강재의 강종에 따른 분류(SS, SM, SHP 등)

1. 강종 표기 기준 관련

✔ 건설구조용 철강 KS 기준(2016) 변경에 따라 종전 앞에 영문 기호 뒤의 숫자 부분의 의미가 인장강도(N/㎟)에서 항복강도(N/㎟)을 표기하는 것으로 변경되었다.

KS D 3503 재료의 표기 방법 변경 과정(SS275기준)

1) SS41

2) SS400 : 1990년경에 변경됨. kg/cm2단위에서 SI 단위인 N/mm2 적용으로 변경됨

3) SS275 : 2016년 변경됨. 인장강도 기준 단위에서 항복강도 기준 단위로 표기 방법 변경 적용됨

 

✔ SS 400과 SS275 화학성분 및 강도 비교

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SS400의 표기가 SS275로 바뀌었으므로 SS275을 대체하여 SS400을 사용할 수 있을 것이라는 생각을 할 수도 있겠으나 이는 잘못된 인식이다.

 

✔ SS (Steel for Structure) 은 일반 구조용 압연강재이고, SM (Steel for Marine) 은 용접 구조용 압연강재입니다. SM 강재뿐 아니라 SS 에도 용접을 하지만, 용접연결이 많은 구조물에는 SM 강재를 사용하고, 볼트연결을 필요로 하는 구조물은 SS 강재를 주로 사용하게 된다.

✔ 철강의 5원소에는 C (탄소), Mn (망간), Si (규소), P (인), S (황)이 있으며, 강종에 따라 이에 대한 기준이 있다.

✔ 이 중 탄소의 경우 용접에 영향을 주는 인자로 강종과 관련된 주요 인자이다.

✔ 철강에 해로운 악영향을 주는 인(P)과 황(S)은 비금속개재물로 철강에서는 극히 꺼리는 물질로 용접성 저하, 피로파괴의 주범이기도 하다. 따라서 특수강에서는 아주 엄격히 관리하는 요소이다.

 

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2. 주요 세부 내용

1) 일반 구조용 압연강재 (SS재, Steel for Structure)

✔ 가장 많이 사용되고 있는 강종으로 토목용 강재는 일반적으로 이 SS을 사용한다. 특수한 경우가 아니라면 SM (용접구조용 : Steel for Marine)급은 거의 없다.

✔ 주요 강도부의 재료를 제외하고는 대부분의 기계 및 구조물의 보조재료로써 강판, 평강, 봉강 및 형강 등으로 사용

✔ 상온 이상 350℃까지의 온도 범위에서 안전하게 사용 가능

✔ 용접성에 있어서 SS275은 판 두께가 50㎜을 초과하지 않는 한 거의 문제되지 않으며, SS315 및 SS410은 용접하지 않는 곳에 사용한다.

✔ 판 두께가 50㎜ 이상인 경우 용접이 필요할 때는 SS275을 사용해서는 안되며, 용접구조용 압연강제(SWS)을 사용한다.

✔ 다만, 이 강재는 용접성 및 저온 인성을 보증하는 검사가 실시되지 않으므로 저 품질의 강재 혼입에 주의해야 한다.

✔ 또한 일반 구조용 압연강재는 탄소 %이 낮으므로 침탄용 강의 대용으로 사용될 경우가 있으나, 탈산이 불충분한 강이므로, 침탄에 의해서 이상 조직이 되기 쉽고, 연화점이 생기기 쉬우므로, 이러한 결점을 잘 알고 사용해야 한다.

✔ 일반구조용(SS275, SS315) 강재로 이것은 접합부가 용접보다는 고력볼트접합일 경우에 사용하는 강재이다.

✔ SS275(Steel Structure, 275) 일반 구조용 강종입니다. 뒤에 붙은 400은 항복강도를 나타냅니다.

✔ SS275은 용접 구조에 사용해도 좋으나 판 두께가 두꺼움에 따라 강철의 조직이 거칠어지므로 취성이 증가하고 또한 수축응력에 따라 다축 응력 상태가 발생할 염려가 있기 때문에 22mm이하일 때만 사용되는 것으로 하고 이것을 넘는 판 두께에 대해서는 용접 품질이 우수한 SM275재를 사용 한다.

