KR101228679B1 - 용접 구조물 및 그 제작방법 - Google Patents

용접 구조물 및 그 제작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용접 구조물 및 그 제작방법에 관한 것으로서, 단위 판재가 맞대기 용접되어 제공되는 판재 및 상기 판재의 맞대기 용접부에, 취성균열의 전파를 다중으로 차단토록, 상기 맞대기 용접부를 따라 소정 패턴으로 복수개가 제공되는 취성균열 전파차단홈을 포함하여 구성될 수 있고, 이와 같은 본 발명에 의하면, 상기 맞대기 용접부의 취성균열 직진전파를 효과적으로 정지시켜, 구조물이 파괴 또는 손상되는 것을 방지함으로써, 구조물의 안정성을 확보할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

용접 구조물 및 그 제작방법{Weld Structure and Method for Manufacturing The Same}
본 발명은 용접 구조물 및 그 제작방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 판재 특히, 극후물재의 맞대기 용접부에 제공된 복수개의 취성균열 전파차단홈(arrester furrow)을 통하여 취성균열 직진전파를 다중으로 차단함으로써, 구조물 파괴를 방지 가능하게 하고, 구조물의 안정성을 확보할 수 있는 용접 구조물 및 그 제작방법에 관한 것이다.
최근 들어, 강 구조물이 대형화되고, 구조물의 제작에 있어서 용접 시공을 종래에 비해 효율적으로 수행하기 위하여 용접 입열을 증가시킬 수 있는 대입열 용접을 실시하고 있지만, 이에 따라 용접 열영향부(HAZ)의 인성이 저하되는 문제가 빈번히 발생하고 있다.
한편, 이와 같은 용접 열영향부(HAZ)의 인성이 저하되는 문제를 해결하기 위한 강재를 개발하는 관련 기술이 일본 특허공개공보 평06-088161호 또는 일본 특허공개공보 소60-245768호 등에서 알려져 있다.
그러나, 상기 공개공보에서 개시되는 기술에서는, 취성균열의 발생에 대한 저항성이 향상되어 통상의 사용환경에서는 취성 파단이 발생할 가능성이 매우 낮지만, 피로환경에 노출되거나 지진, 구조물 간의 충돌 등 비상시의 상황에서는 취성균열이 쉽게 발생할 가능성이 있고, 이와 같은 경우에 취성균열이 용접부를 따라 전파하면서 심한 경우 구조물의 파단이 발생되는 문제를 포함하고 있는 것이었다.
그런데, 두께가 25 mm 정도인 강판 예를 들어, TMCP(Thermo Mechanical Control Process) 강판의 경우에는 용접부를 따라 취성균열이 전파되더라도 용접부의 잔류 응력에 의하여 취성균열이 용접부에서 모재측으로 전파되기 때문에, 모재의 취성균열 정지 특성만 어느 정도 확보된다면 용접부에서 취성균열이 발생하여도 모재에서 취성균열을 정지시킬 수 있다고 알려져 왔다.
그러나, 강구조물이 대형화됨에 따라 두꺼운 판재 특히, 두께가 50mm 이상의 극후물재인 경우에는, 예를 들어 일본 공개특허공보 2005-296986호에 의하면, 용접부의 취성균열이 모재로 전파되지 않고 용접부 특히 맞대기 용접부를 따라 쉽게 전파되어 최종적으로 대형 구조물의 파단이나 구조물의 파괴를 발생할 수 있는 관련 사항을 개시하고 있다.
즉, 극후물재를 이용하여 제작되는 용접 구조물의 경우, 용접부의 파괴 인성의 정도에 따라서, 설계 하중 하에서 일단 취성균열이 발생하게 되면 취성균열을 정지시키는 것이 어렵다.
예를 들어, 도 1에서와 같이, 단위판재(100a)들이 맞대기 용접(버트(butt)용접)된 판재(100)의 경우, 앞에서 설명한 취성균열은 판재(100)로 전파되지 않고, 맞대기 용접부(110)를 따라 직진 전파하여, 용접부의 완전 파단이 발생하게 되는 문제가 있었다.
