취성파괴 (Brittle Fracture)
쉽게 풀면
휘어지지도 않고 갑자기 쩍 갈라지며 부서지는 파괴이다.
왜 중요한가
취성파괴는 예고 없이 음속에 가까운 속도로 균열이 전파되어 선체가 두 동강 날 수 있으므로, 조선용 강재의 등급 선정과 충격인성 요구값이 설계 온도에 따라 규정되는 근거가 됩니다. 실무에서는 LNG운반선 화물창 주변이나 극지 항해 선박처럼 저온에 노출되는 부위에 극저온용 강재나 고인성 등급을 지정하고, 용접부의 충격시험을 별도로 요구합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
2차대전기 리버티선의 취성파괴 사고 사례를 분석하여 이후 강재 인성기준과 구조설계 기준이 강화되었다.
온도 조건에 따른 파괴 거동 변화를 실험적으로 규명한 연구이다.
조금 더 깊게 보면
취성파괴는 재료가 약해서가 아니라 온도, 응력 상태, 결함 크기라는 세 조건이 겹칠 때 발생하므로, 상온 인장시험을 통과한 강재라도 저온의 삼축응력 상태에서는 파괴될 수 있습니다. 연성파괴가 큰 소성변형과 함께 서서히 진행되는 것과 달리 취성파괴는 파단면이 평탄하고 셰브론 무늬가 나타나 사고 조사에서 두 파괴를 구분하는 단서가 됩니다. 판 두께가 두꺼울수록 구속이 커져 취성 경향이 강해지므로 후판일수록 더 높은 인성 등급이 필요합니다. 취성파괴는 균열이 특정 임계 크기(임계결함크기)를 넘어야 전파되므로, 결함이 그 이하로 유지되도록 비파괴검사와 제작 품질관리를 통해 결함 크기를 관리하는 것이 인성 확보와 함께 취성파괴 방지의 또 다른 축이 된다. 취성파괴는 재료가 약해서가 아니라 온도, 응력 상태, 결함 크기라는 세 조건이 겹칠 때 발생하므로, 상온 인장시험을 통과한 강재라도 저온의 삼축응력 상태에서는 파괴될 수 있다.
주의할 점
취성파괴는 사전 징후 없이 급격히 발생할 수 있어 정적강도 계산만으로는 안전성을 보장할 수 없으며 충격인성 기준 관리가 필수적이다. 취성파괴는 사전 징후 없이 급격히 발생할 수 있어 정적강도 계산만으로는 안전성을 보장할 수 없으며 충격인성 기준 관리가 필수적이다. 판 두께가 두꺼울수록 구속이 커져 취성 경향이 강해지므로 후판일수록 더 높은 인성 등급이 필요하다.