고성능 강재

정의

고성능 강재는 강도와 인성 등을 높여 부재 단면과 중량을 줄이는 강재다.

같은 힘을 더 얇고 가벼운 강재로 견디게 하는 것이 핵심이다.

한 가지 강종이 아니라 목적별 계열을 묶어 부르는 이름이다.

종류와 비교

고성능 강재는 한 가지 강종이 아니라 목적별 계열로 나뉜다.

TMCP강은 제어압연과 제어냉각으로 용접성과 인성을 확보한다.

고성능강(HPS)은 합금을 더해 항복강도를 높이고 인성을 유지한다.

내후성강은 녹층이 보호막이 되어 도장을 생략하게 한다.

고장력강은 인장강도를 높여 단면을 줄이는 목적의 계열이다.

원리

고성능 강재의 원리는 결정립을 미세하게 만드는 것이다.

항복강도는 평균 결정립 지름 d에 따라 근사적으로 정해진다.

결정립이 미세하면 강도가 오르고 균열 경로가 길어져 인성도 함께 오른다.

탄소를 낮추면 탄소당량이 억제되어 용접 예열 조건이 완화된다.

계산 예제

같은 휨모멘트를 받는 거더 플랜지로 일반강과 고성능강을 비교한다.

플랜지 인장력은 휨모멘트를 중심 간 거리로 나눈 2,000kN이다.

항복강도 355MPa면 약 5,634mm², 500MPa면 4,000mm²가 필요하다.

면적 감소율은 약 29%다. 항복만 고려한 값이라 실제 설계는 더 검토한다.

시험 포인트

시험에서는 고성능 강재의 종류, 특성, 적용 효과를 짝지어 묻는다.

답안은 계열을 먼저 나누고, 각 계열의 목적을 한 문장으로 쓴다.

강도와 인성의 관계를 빠뜨리면 감점이 크다.

정리

정답은 TMCP다. 제어압연과 제어냉각으로 강도와 인성을 함께 얻는다.

고성능 강재는 중량을 줄이고 장지간 교량을 가능하게 한다.

무도장 내후성강은 녹층으로 유지관리비를 줄인다.

피로와 용접성을 함께 검토하면서 강종을 고른다.