따라서, 구조물의 용접부에서 발생하는 취성균열의 전파를 효과적으로 차단하여, 구조물의 안정성을 향상시키는 용접 구조물의 개발이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 판재 특히, 극후물재의 맞대기 용접부에 제공된 복수개의 취성균열 전파차단홈을 통하여 취성균열 직진전파를 다중으로 차단함으로써, 구조물 파괴를 방지 가능하게 하고, 구조물의 안정성을 확보할 수 있는 용접 구조물 및 그 제작방법을 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면에서의 본 발명은, 단위 판재가 맞대기 용접되어 제공되는 판재 및 상기 판재의 맞대기 용접부에, 취성균열의 전파를 다중으로 차단토록, 상기 맞대기 용접부를 따라 소정 패턴으로 복수개가 제공되는 취성균열 전파차단홈을 포함하여 구성된 용접 구조물을 제공한다.
바람직하게는, 상기 취성균열 전파차단홈의 폭 및 깊이는, 각각 맞대기 용접부의 폭 및 판재의 두께에 대응하여 형성된 것을 특징으로 한다.
더 바람직하게는, 상기 취성균열 전파차단홈(30)은, W/b ≥ 1.3 와 0.1 ≤ D/t ≤ 0.25 중 적어도 하나의 조건을 만족하고, 여기서 W는 취성균열 전파차단홈(30)의 폭이고, D는 취성균열 전파차단홈(30)의 깊이이며, b는 맞대기 용접부(20)의 폭이고, t는 판재(10)의 두께인 것을 특징으로 한다.
더 바람직하게는, 상기 취성균열 전파차단홈은, 10mm ≤ H ≤ 25mm인 조건을 만족하고, 여기서 H는 취성균열 전파차단홈의 높이인 것을 특징으로 한다.
더 바람직하게는, 상기 취성균열 전파차단홈은, 맞대기 용접부의 취성균열 전파를 효과적으로 차단하도록, G ≥ 150mm인 조건을 만족하고, 여기서 G는 취성균열 전파차단홈의 간격인 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은, 단위 판재를 맞대기 용접하여 판재를 제작하는 단계 및 상기 판재의 맞대기 용접부에, 취성균열의 전파를 다중으로 차단토록, 상기 맞대기 용접부를 따라 소정 패턴으로 복수개의 취성균열 전파차단홈을 형성하는 단계를 포함하여 구성된 용접 구조물 제작방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 취성균열 전파차단홈(30)은, W/b ≥ 1.3, 0.1 ≤ D/t ≤ 0.25, 10mm ≤ H ≤ 25mm 및 G ≥ 150mm 중 적어도 하나의 조건을 만족하고, 여기서 W는 취성균열 전파차단홈(30)의 폭이고, D는 취성균열 전파차단홈(30)의 깊이이며, b는 맞대기 용접부(20)의 폭이고, t는 판재(10)의 두께이며, H는 취성균열 전파차단홈(30)의 높이이고, G는 취성균열 전파차단홈(30)의 간격인 것 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 판재 특히, 극후물재의 맞대기 용접부에 제공되되, 상기 용접부를 따라 복수개가 제공되는 취성균열 전파차단홈을 통하여 취성균열 직진전파를 다중으로 차단하여, 취성균열 직진전파를 효과적으로 정지시키는 효과가 있다.
구체적으로, 본 발명에 따라 복수의 취성균열 전파차단홈은 적정한 폭, 깊이, 높이 및 간격을 갖도록 형성되어, 용접 구조물 전체의 강성 및 안정성을 유지하면서 취성균열의 전파를 차단하는 효과가 있다.
즉, 본 발명은 판재의 용접부에 발생한 취성균열에 의해 구조물이 파괴 또는 손상되는 것을 방지하여, 구조물의 안정성을 확보할 수 있는 우수한 효과가 있다.
