이규확
2004-09-14 16:53:27
6
789
참 오래 간만에 여기에 들어 오게 되었습니다.
한동안 몸과 마음에 여유가 없어서 즉 너무 일만 하다보니 마음도 각박해 지고. 이젠 조금 여유를 가지려고 여기에 글(?)을 올림니다. 모두들 건강하시고 아래의 문제에 대한 답을 부탁드립니다. 아니면 첨언이라도 부탁 ^^;
제가 근무하고 있는 현장에서 상기 제목과 관련한 이종용접 부분에 PMI (Alloy Verification Test) 를 한 결과, 상당 부분 용접봉을 잘못 사용한 것으로 판명되어 유첨과 같은 Test Coupon 을 만들어 PMI 를 하였습니다.
(유첨화일을 참고하십시요, 아래의 것은 공백이 무시되는 군요)
c/s + sts + c/s
a b c d e
a : API5L Gr. B
b : ER309
c : A312 TP304
d : ER308
e : API 5L Gr. B
1" #40, #40S pipe 사용, 사용용접봉 Thai-Kobelco
a, c, e 는 PMI 결과 아주 휼륭한 결과를 보여 줬다.
그러나, b 의 경우 PMI 결과치가 ER308 을 사용하여 용접한 결과를 보였고, d 의 경우는 PMI 결과치가 A312 TP304 와 비슷한 결과를 보였음.
업체와 확인을 해보니 분명히 제대로 된 용접봉을 사용했다고 하고, pmi 결과는 다르게 나오고.
그래서 위의 실험결과를 아래와 같이 해석하였습니다.
배관 Dia 가 작은 경우는 상대적으로 큰 배관에 비해 온도효과가 많을 것으로 판단, 즉 큰 구경의 배관은 3차원적으로 열발산이 되는 반면에 두께가 얇은 작은 배관은 2차원으로 열발산이 된다. 즉 열발산이 늦다.
위에 근거하여 용접중에 용접봉속에 있는 Cr, Ni 등이 탄소강 쪽으로 이동할 수 있는 시간이 상대적으로 작은 배관이 길 것으로 예상되므로 이 확산시간을 줄이면 희석효과 (Diffusion, Dilution) 가 덜하게 되므로 PMI 결과가 제대로 나올 수 있을 거라고 판단하기에 이르렀음.
즉 PMI 결과를 좋게 나오게 하려면, (우선 올바른 용접봉을 사용해야 겠지만), Heat Input 을 줄이면 될 것 같아서 아래와 같이 업체에 이를 통보했음.
즉, I & V 를 낮추고, Travel Speed 를 높이고............,
게다가, 위의 실험결과를 사업주에게 알려서 ER309 용접봉 사용한 곳에 PMI 결과가 ER308 을 사용하여 용접한 것과 비슷하거나 조금이라도 높으면 Accept 하고 있습니다.
그런데, PMI mahcine 의 성적서를 보니 "This implies that sixty six percent of all measurements have to be within this precision" 이런 문구가 있지만, 이종 용접부위의 PMI 결과가 나쁘게 나오면 Cut & reweld 하라고 지시했음.
위의 건은 주로 2" 이하의 Small Bore & Socket welding 에 적용하고, 그 이외의 배관에는 적용하지 않았음.
그리고 또 중요한 것은 이종용접에서 PMI 결과를 좋게(?) 하려면, 가능하면 Stainless 근처에 probe 를 대는 것이다. 같은 용접봉을 썼더라고, 탄소강 쪽은 Cr, Ni 함량이 Stainless 쪽보다 낮기 때문이다. 어떤 경우는 PMI check 시 Stainless 쪽은 PMI 결과가 Accept 인 반면에, 탄소강 쪽은 Reject 인 경우가 있었다.
이상 상기와 같이 본인 나름대로의 해석과 판단으로 일을 처리하였습니다.
위에서 제가 판단을 잘못하였거나 혹은 개선할 점등이 있으면 개념치 마시고 많은 지적을 부탁드립니다.
참고로, 제가 근무하는 현장은 이종용접이 많은 편입니다. 대부분의 여타 프로젝트에서는 이종용접은 주로 support 에 국한 하고 있지만, 이 현장은 사업주의 comment 에 따라서 main 배관의 Spec Break 부분에 Flange Joint 를 채택하지 않고 직접용접하는 것입니다. 그러면 관리 point 가 줄어들기 때문입니다. Flange Point 가 많으면 그만큼 더 신경이 쓰이는 거죠.
