KR102385019B1

KR102385019B1 - 후강판의 취성 균열 전파 정지 성능의 평가 방법

Info

Publication number: KR102385019B1
Application number: KR1020207013695A
Authority: KR
Inventors: 다카히로 사키모토; 츠네히사 한다
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2017-11-22
Filing date: 2018-11-14
Publication date: 2022-04-08
Also published as: KR20200064138A; JPWO2019102912A1; US20200333225A1; JP6551630B1; EP3715823A4; CN111433585B; EP3715823A1; WO2019102912A1; US11313776B2; CN111433585A

Abstract

후강판의 취성 균열 전파 정지 성능의 평가 방법을 제공한다. 본 발명은, 대형 시험편을 사용한 후강판의 취성 균열 전파 정지 성능의 평가 방법으로, 대형 시험편의 하중 부하 방향 중앙부의 일방의 단부에, 취성 균열을 발생시키는 절결을 배치 형성하고, 추가로 그 절결의 선단에, 혹은 그 선단을 포함하도록 또한 취성 균열 전파 방향으로 연장되도록 소정의 길이 L 의 취화 영역을 형성하고, 나아가, 취화 영역 형성 후에 용융 용접부를, 취화 영역에 이간하여, 적어도 1 개 지점, 배치 형성한 시험편을 사용한다. 용융 용접부는, 취화 영역으로부터, 편측 또는 양측에, 판 두께 t 에 관계된 거리 d 만큼 이간한 위치에, 그 길이를 취화 영역 길이 L 을 기준으로 하여 ΔL1 (0.3 L ∼ －0.3 L) 의 범위에서 증감시키고, 또한 시험편 단부로부터 ΔL2 (0 ∼ 0.4 L) 의 범위에서 짧게 한 형상으로, 형성한다. 이로써, 절결로부터 발생한 취성 균열이, 소정의 취성 영역으로부터 벗어나지 않고 전파되어, FPD 를 방지할 수 있어, 유효한 CAT 시험 결과를 얻을 수 있다.

Description

후강판의 취성 균열 전파 정지 성능의 평가 방법

본 발명은 선박, 해양 구조물, 저온 저장 탱크, 건축, 토목 구조물, 파이프라인 등의 대형 구조물용으로서 바람직한 후강판의 취성 균열 전파 정지 성능의 평가 방법에 관한 것이다.

선박, 해양 구조물, 저온 저장 탱크, 건축, 토목 구조물, 파이프라인 등의 대형 구조물에 있어서는, 취성 파괴에 수반되는 대규모의 손상이나 손괴 등의 사고가 발생하면, 경제나 환경에 큰 영향을 미친다. 그 때문에, 특히 대형 구조물에서는, 취성 파괴의 방지라는 관점에서, 구조물의 안전성 향상이 항상 요구되고 있다. 그래서, 이와 같은 대형 구조물에 사용되는 강재에는, 사용 온도에 있어서 우수한 저온 인성이나 우수한 취성 균열 전파 정지 인성값을 갖는 것이 요구되고 있다.

그 중에서도, 만일, 취성 균열이 발생한 경우라도, 취성 균열의 전파를 대규모 파괴에 이르기 전에 정지시킬 필요가 있는 점에서, 취성 균열 전파 정지 인성값은 중요한 특성이 된다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 취성 균열 전파 정지 인성값은 「어레스트 성능」이라고도 한다.

이와 같은 상황으로부터, 「어레스트 성능」을 향상시킨 다양한 강재 혹은 대형 용접 구조체가 개발되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 「취성 균열 전파 정지 특성이 우수한 강판의 제조 방법」이 기재되어 있다. 특허문헌 1 에 기재된 기술에서는, 소정의 조성으로 조정한 강편을, 가열 온도와 유지 시간을 적정하게 제어한 가열 조건에서 가열한 후, 압연 온도와 압하율을 조정한 압연과 그 후의 가속 냉각을 실시한다. 이로써, 마이크로조직이 면적률로 페라이트 : 20 ∼ 50 ％, 펄라이트 : 5 ％ 이하, 베이나이트 : 40 ∼ 80 ％ 를 함유하고, 석출물 및 개재물 중 원상당 직경이 큰 것부터 개수 비율로 20 ％ 까지인 것의 평균 원상당 직경이 0.4 ㎛ 이하이고, 균열 전파 유효 입경이 Ni 와 판 두께에 의존하는 소정의 식으로 정의되는 d (㎛) 이하이고, 판 두께 50 ㎜ 이상, 항복 강도 460 ㎫ 이상인, 취성 균열 전파 정지 특성이 우수한 강판을 얻을 수 있다고 하고 있다.

