기계공학 - 용접시 수소, 산소, 질소의 영향

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기계공학 - 용접시 수소, 산소, 질소의 영향
용접시 수소, 산소, 질소의 영향

1.수소의 영향
용접 금속 내에는 일반강재에 비해 수소량이 10³~ 10⁴배로 존재하고 이들 수소는 여러 가지 문제점들을 만들어 낸다.

(1) 수소 취성
철이 수소를 용해하면 취화하여 연성이 저하하고 단면 수축률의 감소 등을 일으켜, 그 기계적 성질을 저하한다. 그러나 극저온 혹은 급속 부하의 경우에는 수소의 확산 속도가 늦기 때문에 취성이 나타나지 않는 경우도 있다. 용접 금속중의 수소는 시간이 경과(응고가 진행됨)함에 따라 농도가 낮은 쪽으로 확산하여 간다. 용융선상의 HAZ부가 가장 경화도가 높고 수소 취화를 일으키므로 파단 강도는 저하하고 용접부에 가해지는 인장 잔류 응력에 따라 어느 정도의 잠복기간을 거쳐 균열이 일어난다.

Fig. 1 강중의 수소 용해도 (1 atm, H2)

이 수소 취화는 다음과 같은 특성을 보인다.
-약 -150℃ ~ 150℃사이에서 일어나며, 실온보다 약간 낮은 온도에서 취화의 정도가 제일 현저하다.
-견고하고 강한 재질일수록 취화의 정도가 현저하다.
-잠복기간을 거쳐서 용접 균열이 일어난다,
이러한 수소 취성은 전기 도금을 실시한 고장력 강재의 경우에도 심각한 문제를 일으킬 수 있다. 도금 과정에서 침입된 수소에 의해 강재의 파단 강도가 약 1/5정도가 되기도 한다. 아래에 설명될 Under Bead Cracking이나 Root Cracking은 모두 수소 취성의 한 종류로 분류할 수 있다.

(2)UnderBeadCracking
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