용접 후 열처리(PWHT)란 무엇이며 용접에 필요한 이유는 무엇인가요?

용접 후 열처리(PWHT)는 용접된 재료를 임계 변형 온도 이하로 다시 가열하여 미리 정해진 기간 동안 유지하는 제어된 프로세스입니다. PWHT는 용접 공정의 필수 단계이며 많은 규정에서 용접 후 열처리를 필수 단계로 규정하고 있습니다.

정의

용접은 재료에 큰 잔류 응력을 발생시키며, 이는 하중 응력과 결합하여 재료의 설계 한계를 초과합니다. 그 결과 용접 구조물은 수소 유발 균열 및 응력 부식 균열이 발생하기 쉬우므로 이러한 위험을 완화하기 위해 용접 후 열처리(PWHT)를 사용하는 경우가 많습니다.

PWHT(용접 열처리 공정)는 용접물을 최적의 온도로 가열한 후 냉각하는 공정으로, 각 온도에서 소요되는 시간은 현지 법률 및 재료 사양에 따라 달라집니다. PWHT는 잔류 응력을 감소시킬 뿐만 아니라 용접물의 인성과 연성을 높이는 데도 도움이 될 수 있습니다.

높은 PWHT 온도가 필요한 용접물은 열처리 중에 적절한 지지대가 필요합니다. 부품에 맞게 특별히 설계된 가대는 이러한 지지대를 제공할 수 있으며, 구조물을 따라 규칙적으로 배치하여 PWHT가 발생하는 부분과 아직 차가운 부분 사이의 열 경사를 관리할 수 있습니다.

PWHT 요구 사항은 일반적으로 재료의 화학적 구성과 두께에 따라 달라지며, ASME 섹션 VIII에서는 특정 두께 이상의 재료에 대해 이를 의무화하고, 원자력 발전소에서는 부품을 용접할 때 엄격한 안전 및 신뢰성 기준을 준수해야 하는 등 구조물이 어떤 종류의 서비스를 받게 될지에 따라 달라지기도 합니다.

의미

용접 후 열처리 또는 PWHT는 용접 부위의 미세 구조를 변경하여 잔류 응력을 줄이고 강도를 향상시킬 뿐만 아니라 용접부의 수소 유발 균열 위험과 응력 부식 균열 위험을 감소시키는 공정입니다. PWHT는 장비의 안전한 작동을 보장하기 위해 용접 공정에서 필수적인 단계로 간주되어야 합니다.

PWHT 요구 사항은 재료 유형과 두께, 수소로 인한 균열 및 응력 부식 균열 가능성 등 여러 요인에 따라 달라집니다. PWHT는 두께뿐만 아니라 화학 성분에 따라 코드나 표준에서 요구할 수도 있습니다.

용접 공정 중 어느 시점에서 용접 금속과 모재 사이의 온도 구배가 발생하여 용접 금속에 응력이 발생하고 결국 설계 한계를 초과할 수 있습니다. PWHT는 용접 금속을 지정된 온도에서 장시간 가열하여 이러한 내부 장력을 줄일 수 있는 기회를 제공합니다.

PWHT는 잔류 응력을 효과적으로 줄일 수 있지만, 가열 과정에서 제대로 지지하지 않으면 위험할 수 있습니다. PWHT 온도에서 구성 요소가 자체 무게를 지탱할 수 없는 경우, 구조물의 다른 부분 간의 열팽창 차이로 인해 과도한 왜곡이 발생할 수 있으므로 모양과 공간에 맞는 가대를 사용하여 적절한 지지대를 제공해야 합니다.

범위

용접 후 열처리(PWHT)는 용접된 재료를 낮은 임계 변형 온도 이상으로 가열하여 장시간 유지하는 제어된 프로세스입니다. PWHT의 주요 목표는 잔류 응력을 완화하고 용접 영역 내의 미세 구조를 재정렬하여 균열, 피로 및 부식에 대한 취약성을 줄이는 것입니다.

압력 용기 및 배관 시스템을 설계할 때 PWHT 테스트는 종종 필요하며, ASME 압력 용기 및 배관 코드와 같은 산업 코드에서는 최적의 기계적 및 야금학적 특성을 갖춘 안전한 설계를 보장하기 위해 특정 재료에 대한 성능을 의무화하고 있습니다.

재료의 화학적 구성과 두께, 부품이 작동할 서비스 조건에 따라 PWHT가 필요할 수 있습니다. PWHT는 용접 중에 발생하는 잔류 응력을 완화하고 용접 영역의 연성, 인성 및 강도를 개선하기 위해 용접 금속의 방향을 재조정하는 데 효과적입니다.

응력 수준이 증가함에 따라 PWHT에 대한 요구 사항도 증가합니다. 용접 응력의 완화는 PWHT 처리 주기 동안 시간과 온도에 따라 달라지며, 왜곡, 취화 및 연화 문제를 최소화하는 동시에 테스트된 기계적 특성을 손상시키지 않고 이점을 실현하려면 가열/냉각 속도/공차/침지 시간을 모두 적절히 관리해야 모든 이점을 누릴 수 있습니다.

용어

용접 후 열처리(PWHT)는 용접 공정으로 인한 잔류 응력 및 용접 자체에 의해 재료에 도입된 미세 구조 변화를 완화하고 균형을 재조정하기 위해 고안된 기술입니다. PWHT는 경도를 제어하거나 기계적 강도를 개선하는 데에도 사용할 수 있으며, 대부분의 용접 절차에서 필수적인 요소이며 종종 ASME 압력 용기 및 배관 코드와 같은 산업 코드에서 의무화하는 경우가 많습니다.

PWHT는 주변 수소를 용접부로 확산시키고 전반적인 접합 강도를 높여 수소 유발 균열(HIC)을 방지합니다.

PWHT(압력 세척 열처리)는 용접부의 응력 부식 균열 가능성을 줄이기 위해 사용되는 또 다른 공정으로, 용접부를 서서히 가열하고 임계 변형 온도보다 낮은 온도로 천천히 냉각하여 용접부의 응력 수준을 점차적으로 감소시킵니다. PWHT는 모든 용접 절차 인증 사양의 필수 구성 요소로, 온도 또는 담금 시간 요건을 변경할 경우 재인증이 필요하며, 단일 그루브/필렛 용접에 비해 체적 용접 금속 사용으로 인해 종종 단일 그루브 또는 필렛 용접보다 높은 잔류 응력이 발생하는 복합 그루브 및 필렛 용접을 특징으로 하는 용기 이음새 용접 시 필수적인 역할을 수행합니다.