Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing (비파괴검사학회지)

The Korean Society for Nondestructive Testing (한국비파괴검사학회)
권호 표지

Microstructural Characterization for Structural Health Monitoring of Heat-Resisting Rotor Steels

로터용 내열강의 구조 건전성 모니터링을 위한 미세 조직 평가

  • Published : 2008.04.30
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Abstract

The typical heat-resisting rotor steels such as 2.25CrMo, 9CrMo and 12CrW steel were experimentally studied in order to understand their materials degradation under high temperature and pressure during the long-term service, and then use the basic studies for the structural health monitoring. In order to monitor the materials degradation, it was conducted by the isothermal aging for 2.25CrMo steel, creep-fatigue for 9CrMo steel and creep for 12Cr steel with the incremental step test. The ultrasonic wave properties, electrical resistivity and coercivity were interpreted in relation to microstructural changes at each material and showed strong sensitivity to the specific microstructural evolution.

고온-고압의 장시간 사용으로 나타나게 되는 재료열화현상을 이해하고 구조건전성 모니터링을 위한 기초연구로 사용하고자 대표적인 로터용 내열강인 2.25CrMo 강과 9CrMo 강 그리고 12CrW 강을 연구하였다. 재료열화를 모니터링하기 위해 2.25CrMo 강은 등온열화 시험을 9CrMo 강은 크리프-피로 시험을 그리고 12CrW 강은 크리프 시험을 각 단계별로 수행하였다. 이들 각 손상재에 대한 초음파전파특성, 비저항측정 그리고 보자력측정을 통하여 미세조직 의존성을 고찰하였고 이들 파라미터는 특정 미세조직의 변화에 상당히 민감하게 작용하였다.

Keywords

References

  1. S. Gupta, A. Ray and E. Keller, 'Online fatigue damage monitoring by ultrasonic measurements: A symbolic dynamics approach,' Inter. J. Fatigue, Vol. 29, No. 6, pp. 1100-1114, (2007) https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2006.09.011
  2. S. H. Tang, J. W. Hao and H. L. Pan, "Material microstructure effects on ultrasonic waves under simple shear and pure shear," NDT & E International, Vol. 40, No. 6, pp. 486-495, (2007) https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2007.01.009
  3. 김정석, 권숙인, 박익근, '페라이트기 9Cr 내열강의 크리프-피로손상에 따른 미세조직 및 초음파 비파괴평가", 한국재료학회지, Vol. 17, No. 8, pp. 425-432, (2007) https://doi.org/10.3740/MRSK.2007.17.8.425
  4. A. Mitra, J. N. Mohapatra, J. Swaminathan, M. Ghosh, A. K. Panda and R. N. Ghosh, 'Magnetic evaluation of creep in modified 9Cr-1Mo steel,' Scripta Mater., Vol. 57, No. 9, pp. 813-816, (2007) https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2007.07.004
  5. 김정석, 권숙인, 박익근, "크리프-피로 손상된 페라이트기 9Cr 내열강의 미세조직 발달과 자기적 특성', 비파괴검사학회지, Vol. 27, No. 5, pp. 374-382, (2007)
  6. C. S. Kim and S. I. Kwun, 'Influence of Precipitate and Martensite Lath on the Magnetic Properties in Creep Damaged 11Cr-3.45W Steel,' Mater. Trans., Vol. 48, No. 11, pp. 3028-3030, (2007) https://doi.org/10.2320/matertrans.MEP2007176
  7. B. Sun and Y. Guo, 'High-cycle fatigue damage measurement based on electrical resistance change considering variable electrical resistivity and uneven damage,' Inter. J. Fatigue, Vol. 26, No. 5, pp. 457-462, (2004) https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2003.10.004
  8. 변재원, 권숙인, '전기비저항을 이용한 2.25Cr-1Mo 강의 열화도 평가 - 미세조직적 접근', 비파괴검사학회지, Vol. 22, No. 1, pp. 65-73, (2002)
  9. 남승훈, 유광민, 류제천, "전기비저항을 이용한 금속합금 열화도 평가기술", 비파괴검사학회지, Vol. 21, No. 5, pp. 532-541, (2001)
  10. N. Gope, A. Chatterjee, T. Mukherjee and D. S. Sarma, 'Influence of long-term aging and superimposed creep stress on the microstructure of 2.25Cr-1Mo Steel,' Metall. Trans., Vol. 24A, No. 2, pp. 315-326, (1993)
  11. 박은수, 박익근, 김정석, 김현묵, 권숙인, 변재원 '2.25Cr-1Mo강 인공열화재의 초음파 특성에 관한 연구', 비파괴검사학회지, Vol. 21, No. 4 pp. 439-445, (2001)
  12. C. S. Kim, S. I. Kwun, B. Y. Ann, S. S. Lee and S. H. Nham, 'Microstructural character- ization of creep damaged 11Cr-3.5W-3Co Steel,' Sol. State Pheno., Vol. 118, pp. 475-478, (2006) https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.118.475
  13. J. E. Lee, Y. C. Kim, J. P. Ahn and H. S. Kim, 'Enhanced plasticity in a bulk amorphous matrix composite: macroscopic and microscopic viewpoint studies,' Acta Mater., Vol. 53, No. 1, pp. 129-139, (2005) https://doi.org/10.1016/j.actamat.2004.09.010
  14. I. Tkalcec, C. Azcoїtia, S. Crevoiserat and D. Mari, 'Tempering effects on a martensitic high carbon steel,' Mater. Sci. Eng., A387-389, pp. 352-356, (2004)
  15. R. Truell, C. Elbaum and B. B. Chick, Ultrasonic Methods in Solid State Physics, Academic Press, New York, pp. 159-179, (1969)
  16. S. Takahashi, J. Echigoya and Z. Motoki, 'Magnetization curves of plastically deformed Fe metals and alloys,' J. Appl. Phys., Vol. 87, No. 2, pp. 805-813, (2000) https://doi.org/10.1063/1.371945
  17. J. Degauque, B. Astie, J. L. Porteseil and R. Vergne, 'Influence of the grain size on the magnetic and magnetomechanical properties of high-purity iron,' J. Magn. Magn. Mater., Vol. 26, No. 1-3, pp. 261-263, (1982) https://doi.org/10.1016/0304-8853(82)90166-4