안녕하세요, 전문가 분들께 여쭤봅니다.
Pressure Vessel 자재 SA516 70N Plate(40t,42t,48t) 를 구매하여, Mill Test Cert.를 받았는데
내부 품질 조직에서 NCR 이 발행되었습니다.
Test Coupon 에 대한 Simulation PWHT Holding Time, Heating Reate, Cooling Rate 값 이 ASME Code 기준에
벗어나 충족하지 않는다고 합니다. (48t Code 상 116분 인데 Mill Test Cet. 에 95분)
Simulation PWHT Holding Time 도 ASEM VIII Div. 1 Table UCS-56.1 의 값 이상으로
진행되어야 하는건지요?
어떤곳에서보면 Simulation Holding Time 이 실제 열처리 시간의 80%이상 이면 된다고
하던데, Test Coupon 에 대한 Simulation PWHT의 ASME Code 상 특별한 규정이 있는건가요?
Code 상 만족을 못한다면 어떻게 처리하는건가요?
전문가분들의 답변 기다려 봅니다.
감사합니다
친절하신 설명에 감사드립니다. 아래 추가 질문 드려봅니다
자재구매시 MPS 상에 ASME Code 에 의한 PWHT Simulation on Test Coupon 을 명기하여 자재입고 되고 아래 Mill Test Certficate 를 접수했는데
사내 QC Team 에서 ASEM VIII Div. 1 Code 를 벗어나 NCR 을 발행하였습니다.
1) NCR 발행 대상인가 궁금합니다.
2) NCR 발행하였으면, 별도 Test Coupon 으로 다시 ASME Code 기준으로 Simulation PWHT 시행해야 하는건지요?
성적서상 "1. Post Weld Heat Treatment(Times: 3) ~" 에서 "Times: 3" 이 무엇을 의미하는지 밀 메이커에 문의해 보시기 바랍니다.
추가로 PR(Purchase Request)도 문서로 같이 확인 해 보시기 바랍니다.
감사합니다,
NCR은 아주 정상적으로 발행된 것으로 봅니다.
앞서 극기상진님의 좋은 답글에 적극 동의합니다. 이제 이 NCR을 어떻게 처리해야 하느냐는 문제는 논리적 근거에 바탕을 두어야 하기에 조금만 더 추가해 봅니다.
우선 ASME Section IX, Article IV (QW-400)의 목적을 검토할 필요가 있다고 봅니다.
이곳은 승인된 WPS를 구성하는 Welding Data의 필요 조건을 제시한 것인데 근본적으로는 새로운 WPS의 필요성을 최소화하기 위함입니다. 여기서 허용하는 범위내의 유사용접에 이 WPS를 사용할 수 있다는 말이 됩니다. 이는 오직 용접부의 Technical한 보증을 의미합니다.
그러나 모재 자체의 요구 사항은 달라질 수 있습니다. 즉, 더 짧은 Holding 시간으로 완성된 모재라면 모재에 무슨 문제가 일어날 수 있을까요? holding time 116 분 (per code) 과 95 분 (per MTR) 사이의 가장 큰 차이는 TS와 toughness일 것입니다. 즉, 95분에서의 TS는 약간 더 높게, Toughness는 CVN impact test absorbing energy (AE)가 약간 더 낮게 나타날 것입니다. 따라서 PWHT조건이 요구와 다를 경우, 실 구매 재료에 대한 TS & Impact test 를 실시하여 모재와 같은 온도, HR, CR에서 정상 holding time 의 결과치를 증명하여야 합니다. 즉, 116 분 (per code)에서 낮아지는 TS가 설계 조건 (SMTS)을 만족하는지를 확인할 필요가 있습니다. 모재를 95분에서 실시했고 116분을 추가하여 실시하므로 사실 TS는 모재 116분의 결과보다 더 떨어질 수는 있지만 일반적으로 추가 holding time 으로 21분 (=116-95)을 실시하지는 않습니다 (due to mass effect). 현재 MTR상에 TS & YS가 보이지 않아 쉽게 예상할 수는 없지만 실제 TS가 좀 여유 (> 3 to 5 ksi)가 있다면 MSTS를 쉽게 만족할 수 있을 것으로 봅니다.
Impact test가 실시된 모재라면 추가로 실시할 수 있으나 이 경우, 일반적으로 더 높은 AE가 나오므로 꼭 필요하지는 않습니다 (client요구가 없다면).
