KR20110120527A - 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편 및 이를 이용한 평가 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편 및 이를 이용한 평가 방법에 관한 것으로서, 상호 간의 측면이 대향하도록 길이 방향으로 나란히 배치되는 후판재의 간극 상에, 일정한 그루브각(groove angle) 및 루트 간격(root gap)이 형성되도록 초층 용접(root pass)되는 후판재 시편부와, 후판재 시편부의 길이 방향 양단에 형성되는 엔드탭(end tab)부와, 후판재 시편부의 하부면에 형성되는 스트롱백(strong back)부 및 후판재 시편부의 용접 이음 부위에 형성되는 백킹(backing)부를 포함하며, 그루브각은 적어도 30˚이상이며, 루트 간격은 적어도 3mm 이상인 것을 특징으로 하는 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편 및 이를 이용한 용접부 초층 균열성 평가 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편 및 이를 이용한 평가 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고장력강 후판재에 대한 용접 조건(예: 용접 입열량) 및 개선된 형상에 따른 고장력강 후판재의 초층 균열(예: 저온 균열)에 대한 정량적인 평가를 통하여, 용접 가능 유무의 파악 및 적정 용접 조건을 설정하기 위한 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편과, 이러한 시편을 이용한 용접부 초층 균열성 평가 방법에 관한 것이다.
고장력강에서는 강도가 높을수록 그리고 두께가 두꺼울수록, 합금 원소의 함유량이 많아진다. 그리고 이러한 합금 원소의 함유량이 많아질수록, 용접 HAZ(Heat-affected zone)의 경도는 높아지며, 용접성 열화가 이루어져 결과적으로는 저온 균열이 발생되기 쉬워진다.
저온 균열은 온도 300℃이하에서 발생하거나 용접 금속이 응고 후 48시간 이내에 발생하는 균열을 말하는 것으로, 특히 응고 후 48시간 이내에 발생하는 균열을 지연 균열이라 한다.
이러한 저온 균열은 수축응력이나 열 변형으로 인한 응력 집중 등이 그 원인이 되며 균열이 입계 내부를 관통하는 형태를 띠는데, 저온 균열에서 가장 주의해야 할 것은 맞대기 용접의 가접이나, 초층 용접(root pass)의 루트(root) 근방 열영향부에서 발생하는 루트 크랙(root crack)이다.
이는 세로 방향 균열의 형태로서, 표면상에 나타나지 않는 경우가 대부분이나 열 영향부에서 발생하여 점차 용접 비드 속으로 성장해 들어와 수일 동안에 걸쳐 서서히 진행하는 경우가 많다.
본 발명은 고장력강 후판재에 대한 용접 조건(예: 용접 입열량) 및 개선된 형상에 따른 고장력강 후판재의 초층 균열(예: 저온 균열)에 대한 정량적인 평가를 통하여, 용접 가능 유무의 파악 및 적정 용접 조건을 설정하기 위하여 용접부 초층 균열성 평가에 이용할 수 있는 시편과, 이러한 시편을 이용하여 용접부 초층 균열성을 평가할 수 있는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 사상에 따르면, 상호 간의 측면이 대향하도록 길이 방향으로 나란히 배치되는 후판재의 간극 상에, 일정한 그루브각(groove angle) 및 루트 간격(root gap)이 형성되도록 초층 용접(root pass)되는 후판재 시편부; 상기 후판재 시편부의 길이 방향 양단에 형성되는 엔드탭(end tab)부; 상기 후판재 시편부의 하부면에 형성되는 스트롱백(strong back)부; 및 상기 후판재 시편부의 용접 이음 부위에 형성되는 백킹(backing)부;를 포함하는 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편을 제공한다.
이때, 그루브각은 적어도 30˚이상이고, 루트 간격은 적어도 3mm 이상인 것이 바람직하다.
그리고 상기 후판재 시편부는 적어도 40mm 이상의 두께를 가지며, 상기 후판재 시편부의 탄소당량은 적어도 0.40%인 것이 바람직하다.
