고력볼트의 수소지연파괴 (출처 : 핵심구조상식)

고력볼트 F13T 사용시 고려해야 할 수조지연파괴에 대해 소개함.

 

1. 지연파괴(Delayed Fracture) 정의

수소지연파괴

 

- 상온에서 고장력볼트에 항복점보다 낮은 하중을 장시간 유지시키면, 외견상으로는 아무런 사전 변형없이 갑작스럽게 취성파괴를(징후없이 갑작스런 파괴) 일으키는 현상을 지연파괴라 함.
- 주로 수소취성(Hydrogen Embrittlement)에 의해 발생되므로 수소지연파괴라고도 불림.

2. 발생원인 및 방지 대책 : 발생원인으로는 크게 수소취성과 응력부식 파괴로 나눌 수 있음

1) 수소취성 파괴의 발생원인

- 강에 침투한 수소의 결정 격자내에 존재하는 수소원자가 소성 변형을 곤란하게 하여 취성을 일으키는 경우 이를 수소취성이라함.
- 강재도금처리과정에서 산세척
- 전기용융도금 피도물에 걸려 있는 음극에서 발생된 수소

2) 수소취성 파괴의 방지대책
- 화학적 산세척 피하고 기계적  쇼트브라스트 
- 전기용융도금 피하고, 도금시 반드시 탈수 처리


3) 응력부식 균열의 발생원인
- 강에 수소가 침투하지 않도록 열처리한 강재에 발생되는 응력부식 파괴(미도금처리)
- 대기중 염분, 산류가 물에 녹아 전기분해가 발생 수소가 강재에 침투
- 강재 성분중에서 선택적 용해 이루어져 단면적이 감소하여 응력집중이 반복발생

4) 응력부식 균열의 방지대책
- 페인트등 표면피복으로 전해질 차단(대기 중 염분, 수분, 산성가스에 의한 부식차단)
- 강재를 무기질 아연말 도료 도장이나 다크로 처리로 산성가스 차단으로 부식 어제

*다크로 처리 피막 : 금속 아연분말을 금속산화물로 결합한 내식성이 높은 은백색의 표면처리(자동차, 조선, 토목건축등에 사용)


3. 지연파괴 특징 및 사용조건

1) 인장강도가 120kgf/mm2 이상의 강도가 클수록 응력집중이 클 경우 발생하는 특징을 갖고 있음.
2) 국내기준에서는 KS B 1010에 의하여 F13T사용시 수소지연파괴 민감도 시험에 대하여 합격된 시험성적표가 첨부된 제품에 한하여 사용을 허용하고 있음.