TMCP형 건축구조용 후판 -아키타운
TMCP (Thermo Mechanical Control Process) 강
TMCP형 건축구조용 후판
-아키타운
- TMCP 강재는 종래의 일반강재와는 달리 TMCP 법에 의하여 강재의 강화기구가 합금원소에 기인한 것이 아니고, 강의 저온변태조직을 이용한 것으로 제어압연을 통하여 미세한 퍼라이트(ferrite)조직을 얻을 수 있어 고인성확보가 가능하며 제어냉각으로 베이나이트(bainite)조직을 분산한 고강도 강재이다.
- TMCP 강재는 퍼라이트, 베이나이트 등 미시조직의 혼합된 조직으로 강이 항복강도가 낮아지는 반면 인장강도는 일반강재와 큰 차이가 없는 저항복비강으로 현재 강구조물의 설계가 허용응력도 설계법에서 종국내력설계법으로 이행되는 추세에 비추어 소성변형능력이 우수한 강재로 평가할 수 있다.
- TMCP 법을 적용하면 탄소당량의 증가없이도 높은 항복강도를 확보할 수 있으며, 탄소당량이 낮으므로 용접성이 우수하게 되어 용접시의 예열 경감 뿐만 아니라 시공관리가 용이하다.
- 제조 특성상 제어압연기술 및 가속냉각기술, 저온 압연에 의한 입자 미세화, 압연 직후 수냉방식에 의한 변형조직의 형태조절 등으로 강재의 강도와 인성의 향상시키며, 종래 강재에 비하여 탄소함유량을 크게 절감할 수 있으므로 항복강도증대 및 용접성을 개선할 수 있다.
- 부재의 철판두께가 40 mm를 초과시, 현 건축설계기준으로는 항복강도를 약 10%정도 저감하도록 되어있는 일반 강재에 비하여 TMCP강은 항복강도 저감없이 사용이 가능하므로
후판을 이용한 부재설계시 경제성이 있으며, 저탄소 함유량 (0.38% 이하) 으로 용접성이 우수하며 대입열 용접시공이 가능하며, 용접시공시 예열 및 선상가열에 대한 규제가 완화 가능하며, 항복비(항복강도/인장강도)가 80% 이하로 규제되어 내진성능이 우수하게 된다.
TMCP법은 Thermo-Mechanical Control Process의 약자로서 가공 열처리 또는 열가공 제어법이라고 불리고 있다. 즉 강재의 압연시 온도를 제어하는 제어압연을 기본으로 하고 그후 공랭 또는 수냉에 의한 가속 냉각법을 이용하여 원하는 강재의 기계적 성질을 확보하는 것이다. 따라서 TMCP는 제어압연으로 확보한 야금학적 특성을 유지시키면서 상변태도 제어하여 低 탄소당량(Ceq)일지라도 TMCP에 의해 소준(NOR')재에 비하여 높은 인장강도와 항복강도를 확보할 수 있다.
일반적으로 강재의 인장강도가 커질수록 탄소함유량이 많아지는데 탄소함량이 많다는 것은 취성적인 성질을 가지게 되어 열에 약한 특성을 가지게 되어 용접성이 떨어지게 된다. 그런데 TMCP강은 탄소당량이 낮음에도 불구하고 높은 인장강도를 발휘하고 낮은 탄소당량으로 용접성을 개선하고 강재의 두께가 증가하더라도 항복강도의 저하가 없도록 강재의 특성을 향상시킨 것이다.
현재 강재 분야는 HPS(High Performance Steel) 즉 고성능강의 연구에 상당한 노력을 기울이고 있다. 이는 기존 강재의 단점을 보완하고 강재의 물리적 특성, 용접성, 시공성을 개선한 강재로 이러한 강재는 고인장강, 부식에 대한 저항성이 크게 개선된 고내후성강, 두께를 변화시킨 Tapered Plate 등이 있는데 TMCP강도 이러한 고인장강의 일종으로 포항제철에서 생산되고 있다.
일반적인 TMCP강의 특성을 소개하면 다음과 같다.
(1) 低 Ceq로서 용접성이 우수하다.
두께 50mm의 SWS490B강을 종래방법으로 제조하면 Ceq가 0.42% 정도지만, TMCP로 제조하면 0.37% 정도로 가능하다. 따라서 용접성이 우수하므로 예열없이 상온에서 용접할 수 있다.
(2) 低 Ceq에도 불구하고 고강도이다.
동일 수준의 Ceq에서도 일반 압연재 및 비수냉형에 비해 높은 강도를 얻을 수 있다. 따라서 40mm이상 후판의 항복강도가 높아 건축물의 설계강도가 높아지므로 강재사용량을 절감할 수 있다.
(3) 항복비가 낮아 내진성이 우수하다.
가속냉각에 의해 항복비를 낮출수 있어 지진발생시 변형은 일어나지만 파단까지는 도달하지 않기 때문에 인명피해를 줄일 수 있다.
(4) 두께방향 연성 향상에 의해 Lamellar Tear에 대한 성능이 우수하다.