목 차 표준용접절차시방서 소개 표준용접절차시방서 개발의 필요성 표준용접절차시방서 개발의 파급효과 국내 실정에 적합한 SWPS 개발 방향 추진 전략 / 체계 결 언 -1-

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지선 망절
8 years ago
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표준용접절차시방서(Standard WPS) 개발의 필요성 및 방향 2008. 2008. 4.

1 표준용접절차시방서(Standard WPS) 개발의 필요성 및 방향 송 송상 상 우, 우, 이 이재 재 훈, 훈, 김 김종 종해 해 한국기계연구원 한국기계연구원 부설 부설 재료연구소 재료연구소 대한전기협회 대한전기협회

2 목 차 표준용접절차시방서 소개 표준용접절차시방서 개발의 필요성 표준용접절차시방서 개발의 파급효과 국내 실정에 적합한 SWPS 개발 방향 추진 전략 / 체계 결 언 -1-

3 일반 용접절차시방서 (WPS, Welding Procedure Spec.) Standard KEPIC MQ/ASME Sec.IX Construction Code KEPIC MN/ASME Sec.III, MGB/Sec.VIII, MBB/Sec.I, MGE/B31.1 WPS 개발 제 조 자 Owner s s Requirement CP Spec., Design Spec. 규제 요건 SAR, Reg.Guide, 고시 생산용접 -2-

4 일반 용접절차시방서(Welding Procedure Spec.) - KEPIC MQW 또는 ASME Sec. IX 적용 - 제조자는 각각의 WPS에 대하여 인정시험을 수행 - 다른 제조자의 WPS, PQR 사용을 금지 - 일반적으로 사용되는 재료와 용접법은 몇 가지로 한정되어 있음 동일한 재료와 동일한 용접법에 대하여 각 제조자별로 수많은 WPS, PQR 개발 비용, 인력, 시간의 중복 기술적 신뢰성 문제 존재 -3-

5 일반 용접절차시방서(Welding Procedure Spec.) 고리1발 : A업체 고리2발 : B업체 영광1발 : F업체 울진1발 : C업체 영광2발 : G업체 Feedwater System 보수및교체 울진2발 : D업체 영광3발 : H업체 울진3발: E업체 GTAW(7종) ) + SMAW(7종) 총 14개의 PQ 필요/개발 -4-

6 표준용접절차시방서 (Standard WPS, SWPS) 기존의 용접절차시방서(WPS)와는 다르게 제조자에 의한 별도의 인정시험(Procedure Qualification Test) 없이 생산용접에 사용할 수 있는 용접절차시방서 여러 Construction Code & Specification을 기술적으로 만족 인정된 기관에 의해 수행되고 적합한 시험결과에 의해 입증된 Pretested WPS 여러 제조자가 한 개의 SWPS를 공통으로 사용 -5-

용접절차시방서 여러 Construction Code & Specification을 기술적으로 만족 인정된 기관에

7 표준용접절차시방서 개발의 필요성 - 동일한 재료와 용접법에 대한 WPS 개발에 노력 및 비용의 중복 - 미국 AWS의 SWPS 전력산업계의 건조기술기준 및 시방서 요건에 부적합 - 사용되는 재료/용접법은 몇가지로 국한 - 기술요건이 거의 표준화, 정량화되어 있음 - 미국에서 20여년간 개발한 것을 단시간에 효율적으로 개발 가능 - 인정받은 기관에서 개발 및 유지/관리를 수행 전력산업계 전반에 걸쳐 기술적, 경제적으로 많은 도움 예상 국내 전력산업계 실정에 적합한 고유의 SWPS 개발 필요 -6-

