750℃에서 Alloy 800H 용접재의 저주기 피로 및 수명 예측

이선기(Seon Gi Lee),김선진(Seon Jin Kim),김우곤(Woo Gon Kim),김응선(Eung Seon Kim) 대한기계학회 2020 大韓機械學會論文集A Vol.44 No.5

본 연구의 목적은 750℃에서 alloy 800H 용접재의 저주기 피로 및 수명 예측을 평가하기 위한 것이다. 저주기 피로 시험은 완전 양진 변형률 제어로 하였으며 ±0.3, ±0.45, ±0.6 및 ±0.75%의 서로 다른 전변형률 진폭에서 10-3/s의 일정한 변형률 속도로 수행하였다. 모든 전변형률 진폭에서 용접재의 피로 수명은 전변형률 진폭의 증가와 함께 감소하였다. 반복 응력 반응 거동의 경우 모재는 초기 반복 경화현상을 보였으나, 용접재의 경우 반복 연화 현상이 나타났다. 모재와 더불어 용접재의 수명 평가는 Coffin-Manson 법에 의해 평가되었다. 예측된 모재와 용접재의 저주기 피로 수명은 실험 데이터와 잘 일치하는 것으로 나타났으며, 천이수명은 용접재의 경우가 모재보다 작게 나타났다. 또한, 모든 조건에서 균열 발생 및 전파는 입내 파괴의 파손 모드를 보였다. This work aims to investigate the low-cycle fatigue and life prediction of alloy 800H weldment at 750 ℃. Low cycle fatigue tests were conducted using a series of fully reversed strain-control tests at four different strain amplitude, namely ±0.3, ±0.45, ±0.6 and ±0.75 %, under a constant strain rate of 10<SUP>-3</SUP>/s. In all test conditions, the fatigue life of alloy 800H weldments decreased with increasing the strain amplitude. The cyclic stress response behavior of the base metal showed the initial cyclic hardening phenomenon, whereas the weldments showed the cyclic softening phenomenon. The life evaluation of the base metal and weldment was evaluated by the Coffin-Manson method. For both the base metal and weldment, the low cycle fatigue lives predicted using the Coffin-Manson method were found to coincide well with the experimental data. The transition life of the weldment was lower than that of the base metal. Finally, under all testing conditions, crack initiation and propagation data showed the failure mode to be typically transgranular.

음향방출법에 의한 고 장력강 용접부의 부식손상 특성 평가

나의균,김훈 한국비파괴검사학회 2003 한국비파괴검사학회지 Vol.23 No.3

본 연구의 목적은 음향방출법을 이용하여 고 장력강 용접부의 응력부식균열특성을 평가하는데 있다. 이를 위해 용접재와 후열처리재를 대상으로 인공해수에서 저 변형률로 하중을 가하면서 응력부식균열을 일으키고, 동시에 음향방출법에 의해 손상과정을 감시하였다. 부식환경은 전위계에 의해 제어되었으며, 시험편에는 각각 -0.8 V와 -1.1 V의 전위값을 가하였다. -0.8 V인 부식환경 하에서 일층 용접부는 후열처리재에 비해 단위 시간당 AE counts 수가 훨씬 많이 발생하였으며, 응력부식균열과정에서 균열의 발생 및 합체가 가장 활발하게 이뤄지고 있음을 누적 AE counts의 결과로부터 확인할 수 있었다. 가해진 전위 값이 -1.1 V인 경우, 일층 용접재의 파단시간은 이층 용접재에 비해 줄었고, AE counts수는 이층 용접재에 비해 현저히 많이 발생하였다. AE진폭 범위는 -0.8 V일층 용접재에서 가장 높았고, -1.1 V 일층 용접재에서 가장 작은 값을 보였는데, fractography분석결과 AE 진폭범위는 균열의 크기 및 폭과 밀접한 관계가 있음을 알 수 있었다. This study is to evaluate the characteristics of SCC at the welded region of high strength steel using acoustic emission(AE) method. Specimens were load by a slow strain rate method in synthetic seawater and the damage process was monitored simultaneously by AE method. Corrosive environment was controlled using the potentiostat, in which -0.8 Vand -1.1 V were applied to the specimens. In the case of one-pass weldment subjected to -0.8 V, much more AE counts were detected compared with the PWHT specimen. It was verified through the cumulative counts that coalescence of micro cracks and cracks for the one pass weldment with -0.8 V were mostly detected. In case of the one pass weldment subjected to -1.1 V, time to failure became shorter and AE counts were produced considerably as compared with that of the two pass weldment. It was shown that AE counts and range of AE amplitude have close relations with the number and size as well as width of the cracks which were formed during the SCC.

