박종필
2015-03-20 14:02:14
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안녕하십니까.
테크노넷 가입 후 두 번째 질문입니다. 잘 부탁 드립니다.
한전 스펙에 low alloy steel의 PWHT 요건을 모재의 tempering 온도 20도씨 이하에서 실시 할 것을 요구하고 있으며
일부 해외 고객의 경우도 동일하게 요구하는 경우가 있습니다.
통상 PWHT는 tempering 온도를 넘어서게 될 경우 기계적 물성치가 저하되는 것으로 알고 있습니다만
꼭 tempering 온도 20도씨 이하에서 PWHT를 요구하는 이유가 있는지 궁금합니다.
있다면 확인할 수 있는 근거 자료도 부탁 드립니다.
감사 합니다.
원소재 상태에서 Tempering 은 Quenching 또는 Normalizing 후 인성부여 등의 목적으로 실시합니다.
한편 PWHT 는 제품 제작 후 응력제거 등을 목적으로 실시 합니다.
여기서 Tempering 부근까지의 온도에서 PWHT 를 실시하는 경우
원소재 상태에서의 각종 물성치, 즉 인장강도, 항복강도, 연신률 및 단면감소율 등을 보증할 수 없어 보입니다.
따라서 PWHT 를 통상적으로 Tempering 온도보다 20℃ 이하로 Jop Specification 에서 규정하는 경우가 많습니다.
그런데 ASME Code 의 일부 자재의 경우 꼭 이조건이 만족하지는 않는 것으로 확인 되었습니다.
이는 PWHT 온도를 P-No. 로 Gropup 으로 관리하다보니 부분적으로 발생하는 문제로 이해됩니다.
전기술사님께서 너무나 설명을 잘 해주셨는데, 제가 조금 부가하면,
LAS(Low Alloy Steel)의Tempering 목적은 연성/인성 증가도 있지만 Creep 강도 향상을 위한 적정한 석출물 형성을 위해서도 중요합니다.
LAS에서 PWHT의 목적은 취성 파괴(잔류 응력제거, 조직 개선, 수소 방출 등) 방지와 Creep 강도 향상인데, 취성 파괴 측면에서는 변태 온도만 넘지 않는다면 온도가 높을 수록 좋다고 할 수 있습니다. 하지만 상온 강도나 Creep 강도를 고려한다면 온도가 너무 높으면 과도하게 떨어질 우려가 있긴 때문에 Tempering 온도 이하로 관리 시키게 됩니다.
Mechanical Test를 통해 사전 검증을 받은 경우 허용해 줄수 있다는 말(http://www.twi-global.com/technical-knowledge/job-knowledge/heat-treatment-of-welded-joints-part-2-115/)도 있지만 실제 적용은 어렵다고 봅니다.
우선 답변에 감사 드립니다.
저도 언젠가 기술사가 되어서 질문에 자신있게 답변 할 그날이 오기를 소망하고 있습니다.^^
결론적으로 20도씨 이하는 단순히 tempering 온도에 가까워지거나 혹은 그 이상이 되면 물성치 저하가 우려되기 때문에 이것을 예방하기 위한 단순한 목적으로 이해하면 될까요?
제가 low alloy steel에 대하여 tempering 온도 이상(30~50도)에서 PWHT 후 기계시험을 하였는데 급격한 물성치 저하는 발견되지 못하였으며 오히려 정상적인 PWHT에서 얻을 수 있는 물성치와 유사하였습니다. 그래서 더 혼란 스럽습니다.
모재 Tempering 온도보다 몇 도정도 낮은 온도에서 제품의 PWHT를 하는 가에 대한 근거 자료는 없습니다.
기본적인 History는 과거 오래전 미국에서 원자력 주기기를 제작할 때 모재 Tempering 온도보다 25℉ 낮게 PWHT 온도를 관리하는 내부 기준이 있었고, 이러한 기준이 원자력 분야에서 통상적으로 적용하고 있습니다.
단, 고객(한수원) 입장에서 더 안전하게 25℉보다 더 큰 20℃ 낮게 요구를 하고 있는 것으로 판단이 됩니다.
결론적으로 모재 Tempering 온도보다 몇 도를 낮게 PWHT를 하도록 하는 것은 모재의 Tempering 온도를 열처리중에 초과하지 않도록 하는 Safety Factor 개념으로 이해를 하시면 됩니다.
만약, PWHT중에 고객이 정한 Safety Factor는 초과하였으나 모재 Tempering 온도를 초과하지 않았다면 품질 문서는 발행이 되나, 현상사용으로 조치가 될 것으로 판단이 됩니다. (현상 사용으로 가지 위한 과정이 쉽지는 않겠지만…)
이러한 품질문제가 발생하기 전에 제작사에서는 열처리 전 공정에 대한 검토를 통해 고객의 요건을 초과하지 않도록 세심한 관리가 요구됩니다.
추가로 모재의 Tempering 온도를 올리는 방안도 있으나, 소재를 제작하는 공급업체와 협의가 필요합니다.
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