표준화, 정량화되어 있음 - 미국에서 20여년간 개발한 것을 단시간에 효율적으로 개발 가능 - 인정받은 기관에서 개발 및

8 미국 AWS의 SWPS 개발및채택과정 1980년대 중반 : American Welding Society(AWS)와 Welding Research Council(WRC)이 공동으로 SWPS를 개발 시작 1991년 : ASME Subcommittee IX에서 Task Group 결성 AWS SWPS와 각 Construction Code의 기술적 적합성 검토 AWS SWPS의 사용시 행정적인 문제점 검토 기술적, 행정적으로 적합 1991년 당시 2개만이 사용가능 1995년 ~ : 충분한 수의 SWPS가 개발되어 약 4년간 검토 작업 KEPIC MQW 2003년 추록 & ASME Sec. IX 2000 Addenda 처음으로 17개의 SWPS를 채택 (2007년 현재 33개) KEPIC MQW : MQW-2900, 부록 I 신설 ASME Sec. IX : Article V, Appendix E 신설 -7-

기술적, 행정적으로 적합 1991년 당시 2개만이 사용가능 1995년 ~ : 충분한 수의 SWPS가 개발되어 약 4년간 검토 작업 KEPIC MQW 2003년 추록 & ASME Sec.

9 미국 AWS의 SWPS ASME에서 SWPS의 채택 방법 AWS (American Welding Society) Standard WPS의 개발 ASME Sec. IX Subcommittee SWPS의 기술적 검토와 승인에 대한 책임 ASME Construction Subcommittee 각Section에대한SWPS의적합성판단 현재까지 Sec. IX에 등재된 SWPS의 사용을 금지한 Construction Subcommittee는 없음 -8-

10 미국 AWS의 SWPS 여러 건조기술기준에서 SWPS의 허용 KEPIC MN, ASME Sec. III : 원자력기계 KEPIC MBB, ASME Sec. I : 보일러 KEPIC MGB, ASME Sec. VIII : 압력용기 KEPIC MGE, ASME B31.1 : 배관 KEPIC SWS, AWS D1.1 : 구조용접 NBIC (National Board Inspection Code) -9-

11 미국 AWS의 SWPS KEPIC/ASME에서 채택한 AWS의 SWPS - KEPIC MQW 2007년 추록, ASME Sec. IX 2006년 Addenda 기준 - 총 31개의 AWS SWPS 채택 용접법 GTAW, SMAW, FCAW, GTAW+SMAW 모 재 - 탄소강 (P-No.1) - 오스테나이트 스테인리스강 (P-No.8) - 탄소강 + 오스테나이트 스테인리스강 (P-No.1 + P-No.8) 두께범위 열처리상태 파괴인성 - 모 재 : 1/8 ~ 1-1/2 inch - 용착금속 : 최대 1-1/2 inch As-Welded 또는 용접후열처리(PWHT) 수행 충격시험이 수행된 것은 아직 없음 -10-

(P-No.1) - 오스테나이트 스테인리스강 (P-No.8) - 탄소강 + 오스테나이트 스테인리스강 (P-No.1 + P-No.

12 미국 AWS의 SWPS 제조자의 AWS SWPS 사용 방법 ASME, KEPIC에서 허용된 SWPS 선택 제조자의 QA Program에 SWPS의 사용과 입증시험 요건을 명시 AWS로부터 해당 SWPS를 구매 제조자는 SWPS를 공식적으로 채택하여야 함 사용에 따른 모든 책임은 제조자에게 있음 입증시험(Demonstration) 수행 제조자가 SWPS를 사용할 수 있는 용접수행능력을 증명 (ASME B31과 유사) -11-

제조자는 SWPS를 공식적으로 채택하여야 함 사용에 따른 모든 책임은 제조자에게 있음

13 미국 AWS의 SWPS 입증시험(Demonstration) 과정 해당SWPS에따라한개의Groove 시험편 용접 육안검사 (MQW 3243, QW-302.4) 기계적 시험 또는 방사선투과검사 (MQW 3260, QW / MQW 3242, QW-302.2) 부록 A, 양식번호 MQW-4(Sec. IX Appendix B QW-485)에 따라 용접변수 및 시험결과기록 SWPS에 입증시험번호 기록 입증된 SWPS와 유사한 나머지 SWPS 사용가능 용접법, P-Number, F-Number, PWHT 상태 등이 같을 경우 (MQW 2930, QW-520) -12-