저사이클 피로 영역에서의 Alloy 617 모재와 용접재의 파괴 시험편에 대한 거시적 및 미시적 관찰

김선진(Seon Jin Kim),랜도 디와(Rando Tungga Dewa),김우곤(Woo Gon Kim),김응선(Eung Seon Kim) 대한기계학회 2016 大韓機械學會論文集A Vol.40 No.6

본 논문은 Alloy 617 모재와 용접재에 대한 저사이클 피로 시험 후의 파괴 시험편에 대한 거시적 및 미시적 파면해석을 나타낸다. 용접재 시험편은 Alloy 617의 가스텅그스텐아크 용접 패드로부터 채취, 제작하였다. 본 연구의 목적은 Alloy 617의 모재와 용접재 시험편의 저사이클 파괴 모드 및 기구의 거시적 및 미시적 양상을 고찰하는 것이다. 전변형률 제어 피로시험이 상온에서 0.6, 0.9, 1.2 및 1.5%에 대하여 수행되었다. Alloy 617 모재의 거시적 파면은 피로하중 축에 수직인 평평한 형태의 양상을 보였으나, 용접재 시험편의 경우는 상대적으로 전단/별모양의 양상의 파괴를 나타내었다. 두 시험편 모두 피로균열전파 영역에서는 명확한 스트라이에이션이 관찰되었다. 한편, 모재의 피로균열은 피로 하중 축에 수직인 방향으로 결정입내를 따라 전파하였으나, 용접재 시험편의 경우 하중 축에 거의 45°의 경사진 형태의 결정입내로 나타났다. This paper investigates macro- and microscopic fractography performed on fracture specimens from low cycle fatigue (LCF) testings through an Alloy 617 base metal and weldments. The weldment specimens were taken from gas tungsten arc welding (GTAW) pad of Alloy 617. The aim of the present study is to investigate the macro- and microscopic aspects of the low cycle fatigue fracture mode and mechanism of Alloy 617 base metal and GTAWed weldment specimens. Fully axial total strain controlled fatigue tests were conducted at room temperature with total strain ranges of 0.6, 0.9, 1.2 and 1.5%. Macroscopic fracture surfaces of Alloy 617 base metal specimens showed a flat type normal to the fatigue loading direction, whereas the GTAWed weldment specimens were of a shear/star type. The fracture surfaces of both the base metal and weldment specimens revealed obvious fatigue striations at the crack propagation regime. In addition, the fatigue crack mechanism of the base metal showed a transgranular normal to fatigue loading direction; however, the GTAWed weldment specimens showed a transgranular at approximately 45° to the fatigue loading direction.

850℃에서의 Alloy 617 용접재의 저사이클 피로 특성

황정준(Jeong Jun Hwang),김선진(Seon Jin Kim),김우곤(Woo Gon Kim),김응선(Eung-Seon Kim) 대한기계학회 2017 大韓機械學會論文集A Vol.41 No.3

