49 특집 : 최근용접구조용강의발전및용접성 최근건설용강재개발동향및용접성 Recent Development of Structural and Its Weldability for Construction Hong-Chul Jeong and Jin-Woo Lee 1. 서론 최근건축부문의초고층빌딩및장대교량과같은사회기반시설의건설에서인프라구조물에대한국가재원의효율적인사용을위해보다높은경제성이요구되고있다. 이러한추세에맞추어강구조물건설에서도설계, 제작, 가설및유지관리에서의효율성및경제성을추구하는합리적인강구조물이다양하게제안되어인프라구조물로서건설되고있다. 이러한사회간접자본의합리적인건설을위해서는기존강재보다다양한성능을보유하는고성능강재개발이요구되고있다. 최근 1여년간건설용구조용강재는크게발전하였으며, 구조용강재에대한요구성능은다음과같이크게세가지로요약할수있다. 첫째는구조용강재의고강도화이다. 전술한바와같이최근건설분야강구조물은점점고층화, 대형화및장스팬화가되어가고있는추세이다. 특히건축물의고층화경쟁은점점치열해가고있으며, 초고층빌딩의경우나라마다경쟁적으로초고층빌딩의건설계획을발표하고있는현실이다. 이러한건축물의초고층화에따라사용되는구조부재가점점대형화됨에따라구조부재의경량화가요구되고있으며, 고강도구조용강재를이용하면구조물의크기가축소되어강재물량이절감되어용접물량의감소및운반등의비용이크게절감되는장점이있다. 국내의경우현재인장강도 5MPa 급이많이적용되고있으며, 인장강도 6MPa 급강재의적용이증가하는추세이다. 최근에는인장강도 8MPa 급강재도개발되어초고층빌딩및장대교량등에적용될예정이다. 둘째는구조용강재의고성능화이다. 구조부재에사용되는건설용강재는사용목적에따라다양한성능을보유하여야한다. 강재의고성능화는예를들면대기환경하에서강재표면에치밀하게형성되는녹층으로인하여무도장에서도부식이억제되는내후성강, 화재와같은고온에서도어느일정시간이상고온강도를유지하여내화피복을생략하거나 절감할수있는내화강, 용접생산성향상을목적으로대입열용접에도용접부성능을확보할수있는대입열용접용강재등이있다. 셋째는구조용강재의극후물화이다. 최근건축구조물이대형화되면서사용되는구조부재의단면도증가하게된다. 따라서두꺼운후물강재가요구되며, 내부에결함이없는강재가필요하다. 또한판두께방향에대한물성보증이엄격히요구되기도한다. 이러한고성능강재를제조하기위해서는불순물의저감, 합금성분의미세조정, 및압연공정에있어서 TMCP 적용등고도의강재제조기술이요구되고있으며, 고객의다양한품질요구에대응하기위하여철강사는신기술을적용하여건축및교량분야에적합한각종고성능강재를지속적으로개발하고있다. 본기고에서는고성능강재제조공정에사용되고있는 TMCP 제조기술과또한합리적인건설용용접구조물제작의요구에대응하기위하여최근개발되었거나이미실용화된고성능강재및용접성에대하여간략히소개하고자한다. 2. TMCP 제조공정 종래의후판강압연공정은스라브를소정의치수 ( 두께, 폭, 길이 ) 로형상을제작하는것에국한되어있었으며이경우에는강재의물성은합금성분에의해서결정되었다. TMCP(Thermo-Mechanical Contolled Process, 열가공제어 ) 란후판제조공정에있어서가열온도와열간압연의온도를제어하고열간압연완료후에냉각을제어함으로써강의미세조직과물성을제어하는기술이다. Fig. 1에후판의제조공정을비교한개략도를나타내었다. As-rolled 방법은스라브를재가열한후압연중온도를제어하지않고고온에서소정의치수로열간압연을완료하는종래의열간압연방법이다. 일반적으로이렇게제조된강재는인성이나쁘기때문에인성을높이 大韓熔接 接合學會誌第 27 卷第 1 號, 29 年 2 月 49
5 기위해서는 normalizing이라는추가적인열처리를행하게된다. 한편, as-rolled와 normalizing 방법에서강도를증가시키기위해서는합금성분을증가시키는것이필요하다. 그러나 TMCP 공정은제조공정중에압연과냉각공정을제어하여미세조직을제어함으로써추가적인합금첨가나열처리없이고강도와고인성의물성을얻게된다. 즉, TMCP 공정은 nor- malizing 열처리공정과비교해서단순히공정을생략하는것이아니고제조공정을적극적으로제어함으로써원하는물성을얻는방법을제공한다. 따라서 TMCP 로제조한강재는합금원소첨가량을줄이면서도모재의강도와인성의향상은물론우수한용접성을확보할수있다. 건설용 TMCP 강의주요특징은다음과같다 1). 1) 저 Ceq 로서용접성이우수하다. 2) 저 Ceq 에도불구하고고강도이다. 3) 항복비가낮아내진성이우수하다. 4) 초음파음향이방성이작다. 5) 대입열용접부의연화에도불구하고강도확보가가능하다. 3. 주요건설용강재특성및용접성 3.1 건축구조용고강도내화강 (Fire-Resistance ) 2) 일반적으로강재는고온으로가열되면강도가저하하는데기존의일반강재를예로들면고온 (6 ) 에서의항복강도는상온항복강도에비하여거의 2/3 수준으로떨어진다. Fig. 2에내화강과일반강의항복강도의온도의존성을나타내고있다. 