도 1은 판재의 맞대기 용접부의 통상적인 취성균열 전파를 도시한 개략도
도 2는 본 발명에 따른 복수개의 취성균열 전파차단홈을 구비한 판재를 도시한 정면도
도 3은 도 2의 취성균열 전파차단홈을 상세하게 도시한 정면도
도 4는 도 3의 취성균열 전파차단홈을 상세하게 도시한 측단면도
도 5는 본 발명에 따른 복수개의 취성균열 전파차단홈을 구비한 용접 구조물을 도시한 사시도
이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명에 따른 용접 구조물(1) 및 그 제작방법을 상세하게 설명한다.
도 2 내지 4는 본 발명에 따른 용접 구조물(1)의 기본 구성이 되는 판재(10)를 나타내는 도면이다. 여기서, 도 2는 본 발명의 개념에 따라, 판재(10)의 맞대기 용접부(20)에 복수개의 취성균열 전파차단홈(30)이 구비된 것을 나타내는 정면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 취성균열 전파차단홈(30)을 확대하여 상세하게 나타내는 정면도이며, 도 4는 도 3의 취성균열 전파차단홈(30)의 단면을 확대하여 도시한 측단면도이다.
먼저, 도 2 내지 4를 참조하여, 맞대기 용접부(20)에 복수의 취성균열 전파차단홈(30)이 구비된 판재(10)로 이루어진 용접 구조물(1)을 설명한다.
도시된 판재(10)는 용접 구조물(1)의 기본 구성을 나타내는 것으로서, 이를 포함하는 용접 구조물(1)의 형태는 다양하게 형성될 수 있음은 물론이다.
본 발명에서, 판재(10)는 단위 판재(10a)가 맞대기 용접(또는 버트(butt) 용접이라고도 함)되어 제공된다. 따라서, 판재(10)는 맞대기 용접부(20)를 포함한다.
그리고, 본 발명에 따른 용접 구조물(1)은, 상기 판재(10)의 맞대기 용접부(20)에, 취성균열의 전파를 다중으로 차단토록, 상기 맞대기 용접부(20)를 따라 소정 패턴으로 복수개가 제공되는 취성균열 전파차단홈(30)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
만약, 맞대기 용접부(20)에서 최적의 위치에 취성균열 전파차단홈(30)을 형성할 수 있다면, 취성균열 전파차단홈(30) 한 개만으로도 취성균열 전파를 정지할 수 있을 것이다. 그러나, 용접 구조물(1)이 지진과 같은 거대한 동적 하중을 받게 되는 경우에는, 맞대기 용접부(20)에 설계 하중 이상의 하중이 가해지므로, 취성균열 전파차단홈(30) 한 개만으로는 취성균열 전파를 정지시키기 어렵다. 따라서, 이러한 경우에도 맞대기 용접부(20)의 취성균열 전파를 방해하여 정지시키기 위해 복수의 취성균열 전파차단홈(30)이 구비되는 것이 바람직하다.
이 때, 취성균열 전파차단홈(30)의 개수에 대해서는 제한이 없으며, 사용자가 판재(10)에 작용하는 응력이나 온도 등을 고려하여 적절하게 선택할 수 있다. 또한, 취성균열 전파를 효과적으로 방해하기 위해, 취성균열 전파차단홈(30)은 맞대기 용접부(20)의 중심선(C)에 직각이 되도록 형성되는 것이 바람직하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 취성균열 전파차단홈(30)이 맞대기 용접부(20)에 종방향으로 일정 간격을 두고 형성된다. 여기서, 도면부호 G는 취성균열 전파차단홈 간격으로서, 취성균열 전파차단홈(30)과 이에 인접하는 다른 취성균열 전파차단홈(30) 사이의 거리를 의미한다.
상기 취성균열 전파차단홈 간격(G)은 맞대기 용접부(20)의 취성균열 전파차단 성능에 영향을 미치는 하나의 요소이다.
그런데, 취성균열 전파차단홈 간격(G)을 작도록 형성하여, 취성균열 전파차단홈(30)을 촘촘하게 형성한다고 하여 취성균열 전파를 정지시키는 데에 효과적인 것은 아니다.
