용접구조물의 파괴

1 용접구조물의 파괴
 1) 용접구조물 파괴의 원인
   - 재료의 부적합(Material) : 부적합 철판 또는 용접봉 사용
   - 시공불량(Method, Machine) : WPS 미준수 부적절한 용접방법
   - 설계불량(Method)
   - 용접사 역량부족(Man)
 2) 용접구조물 파괴의 종류
   ① 취성파괴
     - 용접열영향부는 취성이 높다.
     - 노치부위는 응력집중이 발생하므로 파괴가 쉽게 진행될 수 있다.
     - 저온일수록 취성파괴가 발생하기 쉽고 불연속부, 용접균열, 용입부족, 슬래그 혼입등으로 항복강도 이하에서도 발생하며 취성재료의 파괴형태로 타나난다.
   ② 피로파괴
     - 재료에 허용정하중보다 작은 값이라하더라도 반복하중이나 변동하중이 장기간에 걸쳐 작용하여 파괴된다.
     - 구조적 불연속 및 용접변형, 용접부의 인장 잔류응력등에 의한 노치등 국부적 응력집중에 시발됨.
     - 재료 내부에 피로가 발생하고 미세균열등이 발생하여 점차 진행 파단됨.
     - 파단파손되는 구조물의 80%는 피로파괴이다.

 

2 용접부 피로파괴

 1) 피로파괴

   - 구조적 불연속 및 용접변형에 의한 부적합시 피로파괴 발생.

 2) 피로강도의 개선

   - 진동 및 공명이 발생하는 위치를 피해서 용접.

   - 응력 집중계수를 낮게 설계.

   - 적합한 모재, 용가재 및 용접공정을 선택.

   - 시공전 그루부 형상 표면처리.

   - 후처리 실시(PWHT).

   - 토우형상 그라인딩 & TIG dressing.

   - 해머 치핑을 통한 잔류응력 제거.

   - 숏피닝, 샌드블라스팅으로 강도 강성 부여.

   - 예열 및 후열처리를 실시한다.

   - 탄소당량에 의한 최고 경도값 추정 및 용접모재 특성 파악.

   - 연속냉각곡선(CCT)을 이용한 상변화 사전예측 냉각을 고려한다.

 3) 용접이음별 피로파괴

   - 맞대기 이음

     * 토오부의 붙임각도나 반경등은 응력집중에 영향을 주므로, 붙임각도를 작게하고 반경을 크게한다. 즉 비드를 얕고 완만하게 만든다.

     * 급격한 두께 변화를 피하고 모따기나 테이퍼 형상으로 설계한다.

   - 모살용접(필릿 용접)

     * 루트부나 토오부에 응력 집중이 발생한다.

     * 이음강도가 맞대기 이음보다 적다.

   - 전면필렛 이음

     * 편심하중이 발생, 용접이음 끝에 모멘트가 발생한다.

     * V필렛크기가 클 경우 → 적당할 경우 루트부 집중 응력 저하된다.

     * V필렛크기가 작을 경우 → 응력집중 발생 가능, 용접부의 길이(L)은 강재의 폭(D) 이상이며 길이는 200mm 이하로 관리.

     * 두판재의 두께차이는 16배를 넘지 말아야 한다.

   - 전면 측면 필릿 병행 용접.

     * 언더컷 결함발생을 방지하기 위해 양용접부 중첩부위는 용접하지 않는다.

   - K형 필릿 용접

     * 교차부위는 응력집중이 발생할 수 있으므로 Scollop을 가공.