• 한국전산구조공학회논문집
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• 제37권4호
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• pp.267-274
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• 2024

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.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권7호
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• pp.637-646
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• 2016

실온에서 인코넬 718의 UNSM(Ultrasonic nanocrystal surface modification)처리재, 수소취화재(100 bar, $300^{\circ}C$에서 120 h) 및 수소취화재의 UNSM처리재의 회전굽힘피로시험에 의해 얻어진 결과, 수소취화재는 미처리재의 S-N곡선보다 피로수명이 약 10~20 % 감소하며 부식피로나 비철재료처럼 피로한도 없이 점진적으로 감소하였다. 표면균열수는 수소취화의 영향으로 평균입경($13{\mu}m$)보다 작은 균열의 비율이 약 80 %를 차지하였다. 결정입계, 표면 흠 등에 수소침투에 의한 취화현상으로 티어링(tearing)하면서 복수로 발생한 작은 표면균열은 불규칙적으로 분포하며 티어링하면서 성장, 합체되어 피로수명이 감소하는 것으로 추정된다. 미처리재에 비해서 UNSM처리재의 피로수명은 전 영역에서 크게 증가하였고, 수소취화된 시험편을 UNSM 처리한 후 피로시험을 실시하면 700 MPa에서 10배 이상, 600 MPa에서 20배 이상 증가하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제8권3호
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• pp.39-52
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• 1990

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.

• Journal of Welding and Joining
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• 제8권1호
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• pp.2-11
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• 1990

오-스테나이트계 스테인레스강을 용접육성한 강판의 박리균열의 원인에 대하여 강중의 수소거동을 중심으로 고찰해 보았다. 강중의 수소온도 분포를 추정하는데는 확산 방정식을 기초로하여 수치해석이 유력하며 그 기초적사항에 대해 제문헌을 인용하여 설명했으며, 또 시험편에 대하여 계산과 실험치의 결과를 이용하여 비교하였다. 이들로부터 박리균열의 발생에 대한 미시적 임계조건을 도출하여, 이들이 한정된 실험의 범위내이지만 실증할 수 있음을 나타내었다. 그러나 박리균열의 원인의 하나인 잔류응력에 대해서는 아직 불명한 점이 많으나, 냉각속도에 따라 변화하며 그것이 수소농도라고 하는 관점에서 미시적 임계조건에 영향을 미칠 수 있음을 시사하고 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권11호
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• pp.1377-1382
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• 2011

최근, 화석연료의 고갈과 환경오염의 문제로 인해 차세대 신재생 에너지에 대한 관심이 증대되고 있다. 그 중 수소연료는 친환경, 저장의 용이, 손쉬운 제조 등과 같은 장점에 반해 가연범위가 넓고, 폭발의 위험성이 단점으로 대두되고 있다. 본 연구에서는 간편한 SP 시험법을 이용하여 고압수소가스 분위기 하에서 in-situ 수소취화거동을 평가할 수 있는 시험기법을 확립하고자 한다. 그 적용성을 평가하기 위해서 수소저장용기 재료로 사용되는 스테인리스강(SUS316L)을 사용하여 대기압, 고압 헬륨 및 수소가스 분위기에서 시험하였다. 실험결과, 고압 수소가스 분위기에서는 수소 침투로 인해, 대기압 및 헬륨가스 분위기하에서와 달리, 시험편 표면에 미세균열 발생과 하중-변위 선도상 소성불안정 변형 영역에서 연신율 감소를 가져왔고, 파면관찰 결과 수소취화 균열이 관찰되어 SP시험법의 유효성을 나타내었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권11호
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• pp.1011-1020
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• 2017

본 연구는 실온에서 미처리재와 UNSM처리재, 수소취화재(100 bar, $300^{\circ}C$에서 120 h) 및 이 수소취화재의 UNSM처리재의 스테인리스강 316L 시험편의 재료특성파악을 위한 실험을 실시하였다. 여기서 수소취화재는 기존의 미처리재의 S-N곡선보다 피로강도가 약간 감소하는 경향을 나타내었으며, 수소취화효과는 적게 나타났다. 미처리재에 비해서 UNSM처리재의 피로한도는 약 43.8 % 상승하였고, 수소취화재의 UNSM처리재는 수소취화재보다 약 57.1 % 상승하는 경향을 나타내었다. EBSD에 의한 IQ, IPF 및 KAM 맵에서 UNSM처리 후, 이 처리의 영향을 받는 나노 입자 표면층의 두께는 약 $152{\mu}m$이다. 그러나 세 가지 맵에서 수소취화의 깊이 영향을 정량적으로 평가할 수 없었다. 시험편상에서 발생하는 표면균열은 수소취화의 영향으로 평균입경($35{\mu}m$)보다 작은 균열의 비율이 약 90 %를 차지하였다.

• 한국재료학회지
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• 제6권9호
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• pp.885-899
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• 1996

초강인 AISI 4340강을 85$0^{\circ}C$에서 2시간 동안 오스테나이징 처리 후 수냉하고, 250, 400, $600^{\circ}C$에서 각각 2시간 동안 템퍼링 처리를 하였다. AISI 4340강의 인장 특성은 상온에서 측정되었다. AISI 4340강 위에 니켈 전해도금된 것과 도금되지 않은 시편의 분극 특성이 3.5wt%NaCI 수용액과 인공해수에서 측정되었다. AISI 4340강위에 니켈 전해도금된 시편은 500mV(vs. Ag/AgCI)이하의 전위에서 부식 저항이 크게 향상되었다. 그러나 1A/$\textrm{cm}^2$의 전류밀도에서 30분 이상 니켈 전해도금된 시편은 도금층에 불순물과 기공이 형성되었기 때문에 AISI 4340강의 부식 저항은 감소되었다. AISI 4340강의 수소취화형 응력부식균열을 여러 작용 응력과 음극인가전력에서 U-bend 시편을 이용하여 IN 3.5 wt% NaCI 수용액에서 조사되었고, 수소취화형 응력부식균열 거동은 주사전자현미경으로 조사되었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.65-66
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• 2008

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2006년도 전기학술대회논문집
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• pp.97-98
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• 2006

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집A
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• pp.573-578
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• 2001

For the corrosion protect ion 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 CTOD test ing with varying test conditions, such as the potential and current density. The CTOD of the base steel and weld metal showed a strong dependence of the test conditions. The CTOD decreased with increasing cathodic potential and current density. The morphology of the fracture surface showed quasi-cleavage. Hydrogen introduced fractures, caused by cathodic overprotection.