무조건 한다고 좋은 것이 아니라, 가능하면 안하면서도 원래의 특성을 유지하도록 하는 것이 중요합니다.

두번째 질문
두가지 이상의 용접봉을 사용하여, 혹은 지금의 경우와 같이 매우 강도가 강한 용접봉을 두층이상 용접할 경우의 문제점에 대해 좀 길게 말씀드리지요.
두개의 금속이 접합할때, 혹은 용접부와 모재를 기준으로 구분할 때, 둘 중에 하나는 좀더 강하고 다른 하나는 좀더 약하다고 구분할 수 있습니다.
그래서 용접 과정에 용접 수축에 의한 문제점을 약한 쪽에서 흡수하여 용접이 완료되지요.
용접후 변형이 발생하는 것은 약한 쪽이 용접 수축에 의한 응력을 흡수하기 때문에 변형이 생기는 것입니다.
만약 둘 다 서로의 입장을 고수하면서 자기 자리를 지킬려는 경향이 강하다면 당연히 용접부는 어딘가에서 찢어지거나 그에 상응한 문제점이 발생하겠지요.
일반적인 동종 용접부에서는 이런 문제가 거의 발생하지 않습니다.
그런데 Stellite와 같은 고경도(강도)의 재료는 얘기가 좀 다릅니다.
Stellite Weld Overlay가 이루어 지는 모재층에서 Stellite의 강한 응고수축을 흡수해 주어야만 하는 데, 2 Layer 이상으로 용접이 이루어 지게 되면, 먼저 용접된 1st Pass의 면이 새롭게 용접되는 2nd Pass와 별반 다를 게 없는 강도를 가지고 있는 층이 되어 서로 자신의 위치를 고수하려고 합니다.
그리고 결국에는 용접과정에서 새롭게 놀라오는 2nd Pass에서 균열이 발생하게 됩니다.
이러한 이유로 두가지 이상의 Stellite를 이용한 Weld Overlay 시에는 반드시 둘 중에 좀더 약한 놈을 초층으로 사용하고 좀더 강한 놈을 Final로 사용해야 합니다.

강한 응력이 집중되는 곳에 적용되는 고강도 재료의 용접부에 실시되는 Buttering도 이와 비슷한 의미로 해석하면 됩니다. 서로 접합되는 두 부재 사이에 외부 응력에 대한 유연성이 없을 때, Buttering재를 중간에 삽입하여 일종의 Cusion 재료 사용하는 것이지요.

기타의 재료 관점의 사항에 대해서는 이미 이유철님이 설명한 자료가 있기에 추가 언급은 생략합니다.

도움이 되시길 바랍니다.

이유철님의 답변글 감사히 잘보았습니다.
그러나 저가 궁굼해 하는것은 용접시 Crack의 유,무 및 경도치가 아니라 재질별(탄소강, 오스테나이트스텐레스강, 마르텐사이트강등) 열처리 적용 조건입니다. 일반적인 강의 용접에서 오스테나이트스텐레스강은 용접후열처리를 면제하는것으로 통상 알고있습니다. 그런데 하드페이싱으로 오브레이 되었을 경우에 ASME SEC.2 PART-C SFA5.13 RCoCr의 조건에 따른 용접봉(RCoCr)의 열처리 온도(540~650도C)를 적용하게 되어 있는데, 탄소강, 오스테나이트스텐레스강, 마르텐사이트강등에서도 SFA5.13 RCoCr의 열처리 온도(540~650도C)를 공통으로 적용해주는것이 좋은지, 아니면 SFA5.13 RCoCr의 열처리 온도(540~650도C) 대신에 각 모재의 재질별로 온도를 적용해주는것이 좋은지 입니다. CODE에서 요구하는 조건에서의 검토로 부탁드립니다.
참고로 상기재질의 적용은 발전소의 고온,고압의 밸브 시트링의 하드페이싱에 관련된 사항임. 그럼 오늘도 좋은 하루 되시길....

이진희님께서 제시한 부분도 반드시 고려해 봐야 할 부분입니다. 뭔가 빠진 듯 하더니... 지적해 주셔서 감사합니다.


이 유 철 올림

두분의 답변글에 감사드립니다. 저겐 도움이 많이되었습니다.
다시한번 감사 드리며 항상 건강하시고 좋은 하루 되시길 빕니다.

