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저온용 320MPa급 강재의 모재 및 용접부 선상가열 특성 연구
홍승래,서준석,정성훈,최우혁 대한용접·접합학회 2021 대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집 Vol.2021 No.11
지구 온난화에 대한 전 세계적 관심이 지속적으로 증가함에 따라, 화석 연료 사용 및 온실가스 배출 저감을 위해 친환경 연료인 액화 석유 가스(Liquefied Petroleum Gas; LPG)가 주목 받게 되었다. 이러한 흐름에 따라 조선 산업에서는 LPG 저장을 위한 저장탱크의 재료 및 관련 기술의 중요성이 대두되고 있는데, LPG 운반선용 저장탱크에 적용되는 강재는 -50℃ 미만의 저온 환경에서 충격 인성을 반드시 확보해야 하기 때문이다. 그러나 LPG 저장탱크는 제작 과정에서 용접이나 열간 성형 등 다양한 가열 공정을 거치게 되고, 이에 따라 재료의 기계적 특성 열화가 발생할 수 있기 때문에 관련 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 LPG 저장탱크에 사용되는 저온용 YP 320MPa급 강재에 대한 선상가열 시험을 통하여, 해당 강재의 열간 성형 중 기계적 특성 열화 가능성에 대해 분석을 수행하였다. 실험은 모재와 FCAW 용접부에 대해 진행하였으며, 냉각 속도의 영향을 분석하고자 공랭 및 수냉 조건에서 각각의 기계적 특성 변화를 측정하고 원인을 분석하였다.
정상훈,홍승래,서준석,손지희,주형건 대한용접접합학회 2022 대한용접·접합학회지 Vol.40 No.5
In this paper, the effect of the electro gas arc welding (EGW) process with a heat input of 600 kJ/cm on the micro- structural and mechanical characteristics was investigated for two types of EH40 high strength hull structural steels, containing Ti and Nb. The coarse grain heat affected zone (CGHAZ), with a peak temperature of 1450 °C, was si- mulated for both alloys using a material thermal cycle simulator. Tensile and Charpy impact toughness tests were performed to determine the mechanical properties of the CGHAZ, and microstructural analysis was performed using scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. Both alloys exhibited a significant loss of im- pact toughness because of the welding thermal cycle, causing the formation of a brittle phase and the growth of precipitates. The experimental results indicated that although the addition of Ti and Nb had several benefits on me- chanical properties, this might be unsuitable for the EGW process owing to the resulting deterioration in impact toughness. In this paper, the effect of the electro gas arc welding (EGW) process with a heat input of 600 kJ/cm on the microstructural and mechanical characteristics was investigated for two types of EH40 high strength hull structural steels, containing Ti and Nb. The coarse grain heat affected zone (CGHAZ), with a peak temperature of 1450 °C, was simulated for both alloys using a material thermal cycle simulator. Tensile and Charpy impact toughness tests were performed to determine the mechanical properties of the CGHAZ, and microstructural analysis was performed using scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. Both alloys exhibited a significant loss of impact toughness because of the welding thermal cycle, causing the formation of a brittle phase and the growth of precipitates. The experimental results indicated that although the addition of Ti and Nb had several benefits on mechanical properties, this might be unsuitable for the EGW process owing to the resulting deterioration in impact toughness.
정상훈,홍승래,서준석,최우혁 대한용접·접합학회 2022 대한용접·접합학회지 Vol.40 No.4
This study examined the effect of the line-heating process on the microstructure and mechanical properties of 320-MPa-grade high-strength steel designed for low-temperature applications. The samples were heated thrice to the maximum temperature condition of 900 ℃ prior to air cooling or water quenching. Tensile strength and Charpy im- pact toughness tests were performed to understand the variation in the mechanical characteristics across the thermal histories. The decrease in the tensile strength of the air-cooled specimen was attributed to grain growth and phase transformation caused by slow cooling, while the water quenched specimen exhibited grain refinement. The ex- perimental results indicated that the line-heating process was suitable because all the specimens with various thermal histories satisfied the international classification standard.
