김정우
2006-03-05 16:29:22
3
559
Clad plate(SA516-70+SA240-410S Clad)을 이용하여 압력용기을 제작하고 있는데,주문주 Spec.에"All cold-formed head plate shall be normalised after forming to restore the original proproties."구절이 있어 냉간으로 제작한 Head plate을 Normalizing(900℃)온도에서 열처리을 요구하고 있습니다.
일반 Carbon palte(SA516) 냉간제품은 Normalizing(900℃)온도에서 열처리 가끔 하는데,
당사에서는 현재까지 Clad plate을 Normalizing(900℃) 온도에서 열처리해본 경험이 없이 Clad plate의 unbonded및 Mechanical properties,etc 문제를 염려하고 있습니다.
SA240-410S Clad plate 열처리(Normalizing) 문제점등이 있으면 부탁드립니다.(혹은 기술자료가 있으면 발췌도 부탁드립니다.)
일반 Carbon palte(SA516) 냉간제품은 Normalizing(900℃)온도에서 열처리 가끔 하는데,
당사에서는 현재까지 Clad plate을 Normalizing(900℃) 온도에서 열처리해본 경험이 없이 Clad plate의 unbonded및 Mechanical properties,etc 문제를 염려하고 있습니다.
SA240-410S Clad plate 열처리(Normalizing) 문제점등이 있으면 부탁드립니다.(혹은 기술자료가 있으면 발췌도 부탁드립니다.)
누군가 발주처에서 Spec.을 좀 무리하게 해석한 것으로 판단됩니다.
이하의 내용은 개별적으로 구체적인 근거를 제시하기 보다는 그저 편하게 저의 견해를 적어 봅니다.
Cold form이후의 열처리는 한마디로 응력제거에 의해 응력부식균열을 방지하고 조직을 균질화 하여 기계적 특성을 회복하는 데 그 목적이 있습니다.
그리고 이런 조치는 대개의 경우 탄소강에 한해 적용하곤 합니다.
그렇다면 지금의 상황과는 좀 다른 면들이 있지요
첫째, 응력부식균열에 관한 사항은 내부의 유체가 직접적으로 냉간가공에 의해 부식을 유발할 수 있는 조건이 직접 접촉을 하지 않기에 해당 사항이 없다고 말씀드릴 수 있습니다.
물론 두번째 고려 사항인 기계적 특성, 예를 들어 강도나 연신율등에 관한 부분은 좀 다른 관점에서 봐야 하겠지만, 이역시 그다지 중요한 문제점이 되지는 않는 것으로 판단합니다.
그렇다면, 이러한 상황하에서 굳이 발주처의 요구대로 410 Clad를 열처리 했을 경우에 나타날 수 있는 문제점이 무엇이 있는가?
- 열팽창 계수의 차이에 의한 박리(Lamination)
이는 Clad철판의 품질 기준에 따라 실시하는 UT검사에 그 합부가 정해지겠지만, 304 혹은 316과 같은 Austenitic Stainless Steel의 경우 보다는 열팽창계수의 차이가 크지 않기에 그다지 문제가 되지 않을 것으로 판단합니다. 그보다는 Normalizing이후의 변형을 잡기 위한 추가 적인 성형이 필요할지도 모르겠습니다. 실제 사용된 두께와 치수를 기준으로 평가가 필요한부분이겠지요.
- Clad조직 변화가 발생할 수 있는 문제점
참 어려운 얘기지요. 가능성은 누구나 한마디 쯤 할 수 있겠지만, 제대로 된 Data가 있는 것도 아니고 800F취성 등 여러가지 상황을 언급할 수 있겠으나, 단언하기는 쉽지 않습니다.
다만, 410SS 자체의 열처리 온도가 일반 Carbon Steel과 별로 다르지 않은 온도 구간이기에 (참고, ASME Sec. VIII Div.1 UCS-56, UHA-32)역시 심각한 상황은 발생하지 않을 것으로 판단합니다.
