열처리 기록지 (PWHT Chart)

열처리 기록지 (PWHT Chart: Post Weld Heat Treatment Chart)는 용접 과정에서 발생한 잔류 응력(Residual Stress)을 제거하고 금속 조직을 안정화하기 위해 시행한 열처리 전 과정을 시간과 온도의 그래프로 기록한 문서이다. 공정안전보고서(PSM)에서 설비의 취성 파괴(Brittle Fracture) 방지 및 수명 연장을 확인하는 필수 검증 서류이다.

 

 

 

열처리 기록지 (PWHT Chart)

후열처리(PWHT)의 목적 및 필요성

용접부는 급열과 급냉 과정을 거치며 내부 응력이 쌓이는데, 이를 적절히 제어하지 않으면 운전 중 균열이 발생한다.

• 잔류 응력 완화 (Stress Relief): 용접 시 발생한 내부 인장 응력을 감소시켜 구조적 변형을 방지한다.
• 연성 및 인성 향상 (Ductility & Toughness): 경화된 용접부와 열영향부(HAZ)의 조직을 부드럽게 만들어 충격 저항력을 높인다.
• 수소 방출 (Hydrogen Discharge): 용접 금속 내 잔류 수소를 제거하여 저온 균열(Cold Cracking) 위험을 낮춘다.
• 부식 저항성 강화: 응력 부식 균열(SCC: Stress Corrosion Cracking)에 대한 저항성을 높여 화학 설비의 안전성을 확보한다.

 

 

열처리 기록지(Chart)의 주요 구성 요소

기록지는 자동 온도 기록계(Temperature Recorder)에 의해 실시간으로 작성되며, 다음의 공정 단계가 명확히 나타나야 한다.

• 가열 속도 (Heating Rate): 초기 온도에서 유지 온도까지 도달하는 시간당 온도 상승폭을 조절하여 열충격을 방지한다.
• 유지 온도 및 시간 (Soaking Temperature & Time): 재질과 두께에 따라 규정된 온도 범위(예: 탄소강 기준 595 ~ 625°C)에서 일정 시간 동안 머무르는 구간이다.
• 냉각 속도 (Cooling Rate): 유지 기간 종료 후 상온까지 내려가는 속도를 제어하여 새로운 응력 발생을 억제한다.
• 열전대 위치 (TC Location): 온도 측정 센서인 열전대(Thermocouple)를 용접부 및 인근 모재에 부착한 위치 평면도(Plot Plan)를 첨부한다.

 

 

보고서 필수 포함 데이터 및 수치 관리

보고서에는 작업의 신뢰성을 위해 구체적인 장비 및 환경 변수가 기록된다.

• 설비 사양: 배관 번호(Line No.), 용접 포인트(Joint No.), 두께(Thickness), 재질(Material P-Number).
• 장비 정보: 열처리 기기 모델명, 열전대 교정 성적서 유효기간.
• 수치 표기 예시:

       - 유지 온도: 620°C (ASME 규정 준수 여부)

       - 유지 시간: 1.5 hr (두께 25 mm 기준)

       - 가열 속도: 200°C/hr 이하 (두께에 따른 제한 수치 준수)

 

 

공정안전보고서(PSM) 내 관리 및 검토 사항

• WPS/PQR 정합성: 용접 절차 사양서(WPS)에 명시된 열처리 조건이 실제 기록지와 일치하는지 대조한다.
• 차트 유효성 검토: 기록된 그래프에 단절(Break)이나 급격한 온도 변화가 있는지 확인한다. 정전 등으로 중단된 경우 재열처리 이력을 남긴다.
• 경도 시험 성적서 (Hardness Test Report): 후열처리 완료 후 실제 경도가 낮아졌는지 확인하기 위해 경도 측정 결과를 차트와 함께 보관한다.