Cr-Mo 합금강의 후열 처리 균열 감수성 평가

김상진,김기수,이영호 대한공업교육학회 2006 대한공업교육학회지 Vol.31 No.1

This C-ring test, normally employed for evaluating susceptibility to stress-corrosion cracking, was determined to be a suitable small scale test to evaluate PWHT(Post-Weld Heat Treatment) cracking susceptibility. This test is possible to incorporate an actual weld, to introduce a notch into the coarse grained HAZ(Heat Affected Zone), to load the coarse grained HAZ any level of stress ad, most importantly, since the C-ring is an approximately constant strain type test, the stress decreases with time at temperature in a manner similar to that of an actual steel weldment. The procedure employed in making the C-ring was presented in the experimental procedure section, however, several points deserve further discussion. The walls of the weld groove are made along radial lines form the center of th var in order to obtain an HAZ which is oriented perpendicular to the walls of the machined C-ring. Therefore, the plane of maximum stress will be aligned through the HAZ and, therefore, crack propagation will not be forced to deviate form the plane of maximum stress in order to remain in the coarse grained HAZ as is the case with the Y groove test. 초기 응력부식균열에 대한 감수성 평가 시험법인 C링 시험법(C-ring Test)은 용접부의 후열처리 균열감수성을 평가하는 시험법으로 적합하다고 알려져 있다. C링 시험법은 실제 용접부 열영향부에 노치를 제작하여 잔류응력이 열영향부에 미치는 영향을 평가할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에는 C링 시험법을 이용하여 원자력 발전소 압력용기에 사용되는 Co-Mo강의 용접부 결함 발생 현상을 검토 하고자 Co-Mo강에 대하여 후열처리를 실시하였으며, C링 시험법을 통하여 용접 열영향부의 후열처리 균열을 평가하고자한다. 결론은 다음과 같다.바나듐 모디파이 합금(AMAX 3Cr­1Mo­0.1V, JSW 3Cr­1Mo­V­Ti­B 및 JSW 2¼Cr­1Mo­V­Ti­B강)은 Berkeley 3Cr­1½Mo­ ½Ti 및 2¼Cr­1Mo합금강보다 후열처리 균열에 대한 감수성 보다 높게 나타났다.C-ring 시험에 있어서 바나듐 모디파이 합금은 2종의 후열처리조건과 3종의 응력조건에서 모두 균열을 나타냈으나 Berkeley 3Cr­1½Mo­½Ni강과 Luken 2¼Cr­1Mo­0.1C재료는 690㎫와 더 이상의 응력조건에서 2종의 후열처리를 실시하는 조건에서도 균열이 발생하지 않았다.C-ring 시험결과, 균열깊이는 바나듐 모디파이 재료인 경우, 낮은 후열처리온도와 비교해서 높은 후열처리온도인 경우가 감소하고 있다.C-ring 시험에 대한 SEM분석결과 균열은 오스테나이트 결정 입계를 따라 파괴되는 파괴양상을 나타내고 있으며 연성파면은 나타나지 않았다.

대입열용접 열영향부의 조직과 인성

방국수,이종봉,장래웅 대한용접접합학회 1992 대한용접·접합학회지 Vol.10 No.1

용접능률의 향상을 위한 대입열용접법의 적용은 과도한 입열량으로 인하여 용접부의 인성이 저 하한다는 점에서 그 적용에 주의를 요한다. 본 보에서는 대입열용접시 열영향부의 인성 저하의 원인과 그 대책을 강재의 측면에서 검토하였다. 고장력강을 용접하면 입열량이 증가함에 따라 오스테나이트 결정립이 조대화되고 상부 베이나이트와 도상 마르텐사이트가 생성되어 인성이 저하한다. 그 대책으로서는 용접 열싸이클과정중 안정한 질화물, 산화물등을 모재에 미세분산시켜 오스테나이트 결정립 성장을 억제하고, 페라이트, 펄라이트 변태를 촉진시킨다. 이러한 석출물의 형성을 위해서는 주로 Ti, Ca, REM, B등의 합금원소가 이용된다. 소입성이 높은 주질고장력 강에서는 석출물의 분산에 의한 페라이트의 변태 촉진 보다는 Mn, Ni, Cr, Mo, V등의 합금원 소를 첨가하여 소입성을 높여 인성이 우수한 하부 베이나이트 조직을 형성하든가, 탄소량을 저 감시켜 도상 마르텐사이트의 생성을 억제하므로서 인성을 확보한다. 현재 국내에서 제조되고 있는 대입열용접용강중 인장강도 50kgf/mm$^{2}$급강은 기본적으로 용접부 인성이 우수한 TMCP법으로 제조되며, Ti등을 첨가하여 석출물의 효과를 이용하고 N을 억제하여 기지의 인 성을 향상시키는 등의 방법을 병용하고 있다. 인장강도 60kgf/mm$^{2}$ 급강은 조질처리에 의하여 제조되며, 50kgf/mm$^{2}$급강과 같이 Ti, B등의 첨가에 의한 석출물의 효과를 이용 하고 있다.