이에따라화재시고온으로부터강프레임을보호하기위하여규모에맞게건물의방화시설을갖추어야만한다. 그러나, 건설비용의절감, 작업조건의향상, 구조적미관의관점에서내화시설을생략하거나감소하는것은상당히바람직한사항 이다. 이문제를완화시키기위해서개발된것이내화강이다. 내화강은내열성을증가시키는합금성분 (Mo, Cr 등 ) 을첨가함으로써고온강도를일반강재에비하여큰폭으로향상시켜다층주차시설, 스포츠시설, 아트리움, 역사건물등건물의다양한분야에사용되고있다. 또한건축물이초고층화및대형화됨에따라건축구조용강재의고강도화가적극적으로추진되는가운데고성능강의하나인내화강에대해서도고강도화에대한요구가증가하고있다. Table 1에고강도내화강의화학성분을나타내었다. 고강도강에서저항복비가되게하려면베이나이트및페라이트혼합조직을만드는것이효과적이고페라이트체적분율을 2% 이상이되게함으로써 8% 이하의저 YR을달성하였다. Table 2에모재의기계적성질을나타내었다. 상온강도는 SA44 강규격값을충분히만족하고내진성의척도인 YR도 8% 수준으로 낮다. 또한 에있어서의 Charpy 충격인성도 1J이상으로서양호한수준이다. Fig. 3에 59MPa급내화강의경사 y-groove구속시험결과를나타내었다. 상온에서도용접균열이발생하지않았음을알수있다. 또한용접열영향부최고경도에있어서도 3 Hv 수준으로용접성은양호한수준이었다. 이것은내화강에 Nb 및 Mo가다량복합첨가되어있지만 C, Mn 함량을감소시켜 Pcm값을낮게유지할수있기때문이다. Table 3에서는건축구조물에채용되고있는각종용접이음부의특성을나타내었다. 모든용접부에있어서상온과 6 에대하여충분한강도를가지고있다. 또한용접열영향부및용접금속부의충격인성은 SAW용접의경우약 항복강도 4 항복강도 3 2 YP YP FR( 내화 ) 강 217 (N/mm 2 ) SN49( 일반강 ) 재결정역 재가열온도 Normalizing 온도 1 YP:Yield Point 미재결정역 W.C 이상역변태개시온도변태종료온도 As-rolled Normalizing TMR TMCP Fig. 1 Schematic diagram of rolling process 2 1 2 3 4 5 6 7 8 온도 ( ) Fig. 2 Temperature dependence of yield strength in SN49 and FR steels Table 1 Chemical compositions of 59MPa fire resistant steel(mass%) C Si Mn P S Cr Mo Nb Pcm Ceq BT-HT44C-FR.9.28 1.24.6.15.18.78.2.22.53 5 Journal of KWJS, Vol. 27, No. 1, February, 29
최근건설용강재개발동향및용접성 51 Table 2 Mechanical properties of tested steels Direction L:Longitudinal T:transverse YP Tensile Test at RT(1/4t) Tensile test at 6 Charpy Test EL YR YP EL ve Min/Av (J) vtrs ( ) Target 44/54 59/74 2 8 295 - - Av. 47-36 6 85 L 58 673 29 75 - - - 279/287 <S4 T 52 687 29 76 323 417 33 268/279 <S4 L 472 652 3 72 - - - 266/279 <S4 T 48 653 3 74 391 391 32 291/293 <S4 L 464 635 31 73 - - - 254/282 <S29 T 461 645 31 73 312 396 31 154/246 <S29 Table 3 Properties of welded joint Welding method Welding Material Heat Input (kj/mm) Temperature Test piece Tensile test YS EL Notch position Charpy test ve (J) RT Joint 596 658 23 WM 173 SMAW L-62 4.mm 1.74~ 1.99 6 Joint 341 417 2 FL 211 WM 312 398 33 HAZ 23 RT Joint 571 692 19 WM 82 YDM 4.8mm YF-15B BP1:3.2 BP2-LP: 4.5 6 Joint 364 431 22 FL 11 WM 367 436 29 HAZ 83 SAW Y-DL FR 6.4mm NB-52FRM 1.3~ 15.7 RT Joint 51 62 19 WM 39 Joint 33 376 23 FL 53 6 WM 39 341 35 HAZ 52 