태국라용에서 이규확 (2004년 9월 14일)
to : 이진희선배님 ("나 한국들어가면 진짜로 술 사줄거야?")
pmiresultfordissimilarwelding.pdf
한동안 몸과 마음에 여유가 없어서 즉 너무 일만 하다보니 마음도 각박해 지고. 이젠 조금 여유를 가지려고 여기에 글(?)을 올림니다. 모두들 건강하시고 아래의 문제에 대한 답을 부탁드립니다. 아니면 첨언이라도 부탁 ^^;
제가 근무하고 있는 현장에서 상기 제목과 관련한 이종용접 부분에 PMI (Alloy Verification Test) 를 한 결과, 상당 부분 용접봉을 잘못 사용한 것으로 판명되어 유첨과 같은 Test Coupon 을 만들어 PMI 를 하였습니다.
(유첨화일을 참고하십시요, 아래의 것은 공백이 무시되는 군요)
c/s + sts + c/s
a b c d e
a : API5L Gr. B
b : ER309
c : A312 TP304
d : ER308
e : API 5L Gr. B
1" #40, #40S pipe 사용, 사용용접봉 Thai-Kobelco
a, c, e 는 PMI 결과 아주 휼륭한 결과를 보여 줬다.
그러나, b 의 경우 PMI 결과치가 ER308 을 사용하여 용접한 결과를 보였고, d 의 경우는 PMI 결과치가 A312 TP304 와 비슷한 결과를 보였음.
업체와 확인을 해보니 분명히 제대로 된 용접봉을 사용했다고 하고, pmi 결과는 다르게 나오고.
그래서 위의 실험결과를 아래와 같이 해석하였습니다.
배관 Dia 가 작은 경우는 상대적으로 큰 배관에 비해 온도효과가 많을 것으로 판단, 즉 큰 구경의 배관은 3차원적으로 열발산이 되는 반면에 두께가 얇은 작은 배관은 2차원으로 열발산이 된다. 즉 열발산이 늦다.
위에 근거하여 용접중에 용접봉속에 있는 Cr, Ni 등이 탄소강 쪽으로 이동할 수 있는 시간이 상대적으로 작은 배관이 길 것으로 예상되므로 이 확산시간을 줄이면 희석효과 (Diffusion, Dilution) 가 덜하게 되므로 PMI 결과가 제대로 나올 수 있을 거라고 판단하기에 이르렀음.
즉 PMI 결과를 좋게 나오게 하려면, (우선 올바른 용접봉을 사용해야 겠지만), Heat Input 을 줄이면 될 것 같아서 아래와 같이 업체에 이를 통보했음.
즉, I & V 를 낮추고, Travel Speed 를 높이고............,
게다가, 위의 실험결과를 사업주에게 알려서 ER309 용접봉 사용한 곳에 PMI 결과가 ER308 을 사용하여 용접한 것과 비슷하거나 조금이라도 높으면 Accept 하고 있습니다.
그런데, PMI mahcine 의 성적서를 보니 "This implies that sixty six percent of all measurements have to be within this precision" 이런 문구가 있지만, 이종 용접부위의 PMI 결과가 나쁘게 나오면 Cut & reweld 하라고 지시했음.
위의 건은 주로 2" 이하의 Small Bore & Socket welding 에 적용하고, 그 이외의 배관에는 적용하지 않았음.
그리고 또 중요한 것은 이종용접에서 PMI 결과를 좋게(?) 하려면, 가능하면 Stainless 근처에 probe 를 대는 것이다. 같은 용접봉을 썼더라고, 탄소강 쪽은 Cr, Ni 함량이 Stainless 쪽보다 낮기 때문이다. 어떤 경우는 PMI check 시 Stainless 쪽은 PMI 결과가 Accept 인 반면에, 탄소강 쪽은 Reject 인 경우가 있었다.
이상 상기와 같이 본인 나름대로의 해석과 판단으로 일을 처리하였습니다.
위에서 제가 판단을 잘못하였거나 혹은 개선할 점등이 있으면 개념치 마시고 많은 지적을 부탁드립니다.
참고로, 제가 근무하는 현장은 이종용접이 많은 편입니다. 대부분의 여타 프로젝트에서는 이종용접은 주로 support 에 국한 하고 있지만, 이 현장은 사업주의 comment 에 따라서 main 배관의 Spec Break 부분에 Flange Joint 를 채택하지 않고 직접용접하는 것입니다. 그러면 관리 point 가 줄어들기 때문입니다. Flange Point 가 많으면 그만큼 더 신경이 쓰이는 거죠.
