저합금강 Low Alloy Steel PWHT 후열처리 효과 예열 다층용접 용접 노트

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저합금강의 후열처리(Post Weld Heat Treatment : PWHT)
PWHT for Low Alloy Steel

 

1. 개요 

  저합금강은 용접구조용강에 비해 탄소량이 약간 많으므로 용접시 용접부의 연성저하 및 균열 발생의 우려가 있으므로 후열처리를 해야한다.

즉, 탄소량이 많은 강은 열영향부의 용착금속이 급열 급랭되어 경화되며 균열이 일어나기 쉽다. 특히 고크롬-몰리브덴강은 그러하다. 이런 관계로 예열이나 후열로서 응력제거 풀림과 인성의 회복을 해야하며 가급적 로내에서 행하는 것이 좋다.  

큰 구조물의 경우 국부풀림 후열방법은 t25mm당 1-2시간 정도이며 후열온도는 합금성분에 따라 다르다. 

보통 600-780℃ 범위에서 행한다.(0.5% Mo강 : 650-760℃, 1%Cr-0.5%Mo강 : 690-740℃) 또한 후열처리시 로내 온도가 316℃를 초과하지 않을 때 넣어야 된다.

용접후의 급랭을 피하는 목적의 후열은 응력제거 어닐링, 완전 어닐링, 노말라이징, 고용체화 열처리, 선상 가열 등이 있다.

 

 

 2. 직후열 (좁은 의미의 후열)

  극후판 연강 또는 고장력강의 구조물은 용접 후 급랭에 의한 균열이 발생할 우려가 있어 용접전에 예열을 해야하지만, 예열후 용접하려하면 용접공이 접근할 수가 없으므로 용접을 먼저 하고 수분 내에 가스불꽃을 사용하여 비드 표면만을 600℃정도로 가열(약 1분정도)하면 용접부의 수소가 방출되어 냉각후의 냉간균열을 방지할 수 있다. 

이것을 직후열방법이라 하며, 예열을 실시할 수 없을 때의 구제방법으로 편리하다.

후열 온도와 그 유지 시간은 재료의 종류와 두께, 잔류응력, 용접부의 형상, 확산성 수소량, 예열의 유무와 그 온도에 의하여 결정된다.
 

 

3. 후열처리의 효과

  1) 저온 균열의 원인이 되는 확산성 수소를 방출한다. 온도가 높고 시간이 길수록 수소함량은 낮아진다.
  2) 잔류응력을 제거한다. 실제 시공에서는 예열온도를 높게 할 수 없으므로 후열에 의한 잔류응력 제거가 유리하다.
  3) 가열온도 A3이상의 완전 어닐링 또는 고온 어닐링과 A1이하의 저온 어닐링으로 나누며, A3이상 가열하면 변형이 심하게 되므로 A1이하가 바람직하다.    

 

4. ASME CODE 고찰

2016년 ASME B31.1 & B31.3 개정판에 따르면 PWHT 적용 기준이 많은 부분이 개정되었다.

기존 년도 판에서는 각 재질별 두께 기준에 의해서 정의가 되었지만, 2016년 개정판에서는 많은 Exemption 조건들을 만족하게 되면 추가적인 PWHT를 적용하지 않을 수 있다.

특히, P-No.1 (CS)의 경우, Preheat of 95'C(200'F)과 Multiple Layer welds를 적용하면 PWHT를 적용하지 않아도 되며, 이에 따라 열처리 비용을 상당히 절감할 수 있다.

 

5. Multiple Layer welds (다층 용접) 의 효과

 1) 각 층 용접시 입열량을 적게함으로, 결정립 성장을 억제한다.
 2) 예열 및 후열처리 효과로 잔류응력을 완화한다.
 3) HAZ을 재가열함으로 조직을 미세화시킨다.
 4) 기타 불순물의 편석을 방지하여 인성을 향상 시킨다.

 따라서, 재료상으로 덜 민감한 재질에서, 예열을 준수하고 다층 용접을 했을 시에 PWHT에 준하는 효과가 있다고 볼수 있을 것이다.

 

용접후 후열처리

용접후 후열처리

 

 

 

 

 

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