김태일
2019-10-04 16:58:45
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안녕하세요
극저온 LNG(-180도)에 용접 예열 및 열처리 문의 드립니다.
재질은 A312-TP304 +A182-F304
용접 부분은 SML'S PIPE + Welding Neck Flange 입니다.
용접시 예열 방법(열온도, 유지시간,냉각방법), 용접 후 열처리 방법 (열온도, 유지시간,냉각방법)
두가지 열처리 방법을 알려주시면 감사하겠습니다.
용접 시 예열 ,용접 후 열처리 어떤것이 더 좋은지 궁굼합니다.
규격 자료를 알려 주시면 감사하겠습니다.
예열, 유지시간, 냉간방법 등에서 별다른 차이를 요구하지 않습니다. 용접중/후Solidification Cracking 이 없이 저온 충격치를 유지하는 것이기 Key Issue이기 때문에 FN control이 가장 중요한 요소가 될 것입니다. PQR을 통해 FN이 2-5 가 유지되고 요구되는 초저온 충격치 값을 얻는 것이 가장 일반적인 방법인데 이를 위해 “308LCF” grade가 많이 사용됩니다. 일반적으로 용접부에 대한 열처리는 적용하지 않습니다.
오래된 자료로는 NiDI Publication 4368 & 14037이 있는데 최신 정보는 여러 Welding Materials Suppliers의 Catalogs에 자세히 소개되고 있습니다.
위 답변처럼 초저온 서비스에 사용되는 304재질끼리의 용접에는 아무런 전후 열처리도 요구되지 않습니다. 기본적으로 오스테나이트 재질은 -200이하에서도 저온취성 현상이 없기 때문입니다. 예민화, 고온균열 등 방지를 위한 321,347재질처럼 합금원소가 포함된 경우에만 예열, 후열처리를 요구합니다, 원치않는 탄화물 형성을 방지하기위해. 일반적인 300계열 스테인리스는 공장에서 용체화처리를 마친 상태일것이고, 현장용접부도 용접후 그냥 놔두면 용체화처리처럼 급냉되면서 용접부가 오스테나이트 조직을 형성합니다.(규격에 맞는 308이상의 용접봉을 쓴다면요)
용접재료의 최소보관온도와 용접 전 Min. Preheat은 다소 다른 목적을 가지므로 일치하지 않는 경우가 대부분입니다. 미량의 Ti나 Nb가 첨가된 Stabilized ASS (austenitic stainless steel)에서 용접시 Preheat과 Post heat이 필요하다는 요구는 무엇을 근거로 한 것인지 확인이 되지않습니다.
Cryogenic 용 후판 ASS (P No.8, 50mm이상)에서는 종종 min. 50ºC Preheat이 추천되기도하나 일반적으로 P No. 8 의 용접 전 Preheat은 요구되지 않으며 Post heat은 금기 사항이고 오히려 interpass temperature (max. 175ºC in oil & gas codes/standards and 대개 max. 232ºC in welding filler supplier’s manual-all industries) 는 엄격히 적용되어야 합니다.
다시 조금 방향을 잡아봅니다.
Stabilized ASS (321 SS or 347 SS) 가 초저온용 재질로 사용되면 무슨 문제가 있을까요? 이들 재료는 당연히 고온 Cr-carbides 억제를 위해 개발된 고온용 재료이지만 용접재의 경우 FN만 적절히 Control되면(특히 347 SS의 에서) 초저온에서도 사용상 문제가 없습니다. 당연히 이들 재료는 304 SS보다 비싸니 일부러 이들재료를 초저온service에서 사용할 필요는 없겠지요. 그러나, 만약 초저온용으로 긴급히 제작 또는 보수을 해야 하는데 허용Schedule내에 자재 구매가 여의치 못하다면 321/347 SS의 inventory 재료의 사용도 문제되지 않는다는 것이지요.
한편 300 series SS가 냉간 가공에 의해 Fiber elongation(strain) 이 과도하게 될 때 열처리 (solution heat treatment) 를 요구하게 하게 됩니다 (ex., ASME Sec. VIII, Div.1, Table UHA-44 참조). 또한 321 SS or 347 SS가 Sulfur가 많은 고온 분위기에서 사용될 경우 용접 후 열처리 (Thermally stabilized heat treatment) 를 요구하는 경우가 있으니 주의가 요구됩니다. LNG Plants의 경우 냉간 가공된300 series SS는 finer elongation (strain) 의 량에 상관없이 열처리 (solution heat treatment)를 요구하는 Company spec도 많이 있으니 견적시부터 반드시 확인이 요구되기도 합니다.
Reference: 은정철, 스테인레스강의 실무, 대신기술, 2000
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