용접 후 처리의 중요성

용접으로 인한 잔류 응력을 줄이고 재료의 야금학적 특성을 개선하며 부식 또는 파손 위험을 최소화하기 위해 강철 및 금속 제조물의 용접 후 처리가 필요한 경우가 많습니다.

허용 가능한 야금 구조를 얻기 위해 합금강에 열 템퍼링 처리가 필요할 수 있습니다.

스트레스 해소

응력 완화는 용접 제작물의 내부 응력을 완화하기 위해 자주 사용되는 기술입니다. 이 공정은 강철을 약간 높은 온도에서 가열하여 항복점을 낮추고 잔류 용접 응력이 탄력적으로 재분배되도록 하는 방식으로 작동합니다.

용접 구조물의 왜곡을 방지하고 용접 후 최적의 야금 특성을 유지하려면 내부 응력 수준을 줄이는 것이 중요하므로 예열, 인터패스 온도 제한 내 유지(인터패스 온도 제어), 용접 후 열처리와 같은 기술이 응력 감소 방법으로 활용되고 있습니다.

PWHT는 용접 금속의 잔류 응력 수준, 경도 및 템퍼링 수준을 줄여 서비스 조건에서 연성, 강도 및 취성 파괴 실패에 대한 저항성을 개선합니다. 이는 많은 압력 용기 및 배관 코드에서 요구됩니다. 진동 응력 완화 같은 기계적 응력 완화 방법은 도움이 될 수 있지만 열처리가 제공하는 야금학적 이점을 제공하지 못할 뿐만 아니라 복잡한 형태의 모든 부품이나 용접부에 적용되지 않을 수 있습니다.

응력 부식 균열(SCC) 예방

응력 부식 균열(SCC)은 파이프라인과 철 구조물에서 점점 더 빈번하게 발생하는 부식 손상 형태입니다. SCC는 표면 산화막 산화물 층에 구멍이 생겨 결국 파손으로 이어지는 초입계 균열을 수반합니다[1].

용접 후 열처리(PWHT)는 용접 구조물의 경도를 낮추고 연성을 높여 염화물이 풍부한 환경에서 SCC에 대한 상당한 보호 기능을 제공합니다. 이를 효과적으로 달성하기 위해 합의된 시간 동안 특정 온도로 재료를 가열하는 경우가 많으며, 각 강재에 대해 전문가의 조언을 받아 PWHT 처리 시 사용할 적절한 시간과 온도를 결정해야 합니다.

국부 적용 열(LAH)은 유도 가열 요소를 사용하여 용접 부위에 국부적으로 열을 가하는 방식으로 파이프나 긴 압력 용기와 같이 길쭉한 부품을 용접하는 데 적합한 에너지 효율적인 PWHT 방식입니다. LAH는 용접 부위에 고르게 열을 분산시켜 한 지점에서 집중적으로 가열할 때 발생할 수 있는 왜곡을 방지합니다.

인장 강도 및 연성

인장 강도와 연성은 구조물의 안전과 보안을 유지하는 데 중요한 요소이지만 부식은 이러한 특성을 약화시켜 동적 하중 조건에서 부품이 응력 균열에 더 취약하게 만들 수 있습니다.

용접 후 열처리(PWHT)는 잔류 응력을 줄이고 연성 및 인성을 개선하여 용접 구조물을 강화하는 데 도움이 됩니다. 이는 고온에서 몇 시간 동안 재료를 변형 온도 이하로 가열한 후 천천히 실온으로 다시 냉각하는 방식으로 이루어집니다.

재료의 연성은 파단 전에 소성 변형되는 능력을 말합니다. 재료가 균열 없이 큰 변형률 하에서 변형할 수 있고 응력-변형률 곡선의 모양으로 취성 재료와 구별할 수 있는 경우 연성이 있는 것으로 간주할 수 있습니다. 인장 시험은 이 특성을 측정하는 한 가지 방법을 제공하지만, 보다 의미 있는 측정을 위해서는 다른 유형의 기계적 테스트를 수행하는 것이 더 유용할 수 있습니다.

수소 유도 균열(HIC) 방지

용접 중 높은 예열 온도를 유지하고 후열 또는 “베이크 아웃”을 하는 것은 HIC를 피하기 위한 효과적인 전략입니다. 이렇게 하면 용접 금속과 HAZ의 수소가 응력이 높은 영역에서 멀리 확산되어 결국 압력으로 균열을 일으킬 수 있는 갇힌 수소의 양을 줄일 수 있습니다.

일반적으로 습식 형광 자 입자 검사, 전단파 NDT 기술 및 초음파 검사를 포함한 다양한 비파괴 검사(NDT) 방법을 사용하여 HIC를 감지할 수 있습니다. 철골 구조물의 무결성을 유지하려면 정기적인 검사 및 HIC 예방 조치를 취해야 합니다.

용접 후 응력 완화 열처리를 위한 과도한 시간이나 온도도 HIC의 원인이 될 수 있습니다. 과도한 온도는 용접 후 열처리되는 영역과 그렇지 않은 영역 사이에 열 구배를 생성하여 HIC에 이상적인 환경을 조성할 수 있습니다. 이러한 가능성을 최소화하려면 용광로에 구성 요소를 신중하게 배치하고 각 구성 요소 내에 불꽃 충돌을 방지할 수 있는 충분한 열전대가 있는지 확인해야 합니다.