하종문
2016-11-14 17:38:00
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안녕하세요.
보통 템퍼비드는 화공플랜트, 원자력에서 주로 사용되고 취약한 CGHAZ의 조대 마르텐사이트 등의 조직을 템퍼링하기 위해서 PWHT를 해야하나 적용이 불가할 경우 PWHT를 면제받고자 실시하는 것으로 알고있습니다.
ASME에서 템퍼비드 실시에 대한 규정도 있구요.
질문 드릴것이 조선분야, 해양플랜트 분야에서도 PWHT를 적용하기 힘든 용접부위가 있을경우 템퍼비드를 사용할 수 있을것 같은데 논문이나 기술자료 등에 언급이 없는 듯 해서요.
템퍼비드를 적용하기 힘든 규제(예를들어 선급룰이라던지..)가 있어서 그렇다거나, 워낙 후판이고 용접선 길이가 길어 효과적이지 않다거나 하는 이유가 있어서 적용하지 않는건지 이유가 궁금합니다.
말씀하신 것과 같이, 용접후에 PWHT가 불가한 경우에 temper bead를 실시합니다. ASME B&PVC Sec. I, Sec. III, Sec. VIII에는 temper bead에 대한 요건이 있고, Sec. IX에는 QW-290에 템퍼비드용접 인정에 대한 요건이 있습니다. WPS를 필요로 한다는 것이죠.
AWS D1.1/D1.1M-2015에는 Temper bead가 없습니다.
해양, 조선의 압력용기 등 위에 적용하는 곳에는 적옹할 수 있겠지만, AWS D1.1을 적용한다면, 구태여 temper bead가 필요없을 수 있습니다.
템퍼비드는 아래와 같은 equipment와 강재(P No.3의 저합금강)에 적용합니다.
It has applications in the Pressure Equipment industry for repairs and modifications. The steels to which the technique is applied are limited to those that can suffer loss of fracture toughness in the Heat Affected Zone (HAZ) as a result of welding or those that can suffer re-heat cracking.
먼저 어떤 Codes & Standard를 적용하는지 확인하시고, 적용 Code에서 temper bead를 허용한다면, WPS/PQR을 작성하시어, 적용하시면 될 듯 합니다.
저합금강의 고온, 고압의 equipment가 있는지요? 아마도 템퍼비드를 하지 않더라고, 가능하기 때문에 사용치 않을 것입니다.
도움이 되길!
조선해양산업에서도 템퍼비드시공합니다. ASME에서도 언급이 되어있고 그 효과는 명백하기 때문에 별도의 기술자료를 만들지 않을 뿐이죠. Cr-Mo계열 배관재(4130), 특수선(잠수함) 용으로 사용되는 HY-80/100 그리고 EN 규격의 S500이상의 고강도 강재에는 템퍼비드를 시공하고 있습니다.
그리고 템퍼비드를 시공한다고 하더라도 주요 배관 그리고 Critical한 load가 걸릴 것으로 예상되는 극후물재와 같은 잔류응력이 문제가 될 소지가 있는 경우, 후열처리(PWHT)를 병행하기도 합니다. 일반적으로 구조 용접부의 경우에는 후열처리 이후, 변형으로 인한 정도 문제와 이어지기 때문에 사실상 PWHT가 필요한 부분이라고 하더라도 '인성보증강재+X- 개선+예열+템퍼비드+직후열'을 통해서 후열처리를 면제받습니다.
하종문님께서 이해한 것이 맞다고 보면 될 것 같습니다.
추가로 조금만 부연 설명을 드리면,
템퍼비드는 그 자체로 정형화된 기법이 아니라는 말씀을 드리고 싶네요. 기본적으로 입열량이나 인접 비드의 두께에 따라서 열영향부에 전달되는 열에 차이가 발생할 것이고 경도 완화 특성에 영향을 미칠 것입니다. 그래서 후열처리를 적용하기가 불가능한 곳에 대안으로 불가피하게 적용하는 것이지 최선의 선택은 아닌 것으로 이해합니다.
후열처리는 잔류응력을 제거하는 것을 기본 목적으로 하는 열적 후처리 방법으로 후열처리를 하는 가운데 HAZ부의 경도가 낮아지는 효과까지 얻을 수 있습니다. 템퍼비드를 적용하는 것으로 잔류응력의 제거 효과까지는 보기 어렵습니다.
그런데, 화공 및 고온고압 발전 플랜트의 운전환경은 매우 열악하기 때문에 다른 일반적인 환경에 비해 잔류응력이 파괴에 미치는 영향은 상대적으로 매우 크다고 할 수 있습니다. 그래서 대부분의 Piping 및 Pressure vessel 용접 조인트는 후열처리의 대상이 되는 것으로 이해합니다.
화공이나 발전 플랜트의 고온고압 환경에는 Cr-Mo 계열의 저탄소 페라이트계 내열강이 많이 적용되는 것으로 아는데, Cr-Mo는 소재는 자경성(hardenability)이 매우 높아서 예열이나 템퍼비드 없이 용접을 했다가는 경도가 500Hv 가까이 올라갈 수 있습니다. 제 경험상 성분이 다소 낮긴 하지만 4130소재(1Cr-0.25Mo)의 경우에도 단지 템퍼비드만 시공했을 때는 경도 380Hv, 후열처리까지 적용할 경우, 겨우 NACE 기준인 275Hv를 만족하였습니다. 그래서 경도를 기준치 이하로 낮추고 파괴에 큰 영향을 미칠 잔류응력까지 제거하기 위해서는 후열처리까지 적용해야 할 것입니다.
참고가 되었길 바랍니다. 그리고.. ㅋㅋ 저는 기술사가 아닌데 말이죠.
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