[스크랩] 강재 Millcertificate에 나와있는 Ceq와 Pcm의 정확한 의미

우리가 탄소강이라고 부르는 재질은 사실 기껏해야 탄소의 함량이 0.2%내외의 극히 미량입니다. 이렇게 작은 양을 가지고 있는 데도 이보다 더 많은 함량의 Mn, Mo, Si등을 제치고 강재 구분의 기준이 될 수 있었던 것은 탄소가 그만큼 강재내에서 중요한 역할을 담당하기 때문입니다. 탄소는 FeC를 비롯한 각종 탄화물을 만들어 기본적으로 금속재료(Ferrite)가 강도를 가지게 만듭니다. 이렇게 Ferrite와 Fe3C가 만난 것을 우리는 합해서 Pearlite라고 부르는 것이지요. 마치 시멘트가 철근, 자갈과 만나면서 강도를 가지게 되는 것과 같은 이치이지요.
그런데, 이들 탄소가 너무 많게 되면, 탄화물의 형성 정도가 커져서 쉽게 경화하고 마르텐사이트 조직을 만들수 있는 MS점을 상승시켜서 쉽게 조직을 마르텐사이트화하기 때문에 그 양을 제한해야 합니다. 좀 다른 관점이긴 합니다만, 탄소가 아주 많은 주철의 경우에는 제대로된 용접을 하기 어려운 것도 결과적으로 이들 탄소의 악영향이라고 할 수 있습니다.


그래서 나온 개념이 금속재료 속에 들어 있는 탄소 및 탄소와 같은 역할을 하는 합금 원소의 상대적인 분률을 계산식으로 만든 것이 탄소당량입니다. 탄소당량은 매우 다양한 식이 적용되는 데, 지금 우리가 사용하는 가장 널리 알려진 것은 사실은 AWS의 것이 아니고 BS의 기준이었습니다. 일본에서는 독자적으로 별도의 Ceq 식을 세워세 관리하고 있지만 실제 사용되는 경우는 별로 없습니다.

그런데, 강재가 Ceq를 계산하는 몇가지 합금 원소만으로 이루어 지는 것이 아니고 실제로는 좀더 다양한 합금 원소가 적용됩니다. 특히 API 2H 등의 구조용 강재나 요즘 적용이 늘고 있는 TMCP강재의 경우에는 기존의 Ceq만으로는 다소 아쉬운 점이 있기에, 좀더 다양한 합금원소의 영향을 종합적(?)으로 평가한 계산식이 Pcm입니다.

결국 Ceq나 Pcm이나 근본적으로 서로 같은 개념에서 출발했지만, 실제 현업에서는 계산의 기준과 관리의 기준이 좀 다르지요
대개 Ceq는 0.45 혹은 0.43정도를 Max.로 관리하고 Pcm은 0.23 혹은 0.21 정도를 기준으로 관리합니다.
두가지 모두 관리 상한치에 가까울 수록 경화도가 심해서 쉽게 균열이 발생할 수 있으므로, 가능한 경화도를 낮추기 위해 충분히 예열을 해주는 것이 필요합니다.

그런데, 실제 용접에서는 이렇게 단순히 합금 원소만으로는 강재의 경화도를 기준으로 한 용접성, 즉 결과적으로 Crack이 잘 안생기면서 용접이 원만하기 이루어지는 정도를 평가하는 것이 다소 무리가 있습니다.
즉, 강재의 두께나 용접양, 모재의 구속도 등을 종합적으로 평가해야 하지요
그레서 나온 개념이 Pc값입니다.

여러분이 흔히 보는 용접관련 책자 뒷 부분에 꼭 빠지지 않고 등장하는 Pc는 강재의 구속도 등 실제 용접과정을 가능한 평가할수 있도록 한 것입니다.
실무에서는 이 Pc값을 이용하여 예열의 기준으로 적용하고 있지요.  

 

계산식 첨언.
Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14
Hmax(VHN,10Kg) = [666 X Ceq(%) + 40] ± 40
연성(%) = C + (1/9Mn) + Zero X Si + (1/40Ni) + (1/20Cr) + (1/3Mo) + (1/10V) + (1/30Cu)
Pcm(용접균열 감수성지수) = C + Si/30 + Mn/20 + Cu/20 + Ni/60 + Cr/20 + Mo/15 + V/10 +5B
Pc(용접균열지수) = Pcm + H/60 + t/600 (%)
Pw(초층루트균열의 정량적평가) = Pcm + H/60 + K/40000
K : 용접계수의 구속도 / K=Eh/L E : 탄성율, h : 판의두께, L:구속거리
To(℃) = 1440Pc - 392
강의성분,용접금속의 수소량,구속도계수을 알면 균열을 방지하기 위한 예열의 온도설정

출처 : 한뫼 손영원(Mc Gyver)

글쓴이 : 한뫼 원글보기

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