Y-DL FR 6.4mm NSH6FRS 44. RT Joint 515 651 2 WM 53 Joint 39 448 19 FL 42 6 WM 376 44 16 HAZ 49 RT Joint 52 65 14 WM 171 SESNET Y-CM FR 2.4mm YF-15I 15.8 6 Joint 347 437 12 FL 39 WM 399 471 17 HAZ 3 1 9 Surface 44kJ/cm 입열범위까지충분한수준을나타내고있다. Crack ratio, % 8 7 6 5 4 3 2 1 Root -25 25 5 75 Preheat temperature, Fig. 3 y-slit restraint cracking test 3.3 고성능 59MPa급강 (SA44강) 3) 일부대형초고층건물은 49MPa 급강재를사용할경우 1mm 가량의두께가되고가공및용접시공상의문제가생기는경우가발생한다. 이러한문제를해결하기위하여 59MPa 급의강도를확보한고성능 ( 고내진성, 고인성및고용접성 ) 강재가일본에서개발되었다. 이강재는 19~1mm 두께를열처리에따라제조하고항복점의상하한의범위를 44~54MPa 로 1MPa 이내로 大韓熔接 接合學會誌第 27 卷第 1 號, 29 年 2 月 51
52 하고항복비를 8% 이하로제어하고있다. 이와같이강구조물중량의저감에따른설계비용의저감과함께과도한두께의강재를피할수있는용접이음부의신뢰성향상에크게기여하고있다. Table 4에고성능 SA44 강의화학성분을나타내고있다. 강종에따라성분은약간다르지만 B을첨가하지않고저 C을기본으로 Cu 등의석출경화를이용하는특징을가지고있다. Table 5 에개발강의기계적성질을나타내었다. 강도와인성을포함한기본특성은 SA44 강으로서충분한특성을보유 하고있다. 일반적으로석출경화형강에서는항복비가높아지는경향이있지만모든시험재에서 SA44 강의규격인 8% 이하를만족하고있다. JIS Z 311로규정되는 용접열영향부최고경도시험 결과, C양과 Pcm을낮게억제한개발강은가장경화한경우에도최고경도가 3Hv를약간상회하는결과를보였으며, 경사 y-groove구속시험결과상온에서저온균열은발생되지않아서용접균열감수성은낮다고할수있다. Table 6 에경사 y-groove구속시험결과를나타내었다. 또한 Table 4 Chemical composition of developed steels A 5 B 1 C Si Mn P S Others C eq P cm.6.25 1.4.6.3 Cu, Ni, Cr, Mo, Nb, V, Ti.4.21 C 19 D 28.8.23 1.45.6.2 Cu, Ni, Cr, Nb, V, Ti.37.21 E 45 F 5.6.36 1.47.1.1 Cu, Ni, Cr, Mo, Nb, V, Ti.41.22 G 8 C eq = C+Si/24+Mn/6+Ni/6+Cr/5+Mo/4+V/14 P cm = C+Si/3+Mn/2+Cu/2+Ni/6+Cr/2+Mo/15+V/1+5B Table 5 Mechanical properties of developed steels Direction Position Tensile properties YS EL YR A 5 471 61 3 77 B 1 47 64 33 78 C 19 453 611 43 74 D 28 Transverse 1/4 thickness 476 643 3 74 E 45 492 647 29 76 F 5 497 638 3 78 G 8 485 644 31 75 Direction Position Absorbed energy ve [min./av.](j) Charpy impact properties Fracture appearance transition temperature( ) A 5 195 / 227-24 B 1 247 / 25-4 C 19 278 / 285-85 D 28 Longitudinal 1/4 thickness 287 / 297-73 E 45 256 / 26-58 F 5 266 / 292-33 G 8 329 / 336-5 52 Journal of KWJS, Vol. 27, No. 1, February, 29
