황화물 형상 제어

물리화학적 작용 기구

일반 강에서 황은 망간과 결합하여 망간 황화물(MnS)이 된다. 열간 압연 시 이 무른 황화물은 납작한 판이나 줄 형태로 늘어난다. 이 개재물은 내부 노치처럼 작용하여 압연 방향에 직각으로 강을 약화시킨다. 칼슘과 세륨은 망간보다 황을 더 강하게 결합한다. 이를 용탕에 첨가하면 단단한 칼슘 또는 세륨 황화물이 생긴다. 이 황화물은 압연 시 변형되지 않고 작은 구슬로 남는다. 강은 모든 방향으로 더 균일해진다.

야금학적 중요성 및 용접 위험

줄 형태의 황화물은 주로 열영향부에서 라멜라 균열을 일으킨다. 이 균열은 수축 응력이 판 표면에 직각으로 당기고 납작한 개재물이 찢어질 때 생긴다. 특히 T형 이음, 모서리 용접, 황 함량이 높은 두꺼운 판이 위험하다. 구형 황화물은 면적을 가진 약점을 만들지 않으므로 균열 전파를 멈춘다. 동시에 칼슘과 세륨은 유리 황을 결합한다. 따라서 용접 비드의 열간 균열 위험이 줄어든다. 황화물 형상 제어가 없으면 강은 이방성을 유지하고 균열에 취약하다.

현장 실무 및 조치 지침

고하중 용접 구조물에는 항상 황화물 형상 제어된 강을 사용하라. 공급업체에 EN 10164에 따른 Z-품질 증명서(예: Z25 또는 Z35)를 요구하라. 용강 분석을 확인하라: 황 함량 0.005 % 미만, 칼슘 함량 약 20–40 ppm, Ca/S 비 1.5 초과. 이런 강은 일반적인 입열로 용접하되, 판 표면의 극심한 과열은 피하라. 줄 형태의 황화물 패턴이 있는 알 수 없는 고철에는 예열이 라멜라 균열에 확실히 도움이 되지 않는다 – 여기서는 판 두께의 추가 검사나 현대적인 세립강으로 교체만이 답이다.