용접 열처리

용접 후 열처리(PWHT)는 용접부 주변의 금속층을 녹여 융합시킴으로써 용접부의 무결성을 향상시키고, 향후 용접에서 발생할 수 있는 부식이나 응력 축적 위험을 줄이며, 구조적 강도를 높일 수 있습니다.

가열은 또한 강종의 조성에 따라 결정되는 시간과 온도를 조절하여 강재를 천천히 균일하게 가열함으로써 잔류 응력을 완화할 수 있습니다.

예열

예열이란 용접 공정을 통해 접합하기 전에 용접될 강철이나 금속 부재를 가열하여 냉각 속도를 늦추고, 이를 통해 인성이 향상된 조직을 형성함으로써 균열 저항성을 높이고 균열 발생률을 낮추는 과정을 말합니다. 또한 예열은 용접 가스 취성을 유발할 수 있는 수소를 제거할 뿐만 아니라, 구속이 심한 접합부에서 수축 응력을 줄여줍니다.

예열은 가스 토치, 산소-가스 화염, 유도 가열기, 전기 담요 등 다양한 형태의 가열 장비를 사용하여 수행할 수 있습니다. 어떤 예열 방법을 사용하든, 두께 전반에 걸쳐 온도가 균일해야 합니다. 온도가 고르지 않으면 잔류 응력이 증가하거나, 변형이 발생하거나, 원치 않는 금속학적 변화가 일어날 수 있기 때문입니다.

대부분의 용접 규격에서는 특정 모재, 용접 공정 및 단면 두께에 대해 최소 예열 온도를 규정하고 있습니다. 그러나 이러한 최소 기준이 없는 경우에는 용접 엔지니어가 예열이 필요한지 여부와 해당 상황에 적합한 설정치를 결정해야 합니다.

후열처리

용접 열처리 과정에서의 후가열은 일반적으로 용접 후 예열 온도를 높이고 일정 시간 동안 유지함으로써, 수소로 인한 냉간 균열의 위험을 최소화하기 위한 것입니다. 이 방법은 모재와 용접 금속 사이에 축적된 수소를 확산시키고 이를 오스테나이트 상태로 되돌려, 잠재적인 균열 위험을 제거하는 데 도움이 됩니다.

응력 제거 열처리는 용접 금속의 항복 강도를 낮추고 모재의 녹는점을 높임으로써 용접 과정에서 발생하는 잔류 응력을 완화하고 재분배하는 데 사용됩니다.

국부 후가열은 일반적으로 용접 후 적용되는 세라믹 매트 히터를 통해 수행할 수 있습니다. 이 히터는 전자식 전원 제어 장치로 제어되며, 세라믹 비드를 통해 엮인 저항선으로 구성되어 있습니다. 이 히터는 파이프의 원주 용접이나 긴 압력 용기의 마감 용접과 같은 대형 부품에 이상적입니다.

스트레스 해소

PWHT(용접 후 열처리)는 용접 과정에서 발생한 내부 응력을 완화하기 위해 수행되는 용접 후 열처리 공정입니다. 이는 강철 부품을 용융점보다 훨씬 높은 온도의 용액에 담가 두는 방식으로 이루어지며, 담그는 시간은 두께 1인치당 1시간을 기준으로 계산됩니다.

본질적으로, 이로 인해 재료는 소성 변형을 통해 잔류 응력을 해소하게 되며, 그 결과 응력의 최대값이 감소하고 노치 및 응력 집중부 주변으로 응력이 재분배됩니다.

특정 합금의 경우, 용접품의 무결성을 유지하기 위해 용접 공정 중 이 단계를 반드시 거쳐야 합니다. 높은 수준의 응력을 해소하지 않으면 기계 가공 과정에서 변형이 발생할 수 있으며, 탄소강 및 저합금강의 경우 파단될 수도 있습니다. 따라서 미국용접학회(AWS)에서 규정한 많은 용가재의 경우, 등급 시험을 실시하기 전에 PWHT(용접 후 열처리) 또는 응력 해소 상태에서 등급 시험을 거쳐야 합니다.

노화

용접 직후 저온에서 열처리를 실시하면 용접부 및 열영향부에서 수소가 더 빠르게 확산되도록 도와, 특히 균열에 매우 민감한 강재나 두꺼운 이음부의 경우 수소로 인한 냉간 균열 발생 위험을 줄일 수 있습니다.

용접 후 열처리는 용접 부품의 장기적인 신뢰성을 보장하기 위한 필수적인 공정입니다. 이 공정은 잔류 응력을 해소하는 동시에 용접부의 특성을 모재의 특성과 일치시켜 연성, 강도, 내피로성, 내식성, 성형성 및 인장 강도를 향상시킵니다.

PWHT는 서로 다른 형태의 용가재를 사용하는 경우와 같이 까다로운 조건에서 용접할 때 필수적입니다. 호바트 브라더스는 고객의 용도에 맞춤화된 용가재 선정에 대한 전문적인 야금학적 조언은 물론, 열충격, 변형 또는 불균일한 응력 완화를 방지하기 위한 가장 적절한 PWHT 공정 및 가열/냉각 속도에 대한 지침을 제공합니다. 용접 열처리에 대한 자세한 정보는 당사의 “Job Knowledge” 시리즈인 “용접 구조물을 위한 PWHT”를 다운로드하여 확인하십시오.”