마자막의 A.B.C는 용접성을 나타내는 것으로 A보다는 C가 용접성이 양호한 고품질의 강을 의미 한다.
* 특수강재
TMPC : 두깨 40mm 이상 80mm 이하 후판에서도 항복강도가 저하하지 않는다.
SM570 : 강판, 강대 및 형강으로 적용두깨 100mm 이하로 제한하고 있으나,
150mm 이하까지 필요에 따라 제조할 수 있다.
SN : 건축구조용강이라 하며, 용접성, 냉간가공성, 인장강도 등이 우수하다.
STKN : SN강재와 같이, 용접성, 냉간가공성이 배려된 원형강관용.
FR강(내화강) : 600℃ 이하의 범위에서 무내화(無耐火) 피복이 가능하다.
SPA강(내후성강) : 내후성(耐候性)이 높다.
SS400과 SM490의 차이
우리가 철골조 건물을 설계·시공하려 할 때에 어떠한 강재를 사용할 것인가에 대해 고민을 하게 되며 또 강재를 선정하였다 하더라도 강재의 명칭에 대하여 소홀하게 된다.
토목, 건축구조물에 사용되는 강재는 크게 두 가지로 나누어진다,
하나는 통상 가장 널리 쓰이는 일반구조용 (Steel Structural, SS400, SS490) 강재로 이것은 접합부가 용접보다는 고력볼트접합일 경우에 사용하는 강재이다.
즉, 용접성이 떨어지기 때문에 접합부를 용접으로 설계되어지는 경우에는
용접구조용 (Steel Marine , SM400, SM490) 강재를 사용하여야 한다.
SM강재는 전에는 SWS강재로 표기하여 사용했으나 최근에 와서 바뀌었으므로 명칭에 혼돈이 없어야 하겠다. 명칭 뒤에 있는 숫자는 강재의 인장강도를 나타내며 단위는 N/㎟로 나타낸다.
예를 들자면 SM400강재라면 용접구조용 강재이며 인장강도가 400N/㎟를 말하는 것이다.
또한 용접구조용 강재인 경우에는 끝자리에 A, B, C 또는 YA, YB 등의 기호가 더 붙게 되는데 A, B, 그리고 C기호는 A, B, C순으로 용접성이 양호하며, 재질의 큰 차이점은 강재의 탄소의 함유량이 A보다는 C가 적기 때문에 연성, 충격특성, 용접성이 뛰어나게 된다.
특히 A강재인 경우에는 충격하중의 척도인 샤르피 흡수 에너지에 관한 규격이 정해져 있지 않기 때문에 충격하중이 있는 구조물에서는 사용하지 말아야 하며 일반 구조물인 경우에도 B, C의 강재를 사용하는 것이 구조물의 질을 높이는 것이 되겠다.
또 SM490YA 강재. SM490YB 강재를 SM490A 강재, SM490B 강재와 비교해 본다면 인장강도의 차이는 없지만 항복강도는 Y가 있는 강재가 더 뛰어나다.
그러나 SM490YA 강재와 SM490YB 강재의 화학 성분의 차이는 없다. 이런 여러 가지를 종합해 보면 이런 결론을 가질 수 있지 않을까 한다.
SS강재보다는 SM강재를, 400강도의 강재보다는 490강도의 강재를, A등급 강재보다는 B등급, C등급의 강재를, 그리고 모든 것이 다 같다 할지라도 Y자가 붙은 강재를 사용하는 것이 어떨까?
구조물에 사용하는 강재는 통상 강철이라고 한다.
보통 철은 철광석에 코크스와 석회석등을 혼합하여 제련하여 얻게 되는데 이때 얻어지는 철은 우리가 통상 말하는 무쇠인 선철을 말하는 것이며, 이 선철은 탄소 함유량이 많아 충격 하중에 약하며 인장강도도 썩 좋지가 않다. 이러한 과정을 제선이라고 하며, 이 선철을 구조물에 사용하는 강철을 만드는 과정을 제강이라고 한다.
선철에 여러 가지 원소를 함유하여 구조적 특성이 좋은 강철을 만들게 된다.
이렇게 만들어진 강철을 가지고 열간 압연을 하게 되면 구조물에 사용 하는 여러가지 형태의 구조용 강재가 되며, 대표적으로는 H형강,ㄱ형강,ㄷ형강,강관등을 만들게 된다.
또한 이렇게 만들어진 얇은 철판으로 냉간 성형을 하게 되면 경량형강으로써 경량철골조에 많이 사용하는 purlin이나 girth로 사용하게 된다. 따라서 구조용 강재의 종류에 따라 화학성분의 차이는 있지만 강철의 대부분을 차지하는 5종류의 화학성분이 있다.
그 화학성분의 역할에 대하여 알아 보기로 하자.
철의 5대원소는 탄소(C), 규소(Si), 망간(Mn), 인(P),그리고 황(S)이다.
(1) 탄소의 영향 - 항복점,인장강도,경도 : 탄소량의 증가에 따라 증가한다. - 신률,연신률,연성 : 탄소량의 증가에 따라 감소한다. - 구조용 강재를 제조하기 위해서는 탄소의 함유량을 0.1-0.23% 이내로 조정하여야 하며 연성,충격특성,용접성을 증가시켜 구조용 강재의 강도 특성을 확보 해야 한다.
(2) 규소의 영향 - 규소량의 증가에 따라 인장강도 및 항복점이 상승한다. - 규소량이 0.2-0.4%일 때 신률과 수축률이 급격하게 상승한다.
(3) 망간의 영향 - 망간은 0.5% 정도까지는 강도의 상승이 없으나 0.5%이상에서는 망간의 증가에 따라 강도가 현저하게 상승한다. - 탄소가 증가하면 앞서 이야기 했듯이 강도는 상승하나 충격하중에 저항능력은 떨어지므로 충격특성의 향상을 위해 망간의 양을 증가시킨다.
(4) 인의 영향 내후성은 향상 시키나 용접성,냉간가공성,충격특성을 저하시키므로 양을 줄이는 것이 좋다.
(5) 유황의 영향 유황의 영향으로 섭씨 1300도 이상에서 용해된다.
(6) 기타 - Cu, Ni, Cr, Mo, Nb, V, B 등의 합금원소들은 필요에 따라 의도적으로 첨가하여 강도를 높이거나 충격특성을 향상시키는 원소이다. - Ti, Al은 탈산제로써 의도적으로 첨가하여 결정입자를 미세화 시킴. 이러한 원소들은 위에서 설명했듯이 구조물에 사용하는 강철에 대부분을 차지함으로써 평상시는 물론이고 태풍시나 지진시에도 훌륭한 인성을 가진 재료로써 우리를 보호해 주는 건설재료로써 태어나게 되었다.
