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9Cr-1Mo-V-Nb 용착금속에서 생성된 탄화물이 고온 인장강도에 미치는 영향
문병록,이정훈,강남현,이태호,정우상,박철규,조경목 대한금속·재료학회 2019 대한금속·재료학회지 Vol.57 No.7
Alloy design of 9Cr-1Mo-V-Nb weld metals was carried out through thermodynamic simulation, and elevated temperature tensile testing was performed on the designed alloy. Based on the thermodynamic simulation of the 9Cr-1Mo-V-Nb weld metal, 0.09 to 0.10 wt% C was added to increase Cr-rich M23C6. Nitrogen was reduced from 0.04 to 0.02 wt% to suppress the formation of the Z-phase. Elevated tensile tests at 600 oC showed that the 0.10C specimen, in which a large amount of Cr-rich M23C6 was formed, produced a higher tensile strength and elongation than the 0.09C specimen. Below the fracture surfaces after the elevated temperature tensile test, the microvoids located in the 0.10C specimen were smaller than those in the 0.09C specimen. In the 0.10C and 0.09C specimens, the microvoids generated by oxide inclusions were mostly located in the grain boundaries. Cr-rich M23C6 precipitates in the weld metal were mainly located on the grain boundaries, and the (V, Nb)-rich MX precipitates were located in the grains. In the 0.10C weld metal, a large amount of Cr-rich M23C6 precipitates, which were coherent with the grain, were distributed at the grain boundaries. The coherent Cr-rich M23C6 precipitated along the grain boundary probably inhibited the mobility of dislocations and grain boundaries, and the propagation of microvoids generated by oxide inclusions, therefore increasing the high temperature strength and elongation.
420 MPa급 해양 플랜트용 H-형강의 위치별 수소취성 특성 연구
문병록,Sourav Saha,남지민,정준호,강남현 대한용접·접합학회 2021 대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집 Vol.2021 No.5
해양 플랜트용 H 형강은 일반적으로 건설 프로젝트당 약 1만톤 이상의 강재가 사용된다. 그리고 향후 해양 플랜트 대부분은 연안을 벗어나 심해저 또는 극지와 같은 곳으로 건설이 이루어질 것이기 때문에, 우수한 저온 충격 특성을 갖는 H 형강의 개발은 전도유망하다. 이를 위한 저온 충격특성 향상은 합금설계, 미세조직 제어 및 압연/냉각 등 다양한 기술개발에 의해 이루어질 수 있다. 이 H 형강은 TMCP 공정을 통해서 생산되는데, 압연 조건과 냉각속도에 따라 위치별 미세조직적 특징에 차이가 발생하게 된다. 해양 플랜트에 사용된 H 형강은 크고 다양한 하중에 많은 영향을 받고, 해수라는 부식환경에 노출될 수밖에 없다. 따라서, 이러한 환경에서는 수소 취성에 의한 응력 부식이 가속화되는 등 소재 사용 중 급작스러운 파괴가 나타나는 지연파괴가 발생할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 지연파괴를 억제하고자 수소취화 특성을 H 형강 위치별로 평가하고 미세조직적으로 분석하여 보다 고강도, 고내수소취성 강재 개발에 영향을 끼치는 인자를 도출하고자 한다. 이를 위해, 0.1M NaOH 용액에서 시편을 낮은 속도로 인장하는 in-situ SSRT 시험을 실시하여 위치별 수소취성을 평가하였다. 또한, 전기화학적 실험방법인 permeation을 통해 위치별 수소확산 특성과 비확산성 수소량을 비교하고자 하였다. 더 나아가 Ag decoration 기법을 통해 시편 내 수소의 주된 확산 경로와 수소가 머무르는 위치를 미세조직적으로 직접 관찰하고자 하였다. 이러한 일련의 실험을 통해 미세조직이 수소의 확산과 어떠한 관계에 있는지, 최종적으론 H 형강의 수소취성에 미세조직이 어떠한 영향을 끼치는지 규명하고자 한다.
문병록,Sourav Saha,남지민,이창훈,정준호,강남현 대한용접·접합학회 2021 대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집 Vol.2021 No.11
해양 플랜트를 구성하는 구조재료 중 H-형강은 가장 많이 사용되며, 크고 다양한 하중에 노출될 뿐만 아니라, 해수 분위기에 노출되기 때문에 부식 가능성이 항상 존재한다. 더불어 H-형강을 서로 연결하기 위해 보다 고강도의 기계적 물성을 가진 볼트도 함께 사용된다. 마찬가지로, 볼트도 고하중과 부식 분위기에 노출된다. 이와 같이 강재가 고하중과 부식분위기에 노출된다면 수소 취성이 발생할 수 있고, 이런 현상에 기인하여 응력 부식이 발생 또는 가속화된다고 알려져 있다. 따라서 수소취성에 대한 연구와 내수소취성 향상은 꼭 필요하다. 본 연구에서는 우선, Mo 합금원소가 H-형강의 수소취성에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 항복강도 420 MPa급 TMCP강의 Mo 조성에 따른 미세조직을 분석하였다. 이후, 수소취성 평가를 위해 인장시험 및 전기화학적으로 수소를 주입하면서 기계적 물성을 평가하는 in-situ SSRT 시험의 결과를 서로 비교분석 하였다. 더불어, 전기화학적으로 수소의 확산 및 재료내 고용 정도를 평가하는 permeation 실험을 도입하여 Mo에 따른 차이를 분석하였고 이를 통해 수소취성 특성을 설명하고자 하였다. 또한, 어떠한 미세조직이 수소 취성에 좀더 민감한지 살펴보기 위해 미세조직내 수소의 위치를 직간접적으로 관찰하는 silver printing 기법을 통해 수소 취성 변화를 해석하였다. 마지막으로, 고강도 볼트용 중탄소강의 tempering 온도 및 Ni 합금조성에 따른 수소취성 변화를 관찰하였다. 560 ℃에서부터 680 ℃ 온도까지의 변화와 Ni 합금조성에 따른 인장 및 in-situ SSRT 시험결과를 각각 평가하였고, 마찬가지로 수소확산 및 고용도 평가를 위해 permeation을 실시하였다. 추가로, tempering 온도와 Ni 합금조성이 미세조직과 수소취성에 어떠한 영향을 끼치는지 분석하기 위해 silver printing을 실시하였다.