대입열 EH40 강재 CGHAZ 충격인성 및 미세조직 특성 연구
정성훈,서준석,홍승래,최우혁 대한용접·접합학회 2021 대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집 Vol.2021 No.11
환경 보호에 대한 전 세계적 관심이 지속적으로 증대됨에 따라, 조선 산업계는 선박의 대형화를 통해 에너지 효율을 향상함과 함께 산업 규모를 확대하려는 다양한 노력을 수행해왔다. 이러한 추세는 대형 선박용 소재 관련 기술 연구의 필요성 증가로 이어졌는데, 그 중에서도 초대형 컨테이너선 등에 사용되는 극후물 소재와 그에 대한 용접 기술 개발은 조선 산업계에서 가장 주요한 연구 과제 중 하나로 손꼽히게 되었다. 극후물 소재의 접합에는 일반적인 Flux Cored Arc Welding (FCAW), Submerged Arc Welding (SAW) 외에도 Electro Gas Arc Welding (EGW) 용접이 활용되는데, EGW 용접은 기존 용접방식보다 높은 입열량을 가지는 특징이 있으며, 극후물재에 대해서도 단일 패스 (Single-pass) 용접이 가능해 다른 용접법 대비 저비용 고효율이라는 장점을 가진다. 그러나 대입열 EGW 용접은 용접 열영향부 (Heat Affected Zone; HAZ)에서 급격히 결정립이 조대화하고 충격 인성 등 기계적 특성이 저하되는 문제점이 있기 때문에, 보다 안정적인 대형 선박의 건조를 위해서는 이를 극복하기 위한 연구가 필요한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 대입열 용접용으로 설계된 극후물 EH40 강재에 대해 용접성 평가와 HAZ 분석을 수행하였다. 실험은 EGW 실용접과 HAZ 모사 실험을 통해 준비된 시험편을 이용해 진행하였으며, 각 시험편에 대해 저온 충격 인성 평가를 통한 기계적 특성 분석을 수행하였다. 조직 분석은 OM, SEM, TEM 분석을 활용하였으며, 미세조직 분석 결과를 바탕으로 대입열 용접 시 발생하는 기계적 특성 변화의 원인을 분석하였다.
3D 프린터로 제작한 샌드위치 코어의 저온 환경 특성 연구
안주훈,최주환,홍승래,이창열 항공우주시스템공학회 2019 항공우주시스템공학회지 Vol.13 No.4
Studies on the fabrication of UAV by using 3D printer have been actively carried out. However, research on structural load characteristics in low temperature environment is insufficient. In this study, a composite sandwich structure with ordinary orbs structure was proposed, and the load characteristics for temperature condition changes were analyzed. The ordinary orbs and honeycomb structures were fabricated by using a FDM type 3D printer. The bending load test was carried out at room temperature and low temperature condition. The low temperature condition was classified into four cases. Bending load tests were performed in a low temperature chamber to maintain the required temperature conditions. As a result of the test, it was confirmed that the proposed ordinary orbs structure had better load characteristics at low temperatures than the existing honeycomb structure. 3D 프린터를 이용한 무인기 제작에 대한 연구는 활발하게 진행되고 있으나, 저온 환경에서의 구조물 하중특성에 관한 연구는 부족한 상황이다. 본 연구에서는 정상원형그물 구조를 가진 복합재 샌드위치 구조물을 제안하여 온도 조건 변화에 대한 하중특성을 분석하였다. 정상원형그물 구조 및 허니콤 구조는 FDM 방식의 3D 프린터를 이용하여 제작하였다. 굽힘 하중 시험은 상온 및 저온 조건에서 수행하였다. 요구되는 온도 조건을 유지하기 위해서 저온 챔버 안에서 하중시험을 수행하였다. 시험 결과, 제안된 정상원형 그물 구조는 기존의 허니콤 구조에 비하여 저온에서의 하중 특성이 우수함을 확인하였다.