• Journal of Welding and Joining
• /
• v.9 no.3
• /
• pp.10-17
• /
• 1991

용접구조물에서 용접이음부가 차지하는 비율은 매우 작은 경우가 많지만 용접이음부에는 각종 초기결함(이들 결함으로부터 진전하는 피로 균열, 환경에 의한 균열등을 포함) 및 용접 초기의 부정형을 비롯해서 형상적 불연속 등에서 유기되는 국부적인 응력, 변형률의 집중, 잔류응력, 구속응력, 용접금속이 갖는 숙명적인 야금적 특성의 불균일, bond부 및 HAZ부에서의 용접열 싸이클에 의한 재질의 국부적 강도저하등 용접부의 강도를 저하시키는 인자들이 복합되기 쉽고, 용접구조물 전체의 내파괴 건전성평가에서 용접부가 파괴 강도는 매우 중요하다. 용접구조물의 설계, 시공의 목적은 소요성능의 확보에 있고 구조물이 사용중에 성능손실이나 불안정 파괴가 발생하지 않도록 하는 것이 주요요건이 될 것이다. 현재의 제강기술수준에서 볼 때 모재의 강 도보다 오히려 용접부의 강도 특히 피로강도 및 파괴 인성을 적절하고 합리적으로 평가하는 것이 매우 중요하다고 해도 과언이 아닐 것이다. 용접부의 강도를 평가하는데 있어서 용접부에 발 생하는 용접결함에 대한 평가는 매우 중요하며 이들 결함에 대한 허용결함한계를 평가하여 보수 여부 및 용접구조물의 신뢰성을 평가 할 필요가 있다.

• Journal of Welding and Joining
• /
• v.14 no.3
• /
• pp.48-57
• /
• 1996

A study was made to examine the characteristics of base metal and stress relief cracking(SRC) of heat affected zone(HAZ) for HY-100 and Cu-bearing HSLA-100 steels. The Gleeble thermal/mechanical simulator was used to simulate the SRC/HAZ. The details of mechanical properties of base plate and SRC tested specimens were studied by impact test, optical microscopy and scanning electron microscopy. The specimens were aged at $650^{\circ}C$ for HSLA-100 steel and at $660^{\circ}C$ for HY-100 steel and thermal cycled from $1350^{\circ}C$ to $25^{\circ}C$ with a cooling time of $\Delta$t_${800^{circ}C/500^{circ}C}$=21sec. corresponds to the heat input of 30kJ/cm. The thermal cycled specimens were stressed to a predetermined level of 248~600MPa and then reheated to the stress relief temperatures of $570~620^{\circ}C$. The time to failure$(t_f)$ at a given stress level was used as a measure of SRC susceptibility. The strength, elongation and impact toughness of base plate were greater in HSLA-100 steel than in HY-100 steel. The time to failure was decreased with increasing temperature and/or stress. HSLA-100 steel was more susceptible to stress relief cracking than HY-100 steel under same conditions. It is thought to be resulted from the precipitation of $\varepsilon$-Cu phase by dynamic self diffusion of solute atoms. By the precipitation of $\varepsilon$-Cu phase, the differential strengthening of grain interior relative to grain boundary may be greater in the Cu-bearing HSLA-100 steel than in HY-100 steel. Therefore, greater strain concentration at grain boundary of HSLA-100 steel results in the increased SRC susceptibility. The activation energies for SRC of HSLA-100 steel are 103.9kcal/mal for 387MPa and 87.6kcal/mol for 437MPa and that of HY-100 steel is 129.2kcal/mol for 437MPa.

• Korean Journal of Materials Research
• /
• v.6 no.12
• /
• pp.1221-1232
• /
• 1996