 

2) 용접 구조용 압연강재 (SM재, Steel for Marine)

✔ SM강재는 전에는 SWS강재로 표기하여 사용했으나 최근에 와서 바뀌었다.

✔ 명칭 뒤에 있는 숫자는 강재의 항복강도를 나타내며 단위는 N/㎟로 나타낸다. 예를 들자면 SM275강재라면 용접구조용 강재이며 항복강도가 275N/㎟을 말하는 것이다.

✔ 용접 구조용 압연강재의 특징은 용접성이 우수하고, 탄소(C), 실리콘(Si) 및 망간(Mn) 함량을 규정하고 있으며, 대부분의 강종이 세미킬드강(semikilled steel), 또는 킬드강(killed steel)이다. 용접 구조용 압연강재 중 B및 C종은 충격시험에 의한 저온인성을 보증하고 있어서 취성파괴를 일으킬 염려가 없다. SWS490 이상에서는 용접시 충분한 주의와 적당한 열처리가 필요하다.

✔ SM355 (Steel for Marine, 355)은 일반 구요용인 SS275보다 용접성이 더 좋은 강종입니다. 일정 두께(T) 이상의 모재를 용접하기 위해서는 SS 보다는 SM강종이 용접 품질이 우수합니다. 뒤에 붙은 355은 항복강도를 나타냅니다. 즉, SM355은 SS275보다 용접성이 뛰어나고 항복강도로 뛰어납니다.

✔ 일반적으로 용접균열은 Hv < 350, 탄소당량 <0.44%(C + si/24 + Mn/6 + Ni/40 + Cr/5 + Mo/4+ V/14)이면 발생하지 않으나, 그 이상의 경우에는 예열한 후 한다. 저온 인성은 B종은 0℃, C종은 -10 ~ -20℃ 정도까지 보증된다. 또한 SWS-Y종은 Nb을 첨가한 강종으로, 항복비 (항복강도/인장강도)이 높은것이 특징이다.

✔ 용접 구조용강(SM재)은 저온인성 판정기준이 되는 샤르피(Charpy) 흡수에너지에 따라 A, B, C 3 종류의 규격이 있다.

A재는 0°C에서의 CVN 놋치 최소값에 대한 규정이 없음

B재는 2.8kgf·m이상,

C재는 4.8kgf·m이상으로, 판 두께에 따라 사용 한계를 정한함

SM355은 진정강(killed steel)과 반진정강(semi killed steel)이 있다. (반진정강으로 제조된 SM355이 사용될 수 있는 범위는 판 두께 25mm 정도까지)

 

3) SHP (Steel H Piles)

✔ H형강 말뚝(SHP)은 일반구조용 압연강재(SS)에 요구되는 화학적/기계적 특성 대비 유사한 성능 확보

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✔ 가설 흙막이 기준이 개정되어, 토목 구조용 H형강 'SHP' 적용 의무화

 SHP 강재 특성

① 내부식성 : 화학성분 중 Cu(구리) 성분 관리를 통해 지하수 등 부식환경 적합 내식 강재

② 용접성 우수 : 강재의 탄소당량 보증 통한 용접 품질 성능 향상

③ 충격인성 확보 : 샤르피 흡수에너지 보증을 통해 현장 항타 등 충격에도 쉽게 깨지지 않는 인성 유지

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4) SN (Steel New)

✔ 기존SS나 SM강재 보다 새롭다하여 New을 붙였습니다.

✔ 내진 건축구조용 압연강재 SHN규격의 H-BEAM인 건축구조용 강재가 일반구조용강재 SS275강 보다는 비싸지만 용접구조용강인 SM355보다 특별히 비싸게 판매되지 않고 있다.

 

5) SHN (Steel H-Beam New)

✔ 내진 설계 건물에 사용되는 강종

✔ SHN355은 SM355과 같은 인장강도를 갖고 용접성도 SM과 같은 성능을 보이지만, 내진용으로 특화 된 강종입니다.

✔ SHN규격의 H-BEAM인 건축구조용 강재가 일반구조용강재 SS275강 보다는 비싸지만 용접구조용강인 SM490보다 특별히 비싸게 판매되지 않고 있다.