• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.84-92
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• 2010

현재 가동 중인 몇몇 가압 경수로 원전 안전 1등급 설비의 이종금속 용접부는 일차수응력부식균열(PWSCC : Primary Stress Corrosion Cracking) 발생의 세가지 조건(민감 재질, 부식 환경, 인장응력)을 동시에 충족하고 있다. 즉, 이종금속 용접부는 PWSCC에 민감한 재질인 Alloy 600 계열 합금으로 제작 또는 용접되어 있으며 고온 수화학 부식 환경 하에 놓여있다. 아울러 오스테나이트 스테인리스 강의 예민화 예방을 위한 용접 후열처리 미실시로 높은 인장 용접 잔류응력이 작용하고 있다. 이러한 이종금속 용접부의 특성상 PWSCC가 발생할 잠재성이 있을 뿐만 아니라 국내외적으로 Alloy 600 계열 합금으로 제작 및 용접된 가압 경수로 원전 안전 1등급 설비의 이종금속 용접부에 실제 PWSCC가 발생된 사례들이 다수 보고되고 있다. 운전 환경 및 재질 변화 없이 PWSCC 발생을 예방하기 위해서는 인장 잔류응력을 이완시켜 낮은 인장 또는 압축 응력화하여야 한다. 이러한 인장 잔류응력 이완방법들로는 PWOL(Pre-emptive Weld Overlay), 레이저 피닝(Laser Peening), MSIP(Mechanical Stress Improvement Process), 워터 제트 피닝(Water Jet Peening), IHSI(Induction Heating Stress Improvement) 방법들이 있는데 공정 시간이 짧고 열 에너지 원이 필요 없으며 전체적인 소성 변형을 야기시키지 않는 레이저 피닝을 본 연구의 대상 방법으로 한다. 본 연구에서는 동적 유한요소 해석을 통해 용접 잔류응력을 이완시키는 레이저 피닝의 효과를 검증하고 용접 잔류응력에 미치는 레이저 피닝 변수의 영향을 고찰하고자 한다. 내부 보수용접이 수행된 경수로 원전 가압기 노즐 이종금속 용접부에 레이저 피닝을 적용한 경우에 대해 상용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 동적 유한요소해석을 수행한 결과, 고온 수화학 일차수와 접하는 Alloy 600 계열 합금 내면에서의 인장 잔류응력이 상당히 이완됨을 확인하였다. 또한, 최대충격 압력이 증가할수록, 충격압력 지속시간이 증가할수록, 레이저 스팟 직경이 증가할수록 내표면 인장 잔류응력 이완 정도는 감소하나 이완되는 영역의 깊이는 증가함을 알 수 있다. 또한, 레이저 피닝 방향이 잔류응력 이완에 미치는 영향은 미미함을 알 수 있다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제15권3호
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• pp.12-20
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• 1997

구조의 용접접합부에는 재료의 항복응력 크기의 용접잔류응력이 발생되고, 이 잔류응력 상태에서는 응력비(최소응력/최대응력)의 영향이 거의 없다는 것이 일정 진폭 하중조건의 피로실험결과로부터 알려져 있다. 이와 관련하여, 용접구조의 설계 단계에서는 초기 용접잔류응력이 그래도 잔류한 소형실험편의 일정진폭하중 상태의 피로실험 결과로부터 도출된 피로설계선도(S-N 선도)를 이용, 변동하중에 의한 응력 진폭의 밀도분포만으로 일생동안의 누적피해도를 구해 피로강도를 평가하는 것이 일 반적이다. 지금까지는 선박용접구조의 경우도 이러한 개념으로 피로강도 평가를 수행 하였으나, 일반적인 육상 또는 해상 용접구조물과는 달리, 화물의 적재 등의 정하중 이력에 의한 응력변동폭은 피로를 유발하는 파랑 응력변동폭보다 상당히 크다. 그리 고, 정하중에 의해 용접접합부에 인장응력을 발생시키는 하중이력을 받을 경우, 초기 용접잔류 응력은 상당히 저하될 것으로 생각된다. 본 연구에서는 인장응력을 유발하는 정하중 이력에 의해 저하된 용접잔류응력분포와 이러한 잔류응력분포를 가진 선측 종늑골 용접접합부의 피로강도를 검토한다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제15권3호
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• pp.20-28
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• 1997