Alloy 617은 초고온가스로(VHTR)의 중간열교환기(IHX)의 유력한 후보 재료 중의 하나이다. 850℃의 고온에서 Alloy 617 용접재의 저사이클 피로 거동을 고찰하기 위하여, 완전 양진 변형률제어 피로시험이 0.6에서 1.5%의 전변형률범위에서 수행되었다. 용접재 시험편은 V-그루브 형상의 가스텅그스텐아크 용접한 용접 패드로부터 가공되었다. 피로수명은 전변형률범위가 증가할수록 감소하였다. 모든 실험조건에서 Alloy 617 용접재 시험편의 반복 응력 반응 거동은 초기 수 사이클에서 반복 변형률 경화현상을 나타내었다. 또한 모든 피로 균열의 발생과 전파는 입내파괴의 파손 모드를 보였다. Alloy 617 is one of the primary candidate materials to be used in a very high temperature reactor (VHTR) system as an intermediate heat exchanger (IHX). To investigate the low cycle fatigue behavior of Alloy 617 weldments at a high temperature of 850℃, fully reversed strain-controlled fatigue tests were conducted with the total strain values ranging from 0.6~1.5%. The weldment specimens were machined using the weld pads fabricated with a single V-grove configuration by gas tungsten arc welding (GTAW) process. The fatigue life is reduced as the total strain range increases. For all testing conditions, the cyclic stress response behavior of the Alloy 617 weldments exhibited the initial cyclic strain hardening phenomenon during the initial small number of cycles. Furthermore, the overall fatigue cracking and the propagation or cracks showed a transgranular failure mode.

SA240 TP304 스테인리스강 모재와 용접재의 반복 변형 및 손상 거동에 미치는 냉간가공 영향

김상언(Sang Eon Kim),홍진의(Jin Ney Hong),김진원(Jin Weon Kim) 대한기계학회 2021 大韓機械學會論文集A Vol.45 No.7

본 논문에서는 다양한 압연율로 냉간가공된 SA240 TP304 스테인리스강 모재와 용접재를 이용하여 상온과 316°C에서 반복 응력-변형률 시험을 수행하고, 반복하중 조건에서 이들 재료의 변형거동과 손상거동에 미치는 냉간가공의 영향을 파악하였다. 시험온도와 재료 종류에 관계없이 냉간가공에 의해 재료의 반복경화 현상이 뚜렷이 감소하였으며, 용접재에 비해 모재에서 냉간가공에 의한 반복경화 현상의 감소가 더욱 크게 관찰되었다. 심지어 316°C에서는 15% 이상 냉간압연된 경우에 반복하중 조건에서 연화되는 거동을 보였다. 시험재료와 본 실험의 시험온도에 관계없이 냉간가공에 의해 반복하중 조건에서 파단수명이 감소하였으며, 이것은 냉간가공에 의한 연성 감소에 기인하는 것으로 분석되었다. This study conducted a cyclic stress-strain test on SA240 TP304 stainless steel (SS) base and weld metals cold-worked in various reduction rates at room temperature and 316°C, and investigated the effects of cold work on the cyclic deformation and failure behaviors of the SA240 TP304 SS base and weld metals. Irrespective of the test material and temperature, the magnitude of the cyclic hardening was clearly reduced by cold work and the reduction was more significant for the base metal than for the weld metal. Even at 316°C the base and weld metals that were cold-worked by more than 15% showed the cyclic softening behavior. Irrespective of the test material and temperature, the number of cycles to failure were decreased by cold work, and the decrease is attributed to the decrease in ductility owing to cold work.

SUS 316스테인리스 강 TIG용접부의 부식특성평가에 관한 연구

나의균(Eui Gyun Na),고승기(Seung-Kee Koh),김훈(Hoon Kim),이상근(Sang-Keun Lee) 대한기계학회 2012 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2012 No.5-3

