Abstract
Considering for plants and structure under extreme conditions is required for the successful design, especially temperature and pressure. The ductile-brittle transition temperature (DBTT) for the materials under extreme condition needs to be considered. In this study, A-grade mild steel for the LNG carrier and offshore plant was examined by performing low-temperature Charpy V-notch (CVN) impact tests to investigate DBTT and the fracture toughness. The absorbed energy decreased gradually with the experimental temperature, which showed an upper-shelf energy region, lower shelf energy region, and transition temperature indicating DBTT. In addition, the fracture surface morphologies of the mild steels indicated ductile fractures at the upper-shelf energy level, with wide and large-sized dimples, whereas a brittle fracture surface, where was observed at the lower-shelf energy level, with both large and small cleavage facets. Based on the experimental results, ductile brittle transition temperature was estimated in about $-60^{\circ}C$.
LNG선이나 해양플랜트 같은 설비나 구조물은 작동 조건을 고려할 때, 특히 부재마다 가지는 고유한 연성 취성천이온도(Ductile to Brittle Transition Temperature, DBTT)를 고려하여 설계되어야 한다. 본 연구에서는 해양플랜트 및 LNG선에 hull plate로 쓰이는 A-grade 연강(mild steel)에 대해 DBTT를 샤르피 V-노치(CVN) 실험을 통해 알아보았고 파괴형상을 통한 파괴거동을 살펴보았다. 그 결과 온도가 감소함에 따라 충격 흡수에너지는 감소함을 보였다. Upper shelf energy region과 lower shelf energy region이 나타나고 그 사이 구간의 천이점을 통해 DBTT가 결정되었다. 파괴형상에서는 upper shelf energy region에서 수많은 딤플이 연성파괴 형상으로 관찰되고 lower shelf energy region에서는 전형적인 취성파단형상이 관찰되었다. 이를 통해 BCC 구조를 가지는 A-grade 연강은 upper shelf energy 구역과 lower shelf energy구역을 보이고 그 사이 구간의 천이점에서 급격하게 온도가 떨어지는 DBTT구간을 뚜렷하게 보이는 특성을 알 수 있었다.
