KR100770423B1 - 내취성 균열 전파성이 우수한 용접 구조체 및 그 용접 방법 - Google Patents
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Abstract
Description
(13) 맞대기 용접 이음부에 발생한 취성 균열의 전파를 방지하는 내취성 균열 전파성이 우수한 용접 구조체의 보수 용접 방법으로서,
용접부에 따라 취성 균열이 전파될 가능성이 있는 용접 이음부에 있어서 취성 균열을 정지시키고자 하는 영역에 대하여, 당해 영역의 맞대기 용접부의 일부를 양표면으로부터 가우징 또는 기계 가공에 의하여, 판 두께 중심부를 판 두께의 1/10 이상, 1/3 이하 잔존시키면서 부분적으로 제거한 후, 당해 제거부분에 파괴 인성이 우수한 용접 재료로 보수 용접을 실시함으로써, 맞대기 용접 이음부를 따라서 전파하고 있는 취성 균열을 당해 맞대기 용접부로부터 벗어나 모재부로 안내하는 것을 특징으로 하는 내취성 균열 전파성이 우수한 용접 구조체의 용접방법.
(14) 상기 용접부의 부분적인 제거에 있어서 제거 가공부 단부와 강판 표면이 이루는 각도를 45°이하로 하는 것을 특징으로 하는 (13)에 기재된 내취성 균열 전파성이 우수한 용접 구조체의 용접방법.
(15) 상기 용접부의 부분적인 제거시에, 제거 가공부 부분의 표면에서의 폭을 용접 비드 폭과 판 두께와의 합 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 (13) 또는 (14)에 기재된 내취성 균열 전파성이 우수한 용접 구조체의 용접방법.
도 5는 취성 균열 전파를 방지하기 위한 용접 구조체의 다른 용접 방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 사용한 시험편을 나타내는 도면이다.
2) 또한, 본 발명의 다른 보수 용접은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 취성 균여이 전파될 가능성이 있는 맞대기 용접 이음부(5)에 있어서, 취성 균열을 정지시키는 영역에 대하여, 당해 영역의 맞대기 용접부의 일부를 가우징 또는 기계가공에 의하여 제거한 후, 당해 제거 부분에 파괴 인성이 우수한 용접 재료로 보수 용접을 실시하는 것을 특징으로 한다.
용접 이음부에서 발생한 취성 균열은 맞대기 용접부(5)를 전파하나, 취성 균열을 정지시키는 영역에 대하여, 당해 영역의 맞대기 용접부의 일부를 가우징 또는 기계 가공에 의하여 제거한 후, 당해 제거 부분에 파괴 인성이 우수한 용접 재료로 보수 용접을 실시함으로써 이 부분의 인성을 높여서 균열의 전파를 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 용접방법을 사용하는 보수 용접부의 상세를 나타내는 도이다. 도 5에 있어서 도면부호 (5)는 맞대기 용접부, 도면부호 (6)은 보수 용접부, 도면부호 (12)는 용접부에 있어서 제거 가공부를 나타낸다.
본 발명자는 취성 균열이 전파될 가능성이 있는 맞대기 용접부(5)에 있어서, 제거 가공부(12)의 형상을 변경하여 실험을 실시하고, 제거 가공부(12)에, 잔존 판 두께(도 5 중의 d)가 있는 것이 내취성 균열 전파성이 우수하다는 것을 밝혀내었다.
이는 제거 가공부를 판 두께 중심부에 있어서, 판 두께의 1/10 이상, 1/3 이하를 잔존시킴으로써, 취성 균열의 전파 위치를 판 두께 중앙부에 있어서 모재 열영향부의 세립부로 하는 것이 가능하게 되고, 용접부에서의 내취성 균열 전파성이 향상되어 취성 균열을 모재로 벗어나게 할 수 있기 때문이다.
