두께방향 인장시험, Z-Direction Tensile Test

Z-Direction Tensile Strength Test
STEELMAX Steel Story

 

Z-Direction 이 뭐냐구요?
두께 방향 인장 시험이 뭐냐구요?

속을 보자는 겁니다.
속을 홀랑 까서 보자는 겁니다.

힘 있는 기관마다,
뭣 좀 하려면 공인인증서를 찾고

신용평가기관의 평가서 제출을 요구합니다.
신용평가기관의 평가서를 보고 판단하겠다는 겁니다.

국가도 마찬가지죠.
세계에는 3 대 평가 기관이 있는데 영국의 피치

미국의 무디스와 스텐다드 앤드 푸어스 (S&P)가
국가의 신용 등급을 평가합니다.

그 평가 등급에 따라,
괜찮은 나라, 곧 거덜 날 나라로 구분이 됩니다.

객관적인 자료와 눈으로 확인되는
자료 외의 평가 항목까지 넣고,

그 국가에 숟가락 몇 개,
젓가락 몇 개까지 보고,

평판까지 보고
평가 등급을 매기며

기업이나 개인의 평가하는 기관들도,
부동산, 은행 거래, 대출금, 공과금 납부 등을 보는데,

결국 숟가락. 젓가락 몇 개까지 들여다 보고 평가합니다.
겉으로 봐서는 전부 나 잘났다고 떠드니

겉만 봐서는 모르겠고,
속까지  홀랑 까서 보고 등급을 매기는 거죠.

열 길 물속은 알아도
한 길 사람 속은 모른다는 말, 또는

열 길 물속은 알아도 한 치 사람 속은 모른다는
더 세게 표현한 말도 있습니다.

한 길은 성인의 신체 길이를 말합니다.
한 치는 3.3 cm를 말합니다.

철강의 시험 용어인 Z-Direction,
두께 방향 인장 시험,

같은 말이지만 이해하기는
둘 다, 어렵습니다.

간단히 말하면 겉 검사가 아닌
속 검사를 말합니다.

뜨거운 철강재가 차가워지면서
철강 속에 있는 불순물들은 가운데로 모입니다.

철강 금속의 성질을 나쁘게 하는 요소들,
특히 Sulfur (황 : S)는 강재의 인성과 연신율을 떨어뜨리고

고온 취성 (Brittleness : 고온에서 깨지는 성질) 유발 원소입니다.
S 와 편석을 일으키는 좀비 같은 원소들은

고온의 철강재가 냉각되면서 강재의 중심 가운데로 몰려,
꽁꽁 숨어버리고, 이를 철강에서는 중심 편석이라고 합니다.

따라서 좀비 원소들이 얼마나 있는지,
있다면 강재에 어느 정도 나쁜 영향을 주는지의 평가가 필요합니다.

이 Test는 고무 지우개를 연상하시면 됩니다.
우선 고무 지우개 넓은 양면에 연필, 두 개를 붙이고 (초강력 용접)

고무를 연필의 직경 수준이 되도록 깍아 낸 다음
양쪽에 붙은 연필을 잡아당겨 (인장),

고무의 가운데가 찢어져 (파단),
가운데 속이 보일 때까지 인장 (잡아당김)시키고

고무 (철강 시편) 한가운데 중심 편석이 많으면
인성과 연신율이 나쁘니,

길게 늘어나지 못하고
둘로 찢어질 것이고,

중심 편석이 적다면,
인성과 연신율이 좋으니

길게 엿처럼 늘어나다가
둘로 찢어지게 됩니다.

철강재에 어떤 충격이나 외력, stress가 주어져
강재가 파단 될 위기에 처해 있을 때

불순물이 많은 강재는 쉽게 파괴되겠지만
중심 편석 (S 등)이 적으면 충격이나

외력, stress에 견디게 됩니다.
오래 견디는 내구성이 필요한 해양구조물용 강재에

시험의 Spec 요구 사항이 나타나는
두께 방향 인장 시험 (Z-Direction)은

RA(Reduction Area)라는
용어로 압축되는데

A0 = 시험 전 단면적.
Af : 시험 후의 단면적으로

대부분의 해양 구조물용 강재의 경우
두께 방향 인장 시험 ( Z-Direction ) 결과치,  Z35를 요구하며

중심 편석 원소인 S의 함유량을
무려 0.006% 이하 (10만개 중 6개 이하)까지

요구하고 있어, 대표적인 일반구조용
강재인 SS400의 0.050%이하 (1만개 중 5개 이하)로

SS400 강종과 비교하면
무려 10배 가까운 청정도를 요구합니다.

※ Segregation (편석 : 偏析)
Nonuniform distribution of impurities, inclusions, and
alloying constituents in metals.

금속의 합금 성분, 불순물, 비금속 개재물이 금속 내 고루
분포되지 못하고, 모여 있는 현상을 말합니다.
합금 성분의 농도 차, 비중 차이에 의해서도 발생합니다.