#배관,Plate 등 열처리#Heat Treatment

#열처리

배관 용접 시 열처리는 용접부의 내구성을 높이고, 내부 응력을 완화하며, 부식을 방지하는 중요한 과정입니다. 일반적으로 용접 전 열처리(Pre-heating)와 용접 후 열처리(Post-weld heat treatment, PWHT Post Weld Heat Treatment (PWHT)' 또는 'Stress Relief (SR)'라고 부른다.나뉩니다.

 

배관 용접 시 열처리 방법

1. 용접 전 열처리 (Pre-heating)
   • 용접 전에 모재를 일정 온도로 가열하여 급격한 온도 변화로 인한 균열을 방지합니다.
   • 일반적으로 150~300°C에서 가열하며, 재질에 따라 다를 수 있습니다.
2. 용접 후 열처리 (PWHT)
   • 용접 후 발생하는 잔류 응력을 제거하고, 조직을 안정화하는 과정입니다.
   • 550~650°C에서 일정 시간 유지한 후 서서히 냉각하는 방식이 일반적입니다.
   • 특히 고압 배관이나 화학설비 배관에서는 필수적으로 적용됩니다.

배관 용접 시 열처리는 배관의 재질과 사용 환경에 따라 다르게 적용될 수 있으며, 산업별로 적용 기준이 다를 수 있습니다.

 

#왜 용접 전, 후 열처리 를 하여야 하는가 ?

용접전 열처리 : 용접을 을 잘 접합하기위해

 

용접후 열처리 :

 

internal stress(내부응력)와 distrotion(왜곡)과 Warping(뒤틀림) 발생

​

이로인해 용접부 주위에서 요구되어지는 기계적 물성값이 나오지 않음

즉 완벽한 강도가 나오지 않음.

클래드 코리아 발췌

 

 

후열처리 기준

1. 후열처리 대상

1) 유독성 물질을 취급하는 탄소강 또는 저합금강으로 제작된 압력용기 유독성 물질은 가스 또는 Liquid의 Vapor나 가스를 소량이라도 사람이 흡입 할 경우 생명이 위독한 경우를 말한다.

 

2) Carbon Steel 의 경우 두께가 1 1/2” 이상인 압력용기

 

3) 고장력강의 경우 탄소 당량이 0.3 이상인 압력용기 CA당량 = CARBON + Mo/4 + Cr/5 + Mn/6 + Ba/14 + Si/24 CA당량 = CARBON + CR. MO. BA/5 + Mn/6 + Co. Ni/15

 

4) 직접화염 방식의 Heater의 경우 P No.1 재질의 두께가 5/8” 이상 P No.1 이 외 재질의 압력용기 전부

5) 기타 재질의 압력용기는 ASME Sec.Ⅷ DIV I Sub Sec.C, UCS 56~UHA 32 Table 에 따라 실시

 

2. 후열처리 대상 제외

1. 재질 기준:ASME Sec.Ⅷ DIV I Sub Sec.C, UCS 56~UHA 32 Table
   • 오스테나이트계 스테인리스강(Austenitic Stainless Steel)은 후열처리가 면제됩니다.
   • P-Number 1, 2, 3 그룹 중 특정 등급(GR. No. 4)은 면제 대상입니다.
2. 두께 기준
   • 탄소강(Carbon Steel) 및 저합금강(Low Alloy Steel)의 경우 38mm(1 1/2") 미만이면 후열처리가 면제될 수 있습니다.
   • 특정 고장력강(High Strength Steel)의 경우 탄소 당량이 0.3 미만이면 면제될 가능성이 있습니다.
3. 사용 환경 기준
   • 유독성 물질을 취급하지 않는 압력용기
   • 직접 화염 방식의 히터가 아닌 경우
   • 특정 설계 기준을 충족하는 경우

 

3. 후열처리 온도 및 유지시간 ASME Sec.Ⅷ DIV I Sub Sec.C UCS 56~UHA 32 Table 을 참고한다

 

 

4. 후열처리 방법 ASME Sec Ⅷ DIV I Sub Sec.C 의 요구사항에 따라 다음의 방법으로 실시한다.

 

1) 밀폐된 노내에서 압력용기를 가열한다.

 

2) 노에서 한번이상 가열할 경우 적어도 5ft는 Overlap이 되도록 하고, 온도변화 가 없도록 노외부는 반드시 Shielding 해야 한다.

 

3) 용기가 복잡하여 부분적으로 후열 처리를 할 경우 (용기를 완전히 Assembling 하기 전에 주로 실시) 조건에 맞는 적절한 방법으로 가열하되 균일하게 실시 한다. 가열부위는 가장 넓은 용접부위의 양쪽 가열부위가 Shell 두께의 2배 이상이 되어야 하고 온도 변화가 없어야 한다. 용기 Repair후 열처리도 이의 방법을 따른다.

 

4) 용기 내부를 가열할 경우 용기는 보온자재를 사용하여 완전히 감싸든지, 보온 을 하는 용기는 보온재가 열처리 온도에 적합하면 그대로 사용하여 Shielding 한다. 이 경우 용기 내부압력은 가능한 낮게 유지하고 후열처리 동안 예상되 는 최고 Steel 온도에서 MAWP의 50% 보다 낮아야 한다.

 

5) Nozzle 이나 다른 부착물을 후열처리 할 경우 적정 온도, 적정 시간동안 균일 하게 실시한다. Nozzle이나 부착물을 포함하여 Shell 전부분으로 확대하고, 적 어도 용기 두께의 6배 정도 폭은 가열해야 하고 온도변화가 없도록 용기외부 를 보호해야 한다.

 

6) Pipe 나 Tube 를 후열처리 할 경우 용접부 양쪽으로 가장 넓은 용접폭의 3배 이상은 가열되어야 하고 가열된 부위는 온도 변화가 없도록 보호되어야