용접부에는 많은 취약조건들이 존재하며 파괴의 주 원인이 되고 있어 이들에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 따라서, 현재 용접재료, 용접 조건 및 용접방법 등 을 개선함으로써 여러 방면에서 좋은 결과를 얻고 있다. 그러나 아직도 용접시의 열소 성변형과 구속조건에 따라 분포하는 잔류응력에 의한 피로균열거동에 대한 연구는 정확한 잔류응력 측정의 어려움으로 미흡한 상태이다. 특히 잔류응력의 측정기술과 반복하중에 의한 피로균열 진전시 잔류응력의 이완 등은 이들을 해석하는데 많은 어 려움을 주고 있다. 용접시 높은 열에 의한 재료의 팽창과 냉각시의 수축변형은 용접 부재에 인장 및 압축 잔류응력을 유발시키고, 인장잔류응력은 균열 진전될 때 잔류 응력은 오히려 균열을 지연시키기도 한다. 또한 잔류응력장에서 피로 균열이 진전될 때 잔류응력은 일반적으로 작용하중의 크기와 반복 수 그리고 균열 진전 등으로 인하 여 이완되고 재분포된다. 본 해설에서는 용접재의 피로거동중에 발생하는 잔류응력의 재분포 현상을 하중의 범위, 하중 반복수, 균열 진전의 영향으로 구분하여 각각의 영향에 대해서 기술하고자 한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.557-564
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• 2009

용접과정 중 발생되는 인장잔류응력은 원전 배관 이종용접부의 PWSCC가 발생되는 원인 중 하나라고 알려져 있다. 일반적으로 보수용접은 용접과정 중 흔히 일어나는 현상이다. 보수용접은 강한 인장잔류응력을 유도하기 때문에 이종용접부의 PWSCC를 유도하기 쉽다. 본 논문에서는 강한 인장잔류응력이 발생되는 보수용접부에 대해 보수용접 깊이에 따라 동종용접과 예방용접 overlay로 인하여 인장잔류응력의 크기가 변화하는 것을 정량적으로 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.241-250
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• 2003

본 연구는 동종강재 및 이종강재 용접시 발생하는 잔류응력 특징을 파악하기 위해서 유한 요소법을 이용한 3차원 탄소성해석을 수행하였다. 결과에 의하면, 동종강재 맞대기용접시 용접부의 잔류응력은 고강도강재의 인장강도가 클수록(POSTEN60

• 한국강구조학회 논문집
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• 제10권4호통권37호
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• pp.709-720
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• 1998

용접잔류응력의 모재두께방향을 포함하는 3차원 분포를 파악하기 위해, 용접상세를 변화시킨 필렛용접이음을 대상으로 해서 실험 및 해석을 수행하였다. 특히, 지금까지 계측이 곤란했던 필렛용접이음의 용접루트부의 잔류응력을 실측하였다. 파라메타로써는 용접입열량과 용접층수를 취급하고, 모재두께방향을 포함하는 3차원 잔류응력의 분포를 조사하였다. 그 결과, 입열량이 증가하면, 용접토우와 루트부를 포함하는 용접부에서는 잔류응력의 크기에 변화가 거의 없지만, 인장잔류응력의 영역이 크게 나타났다. 또 단층과 다층용접의 비교에서는, 다층용접 쪽이 단층용접보다 잔류응력이 상당히 낮음을 알 수 있었다. 용접부 근방의 인장잔류응력의 영역도 다층용접 쪽이 단층용접보다 작게 나타난 것을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권2호
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• pp.177-184
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• 2014

