재료의 이해

재질을 틀리면 나머지가 다 소용없습니다

도면대로 치수를 완벽하게 맞춰도 재질이 다르면 그 부품은 불량이에요. 현장에서 실제로 자주 나는 사고가 이런 것들입니다.

• 용접 구조물에 SS400을 써서 용접부에 균열이 감
• 조선 블록에 선급 각인 없는 강판이 섞여 들어가 검사에서 전량 반려
• 해수가 닿는 부품에 SUS316 대신 SUS304를 써서 몇 달 만에 구멍이 뚫림(공식)
• 굵은 축에 S45C를 써서 담금질했는데 속이 안 굳어 사용 중 부러짐

재료 기호는 30개를 외우는 게 아니라 읽는 법을 아는 것입니다. 규칙만 알면 처음 보는 기호도 뜻이 보여요.

철강 기호 해독법

KS 기호는 대체로 [재질] + [용도·성분] + [숫자] 로 되어 있습니다.

\\\` S S 4 0 0 │ │ └─┴─┴─ 최저 인장강도 400 N/mm² │ └─────── Structure (일반구조용) └───────── Steel (강)

S 4 5 C │ └─┴─ 탄소 함량 0.45% (규격 범위 0.42~0.48%) │ 뒤의 C = Carbon └───── Steel

S C M 4 3 5 │ │ │ │ └─┴ 탄소 0.35% (규격 0.33~0.38%) │ │ │ └──── 계열 번호 (SCM4xx 그룹) │ │ └────── Molybdenum (몰리브덴) │ └──────── Chromium (크롬) └────────── Steel

S U S 3 0 4 └─┴─┴────── Steel Use Stainless └─┴─┴ 300계 = 오스테나이트계 (비자성) \\\`

여기서 숫자의 의미가 계열마다 다릅니다.

> SS400은 최근 KS 개정으로 항복강도 기준 표기(SS275) 로 바뀌는 중이에요. 용접구조용 SM490도 SM355로 바뀝니다. 도면에 옛 기호와 새 기호가 섞여 나오니 표제란과 자재 성적서를 함께 보세요.

대표 4강종

SS400을 용접 구조물에 쓰면 안 되는 이유

SS400은 규격상 P와 S의 상한만 정해져 있고 탄소량 규정이 없습니다. 같은 SS400이라도 로트에 따라 탄소가 들쭉날쭉해서 용접부 품질을 보증할 수 없어요. 그래서 용접 하중을 받는 구조물에는 성분과 탄소당량이 규정된 용접구조용 압연강재(SM계) 를 씁니다.

탄소가 성질을 결정합니다

탄소는 강의 성격을 바꾸는 가장 큰 변수예요.

\\\ 탄소 ↑ → 강도 ↑ 경도 ↑ 담금질 효과 ↑ 연신율 ↓ 인성 ↓ 용접성 ↓ 절삭성 ↓ \\\

> 탄소 0.3% 미만은 담금질해도 안 굳습니다. "SS400 부품인데 좀 단단하게 해달라"는 요청이 오면 담금질이 아니라 재질 변경이나 침탄을 제안해야 해요.

탄소당량(Ceq) — 용접해도 되는지 판단하는 숫자

탄소만 보면 안 되고 Mn, Cr, Mo 같은 합금원소도 용접성을 나쁘게 만들어요. 이걸 탄소 하나로 환산한 값이 탄소당량입니다. 국제용접학회(IIW) 식이 가장 널리 쓰여요.

\\\ Ceq = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 \\\

실제 계산해봅시다. (대표 조성 기준이며 성적서 실측값으로 계산해야 합니다)

\\\` ① 용접구조용강 SM355 (C 0.18, Mn 1.40) Ceq = 0.18 + 1.40/6 = 0.18 + 0.233 = 0.41

② 기계구조용 S45C (C 0.45, Mn 0.75, Cr 0.20, Ni 0.20, Cu 0.30) Ceq = 0.45 + 0.75/6 + 0.20/5 + (0.20+0.30)/15 = 0.45 + 0.125 + 0.040 + 0.033 = 0.65

③ 크롬몰리브덴강 SCM435 (C 0.35, Mn 0.75, Cr 1.05, Mo 0.22) Ceq = 0.35 + 0.75/6 + (1.05+0.22)/5 = 0.35 + 0.125 + 0.254 = 0.73 \\\`

> S45C(0.65)와 SCM435(0.73)를 예열 없이 그냥 용접하면 거의 확실히 균열이 납니다. 판 두께, 구속도, 용접봉 수소량에 따라 조건이 달라지므로 실제 예열 온도는 WPS(용접절차사양서) 를 따르세요. 임의로 정하면 안 됩니다.

SUS304와 SUS316

Mo가 염소 이온에 의한 공식(pitting) 을 막아줍니다. 부산·거제·울산처럼 바닷바람이 닿는 환경에서는 304가 몇 달 만에 녹슨 점이 생기는 경우가 흔해요. 선박·해양 플랜트 부품에 316을 쓰는 이유입니다.

> SUS는 일반강 공구·작업대와 반드시 분리하세요. 철분이 표면에 옮으면 그 자리부터 녹이 슬어요(오염, contamination). 조선·플랜트 납품에서 클레임 사유가 됩니다. 그라인더 디스크, 와이어 브러시, 클램프까지 SUS 전용을 따로 둡니다.

자재를 받으면 확인할 것

• 실물 표면의 각인·마킹과 도면 지정 재질이 일치하는가
• 시험성적서(Mill Sheet)의 Heat No. 가 실물 각인과 같은가
• 용접 구조물이면 탄소당량이 성적서에 있는가
• 선급·원청 인증재라면 인증 스탬프가 찍혀 있는가
• 절단해서 나눠 쓸 자재라면 자르기 전에 마킹을 옮겨 적었는가

> 절단하면 원판의 각인이 잘려 나갑니다. 남은 조각에 등급·Heat No.를 옮기지 않으면 그 조각은 신원 불명 자재가 되어 쓸 수 없게 돼요. 외국인 근로자가 많은 블록 공장은 색띠 구분과 다국어 표기를 병행하는 게 실효성이 큽니다.