The Experts: 버진 볼트 현상의 비하인드 스토리

“버진 볼트 현상”이란 무엇인가요?

‘버진 볼트 현상(Virgin Bolt Phenomenon)’은 슈퍼볼트 텐셔너에 대한 초기 연구 중에 Rolf Steinbock에 의해 명명되었습니다. 그는 축력 값을 설정하기 위해 슈퍼볼트 텐셔너에 토크를 가해 해당 테스트 스터드를 신장하였고, 테스트 전후에 전체 길이를 측정했습니다. (이때, 훅의 법칙(Hooke’s Law)을 사용하여 하중을 계산했습니다.) 이 테스트에서 예상과 달리 모순된 결과가 발생하였고, 데이터 차트에서 설명하기 어려운 이상한 형태의 곡선이 나타났습니다. 테스트 하중을 제거하고 난 후 스터드를 다시 측정할 때, 테스트 스터드가 항상 원래의 전체 길이로 돌아가지 않아 큰 오차(한 번의 테스트에 대해 34%)가 발생하는 이상한 현상이 발견되었습니다.

흥미롭게도, 이 현상은 첫 번째 테스트에서만 발생했습니다. 그 이후, 스터드는 항상 새로 설정된 기본 길이로 되돌아갔습니다. 테스트는 항복 강도 이하에서 수행되었기 때문에 명백한 ‘영구 신장량’은 재료 항복으로 인해 발생하지 않았습니다. 추가 테스트 결과, 이것은 스터드까지 영향을 미치는 예열 처리된 재료로 인해 발생하는 문제인 것으로 밝혀졌습니다. 이러한 현상은 후열처리된 볼트에서는 관찰되지 않았습니다. 열처리는 상당히 큰 압축 힘에 의한 재료 내부의 핵 변형을 일으키고 결정립을 이동시켜 바(bar)의 외부를 빠르게 경화시킨다는 의견이 제시되었습니다. 제조 목적으로 외부의 표면 층을 제거하면 이러한 압력 분포를 완화할 수 있습니다. 완성된 스터드에 외부에서 작용하는 인장 하중은 결정립의 뱡향을 효과적으로 재배열합니다. (꼬인 체인을 다시 푸는 것에 비유할 수 있습니다.)

테스트 또는 현장 서비스를 위해 ‘버진’ 가공 스터드에 대한 중요한 신장량의 측정이 필요할 경우, 올바른 값을 측정하려면 스터드를 한번 신장한 후, 새로운 기본 길이를 다시 설정해야 합니다. ‘버진 볼트 현상’은 일반적으로 잘 알려져 있지 않지만, 적절한 신장량을 측정할 때 고려해야 할 매우 중요한 변수입니다.