최근건설용강재개발동향및용접성 53 Table 6 Results of y-groove weld cracking test Welding condition Cracking ratio Welding Method Welding consumable Current (A) Voltage (V) Speed (cpm) Heat input (kj/mm) Preheat Temp.( ) Surface Root Section A 5 SMAW L-62 4mm 17 25 15 1.7 E 45 GMAW YM-6C 1.4mm 32 35 36 1.9 F 5 SMAW L-62 4mm 17 25 15 1.7 96* 1* 98* 25 5 25 5 1* 1* 1* 25 5 * Cracking in weld metal Table 7 Tensile properties of welded joints Welding method Heat input(kj/mm) (N/mm 2 ) Fracture position A GMAW 2.5 643, 644 Base material A SAW 4.5 647, 648 Base material A/B SESNET 71.9 69, 611 Base material F SAW 4.5 673, 675 Base material F/G SESNET 71.3 638, 635 Base material Table 7에서는용접부인장시험결과를나타내었고 Fig. 4에각종용접부충격시험결과를나타내었다. 대입열용접의경우에서도용접부연화현상은관찰되지않으며파단위치도모두모재에서파단을보여양호한용접부강도를보이고있다. 용접부충격인성평가결과대입열용접부를제외하고모두양호한충격인성을보이고있다. 3.6 대입열용접용강 Fig. 4 Charpy impact properties of welded joints 최근일본의경우한신대지진으로부터건축구조물에있어서파괴성능에관한연구가활발히진행되어건축철골의용접부는기존보다높은파괴성능이요구되고있다. 일본 기둥- 보용접접합부의취성파단방지가이드라인 에따르면기둥 -보용접부의용접부필요인성은 에서 7J의높은충격인성을제시하고있다 4). 일반적으로건축구조물의초고층화및장스팬화에따라철골용강재는고강도화후물화및고효율용접시공성이요구되고있다. 고효율용접의예는 Box 기둥의경우 ESW 및다전극 SAW가적용되고있으며용접입열량도약 5~1kJ/cm의초대입열용접이적용되기도한다. 그러나이러한초대입열용접열영향부는고온으 大韓熔接 接合學會誌第 27 卷第 1 號, 29 年 2 月 53
54 로가열되고유지되는시간이길어지고인성이취약한미세조직이형성된다. 이러한문제점을해결하기위하여고온에서안정한미세산화물을균일분산시켜용접열영향부내의조대화된오스테나이트결정립성장을억제하고결정립내에서인성이우수한 IFP(Intragranular Ferrite Plate, 입내침상페라이트 ) 변태를촉진시키는 HTUFF(Super High HAZ Toughness Technology with Fine Microstructure imparted by Fine Particles) 강이개발되었다 5). Fig. 5에서는일반 TiN강과 HTUFF강의용접열영향부조직을나타낸것으로 HTUFF강의오스테나이트결정립은약 1μm수준으로일반 TiN강의 4μm에비하여매우미세함을알수있다. Table 8에서는개발강의화학성분을나타낸것이다. 강도와항복비를안정적으로확보하기위하여 C함량과탄소당량을적절히확보하고있다. 기존강재보다 C함량을저감하고강도보상을위하여 Mn, Cu, 2 μm Fig. 5 Simulated HAZ microstructure of HTUFF steel and TiN steel (a) HTUFF steel (b) TiN steel Ni등을첨가하였다. BT-HT44CHF의경우 MA(Martensite Austenite Constituent) 의생성을억제하기위하여성분조정을하고 Mg 및 Ca을강중에적절히함유하여산화물및황화물을미세분산시켰다. Table 9에강재의기계적성질을나타내고있다. 강재는강도, 연신율, 인성은모두양호한특성을보이고있다. Table 1는 Box columns 부의용접조건을나타낸것이다. Fig. 6는 Box columns 부의대입열용접부의충격인성을나타낸것이다. 입열범위약 2~1kJ/cm 의초대입열범위에서도양호한충격인성을보이고있다. Fig. 7은개발된대입열용접용강의대입열 ESW용접부의조직사진을나타낸것이다. 3.7 BHS(Bridge High-performance ) 강 6) 최근사회간접자본의건설과관련하여건설비의감축, 내구성의향상및유지관리의경감이강하게요구되고있다. 교량분야에서도기존의강재에대비하여보다우수한성능을보유하는강재의개발이요구되고있다. 이와같은 Needs에대응하여일본철강연맹에는강도, 인성, 용접성, 곡가공, 내후성이우수한강재의개발과적용기술이연구되고있다. 