용접 후 열처리

용접 후 열처리, 줄여서 PWHT는 용접으로 인해 발생하는 잔류 응력을 줄이고 재분배하는 동시에 특정 재료에서 템퍼링, 침전 및 노화 과정을 진행합니다.

이러한 재료의 화학적 구성의 변화는 잔류 응력을 줄이고 강도를 향상시켜 궁극적으로 용접 공정 및 재료에 불필요한 장력을 가할 수 있는 장력을 완화하는 데 도움이 됩니다. 이 과정에서 장력을 완화하고 완화하기 위해서는 용접 공정 및 재료 강도에 따라 PWHT를 올바르게 수행하는 것이 필수적입니다.

잔류 스트레스 감소

용접 후 열처리(PWHT)는 적절한 시간(일반적으로 두께 1인치당 1시간) 동안 온도를 높여 용접으로 인한 잔류 응력을 완화하는 데 도움이 됩니다.

잔류 응력 수준과 하중 응력이 결합하면 재료의 설계 한계를 초과하여 취성 파괴에 대한 취약성이 높아질 수 있습니다. 이러한 결과를 방지하기 위해 용접 부품을 피로 하중 조건에 노출시키기 전에 PWHT를 사용하는 경우가 많습니다.

선형 마찰 용접으로 용접한 Ti-6Al-4V 시편의 피로 균열 전파 거동을 PWHT 유무에 따라 비교한 연구에 따르면 내부 잔류 응력의 전단 성분, 특히 용접 중심 영역(WCZ) 내에서 원하는 경로에서 피로 균열 편향에 기여하는 것으로 나타났지만 750 degC PWHT에서 처리하면 이러한 응력 성분이 크게 감소하여 응력 완화 및 이완이 더 잘 이루어짐이 입증되었습니다.

응력 부식 균열(SCC) 감소

SCC는 단순히 재료를 마모시키는 것이 아니라 금속의 미세 구조를 공격하여 미세 균열을 남기고 빠르게 전파되어 치명적인 고장을 일으킨다는 점에서 기존의 부식과 다릅니다. 균열 형성은 종종 H2S나 염화물과 같은 부식성이 강한 환경에 노출되었을 때 장력과 함께 발생합니다.

용접, 냉간 가공 및 압연 성형과 같은 제조 공정은 재료가 항복 강도에 근접하는 내부 인장 응력에 노출되어 부식성이 강한 환경에서 응력 부식 균열(SCC)이 발생할 수 있습니다. pwht는 균열 시작 지점 역할을 하는 날카로운 모서리 또는 노치와 같은 내부 응력 집중 지점을 완화하고 이러한 내부 응력을 완화함으로써 SCC를 완화하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

또한 응력 핫스팟을 제거하고 응력 유발 균열 시작을 제한하는 데 도움이 되는 두 가지 요소인 하중 조건의 변동을 최소화하기 위해 균일한 하중 분포를 선호하는 신중한 구조 설계를 통해 SCC를 줄일 수도 있습니다.

기계적 특성 개선

잔류 응력을 완화하고 재분배하는 것 외에도 적절한 PWHT는 연성 및 인성과 같은 기계적 특성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 이는 주로 템퍼링, 침전 또는 노화 효과로 인해 재료의 경도가 감소하여 연성이 증가하면서 균열에 대한 저항성이 높아지기 때문입니다.

PWHT 기술은 입계 페라이트 대신 침상 마르텐사이트의 형성을 촉진하여 파단 인성을 감소시키고, 이를 통해 용접 금속 내의 소성을 크게 감소시키고 구조물의 피로 저항성을 증가시킬 수 있습니다.

용접되는 재료의 재질과 강도에 따른 모범 사례를 따르면 응력 완화를 극대화하도록 PWHT 공정을 맞춤화할 수 있습니다. 여기에는 적절한 가열/냉각 속도로 효과적인 열처리 방법을 선택하고 적절한 장비/시설을 사용하는 것, 온도 모니터링, 용접 공정 중 허용 가능한 용접 온도 유지, 품질 표준을 유지하기 위한 품질 관리 조치 수립 등이 포함됩니다.

내구성 향상

압력 용기, 파이프라인, 항공우주 부품 등 프로젝트에 관계없이 PWHT는 잔류 응력을 완화하고 기계적 특성을 개선하여 용접 접합부 내구성을 높이는 입증된 기술입니다. 또한 부식성 환경에서는 잔류 응력을 완화한 후 재분배하여 입계 균열이 발생하는 것을 방지함으로써 응력 부식 균열 위험을 줄입니다. 또한 적절하게 수행하면 잔류 응력을 완화하여 응력 부식 균열 발생을 방지하고 궁극적으로 응력 부식 균열 발생 빈도를 줄일 수 있습니다.

PWHT를 사용하면 템퍼링, 침전 또는 노화 효과가 발생하여 용접 재료의 연성 및 내파괴성을 높이는 동시에 경도를 낮출 수 있습니다. NiTi 와이어에 대한 파단 분석 결과, 열처리 시 리버 패턴 없이 용접 와이어보다 더 매끄러운 파단 표면을 얻을 수 있는 것으로 나타났습니다.

잘못된 열처리 적용은 용접부의 인장 강도, 크리프 강도 및 노치 인성을 크게 낮출 뿐만 아니라 수소 균열에 대한 취약성을 높일 수 있다는 점에 유의하세요. 따라서 PWHT는 가열/냉각 속도, 온도 범위 및 지속 시간이 정의된 정해진 절차에 따라서만 적용해야 합니다.