또한 제거 가공부에 잔존 판 두께가 있는 경우, 보수 용접의 시공에 있어서, 용접 금속의 뒷면측으로 녹아내리는 것 등을 방지하여 시공성이 좋아지고, 용접부의 특성도 향상된다. 또한 본 발명자는 제거 가공에 있어서, 한쪽으로부터의 시공과, 양쪽으로부터의 시공을 비교하는 실험을 실시하고, 양측으로부터의 시공이 내취성 파괴 전파성이 우수하다는 것을 밝혀내었다.
ASTM STP905, pp22-40 (Kiyoshi Tanaka, et. al., "A New Wide Plate Arrest Test (SCA Test) on Weld Joints of Steel for Low Temperature Application")에는, 상기 현상과 유사한 현상이 개시되어 있다.
즉, 용접부의 내취성 파괴 전파성에 대하여, 동등한 강판과 용접 재료의 조합으로, 한쪽으로부터 용접한 V 개선과, 양쪽으로부터 용접한 X개선을 비교한 경우, 내취성 파괴 전파성은 양 표면으로부터의 용접인 X 개선이 양호하다는 것이 개시되어 있다.
또한, 본 발명자는 여러가지 실험의 결과, 제거 가공부의 단부와 강판 표면이 이루는 각도가 용접부의 내취성 균열 전파성에 크게 영향을 미치는 것을 밝혀내었다. 이는 취성 균열은 주응력 방향으로 수직인 경로를 취하는 경향이 있고, 그 때문에 통상, 개선이 경사진 이음부의 경우에는 균열의 경로가 부분적으로 모재로 벗어나는 경향이 있는 것에 따른 것으로 생각된다.
예를 들면, 용접부의 내취성 파괴 전파성은 동등한 강판과 용접 재료와의 조합의 경우, 용접선이 강판 표면 법선 방향과 일치하는 レ형 개선과 K형 개선보다 용접선이 강판 표면 법선 방향과의 각도가 기울어 있는 V 개선이나 X 개선이 양호하다는 것이 알려져 있다. 이는, 취성 파면의 면적을 증가시킴으로써, 취성 파괴 전파에 요하는 에너지를 증가시키고, 전파 저항을 올리는 것에 따른 것으로 생각된다.
또한, 본 발명자는 실험의 결과, 제거 가공부 단부와 강판 표면과의 각도를 45°이하로 함으로써, 용접부에서의 내취성 균열 전파성이 향상되고, 취성 균열을 모재로 벗어나게 할 수 있다는 것을 밝혀내었다.
상기 1)에 기재된 발명에 관한 실시예이다.
맞대기 용접 이음부의 일부를 가우징에 의하여 제거하고, 그 부분에 보수 용접을 실시하고, 그 보수 용접부가 취성 균열의 전파를 저지할 수 있는 성능을 발휘할 수 있는지 여부를 파악하기 위하여 여러 가지 시험을 실시하였다.
(실시예2)
상기 2)에 기재된 발명에 관한 실시예이다.
맞대기 용접부의 일부에 가우징 등에 의하여 용접부의 일부를 제거하고, 그 부분에 보수 용접을 실시하고, 그 보수 용접부가 취성 균열의 전파를 방지할 수 있는 성능을 발휘할 수 있는지 여부에 대하여 여러가지 실험을 하였다.
실험시에, 직진하는 취성 균열을 저지할 수 있는 지를 평가하기 위하여 도 6에 도시하는 바와 같이 2500 mm x 2500 mm의 강판을 사용하여, 그 시험편 중앙부에 여러가지 제거 가공을 가우징 또는 기계가공으로 실시하고, 보수 용접을 한 시험편을 제작하였다.
또한, 그 시험편 단부로부터 200 mm의 위치에 쇄기를 삽입하여 취성 균열을 발생시키기 위한 V자의 절결 가공을, 맞대기 용접부(일렉트로 가스 용접에 의한 대입열 용접부)의 퓨전라인과 일치하도록 실시하였다.
다음에, 시험편의 단부를 -40℃ 정도의 저온으로 냉각하고, 시험편의 중앙부를 -10℃로 컨트롤하여, 소정의 응력을 부하한 후, V자의 절결부(13)에 쇄기를 박아, 취성 균열을 발생시키고, 맞대기 용접부의 퓨전 라인을 따라서 취성 균열을 전파시켰다.
