용접 후 열처리

많은 배관 코드에서는 용접 후 열처리(PWHT) 요건을 현지에서 면제하는 기준으로 용접부의 파괴 인성을 사용하지만, 이 방법이 재료나 적용 분야에 따라 항상 적용되는 것은 아닙니다.

전력 배관 재료에 대한 PWHT 요구 사항은 일반적으로 모재 금속의 낮은 임계 변환 온도에 따라 달라집니다.

용접 절차

용접 조인트의 용접성은 형상, 재변형, 용접 예열 온도, 인터패스 온도, 전류 밀도 등 다양한 요인에 따라 달라집니다. 또한 AISI P-4 또는 P-5A와 같은 저탄소 소재도 용접성에 영향을 미치며, 수소 지연 균열 가능성처럼 경화성 또한 영향을 미칠 수 있습니다.

용접 후 열처리(PWHT)는 제조, 용접 및 절단 공정에서 발생하는 잔류 응력을 완화하고 기존의 공작물 응력을 완화하여 노치 인성을 개선하는 역할을 합니다. PWHT 공정은 일반적으로 600degC 온도에서 두께 25mm당 1시간 동안 진행됩니다.

PWHT 요건은 일반적으로 용접성 기준에 따라 결정되며, 제작 코드는 로컬 PWHT에 대한 세부 요건을 제공합니다. 이러한 규정의 상당 부분은 두께 제한 요구사항에 초점을 맞추고 있는데, 이는 취성 파괴가 PWHT가 없을 때보다 있을 때 더 가능성이 높다는 가정에 근거한 것이지만 파괴 역학 분석을 통해 이 가정에 문제가 제기되었으며, 특히 강관의 둘레 맞대기 용접에 대한 마스터 커브를 비교한 결과 일부 제작 코드에서 현행 PWHT 두께 제한이 너무 제한적이라는 사실이 입증되었습니다.

예열

용접 전에 강재를 예열하는 것은 용접부의 두께와 합금 함량에 따라 용접 응력과 잔류 응력을 최소화하는 데 필수적입니다. 이러한 온도를 정확하게 모니터링하려면 온도 표시 크레용이나 열전대 고온계를 사용해야 합니다.

예열은 주어진 등가 비율에 대한 임계 속도 구배를 줄이고 층류 화염 속도를 증가시켜 스패터를 줄이면서 더 안정적인 아크를 생성합니다. (그림 20).

예열은 냉각 속도를 늦춤으로써 탄소 및 저합금강의 용접 금속 및 열 영향 영역(HAZ) 경도를 높여 HAZ의 다공성 및 공극과 같은 결함을 줄이고 기계적 특성을 개선하며 탄소/저합금강과 Type 347/Incoloy 825 같은 고니켈 오스테나이트 스테인리스강에서 수소 취성 균열(지연 균열 또는 언더비드 균열이라고도 함) 위험을 줄이는 데 사용됩니다.

예열 및 통과 간 온도 감소는 특히 나사산 조인트 및 노즐 연결부의 맞대기, 소켓 및 필렛 용접과 같은 고압 유지 용접부의 경우 용접 후 열처리(PWHT) 없이 용접 두께를 증가시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 취성 파괴에 대한 E2G의 연구에 따르면 ASME B31.3에 따라 저합금 용접 부품에 의무적으로 PWHT를 적용하지 않으면 용접 인성은 감소하는 반면 취성 파괴의 위험은 증가할 수 있습니다.

용접 후 열처리(PWHT)는 압력 용기 및 파이프와 같은 용접 부품의 유해한 잔류 응력을 제거하는 동시에 균열 시작 또는 취성 파괴를 유발하는 환경 조건에 대한 민감성을 약화시키는 효과적인 수단입니다. 제작 용접부의 무결성을 유지하기 위해 항상 코드 요건을 준수해야 합니다.

일반적으로 두께가 사전 정의된 임계값을 초과하는 탄소강 용접물은 수소 지연 파괴 및 수소 지연 파괴를 포함한 기타 응력 부식 현상으로부터 보호하기 위해 PWHT 공정이 필요합니다. PWHT에는 가열, 냉각 및 담금 조건이 포함되며 이 과정에서 용접 재료 특성에 영향을 미치는 담금 시간이 과도하거나 길어지면 탈탄, 취화 또는 취성이 발생하여 인장 강도, 크리프 강도 또는 노치 인성 특성에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

탄소강에 대한 PWHT 요건은 두께 및 직경 제한에 따라 제작 및 수리 코드마다 다르며, 기술 데이터베이스에 대한 해석이 다르거나 시간이 지남에 따라 진화하는 제작/용접 관행으로 인해 차이가 발생할 수 있습니다. 현재 ASME BP&V 코드는 큰 직경의 얇은 벽으로 된 재료의 용접성 증가, 재료 고유의 파괴 인성 특성, 저에너지 파괴를 지지하기에 충분하다는 가정에 따라 원자력 서비스에 사용되는 최대 5/8인치 두께의 재료에 대해 PWHT 테스트를 면제할 수 있도록 허용하고 있습니다.

냉각

각 부품의 두께에 따라 온도가 달라지므로 PWHT 절차는 각 부품에 맞게 맞춤화해야 하며, ASME VII는 19mm 이상에 적용되고 BS EN 13445 및 BSPD 5500은 35mm 이상의 두께를 다룹니다. 냉각 속도도 두께에 따라 달라지며, 두께 25mm당 1시간씩 800degF 이하에서는 공랭식 냉각이 허용됩니다. PWHT는 일반적으로 다루기 어려운 대형 부품을 위해 영구 고정식 퍼니스 또는 이동식 대차식 탑햇 타입 퍼니스를 사용합니다.