라멜라 티어링·재열균열

라멜라 티어링(Lamellar Tearing)과 재열균열(Reheat Cracking)은 특정 조건에서 발생하는 특수한 용접 균열입니다. 일반적인 균열과는 발생 메커니즘이 다르므로 별도의 예방 전략이 필요합니다.

라멜라 티어링(Lamellar Tearing)

압연 강판의 두께 방향(Z-direction)에서 발생하는 층상 파단입니다. 압연 방향(X, Y)에는 양호한 연성을 보이지만, 두께 방향(Z)으로는 연성이 매우 낮아 계단 모양의 균열이 발생합니다.

발생 메커니즘:
1. 압연 시 MnS(황화망간), 산화물 등 비금속 개재물이 압연 방향으로 얇게 펴짐
2. 이 개재물 층이 두께 방향의 연성을 심각하게 저하시킴
3. 용접 수축 응력이 두께 방향으로 작용할 때
4. 개재물 층을 따라 계단형(Step-like) 균열 발생

특징적 균열 형태: HAZ 바로 아래에서 모재 압연면과 평행하게 계단 모양으로 진행. T-이음, 십자 이음 등 두께 방향 응력이 큰 이음부에서 발생.

라멜라 티어링 방지법

1. Z-quality 강재 사용:
- EN 10164 규격: Z15 (RA ≥ 15%), Z25 (RA ≥ 25%), Z35 (RA ≥ 35%)
- Z값은 두께 방향 인장시험의 단면 수축률(Reduction of Area)
- Z25 이상이면 라멜라 티어링 위험 크게 감소

2. 이음 설계 변경:
- 용접 수축 응력이 두께 방향으로 작용하지 않도록 이음 형상 변경
- T-이음 → 맞대기 이음으로 변경 검토
- 용접 비드를 판 표면과 평행하게 배치

3. 버터링(Buttering):
- 라멜라 티어링 위험 면에 먼저 1~2층의 용착금속을 올림
- 수축 응력을 버터링 층이 흡수하여 모재 보호
- ERNiCrMo-3(Inconel 625) 등 연성이 좋은 필러 사용

재열균열(Reheat Cracking)

PWHT(용접후열처리) 또는 고온 사용 중에 HAZ의 조대 결정립 영역(CGHAZ)에서 발생하는 입계 균열입니다.

발생 메커니즘:
1. 용접 시 HAZ의 결정립이 조대화
2. Cr, Mo, V 등의 합금원소가 입내(Grain Interior)에 탄화물로 석출 → 입내 강화
3. PWHT 가열 시 입내는 강화되었으나 입계(Grain Boundary)는 상대적으로 약화
4. 응력 이완(Stress Relaxation) 과정에서 입계에 변형이 집중 → 균열 발생

취약 재료:
- Cr-Mo-V 강: 가장 위험. 2.25Cr-1Mo (P22)에 V 첨가 시 민감도 급증
- 오스테나이트계 STS: 안정화되지 않은 Type 304, 316
- Ni기 합금: Waspaloy 등 석출경화형 합금

방지:
- 적절한 PWHT 승온 속도 관리 (급속 가열 회피)
- 용접 입열 제어로 CGHAZ 폭 최소화
- V 함량이 낮은 재료 선택