퍼징의 기준에 대한 코드 문의
131회 문제에 보면 퍼징에 대한 기준을 답안으로 적는 문제가 있었습니다
5. API 규격에 근거하여 배관 용접 시 아래 사항을 설명하시오.
1) 아르곤 퍼지(purging)가 필요한 강(steel)
2) 아르곤 퍼지(purging) 방법
3) 층간온도와 측정 수단 및 방법
6. 스테인리스강 용접 시, 국제코드 규정(AWS, ASME, API)에 따른 변색(discoloration)과
퍼지기준 농도에 대하여 설명하시오.
이전에도 현업을 하면서 이 퍼징에 대한 코드 기준을 찾기가 어려웠는데 (오히려 발주처 Spec은 명확합니다)
명확한 코드와 위치를 못 찾겠습니다...아래와 같이 정리해서 알고 있었는데 놓친게 있을까요? 특히 ASME에서는 section 9을 제외하고
퍼징에 대한 언급이 따로 있는지 모르겠습니다.
먼저 API 기준입니다.
-> 7.3에 따르면 2.25 Cr 이상이면 퍼징이 필요하다고 나와 있습니다.
-> 다만 퍼징의 산소 농도에 대한 언급은 없습니다.
API RP582
Welding Guidelines for the Chemical, Oil, and Gas Industries
7.3 Back purging is required for the GTAW and GMAW processes for welding materials having a nominal chromium content greater than 2-1/4 %, unless the joint is ground or back gouged to sound metal. For GMAW-S variations, see 5.2.3 e).
a) When a back purge is used, the WPS shall state the gas used, including composition of the gas mixture and the flow rate.
b) Whenever a back purging gas is selected to prevent oxidation or scale formation on the underside of the weld, the purge shall be maintained until at least 1/4 in. (6.5 mm) depth of weld metal has been deposited.
c) For socket, seal, and any other attachment welds on base materials less than 1/4 in. (6.5 mm) thick, the back purging shall be maintained throughout the welding operation.
AWS D18.2 입니다
-> 우리가 흔히 접하는 사진으로 확인이 가능합니다.

-> 산소 농도 기준은 0.02% 입니다
ASME
-> ASME 의 Construction code 즉, section 8, B31.3 에서는 퍼징이 필요한 강, 기준 등의 언급이 없습니다 (퍼징을 해야한다 정도의 언급만 있습니다)
-> Sec. 9 에서 400번대 (변수)에서는 퍼징의 변경시의 변수들에 대해 나와 있습니다.
아람코 공사의 스펙입니다.

답변 감사합니다!
이미 질의와 얖의 답글에서 중요한 점은 모두 다루었다고 봅니다. 그래서 조금만 더 보태어 봅니다.
사실 국제 규격에서는 이미 조사하신 것 처럼 Back Purging에 대한 요구 사항은 아주 간단합니다. 국제 규격은 누구라도 필연적으로 적용할 수 있는 (또는 적용해야 하는) 기본 사항만 제시하는 것이 원칙입니다. 따라서 시험문제의 답글은 있는 그대로 간단히 기재해도 좋겠지요. 다만, 이 규정들이 나온 purpose & application limits을 추가로 제시하면 훨씬 고품위의 답안이 되지 않을까 생각합니다.
그런 실무 적용에서는 훨씬 더 자세한 방법 (재료-Welding Process-Gas Type/순도-유량조정-Back Purging기구의 구성-작업 관리 등) 들이 적용되어야 할 것입니다.
한편, API RP582는 상용 소재로 3Cr 이상인 (higher than 2.25%Cr) LAS에서부터 요구를 하고 있습니다.
아울러 Back Purging 의 목적은 Heat Tints (Discoloration) 의 방지나 최소화에만 국한되지 않습니다. 초증의 산화는 심한 경우 Bead가 정상적으로 용융이 되지 않고 많은 기공과 산소절단면 같은 표면을 가지게 됩니다. 이를 방지하는 것이 우선적인 목적이 됩니다. 일반적으로 배관 내부에서의 작업이 가능하다면 초층에 대해 Back gouging/grinding 을 적용하는 것이 더 나은 품질을 확보할 수 있습니다.
수십년 전 첫 Project (중동) 수행 중 P. No. 5 + 316L SS (여러개의 launchers & receivers) 용접 작업에서 Back Purging 의 실패로 결국 모두를 Scrap 처리하며 Cost는 물론이고 Project Schedule 에도 큰 피해를 가져온 뼈아픈 경험이 악몽처럼 되살아나 몇자 적어 보았습니다.
답변 감사합니다!!
Purging은 용접과정에서 고온에 노출된 강재가 대기(산소, 질소, 수소)와 만나지 않도록 관리하는 방법입니다.
용접과정에서 Purge를 실시하는 데, 질문에 인용하신 API 582에서는 2.25%Cr부터 Purge를 요구하고 있으나, Sanitary 배관에 대한 기준을 제시하는 API D10.8에서는 4% Cr 이하의 강종은 Purge를 안해도 된다고 명시하고 있습니다.
용접과정 및 완성된 용접부의 산소 농도는 해당 제품의 설계 기준과 용도에 따라 달라지게 됩니다. 예를 반도체 현장의 경우에는 더 까다롭게 요구하기도 합니다.
일반적인 오스테나이트계 스테인레스강의 경우에는 용접개시 상태의 산소 농도가 1000ppm이고 이후 완성된 용접금속의 산소 농도는 150ppm 으로 제시하고 있습니다. 이는 질문에서 인용한 AWS 18.2의 사진에서 확인되는 #4와 #5 중간 정도가 됩니다.
오스테나이트계 스테인레스강 보다 산소나 질소 및 수소에 대한 친화력이 더 좋은 티타늄이나 지르코늄의 경우에는 위에 제시한 기준 보다 더 까다롭게 관리합니다. 용접개시의 산소 농도는 20ppm으로 제시합니다. 물론 이 수치는 해당 제품이 어떤 용도로 사용되는 가에 따라 관리 기준은 달라질 수 있습니다.