특정 유형의 금속 플랜지, 특히 고압, 고온 또는 중요한 서비스에 사용되는 플랜지의 경우, 용접 후 열처리(PWHT)는 권장되는 관행일 뿐만 아니라 조인트의 무결성과 수명을 보장하는 데 중요한 단계입니다. PWHT는 응력 완화라고도 하며, 용접된 부품을 제어된 방식으로 가열, 유지 및 냉각하여 잔류 응력을 완화하고 용접부와 주변 열영향부(HAZ)의 기계적 특성을 향상시키는 공정입니다.
용접은 본질적으로 금속에 상당한 열 응력을 발생시킵니다. 용융된 용접 금속이 응고되고 냉각됨에 따라 수축하여 주변 모재를 당깁니다. 이러한 불균일한 가열 및 냉각은 다음을 생성합니다.
잔류 응력: 이는 외부 힘(예: 용접 열)이 제거된 후에도 재료 내부에 "갇힌" 내부 응력입니다. 높은 잔류 응력은 다음을 초래할 수 있습니다.
변형 및 뒤틀림: 플랜지 평탄도에 영향을 미쳐 적절한 개스킷 시트를 어렵게 만듭니다.
균열: 특히 민감한 재료의 경우 잔류 응력으로 인해 지연된 수소 균열 또는 응력 부식 균열이 발생할 수 있습니다.
피로 수명 감소: 높은 잔류 응력은 기존 하중으로 작용하여 재료의 반복 하중 저항 능력을 감소시킬 수 있습니다.
미세 구조 및 기계적 특성 변화: 용접 중 급격한 가열 및 냉각은 용접 금속 및 HAZ의 미세 구조를 변경하여 때로는 더 단단하고 더 취성적인 영역을 생성할 수 있습니다.
PWHT는 이러한 문제를 다음과 같이 해결합니다.
응력 완화: 용접된 플랜지(또는 파이프에 용접된 플랜지의 용접 넥)를 특정 온도(변태 온도 미만)로 가열하고, 정의된 기간 동안 유지한 다음 천천히 냉각하면 금속 내의 원자가 재배열될 수 있습니다. 이렇게 하면 내부 잔류 응력이 감소하거나 재분배되어 부품이 더 안정되고 변형이나 균열이 발생할 가능성이 줄어듭니다.
인성 및 연성 향상: 일부 합금강의 경우 PWHT는 용접 중에 형성된 단단하고 취성적인 미세 구조를 템퍼링하여 인성과 연성을 향상시킬 수 있습니다. 이는 취성 파괴가 우려되는 서비스(예: 저온 응용 분야)에 특히 중요합니다.
수소 제거: PWHT는 용접부 및 HAZ에서 갇힌 수소가 확산되도록 하여 특정 고강도 강철에 대한 중요한 문제인 지연된 수소 균열을 방지할 수 있습니다.
PWHT 요구 사항은 일반적으로 다음 사항에 의해 결정됩니다.
재료 유형: 고온 서비스에 사용되는 합금강(예: ASTM A182 F11, F22와 같은 크롬-몰리 강) 또는 특정 탄소강(특히 두꺼운 부분). 스테인리스강은 일반적으로 응력 완화를 위해 PWHT가 필요하지 않지만 내식성을 위해 용액 어닐링을 거칠 수 있습니다.
두께: 두꺼운 부분은 높은 잔류 응력이 발생하기 쉽고 종종 PWHT가 필요합니다. 용접 코드(예: ASME B31.1, B31.3, ASME Section VIII)는 특정 재료에 대해 PWHT가 의무적인 최소 두께를 명시합니다.
서비스 조건: 고압, 고온, 반복 하중 또는 응력 부식 균열의 위험이 있는 부식성 환경과 관련된 응용 분야는 종종 PWHT가 필요합니다.
코드 요구 사항: 다양한 국제 및 산업별 용접 및 압력 용기 코드(예: ASME 보일러 및 압력 용기 코드, API 표준)는 재료, 두께 및 서비스에 따라 PWHT를 의무화합니다.
제어된 가열 및 냉각: 새로운 응력이나 균열을 방지하기 위해 가열 및 냉각 속도를 신중하게 제어해야 합니다.
온도 균일성: 전체 용접 영역을 균일하게 가열해야 합니다.
장비: PWHT는 대형로에서 수행하거나 국부 열처리(예: 용접부 주변에 전기 저항 가열 요소 또는 유도 코일 사용)로 수행할 수 있습니다.
비용 및 물류: PWHT는 제조 및 제작 공정에 비용과 시간을 추가합니다.
결론적으로, 많은 중요한 응용 분야에서 금속 플랜지의 무결성은 용접 후 열처리를 거치기 전까지는 완료되지 않습니다. 이 중요한 야금 공정은 잠재적으로 응력이 가해지고 취성적인 용접부를 더 안정적이고, 질기며, 내구성이 뛰어난 조인트로 변환하여 전체 배관 시스템의 안전성과 장기적인 신뢰성을 근본적으로 향상시킵니다.
담당자: Ms.
전화 번호: 13524668060
