제 개인적인 생각입니다만, Stainless Steel 퍼징의 목적 자체만 놓고 봤을 때엔 몇 layer 혹은 몇 mm까지 퍼징을 유지하는 것보다는 용접이 완료되는 시점까지 퍼징을 유지하는 것이 효과적일 것입니다. 그런데 가스의 소모나 안전(밀폐 공간에서의 질식 가능성) 측면에서는 퍼징을 최소화하는 것이 필요할 것입니다. 이미 어느 정도는 파악을 하고 계시듯이, Stainless Steel 용접시 퍼징을 하는 목적은 이면 비드의 산화를 막기 위한 것입니다. 내식성에 문제가 생기기 때문이죠. 고온에서 Cr은 주위 탄소와 결합하여 탄화물을 형성합니다. Cr 자체로 존재해야 내식성의 산화피막을 형성할 수가 있는데 탄화물로 석출해버리면 그 특성을 잃게될 것입니다. Cr이 탄화물을 형성하는 온도는 대략 650도씨 정도로 알려져 있습니다. 단순히 온도 뿐만 아니라 그 온도에서 얼마나 유지되는냐도 하나의 변수가 될 수 있습니다. 특정 입열을 가하였을 때, Stainless Steel 초층에 산화가 되는지 않되는 지에 미치는 대표적인 인자로는 이미 파악하고 계시듯이 퍼징 컨디션(산소농도)과 소재의 두께 그리고 층간온도일 것입니다. 일반적으로 Stainless Steel류의 용접 시, 내부의 산소 농도를 500ppm 이하로 맞추라고 합니다만 실제로는 가스를 일정유량으로 계속 흘리기 때문에 유지시간에 따라 산소 농도는 거의 '0'으로 수렴을 합니다. 그렇기 때문에 정확한 테스트를 하기 위해서는 산소 농도 몇 가지로 구분하여 고정/유지할 필요가 있겠죠. 시험재의 경우, 퍼징 영역이 다소 좁기 때문에 산소농도가 금방 '0'이 되어버립니다. 산소가 전혀 없는데 입열을 아무리 높여봐야 산화가 될 리가 없을테니까 말이죠. 물론, 초층을 용접하고 맨 마지막에 남는 미용접구간을 용접하다보면 실딩으로 인해 난류가 발생하여 국부적으로 산화가 발생하는 경우가 있을 수도 있습니다. 이런 부위는 빼야 할테구요. 그러므로 테스트 조건을 잡으실 때에는 가급적 긴 파이프를 가지고 실험을 해보실 것을 추천드리며 농도를 일정하게 유지할 수 있는 방법도 고민해보시기 바랍니다. 당연히 층간온도도 몇 가지로 나눠서 일정하게 유지한 채로 테스트한다면 좀 더 유용한 결과를 얻을 수 있지 않을까 생각합니다. 그리고 퍼징이 부족하여 산화가 발생하였을 경우, 어떠한 문제가 생길지에 대해서는 위에서 말씀을 드렸는데, 이를 평가하는 방법은 아무래도 Pitting corrosion resistance가 되어야 하지 않을까 싶네요. ASTM G48 규격 참조하면 되지 않을까 싶네요. 다양한 온도조건에서요~ 아니면 316 설계범위 내에서의 CPT(Critical Pitting Temperature)? 충격인성은 크게 차이가 없을 것으로 추정이 됩니다만 조건에 따라서는 시그마 상 석출에 의한 인성저하 가능성이 있을 것이므로 함께 검토해보는 것이 좋을 듯 합니다. 마지막으로, 실험을 꾸리실 때 사전 조사를 통해 현장 여건을 어느 정도 반영하는 것도 필요해 보입니다. 또한, 현장에서 발생하는 국부 산화에 대한 조치(피클링 액으로 변색된 부분을 제거하는 것)에 대한 효용성을 같이 검토해보는 것도 어느정도 변색까지 허용이 될 수 있는 지를 판단하는데 도움이 될 수도 있지않을까 주제넘은 첨언을 드려봅니다.

긴 답변 감사합니다. 말씀하신바와 같이 계속 퍼징을 하면 좋겠는데, 현장에서는 그것조차 로스로 생각이 되나봅니다. 먼저 모재 두께별로 BOP로 용접하여 두께 및 층간온도에 대한 영향을 확인하고나서 실제 GROOVE 용접부에 적용해서 검증해보려고 합니다. 감사합니다.

Purge는 Pre-Purge, 용접중의 Interm-im Purge, 그리고 After Welding Purge 세가지 모두 중요합니다. 그런데 이런 것을 기계적 시험으로 검증하기는 쉽지 않고, 결국 대부분의 경우에 있어서 현장 관리 혹은 완성품의 변색 정도로 관리해야 하기에 어려움이 있지요. 변색의 정도에 따른 부식성 실험을 할 수도 있겠으나, 가속시험을 통해 관리의 기준이 될 수준의 자료를 제시하기는 쉽지 않아 보입니다. API나 AWS 등에서 제시하는 변색과 그에 따른 산소 농도의 연관에 의한 합부 기준 등을 활용하는 것이 좀더 타당해 보입니다.

먼저 답변이 늦은 점 양해 부탁 드립니다. 어제 전일 사외 교육받느라 오늘에야 mail를 보았습니다. 1. Satinless steel pipe 용접 시 불활성 가스 내부 충전 (Purging) 목적: root bead 표면이 용접시 고온에서 대기 중의 질소와 화학 결합에의한 질화 방지가 1차적인 목적이며 (질화층 형성으로 경도가 급격히 증가하기 때문에), 2차적으로는 내부의 불활성 가스의 적절한 압력으로 root bead의 용융금속 (molten weld metal)이 처짐을 억제하여 back bead가 안정적으로 형성되고, back bead 외관이 양호해집니다. 2. 해외 Project/ 국내 plant 공장 제작 ; 통상 2 Layers 용접이 완료될때까지는 inside purging을 유지하도록 요구를 하는데 질의자의 공사 spec. 은 과도한 면이 있는 것같습니다. 3. Test 방법: ASTM G-48, Pitting and Corrosion test (공식 및 부식)를 하시면 됩니다. 시험준비 및 절차, 판정 기준은 ASTM G-48를 참고 하시기 바랍니다. 4. 쿠폰 용접 : 통상 사용하고 있는 용접전류, 아크 전압, 용접속도를 동일 하게 적용하고, 불활성 가스 내부 충전을 a) not purging condition, b) 2 Layers 용접완료시 까지 부뢀성 가스 충전 유지, c) 3 Layers 용접완료시 까지 부뢀성 가스 충전 유지 3 가지로 준비 하시고 d) ASTM G-48 Test 시편을 만들면서 상기 3 가지 경우의 용접금속 두께를 측정 하시고 e) ASTM G-48 Test 결과에 따라 몇 Layers 까지의 불활성가스 내부 충전이 pitting & corrosion 이 발생하지 않는다 것을 싱증적으로 입증 하는 것이 바람직 할 것같습니다.