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큰 진폭의 반복하중 조건에서 저합금강과 스테인리스강의 손상거동에 미치는 노치 영향
김상언(Sang Eon Kim),김진원(Jin Weon Kim),김종성(Jong Sung Kim) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.11
System, structure, and components (SSCs) of nuclear power plants (NPPs) are subjected to large amplitude load- and displacement- controlled cyclic loads under beyond design basis earthquake (BDBE). Typically, high stressed and strained areas are susceptible to damage under cyclic loading condition, and the effect of stress and strain concentrations on the failure behaviors of materials are well known under low amplitude cyclic loading condition. However, the effect is still unclear under large amplitude cyclic loads that generate large cyclic plastic deformation. In this case, the failure mode and pattern are influenced by the loading type and stress state. Thus, this study conducted failure tests using notched-bar type specimen with two different notch radii under large amplitude strain- and load-controlled cyclic loads. SA508 Gr.1a low-alloy steel (LAS) and SA312 TP316 stainless steel (SS), which are materials commonly used as structural materials in NPPs, were used in the test. All tests were conducted at room temperature (RT) under a quasi-static rate. From the result of tests, the effect of notch on the load-displacement behaviors, failure cycles, and failure mode were investigated for each cyclic loading type.
방향과 위치에 따른 배관 엘보우의 기계적 물성 불균일성 평가
김상언(Sang Eon Kim),김진원(Jin Weon Kim),이대영(Dae Yong Lee),박흥배(Heung Bae Park) 대한기계학회 2021 大韓機械學會論文集A Vol.45 No.2
배관 엘보우에서 기계적 물성의 불균일성을 파악하기 위해서, SA403 WP316 스테인리스강(SS)과 SA234 WPB 탄소강(CS) 엘보우를 대상으로 시편 방향과 원주방향 위치에 따른 인장시험을 상온과 운전온도에서 수행하였다. 시험 결과, 시험온도와 엘보우 종류에 관계없이 방향에 따른 기계적 물성 차이는 크지 않지만, 엘보우에서 원주방향 위치에 따른 기계적 물성 차이는 뚜렷하였다. SA403 WP316 SS 엘보우는 곡관부 측면에서 최대 항복강도와 최소 연신율을 보였으며, 외륜에서 최소 항복강도와 최대 연신율을 보였다. SA234 WPB CS 엘보우는 측면과 외륜에 비해 내륜에서 뚜렷이 높은 항복강도와 낮은 연신율을 보였으며, SA403 WP316 SS 엘보우에 비해 원주방향 위치에 따른 기계적 물성의 편차가 컸다. 원주방향 위치에 따른 기계적 물성의 차이는 각 엘보우의 제작 공정에 따른 미세조직 차이에 기인하는 것으로 확인되었다. To investigate the nonuniformities in the mechanical properties in pipe elbows, tensile tests were conducted using specimens machined from different orientations and locations of SA403 WP316 stainless steel (SS) and SA234 WPB carbon steel (CS) elbows. Regardless of the test temperature and elbow type, the mechanical properties were nearly independent of specimen orientations but highly dependent on the circumferential locations. In the SA403 WP316 SS elbows, the highest yield strength and lowest elongation were observed at the crown, and the minimum yield strength and maximum elongation were observed at extrados. In the SA234 WPB CS elbows, the intrados showed the highest yield strength and lowest elongation, while the properties at the crown and extrados were almost similar. The difference in mechanical properties along the circumferential locations was more pronounced in the SA234 WPB CS elbows than SA403 WP316 SS elbows. Moreover, these differences are associated with local differences in the microstructures of elbows, which depend on their manufacturing processes.
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.