알루미늄 보강판의 압축 최종강도 붕괴 해석

박주신(Joo-Shin Park),고재용(Jae-Yong Ko),오영철(Young-Cheol Oh) 한국항해항만학회 2007 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.1 No.춘계

일반적으로 선박 및 해양구조물에서 사용하고 있는 고강도 알루미늄 재료들은 일반 강재에 비해서 많은 이점들을 가지고 있다. 이러한 알루미늄 재료들은 여러 분야에 걸쳐서 폭넓게 사용되고 있으며, 특히, 초고속 선박의 선체와 갑판부에 많이 이용되어지고 있고, 교량구조물에 사용되는 박스거더, 그리고 해양구조물의 갑판부와 선측구조에도 널리 이용되고 있다. 이러한 알루미늄 구조는 전체적인 구조부재의 중량을 감소하게 하면서 선속의 증가를 가져온다. 일반적인 강구조물의 응력-변형률 관계와 비교하여 보면, 용접가공에 의하여 발생되는 열영향부의 존재로 인하여 상당히 다르게 나타난다. 왜냐하면, 강구조물에 비해 열전도율이 높아서, 열영향부의 영향이 크게 작용하기 때문이다. 본 논문에서는 종방향 압축하중을 받는 알루미늄 보강판넬의 최종강도 특성에 대하여, 열영향부의 범위를 변화한 유한요소해석을 통하여, 열영향부의 범위와 좌굴 및 최종강도 거동의 관계에 대해서 고찰하였다. The use of high-strength aluminium alloys for ship and offshore structure has obviously get many benefits. So, these members are increasingly used in a variety of shipyards, with applications such as hull and deck in the high speed craft, war craft. Other applications are box-girder in the bridges, side plates and deck plates of the offshore structure. These structure can be reduced the structural weight, and can be obtained high speed. Comparing to the steel structures, the characteristics of stress-strain relationship for aluminium structures is fairly different because of influence of heat affected zone(HAZ) produced by welding. The extent of the reduced strength zone is mainly depending on the welding process and welding parameters and material properties. Because of the good heat conductivity of aluminium, the HAZ is much wider than for steel. In the present paper, the ultimate strength characteristics of aluminium panels subjected to axial loading are investigated using FEM series analysis with varying range of HAZ.

알루미늄 보강판의 압축 최종강도 붕괴 해석

박주신(Joo-Shin Park),고재용(Jae-Yong Ko),김윤영(Yun-Young Kim) 한국항해항만학회 2007 한국항해항만학회지 Vol.31 No.10

일반적으로 선박 및 해양구조물에서 사용하고 있는 고강도 알루미늄 재료들은 일반 강재에 비해서 많은 이점들을 가지고 있다. 이러한 알루미늄 재료들은 여러 분야에 걸쳐서 폭넓게 사용되고 있으며, 특히, 초고속 선박의 선체와 갑판부에 많이 이용되어지고 있고, 교량구조물에 사용되는 박스 거더, 그리고 해양구조물의 갑판부와 선측구조에도 널리 이용되고 있다. 이러한 알루미늄 구조는 전체적인 구조부재의 중량을 감소하게 하면서 선속의 증가를 가져온다. 일반적인 강구조물의 응력-변형률 관계와 비교하여 보면, 용접가공에 의하여 발생되는 열영향부의 존재로 인하여 상당히 다르게 나타난다. 왜냐하면, 강구조물에 비해 열전도율이 높아서, 열영향부(heat affected zone, HAZ)의 영향이 크게 작용하기 때문이다. 본 논문에서는 종방향 압축하중을 받는 알루미늄 보강 판넬의 최종강도 특성에 대하여, 열영향부의 범위를 변화한 유한요소해석을 통하여, 열영향부의 범위와 파굴 및 최종강도 거동의 관계에 대해서 고찰하였다. The use of high-strength aluminum alloys for ship and offshore structure generally has many benefits compared to the structural steels. These materials are used widely in a variety of fields, especially in the hull and deck of high speed craft, box-girder of bridges, deck and side plates of offshore structure. The structural weight can be reduced using these aluminum structure, which can enable high speed The characteristics of stress-strain relationship of aluminum structure are fairly different from the steel one, because of the influence of Heat Affected Zone(HAZ) by the welding processing. The HAZ of aluminum is much wider than that of steel with its high heat conductivity. In this paper, the ultimate strength characteristics of aluminum stiffened panel subjected to axial loading, such as the relationship between extent of HAZ and the behavior of buckling/ultimate strength, are investigated through the Finite Element Analysis with varying its range.