제일 좋은 검증 방법은 직접 열처리를 해서 변화를 판단하는 것이 되겠지요.
- Clad 재료의 변색과 내식성 저하
이에 관한 사항으로 저는 아주 심각한 문제 상황을 접한 경험이 있습니다.
바로 410SS의 내식성 저하로 인해 표면에 부식이 발생하고 열처리 이후의 변색된 부분을 처리할 방법이 마땅하지 않다는 점이지요
이곳 현장체험에서 제 글을 찾으시면 어떤 문제점이 있었는 지 잘 아실 겁니다.
대충 이런 내용들이 생각나는 것들입니다.
이상의 내용과 관련하여 추가적인 자료나 도움이 필요하시면 별도로 연락주세요.
이진희 기술사 senior@naver.com
이하의 내용은 개별적으로 구체적인 근거를 제시하기 보다는 그저 편하게 저의 견해를 적어 봅니다.
Cold form이후의 열처리는 한마디로 응력제거에 의해 응력부식균열을 방지하고 조직을 균질화 하여 기계적 특성을 회복하는 데 그 목적이 있습니다.
그리고 이런 조치는 대개의 경우 탄소강에 한해 적용하곤 합니다.
그렇다면 지금의 상황과는 좀 다른 면들이 있지요
첫째, 응력부식균열에 관한 사항은 내부의 유체가 직접적으로 냉간가공에 의해 부식을 유발할 수 있는 조건이 직접 접촉을 하지 않기에 해당 사항이 없다고 말씀드릴 수 있습니다.
물론 두번째 고려 사항인 기계적 특성, 예를 들어 강도나 연신율등에 관한 부분은 좀 다른 관점에서 봐야 하겠지만, 이역시 그다지 중요한 문제점이 되지는 않는 것으로 판단합니다.
그렇다면, 이러한 상황하에서 굳이 발주처의 요구대로 410 Clad를 열처리 했을 경우에 나타날 수 있는 문제점이 무엇이 있는가?
- 열팽창 계수의 차이에 의한 박리(Lamination)
이는 Clad철판의 품질 기준에 따라 실시하는 UT검사에 그 합부가 정해지겠지만, 304 혹은 316과 같은 Austenitic Stainless Steel의 경우 보다는 열팽창계수의 차이가 크지 않기에 그다지 문제가 되지 않을 것으로 판단합니다. 그보다는 Normalizing이후의 변형을 잡기 위한 추가 적인 성형이 필요할지도 모르겠습니다. 실제 사용된 두께와 치수를 기준으로 평가가 필요한부분이겠지요.
- Clad조직 변화가 발생할 수 있는 문제점
참 어려운 얘기지요. 가능성은 누구나 한마디 쯤 할 수 있겠지만, 제대로 된 Data가 있는 것도 아니고 800F취성 등 여러가지 상황을 언급할 수 있겠으나, 단언하기는 쉽지 않습니다.
다만, 410SS 자체의 열처리 온도가 일반 Carbon Steel과 별로 다르지 않은 온도 구간이기에 (참고, ASME Sec. VIII Div.1 UCS-56, UHA-32)역시 심각한 상황은 발생하지 않을 것으로 판단합니다.
제일 좋은 검증 방법은 직접 열처리를 해서 변화를 판단하는 것이 되겠지요.
- Clad 재료의 변색과 내식성 저하
이에 관한 사항으로 저는 아주 심각한 문제 상황을 접한 경험이 있습니다.
바로 410SS의 내식성 저하로 인해 표면에 부식이 발생하고 열처리 이후의 변색된 부분을 처리할 방법이 마땅하지 않다는 점이지요
이곳 현장체험에서 제 글을 찾으시면 어떤 문제점이 있었는 지 잘 아실 겁니다.
대충 이런 내용들이 생각나는 것들입니다.
