강범석
2019-12-16 14:54:48
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용접 자료를 찾아 보고 정확하게 이해가 되지 않아 질문드립니다.
이중재질의 용접을 하려고 합니다.
sus와 carbon 용접을 이중재질 용접봉인 T309L(고려) 주로 용접을 합니다.
만약 이걸로 carbon A105(K03504)와 A216-WCB를 용접을 하면 크랙이 발생하나요?
(위는 둘다 카본이라 T309로 용접하면 안될꺼 같은데.....
제 생각은 카본용접봉으로 하는게 맞는거 같습니다.)
그리고 carbon + low alloy 계열을 이중용접을 하려고 하면 어떡게 해야하는지가 궁금합니다.
용접봉은 어떤걸 따라가야 하나요?? 아님 따로 용접봉이 있나요??
초보자라 너무 막연하게 질문드립니다.
309를 가지고 일반 탄소강의 용접을 하게 되면 용접은 가능합니다. 하지만 이종 재질의 접촉에 따른 부식 등의 부수적인 문제점들이 생길 수 있습니다. 그냥 일반 탄소강용 E70xx계열로 용접하시면 됩니다.
일반 탄소강에 비해 Low alloy로 갈 수록 용접성은 솔직히 좀 떨어집니다. 합금 원소의 영향과 열처리 효과 등으로 인해 상대적으로 쉽게 균열 발생의 위험성이 있습니다. 이런 경우에 일반적으로는 고장력 쪽으로 용접봉 선정을 따라가게 되는데, 용도에 따라서 반드시 그렇게 할 필요가 있는 것은 아닙니다.
이종 재질의 용접은 무조건 쉽고 편한쪽으로 따라가시면 절반은 성공한 겁니다. 개별 상황에 따른 용접봉 선정은 별도로 추가 질의해 주시고, www.nidi.org 등에 보면 이종 재질 용접에 대한 가이드라인이 아주 잘 되어 있으니 그런 자료를 참고로 보세요.
좋은 답글에 조금만 더 첨언해 봅니다.
일반적으로 용접 재료의 선정은 아래의 Check 항목들의 확인 후 결정되어야 하며 특별한 요구가 없다면 API RP582의 적용 (또는 은정철, 용접재료와 코드, 대신기술, 2000) 을 적극 추천됩니다. 아울러, 특별한 요구가 없다면 대개 P. No. 가 높은 쪽의 용접 재료를 적용하는 것이 일반적이며, 또한 Ferritic steels에서 PWHT가 요구되면 P. No.가 높은 쪽의 요구 조건을 따르는 것이 End-User의 일반적인 요구이기도 합니다.
[DMW 에서의 Check 항목들]
1. DMW (Dissimilar Metal Weld) Cracking ; 주로 다른 성분 및 물리적 특성에 기인함: 보다 자세한 내용은 API RP571 (2nd edition or draft for 3rd edition) and API RP582 (3rd edition or draft for 4th edition) 참조요.
2. PWHT Requirements on CS or Low Alloy Steels : 만약 ASS 또는 Ni Alloy와 welding 된다면 Buttering 고려
3. 운전 중 Galvanic Corrosion 고려
4. 용접부의 내식성과 강도 및 Toughness
5. 용접중/후의 변형 그리고 Welding Sequence
6. HAZ의 Hardness
7. WPS & PQR 그리고 Weld Joint Detail and Welding Process
답변의 내용을 약간은 오해하신 면이 있네요. 이종 재질 중에 더 강한 것과 상대적으로 좀 약한 것이 있을 때에 둘중에 약한 것이 용접하기가 좀더 쉽겠지요.
흔히 현장에서 이런 상황에 무조건 더 높은 강도 것을 따라가라고 하는 데, 반드시 그렇게 할 필요는 없다고 말씀드립니다.
AWD D1.1에 보면 Lower Grade로 용접하라는 얘기가 있습니다.
다만,그렇게 낮은 쪽으로 용접을 진행하다 보면, 예열이나 기타 용접 조건 관리가 9Cr쪽이 아닌 탄소강 쪽으로 치우지게 되기 때문에 9Cr쪽은 상대적으로 균열 발생의 위험성이 커지겠죠. 그래서 그런 상황에서는 제반 용접 조건을 9Cr 쪽으로 맞추는 게 좋습니다.
배관의 경우에 예를 들어 두가지 재질이 서로 마주하게 된다면 해당 조인트는 반드시 더 높은 강도쪽으로 써야 할 이유는 없습니다. 낮은 강도의 것이 그 지점까지는 충분히 견디기에 그 조인트를 이종재질로 만든 것이지요.
