ASME 코드의 용접 후 열처리 면제

용접 후 열처리(PWHT)는 잔류 응력을 제거하고 단단하고 잠재적으로 부서지기 쉬운 미세 구조 영역을 강화하여 취성 파괴의 위험을 줄여줍니다. 현재 규정에는 화학, 고유한 Charpy 테스트 특성 요구 사항 또는 허용 결함 크기 제한을 허용하는 검사 코드를 통해 PWHT를 면제하기 위한 다양한 요건이 있습니다(표 1).

두께 제한

현재 코드에서는 두께가 0.625인치 미만인 파이프 재료의 용접부에 PWHT를 요구하지만, 이러한 코드에 지정된 제한은 종종 야금학적 고려 사항 및 구조 설계 요구 사항과 상충됩니다. EPRI의 조사에 따르면 안전이나 신뢰성을 해치지 않으면서도 이 제한을 늘릴 수 있다는 증거가 제시되었습니다.

원자력 서비스 응용 분야에 사용되는 P-4 및 P-5A 크롬-몰리브덴 강의 용접과 관련된 기존 코드 요건 및 면제를 평가하기 위해 연구를 수행했으며, 특히 코드 기관의 책임자와의 인터뷰와 입수 가능한 문서 검토를 통해 그 출처와 기술적 근거에 주의를 기울였습니다.

다양한 코드에 대한 연구를 통해 두께 기준이 금속이나 기계적 고려 사항에 대한 과학적 분석보다는 특정 산업 내 전통적인 관행에 따라 결정되는 경우가 많아 코드 간 편차가 크다는 점, 현재 발전 산업이 석유화학 산업에 비해 훨씬 높은 제한 값을 갖는 등 코드 간 제한 값이 크게 다르다는 점, 파이프 직경이 증가할수록 용접 잔류 응력이 감소하고 이에 따라 HAZ 파단 인성이 떨어진다는 연구 결과와 달리 용접 잔류 응력이 감소한다는 점 등이 밝혀졌습니다.

샤피 테스트

샤르피 시험은 재료 시료의 파단 시 흡수된 에너지의 양을 측정하기 위해 고안된 표준 충격 시험으로, 일반적으로 충격 해머가 달린 진자를 흔들며 진자에서 반대쪽을 향한 노치가 있거나 없는 가공된 시편을 타격하여 에너지 흡수 수준을 측정하고 노치 인성 값으로 변환하는 방식으로 구성됩니다.

이 테스트는 용접 및 압력 용기 제조와 같은 중요한 응용 분야에서 필수적인 특성인 금속의 연성-취성 전이 온도(DBTT)를 식별할 수 있습니다. 또한 이 테스트는 재료의 전반적인 인성 등급을 표시할 뿐만 아니라 PWHT 처리에 취약할 수 있는 국부적인 취성 영역을 감지하는 역할도 합니다. 로보테스트 테스트 시스템으로 테스트를 자동화하면 손의 온도/습도 변화, 중심을 벗어나거나 각진 시편 삽입과 같은 작업자의 영향을 줄이면서 정확한 결과를 얻을 수 있으며, 수동 테스트 방법보다 향상된 샘플 처리량/오류율로 신뢰할 수 있는 데이터를 제공하여 전체적으로 오류를 줄이면서 처리량을 늘릴 수 있습니다.

골절 역학 평가

파단 역학에는 재료의 강도와 인성이라는 두 가지 특성이 수반됩니다. 강도는 재료가 하중을 얼마나 잘 견디는지를 나타내며, 인성은 균열이 전파되는 것을 얼마나 효과적으로 방지하는지를 나타냅니다.

파단 역학은 업계 표준이 되었으며 압력 용기, 보일러 및 배관에 대한 코드에서 인정받고 있습니다. 현재 이 코드를 통해 용접 후 파괴 인성이 최대 용접 두께 고려 사항을 충족하거나 초과하는 경우 작업자는 용접 후 열처리(PWHT)를 생략할 수 있습니다.

파단 역학 이론을 활용하는 엔지니어링 임계 평가(ECA)를 통해 엔지니어는 이러한 평가를 수행할 수 있습니다. 높은 파괴 인성 값은 구조물이나 부품을 효과적이고 경제적으로 설계, 제작 및 운영하는 데 필수적인 특성인 균열 성장에 대한 저항성, 우수한 내손상성 및 피로 성능이 향상되었음을 나타냅니다. 값이 높을수록 검사 주기를 연장하거나 내구성 증가로 인한 예기치 않은 고장률을 줄여 비용을 절감할 수 있습니다.

면제

면제는 개인, 단체 또는 조직이 특정 의무와 책임을 피할 수 있는 특권입니다. 면제는 세금 감면(세금 면제)을 포함하거나 아예 세금 부과 대상에서 제외(비과세 상태)할 수 있습니다. 면제는 일반적으로 개인, 그룹, 조직, 재산에 모두 적용되며 비즈니스와 같은 다른 분야뿐만 아니라 법률 실무에서도 자주 나타납니다.

잔류 응력을 줄이고 단단하고 부서지기 쉬운 미세 구조 영역을 템퍼링하여 취성 파괴의 위험을 줄이기 위해 특정 용접 강철 어셈블리의 경우 용접 후 열처리(PWHT)가 필요할 수 있습니다. PWHT의 필요성은 용접 온도에서의 파괴 인성에 따라 달라집니다.

PWHT 요건은 각기 다른 전문 기관에서 광범위한 경험과 엔지니어링 관행을 고려하여 개발했기 때문에 코드마다 다릅니다. PWHT 온도에 대한 코드 간 일관성을 확보하기 위해 McEnerney7는 통일을 촉진하기 위해 CEN 접근 방식에서와 같이 P No 4 재료에 대해 30degF씩 온도를 높일 것을 제안합니다.