고강도 Q&T 강 용접(S690–S960): 냉각 시간이 모든 것을 좌우한다

이 강재들이 다른 이유

S690QL, S890QL, S960QL(EN 10025-6)은 합금 함량이 높아서가 아니라 담금질 및 템퍼링된 미세조직을 통해 690–960 MPa의 항복 강도를 구현합니다 — 탄소당량은 의외로 적정한 수준입니다. 따라서 용접성 문제는 화학적인 것이 아니라 열적인 것입니다: 잘못된 냉각 사이클은 열영향부(HAZ)를 균열에 민감한 상태로 경화시키거나, 가장 약한 연결 고리가 되는 연질 영역으로 템퍼링합니다.

t8/5 개념

이 강재들의 용접 냉각은 t8/5로 규정됩니다: 용접 부위가 800 °C에서 500 °C까지 냉각되는 데 걸리는 시간입니다. 이 구간은 열영향부의 경도와 인성을 결정하는 상변태 범위를 포함합니다.

• 너무 짧은 경우(매우 낮은 입열량, 두꺼운 강판에 예열 없음): 단단하고 취성이 큰 열영향부, 수소 균열 위험.
• 너무 긴 경우(높은 입열량, 과도한 예열/패스 간 온도): 결정립 성장과 과도한 템퍼링 — 열영향부 연화와 인성 저하.

제강사는 일반적으로 5–20초 수준의 t8/5 범위를 권장하며(S960에서는 더 좁습니다), 이는 예열 온도, 입열량, 강판 두께라는 세 가지 변수를 함께 조정하여 달성합니다. 절차는 입열량만이 아니라 이 범위를 기준으로 검증됩니다.

입열량과 온도

대표적인 실무(제조사 데이터 시트가 우선합니다):

• 입열량은 일반적으로 약 0.5–1.5 kJ/mm로 제한되며, 강종 등급이 높아질수록 낮아집니다.
• 예열은 적정한 수준입니다 — 두께와 합산 이음부 두께에 따라 흔히 예열 없음부터 약 125 °C까지 — 과도한 예열은 t8/5를 길게 하고 열영향부를 연화시키기 때문입니다.
• 패스 간 온도는 상한이 정해져 있으며, 강종에 따라 흔히 150–250 °C입니다. 패스를 거듭할수록 온도가 계속 상승하는 이음부는 허용 범위에서 벗어납니다.

용접 재료: 매칭인가, 언더매칭인가?

두 가지 방침 모두 타당합니다:

• 매칭 용접 재료(예: 690급 또는 890급 와이어)는 이음부가 모재의 전체 강도를 발휘해야 하는 곳에 사용되며, 엄격한 수소 관리(H5급 용접 재료, 청결하고 건조한 보관)가 필요합니다.
• 언더매칭(연질) 용접 재료는 필렛 용접과 전체 강도가 필요하지 않은 이음부에 널리 사용됩니다: 연성이 큰 용착 금속이 구속 응력을 완화하고 조립 오차와 균열 위험에 훨씬 더 관대하며, 대신 설계자가 승인해야 하는 강도 저하를 감수합니다.

어느 쪽을 선택하든 저수소는 타협할 수 없는 조건입니다 — 이 강종들은 S355라면 문제 삼지 않을 수소 수준에서도 균열이 발생합니다.

작업장 규율

• 실제 t8/5 관련 매개변수가 기록된 검증된 WPS를 따르십시오. 용접공이 전류를 높여 “속도를 높이는” 일이 없도록 하십시오 — 이동 속도는 입열량에 직접 영향을 미칩니다.
• 예열을 균일하게 실시하고 측정하십시오. 시작 시점만이 아니라 패스 사이마다 패스 간 온도를 모니터링하십시오.
• 제조사가 승인하지 않는 한 용접 후 열처리를 실시하지 마십시오: 일반적인 응력 제거 사이클은 부품 전체를 납품 강도 이하로 템퍼링합니다.
• 열절단 모서리는 다듬어야 하며, 가용접은 이음부 자체와 동일한 예열과 용접 재료로 실시해야 합니다 — 크기가 부족하고 예열되지 않은 가용접은 전형적인 균열 발생 지점입니다.