용접 후 열처리란 무엇인가요?

용접 후 열처리(PWHT)는 일반적으로 약어로 더 널리 알려져 있으며, 용접 과정에서 발생하는 잔류 응력을 감소시키고 재분배하는 역할을 합니다. PWHT는 가혹한 하중 조건 하에서 재료가 수명 기간 동안 사용될 수 있도록 준비하는 데 필수적인 단계입니다.

PWHT는 또한 용접 강구조물에서 응력 부식 균열의 주요 원인 중 하나인 수소 취성을 방지할 수 있습니다.

어닐링

어닐링은 용접 열영향부(HAZ)의 물리적 특성을 개선하기 위해 사용됩니다. 용접 시 발생하는 고온으로 인해 탄소 등 강 합금의 성분이 침전물을 형성하게 되면, 이로 인해 재료가 취성화되거나 부식에 취약해질 수 있습니다. 어닐링은 이러한 영향을 줄여 HAZ 재료의 물성을 원래 상태로 회복시킴으로써 용접 HAZ 주변의 물성을 개선합니다.

어닐링은 금속의 압연, 단조, 굽힘과 같은 냉간 성형 공정 중에 발생할 수 있는 가공 경화의 영향을 제거하기 위해 흔히 사용됩니다. 어닐링을 통해 금속의 연성이 향상되어, 변형 시 균열 없이 성형할 수 있게 됩니다.

노멀라이징은 금속을 특정 온도까지 가열한 후, 냉각 속도가 느려질 때까지 그 온도를 유지한 뒤 다시 서서히 냉각시키는 공정입니다. 어닐링과 마찬가지로, 노멀라이징은 연성을 높이는 동시에 경도를 낮출 수 있습니다. 그러나 어닐링과 달리, 이 열처리 방법을 적용해도 금속의 조성은 변하지 않습니다. 두 기술 모두 적절한 온도를 선정하고, 적합한 장비 및 설비를 활용하며, 온도 및 냉각 속도를 모니터링하는 동시에 품질 관리 및 품질 보증 절차를 이행함으로써 응력 완화를 위해 최적화될 수 있습니다.

정규화

노멀라이징은 금속의 기계적 특성을 향상시키기 위해 금속의 원자/결정 구조를 대략적이고 기본적으로 조정하는 공정으로, 냉간 가공이나 기타 공정에 의해 발생한 내부 응력과 불규칙한 결정립 구조를 제거함으로써 금속의 성형성과 가공성을 높이고, 사용 중 인장 응력을 견딜 수 있도록 하는 것입니다.

강철 구조물의 열처리는 일반적으로 상한 임계 온도(금속의 종류와 조성에 따라 달라짐)보다 약간 높은 온도로 가열한 후, 이 최고 온도에서 처리 대상 부재의 크기와 두께에 따라 정해진 시간 동안(일반적으로 단면 두께 1인치당 1시간) 유지시키는 과정을 포함합니다.

이 공정의 또 다른 변형인 ‘공기 노멀라이징’은 완전 노멀라이징과 동일한 단계를 거치지만, 재료를 즉시 담금질하는 대신 정지된 공기 속에서 천천히 냉각시킴으로써, 급속 냉각으로 얻을 수 있는 것보다 더 높은 경도와 더 미세한 결정 조직을 생성합니다.

예열

예열은 용접 중 결함 발생 위험을 낮추고 비용이 많이 드는 재작업이 발생하지 않도록 돕는 매우 중요한 단계입니다. 예열을 통해 용접부의 냉각 속도를 늦추고 균열에 대한 내성을 강화함으로써 위험을 줄이는 동시에, 용접 후 수소 함량을 감소시킵니다.

규정 및 용접 공정 사양서에는 일반적으로 예열이 필요한지 여부가 명시되어 있으며, 권장 예열 온도도 제시되어 있습니다. 일반적으로 두께가 두꺼운 재료나 탄소 등가량이 높은 재료는 얇은 재료보다 더 높은 예열 온도가 필요합니다.

예열을 수행하는 방법에는 토치 가열, 저항 가열, 오븐 가열 등 다양한 방법이 있습니다. 각 기술마다 고유한 장단점이 있습니다. 프로젝트에 적합한 방법을 선택할 때는 전문가와 상담하시기 바랍니다. 잘못된 기술을 선택하면 열충격, 용접 결함 또는 용접 후 열처리가 필요한 재료 손상이 발생할 수 있으며, 이는 바람직하지 않습니다.

건조

용접은 금속을 내구성이 뛰어난 구조물로 변환하지만, 이 과정에서 발생하는 극심한 열로 인해 내부 응력과 미세한 구조적 왜곡이 발생할 수 있으며, 이를 방치할 경우 시간이 지남에 따라 부품의 강도가 약화될 수 있습니다. 용접 작업 후 PWHT를 실시하면 이러한 문제를 해결하고, 부품이 업계 표준을 충족하거나 그 이상을 달성할 수 있도록 보장할 수 있습니다.

응력 제거는 강철 구조물 제작 시 흔히 사용되는 용접 후 열처리로, 금속을 특정 온도로 가열한 후 일정 시간 동안 그 온도를 유지함으로써 내부 응력을 전체에 걸쳐 균일하게 해소하고, 취성 파손의 위험을 줄이며, 가공 및 사용 중의 변형 내성을 향상시킵니다. 이 공정은 그 가치가 입증되었습니다.

스테인리스강의 용해 어닐링은 내식성을 회복하고 용접 과정에서 형성된 크롬 탄화물을 제거하는 데 도움이 되어, 엄격한 산업 규격을 충족하거나 초과 달성하고 혹독한 조건에서도 견딜 수 있게 해줍니다. 이 공정 전반에 걸쳐 정밀한 온도 제어를 달성하기 위해서는, 기대치를 충족하거나 초과하는 가열, 유지 시간 및 냉각 속도를 확보하기 위해 첨단 장비와 시설이 필요할 수 있습니다.