특허문헌 1 에 기재된 기술에서는, 「어레스트 성능」은, WES 2815 (2014) 에 기재되는 방법에 기초하여, 전체 두께로 500 ㎜ 폭의 시험편을 채취하고, 온도 구배형 ESSO 시험을 실시하여, Kca ＝ 6000 N/㎜^1.5 를 나타내는 온도에서 평가하고 있다. 특허문헌 1 에 기재된 기술에 의해 얻어지는 강판은, Kca ＝ 6000 N/㎜^1.5 를 나타내는 온도가 －10 ℃ 이하가 된다.

이와 같이, 대형 용접 구조물에 사용되는 후강판 혹은 대형 용접 구조체의 어레스트 성능은, 통상, 비특허문헌 1 이나 비특허문헌 2 에 기재된 방법에 준거하여, 온도 구배형 ESSO 시험, 혹은 비특허문헌 3 에 기재된 취화부를 갖는 온도 평탄형 CAT (Crack Arrest Test) 시험을 실시하여 평가하고 있다. 온도 평탄형 CAT 시험 (이하, CAT 시험이라고 칭하는 경우도 있다) 에는, 비특허문헌 3 에 기재된 이중 인장 타입이나 시험편 단부에 쐐기를 박아 넣는 타입이 있다.

통상, CAT 시험에서는, 단부에 V 절결을 갖는 대형 시험편 (크기 : 판 두께 ㎜ × 500 ㎜ × 500 ㎜ 정도) 을 사용하여, 소정의 온도가 되도록 냉각시킨 후, 시험편에 소정의 응력을 부가하면서, V 절결에, 쐐기를 개재하여 충격 하중을 부하하여, 취성 균열을 인위적으로 발생시킨다. 그리고, 발생된 취성 균열이 정지하는 온도를 구하여, 강재의 취성 균열 전파 정지 특성을 평가하고 있다. 또한, 절결로부터의 취성 균열의 발생, 및 취성 균열의 진전을 촉진시키기 위해, 절결의 선단에, 균열의 진전 방향을 따라, 취화 영역을 형성하는 경우가 많다. 예를 들어, 비특허문헌 3 에는, 광폭의 시험편 (판 두께 ㎜ × 880 ㎜ × 1500 ㎜) 을 사용한 이중 인장 시험의 개요가 나타나 있다. 이 시험에서는, 균열은, 주판 (主板) 과 2 차 하중 부가용 터브 사이에 도입된 소컷 노치로부터 발생시키고 있지만, 균열의 발생 및 진전을 돕기 위해, 소컷 노치의 선단에, 취화된 영역 (취화 영역) 이 도입되어 있다. 또한, 취화 영역은, 시험편의 좁은 영역을 전자 빔 기술에 의해 용융시켜 형성하고 있다.

일본 공개특허공보 2017-150067호

WES3003-1995 「저온용 압연 강판 판정 기준」사단법인 일본 용접 협회 일본 해사 협회 「취성 균열 어레스트 설계 지침」(1995) 부속서 A 「취성 균열 전파 정지 인성 Kca 시험 방법」사단법인 일본 해사 협회 C. S. WIESNER, B. HAYES, S. D. SMITH and A. A. WILLOUGHBY, "INVESTIGATIONS INTO THE MECHANICS OF CRACK ARREST IN. LARGE PLATES OF 1.5 ％Ni TMCP STEEL", Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, Volume 17, Issue 2 February 1994, Pages 221-233

그러나, 상기한 절결 선단에 취화 영역을 형성한 대형 시험편을 이용하는 CAT 시험에서는, 시험 조건에 따라서는, 인위적으로 발생시킨 취성 균열이 취화 영역을 전파하지 않고, 도중에 모재로 이탈하는 FPD (Fracture Pass Deviation) 가 발생하는 경우가 있다. 이 FPD 가 발생한 경우에는, 강판의 취성 균열 전파 정지 성능을 정확하게 측정할 수 없어 시험은 무효가 되고, 당해 강판의 취성 균열 전파 정지 성능을 평가할 수 없다는 문제가 있었다.

