답변 감사드립니다. P-No.15E의 열처리 온도가 730이며, P-No.1의 변태점 온도가 723도로 알고 있습니다. 그래서 두가지의 열처리시 열처리온도가 문제가 될 것으로 사료됩니다. 열처리 온도에 대한 자문을 구하고 싶습니다.

P-No.15E의 열처리 온도는 ASME Sec. VIII Code에 따르면 730이 아니라 Min. 705도로 명기되어 있습니다. 지금 고민하시는 것은 CS가 만약에 723도 이상으로 가열되면, 무슨 문제가 생길 것이냐..? 의 고려로 이해합니다. 앞서 오은종 기술사님이 지적한 바와 같이 고온에서 장시간 열처리를 하게 되면, Ferrite의 분해에 의해 물성치가 감소하는 기계적 특성 변화가 이론적으로는 발생할 수는 있습니다. 하지만 그런 상황뿐만 아니라 아예 조금 더 높은 온도에서 가열하게 되면 Normalizing 효과가 발생하여 기계적 강도가 향상하고 잔류응력도 자연스럽게 감소하게 됩니다. 열처리 온도는 P15E를 기준으로 하지 않으면 모재쪽에서 균열이 발생할 수 있는 위험이 있기에 705도 이상으로 하시고, CS쪽의 기계적 특성에 대한 우려는 간단한 PQ를 통해 검증해 보이시면 될 것 같네요.

9Cr-1Mo-V 저합금강(내열강) 재질인 P-No.15E (SA182 F91, SA234 WP91, SA335 P91, SA336 F91로 이전 P-No.5B이었던 재질)과 탄소강 재질인 P-No.1과 용접을 하기 위한 용가재와 열처리 조건에 대해 설명합니다. 우선 용가재는 두 재질에서 인장강도가 작은 쪽보다 커야합니다. P-No.15E의 최소 인장강도인 Min. 85 ksi와 P-No.1의 대표적인 최소 인장강도인 Min. 48 ksi 또는 Min. 70 ksi를 고려할 때 용가재는 P-No.1 재질의 최소 인장강도보다 커야 합니다. 일반적으로 Min. 80ksi인 E8016-B2/E8018-B2 또는 Min. 90ksi인 E016-B3/E9018-B3를 사용합니다. 단, P-No.15E와 P-No.15E를 용접할 때는 E505-15/E505-16을 사용합니다. 열처리는 기본적으로 P-No.군이 다른 두 재료를 용접이음할 때는 보다 높은 온도범위에서 용접후열처리를 요구하는 재료를 기준으로 용접후열처리를 실시하며, 비압력유지재료를 압력유지재료에 용접할 경우에는 압력유지재료에 대한 용접후열처리의 온도범위를 따릅니다. 즉 P-No.15E의 열처리온도가 P-No.1보다는 높을 수밖에 없으므로 P-No.15의 열처리 온도 조건에 따릅니다. 단, 주의를 하셔야 할 점은 상대적으로 열처리 온도가 높은 P-No.15E를 기준으로 열처리를 함에 따른 P-No.1의 물성치 변화에 대한 검토를 위해 PQ Test시 P-No.1 모재에 대해서도 물성치를 시험하여 보증하는 것도 검토를 바랍니다.

용접은 가능합니다. 이종 재질 용접시에 항상 고려해야 할 사항은 용도에 대한 고민입니다. 이외에 여러가지 고려해야 할 사항이 많이 있지만, 저는 가장 우선적으로 용도에 대한 고민을 먼저 해 보시길 추천합니다. 일반 탄소강과 9C강을 용접해야 한다고 하면, 그 사용 환경은 고온 환경이긴 하지만, Spec. Brake에 의해 온도와 압력이 변화하는 조건이 될 가능성이 큽니다. 즉, 다시 말씀드리면 탄소강으로도 사용이 가능한 환경이라고 할 수 있습니다. 이렇게 말씀드리는 이유는 9Cr의 용접성을 기준으로 한 고민이 필요하긴 하지만, 일단 해당 용접부는 반드시 9Cr에 준해서 선정될 필요는 없으며, 무조건 용접성이 가장 좋은 재료로 용접하는 게 좋습니다. 사용할 수 있는 용접봉(용접재료)는 9Cr 계열 부터 309와 같은 ASS 재질 및 Inconel 계열을 비롯하여 일반 탄소강까지 모두 사용할 수 있습니다. Cr의 함량이 많아질 수록 용접시에 균열 발생 가능성이 크기에 특별한 이유가 없다면 굳이 어려운 강종을 선정할 이유는 없겠지요. 하지만 용접조건은 열이 가해지는 모재의 용접성을 고려하여 9Cr에 준하여 선정하면 됩니다. 그래서 당연히 예열과 후열을 9Cr에 준하여 실시하면 됩니다. 실제 사용환경이 어떤 조건인지 알 수 없기에 일단은 위와 같이 원론적인 의견만 드립니다.