즉, 취성균열 전파차단홈 간격(G)이 소정 간격 이하로 형성되어, 취성균열 전파차단홈(30)이 너무 촘촘하게 구비되는 경우에는 취성균열 전파가 다음과 같이 이루어져 취성균열 전파를 효과적으로 차단하지 못한다.
구체적으로, 취성균열은 취성균열 전파차단홈(30)과 맞대기 용접부(20)를 거치면서 에너지가 감소함에 따라 정지하게 되는데, 이 경우에는 취성균열이 갖고 있는 에너지가 별로 감소되지 않은 상태에서 다음의 취성균열 전파차단홈(30)을 만나게 된다. 즉, 맞대기 용접부(20)에서의 에너지 감소량이 적어 취성균열 전파를 효과적으로 정지시키지 못한다.
따라서, 취성균열 전파차단홈 간격(G)을 적절하게 제공하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 아래 본 발명의 실시예에 대한 시험 결과에서 나타나듯이, 취성균열 전파차단홈 간격(G) ≥ 150mm인 조건을 만족하도록 형성되는 것이 바람직하다.
다음, 도 3 및 4를 참조하여, 본 발명의 취성균열 전파차단홈(30)을 구체적으로 설명한다.
본 발명에 따른 용접 구조물(1)은, 상기 취성균열 전파차단홈(30)의 폭(W) 및 깊이(D)는, 각각 맞대기 용접부(20)의 폭(b) 및 판재(10)의 두께(t)에 대응하여 형성된 것을 특징으로 한다.
즉, 취성균열 전파차단홈(30)은 기본적으로 맞대기 용접부(20)에 형성되면서 취성균열의 전파를 차단하기 위하여 적어도 판재(10) 일부분을 포함하여 형성되되, 구체적으로 그 폭(W)과 깊이(D)는, 적어도 판재(10)의 맞대기 용접부 폭(b)과 판재(10)의 두께(t)에 대응하여 조정되는 것이 바람직하다.
덧붙여, 취성균열 전파차단홈 높이(H)도 취성균열의 전파를 정지시키는 데에 있어서 중요한 요소이다.
구체적으로, 취성균열 전파차단홈(30)은 맞대기 용접부(20)를 따라 전파되는 취성균열을 복수의 홈에 의한 공간형성으로 전파를 차단하는 것이다.
그런데, 취성균열 전파차단홈의 폭(W), 깊이(D) 및 높이(H)가 작은 값을 가져 상기 홈(30)의 공간이 작게 형성되는 경우에는, 취성균열이 상기 홈(30)을 용이하게 통과하여 전파를 효과적으로 차단하기 어렵다.
반대로, 취성균열 전파차단홈의 폭(W), 깊이(D) 및 높이(H)가 큰 값을 가져 상기 홈(30)의 공간이 크게 형성되는 경우에는, 취성균열 전파 정지에는 유리할 수 있는 반면, 용접 구조물(1) 전체의 강도 및 안정성 면에서는 안 좋은 영향을 미치게 될 것이다.
따라서, 취성균열 전파차단홈(30)의 폭(W), 깊이(D) 및 높이(H)가 적정한 값을 가지도록 형성하여, 용접 구조물(1) 전체에 악영향을 미치지 않고, 취성균열의 전파를 효과적으로 정지시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
구체적으로는 아래 본 발명의 실시예에 대한 시험 결과에서 나타나듯이, 취성균열 전파차단홈(30)은 폭비(W/b) ≥ 1.3, 0.1 ≤ 깊이비(D/t) ≤ 0.25, 및 10mm ≤ 높이(H) ≤ 25mm인 조건을 만족하도록 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 폭비(W/b)는 맞대기 용접부 폭(b) 대비 취성균열 전파차단홈 폭(W)의 비율을 의미하고, 깊이비(D/t)는 판재 두께(t) 대비 취성균열 전파차단홈 깊이(D)의 비율을 의미한다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 취성균열 전파차단홈(30)은 단위 판재(10a)들이 맞대기 용접된 판재(10)의 맞대기 용접부(20)의 중심선(C)을 기준으로 대칭되도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 취성균열 전파차단홈(30)이 한쪽으로 치우치는 경우, 반대쪽의 판재(10) 포함부분이 적기 때문에, 취성균열 전파가 그 부분에서 집중적으로 발생되므로, 취성균열 전파차단홈(30)은 맞대기 용접부(20)의 중심선(C)을 기준으로 좌우로 대칭 구조가 바람직하다.
