손상 누적
손상 누적은 반복적인 기계적 또는 열적 하중으로 인해 미세 손상이 점진적으로 증가하는 것을 말한다. 각 하중 또는 열 사이클은 미세 균열이나 조직 변화를 생성하며, 이것이 누적된다. 손상이 임계 크기에 도달하면 부품은 예고 없이 파괴된다.
물리화학적 작용 메커니즘
모든 하중 사이클은 노치, 개재물 또는 결정립 결함에서 미세한 소성 변형을 일으킨다. 이러한 변형은 결정 격자를 찢어 미세 균열을 형성한다. 균열 선단에서는 높은 응력 집중이 발생하여, 매 사이클마다 균열이 조금씩 성장하게 한다. 열적 교번은 팽창과 수축을 통해 조직에 추가적인 부담을 준다. 이렇게 손상이 지속적으로 누적된다.
야금학적 관련성 및 용접 시 위험
용접 비드는 거의 항상 기공, 슬래그 개재물 또는 언더컷과 같은 작은 결함을 포함한다. 이러한 결함은 응력 집중원으로 작용하여 손상 축적을 시작한다. 추가적으로 용접 잔류응력은 작용 하중과 더해져 손상을 가속화하는 예비 하중을 생성한다. 열영향부에서는 조대한 결정립이나 취성 마르텐사이트가 균열 전파를 더 촉진할 수 있다. 이로 인해 견딜 수 있는 하중 사이클 수가 감소하고 부재가 더 빨리 파손된다.
현장 실무 및 조치 지침
비드 전이부에서 날카로운 노치와 언더컷을 피하십시오. 응력 집중을 줄이기 위해 비드 전이부를 매끄럽게 연마하십시오. 모재에 충분한 인성을 가진 용가재를 선택하십시오. 높은 하중 사이클 수에서는 잔류응력 제거를 위한 후열 처리가 권장됩니다. 잔여 수명을 추정하기 위해 하중 사이클의 횟수와 크기를 기록하십시오. 중요한 용접 비드를 정기적으로 균열 발생 여부에 대해 점검하십시오.