그래서, 본 발명은 시험 조건에 상관없이 유효한 평가 결과를 얻을 수 있는, 후강판의 취성 균열 전파 정지 성능의 평가 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 여기서 말하는 「후강판」이란, 판 두께 : 10 ㎜ 이상의 강판을 말하는 것으로 한다.

본 발명자들은, 상기한 목적을 달성하기 위해, 대형 시험편을 사용한 온도 평탄형 CAT 시험에 있어서, 절결에서 인위적으로 발생시킨 취성 균열이, 균열 전파 방향으로 형성된 취화 영역을 전파하지 않고, 도중에 모재로 이탈하는 FPD 가 발생하는 요인에 대해 예의 검토하였다. 여기서는, 절결은, 절삭 가공 등에 의해 각도 : 30 °의 V 노치로 하였다. 또, 절결 선단을 포함하고, 균열 전파 방향으로 취화 영역을 형성하였다. 또한, 취화 영역은, 전자 빔에 의해 균열 전파 방향으로 좁은 영역에 대해 용융 용접하여 형성하였다.

먼저, 상기한 절결 선단을 포함하고, 취화 영역을 형성한 ESSO 시험편에 대해, 열탄소성 (熱彈塑性) 을 고려한 유한 요소 해석을 실시하여, 취성 균열 전파 전의 시험편 내의 응력장 (應力場) 을 계산하였다. 그 결과, 취화 영역에서는, 용융 용접에 의한 용접선 방향의 인장 잔류 응력과 시험 중에 부여되는 인장 응력이 작용하는 2 축 응력 상태로 되어 있는 것을 지견하였다.

그래서, 본 발명자들은, 취성 균열이 취화 영역으로부터 벗어나 (이탈하여) 전파된 것은, 이와 같은 2 축 응력 상태의 영향에 의한 것으로 추정하여, 취화 영역에 있어서의 인장 잔류 응력을 제거하는 방법에 대해 더욱 검토하였다. 그 결과, 취화 영역에 있어서의 용접선 방향의 인장 잔류 응력을 제거하려면, 시험편 내에 있어서의, 취화 영역 근방의 소정의 영역에서, 소정의 길이의 용융 용접을 실시하는 것이 유효한 것을 알아냈다.

취화 영역에 있어서의 용접선 방향의 인장 잔류 응력은, 시험편에 있어서의, 취화 영역의 외측의 모재부에 용접선 방향의 압축 잔류 응력을 발생시켜, 시험편 전체로서, 응력의 밸런스를 유지하고 있다. 그래서, 이 압축 잔류 응력이 발생한 모재부에 용융 용접을 실시함으로써, 그 압축 잔류 응력을 제거할 수 있고, 결과적으로 취화 영역의 인장 잔류 응력도 제거할 수 있는 것을 지견하였다.

본 발명은 이러한 지견에 기초하여, 추가로 검토를 더하여 완성된 것이다. 즉, 본 발명의 요지는 다음과 같다.

(1) 대형 시험편을 사용하여, 그 대형 시험편에 대해, 소정의 온도가 되도록 냉각시키고, 소정의 응력을 부하한 후, 균열을 발생시키고, 전파시켜, 후강판의 취성 균열 전파 정지 성능을 평가하는, 후강판의 취성 균열 전파 정지 성능의 평가 방법으로서, 상기 대형 시험편을, 상기 후강판으로부터 채취한, 폭 500 ㎜ 이상, 길이 500 ㎜ 이상의 시험편으로 하고, 그 대형 시험편의 하중 부하 방향 중앙부의 일방의 단부에, 취성 균열을 발생시키는 절결을 배치 형성하고, 추가로 그 절결의 선단에, 혹은 그 선단을 포함하도록 또한 취성 균열 전파 방향으로 연장되도록 소정의 길이 L 의 취화 영역을 형성하고, 나아가, 상기 취화 영역에 이간하여, 적어도 1 개 지점에, (1) 식