한편, 도 2 내지 4에서는 본 발명의 취성균열 전파차단홈(30)은 직사각형 형상으로 도시하였지만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 삼각형, 사각형 또는 원형 등 다양한 형태로 형성하는 것도 가능하다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다.
본 실시예에서, 수직방향의 맞대기 용접시 맞대기 용접부(20)에서 발생하는 취성균열의 전파를 정지시키기 위한 취성균열 전파차단홈(30)을 포함하는 용접 구조물(1)에 대한 구체적인 시험을 통하여, 바람직한 취성균열 전파차단홈(30)의 규격 및 간격(G)을 확인하였다.
이 때, 본 실시예는 다음의 표 1에 기재된 강종 1 및 2를 기반으로 하되, 판재 규격을 50mm 또는 80mm(두께)×1200mm(폭)×1200mm(길이)의 판재 즉, 극후물재들을 사용하였으며, 도 5에 도시된 바와 같이 제1, 2판재(상, 하부 판재)(40)(50)와 이들 사이에 접합되는 중간판재(60)를 포함하는 용접 구조물(1)을 기반으로 하였으며, 제1판재(상부 판재)(40)의 맞대기 용접부(20)에 본 발명의 복수의 취성균열 전파차단홈(30)을 형성하였다.
여기서, 용접 구조물(1)은 도 5에 도시된 형태로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 판재(하부 판재)(50)의 맞대기 용접부(20)에도 본 발명의 복수의 취성균열 전파차단홈(30)이 형성된 형태도 가능하다.
구분 C Si Mn P S Ni Ti
강종 1 0.050 0.140 1.54 0.008 0.0030 0.20 0.016
강종 2 0.086 0.308 1.54 0.008 0.0016 0.01 0.015
그리고, 본 실시예의 시험편으로 제공되는 용접 구조물(1)의 단부에서부터 150mm 위치에 V자 노치를 맞대기 용접부(20)(EGW, FCAW 또는 EGW+FCAW)의 용융선(fusion line)에 일치하도록 가공하고, 충격하중 즉, 단위 판재(40a)를 양쪽으로 벌려는 힘을 가하기 위한 쐐기를 삽입하였다.
이 때, 시험 용접 구조물(1)의 노치선단은 -80℃의 저온으로 냉각하고 약 150mm 구간에서 온도 구배가 생기도록 하였다. 그 외의 구간에서는 -10℃로 균일하게 유지하였다. 설계 응력을 가한 후, 삽입된 쐐기의 충격하중에 의해 노치선단에서 취성균열을 발생시켰다. 이에 따라, 발생된 취성균열은 맞대기 용접부(20)의 용융선(fusion line)을 따라 전파되어 갔다.
한편, 다음의 표 2는 본 발명의 판재(40)(50)(60)의 맞대기 용접부(20)를 형성하는 데 사용한 용접법 및 용접재료의 성분을 나타낸다. 그리고, 다음의 표 3은 도 5에서 도시한 바와 같이 제작된 용접 구조물(1)에 형성된 취성균열 전파차단홈(arrester furrow)(30)에서의 취성균열 전파정지 여부에 대한 판단 결과를 나타낸다. 여기서, 표 2 및 3에서 EGW는 전자 가스 용접(Electro gas welding)을 나타내고, FCAW는 플럭스 코어 아크 용접(Flux core arc welding)을 나타낸다.
