송성우
2015-04-23 17:54:29
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2410
업무에 노고가 많으십니다.
표제와같이 공사를 진행하던 중 예열없이 용접을 진행하여 검증이 필요한 상태인데
재질 : ASTM A 519 Gr 4130
두께 : 30T
용접봉 :A 5.28 ER 80S-D2
예열온도 : 625`
디자인 : pipe butt joint
이상 간략한 WPS상의 정보입니다. 하지만 예열이 안된 용접부에 어떠한 방법으로 검증하여 건전성을 확보할 수 있는지요?(예를들어 mechanical test , ferrite check , NDT 등등)
좋은 정보 부탁합니다.
표제와같이 공사를 진행하던 중 예열없이 용접을 진행하여 검증이 필요한 상태인데
재질 : ASTM A 519 Gr 4130
두께 : 30T
용접봉 :A 5.28 ER 80S-D2
예열온도 : 625`
디자인 : pipe butt joint
이상 간략한 WPS상의 정보입니다. 하지만 예열이 안된 용접부에 어떠한 방법으로 검증하여 건전성을 확보할 수 있는지요?(예를들어 mechanical test , ferrite check , NDT 등등)
좋은 정보 부탁합니다.
배관인데, 어떤 용역인지요.
ASME B31.3의 경우는 예열이 recommand이고,
ASME B31.1의 경우, 예열이 mandatory입니다.
A519는 P-No. 1에 튜브입니다. 용접봉은 Low Alloy용이고,
예열온도가 625 degC는 아닌듯 합니다. 후열처리 온도를 적으신 듯 합니다.
131.4.2 P-No. 1. 175°F (80°C) for material that has
both a specified maximum carbon content in excess of
0.30% and a thickness at the joint in excess of 1 in.
(25.0 mm).
위요건은 탄소함량이 0.3%를 초과하고, 이음부 두께가 25 mm를 넘으면, and 요건입니다. 80 degC로 예열해야 하는 요건입니다. 두께는 25 mm를 넘는데, 탄소함량은 얼마인지 알 수 없네요. 0.3%만 넘지 않으면, 10degC 이상에서만 하면 됩니다.
ASME Section IX QW-406.1에 따르면 WPS의 예열온도를 설정할 때, PQR의 예열온도에서 55℃를 낮추는 것이 필수변수입니다.
질의하신 내용에서 [예열온도 : 625']가 무엇을 의미하는 지는 모르겠으나, QW-406.1의 요건에 따라 PQR의 예열온도보다 55℃ 낮은 온도 이상에서 용접을 하였다면 WPS의 개정을 통해 문제를 해결할 수 있습니다.
다만, Tensile Strength가 Min. 80 ksi가 요구되는 ER80S-D2의 특성상, 예열이 되지 않은 상온과 요구되는 예열온도의 차이가 55℃보다 클 것으로 예상이 됨에 따라 ASME Section IX의 필수변수 만족이 어려울 것입니다. 즉, ER80S-D2의 경우 ASME Section II Part C SFA-5.28에서도 예열온도를 Min. 135℃에서 시험을 하고, 대부분의 WPS에서도 예열온도를 Min. 149℃ 또는 Min. 204℃로 규정을 하고 있습니다.
특히나, 모재 재질이 P-No. Grouping이 되지 않는 재질인 ASTM A 519 Gr 4130의 경우는 예열온도 규정을 위해 참조할 수 있는 요건이 더욱 없음에 따라 QW-406.1의 적용이 필수적입니다.
잘 아시다시피, 필수변수의 변경은 재 PQ Test를 수행해야 하며, 상온 상태에서 용접을 하여 기존 PQR의 각 종 시험과 동일하게 진행을 하여 신규 PQR로 WPS를 Supporting합니다.
PQ Test를 할 때, 가능한 실제 제품 용접과 유사한 조건과 동일하게 용접이 수행되어야 합니다. 예열 미 수행에 따른 추가적인 건전성 입증을 하기 위해서는 용접부-열영향부-모재의 경도 측정을 하여 특히 열영향부(상온상태에서 용접한 위치)의 경도 증가가 크지 않음을 보여 줄 수도 있습니다.(쉽지는 않을 것으로 판단됨)
그러나, ASTM A 519 Gr 4130의 경우 Annealed Min. 75 ksi Tensile Strength 및 Normalized Min. 90 ksi Tensile Strength가 요구되고(만약 Normalized 상태이면 용접봉 선정 문제), ER80S-D2의 경우 Min. 80 ksi Tensile Strength가 요구되는 재질 특성상, 예열을 수행하지 않고 용접을 하는 것은 무리라 판단이 되며, 예열을 수행하지 않는 PQR이 실질적으로 건전성을 입증할 수 있는 가는 큰 틀에서 검토가 되어야 합니다. 즉, 단순히 PQR을 통한 입증이 실제 현장의 모든 제품(동일 재질)에 처음부터 예열을 수행하지 않고 용접이 가능할 수도 있다는 것으로 해석이 될 수 있는데, 이 부분에 대해서는 아니라고 판단이 됩니다. 극단적인 경우는 예열 요건을 만족하지 못한 부위는 제거를 하고 재 용접을 수행하는 것도 검토가 되어야 합니다.
ASTM A519-2006, Gr. 4130 Chemical Composition
C : 0.28 - 0.33
Mn : 0.40 - 0.60
P : 0.040
S : 0.040
Si : 0.15 - 0.35
Cr :0.80 - 1.10
Mo : 0.15 - 0.25
C 함량이 0.3 이상일 수 있고, Cr, Mo가 있는 합금강이네요.
C Eq.로 봐도 용접부에 대한 열관리가 매우 중요한 배관 또는 튜브입니다.
오은종 전문가님께서 상세한 의견을 주셨네요.
말씀하신 Code는 ASME B31.1에 있는 내용입니다.
위 내용으로 봐서 해당될 것 같지는 않네요.
제작과 설계할 때, 적용하는 Code가 무엇인지요?
API나 ASME B31.3이 될 듯 합니다.
현장의 특정 상황을 모사하여 정답을 제공하는 데이터나 요건은 거의 존재하지 않으며, 그러한 결과물을 찾는 것 자체가 무의미한 일입니다.
예열 온도 미준수에 대한 핵심은 빠른 냉각속도에 따른 용접부 및 열영향부의 조직 경화에 있습니다. 조직이 경화되면 물성치(충격, 인장)가 저하될 것이고 특히나 탄소 함유량(탄소 당량)이 클수록 조직의 경화는 심화됩니다. 대부분의 코드에서도 모재가 두껍거나 탄소 함량이 높을 수록 예열을 요구하고 있으며, 또한 높은 예열 온도를 요구하고 있습니다. 이러한 측면에 Focusing을 하여 문제 해결에 접근을 해 주시길 바랍니다.
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