1.0 t ≤ d ≤ 7.0 t ……(1)

(여기서, d : 취화 영역 중심과 용융 용접부 중심의 거리 (㎜), t : 시험편 (후강판) 판 두께 (㎜) 로 한다)

을 만족하는 위치에서, (2) ∼ (3) 식

－0.3 L ≤ ΔL1 ≤ 0.3 L ……(2)

0 ≤ ΔL2 ≤ 0.4 L ……(3)

(여기서, L : 취화 영역 길이 (㎜), ΔL1 : 취성 균열 전파 방향을 따른, 취화 영역 선단 위치와 용융 용접부 선단 위치의 거리 (㎜) (또한, 부 (負) 의 값은 취화 영역 선단으로부터 비평가 영역측, 정 (正) 의 값은 취화 영역 선단으로부터 평가 영역측으로 한다), ΔL2 : 취성 균열 전파 방향을 따른, 시험편 단부와 용융 용접부 단부의 거리 (㎜) 로 한다)

을 만족하는 길이의 용융 용접부를 상기 취화 영역 형성 후에 형성한 시험편으로 하는 후강판의 취성 균열 전파 정지 성능의 평가 방법.

(2) (1) 에 있어서, 상기 대형 시험편이, 이중 인장 시험편인 후강판의 취성 균열 전파 정지 성능의 평가 방법.

본 발명에 의하면, 시험 조건이 다양하게 변화되어도, 취성 균열이 소정의 전파 영역으로부터 벗어나는 경우가 없어져, 무효인 시험이 없어진다. 이로써, 후강판의 취성 균열 전파 정지 성능을 평가하는 CAT 시험의 시험 효율이 각별히 향상되어, 산업상 각별한 효과를 발휘한다.

도 1 은, 본 발명에서 사용하는 대형 시험편의 개략을 나타내는 설명도이다.

본 발명은 후강판의 취성 균열 전파 정지 성능의 평가 방법이다. 본 발명에서는, 대형 시험편을 사용하여, 그 대형 시험편을 소정의 온도가 되도록 냉각시키고, 그 대형 시험편에 소정의 응력을 부하한 후, 균열을 발생시키고, 균열을 전파시켜, 후강판의 취성 균열 전파 정지 성능을 평가한다.

도 1 을 사용하여, 본 발명에서 사용하는 대형 시험편에 대해 설명한다.

도 1 은, 본 발명에서 사용하는 대형 시험편의 개략을 나타내는 설명도이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 발명에서는, 평가 대상인 후강판 (판 두께 : t ㎜) 으로부터 채취한, 폭 500 ㎜ 이상, 길이 500 ㎜ 이상의 대형 시험편 (1) (이하, 시험편이라고 칭하는 경우도 있다) 을 사용한다.

사용하는 대형 시험편에서는, 하중 부하 방향 중앙부의 일방의 단부에, 취성 균열을 발생시키는 절결 (2) 을 배치 형성한다. 배치 형성하는 절결 (2) 의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 쐐기 등을 개재한 타격 에너지의 부여에 의해, 취성 균열을 발생시킬 수 있는 형상으로 한다. 예를 들어 V 자 형상으로 하는 것이 바람직하고, 추가로 절결 선단에 소컷을 부여해도 된다. 나아가, 본 발명에서 사용하는 대형 시험편 (1) 에서는, 상기한 절결 (2) 의 선단에 혹은 그 선단을 포함하도록, 또한 취성 균열 전파 방향으로 연장되도록, 소정의 길이 L 의 취화 영역 (3) (폭 : 5 ㎜ 정도) 을 형성한다. 이 취화 영역 (3) 은, 전자 빔에 의한 용융 용접을 실시하여, 균열 전파 방향으로 협폭의 영역으로 하는 것이 바람직하다. 전자 빔 이외에는, 예를 들어 레이저 빔 용접, 아크 용접에 의한 용융 용접을 예시할 수 있다. 또한, 취화 영역 (3) 의 폭은, 1 ㎜ 에서 10 ㎜ 이내가 바람직하다.