용접법 용접재료 C Si Mn P S Ni Ti
FCAW DSⅡ81K2LH 0.025 0.31 1.25 0.011 0.008 1.55 0.05
FCAW K-81TSR 0.028 0.30 1.18 0.010 0.010 1.59 0.04
FCAW SF-36E 0.04 0.37 1.33 0.014 0.006 1.53 0.03
FCAW DW-55LSR 0.05 0.33 1.32 0.009 0.008 0.90 0.03
FCAW DW-62L 0.06 0.29 1.23 0.007 0.008 2.50 0.03
구분 판재 및 용접법 취성균열 전파차단홈
규격 및 간격		 균열정지여부
강종 두께 용접법 용접재료 폭비
(W/b)		 깊이비
(D/t)		 높이
(mm)(H)		 간격
(mm)(G)
발명예 1 강종 1 50 EGW DWS-43G 1.3 0.1 10 150 정지
발명예 2 강종 1 50 EGW+FCAW DWS-43G+DW-55L 1.4 0.2 15 250 정지
발명예 3 강종 1 80 EGW DSW55GTR+DSW55GTFR 1.5 0.25 20 230 정지
발명예 4 강종 1 80 FCAW DW-55LSR 1.6 0.15 25 300 정지
발명예 5 강종 1 80 EGW+FCAW DSW55GTR+DSW55GTF+DW55L 1.3 0.2 25 350 정지
발명예 6 강종 2 50 EGW K-EG2 1.5 0.1 15 200 정지
발명예 7 강종 2 50 EGW+FCAW DWS-KG+DWS55L 1.1 0.05 5 50 전파
발명예 8 강종 2 80 EGW DSW55GTR+DSW55GTF 0.8 0.01 5 100 전파
비교예 1 강종 1 80 EGW DSW55GTR+DSW55GTF - - - - 전파
비교에 2 강종 2 50 FCAW SF-36E - - - - 전파
비교예 3 강종 2 80 FCAW DW-55L - - - - 전파
이하, 상기 표 3을 토대로, 바람직한 취성균열 전파차단홈(30)의 규격 및 간격(G)을 제안한다. 여기서, 폭비(W/b)는 맞대기 용접부 폭(b) 대비 취성균열 전파차단홈 폭(W)의 비율을, 깊이비(D/t)는 판재 두께(t) 대비 취성균열 전파차단홈 깊이(D)의 비율을, 높이(H)는 취성균열 전파차단홈 높이를, 그리고 간격(G)은 인접한 취성균열 전파차단홈 간의 거리를 의미한다.
상기에서 설명한 바와 같이, 취성균열 전파차단홈(30)의 폭(W), 깊이(D), 높이(H) 및 취성균열 전파차단홈 간격(G)은 취성균열을 효과적으로 차단시키도록 적정한 값을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다
그런데, 상기 표 3에서 알 수 있듯이, 본 발명의 발명예 1 내지 6은 취성균열의 전파를 정지시켰으나, 발명예 7 및 8은 정지시키지 못했다.
구체적으로, 발명예 1 내지 6의 취성균열 전파차단홈(30)은 폭비(W/b) ≥ 1.3인 조건을 만족하도록 형성됨에 반해, 발명예 7 및 8은 폭비(W/b)가 각각 1.1 및 0.8로서 1.3보다 작은 경우이고, 이 때에는 취성균열의 전파를 정지시키지 못하는 문제를 보였다.
본 발명의 취성균열 전파차단홈(30)은 맞대기 용접부(20)를 따라 전파되는 취성균열을 복수의 홈에 의한 공간형성으로 전파를 차단하는 것이다.
그런데, 발명예 7 및 8과 같이, 취성균열 전파차단홈의 폭비(W/b)가 1.3보다 작아 취성균열 전파차단홈 폭(W)이 맞대기 용접부 폭(b) 보다 작거나 판재(40)를 포함하는 면적이 작도록 형성되는 경우에는, 취성균열이 취성균열 전파차단홈(30)을 용이하게 통과할 수 있으므로 전파를 효과적으로 차단하기 어렵다.
또한, 발명예 1 내지 6의 취성균열 전파차단홈(30)은 0.1 ≤ 깊이비(D/t) ≤ 0.25인 조건을 만족하도록 형성됨에 반해, 발명예 7 및 8은 깊이비(D/t)가 각각 0.05 및 0.01로서 상기 조건을 벗어나는 경우이고, 이 때에는 취성균열의 전파를 정지시키지 못하는 문제를 보였다.
