이인홍
2002-06-21 08:50:22
3
647
1. 안녕하세요?
2. 현장실무중에 궁금한 사항이 있어 여쭙니다. 저합금강인
P No. 5A와 5A의 용접(SA 335 P22) 용접)에서는 모재 두께가
12.7mm 초과시 최소예열을 205℃로 하게 용접절차화(wps) 되어
있습니다. 물론 후열도 적용되는 두께입니다.
3. 열관리는 용접중에도 위로는 층간온도를 제어하고, 아래로는 예열온도
이하로 떨어지지 않게 관리를 하게 됩니다. 본 용접이 완료되면
후열처리를 하게 되는데 실제 현장용접(production welding)에서는
용접시간 등의 이유로 인해서 바로 후열처리로 가기는 약간 어려운
현실입니다. 제가 궁금한 것은 저합금강의 용접 열관리가 너무 어려운
것 같아 문의합니다.
ㅇ 저합금강인 P No. 5A와 5A의 용접은 무조건 예열을 수행하면서
용접하고 용접이 끝난후 바로 후열처리로 가야하는지요?
ㅇ 두번째로 일반 탄소강보다 예열 및 후열이 엄격하게 적용되느
이유를 알고 싶습니다.
2. 현장실무중에 궁금한 사항이 있어 여쭙니다. 저합금강인
P No. 5A와 5A의 용접(SA 335 P22) 용접)에서는 모재 두께가
12.7mm 초과시 최소예열을 205℃로 하게 용접절차화(wps) 되어
있습니다. 물론 후열도 적용되는 두께입니다.
3. 열관리는 용접중에도 위로는 층간온도를 제어하고, 아래로는 예열온도
이하로 떨어지지 않게 관리를 하게 됩니다. 본 용접이 완료되면
후열처리를 하게 되는데 실제 현장용접(production welding)에서는
용접시간 등의 이유로 인해서 바로 후열처리로 가기는 약간 어려운
현실입니다. 제가 궁금한 것은 저합금강의 용접 열관리가 너무 어려운
것 같아 문의합니다.
ㅇ 저합금강인 P No. 5A와 5A의 용접은 무조건 예열을 수행하면서
용접하고 용접이 끝난후 바로 후열처리로 가야하는지요?
ㅇ 두번째로 일반 탄소강보다 예열 및 후열이 엄격하게 적용되느
이유를 알고 싶습니다.
I have some different ideas from Mr. Lee’s.
(1) Classes of P No. 5 in Cr-Mo steels
There are three different types in P No.5. One is P No.5A (2 1/4Cr-1Mo or 3Cr-1Mo), another is P No.5B (5Cr-1/2Mo or 9Cr-1Mo) and the other is P No 5C (Cr-Mo steels advanced by V, Ti, Cb, Ca, B, etc). P. No 5A has strong temper embrittlement effect (stress relief cracking, reheat cracking) while P No. 5B has little bit (disregarded). Namely, when you are welding, P. No 5A should be considered the temper embrittlement as well as brittle structure while P. No 5B should be considered the only brittle structure.
(2) Intermediate Heat Treatment (Intermediate Stress Relieving, ISR) only for P No.5A
It is not a immediate heat treatment process after welding but one of the process to prevent the temper embrittlement (stress relief cracking, reheat cracking) at 600-650 deg.C, min. 2hours before main PWHT. ISR is normally applied to non-homogeneous parts (e.g., nozzle attachments) by local heating because these parts are very difficult to relieve completely the residual stress with homogenous stress by PWHT of whole equipment. The requirement of ISR depends on the shape, thickness of the equipment as well as operating service.
It is not code requirement but company engineering practice (specifications).
(3) Dehydrogenation Heat Treatment (DHT) only for P No.5A
It is for dehydrogenation in weldments at about 325-400 deg.C, min. 2hours before main PWHT. It is also not code requirement but company engineering practice (specifications). The requirement of DHT depends on the thickness of the equipment as well as ISR treatment.
(4) Rapid Action from Welded Place to Furnace
It is very good practice to minimize residual stress and to bake out hydrogen but discussible with client.
(5) Hardness of P No.5
Preheating and post-heating are strongly required because P No 5A is much more brittle and easily hardened after welding compare to carbon steels.
Companies in oil and gas industries have the following requirements after welding;
Carbon Steels (P No 1): max 200 BHN
P No 5A and 5B: max 230-240 BHN
References
1. API RP943
2. WRC Bulletin 275
Good luck,
Thomas J.C. Eun
(1) Classes of P No. 5 in Cr-Mo steels
There are three different types in P No.5. One is P No.5A (2 1/4Cr-1Mo or 3Cr-1Mo), another is P No.5B (5Cr-1/2Mo or 9Cr-1Mo) and the other is P No 5C (Cr-Mo steels advanced by V, Ti, Cb, Ca, B, etc). P. No 5A has strong temper embrittlement effect (stress relief cracking, reheat cracking) while P No. 5B has little bit (disregarded). Namely, when you are welding, P. No 5A should be considered the temper embrittlement as well as brittle structure while P. No 5B should be considered the only brittle structure.
(2) Intermediate Heat Treatment (Intermediate Stress Relieving, ISR) only for P No.5A
It is not a immediate heat treatment process after welding but one of the process to prevent the temper embrittlement (stress relief cracking, reheat cracking) at 600-650 deg.C, min. 2hours before main PWHT. ISR is normally applied to non-homogeneous parts (e.g., nozzle attachments) by local heating because these parts are very difficult to relieve completely the residual stress with homogenous stress by PWHT of whole equipment. The requirement of ISR depends on the shape, thickness of the equipment as well as operating service.
It is not code requirement but company engineering practice (specifications).