그리고 상기 후판재 시편부의 용접 입열량은 적어도 6 KJ/cm 이상이며, 상기 후판재 시편부는 초층 용접 후 48시간이 경과된 후 초층 균열성의 평가에 이용되는 것이 좋다.
또한, 본 발명의 또 다른 사상에 따르면, (a) 탄소당량 0.40% 이상의 용접부 초층 균열성 평가용 후판재를 선택하고, 가공 및 절단하는 단계; (b) 상기 절단된 후판재의 상호 간의 측면이 서로 대향되도록 길이 방향으로 나란히 배치한 후 취부 용접을 실시하여 후판재 시편부를 제작하는 단계; (c) 상기 후판재 시편부에 30˚이상의 그루브각 및 3mm 이상의 루트 간격으로 초층 용접을 실시하는 단계; (d) 상기 초층 용접이 완료되고 적정 시간 경과 후 상기 후판재 시편부의 초층 균열을 검사하는 단계;를 포함하는 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 방법을 제공한다.
이때, 상기 (d) 단계에서, 상기 후판재 시편부의 초층 균열을 검사하기 위해서 액체침투탐상법이 실시되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 (d) 단계 이후에, (e) 상기 후판재 시편부의 초층 용접된 부위를 절단하여 비커스 경도를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이러한 (e) 단계에서, 상기 비커스 경도를 측정하는 방법은 상기 후판재 시편부 중 적어도 3개 지점 및 상기 초층 용접된 부위 중 적어도 5개 지점에서 실시하는 것이 바람직하다.
본 발명의 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편 및 이를 이용한 평가 방법에 따르면, 고장력강 후판재에 대한 용접 조건 및 개선된 형상에 따른 고장력강 후판재의 초층 균열에 대한 정량적인 평가를 할 수 있어, 고장력강 후판재의 용접 가능 유무를 미리 파악할 수 있으며, 아울러 해당 용접에 대한 적정 용접 조건을 설정할 수 있게 되어, 용접부 초층 균열성 평가에 대한 신뢰성을 확보함과 동시에 고장력강 후판재의 용접성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편의 일 실시예를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편의 일 실시예를 도시한 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편의 일 실시예를 도시한 정면도,
도 4는 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편의 일 실시예에서 그루브각(groove angle) 및 루트 간격(root gap)을 확대 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 방법의 일 실시예를 도시한 순서도,
도 6은 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편의 일 실시예에서 초층 균열 유무의 조사를 위해 비커스 경도를 측정하는 지점을 표시한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편을 이용하여 그루브각 및 루트 간격에 따라 발생되는 초층 균열의 정도를 검증하기 위한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편을 이용하여 용접 입열량에 따라 발생되는 초층 균열의 정도를 검증하기 위한 도면임.
도 2는 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편의 일 실시예를 도시한 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편의 일 실시예를 도시한 정면도,
도 4는 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편의 일 실시예에서 그루브각(groove angle) 및 루트 간격(root gap)을 확대 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 방법의 일 실시예를 도시한 순서도,
도 6은 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편의 일 실시예에서 초층 균열 유무의 조사를 위해 비커스 경도를 측정하는 지점을 표시한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편을 이용하여 그루브각 및 루트 간격에 따라 발생되는 초층 균열의 정도를 검증하기 위한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편을 이용하여 용접 입열량에 따라 발생되는 초층 균열의 정도를 검증하기 위한 도면임.
이하, 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편 및 이를 이용한 평가 방법의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편의 일 실시예를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편의 일 실시예를 도시한 평면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편의 일 실시예를 도시한 정면도이다.
이러한 도 1 내지 도 3은 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것으로, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.
도 1 내지 도 3을 병행 참조하면, 도시된 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편(100)은 후판재 시편부(110)와, 엔드탭(end tab)부(120)와, 스트롱백(strong back)부를 포함하는 구성으로 이루어진다.
먼저, 후판재 시편부(110)에 대해 설명하기로 한다.