즉, 깊이비(D/t)가 0.1보다 작은 경우에는 취성균열의 전파를 차단하는 취성균열 전파차단홈(30)의 공간이 작게 형성되므로, 홈(30)이 취성균열의 전파를 방해하는 데 별로 영향을 미치지 못하여 취성균열을 정지시키기 어렵다.
반대로, 깊이비(D/t)가 0.25 보다 큰 경우에는 표 3에 나타나 있지는 않으나, 취성균열의 전파를 정지시키기에는 효과적일 수 있는 반면, 용접 구조물(1) 전체의 강성 및 안정성 면에서는 안 좋은 영향을 미치게 된다.
다음, 발명예 1 내지 6의 취성균열 전파차단홈(30)은 10mm ≤ 높이(H) ≤ 25mm인 조건을 만족하도록 형성됨에 반해, 발명예 7 및 8은 높이(H)가 5mm로서 상기 조건을 벗어나는 경우이고, 이 때에는 취성균열의 전파를 정지시키지 못하는 문제를 보였다.
상기와 마찬가지로, 높이(H)가 10mm 보다 작은 경우에는 취성균열의 전파를 차단하는 취성균열 전파차단홈(30)의 공간이 작게 형성되므로, 홈(30)이 취성균열의 전파를 방해하는 데 별로 영향을 미치지 못하여 취성균열을 정지시키기 어렵다.
반대로, 높이(H)가 25mm 보다 큰 경우에는 표 3에 나타나 있지는 않으나, 용접 구조물(1) 전체의 강성 및 안정성 면에서는 문제가 생길 수 있다.
다음, 발명예 1 내지 6에서 취성균열 전파차단홈(30)은 간격(G) ≥ 150mm인 조건을 만족하도록 형성됨에 반해, 발명예 7 및 8은 간격(G)이 각각 50mm 및 100mm로서 상기 조건을 벗어나는 경우이고, 이 때에는 취성균열의 전파를 정지시키지 못하는 문제를 보였다.
즉, 취성균열 전파차단홈 간격(G)이 150mm 이하로 형성되어, 취성균열 전파차단홈(30)이 너무 촘촘하게 구비되는 경우에는 취성균열 전파가 다음과 같이 이루어져 취성균열 전파를 효과적으로 차단하지 못한다.
구체적으로, 취성균열이 전파되다가 첫번째 취성균열 전파차단홈(30)에서 취성균열 전파가 방해를 받는다. 그리고, 첫번째 취성균열 전파차단홈(30)에서 취성균열을 정지시키지 못하는 경우에는 취성균열이 계속 전파되어 가다가, 두번째 취성균열 전파차단홈(30)에서 다시 취성균열 전파가 방해를 받게 된다. 이렇게 취성균열 전파가 정지되기까지 복수의 취성균열 전파차단홈(30) 및 맞대기 용접부(20)가 취성균열이 전파되는 것을 방해한다.
그런데, 취성균열 전파차단홈 간격(G)이 150mm 이하라면, 취성균열이 갖고 있는 에너지가 별로 감소되지 않은 상태에서 다음의 취성균열 전파차단홈(30)을 만나게 된다. 즉, 취성균열이 취성균열 전파차단홈(30)과 맞대기 용접부(20)를 거치면서 에너지가 감소함에 따라 정지하게 되는데, 이 경우에는 맞대기 용접부(20)에서의 에너지 감소량이 적어 취성균열 전파를 효과적으로 정지시키지 못한다.
극단적으로, 취성균열 전파차단홈 간격(G)이 150mm 이하의 아주 작은 값을 갖는 경우에는, 취성균열 전파차단홈(30)이 한 개인 경우와 유사하다고 볼 수 있으므로, 복수의 취성균열 전파차단홈(30)에 의한 취성균열 전파의 차단이 다중으로 이루어지지 못한다.