이 취화 영역 (3) 을 형성하면, 시험편 (1) 에는, 용융 용접에 의한 용접선 방향의 인장 잔류 응력이 발생하고, 시험시에는 그 응력과 수직인 방향의 인장 응력이 부여되어, 2 축 응력 상태로 되어 있다. 그 때문에, 절결 (2) 로부터 발생한 취성 균열은, 소정의 취화 영역 (3) 으로부터 벗어나는 경우가 있다. 또한, 취화 영역 (3) 의 용접선 방향의 인장 잔류 응력은, 취화 영역 (3) 의 외측의 모재부에 용접선 방향의 압축의 잔류 응력을 발생시키고, 이로써 시험편 (1) 전체로는 응력의 밸런스가 유지되고 있다.

그래서, 본 발명에서는, 용접선 방향의 압축 잔류 응력이 발생한 모재부 영역에 용융 용접부 (4) 를 형성하여, 압축 잔류 응력을 제거하고, 나아가서는 취화 영역 (3) 의 인장 잔류 응력을 제거한다. 이로써, 절결 (2) 로부터 발생한 취성 균열이 소정의 취화 영역 (3) 으로부터 벗어나는 것을 방지한다.

취화 영역 (3) 의 외측에 형성되는 압축 잔류 응력장의 범위는, 취화 영역 (3) 의 길이 L 과 시험편 (1) 의 판 두께 t 에 관계되어 있다. 이 때문에, 본 발명에서는, 다음의 (1) 식

1.0 t ≤ d ≤ 7.0 t ……(1)

을 만족하고, 또한 다음의 (2) 식 ∼ (3) 식

－0.3 L ≤ ΔL1 ≤ 0.3 L ……(2)

0 ≤ ΔL2 ≤ 0.4 L ……(3)

(여기서, L : 취화 영역 길이 (㎜), ΔL1 : 취성 균열 전파 방향을 따른, 취화 영역 선단 위치와 용융 용접부 선단 위치의 거리 (㎜) (또한, 부의 값은 취화 영역 (3) 의 선단으로부터 비평가 영역측의 위치, 정의 값은 취화 영역 (3) 의 선단으로부터 평가 영역측의 위치로 한다), ΔL2 : 취성 균열 전파 방향을 따른, 시험편 단부와 용융 용접부 단부의 거리 (㎜) 로 한다)

을 만족하도록, 용융 용접부 (4) 를 형성한다.

또한, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 「비평가 영역」이란 인위적으로 발생시킨 취성 균열이 취화 영역 (3) 을 통과하는 영역을 가리키고, 「평가 영역」이란 취화 영역 (3) 이 없이 평가 대상 재료 그 자체로 구성되어 있는 영역을 가리킨다. 또한, 도 1 에 있어서의 비평가 영역은, 도 1 중의 「평가 영역」에 대해 상측에 위치하는 취화 영역 (3) 이 있는 영역이다.

상기한 (1) 식에 있어서, d (d : 취화 영역 (3) 의 중심과 용융 용접부 (4) 의 중심의 거리 (㎜)) 의 값이 1.0 t (t : 시험편 (후강판) (1) 의 판 두께 (㎜)) 미만인 경우에는, 취화 영역 (3) 에 의해 발생한 모재부 영역의 잔류 응력은 압축이 아니라 인장으로 되어 있기 때문에, 취화 영역 (3) 을 형성해도 그 압축 잔류 응력의 효과는 없으며, 오히려 용융 용접부 (4) 에 의해 새로운 인장 잔류 응력이 취화 영역 (3) 에 형성되어, 보다 더 FPD 가 발생하기 쉬워진다. 한편, d 의 값이 7.0 t 를 초과하는 경우에는, 취화 영역 (3) 에 의해 발생한 모재부 영역의 압축 잔류 응력이 거의 없어져 있어, 잔류 응력의 제거 효과가 없다.

상기한 (2) 식에 있어서, ΔL1 (ΔL1 : 취성 균열 전파 방향을 따른, 취화 영역 (3) 의 선단 위치와 용융 용접부 (4) 의 선단 위치의 거리 (㎜)) 의 값이 －0.3 L (L : 취화 영역 (3) 의 길이 (㎜)) 미만인 경우에는, 용융 용접부 (4) 에 의해 형성되는 잔류 응력의 제거 효과가 취화 영역 (3) 의 전역에 도달하지 않아, FPD 가 발생한다. 한편, ΔL1 의 값이 0.3 L 을 초과하는 경우에는, 용융 용접부 (4) 에 의해 형성되는 잔류 응력이 평가 영역에 많이 포함되어, 온전한 평가를 할 수 없다.

