이런 문제가 나오면 솔직히 기계를 전공하지 않은 여타의 전공자들 그리고 실제로 현업에서 구조 계산의 설계를 해 보지 않은 분들은 어디서 부터 어떻게 설명을 이어나가야 할지 답답한 상황을 접하게 됩니다.

지금 이해하고 있는 내용이 맞습니다. 재료에 가해지는 응력의 위험도를 기준으로 보면 전단이 가장 위험하고 그 다음이 인장이며, 가장 낮은 위험도는 압축입니다.

따라서 용접을 진행함에 있어서도 이런 기준으로 접근하면 됩니다.

안녕하세요 

소재와 용접 산업 기술 발전에 수고가 많습니다
문의 주셔서 감사드리며 관리자님께서 이미 핵심답변을 주셔서 참고사항을 드립니다

우선 기술사 목표 수험생으로 판단되는바

유관지식 축적과 답변 예시가 될 수 있는

지식을 아래에 조금이나마 드립니다

질문이 구조물이 응력을 가진 상태에 따른 용접순서를 파악하고자 하는 질문이긴 하지만 용접 잔류응력 부분을 확대 하였습니다

ㅡ 아 래 ㅡ

문제 요약 

생략

주요 원인 

생략

핵심 변수 (요소 기술)
모재 두께, 크기, 열팽창계수와 유동응력 등 물리적 특성, 특정성분, 용해/응고 가열/냉각속도, 구속도, 용접법, 용접순서, 용접위치, 입열량, 층간온도 등

각종 영향
(내부잔류ㆍ면외/면내 변형ㆍ균열ㆍ파단ㆍ사고ㆍ인재)
잔류응력 최대치는 항복강도 이하라고 할수 있으며 이를 넘어설 경우 변형ㆍ균열 발생/진전/파괴 ㆍ소재에 따라 용접부 부식 균열ㆍ 부식 피로 영향 등이 발생

방지 대책
♡용접시공 기술에 의한 잔류응력 컨트롤♡
모재에 가능한 적은 열을 가하고 한곳에 열량 집중 방지
적절한 용착법과 홈형상 및 ♡용접순서♡ 등을 사전에 고려
용접 분위기 온도 감소 (용접부와 주변 - 중동/러시아)
예열/후열 등 열처리
잔류응력 완화 처리 (응력제거 템퍼링과 각종 피닝) 
변형 교정 (연강/박판같이 교정 용이한 조건에서)
변형을 고려한 역변형
구조물의 전체적인 용접 잔류응력 시뮬레이션 모사/고찰 등

추가 어필
본인/조직체/사회시사 경험이나 
향후 업무로 접할 경우 적용 계획
문제에 대한 핵심요약과 중요성 등 마무리로 
적정수준 답안 채움 등

공통 활용
1개 문제에 1개 그래프 표 모형 창의적 모식도

적절히 활용 생성 배치

기술사 시험의 딱 정해진 답안은 없다고 합니다

큐넷에서 기술사 시험은 기출문제만 제공되는 사유와 같습니다

문제는 지속 변형 발전되어 기타 등급 자격증과

달리 출제되고 출제자 채점자 들은 엄격하게 차출되고 시험이 관리되고 있습니다

재료와 용접 기술도 지속 개발되고 개선되기 때문이기도 합니다

(부산에서 서울가는 방법이 다양하고 각 장단점이 있는 것과 유사하지만 아시는 봐와 같이 현재 시점에서 말이나 개를 타고 가거나 우주선 인공위성을 타는 등 잘못된 답변이나 표기들은 엔지니어 최상위 결정권 역활인 기술사 시험에서 매우 큰 마이너스 점수)

끝으로 테크노넷에서 주관하는

용접기술사과정 수강자 시면

수업을 해주신 강사님들과 소통도 하면서

간접 경험들을 최대한 직접 경험한 수준으로

업그레이드 하여 상승하시길 바랍니다

아니시라면 곧 명절 지나서 곧

다가오는 4월 강의에 접속해

주시면 귀하에게 큰 도움이 됩니다

감사합니다 새해 건승하시길 바랍니다

잘 아시다시피 Welding sequence & direction 의 고려 중 가장 중요한 요인은 다음의 것들이 있을 겁니다.

1. To minimize deformation/distortion

2. To minimize residual stress for each direction

이 main 두가지의 지향점은 대개 고무풍선과 같아서 한쪽의 개선은 다른 한쪽의 손실을 가져오기 때문에 적정 방법의 선정은 Welding Engineers의 중요한 과제 중 하나가 될 것입니다. 

아울러 Residual stress & allowable stress에는 일반적으로 인장과 압축의 형태로만 평가하기에 전단 허용응력은 적용 Code에 따라 대개 50-80%인장 허용응력으로 평가하게 되는데 ( (이는 더 쉽게 파괴가 되기 때문) 여기서 전단응력이 지배하는 부재를 먼저 용접한다는 논리는 잘 이해가 되지 않습니다.  왜냐하면, 용접부의 Load는 이들 모두의 응력이 동시에 작용되고 또한 그 크기가 각기 다를 수도 있기 때문이며 전단응력을 위해 Welding Sequence를 우선 적용한다는 것이 어떤 방법과 특성을 가지는지 판단하기가 쉽지 않기 때문입니다.

한편, deformation/distortion/residual stress의  최소화에 미치는 변수들은 다음의 것들이 있을 겁니다.

• Weld Joint의 Geometry (Joint Type, 구속도, 부재 크기, 두께, 소재재질)
• 각 Stress의 분포도 (Fx,y,z & Mx,y,z) 와 크기
• 요구되는 용접량 (e.g., 각장) & Passes

따라서 단순한 Load (Stress)의 종류만으로 Sequence를 평가하는 것은 용접의 원리와 결과를 지나치게 단순화한 것으로 판단되며 아마도 시험 문제로 출제된다면 상당히 많은 조건이 따라야 할 것으로 봅니다.