(3) Dehydrogenation Heat Treatment (DHT) only for P No.5A
It is for dehydrogenation in weldments at about 325-400 deg.C, min. 2hours before main PWHT. It is also not code requirement but company engineering practice (specifications). The requirement of DHT depends on the thickness of the equipment as well as ISR treatment.
(4) Rapid Action from Welded Place to Furnace
It is very good practice to minimize residual stress and to bake out hydrogen but discussible with client.
(5) Hardness of P No.5
Preheating and post-heating are strongly required because P No 5A is much more brittle and easily hardened after welding compare to carbon steels.
Companies in oil and gas industries have the following requirements after welding;
Carbon Steels (P No 1): max 200 BHN
P No 5A and 5B: max 230-240 BHN
References
1. API RP943
2. WRC Bulletin 275
Good luck,
Thomas J.C. Eun
공지사항
이인홍님의 글
------------------------------------
1. 안녕하세요?
2. 현장실무중에 궁금한 사항이 있어 여쭙니다. 저합금강인
P No. 5A와 5A의 용접(SA 335 P22) 용접)에서는 모재 두께가
12.7mm 초과시 최소예열을 205℃로 하게 용접절차화(wps) 되어
있습니다. 물론 후열도 적용되는 두께입니다.
3. 열관리는 용접중에도 위로는 층간온도를 제어하고, 아래로는 예열온도
이하로 떨어지지 않게 관리를 하게 됩니다. 본 용접이 완료되면
후열처리를 하게 되는데 실제 현장용접(production welding)에서는
용접시간 등의 이유로 인해서 바로 후열처리로 가기는 약간 어려운
현실입니다. 제가 궁금한 것은 저합금강의 용접 열관리가 너무 어려운
것 같아 문의합니다.
ㅇ 저합금강인 P No. 5A와 5A의 용접은 무조건 예열을 수행하면서
용접하고 용접이 끝난후 바로 후열처리로 가야하는지요?
ㅇ 두번째로 일반 탄소강보다 예열 및 후열이 엄격하게 적용되느
이유를 알고 싶습니다.
----------------- [답 변] -------------------
우선 답변에 앞서 5Cr과 9Cr으로 대별되는 Low Alloy Steel Fired Heater 재료에 대해 간단히 설명드리겠습니다.
이들 재료는 Cr이 강도 향상과 내 산화성을 높이는 합금 원소로 첨가되어 있는 고온용 강종입니다.
당연히 5Cr 보다는 Cr이 조금 더 들어 있는 9Cr이 더 높은 온도에 사용됩니다. (Tube Support의 경우에는 25Cr 혹은 50Cr도 사용합니다.)
그런데, 이렇게 합금 원소가 들어 있는 강종은 이들 합금 원소의 영향에 의해 용접이나 고온 가공시에 조금만 열관리를 잘 못해도 지나친 경화가 발생하거나, 조직내 원하지 않는 해로운 상들이 생겨서 재료의 특성이 저하합니다.
이때문에 이들 재료의 용접과 열처리에는 매우 까다로운 주의가 필요합니다. 용접시에는 급냉이 되지 않도록 충분한 예열과 후열이 필요하고, 가능한 용접부를 서냉시킬 수 있도록 해야 합니다.
열처리시에도 열처리 온도와 시간을 유지하는 것 뿐만아니라 가열속도(Heatign Rate)와 냉각속도(Cooling Rate)를 관리하는 것이 중요합니다.
특히 냉각속도는 가능한 충분하게 서냉하여 (200℃/hr 이하로) 급냉되지 않도록 해야 합니다. (위에 제시한 온도는 Code 조건보다 좀 까다롭습니다.)
이렇게 경화에 대한 문제점이 크기 때문에 예열과 후열 및 열처리에 대해 많은 신경을 쓰고 있는 것입니다.
질문에 답변드리겠습니다.
첫번째의 것을 Intermediate Heat Treatment라고 합니다.
Intermediate Heat Treatment는 매우 까다롭고 Spec.을 쓴 사람의 의도가 정확하게 무엇인지에 대해 평가와 확인하는 작업이 필요합니다.`
Intermediate Heat Treatment는 크게 급냉을 방지하고 Stress Relieve효과를 극대화 하기 위한 열처리 방법과 용접부내에 잔존하는 수소의 제거를 위한 탈수소(Dehydrogenation Heat Treatment)로 구분됩니다.
후자의 것은 그저 200℃ 이상으로 가열하기만 하면 되므로 현장 적용에 큰 문제점이 없습니다.
전자의 경우에는 실제 열처리 조건에 준하게끔 현장 용접후 바로 그 열처리를 실시하도록 요구하곤 합니다. (사람 잡겠지요..)
그러면 반드시 그렇게 해야 하는 가?
단순한 수소 제거라면 문제가 없지만, 응력제거 효과를 위한 것이라면 두께나 사용되는 용접방법, 용접후 냉각과정에서 석면포를 덮는 다거나 하는 식의 급냉 방지 방법을 제시하거나, 아니면 가스 토치를 가지고 충분히 서냉이 될 수 있도록 가열하는 방법을 제시하거나 하여 발주처의 이해를 구하고 대안을 찾는 것이 좋습니다.
제 개인적인 견해로는 사용되는 환경이 고온이고 특별히 용접과정에서 급냉에 노출될 환경이 아니며, 이후 후속 열처리 과정이 충분하게 이루어 진다면 현장 용접부 바로 실시하는 Intermediate Heat Treatment는 Waive해 줄 수 있다고 봅니다.
두번째의 답은 이미 앞서 강종 특성에 대한 설명으로 갈음하고자 합니다.
추가 질문이 있으시면 언제든지 다시 문의하시거나 아니면 직접 연락주세요.
이진희 / 용접기술사, 금속재료 기술사.