태국라용에서 이규확 (2004년 9월 14일)
to : 이진희선배님 ("나 한국들어가면 진짜로 술 사줄거야?")
pmiresultfordissimilarwelding.pdf
우선 잘 지내고 있는 것 같아 반갑습니다.
질문한 내용의 맞고 안 맞고는 현장 관리 측면에서 그리 중요한 내용이 아닌 것 같아서 언급을 피하고 공부할 과제를 하나 알려주지요
용접 과정에서 용탕의 이동이 있습니다.
이를 Weld Pool Convection이라는 개념으로 설명하는 데...
여기에 포함되는 힘이 크게 구분하여 세가지로 나눕니다
- Buoyancy Force
- Electromagnetic Force
- Surface Tension
그리고 이런 힘들이 용접 변수와 연계하여 나타나는 힘의 분포를
- Velocity Field와 Temperature Filed의 복합 효과로 평가합니다.
Dillution에 대해서 얘기를 하려면 이런 개념을 실제 용접 조건의 변수 즉 입열량이나 전압, 용접속도 등에 접목하여 충실하게 이해를 해야겠지요.
맨날 말로만 하지 말고 서울에 오면 연락하고 소주 한잔 합시다.
그런데 이렇게 공적인 자리에서 이런 얘기하려니 좀 쑥스럽네요.
질문한 내용의 맞고 안 맞고는 현장 관리 측면에서 그리 중요한 내용이 아닌 것 같아서 언급을 피하고 공부할 과제를 하나 알려주지요
용접 과정에서 용탕의 이동이 있습니다.
이를 Weld Pool Convection이라는 개념으로 설명하는 데...
여기에 포함되는 힘이 크게 구분하여 세가지로 나눕니다
- Buoyancy Force
- Electromagnetic Force
- Surface Tension
그리고 이런 힘들이 용접 변수와 연계하여 나타나는 힘의 분포를
- Velocity Field와 Temperature Filed의 복합 효과로 평가합니다.
Dillution에 대해서 얘기를 하려면 이런 개념을 실제 용접 조건의 변수 즉 입열량이나 전압, 용접속도 등에 접목하여 충실하게 이해를 해야겠지요.
맨날 말로만 하지 말고 서울에 오면 연락하고 소주 한잔 합시다.
그런데 이렇게 공적인 자리에서 이런 얘기하려니 좀 쑥스럽네요.
아래의 것에 대한 대답만 하겠습니다.
What I am wondering is why the PMI requires the chemical limitation for the dissimilar weld joints because the main role of the joint is good weldability with required mechanical property but corrosion/erosion resistance.
용접봉을 잘못 사용하는 경우의 예
1. 용접사의 무지 및 오용 : 용접봉 통에 혼재되어 있음.
2. 용접봉의 식별표시 불량 (타용접봉, 예를들면 현대용접봉같은 경우는 용접봉의 끝단에 Hard Marking 이 있으나, Thai - KOBE 용접봉은 그런 표시가 없고 단지 용접봉 끝에 Paint 만 칠해져 있음)
3. 작업자의 게으름. 높은 타워에서 작업하던 용접사가 이종용접봉을 써야 하는데 안가지고 와서 그냥 ER308 로 용접함.
이상이 제가 근무하는 현장에서 벌어진 예입니다.
이를 사업주도 알고 있어서, 이종용접의 경우에 PMI 를 하라고 Hydro Test Punch 가 나온 것입니다.
Stainless Steel 은 단지 304 계열만 있어서, PMI를 waiver 받았는데 위의 경우가 발생되어 부득이 PMI 를 재개하게 되었습니다.
태국에서 이규확
What I am wondering is why the PMI requires the chemical limitation for the dissimilar weld joints because the main role of the joint is good weldability with required mechanical property but corrosion/erosion resistance.
용접봉을 잘못 사용하는 경우의 예
1. 용접사의 무지 및 오용 : 용접봉 통에 혼재되어 있음.
2. 용접봉의 식별표시 불량 (타용접봉, 예를들면 현대용접봉같은 경우는 용접봉의 끝단에 Hard Marking 이 있으나, Thai - KOBE 용접봉은 그런 표시가 없고 단지 용접봉 끝에 Paint 만 칠해져 있음)
3. 작업자의 게으름. 높은 타워에서 작업하던 용접사가 이종용접봉을 써야 하는데 안가지고 와서 그냥 ER308 로 용접함.