정리하면, 본 발명의 취성균열 전파차단홈(30)은, 폭비(W/b) ≥ 1.3, 0.1 ≤ 깊이비(D/t) ≤ 0.25, 10mm ≤ 높이(H) ≤ 25mm 및 간격(G) ≥ 150mm 중 적어도 하나, 바람직하게는 모두를 만족하는 경우에 용접 구조물(1) 전체의 강성 및 안정성을 유지하면서 취성균열의 전파를 효과적으로 차단한다.
또한, 비교예 1 내지 3은 취성균열 전파차단홈(30)이 구비되지 않은 경우로서, 역시 취성균열을 정지시키지 못함을 알 수 있었다.
본 발명은 지금까지 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.
1 ... 용접 구조물 10, 40, 50, 60 ... 판재
20 ... 맞대기 용접부 30 ... 취성균열 전파차단홈
b ... 맞대기 용접부 폭 D ... 취성균열 전파차단홈 깊이
G ... 취성균열 전파차단홈 간격 H ... 취성균열 전파차단홈 높이
t ... 판재 두께 W ... 취성균열 전파차단홈 폭

Claims (7)

  1. 단위 판재(10a)가 맞대기 용접되어 제공되는 판재(10); 및
    상기 판재(10)의 맞대기 용접부(20)에, 취성균열의 전파를 다중으로 차단토록, 상기 맞대기 용접부(20)를 따라 소정 패턴으로 복수개가 제공되되, 상기 맞대기 용접부(20)로부터 양측의 상기 단위 판재(10a)에 연장되게 홈 형상으로 형성된 취성균열 전파차단홈(30);
    을 포함하여 구성된 용접 구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 취성균열 전파차단홈(30)의 폭(W) 및 깊이(D)는, 각각 맞대기 용접부(20)의 폭(b) 및 판재(10)의 두께(t)에 대응하여 형성된 것을 특징으로 하는 용접 구조물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 취성균열 전파차단홈(30)은, W/b ≥ 1.3 와 0.1 ≤ D/t ≤ 0.25 중 적어도 하나의 조건을 만족하고, 여기서 W는 취성균열 전파차단홈(30)의 폭이고, D는 취성균열 전파차단홈(30)의 깊이이며, b는 맞대기 용접부(20)의 폭이고, t는 판재(10)의 두께인 것을 특징으로 하는 용접 구조물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 취성균열 전파차단홈(30)은, 10mm ≤ H ≤ 25mm인 조건을 만족하고, 여기서 H는 취성균열 전파차단홈(30)의 높이인 것을 특징으로 하는 용접 구조물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 취성균열 전파차단홈(30)은, 맞대기 용접부(20)의 취성균열 전파를 효과적으로 차단하도록, G ≥ 150mm인 조건을 만족하고, 여기서 G는 취성균열 전파차단홈(30)의 간격인 것을 특징으로 하는 용접 구조물.
  6. 단위 판재(10a)를 맞대기 용접하여 판재(10)를 제작하는 단계; 및
    상기 판재(10)의 맞대기 용접부(20)에, 취성균열의 전파를 다중으로 차단토록, 상기 맞대기 용접부(20)를 따라 소정 패턴으로 복수개가 제공되되, 상기 맞대기 용접부(20)로부터 양측의 상기 단위 판재(10a)에 연장되게 홈 형상으로 취성균열 전파차단홈(30)을 형성하는 단계;
    를 포함하여 구성된 용접 구조물 제작방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 취성균열 전파차단홈(30)은, W/b ≥ 1.3, 0.1 ≤ D/t ≤ 0.25, 10mm ≤ H ≤ 25mm 및 G ≥ 150mm 중 적어도 하나의 조건을 만족하고, 여기서 W는 취성균열 전파차단홈(30)의 폭이고, D는 취성균열 전파차단홈(30)의 깊이이며, b는 맞대기 용접부(20)의 폭이고, t는 판재(10)의 두께이며, H는 취성균열 전파차단홈(30)의 높이이고, G는 취성균열 전파차단홈(30)의 간격인 것 특징으로 하는 용접 구조물 제작방법.
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