탄소강이나 마르텐사이트계열 스테인레스강의 경우 지정하신 온도로 템퍼링할 경우 용접부 및 열영향부 잔류응력 제거 등 긍정적인 측면이 더 많습니다. 그러나 오스테나이트계열 스테인레스강의 경우 용접부 잔류 응력 제거 및 조직 연화 등과 같은 긍정적인 측면이 있는가 하면 모재 및 열영향부 등에서 조직 민감화가 나타나기 때문에 부정적인 측면이 더 큽니다. 이런 계열에는 모재 탄소 함량이 0.07%이상인 경우 650C에서 최소 1분만 두어도 입계에 Cr-Carbide가 석출되어서 재료가 Brittle 해 지게 됩니다. 부식능력도 떨어지지요. 이런 크롬탄화물 및 비금속 개제물들의 생성을 억제하기 위해서는 모재의 탄소함량을 낮추거나 소재를 426-871C 사이를 통과하는 시간을 최소화하던가 하는 방법이 있습니다만 회원님께서 하시려고 하는 용접에는 이것이 불가능합니다. 따라서, 오스테나이트계열 스테인레스 경우는 열처리를 할 경우 치명적인 단점이 더 많습니다.

그런데, 하드페이싱은 일반 접합용접과는 달라서 경험이 무엇보다 요구됩니다. 즉, 사용처에 따라서 모재가 조금 Brittle해 진다 하더라도 용접부 특성이 더 우선적으로 고려되어야 한다면 어느 수준에서 적당히 할 수도 있습니다. 예를 들어 오스테나이트 스테인레스 용접품이 부식에 견뎌야 하는 배관이나 하중을 반복적으로 받는 구조물이라고 한다면 재료의 민감화(입계석출에 의한 Brittle화와 입계부식)는 치명적이라 할 수 있습니다. 그러나, 용접물이 casting으로써 부식이나 하중에 노출되어 있지 않고 표면처리만 중요한 factor로 인식된다면 모재의 민감화가 예상된다 하더라도 용접부 특성을 더 우수하게 하기 위하여 어떤 처리가 적용되어도 괜찮습니다.

이런 내용들이 논문이나 학술자료 등으로 발표되었다 하더라도 특수한 분야이기 때문에 찾기가 어려우실 겁니다. 따라서, 반복된 시행 착오를 현장 경험을 통해 특정인에게 축적되는 경우가 많습니다. 회원님도 이런 과정을 밟아 가시다 보면 어느새 전문가가 되어 있으실 겁니다.

일전에 316L에다가 6C 용접을 한 적이 있었는데 템퍼링처리는 전혀 검토한 바 없으며, 용접부 크랙을 방지하기 위해서 예열 및 서냉, 낮은 입열과 같은 방법을 많이 고려한 기억이 납니다.


이 유 철
www.hkmckay.com
한국멕케이용재(주)

성실한 답변에 감사드립니다.
이유철님의 답변에 많은 도움이 되었습니다. 저가 알고자 했던것과는 조금 다른것이었지만, 실제 현장에서 밸브의 시트링에 스텔라이트로 하드페이싱할 경우 균열이 가는 경우가 많았습니다. 밸브가 배관에 고정되어있는관계로 현장여건도 좋지않고 작업환경은 더욱 좋지않기때문에 입니다.(협소한 장소에 밸브들이 설치되어 있고, 6인치, 8인치 체크밸브들의 시트링이 한정된 공간에 설치된 관계로 하드페이싱 육성용접해야 할부분이 잘 보이지 않는곳도 있고 간혹 배관내부로 흘러나오는 수증기와 예열시 가열되는 온도로 인해 배관에 고여있는 물끼들이 수증기로 변해 용접헬멧 유리를 가리기 때문입니다.) 좁은 장소에 용접을 수행하는 관계로, GTA용접시 규격이 작고(100A) 토치 목이긴 롱토치를 사용하다보니 가스노즐 직경도 적은 것을 사용해야 되는 경우가 대부분입니다. 그러다 보니 실딩가스가 용접부를 충분히 차폐하지 못하여 균열이 발생하는 경우도 많았읍니다. 현장에서 용접하면서 느낀점은 밸브 시트링부분의 노치가 얇은 부분은 RCoCr-A용접봉으로 ONE PASS 로 수정이 되니까 문제가 없는데(크랙발생안됨), 노치가 깊게파인 경우 2 LAYER 로 쌓아 올리니까 대부분 크랙이 발생되었음. 이렇게 노치가 깊은 부분은 밑깔기용접 수행후 RCoCr-A용접봉으로 ONE PASS로 수행함. 현재까진 이런식으로 밸브 시트링 용접을 수행하고 있습니다만, 좀더 다른 방법이라도 있을까요? 많은 조언 부탁 드립니다. 그럼 이만.....