상기한 (3) 식에 있어서, ΔL2 (ΔL2 : 취성 균열 전파 방향을 따른, 시험편 (1) 의 단부와 용융 용접부 (4) 의 단부의 거리 (㎜)) 의 값이 0 미만인 경우에는, 시험편 (1) 의 외측이 되어 물리적으로 용융 용접부를 형성할 수 없다. 한편, ΔL2 의 값이 0.4 L 을 초과하는 경우에는, 용융 용접부 (4) 에 의해 형성되는 잔류 응력 제거 효과가 취화 영역 (3) 의 전역에 도달하지 않아, FPD 가 발생한다.

또한, 형성한 용융 용접부 (4) 가, 상기한 (1) 식 ∼ (3) 식 중, 하나라도 만족하지 않는 경우에는, 압축 잔류 응력을 제거할 수 없기 때문에, 본 발명에 있어서의 소정의 효과를 기대할 수 없다.

본 발명에서는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 상기한 (1) 식, (2) 식 및 (3) 식을 만족하도록, 바람직하게는 전자 빔 용접에 의한 용융 용접부 (4) 를 형성한다. 용융 용접부 (4) 는, 적어도 1 개 지점에 형성하고, 나아가 취화 영역 (3) 으로부터 이간하여, 취화 영역 (3) 을 형성 후에, 취화 영역 (3) 의 편측 또는 양측에 형성한다. 용융 용접부 (4) 를 취화 영역 (3) 의 양측 (취화 영역 (3) 의 우측 및 좌측) 에 형성하는 경우에는, 좌우 대칭이 아니어도 된다. 또한, 형성하는 용융 용접부 (4) 는, 바람직하게는, 1.0 t ≤ d ≤ 2.0 t, －0.2 L ≤ ΔL1 ≤ 0.2 L, ΔL2 ＝ 0 을 만족하도록 형성하는 것이, 그 효과를 가장 발휘시키는 점에서 바람직하다.

또, 용융 용접부 (4) 는, 취화 영역 (3) 에 평행하게 형성하는 것이 시험편 (1) 의 제작상 바람직하지만, 모재부에 잔류하는 압축 잔류 응력을 제거 또는 감소시킬 수 있으면 되고, 그것에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 또한, 용융 용접부 (4) 는, 취화 영역 (3) 의 중심선에 대해 60 °이하, 바람직하게는 30 °이하, 더욱 바람직하게는 10 °이하 기울어져 형성해도 허용할 수 있다. 용융 용접부 (4) 의 기울기를 60 °이하로 함으로써, 용융 용접부 (4) 에 의해 형성되는 잔류 응력의 제거 효과를 취화 영역 (3) 의 전역에 작용시킬 수 있어, 본 발명의 효과를 보다 유효하게 얻을 수 있다.

본 발명에서는, 용융 용접부 (4) 의 폭은, 판 두께를 관통시키는 용융이 가능하면 되기 때문에 특별히 규정하지는 않지만, 예를 들어 실제 시공상에서 강판의 판 두께 관통의 용융 용접을 할 수 있는 0.5 ㎜ ∼ 30 ㎜ 가 바람직하다.

또한, 본 발명의 후강판의 취성 균열 전파 정지 성능의 평가 방법은, 강판의 강도에 상관없이 적용 가능하며, 예를 들어 실용적인 강판의 항복 강도 400 ㎫ ∼ 800 ㎫ 급의 강판에서도 평가 가능하다.

본 발명의 대형 시험편은, 인위적인 균열의 발생 방법에 상관없이 적용 가능하며, CAT 시험과 같이 타격에 의한 균열 발생 대신에, 이중 인장 시험과 같은 방법이어도 된다. 이 경우라 하더라도, FPD 를 방지하는 효과는 동일하게 얻어진다.

이하, 실시예에 기초하여, 추가로 본 발명에 대해 설명한다.

