대형 용접물의 강종: A36, A572, S235JR, S355 비교

대형 프레임의 대부분은 네 가지 강종 중 하나로 만듭니다. 이들은 가까운 친척이고, 의도상 대체로 서로 바꿔 쓸 수 있으며, 어느 것을 고르느냐는 보통 도면이 어느 규격을 따르는지, 추가적인 항복 강도가 필요한지의 문제입니다.

비교와, 그것이 실제로 설계를 바꾸는 경우를 정리했습니다.

네 가지 강종

강종	규격	최소 항복 강도	인장 강도	용도
ASTM A36	ASTM A36/A36M	250 MPa (36 ksi)	400–550 MPa	미국의 판재와 형강 기본 강종
ASTM A572 Gr 50	ASTM A572/A572M	345 MPa (50 ksi)	최소 450 MPa	미국의 고장력 저합금강
S235JR	EN 10025-2	235 MPa	360–510 MPa	유럽의 일반 구조용
S355 (JR/J0/J2)	EN 10025-2	355 MPa	470–630 MPa	유럽 대형 구조물의 주력

실용적인 짝은 A36 ≈ S235JR 과 A572 Gr 50 ≈ S355 입니다. 동일하지는 않습니다. 화학 성분 한도, 공차 등급, 충격 요건이 다르지만, 일반적인 용접물이라면 업체는 이들을 동등품으로 취급하며, “A36 또는 동등품”이라고 적힌 도면은 현지 제철소가 재고로 가진 것으로 제작됩니다.

베트남과 인근 지역에서는 S355와 A572 Gr 50을 쉽게 구할 수 있고, A36과 S235JR도 마찬가지입니다. 이 목록에 특이한 것은 없습니다.

JR / J0 / J2 접미사의 의미

구매 담당자가 가장 자주 놓치는 부분이며, 때로는 매우 중요해지는 부분입니다.

접미사는 노치 인성, 즉 강재가 내야 하는 샤르피 V노치 충격 에너지와 그 온도를 규정합니다.

접미사	충격 시험 온도	최소 에너지
JR	+20 °C	27 J
J0	0 °C	27 J
J2	−20 °C	27 J
K2	−20 °C	40 J

프레임이 추운 기후에서 하중을 받는다면, 예를 들어 북유럽의 옥외 플랜트, 겨울의 한국, 냉동 창고라면 J2를 지정하십시오. 인성은 작은 결함이 취성 파괴로 번지는 것을 막는 것이며, 나중에 더할 수 없는 성질입니다.

설비가 온대나 열대 플랜트의 실내에 있다면 JR로 충분하고 더 저렴합니다.

실패의 유형: 도면에 접미사 없이 “S355”라고만 적혀 있고, 제철소가 가장 저렴한 적합 강종인 S355JR을 공급했는데, 그 프레임이 −25 °C가 되는 곳의 옥외에 놓입니다. 공급 자체에는 기술적으로 잘못된 것이 없습니다. 접미사를 적으십시오.

더 높은 항복 강도가 본전을 뽑는 경우

A36에서 A572 Gr 50으로, 또는 S235에서 S355로 바꾸면 약간의 소재 할증, 보통 톤당 몇 퍼센트로 항복 강도가 대략 40–50% 높아집니다.

설계가 강도로 결정될 때는 본전을 뽑습니다. 부재 치수가 응력으로 정해진다면 상위 강종으로 단면을 얇게 할 수 있습니다. 살 판재가 줄고, 쌓을 용접 금속이 줄고, 들어 올려 운송할 중량이 줄어듭니다. 강도로 결정되는 프레임에서는 할증을 넘어서는 이득이 나는 경우가 많습니다.

설계가 강성으로 결정될 때는 본전을 뽑지 못합니다. 영률은 이 강종들 모두 약 200 GPa입니다. 더 강한 강재가 더 뻣뻣한 강재는 아닙니다. 부재 치수가 처짐으로 정해진다면, 기계 베이스에서 흔히 그렇듯 공차가 파손이 아니라 정렬에 관한 것일 때, S355로 올려도 청구액이 높아지는 것 말고는 얻는 것이 전혀 없습니다.