14 미국 AWS의 SWPS AWS SWPS의 문제점 - 여러 건조기술기준에 사용하기 위하여 표준(AWS B2.1)만 적용 - 시방서, SAR 등 상세 기술요건 미반영 건조기술기준 요건과의 불일치 파괴인성값(충격시험)을 요구하는 용접부에는 사용 불가 MN장(Sec. III)의 경우 5/8 inch를 초과하는 탄소강 발전소 시방서 요건과의 불일치 오스테나이트 스테인레스강의 IGC Test 요건 최대 탄소함량 요건 SMAW 저수소계 용접봉 사용 요건 층간온도(Interpass Temperature) 요건 입열량(Heat Input) 제한 요건 원전 현장에 사용이 어려움 -13-

15 미국 AWS의 SWPS AWS SWPS의 문제점 용접현장에서 사용시 어려움 다양한 조건에서 사용하도록 작성되었기 때문에 변수들이 매우 복잡 현장에서 용접사가 바로 사용하기 어려움 용접사가 사용할 수 있도록 SWPS의 허용범위 안에서 기존 WPS의 양식과 유사하게 지침서(Instruction) 작성 필요 SWPS의 허용범위 만족여부에 대하여 지침서의 검토와 관리가 필요 오히려 Standard PQR에 가까움 -14-

SWPS의 허용범위 안에서 기존 WPS의 양식과 유사하게 지침서(Instruction) 작성 필요

16 미국 AWS의 SWPS -15-

17 미국 AWS의 SWPS -16-

18 미국 AWS의 SWPS -17-

19 미국 AWS의 SWPS -18-

20 미국 AWS의 SWPS -19-

21 미국 AWS의 SWPS -20-

22 미국 AWS의 SWPS -21-

23 국내 전력산업계 보유 WPS 오랜 사용 경험을 통하여 용접성이 입증된 것들 대상 : 국내 원자력 제조 및 시공, 보수/교체, 화력제조/시공업체 약450개의WPS 분석 업체별로 거의 유사 표준화가 용이 국내 원전의 기술요건 국내 원전 건설 및 제작 시 사용된 각종 규제요건, 기술기준 등 건조기술기준 : ASME Sec. III, KEPIC MN 장 발전사업자의 설계시방서, Construction Package, 안전성분석보고서(SAR) 미국 NRC Regulatory Guide 국내 원전 20호기 건설에 사용된 기술시방서 총 30여종 분석 용접변수의 표준화, 정량화 가능 -22-

24 표준용접절차시방서 개발의 파급효과 기술적 측면 - 용접에 대한 경험과 담당 인력이 부족한 중소업체의 용접공정에 대한 신뢰성 향상 - 국내 발전소 현장에 적용되는 요건들의 표준화, 정량화 가능 - 미국 AWS SWPS의 대체에 따른 기술력 확보 - 전력산업기술기준(KEPIC)의 국산화 및 활성화에 기여 - SWPS가 정착될 경우, 다른 산업분야로 확장 가능 -23-

25 표준용접절차시방서 개발의 파급효과 경제적 측면 - 전력산업계의 개별적인 용접절차인정에 따른 노력과 비용 낭비요소 배제 - AWS SWPS 사용의 대체 효과 : $250/건 + α - 일반적인 PQ 시험 1회당(추정치) 약5백만원소요 15일 ~ 30일 기간 소요 - 용접을 수행하는 KEPIC 자격인증업체 : 원자력기계분야 : 약 80 여업체 원전의 보수/교체조직 : 약 20 여업체 - 개발된 SWPS를 100개의 업체가 5개씩 사용한다고 가정 총 25 억원 절감 효과 -24-

