냉간 균열은 용접 생산에서 더 일반적인 유형의 균열로, 저합금 고강도강의 경우 용접이 마르텐사이트 변태 온도 부근의 낮은 온도로 냉각될 때 발생합니다. 저온 균열 형성의 세 가지 요소는 강철의 경화 경향, 용접부의 수소 함량 및 분포, 용접 조인트의 응력 상태입니다.
강의 경화 경향은 주로 화학 조성과 냉각 조건에 따라 달라집니다. 강의 경화 경향이 클수록 용접 시 냉간 균열이 발생할 가능성이 높아집니다. 경화 경향이 클수록 용접이 가열될 때 더 많은 마르텐사이트 조직이 생성되고 마르텐사이트 변형 능력이 낮기 때문에 취성 파괴가 발생하기 쉽습니다. 용접 조인트의 경화 경향은 화학적 조성, 냉각 조건뿐 아니라 용접 공정, 판 두께의 구조와도 관련이 있습니다.
그 중 화학성분이 강의 경화경향에 미치는 영향은 탄소당량법[2]을 이용하여 대략적으로 다음과 같이 추정할 수 있다.
CE(IIW) = C + Mn / 6 + (Cr + Mo + V) / 5 + (Cu + Ni) / 15
예를 들어, 두께가 20mm 미만인 강판의 경우 CE < 0.4%에서는 경화 경향이 중요하지 않습니다.
경화 경향이 큰 금속은 열적 불균형 상태에서 많은 수의 격자 결함을 형성하고, 응력 및 열적 불균형 상태에서는 균열 소스를 형성하고 심지어 팽창하여 매크로 균열을 형성합니다.
용접부와 열 영향부에 수소가 있으면 인성이 감소하고 수소 취성이 발생합니다. 고탄소 마르텐사이트 경화 조직은 수소 취성 및 저온 균열 민감도에 매우 민감합니다. 열 영향부의 최대 경도는 특정 고강도 강의 경화 경향을 평가하기 위해 용접에서 일반적으로 사용됩니다.
수소는 고강도강 용접에서 냉간 균열의 형성을 일으키는 중요한 요인 중 하나이며, 이를 지연 특성을 갖게 하며, 일반적으로 '수소 균열' 또는 '수소 유도 균열'이라고 불리는 수소 유도 지연 균열을 나타냅니다. '지연'이 발생하는 이유는 수소가 강철 내에서 확산되어 미세한 결함에 모여 응력을 발생시키고 균열이 발생하는 데 일정 시간이 걸리기 때문입니다.
고장력강 용접 이음부의 수소 함량이 높을수록 균열 발생 가능성이 높아지며, 수소 함량이 특정 임계값보다 높으면 균열이 나타나기 시작하며 임계값의 크기는 경우에 따라 다릅니다.
용접 열 영향부의 수소 농도가 충분히 높으면 마르텐사이트 조직(있는 경우)이 더욱 취화되어 균열이 형성됩니다.
고강도 강철 용접 냉간 균열은 강철 경화 경향, 수소의 유해한 영향뿐만 아니라 용접 조인트의 응력 상태에 따라 달라지며 때로는 응력 상태가 결정적인 역할을 하기도 합니다. 열응력(불균일한 가열 및 냉각), 상변화 응력(상변화 중 조직의 부피 변화), 용접 조인트의 구조 형태, 용접 순서 등이 구속력을 형성할 수 있습니다.
위에서 언급한 냉간균열 형성의 세 가지 요소는 각각 고유한 고유 법칙을 갖고 있지만 서로 영향을 미치기도 합니다. 일반적으로 열영향부와 용접금속의 경화 경향이 균열의 본질적인 요인인 반면, 수소는 강에 경화조직이 형성될 때만 균열을 유발하는 해로운 역할을 할 수 있습니다.