회전식 열공구를 이용한 쾌속 열용삭 공정 개발에 관한 연구

김효찬(H. C. Kim),박석희(S. H. Park),양동열(D. Y. Yang),박승교(S. K. Park) 한국정밀공학회 2005 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2005 No.10월

In order to realize a three-dimensional shape on CAD, the machining process has been widely used because it offers practical advantages such as precision and versatility. However, the traditional machining process needs a large amount of time in cutting a product and the remained material causes trouble such as inconvenience due to cleaning process. This paper introduces a new rapid manufacturing process called Rapid Heat Ablation process (RHA) using the rotary hot tool to overcome limitations of traditional machining process. The rotary hot tool to satisfy requirements of RHA process is designed and produced. In order to examine relationships between kerfwidth and process parameters such as heat input, speed of tool and speed of revolution, experiments were carried out. In addition, relationship between the kerfwidth and the effective heat input was obtained. Based on the experimental results, double-curved shape was ablated to show the validity of proposed process. In the procedure, the rough cut and fine cut were performed according to the conditions of process parameters without tool change process. The practicality and effectiveness of the proposed process have been verified through ablation of three-dimensional shape.

점용접 열영향부의 동적 물성특성에 관한 연구

하지웅(Jiwoong Ha),송정한(Junghan Song),허훈(Hoon Huh),임지호(Jiho Lim),박성호(Sungho Park) 한국자동차공학회 2008 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.- No.-

This paper propose a methodology to identify the dynamic material properties of the HAZ near the base metal in a resistance spot weld at various strain rates. The mechanical properties of the HAZ of SPRC340R were obtained by fabricating thermal simulated HAZ specimens which have similar hardness and microstructure as the actual weld HAZ near the base metal. The thermal simulated HAZ specimens are fabricated using the Material Thermal Cycle Simulator (MTCS). Then, dynamic tensile tests are performed at various strain rates of 0.001 /sec to 100 /sec. Finite element analysis of tensile-shear tests were done under the static and dynamic loading conditions to verify the validity and effectiveness of thermal simulated HAZ properties. Load and displacement curves were obtained with and without applying the material properties of HAZ. The curves are compared to the experimental data. The amount of errors between the analysis and experiment were reduced when the material properties of thermal simulated HAZ were applied to the HAZ. The comparison demonstrates that the dynamic material properties obtained from thermal simulated HAZ specimens are valid for the analysis of spot welded specimens.

초음파 원용 레이저 가공에서 재료의 열적 물성이 표면상태에 미치는 영향에 관한 연구

이후승(Hu Seung Lee),김건우(Gun Woo Kim),박종은(Jong Eun Park),양민양(Min Yang Yang),조성학(Sung Hak Cho),박종권(Jong Kweon Park) 대한기계학회 2015 大韓機械學會論文集A Vol.39 No.8

레이저 가공 공정은 마스크 없이 전극을 가공할 수 있다는 장점 때문에 우수한 공정들 중의 하나로 제안되고 있다. 본 논문에서는, 서로 다른 열적 물성을 가지는 금속들에 레이저 가공을 수행하였다. 이 금속들은 서로 다른 표면형상, 열영향부, 그리고 재융착층을 나타내었고 이는 열전도도, 끓는점, 그리고 열확산계수에 의존하였다. 또한 재융착층을 제거하기 위하여 초음파 원용 레이저 가공을 적용, 높은 열확산계수를 가지는 재료에서 그 초음파 가진에 의한 표면 품질의 향상을 발견하였다. The laser machining process has been proposed as an advanced process for the selective fabrication of electrodes without a mask. In this study, we adapt laser machining to metals that have different thermal properties. Based on the results, the metals exhibit a different surface morphology, heat-affected zone (HAZ), and a recast layer around the machined surface according to their thermal conductivity, boiling point, and thermal diffusivity. Then, we apply ultrasonic-assisted laser machining to remove the recast layer. The ultrasonic-assisted laser machining exhibits a better surface quality in metals with higher diffusivity than those having lower diffusivity.

