김상식 님 쓰신글 제목 : P no 4, 5 용접후 후열처리하는 목적

P no 4,5 은 용접후 후열처리를 꼭 해야하는것으로 알고있는데

 

왜 후열처리하는가에 대해서는 찾아봐도 안나와있어 질문드립니다

첫번째파일 설명

열처리를 하지 않을 경우와 했을 경우 HAZ에서의 경도차이를 보여주고 있습니다.

 

두번째파일 설명

부적절한 ITP, PWHT로 인해 페라이트 석출물이 발생한 것을 보여주고 있습니다.

즉 Brittle한 조직을 가지게 되고 문제가 될 수 있겠죠.

 

세번째파일 설명

PWHT를 제대로 잘 하게 되면 오른쪽 사진과 같이 Fusion Line 경계를 찾기가 불분명해집니다.

 

그리고 Cr-Mo강은 Creep Resistance 강이라고 한다는 점도 참고로 검토해 보세요...

위와 같은 내용이 참고가 될 것으로 판단됩니다.

1531871370&&cr-mo_1.JPG

1531871370&&cr-mo_2.JPG

1531871370&&cr-mo_3.JPG

PWHT목적을 생각해보고 미수행시 어떤문제가 발생할까를 생각해보면 되지않을까요? 용저부수축응력 제거와 인성향상이 주목적인데 CR MO강은 본래 BRITTLE한 재질이라 용접시의 잔류응력을 풀어주지 않으면 사용중 내외부 환경에 의한 크랙민감성이 매우 높아지게 되지요. 이 재질은 높은 온도 및 High Sulfur환경에서 사용하므로 내부 잔류응력을 초소화해주어야 합니다. BCC 조직으로 C.S도 두께가 두꺼우면 PWHT or Stress Relief를 요구하게 되는데 같은 메카니즘입니다.

후열처리라고 하면 주로 C/S의 경우에 Stress Relief 목적의 열처리를 의미합니다. 그러나 용질을 재고용시켜 가공으로 인하여 망가진(?) 금속조직을 회복하기 위한 열처리(용체화)도 후열처리의 범위 내에 있음을 참고하시기 바랍니다. P No.4/5(Cr-Mo계열)를 포함하여 C/S 주된 목적은 용접부 파괴인성을 향상시키기 위해 용접부에 불가피하게 발생하는 인장잔류응력을 제거하고 열영향부의 경도를 낮춰 주는데 있습니다. ASME Code는 C/S 배관에 대해서 특정 두께 이상 혹은 재질에 따라서는 두께에 상관없이 후열처리를 적용하도록 정의하고 있는데 압력배관의 특성상 잔류응력이나 열영향부의 경도가 파괴인성에 크게 영향을 미칠 수 있기 때문입니다. 그런데 가령, 우려할 만큼의 큰 하중이 걸리지 않는다면 구지 시간/비용들여 후열처리를 해야하는 지는 좀 더 고민해봐야 할 것이고 그런 의미에서 반드시 후열처리를 적용해야 한다는 말은 필요에 따라서 적용을 해야한다는 것이 더 합리적인 표현이 아닐까 생각해봅니다. 후열처리를 적용할 지 말지 그리고 어느 조건으로 적용을 해야할 지는 기본적으로 재질, 두께 그리고 사용환경에 따라서 달라질 수 있습니다. 재질은 열영향부 경화능에 영향을 미치고 두께는 질량효과에 따른 경화능과 잔류응력의 크기에 영향을 미칩니다. 그리고 사용환경은 SCC(stress corrosion cracking)와 같은 균열 감수성에 영향을 미치기 때문이죠. 보통 합금성분비율이 높아 경화능이나 균열감수성이 높은 경우, 두꺼워서 용착량이 증가하는 경우 그리고 부식환경에 적용되는 배관일수록 후열처리 기준은 까다로워진다고 보시면 됩니다. 그런데 기준은 그렇다고 하더라도 제품이 정적인 압축하중이 걸리는 부위에 적용된다면 후열처리 과연 할 필요가 있을까요? 저는 개인적으로 충분히 검증만 된다면 과감하게 후열처리를 없앨 수도 있어야 한다고 여깁니다. 후열처리가 분명 파괴인성 측면에서 긍정적인 영향을 주긴 하지만 강도 및 인성저하 등의 부정적인 영향을 초래하기도 하기 때문이죠. 코드에서 언급하는 내용은 그 코드의 범위 내에 있는 제품을 제작하는 경우에 국한되되 권고되거나 추천되는 것이라고 생각됩니다. 구글 검색하시면 Cr-Mo 강의 후열처리에 따른 물성변화에 대한 논문을 쉽게 찾으실 수 있을 것이니 그것을 참고하시는 것도 도움이 될 것 같네요. 부족하나마 답변이었습니다.

김영복 기술사님 좋은 자료 감사합니다. 보호 가스에 대한 부분은 그 가스의 Thermal Conductivity, Thermal Stability와 연계하여 아크의 에너지를 기준으로 평가해야 합니다. 그런데, 그렇게 좀 복합적이면서 원론적인 관점에서 해당 내용을 알려주는 곳이 별로 없지요. 테크노넷에서 진행하는 기술사 강좌에 오시면 자세한 내용을 학습하시고 현장의 문제 해결을 위한 대안을 찾을 수 있습니다.

별도로 알려드린바와 같이 Cr-Mo steel의 PWHT가 CS보다 더 강력히 요구하는 이유는 기본적으로 CCT Curve의 Shift에 기인하여 Microstructures의 변화경향에 따른 경화의 가능성이 더 높기 때문입니다. 한편, Heavy Wall에서는 Multi-Cycle의 PWHT를 적용할 경우나 용접시 많은 경화성 석출물 (대부분 carbides 형태)이 발생하여 경화의 가속은 물론이고 Temper Embrittlement의 가능성을 높일 수 있으므로 필요시 두께와 재질에 따라 이를 방지하기 위한 조치를 별도로 실시하여야 합니다. 별도로 소개 드렸던 자료들 외에도 API 934 series 자료 (RP, TR, Meeting Minutes, Drafts, etc.) 를 참고하시면 더 자세한 정보를 얻을 수 있습니다.