탄소당량(Ceq) 설명

탄소당량이란

탄소당량은 강재의 합금 원소를 탄소 한 원소의 양으로 환산한 지표다.

강재 성분표만으로 용접 난이도와 저온균열 위험을 가늠하는 기준이다.

현장에서는 반입 강재의 탄소당량을 바로 계산해 예열 조건을 검토한다.

IIW 식의 구성

IIW 식은 각 원소의 질량 백분율에 가중치를 곱해 더한 값이다.

탄소의 계수는 1이고 망간은 1/6이라 탄소의 영향이 가장 크다.

합금 원소는 계수를 나눠 더하며, 원소 농도는 중량 백분율로 대입한다.

계산 예제

가상의 Mill Sheet 성분으로 IIW 식을 계산해 본다.

Mn은 6으로, Cr·Mo·V는 5로, Ni·Cu는 15로 나눠 더한다.

모든 항을 합산하면 0.423이므로 약 0.42%다.

0.40%를 넘으므로 AWS 기준으로 열영향부 균열 가능성이 있다.

식의 선택

탄소당량 식은 하나가 아니다. 합금 원소마다 경화 영향이 달라 여러 식이 쓰인다.

IIW 식은 일반 탄소강에, Pcm 식은 저탄소 고장력강의 예열 온도 산정에 쓴다.

같은 강재라도 식마다 값이 달라지므로, 식 이름과 적용 강종을 함께 적는다.

시공 대응

탄소당량 계산값은 예열 온도와 용접 조건을 정하는 출발점이 된다.

계산값으로 용접성 등급을 나누고, 등급에 맞춰 예열과 용접재료를 정한다.

탄소량에 따라 Graville 도표의 구역이 나뉘며, Zone II는 대부분의 탄소강이 속한다.

한계와 정리

탄소당량은 냉각속도와 수소량, 판두께, 구속도를 반영하지 못하는 한계가 있다.

고강도 강재에는 Pcm 식이나 실험값을 함께 보고, 원소별 상한도 확인한다.

탄소당량은 합격 판정 수치가 아니라 용접 조건을 정하는 출발점이다.