용접부 인성을 향상시키기 위해 Ti 산화물을 첨가한 Ti 산화물강에 대하여 용접시 최고가 열온도와 냉각속도의 변화가 용접열영향부의 미세조직에 미치는 영향을 조사하였다. 용접열영향부의 인성향상에 기여하는 acicular ferrite는 140$0^{\circ}C$ 이상의 최고가열온도와 $\Delta$t800-500가 40초보다 빠른 냉각속도에서 활발해 생성되었다. 오스테나이트 결정립내에서 개재물로부터 핵생성된 일차 acicular ferite의 생성량은 전체 aicular ferrite의 약 20% 정도로 적었으며 대부분의 acicular ferrite는 일차 acicular ferrite로부터 생성된 이차 acicular ferrite인 것으로 나타났다. 이차 acicular ferrite는 plate사이에 Fe3C층이 존재하는 것으로 보아 확산기구에 의해 생성되는 것으로 생각된다. 개재물은 TiO, TiO2, TiN, MnS, AI2O3 MnO(galaxite)등으로 구성된 복합상이었으며 개재물이 일차 acicular ferrite의 핵생성 site로 작용하기 위해서는 약 1$\mu\textrm{m}$이상의 크기가 효과적인 것으로 나타났다. Ti 산화물과 TiN는 직접적인 acicular ferrite의 핵생성 site로 작용하기보다는 MnS, galaxite 등의 석출 site로 작용하여 개재물의 크기를 증가시킴으로써 acicular ferrite의 생성을 촉진시키는 것으로 생각된다.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
• /
• v.23 no.4
• /
• pp.483-491
• /
• 2011

The fabrication of steel structural members always involves welding process such as flux cored arc welding. Therefore, for the application of structural steels to cold regions, it is a prerequisite to clarify the service temperature of the welded joints in order to ensure the structural integrity of the welded parts. In this study, the Charpy impact test was conducted to evaluate the service temperature of structural steel weld. The Charpy impact test is a commercial quality control test for steels and other alloys used in the construction of metallic structures. The test allows the material properties for service conditions to be determined experimentally in a simple manner with a very low cost. Standard V-notch Charpy specimens were prepared and tested under dynamic loading condition. The service temperatures of the weld metal, HAZ (heat affected zone) and base metal were derived by the absorbed energy and the impact test requirements; thus the applicability of the structural steels to cold regions was discussed in detail.

• Journal of Welding and Joining
• /
• v.23 no.2
• /
• pp.66-74
• /
• 2005

API(American Petroleum Institute) steel, as a line pipe material, requires the enhanced mechanical and chemical properties with the environmental severity. Especially, the weld part(weld metal and heat affected zone) is an important region for the safety. However, the study for the behavior of microstructure and toughness in multi-pass welding is seldom. In this study, the relationship between the microstructure and toughness of welds with several welding, bending and heat-treatment conditions was examined. In particular, HIC property in the weld metal was evaluated. The microstructure and toughness in multi-passed HAZ seemed to be determined by the final welding thermal cycle and the low toughness was attributed to the MA constituents formed in the intercritically reheated region. The weld metal showed very low toughness and it was not improved by the change in bending and heat treatment conditions. Additionally, the cracks are observed in the weld metal. from these results, it was found that the choice of welding wire/flux is very important.

• Journal of Welding and Joining
• /
• v.3 no.2
• /
• pp.42-51
• /
• 1985

The dynamic fracture toughness, fracture characteristics, impact tension and tensile properties of Al-Mg-Si T5 alloy and Al-Zn-Mg T6 alloy respectively welded with filler metal of Alcan 4043 were investigated. The dynamic fracture toughness values were obtained rapidly and simply for the specimen of small size by using instrumented Chirpy impact testing machine. the testing temperatures of the specimen were a range of room temperature and-196.deg. C. The results obtained in this experiment are summarized as follows. With decreasing the testing temperatures, dynamic tensile stress and fracture load were increased, on the other hand the deflection and impact value showed decreasing tendency in order of base metal>HAZ>weld. Changes of total absorbed energy were more influenced by the crack propagation energy than the crack initiation energy. At the low temperatures, the unstable rapid fracture representing the crack propagation appeared for the specimens of Charpy press side notched in Al-Zn-Mg alloy, but it was difficult to obtain the unstable rapid fracture in Al-Mg-Si alloy. Because of the development of plastic zone at the notch root, it was difficult to obtain thevalid $K_{1d}$ value in Al-Mg-Si alloy. Therefore the fatigue cracked specimens were effective in both Al-Mg-Si and Al-Zn-Mg alloys. With decreasing the impact testing temperatures, specimens underwent a transition from dimple-type transgranular fracture to lamella surface-type intergranular fracture because of the precipitate at the grain boundaries, impurities and crystal structure of the precipitates.s.