후판재 시편부(110)는 용접부 초층 균열성 평가를 위한 초층 용접(root pass)이 이루어지는 영역을 제공하는 부재이다.
이러한 후판재 시편부(110)에 이용 가능한 모재, 즉 후판재는 적어도 40mm 이상의 두께로 이루어지며, 탄소당량은 0.40% 이상인 것이 좋다(탄소당량 Ceq≥0.40).
여기서, 탄소당량(Ceq)이란 강재 또는 용접금속에 함유되어 있는 합금원소의 함량을 탄소에 대한 대응량으로 환산하여, 탄소를 포함해서 전부 환산한 수치를 말하는 것으로, 용접 시 예열 및 후열처리 온도 설정의 기준이 되며, 저온균열에 대한 감수성을 평가하는 기준이 된다.
통상 용접구조물에 적용되는 탄소강의 탄소당량은 0.43 ~ 0.45% 정도의 상한 값을 설정하여 관리하는 것이 좋은데, 탄소당량이 높을수록 용접 시 예열온도 증가가 요구되며, 저온균열 및 수소취화가 높아진다.
따라서 본 발명에 따른 용접부 초층 균열성을 평가하기 위한 후판재 시편부(110)의 탄소당량은 최소한 0.40%이상인 것을 이용하는 것이 좋다.
이러한 후판재 시편부(110)는 두 개의 후판재가 상하 간의 측면이 대향하도록 길이 방향으로 나란하게 배치된 후 취부 용접된 것으로, 서로 간의 간극 즉, 용접선(seam line)을 따라 일정한 그루브각(groove angle) 및 루트 간격(root gap)이 형성되도록 초층 용접된다.
도 1에 도시된 본 실시예의 후판재 시편부(110)는 각각 길이(a)가 1000mm 이고, 각각의 폭(b)이 250mm인 2개 연결되어 측면으로 접합된 것을 이용한다.
이러한 후판재 시편부의 길이(a) 및 폭은 다양한 실시예에 따라 조금씩 달리 적용될 수 있으며, 본 발명은 본 실시예의 길이(a) 및 폭(b) 치수에 크게 제한될 필요가 없다.
다만, 앞서 언급한 바와 같이, 후판재 시편부(110)의 두께 및 탄소당량은 본 발명에 따른 고장력강 후판재의 초층 균열성 평가에 있어서 중요한 요인으로 작용될 수 있다. 그리고 이러한 후판재 시편부(110) 상에 도시된 도 2의 점선 화살표는 용접 방향을 의미한다.
다음으로 엔드탭부(120)에 대해 설명하기로 한다.
엔드탭부(120)는 용접결함을 사전에 방지하기 위하여 용접선의 시작과 끝 지점에 모재, 즉 상기 후판재 시편부(110)와 수평으로 부착되는 보조강판이다.
따라서 전술한 상기 후판재 시편부(110)의 길이 방향 양단에 형성되는 형태로 이루어질 수 있다.
이러한 엔드탭부(120)는 상기 후판재 시편부(110)의 재질과 동질의 것을 이용하는 것이 바람직하며, 소정의 루트(root) 간격을 확보하여 상기 후판재 시편부(110)와의 사이에 틈이 발생되지 않도록 상기 후판재 시편부(110)에 수평으로 완전히 밀착시킨다.
그리고 상기 엔드탭부(120)는 상기 후판재 시편부(110)의 두께와 비례하여 동일한 두께를 가질 수 있다. 즉, 후판재 시편부(110)처럼 적어도 40mm 이상의 두께로 이루어진다.
다음으로 스트롱백부(130)에 대해 설명하기로 한다.
스트롱백부(130)는 흔히 '뒷댐판'이라고도 불리는 부재로서, 상기 후판재 시편부(110)에서 상호 이어진 후판재간의 엇갈림 치수차를 수정함과 동시에, 상호 간의 각 변화를 방지하기 위해서 일시적으로 붙여 사용하는 보강재이다.
