The research is to insure the soundness of the stainless steel overlaid weld metal(21/4Cr-IMo steel + SUS 309L) for a pressure vessel application. Detail studies were conducted for the PWHT influence on the micrstructure and intergranular corrosion characteristics of the overlaid weld metal as well as initiation of hydrogen embrittlement crack(or Disbonding) when welded metal are exposed to the hydrogen atmosphere. Hydrogen was experimentally charged to the overlaid weld metal in order to study PWHT effect on the susceptibility of hydrogen embrittlement crack. The results of this research are as follows: 1. At the bond region, austenite grain of the stainless steel side became coarsed and Cr23C6 type carbide was precipitated at the coarsed austenitic grain boundaries. Intergranular Corrosion width(by Straiss test) increased with increasing PWHT temperature and PWHT time.
To measure the sensitivity of the hydrogen embrittlement from plated high strength bolts (SWCH18A, F11T), the bolt was stressed by a corresponding to the amount of tensile strain of 5% and 20%, and then the bolt developed a crack on the surface. The bolt that didn't have concentrated hydrogen, even though it was stressed by a corresponding the amount of tensile strain of 5% and 20%, no crack developed. However, the bolt that had concentrated hydrogen, developed cracks from the thread crest to the root. It is impossible to measure the hydrogen amount from plated high strength bolts using Hydrogen-Determinator, because of the limitation of the minimum sample size (about 1g as a mass or $5{\times}5{\times}5 mm^3$ as a volume). Therefore, the sensitivity of hydrogen embrittlement can be measured by observing the presence of cracks on the surface of plated high strength bolts which are stressed by a corresponding to the amount of tensile strain of 5% and 20%.
Pipeline steels for hydrogen transmission may cause hydrogen embrittlement due to absorption and diffusion of hydrogen through metals. Hydrogen pipes exhibited similar mechanical properties to atmospheric conditions in terms of tensile and yield strength in a hydrogen atmosphere. This paper aims to provide relevant information regarding hydrogen embrittlement in hydrogen transmission pipeline.
In this study, cold crack susceptibility of high strength steel (ABS EH32 Steel) welded zone with shielded metal are welding was investigated by tensile restraint cracking test method. Effects of diffusible hydrogen content on root cracking, lower critical stress, crack initiation and fracture mode, hardness value distribution of welded zone and fractograph were mainly investigated. Following conclusions are made: 1. In the view of the lower critical stress level, wet electrode, containing much diffusible hydrogen content shows lower value than dried electrode. 2. Hardness value(Hv 5kg) in Heat Affected Zone of wet electrode is higher than that of dried electrode caused by hydrogen embrittlement. 3. In the case of wet electrode, root crack is initiated and propagated in Heat Affected Zone and then propagated to weld metal, but using of dried electrode, root crack is initiated in Heat Affected Zone and propagated to weld metal without propagating in HAZ. 4. For wet electrode, quasi-cleavage fracture mode is majorly observed on the fracture surface of HAZ and partially of weld metal due to hydrogen embrittlement.
금속의 취성화는 수소와 접촉하는 구조물을 안정적으로 설계하는데 있어서 큰 문제가 되어왔다. 본 논문에서는 분자동역학 해석을 통해 균열선단 주변에 모인 수소원자들이 전위 이동 현상을 억제하고, 이로 인해 벽개 파괴 현상이 발생하는 것을 확인하였다. 다양한 수소 농도, 하중 속도, 수소 확산 속도 등을 바꾸어가며 분자동역학 해석을 수행하였고, 이에 따른 수소 취성화를 최소화시킬 수 있는 조건들을 조사하였다. 분자동역학 해석 결과는 기존의 실험결과와 잘 일치하였으며 이를 바탕으로 수소 취성화 현상을 정량화하여 평가하였다.