26 국내 실정에 적합한 SWPS 개발 방향 Standard (KEPIC MQ/ASME Sec.IX) Construction Code (KEPIC MN/ASME Sec.III) 설계 표준화 SWPS 개발 (주관기관) SPEC. 표준화 Owner s s Requirement (CP Spec., Design Spec.) 규제 요건 (SAR, Reg.Guide, 고시) 요건화 KEPIC MQ 반영 생산용접에 적용 -25-

27 국내 실정에 적합한 SWPS 개발 방향 원자력발전소 보수/교체 교체, 건설의 배관용접 중심 KEPIC MQW 기준을 적용 탄소강 및 오스테나이트 스테인리스강 (P-No.1 & 8) 우선 개발 GTAW, SMAW 우선 개발 배관 Butt Joint의 Single Side Weld 발전소별 SAR, 건조기술기준 및 기술시방서 요건 만족 - 충격시험, IGC Test 요건을 만족하는 SWPS 개발 최소 2개 이상의 PQ Test 수행 - 최소 입열과 최대 입열에서 PQ 수행 용접변수 범위(예, 전류범위 등)를 기존 WPS보다 작게 설정 SWPS에 대한 별도 지침이 필요없이 용접사가 사용가능하도록 작성 -26-

28 추진 전략 한국기계연구원 부설 재료연구소 SWPS 개발을 위한 QA 프로그램 수립, 절차서 개발 SWPS 개발을 위한 용접, 입회, 시험 및 SWPS 작성, 검토 수행 전력산업계에서 사용되는 WPS의 검토 및 활용 전력산업계의 용접인정시험에 입회, 데이터 활용 탄소강 및 오스테나이트 스테인리스강에 대한 SWPS 개발 대한전기협회 공청회/세미나 개최를 통하여 SWPS 개발에 대한 Consensus 수렴 용접분과위원회 산하 또는 별도의 Working Group 구성 건조기술기준관련 위원회, 학계, 연구기관, 발전사업자, 규제기관, 재료업체, 용접재료업체, 용접장비업체 등 포함 SWPS 개발을 위한 QA 프로그램 승인 개발된 SWPS를 검토, 승인 및 유지/관리 관련 전력산업기술기준(KEPIC) (KEPIC)을 SWPS 사용에 적합하게 개정 SWPS를 전력산업기술기준에 채택하여 전력산업계에 보급 -27-

29 추진 체계 한국기계연구원 부설 재료연구소 표준용접절차시방서 개발 프로그램 / 인정시험절차개발 AWS SWPS 분석 절차인정 용접수행 국내 제작업체 WPS 분석 건조기술기준 및 설계시방서 요건 검토 용접변수 선정 (모재, 용접법, 용접재료, 후열처리 등) 표준용접절차시방서 초안작성 각종 시험수행 NDE, 인장, 굽힘, 충격시험 등 절차인정기록서 작성 표준용접절차시방서 작성 -28- 대한전기협회 표준용접절차시방서 관련 공청회 개최 표준용접절차시방서 개발 위원회 / Working Group 구성 표준용접절차시방서 개발 프로그램 승인 표준용접절차시방서 위원회 / Working Group 검토및승인 KEPIC MQW에 채택, 보급 표준용접절차시방서 유지, 개정

30 결 언 표준용접절차시방서(Standard WPS)는 용접을 수행하는 제조자, 특히 보수/교체조직, 중소제작업체에게 기술적, 경제적으로 많은 도움이 예상됨 표준용접절차시방서 사용의 활성화를 위하여 국내 원전 산업현장의 실정에 맞는 새로운 표준용접절차시방서 개발 및 운영방법의 개선이 필요함 원전에서 가장 많이 사용하고 있는 재료(탄소강, 스테인리스강)을 기준으로 약 20종을 개발하면 약 50% 이상의 용접부에 적용가능 발전소 건설 및 운영시 KEPIC을 채택할 경우 가장 큰 애로사항인 용접분야에 대한 문제를 상당부분 해결할 수 있음 ASME Code에 대한 경쟁력확보를 통한KEPIC의국제화유도 -29-

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