용접잔류응력과 피로특성(Fatigue Characteristics Relate to Residual Welding Stress)

전문가 제언

□ 고체재료에서는 외력이 작용하지 않아도 발생하는 내부응력이 있다. 재료나 구조물의 제조단계에 이미 존재하는 내부응력을 초기응력이라 하고 물체에 가해진 외력이 제거된 후에도 물체 속에 여전히 남아 있는 내부응력을 잔류응력이라 하며 용접이나 열처리 등의 과정에 의한 내부응력도 잔류응력이라 한다.

□ 잔류응력은 절삭, 압연, 단조, 가열, 냉각, 용접, 도금 등으로 인해 급격한 환경변화로 금속이나 세라믹 등에 생기는 불균일한 소성변형의 내부응력이다. 잔류응력은 균열이나 응력에 의해 부식이 촉진되는 응력부식의 원인이 되고 재료나 구조물을 열화 시킨다.

□ 용접 시에는 용접금속이 식기 전에 망치질(peening)을 실시하여 응고과정에서 발생하는 잔류응력을 최소화하는 작업이 필요하다. 또 응고과정 에서 잔류응력에 의해 발생하는 균열발생을 최소화하기 위하여 용접 부를 보온재로 덮어 냉각이 서서히 일어나도록 할 필요도 있다.

□ 균열은 용접부의 불균일한 팽창으로 일어나고 이를 방지하기 위해는 점진적이고 균일한 예열과 냉각이 이루어져야 한다. 과도한 열 구배(thermal gradient)는 피하고 적절한 냉각이 어려울 때는 급랭시키는 것도 하나의 방법이다. 이 경우 용접부에 열이 남아 있을 때에 두들겨서(hammer peening) 갑작스런 응고수축에 의한 응력을 줄여야 한다.

□ 용접이음매에 생긴 잔류응력은 반복되는 하중으로 평균응력에 영향을 준다. 용접구조물의 피로설계에서는 응력비와 예측 반복회수로 일정 설계응력 범위를 적용한다. 철 및 알루미늄 합금 용접이음매의 설계 S-N선은 응력비 R=0.5에서 제시되고 R≤0.5인 경우에서는 인장용접잔류응력이 낮다.

□ 본고에서는 용접잔류응력이 피로 강도에 미치는 영향과 인위적으로 압축잔류응력을 부여하는 경우에 대해서 서술하고 있다. 폭이 좁은 판상 시험편을 이용한 실제 용접구조물에서 용접잔류응력을 모사하여 그 영향을 검토하는 방법으로 최대응력기준 피로시험이 추천되고 있다.

저자

Katsuzi Takeuchi

자료유형

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2004

권(호)

42(4)

잡지명

경금속용접(L094)

과학기술
표준분류

재료

페이지

157~162

분석자

오*섭

분석물

• 용접잔류응력과피로특성.pdf [173,420 byte]

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