이상의 내용과 관련하여 추가적인 자료나 도움이 필요하시면 별도로 연락주세요.
이진희 기술사 senior@naver.com
It is very strict requirement compared to that in ASME. However some of companies have the same requirement for solid carbon steel vessel in North America. The requirement for clad vessel is still questionable.
We may consider the following situations;
1. Disbonding between CS and 410 SS.
; The main concern for disbanding will be on cold forming instead of on normalizing because the mechanical properties of 410 SS will be greatly changeable per cold forming whilst the thermal expansion coefficients are almost same. The required shear stress, 20,000 psi per ASME may be enough to prevent disband during heat treatment but questionable for cold forming (It depends on the experience of head forming vendor greatly and actual shear stress in MTR.).
2. Degradation of Mechanical Properties of 410 SS on normalizing (900℃).
; The mechanical properties of 410 SS will be greatly degraded. However I believe the thickness was not considered for the strength calculation. Provided the purpose of 410 SS clad is not for erosion resistance and/or strength reinforcing, this issue cannot impact the integrity of clad vessel.
3. Degradation of Corrosion Resistance of 410 SS after normalizing (900℃).
; The oxidation thereshold temperature of 410 SS is about 816 deg.C (1500 deg.F). So the surface after normalizing may be greatly oxidized and decarburized. It means the corrosion resistance will be highly decreased unless otherwise treatment.
[Conclusion]
(1) The heat treatment for 410 SS at 900 deg.C is not recommended because of the decreased corrosion resistance by oxidation and decarburization.
(2) The stress relieving based on carbon steel in ASME section VIII, Div.1, UCS 56, P. No.1 is the best practice to eliminate the residual stress due to cold straining.
Thomas Eun, M.Sc/ Canada
P.E. for Metallurgical, Mechanical, and Welding
NACE Materials Selection/ Design Specialist
NACE Corrosion Specialist
thomaseun@shaw.ca
(O) 780-713-3199
We may consider the following situations;
1. Disbonding between CS and 410 SS.
; The main concern for disbanding will be on cold forming instead of on normalizing because the mechanical properties of 410 SS will be greatly changeable per cold forming whilst the thermal expansion coefficients are almost same. The required shear stress, 20,000 psi per ASME may be enough to prevent disband during heat treatment but questionable for cold forming (It depends on the experience of head forming vendor greatly and actual shear stress in MTR.).
2. Degradation of Mechanical Properties of 410 SS on normalizing (900℃).
; The mechanical properties of 410 SS will be greatly degraded. However I believe the thickness was not considered for the strength calculation. Provided the purpose of 410 SS clad is not for erosion resistance and/or strength reinforcing, this issue cannot impact the integrity of clad vessel.
3. Degradation of Corrosion Resistance of 410 SS after normalizing (900℃).
; The oxidation thereshold temperature of 410 SS is about 816 deg.C (1500 deg.F). So the surface after normalizing may be greatly oxidized and decarburized. It means the corrosion resistance will be highly decreased unless otherwise treatment.
[Conclusion]
(1) The heat treatment for 410 SS at 900 deg.C is not recommended because of the decreased corrosion resistance by oxidation and decarburization.
(2) The stress relieving based on carbon steel in ASME section VIII, Div.1, UCS 56, P. No.1 is the best practice to eliminate the residual stress due to cold straining.
Thomas Eun, M.Sc/ Canada
P.E. for Metallurgical, Mechanical, and Welding
NACE Materials Selection/ Design Specialist
NACE Corrosion Specialist
thomaseun@shaw.ca
(O) 780-713-3199
공지사항
Thank you for your information.
추가 질문이 있습니다.
이번에는 Clad Plate SA240-304L로 제작하는 물건이 있습니다.
(SA516-70+SA240-304L)
이것도 Cold forming후 Nomalizing을 요구하고 있는데,
이또한 410S Clad와 같은 문제점이 있으면 조언 부탁 드립니다.
감사합니다.