GTAW에 의한 스테인리스강 용접부위의 부식특성에 관한 전기화학적 평가

문경만(Kyung-Man Moon),이규환(Kyu-Hwan Lee),김진경(Jin-Gyeong Kim) 한국마린엔지니어링학회 2010 한국마린엔지니어링학회지 Vol.34 No.4

STS304와 22APU 스테인리스강에 가스 텅스텐 아크용접을 하였다. 이 경우 두 강의 용접부의 부식특성을 전기화학적 방법으로 검토하였다. STS304 용접금속의 경도(Hv-250)는 22APU 강 (Hv-217) 보다 상대적으로 높은 값을 보였다. 22APU의 용접금속과 STS 304의 열영향부의 부식전류밀도는 다른 용접부위와 비교하여 각각 높은 값이 관찰 되었으며, 이것은 예민화 온도 영역에 있는 STS304의 열영향부와 22APU의 용접금속에 형성된 크롬탄화물로 크롬결핍이 더욱 활성태의 양극으로 쉽게 부식된 것에 기인하는 것으로 사료된다. 그리고 이들 두 강의 용접금속과 열영향부는 크롬결핍상태에 있는 입자 사이 경계의 선택부식으로 입계부식을 나타내었다. 결과적으로 다른 용접방법의 적용이나 적절한 용접봉 사용은 두 강의 용접부에 대한 내식성을 개선하기 위해서 필요한 것으로 사료된다. GTAW was carried out to the austenitic 304(STS 304) and 22 APU stainless steels. In this case, difference of the corrosion characteristics of welded zone with STS 304 and 22APU mentioned above was investigated with electrochemical methods. Vickers hardness of weld metal in case of STS 304 (Hv-250) showed a relatively higher value than this of 22 APU(Hv-217). The corrosion current densities of weld metal of 22APU and heat affected zone of STS 304 were observed at the highest value compared to those of other welding zone respectively. This is probably because chromium depletion field due to chromium carbide formed to weld metal of 22APU and to heat affected zone of STS 304 can preferentially easily be corroded with more active anode than other fields. Consequently it is thought that application of the other welding methods like as laser welding or using of the optimum filler metals is necessary to improve the corrosion resistance of welding parts of these steels.

계장화 압입시험에 의한 SUS316H판재 GTAW용접부의 기계적 물성치 추정

송기남(Kee Nam Song),김성균(Sung Kyun Kim) 대한기계학회 2018 大韓機械學會論文集A Vol.42 No.8

열영향부 및 용융부를 포함하고 있는 금속 구조물의 용접부는 모재부와 다른 금속조직이 형성되며, 따라서 용접부의 기계적 물성치는 모재부의 그것과는 다를 수 있는데 이는 금속조직의 상이함에 기인하는 것으로 알려지고 있다. 별도의 용접후 열처리를 하지 않은 용접구조물이 하중을 받을 때, 용접구조물의 실제 구조적 거동은 용접부의 상이한 미세조직과 용접열에 의한 잔류응력 등에 의해서 균일한 기계적 물성치로 이루어진 구조물의 거동과는 다를 수 있다. 따라서 용접부의 기계적 물성치에 대한 이해는 용접구조물의 구조적 거동을 신뢰성 있게 평가하기 위한 중요한 첫걸음이다. 본 연구에서는 계장화 압입시험법을 이용하여 SUS316H판재 GTAW용접부의 기계적 물성치를 추정하였다. Different microstructures in the weld zone of a metal structure, including a fusion zone and a heat affected zone (HAZ), are formed compared to the base material. Consequently, the mechanical properties of the weld zone may be different from those of the base material to a certain degree owing to different microstructures. When a welded structure without applying any post-weld heat treatment (PWHT) is loaded, the actual structural behavior of the welded structure might be different from that of a structure with homogeneous mechanical properties owing to the different mechanical properties and residual welding stresses. Therefore, understanding the weld mechanical properties is an important first step for evaluating the structural behavior reliably to some extent. In this study, the GTAW weld mechanical properties of SUS316H plate, such as yield stress and ultimate tensile strength, are estimated using an instrumented indentation technique.

Cr-Mo강 용접후 열처리재의 피로파괴에 관한 연구

임재규,정세희,최동암 대한용접접합학회 1987 대한용접·접합학회지 Vol.5 No.1

During PWHT, it is well known that residual stress in weld HAZ is one of the reasons for PWHT embitterment. In case of static loading, it was experimentally found that fracture toughness of weld HAZ was dependant upon PWHT conditions. However, the effects of PWHT on fatigue behavior are not clearly verified. Therefore, in this paper, the effects of heating rate PWHT conditions and residual stress simulated in weld HAZ of Cr-Mo steel on fatigue crack propagation behavior were evaluated by fatigue Testing and SEM observation. The obtained results are summarized as follows; 1. Applied stress($10 Kgf/mm^2$) in weld HAZ during PWHT tneded to decrease fatigue strength and to increase fatigue crack growth rate. 2. Applied stress and slow heating rate of 60.deg. C/hr during PWHT contributed to precipitin of impurity elements as well as carbide, which promoted the fatigue crack growth. 3. Fatigue crack growth rate decreased at the heating rate of 220.deg. C/hr in contrast with 600.deg. C/hr and 60.deg. C/hr.