탄소강 파이프에 대한 용접 후 열처리(PWHT) 요구 사항

탄소강 배관과 관련된 많은 프로젝트에서 탄소 함량이 낮은 저합금강에 대해 PWHT 없이 최대 19mm 두께를 허용하는 BS 2633 및 유사 코드의 허용 오차를 활용하여 PWHT를 우회할 수 있으며, 이러한 요구 사항은 미국 코드에서 정한 요구 사항을 충족하거나 초과하는 경향이 있지만 BS 2633은 더 높은 예열 요구 사항을 규정하고 있습니다.

용접 절차

PWHT(용접 후 열처리)는 단순한 절차적 단계가 아니라 장비 무결성, 작업자 안전 및 장기적인 성능에 직접적인 영향을 미치는 필수적인 엔지니어링 프로세스입니다. PWHT는 잔류 응력을 줄이면서 미세 구조를 개선하여 응력 부식 균열을 방지하고 응력 부식 균열을 완전히 방지합니다.

PWHT는 용접물을 고온으로 장시간 가열하여 금속 매트릭스가 내부 응력을 흡수하고 재분배하여 취성 파괴의 위험을 줄이고 인성 및 연성을 개선하며 수소 손상을 방지합니다.

최적의 PWHT 수준을 달성하려면 용접 절차에 적절한 예열 유형 및 온도 선택, 가열/유지 온도 모니터링, 품질 관리 조치 구현 등 예열 및 용접 후 열처리에 대한 조치가 포함되어야 합니다.

용접에 사용되는 재료의 경도를 낮추고 연성을 높이려면 PWHT만으로는 충분하지 않을 수 있으며, 고도로 숙련된 용접 담당자가 추가 공정을 수행해야 할 수도 있습니다.

예열

최근 연구에서는 써모비전 카메라와 열전달 분석을 사용하여 멀티패스 수리 용접 중 예열하는 실험 및 분석 방법을 개발했으며, 두 가지 방법 모두 정확성이 입증되었습니다.

2014년판 ASME B31.3부터 두꺼운 탄소강 배관은 임계 오스테나이트 온도 이상으로 예열하고 다중 패스 용접 공정을 사용하여 용접하는 경우 PWHT가 면제되었으며, 이는 이전 요구 사항과 중요한 차이점입니다.

이러한 새로운 면제 규정은 비용을 절감하는 데 도움이 될 수 있지만, 선택하기 전에 신중하게 고려해야 하는 위험이 따릅니다. 이러한 용접은 잠재적으로 부식 및 서비스 문제를 일으킬 수 있으며, PWHT 요건을 충족하지 못하면 부적절한 설계로 인해 경우에 따라 재용접이 필요할 수 있으므로 이를 방지하기 위해 예열을 권장합니다.

용접 후 열처리

용접 후 열처리(PWHT)는 용접물을 특정 온도로 잠시 가열한 다음 천천히 냉각하는 방식으로, 용접물의 응력을 완화하고 인성을 높이는 데 도움이 됩니다. 그러나 PWHT는 재료 특성을 약화시키는 과열 또는 과소 템퍼링을 피하기 위해 신중하게 수행해야 합니다.

PWHT는 용접물을 두께 1인치당 약 1시간 동안 550~625°C의 온도로 가열하여 오스테나이트에서 등축 쌍둥이 마르텐사이트로 미세 구조를 변경하고 인성을 높이면서 경도를 낮추는 방식으로 기계적 특성을 변경합니다.

구조용접의 특정 사례에서는 PWHT가 필요할 수 있지만, 그렇지 않은 경우도 있습니다. ASME B31.1 및 B31.3에서는 멀티패스 용접을 활용하고 예열 조치를 취하는 경우 용접 후 PWHT 없이 압력 용기, 배관 시스템 및 저장 탱크에 사용되는 C-Mn 강관의 벽 두께 제한을 허용합니다.

자격

표 331.1.3은 이전의 PWHT 두께 제한 면제가 너무 제한적이거나 지나치게 보수적일 수 있다는 우려에 따라 2014년에 PWHT 측정 대상인 탄소강 공정 배관에 대한 PWHT 요건을 크게 수정한 세부 사항을 제공합니다.

EPRI가 후원한 테스트(참고 1)에서는 열처리 온도가 높아짐에 따라 P No 4 소재의 경도와 인성이 급격히 변동했으며, 특히 P No 1과 P No 4 소재 사이의 이종 소재 접합부에서는 더욱 심하게 변동하는 것으로 나타났습니다.

2014년 개정된 B31.3에서는 용접 전에 최소 95°C의 예열을 사용하는 경우 P No 1 재료 그룹에 속하는 모든 탄소강 재료와 모든 제어 두께 및 용접 유형은 용접 후 열처리를 면제할 수 있도록 허용합니다. 이 접근 방식은 영국의 BS 2633에서 권장하는 것과 유사하지만, NDE 검사관은 여전히 모든 공정이 코드 요건을 준수하는지 확인해야 합니다.