용접 후 열처리

용접은 하중 응력과 결합하여 재료의 항복 강도를 초과하는 높은 수준의 잔류 응력을 발생시키고 추가적인 재료 변형을 초래할 수 있습니다. 이러한 응력 수준을 최소화하고 용접 후 열처리의 부정적인 영향을 줄이려면 용접 후 열처리 공정의 일부로 용접 후 열처리를 수행해야 합니다.

산업 코드 및 사양은 일반적으로 서비스 조건이 충족되는 경우 특정 재료에 대한 PWHT 처리를 의무화하고 있으며, 이러한 관행은 석유 및 가스, 석유화학 및 원자력 분야에서 자주 볼 수 있습니다.

잔류 스트레스 감소

용접으로 인한 잔류 응력은 장비를 크게 약화시켜 응력 부식 균열에 대한 취약성을 높일 수 있습니다. PWHT 공정은 이러한 응력을 줄여 이러한 손상을 방지하는 데 도움이 되며, 모든 구조물을 낮은 임계 변형 온도로 장시간 가열하여 모든 것을 통합된 장치로 효과적으로 가열함으로써 이러한 작업을 수행합니다.

미세 구조적 특성을 변화시켜 기계적 특성을 개선하는 데 사용되는 노멀라이징 또는 어닐링 공정과 비교할 수는 없지만, 이러한 열처리와 마찬가지로 용접 공정 중에 발생하는 잔류 응력을 줄이고 재분배하는 데 도움이 됩니다.

일반적으로 최고 온도가 높고 담금 시간이 길수록 잔류 응력이 더 많이 감소합니다. 하지만 최고 온도가 지나치게 높으면 부품이 뒤틀릴 수 있으므로, Pwht 가공 시 부품의 형태를 보호하기 위해 용기 내부에 일정한 간격으로 지지대를 배치하는 것이 현명합니다.

이 연구에서는 다이오드 전원 입력을 사용하여 레이저 용접 316L 스테인리스강 교량에서 다이오드 전원 입력이 잔류 응력 완화에 미치는 영향을 조사했습니다. 연구 결과, 현장 플라즈마 수열 처리 공정은 대조 교량에 비해 잔류 응력을 크게 감소시켰으며, 이는 전위 소멸 및 크리프와 같은 응력 완화 메커니즘에서 예상되는 것처럼 해당 온도에서의 체류 시간보다는 도달한 최고 온도와 더 밀접하게 연관되어 있는 것으로 나타났습니다.

인성 향상

고온에서 용접은 경도를 높이는 동시에 인성과 연성을 감소시켜 강철의 미세 구조를 변화시키므로 압력 용기 및 파이프와 같이 주기적 응력이 높은 용도에 사용할 경우 문제가 발생할 수 있습니다. PWHT는 용접의 경도를 낮추는 동시에 인성과 연성을 설계 사양에 가깝게 회복시키고, 나아가 미세 구조를 균질화하여 응력 집중을 낮추고 용접부의 파단을 방지함으로써 이러한 문제를 완화하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

용접부에 PWHT가 필요한지 평가하는 한 가지 일반적인 접근 방식은 파괴 역학 분석을 수행하는 것입니다. 여기에는 적용 응력 및 잔류 응력 수준, 검사 중에 감지되지 않을 수 있는 결함 크기, 재료 특성(파괴 인성 및 항복 강도), 응력 수준 간의 관계를 설정하여 하중 하에서 고장을 방지하기 위해 필요한 최소 인성 수준을 계산하는 것이 포함됩니다.

그러나 이 방법은 때때로 비효율적일 수 있으며, 용접이 이루어지는 정확한 상황에 따라 결과가 크게 달라질 수 있습니다. 따라서 정확하고 재현 가능한 결과를 얻으려면 정확한 용접을 위해 적절한 필러 재료와 함께 잘 정의된 용접 형상을 사용하는 것이 중요합니다.

