김상연
2019-06-04 15:11:25
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안녕하십니까.
이번에 새로 시작하는 공사에 용접부 페라이트 측정이 적용되어, 궁금한 점이 있어 문의 드립니다.
우선 재질은 347이며 용접봉 또한, ER347사용 예정입니다.
열처리는 875도에서 925도 사이에서 Holding time 2시간, Holding time 후에는 급냉 입니다.
페라이트 함량 기준은 5~10% 입니다.
1) 페라이트는 금속이 녹았다가 다시 응고하면서 생기는 여러 조직 형태중 하나라고 알고 있습니다.
그러면, 어떤 방법에 의해서 페라이트값을 조절 할 수 있는지 궁금합니다.
(예를 들면, 입열량관리 라던지, 아니면 용접봉에 일정량의 페라이트가 함유되어 있어야 한다던지 하는 것 입니다.)
2) 열처리를 하고 나면 페라이트 값에 변화가 있는 것으로 알고 있습니다.
그러면, 페라이트를 열처리 전에 측정해야 하는지, 열처리 후에 측정해야 하는지 궁금합니다.
3) 혹시나 페라이트 값이 만족 하지 못했을 때는 어떤 방법을 통해 수정하여야 하는지 궁금합니다.
(자르고 다시 용접해야 하는지, 아니면 다른 방법이 있는지 궁금합니다.)
우선 용접부의 Ferrite함량이 왜 요구되는지가 이해되어야 할 겁니다. 잘 아시다시피 100% Austenitic Structure인 모재가 용접시 solidification crack에 노출될 수 있으므로 인위적으로 이 crack의 주범인 P, S등의 고용도가 높은 Ferrite를 Filler 재료를 통해 어느 정도 함유하게 하여 그 crack을 피하기 위함입니다.
질의자가 하시는 열처리는 정유 공장의 fired heater의 재료에 대해 SCC (특히, polythionic acid SCC) 를 방지하기 위해 주로 적용하는Thermally stabilized heat treatment (TSH) 로 간주되는데 이 과정에서 ferrite는 모두 재고용되므로 열처리 후에는 더 이상 ferrite를 가지지 않습니다. 따라서 열처리 후의 ferrite의 측정은 불필요하며 오히려 이때 ferrite가 존재한다면 정상적인 TSH가 되지 않은 것이 됩니다. 따라서 반드시 ferrite측정은 열처리 전에 실시되어야 합니다. 이때 ferrite측정 값이 5-10 FN을 약간 벗어나더라도 TSH를 하는 경우TSH 전에 용접부의 NDE (i.e., UT) 확인에 의해 crack이 없다면 별 문제가 되지 않습니다 (단, client승인은 요구됨).
한편, Schaeffler diagram 은 모재의 ingot 기준입니다. 용접부는 모재와 Filler의 조성이 다르고 입영량에 따라 dilution정도가 다르므로 실제 측정치는 당연히 Schaeffler diagram과 다소 다르게 나타납니다.
참고문헌:
1. API RP582
2. 은정철, 스테인레스강의 실무, 대신기술 2000
Hope this helps,
Thomas Eun
용접부의 Ferrite 를 5-10 FN로 control 하는 것은 solidification (hot) cracking을 예방하기 위한 실험/경험상의 사전 조치 요구사항입니다. 그런데 조금 벗어난 경우 (대개 min. 3FN 까지) 인데도 용접 후 crack이 없다면 client의 승인 하에 사용이 가능하기도 합니다. 특히, 이 때 용접후TSH 를 실시하는 경우 저융접 개재물 (compounds with low melting temperature)의 원인이 되는 P, S등이 모두 (delta ferrite 와 함께) matrix에 재용해하게 되고 이 과정에서 별도의 원인 제공이 없는 한 더 이상 cracking 은 발생하지 않게 됩니다. 따라서 client입장에서는 별 부담이 없이 쉽게 승인이 가능하게 되는 것입니다.
Hope this helps,
Thomas Eun
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