이상이 제가 근무하는 현장에서 벌어진 예입니다.
이를 사업주도 알고 있어서, 이종용접의 경우에 PMI 를 하라고 Hydro Test Punch 가 나온 것입니다.
Stainless Steel 은 단지 304 계열만 있어서, PMI를 waiver 받았는데 위의 경우가 발생되어 부득이 PMI 를 재개하게 되었습니다.
태국에서 이규확
I reviewed the PMI that you sent me. As my expectation, I cannot find the specific requirement of PMI for dissimilar weld joints but the exemption of PMI for CS parts.
If you want to perform the requirements for dissimilar weld joints in your PMI specification, you have to specify more detail instructions as below;
1. Which side (SS or CS),
2. How much depth (from fusion line/ from inside and/or outside),
3. The target value (chemical composition) at the measuring point
If the joint was not applied to the certified WPS, basically the weld joint should be disqualified. Now how to solve the problem.
PMI Spec is for the qualification with the chemical composition of the base metal and production weld joints (most similar joints) for corrosion resistance while WPS can cover the qualification by the specimen test with mechanical property and metallurgical test results as well as chemical composition. That is to say, PMI can not cover the mechanical/metallurgical properties. For example, as you said, when you used 308SS instead of 309SS for the CS to SS joint, we have to consider what the PMI gives us the solution. The answer is nothing.
308SS for the CS to SS joint has very poor buffer effect (between ferrite steel and austenite steel) compare to 309SS. As a result, the weld joint may be easily cracked during/after welding and/or during operating.
As a normal practice in North America, unless otherwise evaluated the PQR under actual welding condition and normal operating condition, the joints should be disqualified.
I have never seen the PMI requirement for the dissimilar joints in North America yet because WPS/PQR and QA/QC system can cover all production quality.
Hope it helps,
Thomas Eun
If you want to perform the requirements for dissimilar weld joints in your PMI specification, you have to specify more detail instructions as below;
1. Which side (SS or CS),
2. How much depth (from fusion line/ from inside and/or outside),
3. The target value (chemical composition) at the measuring point
If the joint was not applied to the certified WPS, basically the weld joint should be disqualified. Now how to solve the problem.
PMI Spec is for the qualification with the chemical composition of the base metal and production weld joints (most similar joints) for corrosion resistance while WPS can cover the qualification by the specimen test with mechanical property and metallurgical test results as well as chemical composition. That is to say, PMI can not cover the mechanical/metallurgical properties. For example, as you said, when you used 308SS instead of 309SS for the CS to SS joint, we have to consider what the PMI gives us the solution. The answer is nothing.
308SS for the CS to SS joint has very poor buffer effect (between ferrite steel and austenite steel) compare to 309SS. As a result, the weld joint may be easily cracked during/after welding and/or during operating.
As a normal practice in North America, unless otherwise evaluated the PQR under actual welding condition and normal operating condition, the joints should be disqualified.
I have never seen the PMI requirement for the dissimilar joints in North America yet because WPS/PQR and QA/QC system can cover all production quality.
Hope it helps,
Thomas Eun
안녕하세요.
I reviewed the PMI that you sent me. As my expectation, I cannot find the specific requirement of PMI for dissimilar weld joints but the exemption of PMI for CS parts.
If you want to perform the requirements for dissimilar weld joints in your PMI specification, you have to specify more detail instructions as below;
1. Which side (SS or CS),
2. How much depth (from fusion line/ from inside and/or outside),
3. The target value (chemical composition) at the measuring point
제가 보내드린 spec 8 page 하단에 c/s + alloy 에 대한 언급이 있으며, 바로 그 뒷 장에 309 (L) PMI 시 검사할 element 에 해당하는 부분이 나옵니다. 그리고 ASME Section II, Part C 및 용접봉 제조자의 handbook 혹은 mill certificate 에 PMI 결과에 대한 합격치 또한 알 수 있습니다.
그리고 PMI 는 capping 부분에 검사하도록 spec 에 규정되어 있습니다.
If the joint was not applied to the certified WPS, basically the weld joint should be disqualified. Now how to solve the problem.