Industrial Codes and Standards 에서 용접재료로 Lower Grade (Lower Strength 로 이해됨) 로 용접하라는 요구를 아무 조건없이 제시하는 것은 일반적으로 규격으로서의 추구 방향 (적용의 다양성)에서 다소 벗어나는 것으로 판단됩니다. AWS D1.1 의 어디에 이런 요구가 있는지요.
한편, 실무 적용시 Codes and Standards해당 요구 사항의 적용 조건 외에도 may, should, shall, must, recommend 등의 용어 해석/강제성과 Title (code, standard, spec, SP, RP, TR, Bulletin, publication, etc.) 에 의한 강제적용 유무를 명확히 규명할 필요가 있습니다.
아울러 특별한 용접부 설계 기준이나 요구사항이 없다면 CS to Cr-Mo steel or Cr-Mo to Cr-Mo steel 간의 DMW를 위한 용접재료는 다음의 Standards를 참조하시기 바랍니다. 현재 각기 다음 version을 위해 draft를 검토 중이지만 최신판은 ( )와 같습니다. RP = recommended practice, TR = technical report
(1) Conventional Cr-Mo steel: API RP582 (2016)- 가능한 용접재료를 거의 모두 추천함.
(2) Advanced (V-enhanced) 9Cr-1Mo steel [예, Gr. 9, 91, 911, 92 to others]: API TR938-B (2008) – 특히 여기에서는 Embrittlement and Type IV Cracking의 Risk를 가장 염두에 두고 다양한 방안을 제시하고 있습니다. 그외 EPRI, Euroweld, Kobelco, Welding Journal, NACE, TWI, JIP 등의 Papers & Reports, 여러 유럽 Standards, 기타 여러 Lab Reports가 다음 Version을 위해 검토 중인 것으로 알려져 있습니다.
그러나, 많은 End-User (또는 Client)가 해당 Project의 Welding Spec에서 Industrial Codes and Standards 보다 훨씬 자세한 요구 조건 (DMW 재료 포함) 을 제시하는 경우가 많으니 있다면 꼭 확인해 보시기 바랍니다. 당연히, Spec에서 아주 무리한 요구 사항이 있다면 자재발주전 (또는 견적시) Deviation을 Client에게 제출하는 것도 현명한 방법이 될 것입니다. 나중에 (공사 중/후반에) 발견한 Spec상의 무리한 요구 사항을 반영 또는 해결하느라 많은 추가 비용이나 납기 지연을 초래하는 경우를 최근에도 종종 보면서 간단히 몇자 더 적어봅니다.
이상훈님의 좋은 답글에 조금 더 생각을 해 보았습니다.
우선AWS D1.1의 관심사 (규정)는 Overmatching 이 아니고 Matching (주로 주강도 용접용에 적용: 어느 한쪽 강도 기준에 맞춰 용접재료 선정-구조설계와 함께) 과 Undermatching (주로 보조 강도 용접용에 적용: 낮은 쪽 강도 보다 낮은 강도의 용접재료선정-구조설계와 함께) 일테지요. 중요한 것은 용접재료의 선정은 구조설계/계산 및 low hydrogen 용접재료와 함께 이루어져야 한다는 것입니다.
당연히 고강도 강에서는 Brittle Failure의 가능성이 높아지니 용접성의 관점에서는 Lower Strength Welding Electrode (as a matching or undermatching) 가 Welding Cracking을 방지하기에는 유리하겠지요. 그러나 Codes & Standards 에서 이런 종류의 문귀가 강제성이 있는냐 없느냐는 반드시 확인을 하고 넘어가야 한다고 봅니다. 잘 아시다시피 AWS D1.1 Q&A에서 언급한 “Typically” or “may be considered” 관련 항목들은 추천할만한 적용이지만 강제성 (미적용 = Code violation) 을 가지지는 않는다는 의미겠지요. 특히, Q&A Forum에서 다루는 문귀 중 “Typically”, “Should”, Recommend”, “May be”, “Considered”, “Preferable”, “Assumed” 등과 같은 문귀는 “하라고 한다” 나 “해야 한다”와 같은 강제규정으로 해석되어서는 안되겠지요.
AWS D1.1과 같은 포괄적인 Code는 적용의 다양성 (다양한 산업분야, 구조설계/계산, 용접성, etc.) 을 아주 중요시 하기 때문에 강제성을 가지는 Specific condition을 가능한 표기하지 않으려고 노력하게 됩니다. 그러나, 가끔 특별한 강재나 운전 Service에 대한 Standards에서는 Specific용접 관련 요구를 제시하기도 합니다. 예를들어, 이전 답글에서 언급한API TR938-B 에서의 DMW 의 Welding Electrode는 아주 고강도강인 이 용접부의Brittle Failure를 방지하기 위해 용접재료는 Lower strength 쪽으로의 강도를 적용하도록 추천하고 있습니다.
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