PWHT는 왜곡을 최소화하기 위해 가열 및 냉각 공정 중에 용접부를 적절히 지지해야 하며, 이를 위해 부품에 맞게 특별히 설계되고 길이를 따라 일정한 간격으로 설정된 가대를 사용할 수 있습니다. 이러한 공정 중에 적절한 지지력을 보장하려면 가열/냉각 사이클 동안 변위되지 않도록 열팽창 계수가 비슷한 재료로 만들어진 지지대를 사용해야 합니다.

연성 향상

용접 후 열처리(PWHT)는 잔류 응력을 줄이고 용접 금속의 미세 구조를 변경하여 인성, 연성 및 동적 하중 조건에 대한 저항성을 높이는 필수 공정입니다. 그러나 부적절하게 수행하면 PWHT는 잔류 응력 수준을 더욱 증가시키는 동시에 처리되는 구조물의 기계적 특성을 저하시킬 수 있습니다.

PWHT 공정은 재료를 적절한 시간 동안 이상적인 온도로 가열한 다음 빠르게 냉각하여 산화 환경에서 응력 부식 균열의 위험을 증가시키는 과도한 열 구배를 제거함으로써 이러한 부정적인 영향을 최소화할 수 있습니다.

전문가들 사이에서는 미래에 전기 자동차의 연료로 대량의 바이오매스를 안전하게 생산할 수 있을지에 대해 많은 논의가 이루어지고 있습니다. 이러한 주장의 실체는 아직 확실하게 밝혀지지 않았습니다. HSS 용접 금속의 PWHT에 대한 대부분의 연구는 솔리드 와이어에 초점을 맞추었지만, 금속 코어 와이어로 만든 용접에 대한 다양한 PWHT 온도와 유지 시간의 영향에 대한 지식은 거의 남아 있지 않습니다. 이 연구의 목표는 다양한 유지 온도와 시간에서의 PWHT가 금속 코어 NiTi 용접 전극을 사용하여 생성된 용접의 미세 구조와 기계적 특성에 어떤 영향을 미치는지 조사하는 것이었습니다. 이 목표를 달성하기 위해 다양한 시간 동안 다양한 PWHT 온도에 노출된 용접 시료에 대해 SEM 분석을 수행했으며, 이러한 시료에 대해 카비도드 면적 분율 분석을 사용하여 다양한 PWHT 시간에 따른 미세 구조 또는 경도의 변화를 분석했습니다.

취성 골절 감소

PWHT(압력 세척 가열 처리)는 파이프라인 및 압력 용기와 같은 용접 구조물의 접합부가 고압과 부식성 환경을 견딜 수 있도록 보장하고 취성 골절의 위험을 줄이는 데 도움이 됩니다. 따라서 PWHT는 석유 및 가스 산업과 원자력 발전소의 규제 표준에서 표준 관행이 되었으며, PWHT 처리로 용접 조인트를 보호하여 원자로를 열 피로로부터 보호합니다.

Crackwise 3은 반타원형 표면 파괴 결함을 기반으로 여러 계산을 수행하여 C-Mn 및 저합금강이 PWHT 없이 취성 파괴를 견딜 수 있는지 평가하는 데 사용되었으며, 필요한 재료 파괴 인성은 두께(K mat )와 관련된 최대 값을 사용하여 계산되었습니다. 마스터 커브는 균열 전선의 소성 붕괴에 대한 저항과 관련이 있으므로, 소성 붕괴가 시작되는 동안 인성 값이 감소한 샘플 영역이 발생할 가능성이 높기 때문에 두꺼운 구성 요소일수록 더 높은 인성 값이 필요할 수 있습니다.

계산 결과 PWHT를 사용하여 C-Mn/저합금강 부품의 취성 파단을 줄이면 잔류 응력 수준 감소, 미세 구조 개선 및 잠재적 취성 영역의 템퍼링으로 인해 취성 파단률을 크게 줄일 수 있는 것으로 나타났습니다. 이러한 감소는 잔류 응력 수준이 낮아지고 미세 구조가 개선되며 단단하고 잠재적으로 부서지기 쉬운 영역이 템퍼링되기 때문에 매우 두꺼운 부품에서도 발생할 수 있습니다.