P3-0722분
예열 & PWHT 계산
열처리 온도 결정과 적용
🔵Reviewed — 교차 검증 완료
🔵 Reviewed
예열(Preheat)과 PWHT(Post Weld Heat Treatment, 용접 후 열처리)는 용접부의 건전성을 확보하기 위한 필수 열관리 절차입니다.
예열은 수소 균열 방지와 냉각 속도 조절이 주목적이고, PWHT는 잔류 응력 완화와 경도 저감이 주목적입니다.
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예열 온도 결정 방법
1. 규격 기반 결정
- ASME VIII: Table UCS-56 (탄소강/저합금강 예열 요건)
- ASME B31.3: Table 330.1.1 (배관 예열 요건)
- AWS D1.1: Table 5.8 (구조 강 예열 요건)
2. 탄소 당량(CE) 기반 결정
- CE(IIW) = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15
- CE < 0.41: 예열 불요 (일반적)
- CE 0.41~0.45: 예열 50~100°C
- CE > 0.45: 예열 100~200°C 이상
3. 추가 고려 사항
- 두께: 두꺼울수록 높은 예열 필요
- 환경 온도: 0°C 이하 시 최소 20°C 예열
- 구속도(Restraint): 높은 구속 → 높은 예열
- 수소 레벨: 저수소 용접봉 사용 시 예열 온도 저감 가능
예열 측정은 용접선에서 75mm(3인치) 이상 떨어진 위치에서, 가열면 반대쪽에서 측정하는 것이 원칙입니다. 접촉식 온도계 또는 템플스틱(Tempilstik)을 사용합니다.
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PWHT 조건 결정
ASME VIII Div.1 (UCS-56, Table UCS-56.1)
| P-Number | PWHT 온도 | 최소 유지 시간 |
|---|---|---|
| P-1 (탄소강) | 595~650°C | 두께 25mm당 1시간, 최소 15분 |
| P-4 (1¼Cr-½Mo) | 620~670°C | 두께 25mm당 1시간 |
| P-5A (2¼Cr-1Mo) | 675~730°C | 두께 25mm당 1시간 |
승온/냉각 속도 제한
- 승온: 일반적으로 55~220°C/hr (두께에 따라)
- 냉각: 일반적으로 55~280°C/hr
- 300°C 이하에서는 자연 냉각 가능
PWHT 면제 조건
- P-1: 두께 32mm 이하 + 예열 95°C 이상 시 면제 가능 (ASME VIII)
- 건설 규격과 프로젝트 사양서에서 면제 조건 확인 필수
PWHT는 용접 후 가능한 빨리 실시해야 합니다. 특히 크롬-몰리강(P-4, P-5)에서 PWHT 전에 용접부가 상온으로 냉각되면 지연 균열(Delayed Cracking) 위험이 있습니다. 용접 완료 후 최소 100°C 이상을 유지하면서 PWHT를 진행하세요.
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재질 및 두께 확인
P-Number, 재질 사양(SA-516-70 등), 두께를 확인하고 탄소당량(CE)을 계산합니다. CE 값이 예열 온도 결정의 핵심 입력값입니다.
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예열 온도 결정
CE, 두께, 수소량을 고려하여 최소 예열 온도를 결정합니다. ASME B31.3 Table 330.1.1 또는 AWS D1.1 Table 3.2를 참조합니다.
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PWHT 요건 결정
ASME VIII UCS-56에 따라 PWHT 온도, 유지 시간(두께 25mm당 1시간), 승온/냉각 속도를 설정합니다.
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온도 기록 및 검증
열전대(Thermocouple)로 실시간 온도를 기록하고, PWHT 차트가 규정 조건을 만족하는지 검증합니다.
🎯 학습 확인 퀴즈⚠️ 자체 제작 문항1 / 7
예열(Preheat)의 주요 목적이 아닌 것은?