본 연구에서는 고온고압용으로 많이 사용되고 있는 스테인리스 강을 대상으로 부식특성을 평가하였다. 시험재는 모재, 용접후 열처리재 및 용접재를 대상으로 하였다. 용접후열처리는 730℃까지 온도를 올린 후 4시간동안 유지한 다음 노냉을 시켰다. 부식특성 평가는 양극분극법을 이용하였으며, 분극실험에서 H₂SO₄+KSCN용액을 이용하였다. 또한 저변형률실험법을 이용하여 인공해수 중에서 용접재와 모재 등의 부식특성을 평가하였다. 아울러 시험편의 미시균열 손상의 정도를 알아보기 위해 음향방출실험도 동시에 실시하였다. 후열처리재의 부식의 정도가 가장 심했으며, 모재가 부식환경에 가장 안정적이었다. 용접재의 음향방출 결과는 전 변형구간에 걸쳐 음향방출신호가 나탔으며, 용접후 열처리재의 경우에는 항복강도 이후에는 거의 음향방출신호가 탐지되지 않았다. The purpose of this study is to evaluate the corrosive characteristics for the TIG weld region for SUS-316 stainless steel. Basemetal, weldment and heat treated specimens were prepared and heat treatment was conducted under the 730℃ of temperature, 4hours of holding and cooling in furnace. Anodic polarization test was applied to evaluate the corrosive characteristics for the specimens in the environment of H₂SO₄+KSCN solution. Besides, corrosive characteristics for the specimens was evaluated using slow strain rate test(SSRT) and acoustic emission(AE) test was carried out to examine the sources of micro-crack initiation simultaneously. In case of post weld heat treated specimen, degree of corrosion was the greatest and basemetal was shown to be most stable among 4 specimens. Lots of acoustic emission signals were emitted for the weldment over the all plastic deformationg range. However, In case of the PWHT specimen, acoustic emission signals were produced within the yield strength almost only unlike the weldment. Besides, number of AE counts for the weldment was the largest and those for the PWHT specimen was decreased considerably.

HT-60강 용접부의 SCC 및 AE신호특성에 관한 연구

나의균,유효선,김훈 한국비파괴검사학회 2001 한국비파괴검사학회지 Vol.21 No.1

인공해수에서 HT-60강 용접부의 응력부식균열(SCC)과 음향방출(AE)신호특성을 알아보기 위하여 SCC와 AE실험을 동시에 실시하였으며, 양 실험결과를 상호 비교ㆍ분석하였다. 모재의 경우, -0.8V에서 보다 긴 파단수명을 보였고, 용해기구 등으로 인하여 -0.8V에 비해 -0.5V에서 AE가 많이 발생하였다. 그러나 시험편에 가해진 전위 값에 관계없이 최대하중 이후의 영역에서 AE 발생과 큰 진폭의 범위(40~100dB)를 나타내었으며 최대하중 이후에도 AE 발생이 활발하였다. 또한, 보다 크고 많은 균열이 파단면에 형성되었음을 SEM관찰을 통하여 관찰할 수 있었으며, 이들 결과로부터 용접부는 인공해수에서 SCC현상이 가장 심하게 일어나고 있음을 확인할 수 있었다. 후열처리는 용접부의 연화를 초래하였고, 용접재에 비해 부식환경에 대한 민감도를 떨어뜨리는 효과를 가져왔다. In order to characterize the microscopic fracture behaviour of the weldment during stress corrosion cracking(SCC) phenomena, SCC and acoustic emission(AE) tests were carried out simultaneously and the correlation between mechanical parameters obtained from SCC and AE tests was investigated. In the case of base metal, much more AE events were produced at -0.5V than at -0.8V because of the dissolution mechanism before the maximum load. Regardless of the applied voltages to the specimens, however, AE events decreased after the maximum load. In the case of weldment, lots of AE events with larger amplitude range(40~100dB) were produced because of the singularities of weld HAZ in comparison to the base metal and post-weld heat-treated (PWHT) specimens. Numerous and larger cracks for the weldment were observed on the fractured surfaces by SEM examination. From these results, it was concluded that SCC for the weldment appeared most severely in synthetic seawater. Weld HAZ was softened by PWHT which also contributed to the reduced susceptibility to corrosive environment in comparison to weldment.

