위의 질문에 대한 답변은 같은 작업을 해보신 분들만 답변이 가능합니다.

설계가 재료측면을 가지고 접근을 하기 위해서는 기본적인 자료가 있어야 합니다.

저는 CS + Ti Clad Tubeseet 와 Ti tube 에 대한 것만 보면, 발전소의 Condenser가 생각이 납니다.

기술기준은 HEI, Standards for Steam Surface Condensers, 12th ed. 을 적용하구요. A/E사의 Technical Specification이 있습니다.

그러면 위에서 말씀하신 재료는 ASTM이던 ASME던 어떤 것을 쓸까요? HEI에 가면 기본적으로 사용가능한 재질이 나옵니다. 그러면 그 재질에 맞는 용접을 실시하고, PQ Test에 적합하다고 하면, WPS를 만들어서 발주처에 승인을 받고 적용을 하면 됩니다.

Zr Tube는 처음 보는 것이라, 전문가들의 답변을 듣기 위해서는 좀더 많은 자료가 필요하다고 생각되며, 가능하면 용접전문가를 통해 컨설팅을 받으시라고 권하고 싶습니다. 클래딩된 Ti tubeseet와 Ti tube도 쉽지 않습니다. 물론 두중에는 많은 경험이 있으므로 가능하죠. 경험이 없더라도, 자료를 통해 의견을 드릴 수 있는 분도 있을 수 있으니, 기본 자료를 더 올리시던지, 그게 어렵다면, 전문가를 소개 받으시는 것이 좋을 듯 합니다.

참고로 HEI 8 장에 Clad와 Welding에 대한 요건이 있습니다. 관련 기술기준을 찾아보시는 것도 추천드립니다.

우선 어려운 질문에도 답변해 주심에 감사 드립니다

먼저 설명 드리자면 당사는 ASME Ti & Zr Groove Welding에 대한 경험을 가지고 있습니다.(상세 재질 Grade는 생략함)

Ti&Zr의 경우, 용접특성은 유사하나 Zr의 경우 Ti에 비하여 용접 완료 후 대기에 노출되며 발생되는 용접부 부식을 방지하기 위하여

트레일링 가스를 용접부 온도가 약 150도까지 유지해야 하므로 연속용접이 불가해 용접에 많은 시간이 소요됨을 알고 있습니다.

또한 Zr의 경우, 이종용접 경험이 없어 Ti 위에 용접이 가능한지 확인이 필요했습니다.

제가 조사한 바로는 Ti+Zr Groove 이종용접은 가능한 것으로 확인했습니다.('21년 용접학회 논문)

다만 Weld Overlay의 경우, 용접 완료 후 대기에 의한 부식을 방지하기 위하여 지속적으로 Trailing Gas를 통해 용접부 대기 차단이 

필요할 것으로 예상됩니다. 이런 조건 아래서 용접이 가능한지 실제 수행 경험이 있는 분이나 아니면 이론적으로 Zr 용접에 대한 많은 경험이

있는 분의 의견이 필요해 질의 드렸습니다.

일단 제가 판단하기에는 Overlay의 특성상 연속 용접은 어려울 것으로 판단되어 이중 Clad로 결정하였으나, 혹시 다른 의견이 계신 전문가 분이

계시면 고견 주시면 감사 드리겠습니다.

Ti은 불순물 혹은 합금원소의 함량이 5%를 넘어서면 Beta 상이 생기기 사작하면서 취성이 발생합니다.

용접을 하게 되면, 당연히 Dilution에 의해 모재의 희석이 발생하게 되고 그 결과 해당 용접부는 Beta상으로 쉽게 깨지게 됩니다.

결과적으로 이종 재질 용접이 불가합니다

다만, Zr, Ti, Ta 끼리는 비록 이종 재질이긴 하지만 서로 용접이 가능합니다, 문제는 그 용접조건을 이미 학습하신 바와 같이 대리로 부터 차단해야 하고, 용접부의 청결을 유지해야 하며, 실제로 해당 작업을 해본 용접사가 아니면 쉽게 다가갈 수 있는 영역이 아닙니다.

결과적으로 Overlay 용접은 안되는 것은 아닌데, 경험이 없다면 추천하지 않습니다.

이종 폭잡으로 구성된 Zr과 Zr끼리의 Tube to Tubesheet의 Seal Welding은 가능은 하지만 이 역시 용접과정의 열로 인해 폭발접합부에 문제가 발생할 우려가 있기에 주의를 요합니다.

우선 답변 주심에 갑사 드립니다.

일단 수주시 이중폭착 구조로 작업을 진행할 예정이며, Zr Clad 두께가 10mm로 Seal Welding에 따른 Dis-bonding은 일단 우려하고 있지 

않으나 Mock-up Test를 통해 확인할 예정입니다.

Zr explosion welding 중에 Ti interlayer (2-3 mm 두께) 를 적용하는 공법은 DMC (Nobelclad 사와 Clad Metal 사의 공동 연구) 에 의해 개발되어 Cost saving, yield strength 확보,brittle intermetallic compounds의 억제를 확보하는데 (1996년 이후 상용화) 기여를 해 오고 있는 방법입니다.  그러나 이 방법은 Zr 두께가 얇은 경우는 (<4-5mm)이하에서는 효과가 미약하여 사용하지 않으나 Zr 두께가 두꺼우면 (> 9 mm) 위의 특성을 뚜렷하게 얻을 수 있는 것으로 보고되고 있습니다.  이미 고려하고 계신대로 미리 mockup test의 실시는 적극 추천됩니다.

좀 더 자세한 연구 및 시공 경험 자료는 DMC 사에 문의하시면 부분적이나마 얻으실 수 있을 겁니다.

Hope this helps,

아 답변을 이제 확인하였습니다.

솔직이 이중폭착 구조에 대해 의문이 있었는데 주신 답변으로 어느 정도 이해가 되었습니다.

감사 드리며 자재 구매시 DMC에 기술적 의견 확인하도록 하겠습니다.