후열처리 (Post-Weld Heat Treatment)

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1 후열처리 (Post-Weld Heat Treatment)

2 후열의 정의 용접을 하면 바로 용접된 그 자리 보다는 그 주변이 용접열에 의해 구조적으로 약해지는 현상이 발생한다.
열에 의해 약해진 부위를 HAZ 라며 이 부분에 대해 잔류응력의 제거, 응력집중의 완화조치, 조직안정화와 같은 용접후처리가 필요하게 된다. HAZ : (Heat Affected Zone) 잔류열의 영향을 받는 지점 고장력강 : 보통의 강철보다 물체가 잡아당기는 힘에 잘 견디고 용접이 잘 되는 강철 특수강 : 쓰임새에 맞게 탄소강에 규소, 망간, 니켈, 크롬, 구리, 몰리브덴 따위를 넣어 특수한 성질을 갖게 만든강.(=합금강)

3 용접후 열처리의 목적과 방법 (1) 용접 잔류응력 및 변형대책 - 용접 잔류응력 완화 - 형상치수의 안정
- 용접 잔류응력 완화 - 형상치수의 안정 (2) 모재, 용접부 및 구조물의 성능개선 - 용접 열영향부의 연화와 조직의 안정 - 용착금속 연성증대 - 파괴인성의 향상 - 항유가스의 제거 - 크리프 특성 개선 - 부식에 대한 성능 향상 - 피로 강도 개선 크리프: 물체가 일정한 변형력 아래서 시간의 흐름에 따라 천천히 변형하여 가는 현상, 온도가 높고 변형력이 클수록 그 변형은 빠르다

4 PWHT의 문제점 모재등의 성능저하 재균열 발생
- 고장력강 등은 tempering 온도를 넘는 온도에서 PWHT를 수행하면 재료의 조질효과를 잃게 되어 강도나 인성이 떨어진다. - Cr-1Mo강 등에서는 고온 장시간 열처리에 의하여 용착금속의 조립 Ferrite생성이 진행되어 강도가 저하한다. 재균열 발생 - Ni-Cr-Mo-V-B강, Cr-Mo-V-B강, Cr-Mo-B강, Cr-Mo-V강 등에서는 PWHT시에 열열향부에 균열이 발생하는 경향이 있다. Tempering : 비교적 낮은 온도로 적당한 시간 가열하여 저지해 놓은 변화를 임의의 상태까지 진행시키는 일 Ferrite : 900℃ 이하에서 철에 합금원소 또는 불순물이 녹아서 된 고용체.

5 기본계획 PWHT의 실시여부 및 조건의 검토는 설계단계에서 시행되어야 한다. (1) 재료의 선정 - 용접성에 의한 재료선정
- 용접성에 의한 재료선정 - 사용조건으로 요구되는 성능에 의한 재료선정 (2) PWHT의 적용 - 거대한 구조물 - 현장에서 건설되는 구조물 - 형상치수가 가열에 대하여 불안정한 구조물 - 복잡한 구조물

6 PWHT 시공방법 (1) 노내 PWHT (2) 국부가열 PWHT (3)현지 전체 PWHT - 대형 탱크와 같이 노내 PWHT가
- 온도는 가열부를 대상으로 하여 열전대를 이용하여 계측하는 것이 원칙이나 노내 온도에서 가열부 각부의 온도를 추정할 수 있을때는 이 방법이 인정되는 경우도 있다. (2) 국부가열 PWHT - 가열방법에는 전기저항가열, 전기 유도가열, 버너가열, 화학반응에 의한 발열체 등 시공대상이나 시공 장소등의 조건에 따라 결정된다. (3)현지 전체 PWHT - 대형 탱크와 같이 노내 PWHT가 불가능한 구조물은 현지 전체PWHT 가 적용된다. 현지전체 PWHT (D=22m)---

7 용접부 열처리와 관련공정 (1) 용접시공 (2) 시험검사 (3) 용접보수
PWHT후에 용접보수를 하는 것은 바람직하지 못하며 변형이나 파손을 막기 위한 보강재 설치, 불연속부 수정 등 대책이 필요하다. (2) 시험검사 - 내압, 누설검사: 압력용기 배관 등의 내압시험 및 누설시험은 PWHT후에 이루어지는데 시험 전.후에 결함이 발견되어 용접보수가 행하여지면 PWHT 부터 다시 실시하여야 한다. 비파괴검사 : PWHT완료 후에 수행되어야 한다. 그러나 PWHT 후의 검사에서 결함이 발견되면 보수의 내용에 따라 다시 PWHT를 수행하게 되고 PWHT의 반복은 재질 등에 악영향을 미칠 위험이 있다. (3) 용접보수 - PWHT 후에 용접보수를 하거나 부재를 용기의 압력부에 용접하면 일반적으로 재 PWHT가 용구된다.

8 PWHT 조건들…. (1)가열,냉각조건 (2) 유지온도 (3) 유지시간
- 최고 가열속도 및 최고 냉각속도의 규정은 규격에 따른 실질적인 변화는 없다. 노입, 노출시의 온도 마찬가지이다. (2) 유지온도 - 설계조건을 고려해서 적절한 온도를 선택할 필요가 있다. 일반적으로 압력요기 등에서는 강도, 크리프 고려하여 낮은 쪽의 온도를 택하며, 배관에서는 연화에 중점을 두어 높은 쪽의 온도를 택하는 것이 보통이다. (3) 유지시간 두께 25mm당 1시간 정도로 하고 두께의 증가에 따라, 줄어드는 시간은 재료에 따라 정해진다. 영국규격BS에는 재료의 종류에 따라 긴 쪽의 유지시간이 규정되어 있고, JIS.ASME에서는 유지온도를 내릴때의 유지시간이 규정되어 있다. Japanese Industrial Standards 일본 공업 규격 ASME American Society of Mechanical Engineers 미국 기계학회