날카로운 균열을 갖는 다층용접부의 음향방출거동 평가에 관한 연구

나의균(Eui Gyun Na),오석형(Seok-Hyung Oh),고승기(Seung-Kee Koh),이상근(Sang-Keun Lee) 대한기계학회 2011 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2011 No.5

본 연구에서는 압력용기 날카로운 균열을 갖는 강 다층용접부를 대상으로 음향방출거동을 평가하였다. 용집된 판으로부터 표준 샤르피 시험편을 가공하여 날카로운 균열을 내고 난 다음 굽힘과 음향방출실험을 동시에 실시하였다. 이어 음향방출인자와 굽힘하중과 굽힘량 곡선과의 관계에서 음향방출거동을 평가하였으며, 균열선단에서 소성역역의 진전거동을 음향방출법에 의해 평가하였다. 시험편에 관계없이 탄성영역애서는 음향방출신호가 거의 발생하지 않았으며, 소성영역에서 발생하였다. 음향방출신호강도는 용접재의 경우가 모재와 후 열처리재에 비해 가장 큰 값을 보였다. 주사전자현미경 관찰결과 용접재의 경우 용접시 발생하는 산화물 등이 모재와 후 열처리재에 비해 훨씬 많이 분포되었음을 확인할 수 있었다. The purpose of this study is to evaluate the behaviors of acoustic emissions(AE) at multi-pass weld region with sharp crack for the pressure vessle steel. Charpy standard specimens were extracted from the welded plate. Machined notch was made and then sharp crack was made using repetitive load. Four point bend and AE tests were conducted simultaneously. After tests, relationships between AE parameters such as AE strength etc. and load-deflection curves were obtained. Besides, relations of plastic deformed zone size at sharp crack tip and AE parameter were discussed. AE signals were absent within an elastic region, regardless of the specimens. Most of AE signals are produced in the process of plastic deformation. The deformation modes of basemetal and weldment are quiet different. Value of AE strength for the weldment was larger than those for PWHT specimen and basemetal. SEM observations were made. In case of the weldment. Much more particles such as oxides which are formed in the process of weld in air were distributed on the fractured surfaces compared with the PWHT specimen and basemetal.

鎔接材에서의 修正係數를 考慮한 疲勞龜裂成長擧動에 관한 硏究

차용훈,윤성운,김덕중 조선대학교 생산기술연구소 1995 生産技術硏究 Vol.17 No.1

In the present paper, based on the results obtaind from 2-dimensional F.E.M. and fatigue test, an empirical equation for the stress intensity factor for CT type plates having discontinuous thickness interfaced is presented. For the β=1 specimen with constant thickness crack growth rate is smoothly increasing in the a-N curve. On the other hand for the β=2 specimen with various thickness, the inflection point observed in crack growth rate near the thickness interface da/dN before compared to the β=1 specimen the inflection point is increased and da/dN after the point is decreased, da/dN near the thickness interface is approached zero. the descending point was preserved earlier as β increased. Considering the relation between da/dN, the crack propagation rates for the case of β=1 increased almost linearly, however the crack propagation rates for β= 2, 3 decreased more rapidly near the thickness interface Additionally, the decreased point in da/dN for β=3 is farther from the thickness interface than the case for β=2.

용접재의 초기 균열 위치가 피로균열성장거동에 미치는 파괴역학적 연구(1)

정영석 경북실업전문대학 1996 慶北實業專門大學論文集 Vol.15 No.1

본 연구로부터 다음과 같이 그 결과를 요약할 수 있었다. (1) 각 시편에서 피로균열에 성장함에 따라 균열선단에서는 항상 압축잔류응력이 존재하였다. (2) 균열성장초기의 균열성장 지연 현상은 시편 D>시편 C>시편 B>시편 E의 순으로 거동하였다. 따라서 Bead경계 부위인 HAZ에 위치한 균열이 다른 부위에 발생한 균열보다는 다소 안전하다고 하겠다. (3) 시편 B, C, D의 경우 균열성장 초기에 압축잔류응력장의 영향으로 m값이 (-)값을 보였고, 균열이 성장함에 따라 (+)값으로 전환된다. 따라서 균열성장 초기에 심한 균열성장 지연으로 인하여 da/aN이 감소한 후에 균열이 성장함에 따라 잔류응력이 해방되어 da/dN이 증가하였다.