아시다시피, P91 재질은 9Cr-1Mo-V-Nb 재질(Tempered Martensite 조직)로 고온.고압환경에서의 우수한 크리프 능력이 특징입니다.  실제 용접 시 WPS 변수(예열 충분히 높게, 적정 층간온도, 저수소계 용접봉 사용 등)를 정확히 지키고, 이후 정확하게 PWHT(온도 x 유지시간 준수)를 수행하는 것이 가장 중요한데, 문제 발생 후 경도를 낮추는 방안은 쉽지 않습니다.
PWHT Curve는 그럴듯 하나, 실제 설치상태 부적절 혹은 Heat Loss 등이 발생하여 용접부의 온도가 낮아 Tempering되지 않았을 가능성이 있습니다 
실제 ASME B31.3에서의 P91 PWHT온도는 705~775C인데,  배관 두께에 따라 다르겠지만 보통 730C 이하에서는 경도가 높게 나온다고 하네요...
     
그리고, 실제 적용해 볼 수 있는 방안은 재열처리 정도가 아닐까요 ? 기존에 수행한 PWHT온도보다 조금 높게 해서 PWHT를 재수행하는 것이며, 이때 변태온도를 초과해선 안됩니다 (예를 들면, 기존 730C -> 760C,  단, 변태온도인 790C 초과금지)
당사에서 최근에 P9 배관 용접부에 대해 브리넬경도는 만족했는데, 시편의 Micro 경도에서 Limit을 초과하여, Mock-up Test를 수행한 적이 있습니다.  PWHT 온도를 상향하여 해결을 한 경험이 있습니다.  

그리고, 향후 유사 문제를 방지하기 위해서는 현장 검사를 하는 담당자입장에서는 용접변수를 정확히 지켜 작업을 하는 가와 PWHT를 정확히 수행하는 가를 밀착관리하는 것이 방법이 아닐까 싶습니다   

선배님 

좋은 정보 감사드립니다.

염치 없지만 몇가지 더 여쭈어 보겠습니다.

1. 모재쪽에서 경도값이 낮게 나오는데 이것도 열처리 및 용접 중 절차를 제대로 하지 않아서 그런건가요>?

2. PWHT 를 두번 수행하게 되면 이에 대한 시뮬레이션 데이터나 자료를 가지고 있어야 하지 않나요?

3. 만약 재열처리후에도 경도 값이 안나오는 경우가 있을까요>?

두서없이 질문 드린점 양해부탁드립니다.

감사합니다.

금속이 딱딱해 지는 것은 여러가지 관점에서 볼 수 있는데, 그중에 하나가 가공경화입니다.

모재의 경우에는 열처리에 의해 가공경화 효과가 사라지게 되기 때문에 열처리 전에 비해 다소 낮은 값이 나올 수 있습니다.

물론 열처리를 너무 엉터리로 (푹삶는 열처리를) 해도 경도 값이 낮아질 수는 있으나, 해당 재질의 특성을 고려할때에 업체에서 그런 실수를 할 가능성은 작다고 봅니다.

열처리를 반복해서 하게 되면 그에 대한 보증을 원론적으로 해야 합니다. 그래서 Simulation Test를 통해 반복된 열처리를 해도 기계적 특성에 문제가 없음을 증명하는 과정을 요구하게 됩니다.

대개의 경우에 반복된 열처리를 통해 경도 값이 낮아 지는 정도는 그리 크지 않습니다. 첫번째 열처리 보다 약간 낮아지거나 거의 같은 수준이 유지됩니다. 따라서, 재열처리를 해도 여전히 경도가 높게 나올 수는 있습니다. 맨 처음 초기 용접 과정이 매우 부적절했거나 이후 첫번째 열처리가 너무 엉터리로 진행되면 반복된 열처리에 의해서도 경도 값이 낮아지지 않을 수 있습니다. 

그렇다면 경도가 높다고 무조건 Reject를 시켜야 하나? 사실 이 부분은 매우 큰 고민이 되고, 햔장의 Inspection Engineer가 즉각적인 구제 방안을 논할 사항은 아닙니다.  Inspector는 당연히 Non-Confirmance Report를 작성해야 할 것이고, 그이 따라 관련 엔지니어링 그룹이 모여서 의사결정을 해야 합니다.

좋은 답글 위에 조금만 추가해 봅니다.  다소 중복되는 답글도 되지만 질의 하나씩을 요약하여 정리해 봅니다.

Q1. P91(나인크롬)재질 파이프 경도 검사를 진행하고 있는데 고객이 제시한 값보다 높게 나오는 용접부가 많아서요.

[A1: 이 경우는 PWHT의 온도를 낮게 적용한 경우가 주로 해당됩니다.  730-750 deg.C이하로 적용할 때 종종 발생합니다.]

Q2. 모재쪽에서 경도값이 낮게 나오는데 이것도 열처리 및 용접 중 절차를 제대로 하지 않아서 그런건가요>?

[A2: 다소 복잡한 원인이 예상되는데 그 중 하나는 As-welded상태에서 용접부+HAZ의 아주 높아진 경도가 PWHT를 통해 상당히 아래로 떨어지게 되지만 모재부는 Welding에 의해 경도가 그다지 오르지 않은 상태에서 PWHT 후에도 약간의  변화만 있을 뿐이기 때문이라고 봅니다.  이 과정에서도 용접부+HAZ의 경도는 일반적으로 모재보다 낮게 떨어지지는 않기 때문에 (단, Type IV zone은 제외) 결과적으로 모재가 낮은 값을 나타내 보이는 것으로 판단합니다.

Q3. PWHT 를 두번 수행하게 되면 이에 대한 시뮬레이션 데이터나 자료를 가지고 있어야 하지 않나요?

[A3: 반복되는 열처리는 마지막의 적용 상태가 가장 결정적으로 영향을 미칩니다.  또한 먼저한 열처리의 열적 이력은 마지막 열처리에 의해 대부분은 소멸되기 때문입니다.  마지막은 기록용으로, 이전 것은 참고용으로 이용 (보관)만 하면 될 것 같습니다.  애기를 다산하는 산모가 마지막 출산 후 산후조리가 여생의 건강에 아주 큰 영향을 미치는 것과 유사하다고 할까요.  PWHT Procedure는 EPRI 2024 Report (4^th Edition) for Grade 91 참조하시기 바랍니다.] 

Q4. 만약 재열처리후에도 경도 값이 안나오는 경우가 있을까요?

[A4: 경도 값이 안나온다는 것을 PWHT로 부터 높은 경도로 만들 수 없느냐로 이해한다면, 그건 불가능 합니다.  PWHT후의 경도는 모든 부위에 대해서 떨어지는 것이 정상이기 때문입니다.  만약, PWHT 후에 경도값이 너무 떨어져서 규정치를 맞출 수 없는 상황이 고민이라면 용접이 완료된 상태에서는 PWHT의 온도와 Holding Time을 약간 낮추어 주는 방법이 유일하게 고려할 수 있는 방법이라고 봅니다.]