이러한 스트롱백(130)은 후판재 시편부(110)의 하부면에 복수 개씩 서로 이격되어 형성될 수 있으며, 도 1을 통해 확인할 수 있듯이, 본 실시예에서는 3개로 구성된 스트롱백부(130)가 형성되어 있다.
이러한 스트롱백부(130)의 두께(도 3의 c)는 상기 후판재 시편부(110)의 크기에 따라 비례하여 정해질 수 있는데, 도시된 본 실시예에 따르면 상기 스트롱백부(130)의 두께(도 3의 c)는 35mm이다.
하지만, 이러한 상기 스트롱백부(130)의 두께 치수는 앞서 설명한 후판재 시편부(110)의 길이, 폭, 두께에 따라 예시적으로 정해진 것을 뿐, 본 발명은 이러한 치수에 크게 제한될 필요가 없다.
도 1 내지 도 3을 통해 확인해 본 바와 같이, 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편(110)은 크게, 후판재 시편부(110)와, 상기 후판재 시편부(110)의 길이 방향 양단에 밀착 형성된 엔드탭부(120) 및 상기 후판재 시편부(110)의 하부면을 지지하도록 형성된 스트롱백부(130)를 포함하여 구성된다.
한편, 도 4는 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편의 일 실시예에서 그루브각(groove angle) 및 루트 간격(root gap)을 확대 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 도시된 후판재 시편부(110)의 루트(root) 뒷면에는 백킹부(140)가 형성된다.
백킹부(140)는 '뒷댐재'라고도 불리는 부재로서, 맞대기 용접을 한 면으로만 실시하는 경우 충분한 용입을 확보하고 용융금속의 용량을 방지할 목적으로, 상기 후판재 시편부(110)와 동종 또는 이종의 금속판이나, 기타의 재질을 이용하여, 후판재 시편부(110)의 루트(root) 뒷면에 받침을 이루는 부재이다.
본 실시예에서는 상기 백킹부(140)의 재질로서 세라믹(ceramic) 소재를 이용할 수 있는데, 이러한 세라믹 소재의 백킹부(140)는 1300~1400℃ 정도의 고온에서 소성 가공하여 제조된다. 따라서 고온에서도 화학적인 변화 없이 안정적으로 사용될 수 있다.
이러한 백킹부(140)까지 포함하여 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편이 완성된다.
이러한 시편은 도 4에 도시된 바와 같이, 초층 용접(root pass)(150)이 이루어지는데, 이때 바람직한 용접부 초층 균열성을 평가하기 위해선 그루브각(d)은 적어도 30˚이상이어야 하며, 루트 간격(e)은 적어도 3mm 이상이어야 한다.
그리고 용접 입열량(heat input)은 적어도 6 KJ/cm이상이어야 하며, 프리히팅(Preheating)은 -5℃[R.T] 이하일 경우 50℃이하로 실시하여야 한다.
이상과 같은 조건에 따라 초층 용접이 이루어 진 후, 일정 시간(대략 48 시간 정도)을 경과한 후, 액체침투탐상법 및 비커스 경도를 측정하여 초층 균열성을 파악할 수 있다.
이때, 그루브각(d)이 작을수록, 그리고 루트 간격(e)이 좁을수록 초층 균열 발생률이 높으며, 아울러 용접 입열량이 작을수록 초층 균열 발생률이 높아지게 된다. 이와 관련된 내용은 후술할 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 방법의 설명 시 다루기로 한다.
도 5는 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 방법의 일 실시예를 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 방법을 각 단계로 구분하여 상세히 설명하기로 한다.
여기서의 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 방법에 이용되는 시편은 앞서 도 1 내지 도 4를 통해 상술한 바 있는 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편이며, 상기 시편에 대한 각 부의 도면부호는 동일하게 병기하기로 한다.
먼저, 탄소당량 0.40% 이상의 용접부 초층 균열성 평가용 후판재를 선택하고 이를 가공 및 절단하는 시편 절단 단계(ST10)를 수행한다.