교량용고성능강재로항복강도가일정한 5MPa 급및 7MPa 급강재가 BHS강이다. BHS강은고항복점및항복강도가일정하고일반강및내후성강의종류가있으며, 또한 BHS5 및 BHS5W은용접시예열이불필요하고 BHS7는예 Table 8 Chemical compositions of developed steel plates(mass%) C Si Mn P S others C eq P cm BT-HT355C-HF.12.26 1.5.8.2 Nb, Ti.39.21 BT-HT44C-HF.1.16 1.56.6.2 Cu, Ni, Nb, V, Ti.39.23 C eq = C+Si/24+Mn/6+Ni/6+Cr/5+Mo/4+V/14 P cm = C+Si/3+Mn/2+Cu/2+Ni/6+Cr/2+Mo/15+V/1+5B Table 9 Mechanical properties of developed steel plates Direction YP Tensile properties 1/4 thickness position EL YR Charpy properties 1/4 thickness position ve min / av. (J) Through-thikness properties Reduction of area BT- HT355C- HF 5 L 45 574 32 78 298 / 32 T 451 579 26 78 22 / 252 564, 564, 562 77, 77, 76 BT- HT44C- HF 6 L 468 61 31 77 251 / 254 T 466 63 32 77 234 / 236 67, 615, 61 69, 74, 75 54 Journal of KWJS, Vol. 27, No. 1, February, 29
최근건설용강재개발동향및용접성 55 Table 1 Welding condition of box columns Welding conditions for column Welding portion Welding method Current (A) Voltage (V) Spped (cm/min) Heay input (kj/mm) Welding material BT-HT355C-HF Column diaphragm ESW/single pass 38 51 14.3 81.4 YM-55HF BT-HT44C-HF Column diaphragm ESW/single pass 38 51 11.6 1.4 YM-55HF BT-HT355C-HF Column corner SAW/single pass L 21 36 T 17 48 23 41. Y-DLHF NSH-53HF BT-HT44C-HF Column corner SAW/single pass L 22 37 T 18 48 2 5.3 Y-DLHF NSH-53HF BT-HT355C-HF Column-beam GMAW/multi passes 38 4 22/45 2./4. YGW18/21HF BT-HT44C-HF Column-beam GMAW/multi passes 36 41 22/45 2./4. YGW18/21HF Charpy absorbed energy at (J) 25 ESW BT-HT355C-HF BT-HT44C-HF 2 15 1 Development target 5 (Conventional target) HAZ5 HAZ3 HAZ1 FL WM FL HAZ1 HAZ3 HAZ5 Charpy absorbed energy at (J) 25 2 15 1 5 SAW BT-HT355C-HF BT-HT44C-HF Development target (Conventional target) HAZ5 HAZ3 HAZ1 FL WM FL HAZ1 HAZ3 HAZ5 Charpy absorbed energy at (J) 25 2 15 1 5 GMAW BT-HT355C-HF BT-HT44C-HF Development target (Conventional target) HAZ3 HAZ1 FL WM Diaphragm Skin plate Column Range Column web Column skin plate Notch position Notch position Notch position (a) Column diaphragm joint(esw) (b) Column corner joint(saw) (c) Column-beam joint(gmaw) Fig. 6 Welded joint toughness of box columns WM FL HAZ 2 μm BHS5강의용접부충격인성을나타낸것이다. 여러용접프로세스및입열범위에서도 -5 용접부충격인성은 47J이상을만족하고있음을알수있다. 한편 BHS7W강의경우는약 5kJ/cm 이하의용접입열범위에서 -15 충격인성이 47J이상을확보함을알수있다. Fig. 7 ESW microstructure of BT-HT44C-HF column (skin plate side HAZ of diaphragm joint) 3.8 HSB(High-performance for Bridge and Building) 강 열온도를 5 이하로억제할수있다. 