실시예

판 두께가 19 ㎜, 80 ㎜ 의 2 종이고, 470 ㎫ 급 (항복 강도 : 470 ㎫ 이상), 600 ㎫ 급 (항복 강도 : 600 ㎫ 이상) 의 고강도 후강판을 준비하였다. 각 후강판으로부터, 압연 방향이 길이 방향이 되도록 도 1 에 나타내는 바와 같은 대형 시험편 (1) (판 두께 t × 폭 500 ㎜ × 길이 500 ㎜) 을 채취하였다.

채취된 대형 시험편 (1) 의 길이 방향 중앙 위치의 일방의 단부에 V 절결 (2) 을 가공하고, 또한 V 절결을 포함하고, 전자 빔에 의한 용융 용접을 실시하여, 균열 전파 방향으로 연장되는 길이 L 의 취화 영역 (3) 을 형성하였다. 또한, 취화 영역 (3) 의 폭은 판 두께 19 ㎜ 에서는 5 ㎜ 정도, 판 두께 80 ㎜ 에서는 10 ㎜ 정도였다. 여기서는, 대형 시험편의 길이 방향을 하중 부하 방향으로 하였다.

이어서, 대형 시험편 (1) 에, 취화 영역 (3) 에 이간하여 또한 취화 영역 (3) 에 평행하게 용융 용접부 (4) 를 형성하였다. 여기서는, 취화 영역 (3) 으로부터 d ㎜ 떨어진 위치에서, 또한 취화 영역 (3) 의 길이 L 에 대해 ΔL1, ΔL2 만큼 상이한 길이의 용융 용접부 (4) 를, 취화 영역 (3) 의 양측에 형성하였다. 또한, d (㎜) 란 취화 영역 (3) 과 용융 용접부 (4) 의 중심간 거리이다. 시험편 No.1 ∼ No.10 에서는, 취화 영역 (3) 의 양측의 용융 용접부 (4) 를 동일한 형상으로 형성하였다. 시험편 No.11 에서는, 용융 용접부 (4) 를 취화 영역 (3) 의 편측에만 형성하였다. 시험편 No.12 에서는, 취화 영역 (3) 의 중심선에 대해 60 °기울어진 용융 용접부 (4) 를, 취화 영역 (3) 의 편측에만 형성하였다. 또한, 용융 용접부를 기울인 경우의 d (㎜) 란, 취화 영역 (3) 과 용융 용접부 (4) 의 최단 거리가 된다. 시험편 No.13 에서는, 취화 영역 (3) 의 양측에 형성하는 용융 용접부 (4) 의 크기가 상이하도록 형성하였다. 형성한 용융 용접부 (4) 의 d, ΔL1, ΔL2 의 조합을 표 1 에 나타낸다.

표 1 에 나타내는 바와 같이, 용융 용접부 (4) 의 길이, 위치가 다양하게 변화된 대형 시험편 (1) 을 사용하였다. 그 대형 시험편 (1) 이 소정의 온도 (판 두께 19 ㎜ 에서는 －70 ℃, 판 두께 80 ㎜ 에서는 －10 ℃) 가 되도록 냉각시키고, 소정의 응력을 부하한 후, 절결 (2) 에 소정의 타격 에너지를 부하하여, 취성 균열을 발생시키고, 취성 균열을 전파, 정지시키는 CAT 시험을 실시하였다. 여기서는, CAT 시험으로서, 판 두께 19 ㎜ 에서는 부하 응력 324 ㎫, 판 두께 80 ㎜ 에서는 307 ㎫ 의 조건에서 실시하였다.

CAT 시험 후, 취성 균열의 전파 상황을 관찰하여, 취성 균열의 FPD (Fracture Pass Deviation) 발생의 유무를 시험편의 외관으로부터 육안으로 조사하였다. 여기서는, 인위적으로 발생시킨 균열이 취화 영역 (3) 의 밖을 전파한 경우를 FPD 발생 있음으로 평가하고, 인위적으로 발생시킨 균열이 취화 영역 (3) 의 안을 전파하여 평가 영역에 도달한 경우를 FPD 발생 없음으로 평가하였다.

얻어진 결과를 표 1 에 나타낸다.

