열간 압연 선박용 강판의 재료 및 재료 특성

열간압연 선박용 판재 분류 개요

열간압연 선박용 판재는 선체, 방수벽, 갑판 및 기타 해양 구조물 제작을 위해 특별히 제조된 구조용 강판으로, 분류 사회 규정 및 국제 표준에 따라 엄격하게 생산된다 이 판재는 두께 3mm에서 300mm, 폭 600mm에서 4200mm, 길이 최대 18,000mm까지 다양한 규격으로 공급된다 선박용 판재를 규정하는 가장 널리 인정된 규격은 ASTM A131/A131M으로, 주로 선박 제작에 사용하기 위한 구조용 강판, 형강, 막대재 및 리벳을 다룬다 본 규격에 따른 재료는 일반 강도 강재와 고강도 강재의 두 주요 그룹으로 분류된다. .

일반 강도 그룹에는 A, B, D, E 등급이 포함되며, 각 등급은 서로 다른 온도에서 규정된 최소 샤프리 V노치 충격 인성 특성에 따라 구분된다. 고강도 그룹에는 AH, DH, EH, FH 등급이 포함되며, 이들은 여러 강도 수준으로 제공되며, 규정된 최소 항복점은 46 ksi(315 MPa), 51 ksi(350 MPa) 또는 57 ksi(390 MPa)이다. 이 체계적인 분류를 통해 선박 설계자 및 엔지니어는 선박이 예상되는 구조적 위치, 작용 하중 및 환경 조건에 따라 적절한 강재 등급을 선택할 수 있다.

일반 강도 선박용 판재 재료 및 특성

일반 강도 선박용 판재—등급 A, B, D 및 E—는 공통의 기계적 성질 요구사항을 갖지만 주로 충격 인성 특성에서 차이를 보인다. 이 네 등급 모두 최소 규정 항복강도 34 ksi(235 MPa)와 인장강도 범위 58~75 ksi(400~520 MPa)를 나타낸다. 등급 A 강재는 가장 기본적인 등급으로 충격 시험을 요구하지 않는다. 등급 B 강재는 일반적인 인장강도 강재로, 우수한 인성, 강한 내식성, 그리고 뛰어난 가공성 및 용접성을 갖춘다. 등급 D 강재는 -20°C에서 충격 시험을 실시하며, 등급 E 강재는 가장 높은 일반 강도 등급으로 -40°C에서 시험을 실시한다. 두께가 40mm 이하인 판재의 경우 공기 냉각 압연 또는 제어 압연이 일반적인 납품 상태이다. 두께가 40mm를 초과하는 판재의 경우 강도 및 인성 향상을 위해 정화 처리 또는 열기계 제어 공정(TMCP)이 필요하다. .

일반 강도 선박용 판재의 화학 조성은 일관된 기계적 특성과 용접성을 보장하기 위해 엄격히 관리된다. A등급은 일반적으로 탄소 함량을 최대 0.21%, 규소 함량을 최대 0.50%, 망간 함량을 최대 0.60%로 제한하며, 인과 황은 각각 최대 0.035%로 제한한다. B, D, E등급은 탄소 및 불순물 함량 제한이 유사하되, 필요한 기계적 특성을 확보하기 위해 망간 함량을 조정한다. 강도와 인성 확보를 위해 망간 대 탄소 비율은 2.5 이상으로 유지된다. 이 판재는 우수한 용접성을 갖추고 있으며, 화학 조성과 기계적 특성에 대한 엄격한 관리 덕분에 해양 분야의 엄격한 요구 사항을 충족하는 일관되고 신뢰할 수 있는 품질을 제공한다. 용접 시에는 해당 강재 등급 및 예정된 용도 또는 사용 조건에 적합한 용접 공정이 적용될 것으로 전제한다. .

고강도 선박용 판재 재료 및 특성

고강도 선박용 강판—AH, DH, EH, FH 등급—은 선박 건조 시 구조적 요구 조건이 엄격한 응용 분야에 우수한 기계적 특성을 제공합니다. 이러한 등급은 32(최소 항복 강도 315 MPa), 36(최소 항복 강도 355 MPa), 40(최소 항복 강도 390 MPa) 등 여러 강도 수준으로 공급됩니다. 예를 들어, AH36, DH36, EH36 강판의 최소 항복 강도는 51 ksi(355 MPa)이며, 인장 강도 범위는 71–90 ksi(510–650 MPa)입니다. 이러한 등급의 높은 강도를 통해 선체 외판 두께를 줄일 수 있어 전체 선박 중량을 감소시키면서도 구조적 안정성을 유지할 수 있습니다. 각 강도 등급은 충격 시험 온도에 따라 품질 등급으로 추가 구분되며, 등급 A(0°C), 등급 D(-20°C), 등급 E(-40°C), 등급 F(-60°C)로 나뉜다. 이 포괄적인 분류 체계를 통해 비중요 내부 칸막이부터 극지 환경에서 작동하는 최고 응력 하중을 받는 외부 선체 부재에 이르기까지 모든 구조 부재에 적합한 강판 등급을 선택할 수 있다.

고강도 선박용 강판의 화학 조성에는 향상된 기계적 특성을 달성하기 위해 미세 합금 원소가 포함된다. 이러한 등급은 탄소 함량이 최대 0.18%, 망간 함량이 0.90~1.60%, 실리콘 함량이 0.10~0.50%이며, 인과 황은 각각 0.035% 이하로 제한된다. 니오븀(0.02~0.05%), 바나듐(0.05~0.10%), 티타늄(최대 0.02%) 및 기타 원소를 정밀하게 첨가함으로써 결정립 세화 및 석출 강화 효과를 얻는다. 층상 파단 저항이 요구되는 응용 분야의 경우, Z등급 강재(예: Z35)를 사용할 수 있으며, 두께 방향 인장 시험에서 규정된 최소 평균 단면 감소율은 35%이다. 고강도 선박용 판재의 납품 조건은 매우 중요하다. 일반적으로 열간 압연 후 바로 납품(as-rolled delivery)은 허용되지 않는다. 대신 판재는 정화(normalized), 정화 압연(normalized rolled) 또는 열기계제어압연(TMCP) 상태로 공급되어야 한다. TMCP는 제어된 압연 후 급속 냉각을 거치는 공정으로, 특히 저온에서 우수한 인성 특성을 갖는 미세 입자 구조를 형성한다. 열처리 조건은 각 판재에 명확히 표시되며, 정화 처리는 "N", 열기계제어압연 처리는 "TMCP"로 표기한다. 이러한 엄격한 공정 조건 관리는 고강도 선박용 판재가 현대식 선박 및 해양 구조물의 안전하고 신뢰성 있는 건조에 필수적인 강도, 인성, 용접성의 조합을 확보하도록 보장한다. .