또한 BHS5(W) 는입열량 1kJ/cm 의대입열용접도가능한특징을가지고있다. Table 11 및 Table 12은각각 BHS강의화학성분및강재기계적성질규격을나타낸것이다. Fig. 8는경사 y-groove구속시험결과를나타내고있다. BHS5(W) 강의경우 5mmt 이하에서는용접예열이필요하지않으며, HSB7W 강의경우는 6mmt 두께이하에서 5 의예열이필요함을알수있다. Fig. 9에서는 최근국내에서교량구조용강재로개발된강재가 HSB5/6강재이다. 여기서 6의숫자가의미하는것은상온인장강도를나타내고있다. Table 13에서 HSB 5/6의화학성분규격 7) 을나타내고있다. HSB6W 및 HSB6L강에서 W와 L이의미하는것은각각내후성강과저온용을의미한다. Fig. 1 및 Fig. 11 에서 HSB6L 강의용접부최고경도및경사 y-groove 구속시험결과를나타내고있다 8). HSB6L강의경우 大韓熔接 接合學會誌第 27 卷第 1 號, 29 年 2 月 55
56 Table 11 Specification of chemical composition of BHS T BHS5 6~1 BHS5W 6~1 BHS7W 6~5 5~1 Chemical composition C Si Mn P S Cu Cr Ni V Mo B N Pcm.11.11.14.55.5.5 2. 2. 2..2.2.15.6.6.6 - - - - - -.3 ~.5.3.75.8.5 ~.3.3 ~ 2. - - -.5.6.5.6.6 -.2.2.3.32 Table 12 Specification of mechanical properties of BHS YS Elongation Charpy impact energy % Temperature( ) ve(j) Direction t16 19 BHS5 5 57~72 t>16 26-5 1 t>2 t16 2 19 V-notch Normal to rolling direction BHS5W 5 57~72 t>16 26-5 1 t>2 2 BHS7W 7 78~93 t16 t>16 t>2 19 26 2-4 1 V-notch Rolling direction Cracking ratio 6 5 4 3 2 1 1 3 Cracking ratio 6 5 4 3 2 1 1 3 2 4 5 6 7 8 2 4 5 6 7 8 Preheat temperature( ) Preheat temperature( ) Fig. 8 y-slit restraint cracking test of BHS5, BHS5W and BHS7W 용접부최고경도는약 281Hv수준으로도로교표준시방서에서요구하는기준을충분히만족하고있다. 또한경사경사 y-groove구속시험결과 4mm 두께의경우약 5, 8mm 두께의시험재의경우약 75 의예열이필요하여용접저온균열감수성은양호한수준이라할수있다. HSB6L강의용접부기계적특성은 Table 14 에나타내었다. FCAW 및 SAW 용접부강도는모두 6MPa 급이상을확보하였다. 또한 Fig. 12에 HSB6L강의 FCAW 및 SAW 용접부충격인성을나타낸것이다. -2 용접부충격인성은모두규격요구인성인 47J이상의양호한충격인성을보이고있다. 한편 Charpy impact energy at -5 (J) Charpy impact energy at -15 (J) 35 3 25 2 15 1 5 35 3 25 2 15 1 5 WM Bond HAZ1mm HAZ3mm HAZ5mm Notch location WM Bond HAZ1mm HAZ3mm HAZ5mm Notch location Fig. 9 Charpy impact energy of welded joints in BHS5, BHS5W and BHS7W 56 Journal of KWJS, Vol. 27, No. 1, February, 29
최근건설용강재개발동향및용접성 57 Table 13 Specification of mechanical properties of HSB(wt%) 종류의기호적용두께 C Si Mn P S Cu Cr Ni HSB5 HSB5L 1mm.18.55 1.8.2.6 - - - HSB5W.18.65 1.8.2.6.1~.5.45~.75.5~.8 HSB6.1.55 1.8.2.6 - - - HSB6L 1mm HSB6W.1.65 1.8.2.6.1~.5.45~.75.5~.8 Max. hardness(hv) 44 4 36 32 28 24 HSB6L 도로교표준시방서 (25) 37Hv 353 286 34 28 4mmt 281 Sectional cracking ratio 8 6 4 2 HSB6L 4t 8t 2 2 4 6 8 1 12 14 Bead length 2 3 4 5 6 7 8 9 1 Preheating temperature( ) Fig. 1 Maximum hardness of