용접 잔여응력
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압력용기 제조 과정에서는 많은 경우 ISR 또는 최종 열처리가 이루어집니다. 오늘 서류를 확인하다가 한 문장을 보았는데, 여기에는 협력 제조업체의 실제 상황도 언급되어 있었습니다. 즉, 외부 힘이 가해지지 않는 조건에서는 용접 응력이 용접부 내부에서 균형을 이룬다는 것입니다. 많은 경우, 한 섹션의 종방향 이음선 용접이 끝나도 즉시 ISR을 진행하지 않고, 몇 개의 부품을 함께 ISR하거나 아예 ISR을 하지 않고 바로 최종 열처리를 진행합니다；이런 상황에서 즉시 ISR을 하지 않으면, 응력이 해소되면서 균열이 생기는 것을 걱정할 필요가 있을까요?그냥 그대로 두는 게 좋아요. 보통은 해제되지 않으니까 괜찮죠?
CRMO 강의 경우, 대부분 용접 직후에 수소를 제거하지만, ISR의 경우는 종종 지연시킬 수 있습니다. 그렇다면 얼마나 지연시킬 수 있으며, 어떻게 결정해야 할까요? 어떤 경우에 ISR을 생략하고 최종 열처리만 진행할 수 있나요?
일반적으로 H에 민감한 재료의 경우 용접 후 즉시 탈수소 처리를 해야 합니다.즉, 즉시 수소 제거 처리를 할 수 없는 경우에는 용접부의 온도를 조절해야 하는데, 그 이유는 온도가 상승함에 따라 결정 내에서의 H의 용해도가 점차 증가하기 때문입니다.온도가 직접 낮아지면 H가 빠져나와 응집되어 내부에 균열이나 기포가 생기게 됩니다. 다른 비H민감성 재료의 경우, 용접 후 열처리는 주로 용접으로 인해 남은 불필요한 응력을 제거하기 위한 것으로, 온도 T의 변화를 통해 재료의 용접부 특성이 점차 안정되도록 합니다.잔류응력으로 인해 균열이 생기는 경우는 단기간 내에는 구체적으로 나타나지 않습니다. “외부 힘이 작용하지 않는 조건에서 용접 응력은 용접 부품 내부에서 균형을 이룬다는 이 말의 전제는 시공간이 정지해 있다는 것입니다.환경이 변하면 힘이 발생하며, 용접부 내부의 힘은 균형을 이루고 있다는 것은 사실이다. 하지만 방향성이 강한 유해한 응력이 존재할 경우, 사용 가능한 응력 값이 감소하여, 그에 따라 사용 조건에서의 용접부의 강도도 낮아진다.
한 개의 용접선을 완성한 후, CrMo 재료의 경우 즉시 수소를 제거한 뒤, 중간 열처리는 언제까지 연기할 수 있을까요? 때로는 중간 열처리가 필요하지 않아서, 그냥 최종 열처리를 기다리기만 하면 됩니다. 어떤 경우에는 중간 열처리를 생략하고 바로 최종 열처리를 기다리는 것으로 충분합니다
이런 경우도 있습니다. 균열이 생길까 봐 걱정하는 것이죠. 하지만 다른 관점에서 보면, “외부의 힘이 가해지지 않는 상태에서는 용접으로 인한 응력이 용접된 부분 내부에서 균형을 이룬다”는 것입니다.”균열이 생기지도 않습니다.직접 최종 열처리를 하면 열처리 후 균열이 생길 가능성이 매우 높으며, 이 경우 수리가 까다로워집니다. 그러니 ISR 처리를 하는 것이 좋으며, 문제가 없다면 더욱 좋습니다. 주의할 점은, “외부 힘이 작용하지 않는 조건에서는 용접 응력이 용접부 내부에서 균형을 이룬다”는 것입니다.”이 문장에는 문제가 없습니다. 압력용기로서 사용될 때 압력을 받으면 내부의 응력이 변하고, 유동하거나 방출되거나 변형되며, 심지어 균열이 생길 수도 있습니다.사용 중 문제가 생기면 곤란해집니다.
CrMo에 스트레스 해소 처리를 할지는 구체적인 상황에 따라 결정되며, 재료, 두께, 구조 및 공정의 실행 상황과 관련이 있습니다.15CrMo의 경우는 보통 용접 후 탈수 처리를 하고, 12Cr2Mo1의 경우는 보통 ISR을 합니다；환형 접합부는 일반적으로 탈수 처리를 거치며, 종형 접합부 및 연결관 용접부는 용접 직후 ISR을 실시하고 DHT는 할 필요가 없습니다；예를 들어, 두께가 얇은 15CrMo 강판의 경우, 용접 후 DHT 처리를 거친 뒤 48시간 후에 검사를 통과하면 바로 PWHT를 진행합니다. 반면 12Cr2Mo1의 경우에는 먼저 ISR을 실시하고, 검사에 통과하면 그 후에 함께 PWHT를 진행합니다.예열과 DHT가 공정에 맞게 잘 수행된다면, 때로는 ISR이 발생하지 않습니다.