본 논문에서는 보수용접부 폭 변화에 따른 이종금속 맞대기 용접부(Dissimilar metal butt weld) 용접잔류응력의 분포 및 동종금속용접/기계적 하중에 의한 재분배 거동을 평가하였다. 이를 위해 5가지 다른 보수용접부 폭을 고려한 상세 2차원 유한요소 열해석 및 응력해석을 수행하였다. 유한요소해석 결과를 바탕으로 보수용접에 의한 용접잔류응력 분포를 평가하였으며, 동종금속용접 및 기계적 하중에 의한 응력 재분배 특성을 평가하였다. 보수용접에 의해 배관 내면에서는 큰 인장 용접잔류응력이 축방향과 원주방향에 대해 발생하는 것으로 나타났으며 보수용접부 폭이 특정값 이상이 되면 용접잔류응력 분포가 변하는 것으로 나타났다. 그러나 동종금속용접과 기계적 하중을 고려하면 인장잔류응력값이 크게 감소하였으며 그 경향은 보수용접부 폭에 무관한 것으로 나타났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권4호
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• pp.327-335
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• 2001

강관 적층용접부에서 발생하는 잔류응력의 특징과 생성 메커니즘을 밝히기 위해 유한요소법을 이용한 3차원 열탄소성 해석을 수행하였다. 용접에 의해 강관을 접합할 때, 원주방향잔류응력과 두께방향잔류응력은 강관 내 외부에서 모두 접합부에서 인장응력이 발생하고, 길이방향잔류응력은 강관 내무에서 인장응력, 외부에서 압축응력이 발생된다. 또한 강관 적층 용접부의 잔류응력 생성기구를 명확히 하였다. 그 결과, 강관의 용접에 의한 잔류응력은 열응력에 의해 발생 할 뿐만 아니라, 강관의 기하학적 형상변화에 의한 영향도 받는다는 것을 밝혔다. 그리고, 용접조건과 강관의 제원이 달라질 경우에도 잔류응력 생성기구가 변함이 없음을 밝혔다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권10호
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• pp.1235-1239
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• 2012

원자력발전소의 원자로압력용기 상부헤드에는 출력제어 및 정지용 제어봉이 통과하는 노즐이 있으며 이 노즐은 상부헤드 노즐과 J 형태의 홈으로서 용접 되어 있다. 최근 외국의 원자력발전소에서 이 용접영역 주변의 노즐 및 용접부에서 일차수응력부식 균열이 발생한 사례가 보고되고 있다. 본 논문에서는 이 용접부의 용접잔류응력과 운전 중에서의 응력상태를 유한요소해석을 이용하여 평가함으로써 고응력 위치를 확인하고 응력관점에서 균열발생 가능성이 높은 지역을 예측하고자 하였다. 해석결과 용접에 의해서 형성된 잔류응력이 수압시험과 운전조건에 의해 다소 변동되기는 하나 응력분포형태는 큰 변화가 없었다. 전반적으로 노즐내면에서는 용접이 시작되는 지점 주변에서 최대 인장응력이 형성되고 노즐외면에서는 용접이 끝나는 지점 주변에서 최대인장응력이 형성되는 것을 확인하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제5권2호
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• pp.1-8
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• 1987

MSR 처리를 실제구조물에 적용하기 위해서 잔류응력과 기계적성질에 대하여 조사해 본 결과 다음의 결론을 얻었다. (1) MSR 처리는 소성변형을 유발시켜 높은 인장잔류응력을 감소시키는데 유효하며, 잔류응력이 낮은 부위에 대해서는 잔류응력 재배치에 따른 응력치의 변화가 수반된다. (2) 잔류응력 감소량은 MSR 하중에 비례하여 증가 한다. (3) 모재의 항복응력보다 낮은 하중으로 MSR 처리를 하면 충격치의 감소는 무시할 정도이지만 모재의 항복응력보다 높은 하중으로 행하면 응착금속에서 충격치의 감소가 현저하다. (4) MSR 처리를 하게되면 항복응력이 높아지고, 잔류응력이 감소해서 선형의 응력-스트레인의 관계를 가지는 범위가 넓어져서 구조적으로 안전한 상태가 된다.