응력집중계수

물리화학적 작용 메커니즘

균열 선단에서는 응력이 집중된다. 이론적으로 응력은 그곳에서 무한히 커진다. 응력집중계수 K는 이러한 응력 집중의 강도를 나타낸다. K는 공칭응력, 균열 길이 및 형상 계수로부터 계산한다. 단위는 MPa·√m이다. 모든 재료는 임계값 K_IC까지 견딘다. K가 K_IC보다 작으면 균열은 안정적으로 유지되거나 천천히 성장한다. K가 K_IC보다 크면 균열이 급격히 계속 파단된다.

용접 시 야금학적 관련성 및 위험

용접부에는 종종 작은 균열이나 초기 균열이 포함된다. 또한 용접 잔류응력은 높은 인장응력을 발생시킨다. 둘 다 응력집중계수 K를 증가시킨다. 열영향부에서는 마르텐사이트가 생성될 수 있다. 마르텐사이트는 파괴인성 K_IC가 낮다. 그러면 작은 균열만으로도 K를 K_IC 이상으로 끌어올릴 수 있다. 균열은 예고 없이 취성으로 성장한다. 용착금속 내 수소는 이러한 위험을 강화한다.

현장 실무 및 조치 지침

깨끗한 용접부 준비와 적합한 용가재로 균열을 방지하라. 규정된 예열 온도를 준수하라. 이는 냉각을 늦추고 단단한 마르텐사이트를 방지한다. 체계적인 용접 순서나 응력 제거 어닐링으로 용접 잔류응력을 줄여라. 용접 후 균열을 발견하면 길이를 측정하고 파괴역학적 방법으로 평가하라. K가 허용값을 초과하면 균열을 완전히 제거하고 다시 용접해야 한다.