AWS D10.10 Part - 1

 

AWS D10.10  Part - 1

배관의 용접부 로컬 열처리에 관련하여 열전대 위치, 히팅 패드, 보온재 위치 등에 세부적인 지침을 제시하는 AWS D10.10에 대하여 포스팅합니다. 

 

 

ASME code에서 세부적인 열처리 방법은 기술하고 있지 않기 때문에 상세한 가이드라인에 대하여는 AWS D10.10을 Call 하여 사용할 것으로 추천하고 있습니다.

 

실제적으로 Furnace의 열처리와 같은 효과를 내기 위한 로컬 열처리는 매우 까다롭고 복잡합니다.

원하는 구간에서 목표로 하는 range를 원하는 시간만큼 가열하며 과열을 방지하기 위하여 적합한 열전대(CTC + MTC) 위치, 수량, 보온재, 히팅 패드 위치는 면밀히 고려되어야 합니다.

 

최근에는 해당 AWS D10.10의 유사한 내용을 ASME SECTION I 2017 EDITION의 P-No 15E 재질에 관한 요건으로 Nonmandatory Appendix C가 추가되기도 하였습니다. P-No. 15E와 같은 재질은 임계온도와 PWHT온도 Range가 서로 가깝기 때문에 실패 사례가 많아 ASME 부록으로 까지 수록된 것으로 생각됩니다.

 

1. Scope

• Furnace와 달리 용접부와 제한된 인접한 모재에 열을 가하는 몇 가지 방법에 관한 추천되는 예제들을 서술.

 

2. Introduction

1) Local heating의 광범위한 사용

• PWHT뿐만 아니라 Preheating, interpass, bake-out 관리.
• 특히 Field fabrication 및 repair 작업에도 일반적으로 적용.

 2) “Code required” PWHT의 목표

     일반적으로 취성파괴(Brittle fracture)의 Resistance을 제공하기 위함이며  이를 획득하기 위하여

     Notch toughness와 잔류응력완화를 PWHT로 개선.

 

 3) Furnace 효과 복제

     Local 열처리는 용접부를 포함한 국부적인 지역에(Sock band) 대하여 Furnace의 효과를 그대로 복제하기 위함.

 

 

3. Purposes for Local Heating

 1) Bake-out

      - Manufacture, fabrication, repair 전에 수소 제거의 목적으로 수행.

      - 목표: 원자수소(H) 제거 목표

      - 분자수소(H2)분자 수소(H2)를 원자 수소(H)로(H) 분리시키기 위해 일정 온도로 충분히 올리지 않는다면 

         Inclusion, weld defect, blister과 같은 Voids에 갇힌 분자 수소(H2)는(H2) 제거되지 않음.

 

   ▶ API 945 Recommendation : 230-315도 for 2 to 4 hours

      (Avoiding Environmental Cracking in Amine Units)

 

   ▶경험 기반 변수: 260-316도 for 2 hours per inch(25mm) of thickness(최소 2시간)

 

 2) Preheating and Interpass Heating

    • Reason : Weld나 HAZ부에서의 Hydrogen cracking 방지

    • Interpass Heating

      : multi-pass weld에서 each pass의 시작 전의 weld area에 적용

    • Interpass 온도 제한 이유

      - Ferrite steel의 경우 Notch toughness 유지를 위함

      - Sus의 경우 입계 부식 방지를 위함

      - 최대 층간온도는 용접사의 health와 effectiveness를 보호를 위해서도 명시됨

 

 

 3) Postheating

  • 용접의 중단(completion이나 intermediate point)후의 수행되는 모든 heating를 포함한다. (PWHT를 포함)

  • 수소 제거 및 수소유기균열의 방지를 목적

     (Hydrogen-induced crack은 용접 후에 상온으로 식은 후 48시간 후에 나타나는 연크랙으로 또한 알려져 있음)

  • PWHT와 용접 완료 사이에 지연 발생 시 주로 적용됨

 

 4) Postweld Heat Treatment (PWHT)

     주의: 과도하거나 불완전한 온도 and/or long holding time은 properties에 영향을 줄 수 있다.

        예를 들어 일반적으로 취화(embrittlement)에 의해 감소된 Tensile strength, Creep strength, Notch toughness 등

 

     - 용접이 중단된 후 중간 열처리(Intermediate(Intermediate postheating)로 적용

 

  • 주요 Code에서의 Carbon and low alloy steel 관한 일반 요건

      : 260-316도, 최소 2시간 (두께 25mm당 2시간)

      

4. Terminology for local heating

 1) Sock Band (SB)

ASME B31.1 Power piping code

 

① The width of the band의 의미?

  → Sock band이며 Target range 온도가 유지되는 구간입니다. 

      즉, Sock band는 가열 패드의 폭이 아니며 목표로 하는 온도가 유지되는 구간입니다.

 

  ⓐ Girth weld의 Sock band 폭은? : 적어도 3 x 두께

 

  ⓑ Nozzle or Attachment weld의 Sock band 폭은?

      - Header 두께의 2배

      - Header 전면으로 확장

 

Example) To extend completely around the header

 

아래와 같이 main pipe에 용접 시 heating pad는 어떻게 작업하여야 할까요?

 

 

기본적으로 ASME code에서는 furnace와 같은 복제 효과를 주어 온도 구배에 따른 distortion에 따른 stress를 방지하기 위해 하기와 같이 작업할 것이 요구합니다.

 

 

 2) Heated Band (HB)

   - Heat source가 적용되는 Surface area에 해당 (가열 구간)

 

 3) Gradient Control Band (GCB)

    - Insulation (보온재 구간)

      AWS D10.10에서는 공식으로 제시하고 있지만 요구되는 가열 패드 길이의 2배를 하면 만족합니다.

 

 4) Control Zones VS. Monitoring Zones

    - 제어되는 구역과 단순 온도 측정되는 구역

 

AWS D10.10 Part - 2 & Local PWHT (국부 열처리)연구

AWS D10.10 Part - 2 & Local PWHT (국부 열처리)연구