PMI Spec is for the qualification with the chemical composition of the base metal and production weld joints (most similar joints) for corrosion resistance while WPS can cover the qualification by the specimen test with mechanical property and metallurgical test results as well as chemical composition. That is to say, PMI can not cover the mechanical/metallurgical properties. For example, as you said, when you used 308SS instead of 309SS for the CS to SS joint, we have to consider what the PMI gives us the solution. The answer is nothing.
308SS for the CS to SS joint has very poor buffer effect (between ferrite steel and austenite steel) compare to 309SS. As a result, the weld joint may be easily cracked during/after welding and/or during operating.
308SS 를 이종용접에 사용했을 때는 buttering 효과 보다는 308SS 와 SS 에 포함되어 있는 Cr, Ni 등이 CS 쪽으로 이동하여 dilution 이 될 수 있는 반면에, 309SS 를 사용하면 이를 방지할 수 있고, 부식억제 효과를 좋게 할 수 있습니다.
그러나 이종 용접시 피할 수 없는 부분은 이종 금속간의 열팽창 계수의 차이에 기인하는 열피로 (Heat Fatigue), 화학조성의 차이에 기인하는 탄소 이행(移行) 등입니다. 이와 같은 이재 이음부에 있어서의 문제점을 해소하는 하나의 수단으로, 309계 용접봉 대신 인코넬계를 적용합니다. 인코넬계는 Ni가 높기 때문에 탄소이행이 저지 되면 침탄층의 형성이 방지됨과 함께 열팽창계수도 적으므로, 열피로, 열충격에 대해서 강합니다. 실제 현장에서는 250 ~ 450 도 (섭씨) 이상에서는 309계 스텐레스 용접봉대신에 인코넬계를 적용합니다. (책을 인용했음)
이종용접에 308SS 를 309SS 대신에 사용했을 경우, 얼마나 많은 문제가 있는지는 개인적으로 판단이 서지 않으나, 수 많은 실험과 경험으로 309SS 를 이종용접(부식억제 및 열피로 현상 때문에)에 사용한 것으로 추측이 됩니다.
=> 여기서 부터는 거의 소설적인 이야기이며, 사실이 아닐수도 있는, 정확한 Backdata 가 없는, 그러나 본인의 생각으로 가능한 사실일 거라고 믿고 싶은 내용입니다. 그러므로 모든 상황을 그냥 참고로만 하시기 바랍니다.
소설 시작
1) 이 중에 부식억제를 할 수 있는 이유는, CS 와 SS 는 전위차가 있기 때문에 이들 접촉부위에 galvanic cell 이 형성됩니다. SS 의 전기 음성도 혹은 전기 친화도(electro affinity) 가 CS 보다 높아서 즉 이온화 경향이 커서, SS 쪽의 자유전자가 CS 쪽으로 이동합니다. 전자를 잃는다 함은 산화 된다고 합니다. 그리고 산소와 결합하는 것 또한 산화입니다. SS308로 용접 이종 용접을 했을 때는 CS 와 SS 를 어떤 Barrier 없이 접합시키는 것입니다. 그러나 SS309 의 경우는 이와는 달리 CS 와 SS 의 전기 음성도 차이에서 기인하는 galvanic cell 의 존재로 인한 부식을 억제할 수 있는 barrier 로서 역할을 한다고 생각합니다. 그래서 부식에 대한 저항이 생기는 것으로 판단됩니다.
2) 열피로 현상은 위에 조금 언급되었듯이, 스텐리스 쪽이 열팽창 계수가 높아서 온도의 변화에 민감하게 수축/팽창을 함으로써 생기는 것입니다. 이때 이종용접봉으로 ER309 를 사용하여 용접을 하게되면, CS 과 SS 사이의 중간에서 SS 의 민감한 열팽창/수축에 대한 buffer(완충) 역할을 ER309 용접부가 하는 것으로 판단됩니다. 즉 열팽창계수가 CS 과 SS 의 중간정도가 아닐까 싶습니다. 그러므로 중간단계(ER309 용접부)가 있은 용접부가 중간 단계가 없는 용접부(ER308) 보다 보다 더 열피로에 강하다고 판단됩니다.
이 Paragraph 는 본인 스스로 여태까지 배운 것을 토대로 나름대로의 상상을 가미하여 작성한 것입니다. 후에 정확한 자료를 발견하거나 본인의 MIS-UNDERSTANDING 을 본인 스스로 알게 되면, 이 문제에 대해 다시금 언급하고 CLEAR 하겠습니다. 이점 착오 혹은 오해가 없으시길...