확인 방법: 결정적이었던 검토가 응력이었는지 처짐이었는지 엔지니어에게 물어보십시오. 처짐이었다면 더 저렴한 강종을 유지하고, 그 돈은 단면 높이에 쓰십시오.

용접성과 예열

네 강종 모두 쉽게 용접할 수 있습니다. 관련된 수치는 **탄소 당량(CE 또는 CEV)**으로, 열영향부의 경화와 그에 따른 예열 요건을 예측합니다.

대략적인 기준은 다음과 같습니다.

• CE 0.40 미만: 중간 두께에서는 대체로 예열이 거의 또는 전혀 없이 용접 가능
• CE 0.40–0.50: 더 두꺼운 단면에서는 예열이 필요할 가능성이 높음
• CE 0.50 초과: 예열과 패스 간 온도 관리가 필요

A36과 S235JR은 보통 낮은 쪽에 있습니다. A572 Gr 50과 S355는 약간 더 높습니다. 두께도 화학 성분만큼 중요합니다. 같은 강종이라도 20 mm에서는 필요 없는 예열이 60 mm에서는 필요합니다. 주변의 차가운 질량이 접합부를 더 빠르게 담금질하기 때문입니다.

실제 CE는 표가 아니라 밀 시트에서 얻으십시오. 증명서에 인쇄되어 있고, WPS가 인증받았어야 할 기준도 그것입니다. AWS D1.1 쉽게 이해하기를 참고하십시오.

내후성 강재와 스테인리스강: 두 가지 예외

내후성 강재(ASTM A588 또는 S355J0WP)는 안정적인 산화 피막을 형성하며 옥외에서 도장 없이 사용할 수 있습니다. 교량이나 노출 구조물에 적합합니다. 프레임이 늘 물에 닿는 곳, 흘러내린 물이 얼룩을 남기는 곳, 이종 금속으로 무언가를 볼트 체결하는 곳에는 좋지 않은 선택입니다.

스테인리스강(304/316)은 식품, 제약, 해양용 스키드에 사용됩니다. 가격은 탄소강의 몇 배이고, 용접 방식이 다르며, 열팽창이 더 크고 열전도율이 낮아 변형이 더 크고, 용접 후 산세와 부동태 처리가 필요합니다. 외관 때문이 아니라 공정이 요구할 때 지정하십시오.

밀 시트

어떤 강종을 지정하든, 제철소 자체 검사 부서가 발행하고, 히트 번호까지 추적되며, 화학 성분과 기계적 성질이 기재된 EN 10204 3.1 증명서를 요구하십시오.

2.2 증명서는 귀사의 히트에 대한 시험 결과가 없는 적합 선언에 불과합니다. 하중을 받는 프레임에는 3.1을 요청하십시오. 비용은 들지 않으며, 3년 뒤 품질 보증 부서가 보고 싶어 할 서류입니다.

도면에 쓸 것

네 줄입니다.

1. 강종과 규격: “판재 및 형강: S355J2, EN 10025-2 준수” 또는 “ASTM A572 Grade 50”
2. 인성 접미사: 최저 사용 온도에 맞춰 선택
3. 증명서: “EN 10204 3.1에 따른 밀 시트 요구”
4. 대체 조항: “사전 서면 승인을 받은 동등 강종 허용”. 업체가 빨리 조달할 수 있는 것을 쓰도록 허용한다면 납기가 단축되는 경우가 많습니다

프레임이 강도로 결정되는지 강성으로 결정되는지, 또는 귀사의 납기에 이 지역이 실제로 공급할 수 있는 강종이 무엇인지 확신이 없으십니까? 도면을 보내 주십시오. 24영업시간 이내에 회신드립니다.