본 단계(ST10)에서는 본 용접부 초층 균열성 평가에 이용되는 후판재 시편부(도 1의 110)를 제작하기에 앞서, 두께가 40mm 이상이며, 탄소당량이 0.40% 이상인 후판재를 모재로 선정하여, 모재를 개선 가공하고 절단하는 작업을 수행한다.
이때, 상기 후판재의 길이(도 1의 a)는 1000mm이고, 폭(도 1의 b)은 250mm로 정한다. 이러한 후판재의 길이 및 폭은 각 실시예마다 달라질 수 있으므로, 하나의 예시에 불과하며, 본 발명은 이러한 치수에 크게 제한될 필요가 없다. 즉, 다양한 실시예에 따라 조금씩 차이를 두어도 무방하다.
그 다음으로, 절단된 후판재의 상호 간의 측면이 서로 대향되도록 길이 방향으로 나란히 배치한 후 취부 용접을 실시하여 후판재 시편부를 제작하는 시편 배치 및 구속 용접 실시 단계(ST20)를 수행한다.
본 단계(ST20)를 통해서, 후판재 시편부(도 1의 110)가 제작된다.
그리고 여기서는 그 설명이 생략되었으나, 상기 후판재 시편부(도 1의 110)의 제작 시, 후판재 시편부(도 1의 110)의 길이 방향 양단으로는 엔드탭부(도 1의 120)를, 후판재 시편부(도 1의 110)의 하부면에는 스트롱백부(130)를, 후판재 시편부(도 1의 110)의 용접 이음 부위에는 백킹부(140)를 함께 형성하여, 본 발명에 이용될 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편(도 1의 100)을 완성한다.
즉, 본 단계(ST20)에서는 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편(도 1의 100)이 준비되는 단계이다.
그 다음으로, 초층 용접(root pass)이 실시되는 단계(ST30)가 진행된다.
본 단계(ST30)에서는 후판재 시편부(도 1의 110)에 30˚ 이상의 그루브각(도 4의 d) 및 3mm 이상의 루트 간격(e)으로 초층 용접이 실시된다.
이때의 용접 입열량은 적어도 6 KJ/cm 이상이어야 하며, 프리히팅(Preheating)은 -5℃[R.T] 이하일 경우, 50℃이하로 실시된다.
그 다음으로, 이전 단계(ST30)에서의 초층 용접이 완료되고 나면 적정 시간을 경과한 후 후판재 시편부의 초층 균열을 검사하는 용접부 평가 단계(ST40)가 진행된다.
앞서, 초층 용접이 실시되는 단계(ST30)가 끝나고 나면, 일정한 시간의 경과를 필요로 하는데, 바람직하게는 48시간 정도가 필요하다.
본 단계(ST40)에서 후판재 시편부(도 1의 110)의 초층 균열을 검사하기 위해서, 액체침투탐상법(liquid penetrant testing: LT 또는 PT)이 실시될 수 있다.
간단히 상기 액체침투탐상법을 소개하면 다음과 같다.
먼저, 검사하고자 하는 영역에 적색 침투액을 분사하여 균열 내부로 침투시키고, 검사면에 뭍은 잔여 침투액을 제거함과 동시에 세척한다.
그 다음에, 현상액을 얕고 균일하게 뿌린 후, 현상액에 균열 내부의 침투액을 흡착시켜서, 균열 부위에서 적색 지시가 나타나도록 하여 균열된 부분을 검사하는 방법이다.
이러한 액체침투탐상법에 따르면, 용착 금속 및 열영향부에 대한 균열 유무를 육안으로 검사할 수 있게 된다.
이러한 단계(ST40)와 동시에 본 발명에 따르면 후판재 시편부의 초층 용접된 부위를 절단하여 비커스 경도를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 초층 균열 유무의 조사를 위해 비커스 경도를 측정하는 지점을 도면부호 H로 표시하고 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 후판재 시편부(110)에서 최소 3지점, 그리고 열영향부 중에서 결정립 조대화 영역에서 5지점에 대해 비커스 경도(Hv 10, 하중 10Kg)를 측정한다.