소설 끝.
끝까지 읽어 주셔서 감사합니다.
위의 소설중에 문제가 있거나 혹은 가설에 의문사항등이 있으면 개념치 마시고 리플을 달아 주시기 바랍니다. 가혹한 COMMENT 를 기다리고 있겠습니다.
이규확
As a normal practice in North America, unless otherwise evaluated the PQR under actual welding condition and normal operating condition, the joints should be disqualified.
I have never seen the PMI requirement for the dissimilar joints in North America yet because WPS/PQR and QA/QC system can cover all production quality.
위의 사항에는 어느 정도 공감을 합니다만, 그 룰은 대체로 미국쪽에서는 잘 적용되지만 개발도상국 혹은 후진국에서 적용하기에는 무리가 있습니다. 그래서인지 PMI Spec 에 언급된 것 같습니다.
하시는 일 두루두루 잘 되시고, 정확한 지적 및 저에게 이 문제에 대해 보다 더 생각을 하게 하신데 대해 감사를 드립니다.
이규확
I reviewed the PMI that you sent me. As my expectation, I cannot find the specific requirement of PMI for dissimilar weld joints but the exemption of PMI for CS parts.
If you want to perform the requirements for dissimilar weld joints in your PMI specification, you have to specify more detail instructions as below;
1. Which side (SS or CS),
2. How much depth (from fusion line/ from inside and/or outside),
3. The target value (chemical composition) at the measuring point
제가 보내드린 spec 8 page 하단에 c/s + alloy 에 대한 언급이 있으며, 바로 그 뒷 장에 309 (L) PMI 시 검사할 element 에 해당하는 부분이 나옵니다. 그리고 ASME Section II, Part C 및 용접봉 제조자의 handbook 혹은 mill certificate 에 PMI 결과에 대한 합격치 또한 알 수 있습니다.
그리고 PMI 는 capping 부분에 검사하도록 spec 에 규정되어 있습니다.
If the joint was not applied to the certified WPS, basically the weld joint should be disqualified. Now how to solve the problem.
PMI Spec is for the qualification with the chemical composition of the base metal and production weld joints (most similar joints) for corrosion resistance while WPS can cover the qualification by the specimen test with mechanical property and metallurgical test results as well as chemical composition. That is to say, PMI can not cover the mechanical/metallurgical properties. For example, as you said, when you used 308SS instead of 309SS for the CS to SS joint, we have to consider what the PMI gives us the solution. The answer is nothing.
308SS for the CS to SS joint has very poor buffer effect (between ferrite steel and austenite steel) compare to 309SS. As a result, the weld joint may be easily cracked during/after welding and/or during operating.
308SS 를 이종용접에 사용했을 때는 buttering 효과 보다는 308SS 와 SS 에 포함되어 있는 Cr, Ni 등이 CS 쪽으로 이동하여 dilution 이 될 수 있는 반면에, 309SS 를 사용하면 이를 방지할 수 있고, 부식억제 효과를 좋게 할 수 있습니다.
그러나 이종 용접시 피할 수 없는 부분은 이종 금속간의 열팽창 계수의 차이에 기인하는 열피로 (Heat Fatigue), 화학조성의 차이에 기인하는 탄소 이행(移行) 등입니다. 이와 같은 이재 이음부에 있어서의 문제점을 해소하는 하나의 수단으로, 309계 용접봉 대신 인코넬계를 적용합니다. 인코넬계는 Ni가 높기 때문에 탄소이행이 저지 되면 침탄층의 형성이 방지됨과 함께 열팽창계수도 적으므로, 열피로, 열충격에 대해서 강합니다. 실제 현장에서는 250 ~ 450 도 (섭씨) 이상에서는 309계 스텐레스 용접봉대신에 인코넬계를 적용합니다. (책을 인용했음)
이종용접에 308SS 를 309SS 대신에 사용했을 경우, 얼마나 많은 문제가 있는지는 개인적으로 판단이 서지 않으나, 수 많은 실험과 경험으로 309SS 를 이종용접(부식억제 및 열피로 현상 때문에)에 사용한 것으로 추측이 됩니다.
=> 여기서 부터는 거의 소설적인 이야기이며, 사실이 아닐수도 있는, 정확한 Backdata 가 없는, 그러나 본인의 생각으로 가능한 사실일 거라고 믿고 싶은 내용입니다. 그러므로 모든 상황을 그냥 참고로만 하시기 바랍니다.