This study focuses on the hydrogen embrittlement of iron tube for fuel line of PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell). PEMFC is operated by feed of hydrogen as a reactant and steam for proton conductivity of membrane. However, the environment with hydrogen and steam occur the hydrogen-induced degradation in BOP system. When iron tube was exposed to hydrogen and steam condition for 24 hours, the oxide layer on the surface was decreased by reduction. When the ambient temperature was 90$^{\circ}C$ micro cracks were found on the surface than any other temperature. The mechanical strength of iron tube was 3% lower than that of non-experiment tube. Maximum tensile stress was decreased 8%.
수소 취성 파괴는 수소가 풍부한 환경에 노출된 재료의 구조적 무결성을 보장하는 데 있어 다양한 산업 응용 분야에서 큰 도전 과제이다. 본 연구는 연성 파괴 모델인 Gurson-Cohesive 모델과 수소 확산 모델을 통합하는 수치 모델을 제안하고 수소 취화가 파괴 거동에 끼치는 영향을 조사한다. 사용된 연성 파괴 모델은 손상 진화를 모사하는 Gurson 모델과 균열 표면의 불연속성과 응력-균열폭 관계의 연화 거동을 설명하는 표면 요소 기반의 Cohesive zone 모델을 결합한 파괴 모델이며, 균열 시작 기준으로 공극과 삼축성을 고려한다. 또한, 파괴 모델과 통합된 수소 확산 분석은 수소 강화 탈결합(HEDE) 메커니즘과 그에 따른 균열 시작 및 진전에 미치는 영향을 고려하며, 응력-균열폭 관계에 대한 수소의 영향을 고려한다. 수치 예제로 매개변수 연구를 통하여 확산 계수와 수소 취화 파과 특성에 대한 민감도를 조사한다. 수소 확산 모델과 연성 파괴 모델을 통합한 프레임워크를 제시함으로써 본 연구는 수소 취화 파괴에 대한 이해를 제공하여 엔지니어링 응용 분야에서 기여할 수 있을 것이다.
The corrosion fatigue crack propagation characteristics of SS41 steel in 3.5% NaCl solution have been evaluated for loading frequencies of 1Hz and 0.2Hz. A sine wave loading profile was used for fatigue testing. Each test was carried out at a constant stress ratio, R(0.1). The main results are summarized as follows; 1. Fatigue crack propagation rate was higher in 3.5% NaCl solution than in air, higher in the base metal than in the weld metal, and higher at f =0.2Hz than at f =1Hz. 2. The crack closure level of the base metal was not influenced by cyclic frequencies, but that of the weld metal was much influenced. 3. When the crack closure effect was eliminated in the evaluation of crack propagation characteristics by using $\Delta K_{eff}$, the envirommental influence was distinctly observed. At the base metal, crack propagation rate was enhanced by the hydrogen embrittlement, and the weld metal was reduced by the crac closure. 4. There was clearly observed hydrogen embrittlement and severely corroded aspect at fracture surface of lower frequency than that of higher frequency, and at that of base metal than that of the weld metal.
Kim, Cheol-Man;Baek, Jong-Hyun;Kim, Young-Pyo;Kim, Woo-Sik
Corrosion Science and Technology
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제8권4호
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pp.133-138
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2009
For the corrosion protection of the natural gas transmission pipelines, two methods are used, cathodic protection and coating technique. In the case of cathodic protection, defects are embrittled by occurring hydrogen at the crack tip or material surface. It is however very important to evaluate whether cracks in the embrittled area can grow or not, especially in weld metal. In this work, on the basis of elastic plastic fracture mechanics, we performed the CTOD testing with various test conditions, such as testing rate and potential. The CTOD of the base metal and the weld metal showed a strong dependence of the test conditions. The CTOD decreased with decreasing testing rate and with increasing cathodic potential. The morphology of the fracture surface showed the quasi-cleavage at low testing rate and cathodic overprotection. The low CTOD was caused by hydrogen embrittlement at crack tip.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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