라멜라 티어링
라멜라 티어링은 용접 수축응력이 두께방향으로 작용해 생기는 층상 균열이다. 두꺼운 강판을 T형으로 용접할 때 문제가 되는 결함이다. 균열이 종이를 겹쳐 놓은 듯한 층 모양이라 이 이름이 붙었다. 라멜라 티어링은 재료, 용접, 이음 요인이 겹쳐서 일어난다. 압연으로 늘…
주요 장면
대본
정의
라멜라 티어링은 용접 수축응력이 두께방향으로 작용해 생기는 층상 균열이다.
두꺼운 강판을 T형으로 용접할 때 문제가 되는 결함이다.
균열이 종이를 겹쳐 놓은 듯한 층 모양이라 이 이름이 붙었다.
원인 요인
라멜라 티어링은 재료, 용접, 이음 요인이 겹쳐서 일어난다.
압연으로 늘어난 황화물 개재물이 두께방향 연성을 낮춘다.
두께방향 수축응력이 걸리면 개재물 주변이 분리되며 계단형 균열로 진전한다.
발생 과정
발생 과정은 다섯 단계로 정리된다.
개재물이 있는 강판을 T형으로 용접하면 융합선이 압연면과 평행해진다.
냉각 중 두께방향 수축응력이 생기고 개재물 주변이 미세하게 분리된다.
분리가 이어져 계단형 균열로 진전하며, 균열은 모재 내부에서 생긴다.
두께방향 수축응력이 핵심 원인이며, 응력은 탄성계수와 변형률의 곱으로 추정한다.
계산 예제
가상의 예로 두께방향 수축응력을 계산해 본다.
두께방향 응력은 탄성계수와 수축 변형률의 곱으로 추정한다.
205000 × 0.0015를 계산하면 307.5 N/mm²가 된다.
항복강도 수준의 응력이므로 두께방향 연성이 낮은 강재에서는 균열이 충분히 가능하다.
비교
세 가지 용접 결함을 비교하면 원인과 대책이 서로 다르다는 점이 드러난다.
라멜라 티어링은 파괴 방향이 판 두께 방향인 층상 균열이다.
주 원인은 황과 개재물이고, 열영향부 균열은 급랭 경화와 수소가 원인이다.
두께방향 균열이라 일반 초음파 검사에서 놓치기 쉽다.
방지 대책
방지 대책은 재료, 설계, 시공 측면으로 나눠 써야 한다.
재료 측은 황 저감, 개재물 구상화, Z 등급 강판 사용이다.
설계 측은 접합부 형상 개선과 버터링이다.
시공 측은 입열 조절, 예열, 용접 순서 조정이다.
그래서 설계 단계에서 형상을 바꾸는 것이 예방의 핵심이다.
정리
앞 문제의 정답은 접합부 형상 재설계다.
정의는 두께방향 수축응력이 개재물을 따라 찢는 층상 균열이다.
원인은 황과 MnS 개재물, 두께방향 수축응력, 과다한 수소다.
대책은 재료, 설계, 시공 측면을 나눠 함께 적용한다.