교량구조용 압연강재 (HSB재)

정의와 세 가지 요구

교량구조용 압연강재는 교량 주부재에 쓰도록 강도·인성·용접성을 함께 높인 강재다.

이 세 요구가 함께 필요한 이유는 다음과 같다.

교량 부재는 큰 하중과 반복하중을 받고 저온에 놓이는 경우가 많다.

재료 특성 지표

재료 특성은 항복강도, 인장강도, 샤르피 흡수에너지, 항복비로 읽는다.

항복강도는 설계 허용응력의 기준이 되는 응력이다.

샤르피 흡수에너지는 저온에서 취성파괴에 대한 저항을 나타내는 인성 지표다.

항복비가 커지면 항복 뒤 연성 여유가 작아진다.

탄소당량

앞 문제의 정답은 항복 후 연성 여유다. 항복비가 높으면 이 여유가 작아진다.

용접성은 탄소당량 CE로 판단하며, 식은 다음과 같다.

가상의 예로 성분을 대입하면 Mn/6은 0.200, CE는 0.376%다.

탄소당량이 낮을수록 용접 균열 위험이 줄어든다.

교량 강재는 이 값을 낮게 유지하도록 성분을 조정한다.

제조 공정

교량용 압연강재는 제어압연과 가속냉각으로 강도와 인성을 함께 얻는다.

제어압연은 재결정 온도 이하에서 압하해 결정립을 미세하게 만든다.

가속냉각은 수냉으로 냉각 속도를 높여 강도를 확보한다.

판 두께가 커지면 중심부 냉각이 느려 강도가 낮아진다.

강종 비교

교량용 압연강재는 SS재, SM재, SMA재와 함께 비교해야 한다.

SS재는 용접성을 고려하지 않아 주요 부재에는 SM재 이상을 쓰는 것이 바람직하다.

SMA재는 보호 녹층으로 도장을 생략하지만 염분 환경에는 불리하다.

HSB재는 고강도와 고인성을 함께 갖춘 교량 주부재용 강재다.

헷갈리는 점

흔한 실수는 강종을 강도만으로 고르는 것이다.

교량에서는 샤르피 흡수에너지와 두께별 항복강도 저감을 함께 고려한다.

항복비를 무시하면 안 된다. 연성과 항복비를 함께 논해야 한다.

이제 방금 설명한 내용을 직접 풀어 보자.

정리

방금 문제의 정답은 저온 취성파괴에 대한 저항이다.

정리하면 HSB재는 교량 주부재에 쓰는 고강도·고인성 강재다.

강종은 항복강도, 샤르피 흡수에너지, 용접성을 함께 보고 고른다.