Journal of the Korean Institute of Gas (한국가스학회지)

The Korean Institute of GAS (한국가스학회)
권호 표지

Evaluation of Fracture Toughness in Steel Weldment for Inner Wall of LNG Storage Tank

LNG 저장탱크 내조용 강 용접부의 파괴인성 평가

  • Jang J.-i. (Division of Materials Science and Engineerings, Seoul National University) ;
  • Ju J.-B. (Division of Materials Science and Engineerings, Seoul National University) ;
  • Yang Y.-c. (Research and Development Center, Korea Gas Corporation) ;
  • Kim W.-s. (Research and Development Center, Korea Gas Corporation) ;
  • Hong S. H. (Research and Development Center, Korea Gas Corporation) ;
  • Kwon D. (Division of Materials Science and Engineerings, Seoul National University)
  • 장재일 (서울대학교 재료공학부) ;
  • 주장복 (서울대학교 재료공학부) ;
  • 양영철 (한국 가스 공사 연구개발원) ;
  • 김우식 (한국 가스 공사 연구개발원) ;
  • 홍성호 (한국 가스 공사 연구개발원) ;
  • 권동일 (서울대학교 재료공학부)
  • Published : 1998.03.01
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Abstract

In this study, for the safety performance of LNG storage tank, the fracture toughness in X-grooved weld HAZ(heat-affected zone) of $9\%$ Ni steel was evaluated qualitatively and quantitatively, and the relation with the change in microstructure was analyzed. The toughness assessment was peformed through the modified CTOD test proposed for thick weldment with X-groove. Additionally, microstructures of HAZ were evaluated by OM, SEM and XRD. From the results, HAZ toughness of SMA(shielded metal arc)-welded $9\%$ Ni steel decreased as the evaluated region approached the fusion line. The decrease in toughness was apparently caused by the increase in the fraction of coarse-grained zone within HAZ. On the other hand, toughness drop with decreasing test temperature in F.L.(fusion line) ${\~}$F.L.+3mm was larger than that in F.L.+5mm${\~}$F.L.+7mm region due to the fact that in the former regions, retained austenite had poor stability.

본 연구에서는 LNG 저장탱크의 안전성을 확보하기 위한 연구의 일환으로서, 실제 탱크의 건설에서와 같은 조건으로 SMAW(Shielded Metal Arc Welding) 방식으로 용접된 $9\%$ Ni강의 X-개선 후판용접부내의 파괴인성의 변화를 평가하고 미세조직을 분석하였다. 이때 파괴인성의 평가는 본 연구자들이 제안한 '개선한 CTOD(crack tip opening displacement) 시험법'으로 행하였으며 열영향부내의 미세조직 및 파면은 광학현미경, 주사전자현미경 및 X-선 회절 분석기로 관찰하였다. 결과로부터 열영향부 내의 CTOD 값은, 평가위치가 용융선(Fusion Line-F.L.)으로 접근할수록 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 잔류 오스테나이트의 양이 줄어들고 결정립 미세화 효과가 없어지는 영역인 결정립 조대화영역이 열영향 부내에서 차지하는 분율이 증가함에 따른 것이다. 한편, 잔류 오스테나이트의 열적 안정성이 상대적으로 감소하게 되는 F.L.${\~}$F.L.+3mm에서 온도감소에 따른 인성감소의 정도가 F.L.+5mm${\~}$F.L.+7mm보다 상대적으로 매우 큼을 알 수 있었다.

Keywords