안창현
2016-05-10 18:51:12
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안녕하세요
항상 이곳에서 많이 배우고 있는 직장인입니다.
다름이 아니라 이번에 S355J2H(521 x 25) pipe를 hot forming 하여 가공을 하였는데
고객사에서 Mechnical test 를 요구합니다.
해당 자재는 structure용으로 안에서 압력이 가해지는 부분은 아니구요
이에 Mechnical test를 실시했는데 같은 사양의 지름이나 두께가 작은 pipe보다
결과값이 너무 안좋게나왔습니다. 이에 질문을 드립니다.
1. hot forming 자재에 대한 mechnical test 규정 유무
2. pipe 크기에 따라서 Mechnical test값이 다른 이유
위 두가지가 궁급합니다.
참고로 forming 온도는 800도 였습니다.
감사합니다.
내압을 받지 않는 구조용강관이라 하셨는데, 일단 ASME B31.1-2014에 따르면,
129.3 Heat Treatment of Bends and Formed Components
129.3.2 A postbending or postforming heat treatment
at the time and temperature cycles listed for postweld
heat treatment in Table 132 is required on all carbon
steel (P-No. 1) materials with a nominal wall thickness
in excess of 0.75 in. (19.0 mm) unless the bending or
forming operations are performed and completed at
temperatures of 1,650°F (900°C) or greater.
900 °C를 넘지 않게 열간가공되었을 때, 호칭벽두께가 19 mm를 초과하는 모든 탄소강(P-No.1)은 표 132의 용접후열처리를 요구하는 것으로 되어 있습니다.
800 °C에서 가공을 하셨기 때문에, 열처리를 하셨어야 할 것으로 생각됩니다.
Google에서 's355j2h'로 찾으시면, 첫번째 PDF화일이 있습니다.
Hot finished structural hollow section according to DIN EN 10210에 대한 것입니다.
여기에도 700-750 도에서 가공했을 때, Normalizing과 Stress Relieving anneal에 대한 표가 있습니다.
먼저 열처리 여부를 확인하셔야 할 듯 합니다.
880도씨에서 노멀라이징한 자재를 800도씨로 Hor forming 해서 물성이 저하한 것으로 생각되지 않습니다. QT 처리한 자재를 800도씨로 열간 가공하였다면 QT 열처리를 다시 시행하는 것이 맞습니다.
우선, 물어보고 싶은 것이 있습니다.
a. Hot forming 후, 결과값이 Mill certificate의 값과 어느 정도 차이가 생기나요?
b. 그리고 그 결과값(강도나 인성)이 Min. requirement는 만족합니까?
질문하신 내용에 대해서 답변을 드리면,
1. Hot forming한 자재에 대한 Mechanical test 규정은 없는 것으로 알고 있습니다. 기본적으로 자재는 열처리 전이나 후, 사용하기 직전에 스펙 혹은 Standard/Code에서 요구하는 최소의 물성치를 만족하면 됩니다.
2. 제 경험에 따르면 같은 규격일지라도 파이프 사이즈(직경과 두께)가 큰 것이 작은 것에 비해서 값이 조금 부족할 수 있습니다. 모든 강재가 그렇습니다. 두께가 두꺼워지면 중심부까지 고르게 물성을 만들어내기가 쉽지 않습니다. 왜냐하면 열처리를 할 때 표면부터 가열되기 때문에 중심부는 동일한 열처리를 하더라도 표면보다 값이 약간씩은 덜 나오죠. 얇으면 표면과 중심부의 열처리 효과에 차이기 크지 않습니다. 그렇기 때문에 얇은 강재와 두꺼운 강재는 다소 차이가 발생합니다. 그래서 두꺼운 강재의 경우 중심부에서의 물성을 보증하기 위해서 합금을 조금 더 넣는 경우도 있고 그로 인해 탄소당량(CE)이 증가하기도 합니다. 얇은 강재와 두꺼운 강재의 열처리 전 Mill test값을 한번 비교해보세요.
결론은, 포밍후에 물성이 저하하였다고 하더라도 그리고 그것이 작은 사이즈의 배관에 비해 많이 안나왔다고 하더라도 스펙에서 요구하는 최소값만 만족하면 문제가 되지 않을 것으로 보입니다.
성형온도가 철-탄소 상태도상의 천이구역입니다. 즉 페라이트+오스테나이트 구역에서 성형한 것 같습니다. 그러면 노말라이징 열처리보다 초석 페라이트량이 증가합니다. 결과적으로 노말라이징(880도)보다 기계적 성질이 저하된다고 생각됩니다. 따라서 열간 성형후 재차 880도로 가열한후 약 20분 유지후 공냉해 보세요. 정상적 성질로 회복될 수 있어요.
참고로 두께가 두꺼운 소재는 얇은 소재에 비하여 냉각이 더디게 일어납니다. 냉각속도가 낮아지면 펄라이트 조직이 더크게 형성됩니다. 결과적으로 기계적 성질이 약간 저하 할수 있어요.
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