소설 시작
1) 이 중에 부식억제를 할 수 있는 이유는, CS 와 SS 는 전위차가 있기 때문에 이들 접촉부위에 galvanic cell 이 형성됩니다. SS 의 전기 음성도 혹은 전기 친화도(electro affinity) 가 CS 보다 높아서 즉 이온화 경향이 커서, SS 쪽의 자유전자가 CS 쪽으로 이동합니다. 전자를 잃는다 함은 산화 된다고 합니다. 그리고 산소와 결합하는 것 또한 산화입니다. SS308로 용접 이종 용접을 했을 때는 CS 와 SS 를 어떤 Barrier 없이 접합시키는 것입니다. 그러나 SS309 의 경우는 이와는 달리 CS 와 SS 의 전기 음성도 차이에서 기인하는 galvanic cell 의 존재로 인한 부식을 억제할 수 있는 barrier 로서 역할을 한다고 생각합니다. 그래서 부식에 대한 저항이 생기는 것으로 판단됩니다.
2) 열피로 현상은 위에 조금 언급되었듯이, 스텐리스 쪽이 열팽창 계수가 높아서 온도의 변화에 민감하게 수축/팽창을 함으로써 생기는 것입니다. 이때 이종용접봉으로 ER309 를 사용하여 용접을 하게되면, CS 과 SS 사이의 중간에서 SS 의 민감한 열팽창/수축에 대한 buffer(완충) 역할을 ER309 용접부가 하는 것으로 판단됩니다. 즉 열팽창계수가 CS 과 SS 의 중간정도가 아닐까 싶습니다. 그러므로 중간단계(ER309 용접부)가 있은 용접부가 중간 단계가 없는 용접부(ER308) 보다 보다 더 열피로에 강하다고 판단됩니다.
이 Paragraph 는 본인 스스로 여태까지 배운 것을 토대로 나름대로의 상상을 가미하여 작성한 것입니다. 후에 정확한 자료를 발견하거나 본인의 MIS-UNDERSTANDING 을 본인 스스로 알게 되면, 이 문제에 대해 다시금 언급하고 CLEAR 하겠습니다. 이점 착오 혹은 오해가 없으시길...
소설 끝.
끝까지 읽어 주셔서 감사합니다.
위의 소설중에 문제가 있거나 혹은 가설에 의문사항등이 있으면 개념치 마시고 리플을 달아 주시기 바랍니다. 가혹한 COMMENT 를 기다리고 있겠습니다.
이규확
As a normal practice in North America, unless otherwise evaluated the PQR under actual welding condition and normal operating condition, the joints should be disqualified.
I have never seen the PMI requirement for the dissimilar joints in North America yet because WPS/PQR and QA/QC system can cover all production quality.
위의 사항에는 어느 정도 공감을 합니다만, 그 룰은 대체로 미국쪽에서는 잘 적용되지만 개발도상국 혹은 후진국에서 적용하기에는 무리가 있습니다. 그래서인지 PMI Spec 에 언급된 것 같습니다.
하시는 일 두루두루 잘 되시고, 정확한 지적 및 저에게 이 문제에 대해 보다 더 생각을 하게 하신데 대해 감사를 드립니다.
이규확
(1) ASME Section II, Part C: Chemical composition limit for electrode/filler (undiluted weld metal) per each AWS class no. Weld metal shall be analyzed (only analyzing) for the listed elements.
(2) Maker Handbook: Only reference data (No governing limit) for typical chemical composition on the deposited weld metal (not electrode/filler) in based on their WPS
(3) PMI requirement for welding: Chemical composition on the weldment- it is not for specimen (normally less than 10% of all weld joints is required for PMI applicable materials in North America) If you require the level of ASME Section II, Part C for the dissimilar weld joints, it is not reasonable because it is for electrode/filler. If you require the level of maker reference data for the dissimilar weld joints, it is also not reasonable because it is only for typical data for the deposited weld metal. Therefore you have to specify your required level (chemical limit) with the exact measuring location (“capping part”should to be more specific because it is too vague part in diluted zone) in your PMI spec.
