금속재료 및 용접기술- Material/Welding P.E.
금속재료/용접 기술사가 전하는 기술과 과학 이야기
1. 주철(Cast Iron)의 정의 주철(Cast Iron)은 일반적으로 2.11% 이상의 탄소(C)를 함유한 Fe-C계 합금을 일컫는다. 실제 산업 현장에서는 보통 2.5% ~ 4.5%의 탄소와 1% ~ 3%의 규소(Si)를 함유한 4원소 이상의 합금 형태로 사용된다. 강(Steel)에 비해 융점이 낮고 유동성이 우수하여, 복잡한 형상을 만드는 ‘주조’ 공정에 최적화된 재료이다. 플랜트 현장에서는 밸브 body 재료로 많이 사용되는데, 주조성이나 내마모성면에서는 우수하지만, … 더 읽기
1. 오스테나이트(Austenite) 스테인리스강이란? 스테인리스강은 금속 조직에 따라 마르텐사이트, 페라이트, 오스테나이트(Austenite) 등으로 분류된다. 그중 오스테나이트(Austenite) 스테인리스강은 철(Fe)에 크롬(Cr, 18% 이상)과 니켈(Ni, 8% 이상)을 주합금 원소로 첨가하여 상온에서도 오스테나이트 조직을 유지하게 만든 강종이다. 전 세계 스테인리스 생산량의 약 60~70%를 차지할 정도로 범용성이 높으며, 대표적으로 ’18-8 스테인리스강’이라 불리는 300계열이 여기에 속한다. 현장 플랜트 설계 엔지니어로서 경험한 바로는, 오스테나이트 … 더 읽기
금속재료를 다루는 엔지니어라면 재료의 강도나 경도 같은 정적인 특성뿐 아니라, 하중 이력에 따라 변하는 거동까지 이해해야 한다. 그중에서도 재료가 겪은 하중의 이력이 다음 변형에 영향을 주는 ‘바우싱거 효과(Bauschinger Effect)’는 실무에서 매우 중요한 개념이다. 집에서 철사를 끊으려고 할 때, 가위가 없으면 보통 같은 자리를 앞뒤로 반복해서 구부리곤 한다. 신기하게도 처음에는 빳빳하던 철사가 몇 번 반복하면 어느 … 더 읽기
1. 스테인리스(Stainless)강이 녹슬지 않는 비밀 우리는 일상에서 ‘녹슬지 않는 철’, 즉 스테인리스(Stainless)강을 도처에서 만난다. 주방의 수저부터 거대한 산업 플랜트까지, 스테인리스강은 그 이름(Stainless)처럼 청결함과 내구성을 상징한다. 일반적인 철(Fe)이 공기와 물을 만나면 붉은 녹(Fe2O3)을 형성하며 부식되는 것과 달리, 스테인리스강이 그 매끄러운 광택을 유지하는 비결은 눈에 보이지 않는 단 몇 나노미터(nm) 두께의 ‘부동태 피막‘에 있다. 이번편에서는 설계 엔지니어로서 … 더 읽기
1. 온도가 낮아지면 금속은 유리처럼 변한다: 필수 저온 물성 LNG 나 수소 공장을 설계하다 보면, 극저온 환경에서 견디는 재료를 설계하는 일이 종종 발생한다. 금속 재료가 극저온(Cryogenic) 환경(-150°C 이하)에서 제 역할을 하기 위해서는 단순히 강도가 높은 것을 넘어, 다음과 같은 ‘3대 저온 물성’이 반드시 확보되어야 한다. 일반적인 탄소강은 상온에서 우수한 강도와 연성을 가지지만, 온도가 일정 수준 … 더 읽기
0. 서론: 크리프 수명을 어떻게 향상할 것인가? 1편에서 크리프(Creep)의 정의 및 3단계 곡선, 크리프 한도, 파단강도에 대하여 알아보았고, 이번편에서는 크리프(Creep) 수명에 영향을 미치는 본질적 인자 및 수명향상을 위한 대책에 대해서 논의하고자 한다. 플랜트 설계엔지니어로서 크리프 수명을 향상하기 위한 공학적 대책을 정확히 알고 설계에 반영하는 것은 매우 중요하다고 생각한다. 크리프의 기본적인 정의와 3단계 곡선에 대해서는 [고온의 … 더 읽기
1. 크리프(Creep)의 정의와 중요성 이번에는 시간에 따라 증가하는 변형 현상인 크리프 (Creep) 현상에 대해 2편에 걸쳐서 알아보고자 한다. 일반적인 금속 재료는 항복강도(Yield Strength) 이하의 응력에서는 변형이 멈추는 것이 상식이다. 하지만 온도가 높아지면 상황은 달라진다. 재료의 녹는점(Tm) 대비 약 40% (0.4 times x Tm) 이상의 고온 환경에서는 항복강도보다 훨씬 낮은 응력에서도 시간이 흐름에 따라 변형이 지속된다. … 더 읽기
1. 서론_들어가며 플랜트 설계등 실무를 하다보면 각종 용접부의 후열처리(PWHT) 적용을 자주 하게 된다. 두께가 두꺼운 Carbon Steel 용접이나, 일반적인 Low Alloy 용접에서는 잔류 응력 제거와 조직 경화를 완화시키고, 조직 안정화를 위해 용접 후열처리가 필수적이다. 하지만 오스테나이트계 스테인리스강(STS 300계열)은 특유의 금속학적 특성 때문에 일반적인 방식의 후열처리를 시행하지 않는 것을 원칙으로 한다. 오스테나이트 스테인리스강에서 PWHT를 피해야하는 공학적 … 더 읽기
앞서 기술한 피로 1편에서 피로(Fatigue)파괴의 정의와 S-N 곡선의 원리를 살펴보았다. 이번 2편에서는 재료의 피로수명(Fatigue Life)을 확인하는 시험 방법과 수명에 영향을 미치는 실무적 인자, 그리고 이를 방지하기 위한 공학적 대책을 정리한다. 플랜트 설계 엔지니어로서 오랜 시간 일하다 보니, 플랜트의 장기간 운전시 피로에 의한 다양한 문제가 발생하는 것을 알게 되었는데, 이러한 피로 파괴에 영향을 주는 인자와 방지에 … 더 읽기
현장에서 설비 사고가 난 경우를 조사하다 보면, 외관상 멀쩡하던 부품이 어느 날 갑자기 유리처럼 깨져 있는 경우를 종종 보게 된다. 특히 반복하중이 지속적으로 작용한 곳에 이러한 파괴가 많이 발견 되는데, 과하중도 아님에도 반복적 하중이 작동하는 곳에 왜 이런 일이 생길까? 바로 설계 엔지니어가 가장 피해야 할 ‘금속 피로(Fatigue)’ 때문이다. 즉, 기계 부품이나 구조물이 설계 수치보다 … 더 읽기