두께 28mm P91 배관 pwht 를 740도로 80분 실시하여 문제가 되었습니다.
(CODE 요구사항은 2시간)
시편 채취 후 Impact test 실시하였으나 인성부족으로 요건을 충족시키지 못했습니다.
이럴 경우 만약 PWHT를 다시 740도 120분 실시 후 IMPACT TEST 를 실시하면 값을 만족할까요?
감사합니다!!
정확한 배경이 없어 상세한 상황은 알수가 없지만 어림잡아 짐작해 봅니다.
P91 재질 자체는 Creep resistance강으로 고온에서 주로 사용되고 그래서 Impact test에 대한 요건은 없습니다. 2015년판 이전의 ASME Code에서는 PWHT의 적정성을 확인하기 위해 일부 강종에 대한 Hardnesss value가 code reference로 주어졌는데 PWHT의 적정성을 경도로 측정한다는 배경이 자체가 내부 반발에 부딫혀 그 이후 code에서는 삭제된 것으로 알고 있습니다.
Impact에 대한 요건이 꼭 주어져서 필요한 경우라면 일단 PWHT을 하여 내부 응력을 충분히 줄이시는게 좋습니다. 개인적인 의견으로는 해당 강종은 대부분 고온의 환경에 노출되기 때문에 최종적으로 accumulation되는 후열시간의 총량에 오히려 제한이 있는 경우가 있습니다. 너무 많은 시간을 후열하게 되면 조대 ferrite문제가 생길수 있는것으로 알고 있고, 그렇기 때문에 정해진 후열시간 범위 안에서 관리하여야 하는 것으로 알고 있습니다.
일단, 후열을 멈춘 다음 다시 시행하고 code에서 규정하는 시간을 만족하게 하는 것이 허용되는지 확인하는 것이 좋을거 같고(시간이 이어지는 것을 인정하는지), P91의 특성상 Room temperature까지 떨어진 다음, 다음 Heat cycle을 가하는데 제약조건이 없는지 시행 전에 확인부터 해야 할거 같습니다. P91(15E) 강종에 대한 PWHT처리 시간은 여러 simulation과 경험에 근거하여 주어진 시간이므로 상당히 개연성이 있다고 보여집니다. Impact test를 만족하는지 확신할 수는 없지만 test가 성공할 가능성은 있다고 보여집니다.
감사합니다!!
좋은 대화에 조금만 추가해 봅니다.
우선 추가 PWHT에 의한 인성치의 회복은 긍정적인 방법이라고 봅니다.
PWHT Temperature는 모재와 용접재료의 Ac1 temperature (아래 Eq. 1 for 91 steel) 보다 20 deg. C 이상 낮은 온도에서 실시하면 양호한 인성치의 회복을 (Ac1-20 deg.C에서 최상의 인성치 예상) 기대할 수 있을 것으로 봅니다. (아래 ASME Section I 도 참조요) 다만, PWHT Temperature 가 모재의 Tempering Temperature보다 높아지면 강도의 저하도 올 수 있으니 이값이 설계 강도보다 낮지 않음을 확인할 필요가 있습니다. Holding Time은 높아질수록 인성치의 형상을 기대할 수 있으나 2 hr 을 초과하면 전반적인 경도의 하강이 예상되며, 특히 HAZ 바깥쪽에서의 Soft Zone 이 확대되어 Type IV Crack의 가능성이 높아지게 됩니다. 한편, 추가 PWHT의 경우 상온에서 다시 승온하여 PWHT를 실시해야 하므로 HIC 의 가능성이 있기에 주의 /추가고려가 요구됩니다. PWHT 실시 전 용접부에 MT를 실시하고 100 deg. C 까지는 Heating Rate를 늦추어 수소의 충분한 방출을 유도하는 것도 한 방법이 될 수 있는데 PQR로 확인해 보는 것도 추천됩니다.
Ac1(°C) = 845.5 − 43.9 (Mn + Ni) − 9 (Mn + Ni)2 (element: wt%] -Eg. 1
Maximum PWHT Temperature (preferable) for P15E in ASME Section I
If Ni+Mn is ≤1.0 wt% in BM, the maximum is 800°C (1470°F).