이때, 각 8개의 지점은 동일한 높이(f) 상에 위치하는 것이 좋은데, 본 실시예에서는 후판재 시편부(110)의 하부면으로부터 1mm 상향 위치된 8개의 지점을 그 대상으로 한다.
만일, 비커스 경도 실험을 통해, 측정된 결과 모든 경도 값이 최소 Hv = 350 이하를 만족하지 못하면 저온 균열 감수성이 취약한 것으로 판단한다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편 제작
길이는 1000mm, 각각의 폭은 250mm, 두께는 40mm, 탄소당량 0.40%인 모재를 이용하여 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편을 제작한다.
2. 그루브각 및 루트 간격에 따른 용접부 초층 균열성 평가
그리고 이러한 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편에 초층 용접을 실시하는데, 하기의 표 1에 기재된 A, B, C, D로 나누어진 4가지 실시예 유형을 그 대상으로 하여 그루브각 및 루트 간격의 변화에 따른 초층 균열 발생률을 검사하였다.
[표 1]
그리고 이러한 표 1에 따른 결과는 도 7을 통해 확인할 수 있는데, 표 1의 실시예 A의 결과는 도 7의 (a), 표 1의 실시예 B의 결과는 도 7의 (b), 표 1의 실시예 C의 결과는 도 7의 (c), 표 1의 실시예 D의 결과는 도 7의 (d)를 통해 각각 확인 할 수 있다.
도 7을 참조하면, 그루브각이 40˚인 실시예 A, B에 비해서 그루브각이 30˚인 실시예 C, D에서 액체침투탐상법에 의한 적색 지시가 뚜렷하게 나타나고 있는 점을 감안할 때, 그루브각이 작을수록 초층 균열 발생률이 높음을 확인할 수 있었다.
이와 동시에, 루트 간격이 5.0mm인 실시예 A, C에 비해서 루트 간격이 3.0mm인 실시예 B, D에서 액체침투탐상법에 의한 적색 지시가 뚜렷하게 나타나고 있는 점을 감안할 때, 루트 간격이 작을수록 초층 균열 발생률이 높음을 확인할 수 있었다.
3. 용접 입열량에 따른 용접부 초층 균열성 평가
다음으로 하기의 표 2에 기재된 A, B, C로 나누어진 3가지 실시예 유형을 그 대상으로 하여 용접 입열량의 변화에 따른 초층 균열 발생률을 검사하였다.
[표 2]
그리고 이러한 표 2에 따른 결과는 도 8을 통해 확인할 수 있는데, 표 2의 실시예 A의 결과는 도 8의 (a), 표 2의 실시예 B의 결과는 도 7의 (b), 표 2의 실시예 C의 결과는 도 8의 (c)를 통해 각각 확인할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편을 이용하여 용접 입열량에 따라 발생되는 초층 균열의 정도를 검증하기 위한 도면으로서, 도 8의 (a), (b), (c)에 점으로 표현된 것은 초층 균열의 발생을 말한다.
도 8을 참조하면, 용접 입열량이 7.5 KJ/cm인 실시예 A에서는 도 8의 (a)에서 확인할 수 있듯이, 총 22의 초층 균열이 발생되었으며, 실험 결과 초층 균열 발생률은 15.0%로 높게 나타났다.
그리고 용접 입열량이 15KJ/cm인 실시예 B에서는 도 8의 (b)에서 확인할 수 있듯이, 총 5의 초층 균열이 발생되었으며, 실험 결과 초층 균열 발생률은 2.6%로 나타났다.
한편, 용접 입열량이 20KJ/cm인 실시예 C에서는 도 8의 (c)에서 확인할 수 있듯이, 하나의 초층 균열도 발생되지 않았으며, 실험 결과 초층 균열 발생률은 0%로 나타났다.
즉, 이러한 실험 결과를 토대로 확인할 수 있는 것은 용접 입열량이 작을수록 초층 균열 발생률이 높게 나타난다는 사실이다.
