Modern technological progress demands the use of materials at high temperature and high pressure. One of the most critical factors in considering such applications - perhaps the most critical one - is creep behavior. In this study the stress exponents n were determined during creep over the temperature range of $90^{\circ}C\;to\;500^{\circ}C$ (0.4 - 0.85 Tm) and stress range of 0.64 kgt/$mm^2$ in order to investigate the creep hehavior. The stress dependence of rapture time (n') were determined over the temperature range of $200^{\circ}C\;to\;240^{\circ}C$ and stress range of 8.13 kgt/$mm^2$ to 9.55 kgt/$mm^2$ in order to investigate to creep rupture property. And the stress transient dip tests were also carried out for the internal stress ${\sigma}i$ over the temperature range of $90^{\circ}C\;to\;500^{\circ}C$ and stress range of 0.64kgt/$mm^2$ to 17.2 kgt/$mm^2$. The creep tests for constant temperature and stress transient dip tests were conducted in air with Al 7075 alloy under constant tensile load. At around the temperature range $200^[\circ}C\;-\;230^{\circ}C$ and the stress level 8.13 - 9.55 (kgt/$mm^2$), the temperature range $280^{\circ}C\;-\;310^{\circ}C$ and the stress level 1.85 - 2.55 (kgt/$mm^2$), the temperature range $380^{\circ}C\;-\;410^{\circ}C$ and the stress 1.53 - 0.91 (kgt/$mm^2$), the stress exponent in had the value of 6.2 - 6.65 but at around the temperature range $90^{\circ}C\;-\;120^{\circ}C$ and the stress level 10 - 17.2(kgt/$mm^2$), the value of 1.3, and at around the temperature range $470^{\circ}C\;-\;500^{\circ}C$, the stress level 0.62 - 1.02 (kgt/$mm^2$) the value of 1-1. Besides these results, at around the temperature $200^{\circ}C\;-\;240^{\circ}C$ the stress dependence of rupture time (n') had the value of 6.3. Finally, it was found that the value n calculated by considering the applied stress dependence of the internal stress were in good agreement with those obtained for the creep test. Then, it was concluded that the change in n was mainly attributed to the difference of the applied stress dependence of the internal stress and the ratio of the internal stress to the applied stress, and the creep rupture life may be represented as.
In this study, a small punch creep (SP-Creep) test using miniaturized specimen has been described for the development of the new creep test method for high temperature structural components such as headers and tubes of boiler, turbine casing and rotor, and reactor vessel. The SP-Creep testing technique has been applied to 1Cr-0.5Mo steel used widely as boiler header material and the creep test temperature are varied at $550^{\circ}C{\sim}600^{\circ}C$. From the experimental results, e.g. SP-Creep curve behaviors, the creep rate in steady state and creep rupture life with test temperature and load, the load exponential value(n, m), the activation energy($Q_{spc}$), the Monkman-Grant relation and the creep life assessment equation etc., it can be summarized that the SP-Creep test may be a useful test method to evaluate the creep properties of the heat resisting material such as boiler header.
Kim, Woo-Gon;Sah, Injin;Kim, Seon-Jin;Lee, Hyeong-Yeon;Kim, Eung-Seon
Nuclear Engineering and Technology
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v.53
no.2
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pp.572-582
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2021
This study investigated the creep and creep crack growth (CCG) behavior of the base metal (BM), weld metal (WM), and heat affected zone (HAZ) in a Gr. 91 weldment, which was made by a shield metal arc weld process. A series of tensile, creep, and CCG tests were performed for the BM, WM, and HAZ at 550 ℃. Creep behavior of the BM, WM, and HAZ was analyzed in terms of various creep laws; Norton's power-law, Monkman-Grant relation and damage tolerance factor (λ), and their constants were determined. In addition, each CCGR law for the BM, WM, and HAZ was proposed and compared in terms of a C*-fracture parameter. The WM and HAZ revealed faster creep rate, lower rupture ductility, and faster CCGRs than the BM, but they showed a similar behavior in the creep and CCG. The CCGRs obtained in the present study exhibited a marginal difference when compared with those of RCC-MRx of currently elevated design code in France. A creep crack path in the HAZ plane progressed towards a weak fine-grained HAZ adjacent to the BM.
Stress rupture properties and fracture behavior of Ni microalloyed W were studied using direct load creep tester at 100$0^{\circ}C$, 110$0^{\circ}C$ and 120$0^{\circ}C$ in $H_2$. At the same grain size, 15${\mu}$m, the 100hr. stress rupture strength of W-0.4wt% Ni was 23% higher than that of W-0.2wt%Ni due to the grain growth during test. The minimum creep rate of W-0.2wt%Ni was decreased with an increase in initial grain size. By increasing the Ni content of Ni microalloyed W, rupture time was increased owing to the smaller number and size of cavity. All the specimens showed intergranular fracture by grain boundary sliding and nucleation, growth and coalescence of cavities at grain boundary.