309SS ; 22-25%Cr, 12-14%Ni = contains 18-21% ferrite structure
308SS ; 18-21%Cr, 9-11%Ni = contains 8-9% ferrite structure
The main role of 309SS is buffer effect due to high ferrite, and the second effect is compensation of the dilution on the weld joint due to high Cr. If the 2nd effect is main purpose, one of the alternative ways is to extend the length of stainless part as a width of weld bead with 308SS welding (may be more economic). You can think why the weld joints of 304SS to 304SS are used 308SS instead of 309SS. The reason is that the buffer effect is not required for the joint. 309SS is not an economic material any more for the joint even though it is more excellent than 308SS.
Please refer the following references.
NiDI report series No. 14018
http://www.hobartbrothers.com/pdf/DiamondArc30917.pdf
http://www.kobelco.co.jp/p026/english/img/technical-r/technical-r/v2n2/v2n2,5.pdf
The buffer effect of Inconel 82 & 182 (as a next upgrading) is superior to 309SS but they are very expensive. So Inconel 82 & 182 are normally used for the weld joints required heat treatment for carbon steel parts or for high fatigue service as you mentioned. Finally the dissimilar weld joint will be exempt from the heat treatment.
As you mentioned, for high temperature operating service, about more than 400 deg.C (or 800 deg.F), also Inconel 82, 182, E(R)NiCrFe-2 or 3 and 347SS (as a next upgrading) are selectively recommended instead of 309SS because of the Cr-carbide precipitation or creep/fatigue strength.
Thanks for good discussion.
Good luck,
Thomas Eun, P.Eng.
PMI Specialist
(2) Maker Handbook: Only reference data (No governing limit) for typical chemical composition on the deposited weld metal (not electrode/filler) in based on their WPS
(3) PMI requirement for welding: Chemical composition on the weldment- it is not for specimen (normally less than 10% of all weld joints is required for PMI applicable materials in North America) If you require the level of ASME Section II, Part C for the dissimilar weld joints, it is not reasonable because it is for electrode/filler. If you require the level of maker reference data for the dissimilar weld joints, it is also not reasonable because it is only for typical data for the deposited weld metal. Therefore you have to specify your required level (chemical limit) with the exact measuring location (“capping part”should to be more specific because it is too vague part in diluted zone) in your PMI spec.
309SS ; 22-25%Cr, 12-14%Ni = contains 18-21% ferrite structure
308SS ; 18-21%Cr, 9-11%Ni = contains 8-9% ferrite structure
The main role of 309SS is buffer effect due to high ferrite, and the second effect is compensation of the dilution on the weld joint due to high Cr. If the 2nd effect is main purpose, one of the alternative ways is to extend the length of stainless part as a width of weld bead with 308SS welding (may be more economic). You can think why the weld joints of 304SS to 304SS are used 308SS instead of 309SS. The reason is that the buffer effect is not required for the joint. 309SS is not an economic material any more for the joint even though it is more excellent than 308SS.
Please refer the following references.
NiDI report series No. 14018
http://www.hobartbrothers.com/pdf/DiamondArc30917.pdf
http://www.kobelco.co.jp/p026/english/img/technical-r/technical-r/v2n2/v2n2,5.pdf
The buffer effect of Inconel 82 & 182 (as a next upgrading) is superior to 309SS but they are very expensive. So Inconel 82 & 182 are normally used for the weld joints required heat treatment for carbon steel parts or for high fatigue service as you mentioned. Finally the dissimilar weld joint will be exempt from the heat treatment.
As you mentioned, for high temperature operating service, about more than 400 deg.C (or 800 deg.F), also Inconel 82, 182, E(R)NiCrFe-2 or 3 and 347SS (as a next upgrading) are selectively recommended instead of 309SS because of the Cr-carbide precipitation or creep/fatigue strength.
Thanks for good discussion.
Good luck,
Thomas Eun, P.Eng.
PMI Specialist
공지사항
The diffusion rate (increase) depends on the cooling rate (decrease) and total heat input (increase) for multi-pass welding.
What I am wondering is why the PMI requires the chemical limitation for the dissimilar weld joints because the main role of the joint is good weldability with required mechanical property but corrosion/erosion resistance. So it is the most important to select the welding materials (electrode/filler) with a good buttering effect between two different materials.
In this point of view, most of company standards have that the chemical limit is only for welding electrode/filler and a little of similar weld joints(1) except chemical analysis for weld overlay (2).
(1) The result is higly different according to the detecting direction and depth. However this requirement is not reasonable unless specified a measuring instruction.
(2) Critical factor: depth from the overlay surface
Please send me the PMI requirement by email (teun@suncor.com) if you have a specific standard.
Thanks,
Thomas Eun