탄소강과 스테인리스강의 이종강종 용접접합부의 용착금속부 파단내력에 관한 실험적 연구

Abstract

오스테나이트계 스테인리스강중에서 STS316L은 STS316에 비해 적은 탄소를 함유하고 있고 우수한 입계부식 저항성능과 소성변형 능력을 지니고 있기 때문에 현장용접 후에 별도 열처리가 필요없는 용접접합부나 내진성능이 요구되는 부재에 사용되어왔다. 이 논문에서는 실험을 통해 용접구조용 탄소강(SM355)과 오스테나이트계 스테인리스강(STS316L)의 이종강종을 티그용접한 용접접합부에서 최대내력과 파단메커니즘을 조사하였다. 실험체의 주요변수는 용접길이와 하중방향에 대한 용접방향으로 설정하였다. 실험체의 파단형태는 모재의 인장파단된 실험체를 제외하고는 용착금속의 인장파단, 전단파단 및 블록전단파단이 관찰되었다. 용착금속의 재료강도는 KS의 스테인리스강 용접봉(Y316L)의 설계강도를 만족하였다. 주요변수에 따른 접합부 파단강도가 비교되었고 동일용접길이에 대해 하중직각방향 용접선을 갖는 C2A2TFW 시리즈 실험체의 최대내력이 다른 두 시리즈의 실험체 내력보다 높게 나타났다. KDS, AISC, ASCE와 AISI의 현행기준식은 이종강종 용접접합부의 내력을 과소평가하였다.

Since STS316L among austenitic stainless steels types contains the less carbon compared to STS316 and exhibits excellent intergranular corrosion resistance and plasticity, it has been used under the welded condition without heat treatment after field welding and seismic performance requirement. This paper investigated the ultimate strength and weld metal fracture mechanism of carbon steel (SM355) and austenitic stainless steel (STS316L) fillet-welded connections with TIG (tungsten inert gas) welding through test results. Main variables of specimens are weld length and welding direction against loading. Fracture shapes of specimens were classified into three modes; tensile fracture, shear fracture and block shear fracture in weld metal except for specimens with the base metal tensile fracture. Material tensile strength of weld metal satisfied the minimum limitation of austenitic stainless steel weld rod (Y316L) in Korean Industrial Standards(KS). Ultimate strengths were compared according to the welding direction and weld length. C2A2TFW series with transverse fillet weld had the highest strength compared with other types (C2A2LFW series with longitudinal fillet weld and C2A2FW series with all round weld) based on identical weld length. It is known that current design specifications such as KDS, AISC, ASCE and AISI underestimated the strength of specimens. © 2021 Architectural Institute of Korea.