본발명예 (시험 No.1 ∼ No.6 및 No.11 ∼ No.13) 는 모두, 형성한 용융 용접부가 (1) ∼ (3) 식을 만족하고 있어, FPD 를 방지할 수 있었다. 이로써, 유효한 CAT 시험 결과가 얻어졌다. 한편, 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예는, 형성한 용융 용접부가 (1) ∼ (3) 식 중, 어느 하나 이상을 만족하지 못하여, FPD 가 발생하였다. 이로써, 유효한 CAT 시험 결과가 되지는 않았다.

시험 No.7 은, (2) 식 (ΔL1 의 조건), (3) 식 (ΔL2 의 조건) 을 만족하고 있지만, (1) 식 (d 의 조건) 을 만족하지 않고, 본 발명의 범위 외로 되어 있어, FPD 가 발생하였다. 시험 No.8 은, (3) 식 (ΔL2 의 조건) 을 만족하고 있기는 하지만, (1) 식 (d 의 조건), (2) 식 (ΔL1 의 조건) 을 만족하지 않고, 본 발명의 범위 외로 되어 있어, FPD 가 발생하였다. 시험 No.9 는, (1) 식 (d 의 조건), (3) 식 (ΔL2 의 조건) 을 만족하고 있기는 하지만, (2) 식 (ΔL1 의 조건) 을 만족하지 않고, 본 발명의 범위 외로 되어 있어, FPD 가 발생하였다. 시험 No.10 은, (2) 식 (ΔL1 의 조건) 을 만족하고 있기는 하지만, (1) 식 (d 의 조건), (3) 식 (ΔL2 의 조건) 을 만족하지 않고, 본 발명의 범위 외로 되어 있어, FPD 가 발생하였다.

1 : 대형 시험편
2 : 절결
3 : 취화 영역
4 : 용융 용접부

Claims

대형 시험편을 사용하여, 그 대형 시험편에 대해, 소정의 온도가 되도록 냉각시키고, 소정의 응력을 부하한 후, 균열을 발생시키고, 전파시켜, 후강판의 취성 균열 전파 정지 성능을 평가하는, 후강판의 취성 균열 전파 정지 성능의 평가 방법으로서,
상기 대형 시험편을, 상기 후강판으로부터 채취한, 폭 500 ㎜ 이상, 길이 500 ㎜ 이상의 시험편으로 하고,
그 대형 시험편의 하중 부하 방향 중앙부의 일방의 단부에, 취성 균열을 발생시키는 절결을 배치 형성하고,
추가로 그 절결의 선단에 혹은 그 선단을 포함하도록, 또한 취성 균열 전파 방향으로 연장되도록 소정의 길이 L 의 취화 영역을 형성하고,
나아가, 상기 취화 영역에 이간하여, 적어도 1 개 지점에, 하기 (1) 식을 만족하는 위치에서, 또한 하기 (2) ∼ (3) 식을 만족하는 길이의 용융 용접부를, 상기 취화 영역 형성 후에 형성한 시험편으로 하는 후강판의 취성 균열 전파 정지 성능의 평가 방법.
1.0 t ≤ d ≤ 7.0 t ……(1)
여기서, d : 취화 영역 중심과 용융 용접부 중심의 거리 (㎜), t : 시험편 (후강판) 판 두께 (㎜) 로 한다.
－0.3 L ≤ ΔL1 ≤ 0.3 L ……(2)
0 ≤ ΔL2 ≤ 0.4 L ……(3)
여기서, L : 취화 영역 길이 (㎜), ΔL1 : 취성 균열 전파 방향을 따른, 취화 영역 선단 위치와 용융 용접부 선단 위치의 거리 (㎜) (또한, 부의 값은 취화 영역 선단으로부터 비평가 영역측에 위치하고, 정의 값은 취화 영역 선단으로부터 평가 영역측에 위치한다), ΔL2 : 취성 균열 전파 방향을 따른, 시험편 단부와 용융 용접부 단부의 거리 (㎜) 로 한다.
제 1 항에 있어서,
상기 대형 시험편이, CAT 시험편 또는 이중 인장 시험편인 후강판의 취성 균열 전파 정지 성능의 평가 방법.