If Ni+Mn is >1.0 but <1.2 wt% in BM, the maximum is 785°C (1445°F).
References
- Welding Journal, March 2013, vol.02, p80s -87s
- https://moscow.sci-hub.se/2487/f5e67f00041fbc47f40e863c8dea25b4/parker2013.pdf?download=true
- https://www.scribd.com/document/412726426/EPRI-Best-Practice-Guidelines-for-Manufacturing-and-Construction-of-Grade-91-9Cr-1Mo-Steel-Components
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0264127520301039
- https://t1.daumcdn.net/blogfile/fs9/24_24_24_36_0FLz7_IMAGE_0_24.PDF?filename=Guideline%20for%20Welding%20P91.PDF
답변 감사합니다.
혹시 CODE 상에는 확인이 안되는데 PWHT 의 Holding Time 은 누적 요구사항일까요?
예를들어 P91 배관 재료가 2시간이 Code 요구사항인데,
현장 오류로 후열처리 처음을 1시간을 수행했습니다
나중에 추가로 할때는 2시간을 다시해야 될까요? 아니면 1시간만하면 될까요 ??
PWHT Holding Temperature와 Time 은 현재의 강도와 인성치 값에 따라 조정할 필요가 있습니다.
대략 현재의 강도에 여유가 충분하고 인성치 값에서 차이가 많다면 ASME Section I 의 최대치에서 2hr 를,
현재의 강도에 여유가 충분하지 않고 인성치 값에서 차이가 많다면 ASME Section I 의 최대치에서 1.5hr 를,
현재의 강도에 여유가 충분하지 않고 인성치 값이 약간 부족한 상태라면 ASME Section I 의 최대치에서 1hr 를 적용하는 것이 좋을 듯 합니다만 강도와 인성 및 Soft Zone의 경도를 모두 만족하기 위해서 사전 PQR이 추천됩니다. 이는 시료를 통한 Test 자료없이 본체에 직접 적용하기에는 실패의 Risk가 높기 때문입니다.
Sec.I을 적용하시는 거라면 PW-39.3에 하기와 같은 문구가 있습니다. "The holding time at temperature as specified in
Tables PW-39-1 through PW—39-14 and Table PW—39.2, need not be continuous. It may be an accumulation of
time of multiple postweld heat treat cycles" 참조하시기 바랍니다. 더 많은 시간을 하시려면 후열 cycle 제한사항을 더 조심하셔야 할것으로 보입니다. Sec.I은 아니지만 원자력분야에서는 Simulation을 하여 후열 시간을 확보하고 그 시간이 지나서 repair가 어려운 경우 temper bead를 적용하고 있습니다. Creep연성이 중요하지만 요즘에는 PWHT의 악영향에 대하여 많이 조망되고 있는 편입니다.
먼저 KR 선급 규칙에 적용을 하면 다음과 같습니다.
- 다 음 -
2025 선급 및 강선규칙
제 2 편 재료 및 용접
제 1 장, 제 1 절 일반사항, 109 재시험, 2 충격시험
3. 열처리를 한 시험재의 성적이 불량한 경우에는 그 재료의 2회(최초 포함 3회)까지를 한도로 열처리 및 재시험을 할 수 있다. 이경에는 기계시험의 전부를 최초 시험과 동일한 시험편 수로 다시 하여야 한다.
이상입니다.
기타 궁금한 사항이 있으시면 언제든지 메일(ahnjh@krs.co.kr)로 연락주세요.
감사합니다.
일단 현재의 경도를 측정하여 고경도(Ex. 250HB 초과)인지 확인해 보시고, 또 현재의 저온인성값이 기준치와 얼마나 차이가 나는지 비교해 보시기 바랍니다
만약 기준치와 차이가 크다면 수행한 PWHT의 효과가 크지 않다는 것이므로 PWHT온도를 10도 상향하여 '750도 x 120분' 으로 수행해 보면 어떨까 싶네요. 이를 위해서는 LMP(=T(C + log t) 값을 계산하여 비교해 보는 것도 좋겠습니다.