PWHT - 용접 공정의 필수 단계

PWHT(용접 후 열처리)는 용접의 필수 요소로 잔류 응력을 줄이고 열 영향 영역을 템퍼링하며 용접 연성을 개선하여 냉간 균열을 방지합니다.

PWHT는 재료를 장시간 정확한 온도로 가열한 다음 시간이 지남에 따라 서서히 냉각하는 과정을 거칩니다. 전문 장비와 설비가 필요한 복잡한 공정입니다.

어닐링

가열 방법과 금속이 냉각되는 속도는 최종 특성에 막대한 영향을 미칩니다. 숙련된 전문가들은 이러한 변수의 균형을 맞춰 일반 금속을 모든 사양을 충족하는 프로젝트별 재료로 변환하는 방법을 정확히 알고 있습니다.

어닐링은 연성을 높이고 경도를 낮춰 재료의 구조를 부드럽게 만들어 작업성을 높입니다. 이 공정은 재료를 재결정 온도 이상으로 가열한 후 결정되지 않은 속도로 서서히 냉각하여 원자를 재분배하고 내부 응력을 완화하는 과정을 포함합니다.

냉간 가공 강철 및 철 소재는 변형으로 인한 내부 응력을 줄이는 동시에 변형이나 균열 없이 재형성하기 위해 종종 사용됩니다. 이 기술은 변형으로 인한 내부 응력을 완화할 수 있습니다.

어닐링은 발전, 석유 및 가스 운송과 같은 산업과 수술용 스테인리스강 기구와 같은 의료 장비에 사용되는 많은 중요한 부품을 만드는 데 중요한 단계이기도 합니다. 예를 들어, 연료를 운반하는 데 사용되는 파이프는 거친 지형과 높은 압력을 견뎌야 하므로 일반적으로 사용 전에 어닐링을 통해 이러한 요구 사항을 견딜 수 있는 내구성 있는 용접을 보장합니다.

PWHT 어닐링은 취성 감소, 금속 성분의 침전 또는 응고 경향 감소 등 용접 열 영향 구역(HAZ)의 물리적 특성을 개선하여 용접 재료의 전반적인 강도를 향상시키는 데도 도움이 될 수 있습니다. 또한 입자 구조 개선은 열처리 또는 냉간 가공 작업 시 기계적 특성을 더욱 향상시킵니다.

정규화

노멀라이징은 금속을 어닐링보다 약간 높은 온도로 가열한 후 다시 천천히 냉각하는 열처리 공정으로, 연성을 높이고 균열의 위험을 줄이면서 기계적 특성을 개선하고 경도를 낮추는 데 사용됩니다. 일반적으로 열간 압연 강판, 단조품, 주물 및 니켈 기반 합금에 사용됩니다.

응력 완화는 물체의 잔류 응력을 완화하기 위해 고안된 열처리입니다. 이 공정은 최소 변형 온도 이하에서 수행될 수 있습니다. 응력 완화는 용접뿐만 아니라 템퍼링, 담금질, 에이징과 같은 공정으로 인한 응력을 완화하고 용접 부품에서 수소를 제거하는 데 사용할 수 있습니다.

PWHT는 압력 용기 및 파이프를 포함한 다양한 유형의 장비에 필수적인 공정입니다. 취성 파손의 위험을 줄이고 인성을 개선하며 응력 부식 균열을 줄일 수 있지만, 이 공정은 비용과 시간이 많이 소요될 수 있습니다.

부품이 PWHT를 받는 경우 불필요한 왜곡을 방지하기 위해 부품을 지지하는 것이 필수적입니다. 이를 위해 부품에 꼭 맞고 간격을 균일하게 맞춘 가대를 사용할 수 있으며, 열팽창 계수와 유사한 재료로 지지대를 만들어야 최상의 결과를 얻을 수 있습니다.

처리 후 검사

용접은 많은 산업에서 필수적인 요소이지만 시간이 지남에 따라 재료의 강도를 약화시킬 수 있습니다. 재료의 강도를 보호하기 위해 일반적으로 용접 후 열처리 또는 PWHT라고 하는 용접 후 열처리는 용접 완료 후 정기적으로 수행해야 합니다. PWHT는 잔류 응력을 줄이고 경도를 제어하며 기능을 향상시키는 동시에 잘못 관리할 경우 잔류 응력을 감소시키는 데 도움이 되므로 성공적인 결과를 얻으려면 항상 PWHT 처리에 대한 교육을 받은 전문가가 관리해야 합니다.

PWHT 용접은 낮은 임계 변형 온도 이상으로 가열되어 설정된 기간 동안 유지됩니다. 재가열과 냉각을 통해 재료가 팽창하여 용접 응력이 완화됩니다. 이 프로세스는 탄소강, 작업 경화강 및 고합금강과 같은 금속에 대한 산업 코드에서 요구하는 경우가 많습니다.

PWHT는 재료의 연성을 증가시키고 응력 부식 균열에 대한 취약성을 감소시키는 동시에 잔류 응력을 보다 균일하게 재분배하고 미세 구조를 균질화하여 재료를 강화합니다. 이 공정은 고온이나 부식에 노출된 부품을 용접할 때 특히 유용하며, 레이저 용접된 NiTi 샘플의 피로 저항성은 PWHT로 가공한 후 개선되었습니다(두 유형의 초탄성 사이클링 곡선의 차이를 보여주는 그림 37 참조). 이는 아크 영역 내에 Ni4Ti3 침전물이 형성되어 거친 입자 영역을 부드럽게 만들어 응력 부식 균열 및 응력 부식 균열에 덜 취약하기 때문일 수 있습니다.

비용

PWHT 테스트는 시간과 비용이 많이 소요될 뿐만 아니라 향후 문제 및 계약 분쟁에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 PWHT에 대한 효과적인 품질 관리 방법을 구현해야 하는데, 기존의 비파괴 검사 방법(NDT)은 이러한 요구를 충족하지 못합니다.

이 연구는 강교량에서 발견되는 강화 판 부재의 국부 용접 후 열처리(PWHT)의 경제적 및 기계적 실행 가능성을 모두 조사하고자 했습니다. 용광로 가열과 국부 PWHT 처리에 대한 비용을 추정하고 잔류 응력에 미치는 영향을 비교했습니다. 열탄성-소성 유한 요소 해석 결과, 국부 PWHT는 최대 인장 응력과 평면 외 변형을 줄이는 데 효과적인 것으로 나타났습니다.

용접 후 열처리(PWHT)는 파이프라인 및 파이프 라인, 압력 용기, 저장 탱크, 해양 및 육상 플랫폼과 같은 응용 분야의 금속 제조 산업에서 중요한 단계입니다. PWHT 공정은 용접 후 열처리를 통해 잔류 응력을 완화하고 연성을 높이며 용접으로 인한 응력을 완화할 뿐만 아니라 용접의 템퍼링, 침전 또는 노화 효과를 통해 야금학적 특성을 개선하는 것을 목표로 합니다.