In the present study, we examined the influence of prestrain on creep strength of Class M alloy(STS310S) and Class A(STS310J1TB) alloys containing precipitates. Prestrain was given by prior creep at a higher stress than the following creep stresses. Creep behaviour before and after stress change and creep rate of pre-strained specimens were compared with that of virgin specimens. Pre-straining produced the strain region where the strain rate was lower than that of a virgin specimen both for STS310J1TB and STS310S steels. The reason for this phenomenon was ascribable to the viscous motion of dislocations, the interaction between dislocations and precipitates in a STS310J1TB steel, and the interaction of dislocations with sub-boundaries in a STS310S steen which has the higher dislocation density and smaller subgrain size resulted from pre-straining at higher stress.
A new practical modeling of the Norton's power law creep is proposed and implemented to analyze the high temperature behaviors of Alloy 690 SG tube material. In the model, both the stress exponent n and the rate constant B are simply treated as the temperature dependent parameters. Based on the two-step optimization procedure, the temperature function of the rate constant B(T) was determined for the data set of each B value after fixing the stress exponent n value by using the prior optimized function at each temperature. This procedure could significantly reduce the numerical errors when using the power law creep equations. Based on the better description of the steady-state creep rates, the experimental rupture times could also be well predicted by using the Monkman-Grant relationship. Furthermore, the difference in tensile strengths at high temperatures could be very well estimated by assuming the imaginary creep stress related to the given strain rate after correcting the temperature effects on the elastic modulus.
In this study, a small punch creep(SP-Creep) test using miniaturized specimen$(10{\times}10{\times}0.5mm)$ has been described for the development of the newly semi-destructive creep test method for high temperature structural components such as headers and tubes of boiler turbine casino and rotor and reactor vessel. The SP-Creep testing technique has been applied to 2.25Cr-1Mo(STBA24) steel used widely as boiler tube material and the creep test temperature are varied at $550^{\circ}C{\sim}600^{\circ}C$. The overall deformations of SP-Creep curves are definitely depended with applied load and creep test temperature and show the creep behaviors of three steps like conventional uniaxial creep curves. The steady state creep rate${\delta}_{ss}$ of SP-Creep curve for miniaturized specimen increases with increasing creep temperature, but the exponential value with creep loading is decreased. The activation energy$(Q_{spc})$ during SP-Creep deformation with various test temperatures shows 605.7kJ/mol that is g.eater than 467.4kJ/mol reported in uniaxial creep test. This may be caused by the difference of stress states during creep deformation In two creep test. But from the experimental results, e.g. SP-Creep curve behaviors, the steady state creep rate${\delta}_{ss}$ with creep temperature, and the exponential value(n) with creep loading, it can be summarized that the SP-Creep test may be a useful test method to evaluate the creep properties of the heat resisting material.
Kim, Woo-Gon;Park, Jae-Young;Yin, Song-Nan;Kim, Dae-Whan;Park, Ji-Yeon;Kim, Seon-Jin
Korean Journal of Metals and Materials
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v.49
no.4
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pp.275-280
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2011
This paper focuses on reliability prediction of long-term creep strength for Modified 9Cr-1Mo steel (Gr. 91) which is considered as one of the structural materials of next generation reactor systems. A "Z-parameter" method was introduced to describe the magnitude of standard deviation of creep rupture data to the master curve which can be plotted by log stress vs. The larson-Miller parameter (LMP). Statistical analysis showed that the scattering of the Z-parameter for the Gr. 91 steel well followed normal distribution. Using this normal distribution of the Z-parameter, the various reliability curves for creep strength design, such as stress-time temperature parameter reliability curves (${\sigma}$-TTP-R curves), stress-rupture time-reliability curves (${\sigma}-t_{r}-R$ curves), and allowable stress-temperature- reliability curves ([${\sigma}$]-T-R curves) were reasonably drawn, and their results are discussed.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.29
no.10
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pp.1137-1143
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2012
Creep characteristic is an important failure mechanism when evaluating engineering materials that are soft material as polymers or used as mechanical elements at high temperatures. One of the popular thermo-plastic polymers, Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) which is used broadly for machine elements material, as it has excellent mechanical properties such as impact resistance, toughness and stiffness compared to other polymers, was studied for creep characteristic at different levels of stress and temperatures. From the experimental results, the creep limit of ABS at room temperature is 80 % of tensile strength which is higher than PE and lower than PC or PMMA. Also the creep limits decreased to linearly as the temperatures increased, up to $80^{\circ}C$ which is the softening temperature of Butadiene ($82^{\circ}C$). Also the secondary stage of creep among the three creep stages for different levels of stress and temperature was non-existent which occurred for many metals by strain hardening effect.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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