전파된 취성 균열이 부가 용접부에 도달한 후, 그 취성 균열이 전파되는 지 여부를 평가하였다.
본 발명의 실시예를 표 5에 나타낸다. No. 1 내지 No.11은 본 발명에 따라서, 용접부를 제거하여 보수 용접을 한 본 발명예이고, 모든 실시예에서 내균열 전파성이 양호하였다.
표 5의 전파 위치란에 있어서 FL(Fusion Line)은 균열이 용접선을 따라서 전파된 것을 나타내고, 결과 란에 있어서, 정지란 균열이 보수 용접 영역 내에서 정지된 것을 나타내고, 정지 위치란에 있어서, 모재는 균열이 보수 용접 영역 내를 전파하여 모재로 벗어나서 정지하고 파단되지 않은 것을 나타낸다.
한편, No. 12 내지 No. 17은 비교예이다. No. 14 내지 No.17에 있어서는 용접부의 제거 및 보수 요접을 실시하였으나, 잔존 판 두께d, 제거 가공부 각도θ, 제거 가공부 폭 W가 본 발명의 범위 외이기 때문에, 균열이 전파되었다. No. 12 및
No. 13에 있어서는 잔존 판 두께가 0이고, 제거 각도가 너무 컸기 때문에, 균열이 용융선을 따라서 전파되었다.
또한, No. 14 및 No. 15에 있어서는 잔존 판 두께가 0이고 제거 폭이 너무 작았기 때문에, 균열이 용접 금속에 전파되었다. 또한 No. 16 및 No. 17에 있어서는, 용접부의 제거 및 보수 용접을 실시하지 않았기 때문에, 맞대기 용접부에서 발생한 취성 균열이 그 용접 이음부를 따라서 전파되어 시험편이 2개로 파단되었다.
Claims (15)
- 용접 이음부에 발생한 취성 균열의 전파를 방지하는 내취성 균열 전파성이 우수한 용접 구조체의 용접 방법으로서, 취성 균열이 전파될 가능성이 있는 맞대기 용접 이음부에 있어서, 취성 균열을 정지시키는 영역에 있어서, 해당 영역의 맞대기 용접 이음부의 일부를 가우징, 또는 기계 가공에 의하여 제거한 후, 해당 부분을 보수 용접함으로써 맞대기 용접부에 비하여 높은 인성을 가지고, 또한 맞대기 용접부의 길이 방향에 대한 외연 방향의 각도φ가 10도 이상, 60도 이하인 보수 용접부를 형성하는 것을 특징으로 하는 내취성 균열 전파성이 우수한 용접 구조체의 용접 방법.
- 제1항에 있어서, 보수 용접부의 취성-연성 파면 천이 온도가 맞대기 용접부의 취성-연성 파면 천이 온도에 비하여 20℃ 이상의 크기로 낮은 것을 특징으로 하는 내취성 균열 전파성이 우수한 용접 구조체의 용접 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보수 용접은 맞대기 용접 이음부의 표면 및 이면 중 어느 하나, 또는 양쪽 모두에 있어서 판 두께의 1/2 이상의 범위를 가우징, 또는 기계 가공에 의하여 제거한 후, 상기 부분에 보수 용접을 실시하는 것을 특징으로 하는 내취성 균열 전파성이 우수한 용접 구조체의 용접 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보수 용접부와 맞대기 용접 이음부가 접하는 영역에 있어서, 맞대기 용접부의 길이 방향에 대하여 수직인 방향으로 피용접 부재의 항복 응력 YP의 1/2 이상의 압축 잔류 응력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 내취성 균열 전파성이 우수한 용접 구조체의 용접 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보수 용접부에 있어서의 적어도 최종층의 보수 용접 비드를 맞대기 용접부의 길이 방향에 대한 보수 용접 비드의 길이 방향의 각도θ가 80도 이하가 되도록 제어하여 보수 용접을 실시하는 것을 특징으로 하는 내취성 균열 전파성이 우수한 용접 구조체의 용접 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 맞대기 용접부의 길이 방향에 대한 보수 용접부의 외연 방향의 각도φ를, 10도 이상, 45도 이하가 되도록 제어하여 보수 용접을 실시하는 것을 특징으로 하는 내취성 균열 전파성이 우수한 용접 구조체의 용접 방법.