만약, 3 cycle SPWHT가 요구된다면 116 x 3 분 (per code) 과 95 x3 분 (per MTR) 사이의 차이는 1 cycle에 비해 더 크게 나타나므로 (일반적으로 두께가 두꺼울수록 더 크게) 348분 test에서는 다소 긴장이 될 수 있을 겁니다 (경험상).
전문가분들의 소중한 의견 감사드립니다.
한가지 의문은 Plate 모재 Test Coupon 에 대한 PWHT Simulation 도 실제 Code상 요구되는
시간을 100% 충족해야 하는것입니다.
아래 ASME Sec.VIII D.1 USS-85 HEAT TREATMENT OF TEST SPECIMENS 의 조항에 보면 전체시간의 80% 이상이면
될수 있을것 같은데, 이 조항으로 상기 NCR 을 처리할수 없는것인지요?
ASME Sec.VIII D.1 USS-85 HEAT TREATMENT OF TEST SPECIMENS,
c) (4)The total time at temperature shall be at least 80% of the total time at temperature during actual heat treatment of the product and may be performed in a single cycle.
여러 의견이 있고 강재 제조사 시각의 간단한 참고 댓글로 참고드립니다
모재 대상 두께당(인치당) 시간, 1 혹은 3 사이클 조건의 주문이 많고 요구 보증 사양이 다른 만큼 화학 조성도 제조 단가도 다른 경우가 일반적입니다
승온 냉각 조건도 제시되어야 하고 열처리 시 드웰링 온도와 시간의 유효 범위에서 보증되는 강재 입니다
용접시 형성되는 인장 잔류응력을 제거하기 위한 후열처리 시 특성이 떨어지는 경우가 일반적인데 3번 반복시 특성이 많이 떨어지므로 합금설계를 통해 특성을 기준이상 확보한 강재입니다
UCS-85는 Fabrication중에 one cycle PWHT를 위한 Production Test의 Tolerance를 규정한 것인데 그 배경은 Sec. IX, QW-407.2와 같이 용접부의 강도를 위한 것입니다. 만약 UCS-85의 내용이 모재에도 허용한다면 당연히 그 내용은 Table UCS-56-1에도 제시되어야 하겠지요. 우리가 기지 제작 중 실시한 PWHT가 Table UCS-56-1 규정을 만족하지 못한다면 그 PWHT 는 불합격이 됩니다.
그런데 MTR은 자재의 성적 증명서입니다. 구매자의 RFQ에 특별한 PWHT, Mechanical/Metallurgical/Corrosion Test를 요구한다면 그 내용의 확인 Data가 MTR에 표기되어야 할 것입니다. 모재에 PWHT를 실시하면 강도는 다소 떨어지게 됩니다. 만약 RFQ 에서 구체적인 PWHT를 제시하였다면 Mill에서는 모재의 시편에 대해 그 100% PWHT 후의 TS 결과를 MTR에 표기하여야 합니다. 당연히 공급되는 모재는 PWHT를 하지 않은 상태이므로 TS는 PWHT후 감소될 만큼 높이 유지가 되어야 합니다.
예를 들어, 구조 설계를 강도, 70 ksi (or allowable stress) 에서 실시한 상태에서 긍정적인 결과로 100% PWHT 모재의 강도 = 72-73 ksi (in MTR), non-PWHT 모재의 강도 = 74-77 ksi (실제 공급재료의 강도), 80% holding PWHT PQR강도 = 73-74 ksi 와 유사한 Acceptable Data 를 가정할 수 있습니다. 그러나 만약, 80% PWHT 모재의 강도 = 70 - 72 ksi 라면 실제 공급되는 모재 (No PWHT)의 강도 = 72-74 ksi 정도가 예상되지만 기기 제작 중 100% PWHT 모재의 강도는 TS < 70 ksi가 될 수있기 때문 (Not Acceptable) 입니다. 이런 자료는 경험치일 뿐이므로 실제로는 Test에 의한 증명이 필요합니다.
한편, ASME Section VIII, Div.1에서의 Governing Thickness (실제 용접되는 부위의 최대 두께 기준)는 기기의 PWHT나 RT 의 요구 사항을 판단하는 기준이 됩니다. 그러나 MTR의 PWHT 의 결과는 Nominal Thickness (구매 두께) 전반에 영향을 미치기에 MTR의 TS data 를 평가하는데 Governing Thickness 를 적용하는 것은 논리에 맞지 않습니다.
