ohjunok님의 글
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저는 화학plant 공무 담당자 입니다.
저희 plant내 다음과 같은 환경에서 socket welding부의 잦은 crack 발생이 되고 있어 원인 구명을 정확히 하지 못해 고민하고 있습니다.
용접 및 부식관계 전반적인 자문을 얻고자 합니다.

Material : pipe size 2" A106Gr.B SCH80
flange sorf A105

환경 : HCBN+H2 GAS + H2S(1.6wt%)
oper Temp.30-50도씨 pre.45kg/cm^2

crack 발생부 : pipe와 flange의 socket용접bead center 원주방향
아르곤 tig 용접

crack부 작업 모양 특기사항 :
-.socket용접 gap이 거의 없음
-.용접비드높이가 spec.보다 낮음(1배)
(spec 모재두께의1.4배)
-.용접 및 모재의 경도 : br 200이하 측정됨

process에 많은 부분이 유사하게 제작되어 있는데 심각성이 있습니다.
친절한 답변 부탁드립니다.

----------------- [답 변] -------------------

보내주신 메일의 내용을 잘 살펴 봤습니다.
균열의 원인은 현재로서는 뭐라고 단언해서 얘기하기가 매우 어려운 사항입니다.

보내주신 검사결과 보고서에는 Slip On Flange의 Socket Weld부에 Gap이 적어서 열팽창을 흡수하지 못해서 발생된 것으로 추정하셨는 데..
근거가 충분하지는 않지만, 어느 정도 가능성이 있는 내용입니다.
하지만, 이는 주로 고온에 관련된 내용으로 Socket 용접시에 Gap 부족이 현재와 같은 온도 조건에서 발생된 균열의 주 원인으로 제시하기에는 다소 부족합니다.

각종 Code에서는 socket 용접 적용을 금지하는 규정을 제시하지는 않고 있으며, 대개 Job spec.에서 Size와 Line Class를 기준으로 규제하지요.
아래 내용은 Socket 용접에 관한 Code 규정에 대한 간단한 정리와 이와 관련된 Gap A Let의 설명입니다. (충분한 자료는 아니지만 참고가 될 것입니다.)

1. SPACE RING에 대한 Code Requirement
ASME B31.3 328.5.2 Fillet and Socket Welds
Minimum welding dimensions for socket welding componets are shown in Fig. 328.5.2.C
Thermal growth를 고려하여 Code 에서는 Min. welding gap을 고려하도록 되어 있음.

2. LG CALTEX Requirements for Ring Spacer
SAS-B120, GENERAL WELDING REQUIREMENTS
14.1 Socketwelding
(i) For socket welding, care shall be taken to ensure that a minimum clearance of 1.6 mm and a maximum of 3.2 mm remain between the male and female ends at the bottom of the socket welded fitting.
A space ring of suitable thickness may be used to seat the male end in the socket, provided that the material of ring is porous and will permit gases to escape to the bore during welding.

3. SK정유(유공)는 Heater 주변 고온의 Small bore line socket welding 부분에서 Thermal growth absorbing을 하지 못해 crack이 발생한 사례가 있었습니다.
그 후 SK정유는 고온 Socket welding 부분에는 반드시 Space ring을 설치하고 있습니다.

4. (중국) SHANTOU LPG Terminal Project
Owner인 CALTEX사는 Socket welding gap에 대한 guarantee를 요구하였고
그 대책으로 별첨 그림에 나타난 Space ring을 사용 하였습니다.

5. Space Ring Material
5.1 Card board washer
재질은 종이 이므로 용접시 부분적인 손상에 의한 종이조각 또는
유체 Service시 손상된 종이등이 orifice등에 끼일 가능성이 있음.
5.2 Space Ring
Material : 316 SS, 국일 Gasket 에서 유공의 요청에 따라 개발 하였다고 합니다.
사진에 나와 있는 API Certification은 Ring gasket에 대한 Certification 이며,
Space Ring 과는 전혀 무관합니다.
참고로 국일은 GAP A LET 이라는 제품명으로 판매하고 있습니다.

Cost자료 (SHANTOU LPG TERMINAL Project)
1/2” : 205원, 3/4” : 217원, 1” : 260원, 1.1/2” : 305원
그림은 첨부된 File을 참조하세요.

이외에 H2S에 의한 언급도 되어 있었는 데..
이에 관한 내용은 가능성은 충분하지만, 문제의 본질을 파악하기 위해서는 좀더 자세한 자료와 조사가 필요합니다.

제 생각에는 지난번에 메일로 말씀드린 바와 같이 공정전체에 대한 검토와 조사가 선행되어야 개개의 균열 및 부식 손상에 대한 이해와 접근이 이루어 질 수 있을 것 같습니다.

좀더 자료를 찾아보고 다시 답변드리겠습니다.