[WPS 작성방법] QW-407 후열처리

오늘은 후열 처리에 대해서 알아보도록 할게요.

참고로 후열처리는 PWHT(Post Welding Heat Treatment)의 약자로 용접 후 열처리하는 것을 의미합니다. 

목적은 다양하게 있는데 고것은 나중에 자세하게 다뤄 보도록 하겠습니다. 

 

먼저 후열처리 란의 생김새는 아래와 같아요.

 

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후열처리 란

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1. 후열처리의 경우 필수 변수(Essential)이기 때문에 후열 처리가 있는 WPS를 작성하려면 PQ Test에도 열처리를 진행해 줘야 합니다. 그리고 용접 후에 적용할 열처리 온도를 기입해 주는 거예요. 예를 들면 일반적으로 카본의 경우 610 ±15℃를 많이 하지만 서비스 등 각각의 조건에 따라 다르기 때문에 ASME, API 또는 Spec에서 요구하는 온도로 설정해 줘야 합니다. ASME VIII Div. UCS-56을 보면 카본 또는 저 합금강에 대한 열처리 요구사항이 나와 있습니다. 

 

WPS에서는 어떤 내용인지는 ASME IX QW-407.1을 읽어보시면 자세한 사항을 알 수 있어요. 

QW-407.1에서 말하는 Lower Transportation 온도라 하면 오스테 나이트 상으로 변하기 시작하는 온도지점 A1변태점(700도 정도?)을 의미하며, Upper Transportation온도라 하면 오스테나이트상으로 모두 변하는 온도 A3변태점(900도 정조?)을 말하는 거예요. 보통 900℃이상에서 Holding 시간을 가지면 Normalizing이라 하지요.

 

여기서 잠깐 여담을 하자면 Normalizing 조건이 모재에는 좋을지 몰라도 용접부에는 악영향을 미칩니다. 용접부에 Normalizing 열처리를 하게되면 용접부의 인장 값이 현격하게 떨어져요. 그래서 보통은 모재와 비슷한 인장 값을 갖는 용접자재로 용접을 하는데 Normalizing이 요구되면 떨어질 인장 값을 감안하여 인장 값이 모재보다 더 높은 고인장의 용접자재를 이용해서 용접을 합니다.

여기서 고 인장의 자재를 쓸 경우 일딴 용접자재 비용이 비싸고, 용접부가 굉장히 예민해져서 Crack유발성이 올라갑니다. 그래서 예열을 충분히 해주면서 용접하는 게 중요해요.

 

다시 본론으로 돌아와서 PWHT가 필수변수라는 말은 각각 어떤 열처리(Normalizing을 했는지, Solution Annealing을 했는지 아니면 그냥 Annealing 열처리를 했는지 등등...)를 했는지에 따라 작성할 수 있는 WPS가 정해져 있다는 말이죠.

 

2. 일반적으로 ASME VIII Div. UCS-56조건을 많이 적용하며, ASME VIII Div. UCS-56 Table에서 자재별로 나타낸 것과 같이 나타내 주면 되고, 예시를 들어 카본의 경우  UP TO 2" : 1Hr/In. (Min. 1Hr) &  OVER 2" : 2Hrs plus 15 min/In. 이런 식으로 표기를 해줍니다. 재질의 두께별로 Holding 시간이 정해지기 때문에 정확한 시간을 적어놓을 수 없으니 이렇게 Range로 적어 놓는 거예요.

 

3. QW-407.2 항목을 보면 시간의 경우 제작 본품 기기에 적용하는 것에 최소한 80%을 적용해야 한다고 나와있는데. 이 말은 WPS 작성할 때 PQ TEST에서 적용한 시간에 대해 1.25배 길게 적용할 수 있다는 말이에요. 예를 들어보면 본품이 60분의 열처리 시간이 필요하다고 가정하면 PQ TEST에서는 60분 X 80% = 48분, 48분 적용하여 PQ TEST를 하면 WPS는 60분까지 적용 가능하다는 말이죠. 열처리를 오래 하면 용접부의 인장 값에 영향을 미치기에 제한을 걸어준 사항이고 해당 조건은 추가 필수 변수로(Supplementary Essential) 충격시험이 요구될 경우 변수로 작용하게 됩니다.

 

하나 더 말하자면 요즘에 대부분 Spec에서 Simulation을 적용하여 보증해야 하는 요구조건이 많은데. Simulation이라 하면 본품에 용접한 후에 열처리까지 다 했는데 보수할 부분이 생기는 경우 용접 후 다시 열처리를 해야겠죠. 이렇게 열처리를 많이 적용하게 되면 열처리 시간이 늘어나는데 이것을 Simulation이라 칭하고 일반적으로 본품 1번(1 Cycle) + 보수 후 1번(2 Cycle) + 혹시 몰라 1번(3 Cycle) 이렇게 본 열처리 시간에 3 배수(3 Cycle까지)를 요구하는 경우죠.

 

그리고 앞에서 말한 것과 같이 모재나 용접부 인장 값에 영향을 주기 때문에 Test를 통해 보증해야 한다는 것이고요.

이 때문에 기기 자재를 발주할 경우 Simulation 조건을 반영하여 구매해야 하며, PQ Test에 있어서도 열처리 조건을 Min(1 Cycle)과 Max(3 Cycle) 조건을 나누어 진행해 줘야 나중에 Simulation을 요구하는 Spec이 있어도 추가적으로 PQ Test 할 필요 없이 기존에 진행했던 PQR로 작성하면 좋습니다.

 

4. 기타는 기 타지. 전 주로 DHT나 ISR이 있는 경우 그 조건을 써주고 없으면 N/A으로 해준답니다.

 

열처리는 중요한 요소중 하나인만큼 위에서 설명한 것보다 더 많은 설명이 필요한데 그 부분은 열처리 절차서 작성하는 방법을 살펴볼 때 더 깊이 있게 보기로 하시죠.

 

 

오늘도 소중한 시간 내서 읽어주셔서 고맙습니다.