상기와 같은 결과를 평가 방법을 토대로 고장력강 후판재의 아크 용접에 맞는 용접 조건을 용이하게 미리 결정할 수 있으며, 아울러 초층 균열성에 대한 정확한 평가를 통하여 후판재의 용접 가능 유무에 대한 결과를 미리 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편 및 이를 이용한 평가 방법에 대하여 설명하였다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편
110: 후판재 시편부 120: 엔드탭(end tab)부
130: 스트롱백(strong back)부 140: 벡킹(backing)부
150: 초층용접(root pass)부
110: 후판재 시편부 120: 엔드탭(end tab)부
130: 스트롱백(strong back)부 140: 벡킹(backing)부
150: 초층용접(root pass)부
Claims (14)
- 상호 간의 측면이 대향하도록 길이 방향으로 나란히 배치되는 후판재의 간극 상에, 일정한 그루브각(groove angle) 및 루트 간격(root gap)이 형성되도록 초층 용접(root pass)되는 후판재 시편부;
상기 후판재 시편부의 길이 방향 양단에 형성되는 엔드탭(end tab)부;
상기 후판재 시편부의 하부면에 형성되는 스트롱백(strong back)부; 및
상기 후판재 시편부의 용접 이음 부위에 형성되는 백킹(backing)부;를 포함하는 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편.
- 제 1 항에 있어서,
상기 그루브각은 적어도 30˚인 것을 특징으로 하는 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편.
- 제 1 항에 있어서,
상기 루트 간격은 적어도 3mm인 것을 특징으로 하는 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편.
- 제 1 항에 있어서,
상기 후판재 시편부는 적어도 40mm의 두께로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편.
- 제 1 항에 있어서,
상기 후판재 시편부의 탄소당량은 적어도 0.40%인 것을 특징으로 하는 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편.
- 제 1 항에 있어서,
상기 후판재 시편부의 용접 입열량은 적어도 6 KJ/cm인 것을 특징으로 하는 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편.
- 제 1 항에 있어서,
상기 후판재 시편부는 초층 용접 후 48시간이 경과된 후 초층 균열성의 평가에 이용되는 것을 특징으로 하는 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편.
- 제 1 항에 있어서,
상기 백킹부는 고온에서 화학적인 변화 없이 안정적인 형상을 유지하는 세라믹 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 시편.
- (a) 탄소당량 0.40% 이상의 용접부 초층 균열성 평가용 후판재를 선택하고, 가공 및 절단하는 단계;
(b) 상기 절단된 후판재의 상호 간의 측면이 서로 대향되도록 길이 방향으로 나란히 배치한 후 취부 용접을 실시하여 후판재 시편부를 제작하는 단계;
(c) 상기 후판재 시편부에 30˚ 이상의 그루브각 및 3mm 이상의 루트 간격으로 초층 용접을 실시하는 단계;
(d) 상기 초층 용접이 완료되고 적정 시간 경과 후 상기 후판재 시편부의 초층 균열을 검사하는 단계;를 포함하는 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 (d) 단계에서,
상기 후판재 시편부의 초층 균열을 검사하기 위해서 액체침투탐상법이 실시되는 것을 특징으로 하는 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 (d) 단계 이후에,
(e) 상기 후판재 시편부의 초층 용접된 부위를 절단하여 비커스 경도를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 (e) 단계에서,
상기 비커스 경도를 측정하는 방법은 상기 후판재 시편부 중 적어도 3개 지점 및 상기 초층 용접된 부위 중 적어도 5개 지점에서 실시하는 것을 특징으로 하는 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 (c)단계에서,
상기 초층 용접 시 상기 후판재 시편부에 가해지는 용접 입열량은 적어도 6 KJ/cm인 것을 특징으로 하는 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 (d)단계에서,
상기 초층 용접이 완료된 후 상기 초층 균열을 검사하기까지 경과되는 시간은 적어도 48시간인 것을 특징으로 하는 고장력강 후판재 용접부 초층 균열성 평가 방법.
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