스테인레스 316L강의 배관용접결함에 대한 유도초음파 특성 평가

국문 초록 (Abstract)

스테인레스강은 고온, 고압에서 부식에 효과적인 재료로써 액화수소, 가스 등을 저장하는 저장용기 및 고온의 유체들을 이송하는 배관재료로 널리 사용되고 있다. 일반적으로 스테인레스강의 용접은 TIG용접이 이용되어지고 있으며 용접후 용접부위에 발생하는 초기 용접결함 및 사용중 발생하는 열적 피로균열 등이 재료의 신뢰성을 저하하는 요인들로 지적되고 있다. 본 논문에서는 레이저 유도초음파를 이용하여 초기 용접결함에 대한 초음파 특성 규명을 위하여 스테인레스강의 용접부에 인공균열의 크기를 5 mm, 10 mm, 20 mm 길이로 가공후 유도초음파의 결함 길이 변화에 따른 특성을 평가하였다. 배관의 두께 등을 고려하여 L(0,1)모드와 L(0,2)모드를 이용하였으며 각각의 모드가 결함의 길이 변화에 따라 변화를 보였지만 L(0,2)모드가 L(0,1)모드보다 결함 길이에 더욱 민감하게 반응하였다. 본 연구에서는 L(0,1)모드와 L(0,2)모드의 진폭비를 구하여 결함과의 연관성을 평가한 결과 결함 길이와 선형적인 관계를 나타냄으로써 각 모드를 단독적으로 평가하는 것보다는 두 모드의 진폭비를 이용하여 결함을 평가하는 것이 더욱 효과적임을 알 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Stainless steel is a popular structural materials for liquid-hydrogen storage containers and piping components for transporting high-temperature fluids because of its superior material properties such as high strength and high corrosion resistance at elevated temperatures. In general, tungsten inert gas (TIG) arc welding is used for bonding stainless steel. However, it is often reported that the thermal fatigue cracks or initial defects in stainless steel after welding decreases the reliability of the material. The objective of this paper is to clarify the characteristics of ultrasonic guided wave propagation in relation to a change in the initial crack length in the welding zone of stainless steel. For this purpose, three specimens with different artificial defects of 5 mm, 10 mm, and 20 mm in stainless steel welds were prepared. By considering the thickness of s stainless steel pipe, special attention was given to both the L(0,1) mode and L(0,2) mode in this study. It was clearly found that the L(0,2) mode was more sensitive to defects than the L(0,1) mode. Based on the results of the L(0,1) and L(0,2) mode analyses, the magnitude ratio of the two modes was more effective than studying each mode when evaluating defects near the welded zone of stainless steel because of its linear relationship with the length of the artificial defect.

목차 (Table of Contents)

• 초록
• Abstract
• 1. 서론
• 2. 유도초음파 발생
• 3. 실험결과 및 고찰
• 4. 결론
• 참고문헌

참고문헌 (Reference)

1 이동진, "유도초음파 분산 특성을 이용한 박판의 탄성계수 측정" 한국비파괴검사학회 32 (32): 41-46, 2012

2 S. Sharma, "Ultrasonic guided waves for monitoring the setting process of concretes with varying workabilities" 72 (72): 358-366, 2014

3 D. Li, "Study of the law between the weld pool shape variations with the welding parameters under two TIG processes" 212 (212): 128-136, 2012

4 A. Farhidzadeh, "Referencefree corrosion damage diagnosis in steel strands using guided ultrasonic waves" 57 : 198-208, 2015

5 R. T. Julian, "On the measurement of austenite in supermartensitic stainless steel by X-ray diffracion" 99 : 238-242, 2015

6 C. Dou, "Low mach number limit of full Navier–Stokes equations in a 3D bounded domain" 258 (258): 379-398, 2015

7 Y. Cai, "High temperature tests of cold-formed stainless steel double shear bolted connections" 104 : 49-63, 2015

8 C. M. Branco, "Fatigue performance of tungsten inert gas (TIG) and plasma welds in thin sections" 21 (21): 587-601, 1999

9 Y. Zou, "Effect of oxygen on weld shape and crystallographic orientation of duplex stainless steel weld using advanced A-TIG (AA-TIG) welding method" 91 : 42-49, 2014

10 Z. Xin, "Effect of aluminum on microstructure, mechanical properties and pitting corrosion resistance of ultra-pure 429 ferritic stainless steels" 65 : 682-689, 2015

11 S. Ruth, "A closed form solution method for rapid calculation of guided wave dispersion curves for pipes" 53 : 40-50, 2015