📝 예상문제 & 모범답안
용어예상TMCP강의 정의와 특징. (10점)
1. 정의
압연 중 온도·압하량을 제어하는 열가공제어공정(Thermo-Mechanical Control Process)으로 제조한 고성능 강재이다.
2. 특징
합금원소 첨가를 최소화하면서도 탄소당량이 낮아 용접성이 우수하고, 후판에서도 항복강도 저하 없이 인성을 확보할 수 있다.
3. 유의사항
용접성이 우수하다고 예열이 전면 불필요한 것은 아니므로, 시공사양서와 현장 조건(판두께·기온)에 따른 예열 여부 확인이 필요하다.
용어예상SN강의 항복비(YR) 규정에 대하여 설명하시오. (10점)
1. 정의
항복강도를 인장강도로 나눈 값(YR=σy/σu)으로, 항복 후 파단까지의 여유(소성변형능력)를 나타내는 지표이다.
2. 규정
SN강 B·C급은 항복비 80% 이하로 규정해 지진 시 부재의 연성파괴(소성변형)를 유도한다.
3. 유의사항
항복비가 낮을수록 소성영역이 커 내진성능에 유리하므로, 내진 주요구조부재는 반드시 B급 이상을 적용하고 Mill Sheet로 실측값을 확인해야 한다.
용어예상SN강 C급의 판두께방향(Z방향) 특성. (10점)
1. 정의
강재 두께방향으로 인장력이 작용할 때의 성능을 규정한 특성으로, 라멜라티어링(층상균열) 방지가 목적이다.
2. 적용부위
다이아프램 관통부·박스기둥 코너 등 판두께방향 응력이 집중되는 후판 용접교차부에 C급 강재를 적용한다.
3. 유의사항
C급은 B급 규정을 모두 포함하면서 Z방향 특성이 추가된 것이므로, 반입검사 시 등급 혼용(B급을 C급 요구부위에 오적용)이 없도록 서류 확인이 필요하다.
용어예상탄소당량(Ceq)과 TMCP강의 용접성. (10점)
1. 정의
강재에 포함된 여러 합금원소(C, Mn, Cr, Mo, V, Ni, Cu 등)의 영향을 탄소량으로 환산해 나타낸 지표로, 용접성(경화·저온균열 민감도)을 판단하는 기준이다.
2. TMCP강과의 관계
TMCP강은 합금원소 배합을 최소화하면서 제어압연·제어냉각으로 강도를 확보하므로 탄소당량이 낮게 유지되어, 예열을 줄이거나 생략할 수 있는 경우가 많다.
3. 유의사항
탄소당량이 낮아도 판두께가 두껍거나 저온 시공 조건에서는 저온균열 우려가 있으므로, 시공사양서의 예열기준을 우선 확인해야 한다.
서술형예상SN강(건축구조용 압연강재)의 등급별 특성과 적용부위에 대하여 설명하시오. (25점)
Ⅰ. 개요
SN강은 1995년 고베 지진 이후 접합부 취성파괴 사례를 계기로 제정된 내진 전용 강종으로, 등급별 요구성능이 명확히 구분된다.
Ⅱ. 등급별 특성 (A·B·C)
① A급 : 항복비·충격값 규정이 없으며 비내진 2차부재에 적용한다.
② B급 : 항복비 80% 이하, 충격흡수에너지 규정을 만족하는 내진 주요구조부재용이다.
③ C급 : B급 규정에 판두께방향(Z) 특성을 추가해 라멜라티어링을 방지한다.
Ⅲ. 적용부위
A급은 계단·비내력 2차부재, B급은 기둥·보 등 내진 주요부재, C급은 다이아프램 관통부·박스기둥 코너 등 판두께방향 인장이 발생하는 후판 용접교차부에 적용한다.
Ⅳ. 시공관리
① Mill Sheet에서 등급별 규정치(항복비·충격값·Z특성)를 확인한다.
② 반입검사 시 등급 혼용을 방지한다.
③ 용접 시 강종에 맞는 입열·예열을 관리한다.
항복비가 낮을수록 항복 후 파단까지의 변형여유(소성영역)가 커, 지진 시 부재가 급격히 파단되지 않고 에너지를 흡수하며 변형되는 연성거동을 확보할 수 있다.
Ⅴ. 맺음말
SN강 등급 선정은 부재의 구조적 중요도와 접합부 응력상태를 종합적으로 고려해 결정해야 하며, 반입 단계의 서류 검증이 필수적이다.
서술형예상TMCP강의 제조원리와 시공(용접) 시 유의사항을 설명하시오. (25점)
Ⅰ. 개요
TMCP강은 합금원소 첨가 없이 압연공정 제어만으로 고강도·고인성·우수한 용접성을 확보한 강재로, 초고층·후판 부재에 널리 적용된다.
Ⅱ. 제조원리
① 제어압연 : 가공온도·압하량을 제어해 결정립을 미세화한다.
② 제어냉각 : 가속냉각으로 조직을 강화한다.
③ 결과 : 탄소당량(Ceq) 저감으로 후판에서도 항복강도·인성을 동시에 확보한다.
Ⅲ. 시공(용접) 시 유의사항
① 낮은 탄소당량으로 예열 생략이 가능한 경우가 많으나 시공사양서 확인이 필수다.
② 과도한 입열(용접전류·속도)은 열영향부(HAZ) 인성 저하를 유발할 수 있어 입열량 관리가 필요하다.
③ 다층용접 시 층간온도를 준수한다.
④ 비파괴검사(UT)로 용접부 건전성을 확인한다.
Ⅳ. 적용 시 효과
예열공정 절감으로 공기단축·비용절감 효과가 있으며, 후판 적용 시에도 안정적인 구조성능을 확보할 수 있다.
탄소당량 Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 공식에서 TMCP강은 합금원소 배합을 최소화하면서 압연·냉각 제어로 강도를 확보해 Ceq가 낮게 유지된다.
Ⅴ. 맺음말
TMCP강은 용접성이 우수하나 무조건 예열이 불필요한 것은 아니므로, 시공사양서와 현장 조건(판두께·기온)에 따라 예열 여부를 판단해야 한다.