• Journal of Welding and Joining
• /
• v.32 no.2
• /
• pp.18-21
• /
• 2014

Cold cracking of weldment is one of the most serious welding problems. A sufficient quantity of diffusible hydrogen, a residual stress, and a sensitive microstructure are the causes of cold cracking. Removal of any one of these factors can be used to prevent cold cracking. Application of flux cored arc welding process is increasing due to high productivity and easiness of welding. In addition, to prevent cold cracking in the HAZ or weldment, preheat temperature and interpass temperature have to be controlled. In this study, the effect of preheat temperature on the levels of diffusible hydrogen in the weld metal deposited using flux cored wire was examined. The levels of preheat temperature of base metal specimen were ambient temperature, 50, 100 and $150^{\circ}C$ respectively. The result showed that the increase of preheat temperature was a linear relationship with reduction of diffusible hydrogen content in weldment.

• Proceedings of the KWS Conference
• /
• 2009.11a
• /
• pp.62-62
• /
• 2009

석탄화력발전소의 CO2배출량 감소와 고효율, 대용량화로 인해 초초임계압(USC:Ultra Super Critical) 화력발전소의 건설이 증가하고 있다. USC 발전소는 효율향상을 위한 증기온도와 압력의 상승 때문에 보일러 고온고압부에 기존의 소재에 비해 고온강도와 내산화성의 재료물성이 향상된 신소재 적용이 불가피하다. 특히 사용된 신소재 중에서 보일러 본체를 구성하는 수냉벽관(Water wall), 과열기와, 재열기용 튜브 및 후육부인 헤더와 배관재로 기존의 2.25Cr-1Mo강을 개량한 2.25Cr-1.6W계 내열강이 적용되고 있다. 2.25Cr-1.6W강은 SMI와 MHI가 공동개발한 소재로 1995년 튜브제품이, 1999년에 단조, 파이프재, 플레이트제품이 ASME code case로 등재되었고, 2009년 ASME code case 2199-4로 개정되어 사용 중이다. 이 소재는 2.25Cr-1Mo강에 고온강도 개선을 위해 석출강화효과가 있는 V과 Nb을 첨가하였고, 탄화물의 열적안정성과 고용강화효과 증대를 위해 W을 첨가하였다. 그리고 제작성과 용접성 및 재료의 인성 향상을 위해 B첨가와 C함량을 낮추었다. 합금성분의 첨가와 조정에 의해 고온강도는 개선되었지만, 보일러 설치 및 보수를 위한 용접과정에서 용접금속과 CGHAZ(Coarse Grain HAZ)에서 용접균열이 발생하였다. 대부분의 용접균열은 용접결함이나 고온 혹은 저온균열이 아닌 2.25Cr-1.6W계강의 강도 개선을 위해 첨가한 V과 Nb이 용접후열처리 도중 입내에 MX형태의 미세석출로 입내를 강화시킴으로서 발생한 재열균열 민감성 증대에 기인된 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서 용접 및 후열처리 과정에서 용접금속과 HAZ에서 발생하는 용접금속의 응력분포를 전산해석을 통해 확인하고 실제 후육파이프 용접부에서 잔류응력을 측정해 비교하였다. 용접부 응력분포는 SYSWELD 프로그램을 사용해 해석을 수행하였고, 발전소 실배관재의 용접부 응력측정은 수평부 측정이 용이하도록 지그를 부착한 Potable 잔류응력측정기를 사용해 Hole Drilling Method(HDM)를 적용하여 잔류응력을 측정하였다. 해석 결과 CGHAZ부위의 잔류응력이 용접금속과 기타 부위에 비해 높은 응력분포를 나타냈으며, 이는 CGHAZ와 용접용융선 부근에서 균열이 발생하는 실제값과 일치하는 결과를 보였다. 실제 배관재 용접부에서 측정한 잔류응력값은 항복응력의 약 50% 이하 응력값을 나타냈다. 배관 구조에 기인한 시스템응력의 영향을 제거하기 위해 배관재 용접부를 중심으로 양끝단을 절단 후 용접부에서 측정한 응력은 항복응력 대비 25%수준의 낮은값을 보였다. 그러나 배관재가 장기간 고온환경에 노출되었고 용접금속 내부의 균열이 발생한 상태에서 측정하였기 때문에 용접잔류응력은 상당부분 해소되어 상대적으로 낮은 응력값이 얻어진 것으로 판단된다.