실제 이 자재로 50 t 이하 one cycle PWHT라면 80% PWHT 후 TS와 100% PWHT 후 TS와의 차이는 아주 적을 것으로 예상됩니다. 그러나 MTR처럼 RFQ 요구에 의해3 cycle PWHT를 적용한다면 80% PWHT 후 TS와 100% PWHT 후 TS와의 차이는 문제의 소지를 충분히 야기시킬 수 있습니다.
따라서 PWHT를 고려한 MTR에서 TS가 80% PWHT 임을 (이 경우 95 minutes, each cycle) 명기한 것은 NCR의 대상이 될 수 있습니다.
그런데 이 강종, 이 두께에 3 cycle PWHT를 적용할 이유가 있는지는 또 다른 의문입니다.
안녕하세요, 김영복 기술사 입니다.
문의주신 내용에 대해 아래와 같이 의견 드립니다.
Q1. Test Coupon 에 대한 Simulation PWHT Holding Time, Heating Reate, Cooling Rate 값 이 ASME Code 기준에 벗어나 충족하지 않는다고 합니다. (48t Code 상 116분 인데 Mill Test Cet. 에 95분)
A1. ASME BPVC Sec.VIII, Table UCS-56-1 기준으로 하면 1mm 당 2.4분으로 계산해보면 48T 는 116분 정도 holding time이 필요합니다.
Test Coupon은 PQT를 진행하기 위한 자재로 생각됩니다. 실제 용접 및 PWHT를 수행 후 기계시험 외 필요 시험을 진행할 예정이면, 밀시트에 있는 내용은 참고로만 활용할 수 있을 것으로 판단됩니다.
Q2. Simulation PWHT Holding Time 도 ASEM VIII Div. 1 Table UCS-56.1 의 값 이상으로 진행되어야 하는건지요?
A2. 시뮬레이션 PWHT라고 하는 것은 '제작단계에서 실시하는 1차 PWHT', '1차 PWHT 완료 후 보수 용접이 필요한 경우 용접 후 다시 2차 PWHT', '마지막으로 운반 및 설치 중 보수용접이 필요한 경우 3차 PWHT'로 총 '3사이클의 PWHT'를 모재가 견디고 기계적인 성능을 보일 수 있음을 밀 메이커에서 성적서 상으로 보증하는 것으로 이해하시면 될 거 같습니다. 그래서 PQT 진행 시 3사이클 만큼의 Holding Time을 적용 후 기계 시험을 통해 절차 인정을 진행하게 됩니다.
Q3. 어떤곳에서보면 Simulation Holding Time 이 실제 열처리 시간의 80%이상 이면 된다고 하던데, Test Coupon 에 대한 Simulation PWHT의 ASME Code 상 특별한 규정이 있는건가요?
A3. ASME BPVC Sec.IX, QW-407.2에 보시면 제작과정에 필요한 PWHT Holding Time의 최소 80%의 시간을 PQT 과정에서 진행해야 한다는 내용이 나옵니다. 예로 48T 모재로 PQT를 진행하게 되면 최소 Holding Time 은 116분 x 80% = 93분 이상은 1싸이클로 진행하셔야 하고, 3싸이클로 진행해야 한다면 116분 x 3싸이클 = 348분 x 80% = 279분은 최소로 Holding Time을 적용하셔야 합니다. 그리고 WPS에는 PWHT시 Holding Time으로 348분이 최소로 명기되어야 합니다.
Test coupon은 PQT를 진행하기 위한 자재이므로 꼭 시뮬레이션 PWHT를 만족한 자재를 사용할 필요는 없을 것으로 판단되며, 이유는 PQT 과정에서 위와 같이 3싸이클을 만족하는 기계적 물성을 보여주면 될 것이기 때문입니다. 만약 제작과정에 사용할 자재가 이미 발주되어 3싸이클이 검토되지 않은 상태로 납품 될 경우가 있는데, 이럴 경우는 자재만 가지고 추가적인 PWHT를 진행한 후 자재의 기계적 물성이 만족되는 것을 확인해 주면 서로 협의가 가능할 것으로 판단됩니다. 그런데 만약 기계적인 물성이 만족되지 않으면 밀 메이커와 다시 협의가 필요할 수도 있습니다.
감사합니다.