만약, 조건이 확실치 않으면 출제자는 이의 제기에 대한 Defense에서 많은 곤혹을 치를 것으로 예상합니다.

예전에 출제가 되었던 사항으로 알고 있는데

질문하신분도 애매한 점이 있어 학습하시다 문의하시고 답변에도 그러한 의견이 담기게 되는 문제 같습니다

재료역학은 사실상 금속전공자보다 수학을 많이하는 기계전공자 중 일부 역학관련 학습이력이 많은경우에 유리한 사항이기도 합니다

저도 처음 기술사 학습시 해당문제를 접했을때 용접대상 금속재료의 일반적인 전단강도 인장강도 압축강도 관련 사항으로 보이기도 했고 용접후 모재나 용착금속의 잔류응력을 고려한 문제인지 학습시 기출문제의 답을 준비해 보는데 애매하기도 하였던 문제인데 역시나 문의를 주신 것으로 보입니다

통상 홈 용접시 발생하는 인장 및 압축 ♡잔류♡응력 중에 인장 잔류응력 발생하는 부위의 균열이 쉬우므로 이를 고려해야 하는 일반적 사항에 전단강도까지 추가되어진 문제로 보입니다 구조물의 용접이음의 부위들과 소재 및 품질에 따라 상이할수 있으나 소재의 전단력이 인장력보다 낮은 힘으로 변형되어질 수 있으므로 더 안정적이지 못한 부위로 보이긴 합니다 실제 탄소강에서 인장강도가 550-600이 나오는 후판의 전단강도는 400-500 정도 나오는 것을 확인한 실적이 있습니다 (클래드 강재의 접합면 전단강도를 구하려다 우연히 시험편 가공이 정확히 접합면이 아닌 약간 모재쪽으로 가공된 시험편을 평가해 본 사항이 참고 되었습니다

기계전공 수학과 역학에 소질있던 전 (연구기관) 직장동료가 가지고 있던 K 학부 기계과에서 원서로 쓴 교재 메커니컬 메카닉스 서적과 통상의 재료과에서 배우는 금속강도학과 변형 및 파괴역학 그리고 소성가공학에 등장하는 임계분해전단응력 (타우) 이 참고될 것 같습니다

다음은 소재별 인장 전단치 계수를 알수 있는 표이며 야금학적 특성상 주철은 전단응력이 더 높은데 주철은 용접을 하긴 하지만 강이나 알루미늄처럼 큰 구조물을 만들지도 않고 부품류로 주조나 조립을 많이 하게 됩니다

바꾸어 말해 주철을 제외한 통상의 소재들은 효과적인 가공법인 용접을 많이하고 전단강도가 인장강도보다 낮고 취약할 수 있고 압축응력은 홈 용접시 전단 인장에 비해 균열이나 변형을 야기시킬 가능성이 적은 조건으로 해석할 수 있습니다

콘크리트와 달리 강의 압축응력을 구하는 일은 적고 강구조물의 설계는 항복강도(한계상태설계법 등)를 기준으로 하고 있는데 전단강도가 0.75 요율인데 반하여 항복강도는 표준에서도 (고장력강 TS 490MPa급 인장에 기준하는 값을 YP355MPa급 = 0.72) 전단강도보다 더 낮은 값을 가지므로 항복강도 기반 설계는 구조물의 안전설계의 척도가 되는 것으로 보입니다

기타 유사한 용접시공 기술을 묻는 기출로는 구조물의 용접순서를 정해라는 것이 출제된 바 있으며 면을 모서리 부분 보다 먼저 해야 한다는 사항이 있으니 학습에 참고하시길 바랍니다

안녕하세요, 

위에 전문가 분들 의견에 몇가지 현장 용접과 관련된 생각을 공유해 봅니다.

인장력이 걸리는 부분이라면 예로 배관 길이가 부족해서 억지로 당겨서 맞추는 경우, 주변 용접부의 영향으로 인해 마지막 용접부에 걸리는 인장력 등이 있을 거 같습니다. 그리고 이런 부위는 지그 등으로 고정해서 아니면 빌드업으로 치수를 맞춰서 어째튼 용접을 마무리하게 됩니다. 그리고 인장력의 크기가 용접부의 설계응력을 초과하게 되면 문제가 되겠지만 문제가 없이 용접되는 경우도 많습니다. 정확한 인장력을 측정하면서 현장에서 용접을 하진 않습니다. 필요시 FEA로 분석을 하는 경우도 있겠네요..

압축력이 걸리는 부분은 그냥 용접하시면 될 거 같습니다.

전단력이 걸리는 부분도 인장력이 걸리는 부분과 크게 다르지 않을 것으로 예상됩니다. 마찬가지로 지그로 고정하고 용접이 가능하면 용접을 진행 할 수 있을 것이나, 마찬가지로 용접부의 응력보다는 전단력이 낮아야 할 것으로 생각됩니다. 이것도 마찬가지로 FEA로 추가 검토가 가능할 수 있을 듯 합니다.

힘이 인장, 압축, 전단인지는 설계 엔지니어들의 검토 사항 일 수 있겠으나, 실제 용접시 이런 부분을 검토해 가면서 용접을 하는지는 좀 의문이 듭니다. 오히려 피로 환경에 노출되어 문제가 되는 경우는 많이 봤는데, 그리고 PWHT를 통해 잔류응력 감소 가능하다는 의견도 필요할 수 있겠습니다..

감사합니다.