이에 따라, 탄소강 배관을 발주할 때 탄소당량의 요구조건이 Technical requirement로 반드시 포함된다.
탄소당량에 대하여 정리해본다.
탄소당량(Carbon equivalent value)
탄소당량의 의미
탄소강에서 탄소 함유량은 경화능을 표시하는 중요한 지표가 되며, 합금의 경우 탄소량이 작더라도 합금원소의 양에 따라 경화능 정도가 매우 달라질 수 있으며, 이러한 합금원소 경화능 정도를 나타내는 지수로 탄소당량이 쓰이고 있다. 합금원소에는 C, Mn, Mo, Cr, V, Ni, Si 등이 있다.
경화능이 떨어지는 탄소강의 두께가 두꺼울 경우, International code (ASME)에서는 예열 또는 후열을 요구하고 있다.
탄소당량과 용접성
탄소강의 조성 중에서 ‘용접성(Weldability)’에 가장 큰 영향을 미치는 것은 탄소(C)이며, 탄소 이외에 합금원소의 영향은 탄소가 등가로 환산한 탄소당량(Carbon equivalent value) 으로 표시할 수 있다.
탄소당량 0.41-0.45 = 용접성 Good
따라서, 전체 합금강의 효과는 탄소당량이란 용어로 표현될 수 있으며, 합금원소에 따라 나타날 수 있는 여러가지 영향을 탄소당량식을 이용하여 판단할 수 있다.
탄소당량은 합금강의 열영향부(HAZ)의 경화에 대한 각 합금원소의 효과(조직, 기계적 성질에 미치는)를 탄소의 그것을 1로 하였을 때의 비율을 경험적으로 구하고 그 비율에 의해 각 합금원소량을 C량으로 환산하여 본래의 C량에 더하여 계산한다.
wikipedia
탄소당량과 저온균열감수성 (Cold cracking)
용접에서 탄소당량은 Cold Cracking에 미치는 합금원소의 영향을 탄소를 기준으로 환산한 것으로 일반적으로 열영향부(HAZ)의 경화기준으로 사용되고 있다. 실제의 용접시공에서 용접재료의 선택이나 예열, 용접 후열처리 (PWHT) 등의 여부를 판단하는 기준으로서 널리 사용되며, 강재의 저온균열감수성, critical metal parameter (Pcm) for weld cracking을 평가하는 데에도 이용된다.
탄소당량 계산식
critical metal parameter (Pcm) for weld cracking
탄소당량과 경도
탄소당량과 최고경도 사이에는 일반적으로 비례관계가 성립하고 Ceq가 클수록 경도가 커진다. 경도가 커질수록 취화가능성이 증가한다.
Hmax = (666Ceq + 40) ± 40 = Hv 취화가능 정도의 척도로 ‘최고경도(Hmax)’를 사용하며, 저합금강, 고장력강은 Hmax가 높아 용접 열영향부의 경도 중에서 용접 Bond에 근접한 부분에 생기는 가장 높은 경도 값이다.
탄소당량 활용
1) 합금원소에 따라 나타날 수 있는 여러가지 영향을 탄소당량식을 이용하여 편리하게 검토 가능. 2) Cold cracking, 저온 균열 감수성 등의 판단에 이용된다. 3) 저합금강의 용접성을 판정하는데 사용된다. 4) 구조용강의 용접 열영향부의 경화성을 표현하는 척도로서 사용된다. 5) 용접재료 선택, 예열, 후열여부 판단기준 - 탄소당량 0.44% 이상은 예열 및 후열 필요
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