- 용접 이음부에 발생한 취성 균열의 전파를 방지하는 내취성 균열 전파성이 우수한 용접 구조체로서,취성 균열이 전파될 가능성이 있는 맞대기 용접 이음부에 있어서 취성 균열을 정지시키는 영역에 맞대기 용접부에 비하여 높은 인성을 가지고, 또한 맞대기 용접부의 길이 방향에 대한 외연 방향의 각도φ가 10도 이상, 60도 이하인 보수 용접부를 가지는 것을 특징으로 하는 내취성 균열 전파성이 우수한 용접 구조체.
- 제7항에 있어서, 보수 용접부의 취성-연성 파면 천이 온도가 맞대기 용접부의 취성-연성 파면 천이 온도에 비하여 20℃ 이상의 크기로 낮은 것을 특징으로 하는 내취성 균열 전파성이 우수한 용접 구조체.
- 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 보수 용접부는 맞대기 용접 이음부의 표면 및 이면 중 어느 하나, 또는 양쪽 모두에 대하여 판 두께의 1/2 이상의 범위에 가지는 것을 특징으로 하는 내취성 균열 전파성이 우수한 용접 구조체.
- 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 보수 용접부와 맞대기 용접 이음부가 접하는 영역에 있어서, 맞대기 용접부의 길이 방향에 대하여 수직 방향으로 피용접 부재의 항복 응력 YP의 1/2이상의 압축 잔류 응력을 가지는 것을 특징으로 하는 내취성 균열 전파성이 우수한 용접 구조체.
- 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 보수 용접부에 있어서 적어도 최종층의 보수 용접 비드를 맞대기 용접부의 길이 방향에 대한 보수 용접 비드의 길이 방향의 각도θ가 80도 이하인 것을 특징으로 하는 내취성 균열 전파성이 우수한 용접 구조체.
- 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 맞대기 용접부의 길이 방향에 대한 보수 용접부의 외연 방향의 각도φ가 10도 이상, 45도 이하인 것을 특징으로 하는 내취성 균열 전파성이 우수한 용접 구조체.
- 맞대기 용접 이음부에 발생한 취성 균열의 전파를 방지하는 내취성 균열 전파성이 우수한 용접 구조체의 보수 용접 방법으로서,용접부에 따라 취성 균열이 전파될 가능성이 있는 용접 이음부에 있어서 취성 균열을 정지시키고자 하는 영역에 대하여, 당해 영역의 맞대기 용접부의 일부를 양표면으로부터 가우징 또는 기계 가공에 의하여, 판 두께 중심부를 판 두께의 1/10 이상, 1/3 이하 잔존시키면서 부분적으로 제거한 후, 당해 제거부분에 파괴 인성이 우수한 용접 재료로 보수 용접을 실시함으로써, 맞대기 용접 이음부를 따라서 전파하고 있는 취성 균열을 당해 맞대기 용접부로부터 벗어나 모재부로 안내하는 것을 특징으로 하는 내취성 균열 전파성이 우수한 용접 구조체의 용접방법.
- 제13항에 있어서, 상기 용접부의 부분적인 제거에 있어서 제거 가공부 단부와 강판 표면이 이루는 각도를 45°이하로 하는 것을 특징으로 하는 내취성 균열 전파성이 우수한 용접 구조체의 용접방법.
- 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 용접부의 부분적인 제거시에, 제거 가공부 부분의 표면에서의 폭을 용접 비드 폭과 판 두께와의 합 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 (13) 또는 (14)에 기재된 내취성 균열 전파성이 우수한 용접 구조체의 용접방법.
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