용접 후 열처리 - pwht 솔루션

용접 후 열처리(PWHT)는 현장 제작 및 수리 작업에서 널리 사용되는 공정으로, 잔류 응력을 줄여 용접 재료의 경도를 부드럽게 하고 강도를 높이는 데 사용됩니다.

PWHT 요건은 배관 재질과 ASME 코드 요건에 따라 달라지며, 표 331.1.1에는 331.1.1항의 다양한 재질에 적용되는 PWHT 유지 온도 범위가 나와 있습니다.

힘

용접 후 열처리(PWHT)는 용접 부품의 기계적 특성을 개선하고 잔류 응력을 완화하기 위해 용접 부품에 적용되는 제어된 가열 및 냉각 프로세스입니다. PWHT는 용접 재료의 강도와 경도를 높이고, 용접 결함을 줄이며, 환경적 요인에 의한 균열을 방지합니다. 또한 PWHT는 용접 재료의 결정 구조 내에서 전위 이동을 촉진하여 잔류 응력을 완화하고 응력 농도를 낮추는 데 도움을 줍니다. 환경 응력을 받는 배관에는 일반적으로 PWHT가 필요하며, 다양한 배관 재료별 요구 사항에 대한 자세한 내용은 331.1.1 절과 ASME B31.3의 표 331.1.1, 331.1.2 및 331.1.3을 참조하시기 바랍니다.

이 SEM 사진은 열처리를 거친 샘플과 그렇지 않은 샘플의 파단 표면의 차이를 보여줍니다. 열처리된 샘플은 더 매끄러운 파단 표면을 보이는 반면, 처리되지 않은 샘플은 강 무늬가 있는 부서지기 쉬운 파단 모드를 보여줍니다.

인성

용접 후 열처리(PWHT)는 용접 재료의 인성을 높이고 잔류 응력을 완화하며 균열과 같은 용접 결함의 위험을 줄이는 데 사용되는 재가열 및 냉각 프로세스입니다. 석유/가스 파이프라인이나 원자력 발전소와 같이 배관이 환경 스트레스나 변형을 받는 경우 PWHT는 특히 중요하며, ASME 섹션 VIII과 같은 특정 표준에서는 이러한 종류의 배관에 대한 용접 후 열처리 요건을 규정하고 있는 경우가 많습니다.

PWHT 공정은 일반적으로 재료의 초기 변형 온도보다 낮은 온도에서 제어된 램프-침지 프로파일을 사용하여 재열 균열, 왜곡 및 인성 손실과 같은 잠재적인 부작용을 최소화합니다. 성공적인 가공 결과를 얻으려면 램프/침지 속도와 유지 온도를 효과적으로 관리하는 것이 중요합니다.

아래 SEM 이미지는 용접된 NiTi 와이어 샘플을 PWHT 처리를 하지 않은 경우와 처리한 경우를 비교한 것으로, 후자는 파단 표면에 하천 패턴 없이 더 매끄러운 파단 표면을 생성합니다. PWHT 처리는 재료의 환경 보조 균열 민감도를 현저히 감소시키는 동시에 수명을 증가시키는 것으로 밝혀졌습니다.

내식성

부식 조건에서 용접된 조인트는 부서지기 쉽고 고장이 날 수 있습니다. PWHT는 용접 부위의 응력 수준을 낮춰 이러한 위험을 완화하고 수소 손상 및 기타 형태의 부식에 대한 저항력을 향상시킵니다.

PWHT는 화학 플랜트, 석유 정제소 및 기타 산업 시설에서 용접 구조물의 내구성을 높이기 위해 확립된 기술입니다. 이 프로세스는 용접 실패 위험을 최소화하는 동시에 인장 강도와 항복 강도 증가를 통해 재료 강도를 높이는 데 도움이 됩니다. 또한 PWHT는 재료 내 응력 부식 균열 및 기타 형태의 부식을 방지하는 데 도움이 됩니다.

여러 용접 공정은 용접 영역에 재료 설계 한계를 초과하는 잔류 응력을 생성하여 피로 균열을 증가시킵니다. PWHT는 이러한 잔류 응력을 크게 낮추고 균열 전파 경로/속도를 변경할 수 있습니다.

많은 배관 용접에는 플라즈마 용접 열처리(PWHT)가 필요합니다. PWHT는 용접부의 야금 열화에 대한 취약성을 줄이고, 강도와 연성을 높이며, 공격적인 부식 조건에 대한 내식성을 향상시킬 수 있습니다. 안타깝게도 PWHT는 용접성 및 서비스 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있으므로 이 처리를 수행하기 전에 그 이점과 비용을 철저히 평가하는 것이 중요합니다. 이 보고서에서는 원자력 서비스 환경에서 PWHT의 기원과 근거, 현재 요구 사항 및 면제 사항을 조사합니다.

내구성

용접 후 열처리(응력 완화라고도 함)는 용접 공정 중에 발생하는 잔류 응력으로 인한 취성 파괴의 위험을 낮추기 위해 고안된 열 공정입니다. 용접 부위의 잔류 응력은 재료 설계 한계를 초과하는 하중 응력과 결합하여 균열, 피로 및 궁극적으로 취성 파괴를 초래할 수 있으며, 이를 방치하면 결정 구조 내에서 전위 운동을 촉진하여 이러한 장력을 해제하고 용접 접합부에 환경적으로 보조 균열이 발생할 가능성이 있을 때마다 PWHT가 필요합니다.

PWHT 요건은 다양한 관리 코드에 명시되어 있으며, 배관의 재질과 그룹 번호에 따라 조건이 달라집니다. ASME B31.3에는 배관 재료 구성에 따른 필수 PWHT 규정이 포함되어 있지만, 특정 용접 재료로 제작된 두꺼운 배관으로 용접하는 경우 필수 테스트가 면제됩니다.

발전소 배관의 PWHT 요구 사항은 일정한 벽 두께를 유지하면서 배관 직경이 증가함에 따라 종방향 응력 벡터와 용접 방향 사이의 접선 값(세타 "th")이 감소하기 때문에 그 필요성이 줄어들게 됩니다. 따라서 용접 시 발생하는 잔류 응력은 벽이 얇은 배관보다 벽이 두꺼운 배관에서 더 큰 우려의 대상이 됩니다.