용접 후 열처리의 중요성

용접은 재료 특성을 약화시킬 수 있는 잔류 응력을 남깁니다. 이러한 응력을 줄이고 원래의 재료 특성을 복원하기 위해 용접 후 열처리(PWHT)가 필요할 수 있습니다.

PWHT는 재료의 초기 변형 온도보다 낮은 온도에서 제어된 램프-침지 프로파일을 사용하여 허용 가능한 온도 구배를 얻기 위해 단열이 필요한 미가열 섹션을 둘러싼 가열 구역 또는 구배 제어 밴드라고 하는 영역에서 용접 재료를 재가열합니다.

스트레스 해소

용접 후 열처리(PWHT)는 용접 공정에서 매우 중요한 부분입니다. 용접된 재료의 잔류 응력을 감소시키고 기계적 특성과 내식성을 높이는 역할을 합니다. 또한 PWHT는 특정 강철 합금의 응력 부식 균열을 방지하는 데 도움이 될 수 있지만, 잘못 수행하면 완제품에 결함이 발생할 수 있습니다.

국부적인 가열 및 냉각으로 인해 금속이 서로 다른 속도로 팽창 및 수축할 때 용접 구조물에 잔류 응력이 발생하여 왜곡, 취성 파괴, 기계적 특성 감소 또는 이들의 조합으로 이어집니다. 용접 후 열처리(또는 응력 완화)는 전체 구조물을 적절한 시간 동안 낮은 임계 변형 온도로 가열하여 이러한 영향을 완화하는 데 도움이 되며, 이는 재료 유형/구성/온도 요구 사항과 최고 온도에서의 담금 시간에 따라 달라집니다.

용접 후 열처리는 잔류 응력을 감소시킬 뿐만 아니라 용접 구조물을 연화시켜 기계 가공이 용이하고 관련 비용을 절감할 수 있습니다. 또한 이 프로세스는 산업 애플리케이션 및 장비 설계에서 중요한 고려 사항인 용접 구조물의 수명을 강화하고 연장하는 데 도움이 됩니다.

내식성

장비가 열악한 환경에 노출되는 석유, 가스, 석유화학 및 원자력 분야에서는 최대의 내식성이 요구되며, 이를 성공적으로 수행하려면 용접 후 잔류 응력을 줄이고 재료의 야금학적 특성을 향상시키기 위해 용접 후 열처리(PWHT)를 수행해야 합니다.

용접은 다양한 산업에서 압력 용기, 파이프 및 기타 구조물을 제조하고 유지보수하는 데 필수적인 요소입니다. 그러나 용접이 잘못 수행되면 하중 응력과 결합하여 재료의 설계 한계를 초과하는 원치 않는 응력을 생성하여 장비를 손상시키고 용접 실패와 수소로 인한 균열에 대한 취약성을 증가시킬 수 있습니다. PWHT는 이러한 문제를 해결하는 동시에 용접 강도와 내구성을 높일 수 있는 효과적인 솔루션을 제공합니다.

PWHT는 재료를 임계 변형 온도 이하로 가열하고 지정된 시간 동안 유지하여 야금학적 변화를 일으키고 잔류 응력을 감소시켜 보다 정확한 용접 구조, 향상된 연성 및 취성 파괴 위험을 감소시킵니다.

응력 완화뿐만 아니라 PWHT는 용접 후 침전 경화 합금의 무결성을 유지하는 데도 필수적입니다. 이러한 합금은 결정 구조 내에서 전위를 차단하고 강도와 경도를 높이기 위해 침전물에 의존하는데, 용접은 이러한 침전물에 변화를 일으켜 강도나 경도를 감소시킬 수 있으므로 용접 후 PWHT를 수행하면 침전물이 올바른 크기로 형성되어 경도와 강도를 최대화할 수 있습니다.

기계적 특성

PWHT 열처리와 관련된 높은 온도는 모양이 있거나 직경이 큰 구성 요소를 왜곡하여 왜곡을 유발할 수 있습니다. 이 문제를 완화하려면 PWHT가 되는 품목을 적절히 지지해야 합니다. 주변에 완벽하게 맞는 맞춤형 가대를 사용하거나 주변에 일정한 간격으로 여러 개의 동일한 가대를 배치하여 각 영역이 나머지 구성 부품과 동일한 팽창/수축률을 경험하도록 합니다.

재료 내에 새로운 응력이 형성될 수 있는 과열을 방지하려면 용접 금속 담금 시간과 냉각 속도를 제어하는 것이 중요합니다. 또한 가열 공정은 기계적 특성을 개선하는 재료 내 상 변화를 유도할 수 있습니다. 예를 들어 어닐링은 더 미세한 입자 구조를 생성하여 강도와 인성을 높일 수 있습니다.

잔류 응력으로 인한 고장 위험을 줄이고, 용접부의 피로 수명을 늘리고, 응력 부식 균열에 대한 취약성을 줄이고, 특히 연속 작동이 이루어지는 공정 배관이나 압력 부품에서 응력 부식 균열로부터 보호하기 위해 많은 관리 코드 및 표준에서 용접부의 용접 후 열처리를 의무화하고 있습니다.

장비 제한 사항

PWHT는 강철을 매우 높은 온도로 가열한 후 다시 천천히 식히는 과정을 거치기 때문에 치수 정확도와 구조적 무결성이 저하되는 뒤틀림과 뒤틀림이 발생할 수 있습니다. 또한 PWHT는 용접 조인트의 균열을 지연시켜 검사를 어렵게 만들고, 나중에 발생하는 균열의 수리를 지연시켜 누출 위험을 증가시킵니다.

PWHT는 비용이 많이 드는 공정이기 때문에 가능한 한 피하고 싶은 경제적 유인이 있습니다. 대형 강철 어셈블리를 가열 및 냉각하려면 생산 라인 활동을 중단시킬 수 있는 시간 소모적인 공정이 필요하며, 상당한 에너지 사용은 온실가스 배출과 환경 문제에 기여하고, 압력 장비 한 대의 수명 기간 동안 여러 번의 PWHT 주기는 이러한 부정적인 영향을 더욱 악화시킬 수 있습니다.

PWHT는 노출되지 않은 부위에서 열 변형이 발생할 수 있으므로 압력 장비의 크기나 형상으로 인해 PWHT를 항상 효과적으로 수행할 수 있는 것은 아닙니다. 또한 PWHT로 인한 열 변형은 용접 이음새에 잔류 응력을 이동시켜 시간이 지남에 따라 강도와 인성을 감소시킬 수 있습니다. 복합 수리는 용접 후 열처리 없이 압력 장비를 강화할 수 있는 대안적인 방법을 제공합니다.