HAZ in HSB6L Fig. 11 y-slit restraint cracking test of HSB6L Table 14 The mechanical properties of welded joint in HSB6L FCAW SAW YS ( 45MPa) ( 6MPa) YS ( 45MPa) ( 6MPa) 4mmt 524 638 525 617 8mmt 595 658 596 673 CVN impact energy at -2 (J) HSB6L(FCAW) 15kJ/cm 3 25 2 15 1 Spec. ve 5-2 47J W.M F.L F.L+2 F.L+5 F.L+2 CVN impact energy(j) HSB6L(SAW) : 5kJ/cm(8mmt) 3 25 2 15 1 5 Spec. ve -2 47J W.M F.L F.L+2 F.L+5 F.L+2 Notch location Notch location Fig. 12 CVN energy of FCA and SA welded joint in HSB6L 大韓熔接 接合學會誌第 27 卷第 1 號, 29 年 2 月 57
58 Table 15 The mechanical properties of welded joint in HSB8 Welding Process (Heat Input) Welding Consumable YS Target 8 El. HSB8 FCAW (23kJ/cm) SAW (5kJ/cm) AWS 5.29 E11T5-K4 AWS 5.23 F12A1-EG 733 859 15.6 73 862 14.5 741 855 16.4 682 813 15.6 688 814 15.7 692 816 15.3 Charpy impact energy at -2 (J) 35 3 25 2 15 1 5 Welded Joint(FCAW) W.M Spec. ve -2 47J F.L F.L+1 F.L+3 F.L+5 Charpy impact energy at -2 (J) 35 3 25 2 15 1 5 Welded Joint(SAW) W.M Spec. ve -2 47J F.L F.L+1 F.L+3 F.L+5 Notch location Notch location Fig. 13 CVN energy of FCA and SA welded joint in HSB8 최근인장강도 8MPa 급강재인 HSB8강도개발되어초장대교량에적용을앞두고있다. Table 15에 HSB8 강의기계적성질을나타내고있다. 또한 Fig. 13는 HSB8 강의FCAW 및 SAW 용접부충격인성을나타내었다 9). -2 에서 47J이상의양호한용접부충격인성을보여향후초고층빌딩및장대교량건설에적용이기대된다. 4. 맺음말 건설분야에서다양화되고있는요구품질에대응하기위하여지금까지개발된건설용고성능강재및용접성에대하여소개하였다. 효율적인사회간접자본건설을위해서는고성능강재및용접시공기술이적극적으로채용되어야하며, 앞으로도 Total cost를저감하기위한새로운고성능강재개발이요구된다. 참고문헌 1. 이종봉, 안영호, 안상곤 : 대한용접학회지, 12-3(1994) 2. Yasushi MIZUTANI et al. : 59MPa class of fire- resistant steel for building structure Use, 新日鉄技報 No. 38(24), 38 3. Yoshiyuki WATANABE et al. : Development of 59N/mm 2 class steel with good welability for building structures, 新日鉄技報 No. 38(24), 45 4. ( 社 ) 日本鐵鋼連盟講習會資料, 柱梁鎔接接合部の脆性的建破斷防止ガイドラインの槪要 (23) 5. Akihiko KOJIMA et al. : Development of high HAZ toughness steel plate for box columns with high heat input welding, 新日鉄技報 No. 38(24), 33 6. 日本鉄鋼連盟 : 橋梁用高性能鋼材 Catalogue 第 2 版 (27) 7. 한국산업규격 : KS D3868 :27 8. 정홍철등 : 대한용접접합학회추계학술발표대회개요집 (27), 118 9. 정홍철등 : 대한용접접합학회추계학술발표대회개요집 (28), 74 정홍철 ( 鄭弘喆 ) 1964년생 POSCO기술연구소강재솔루션연구그룹 용접야금 e-mail : jeonghc@posco.com 이진우 ( 李珍羽 ) 1975년생 POSCO 기술연구소강재솔루션연구그룹 용접야금 e-mail : jwlee36@posco.com 58 Journal of KWJS, Vol. 27, No. 1, February, 29