• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.2 no.1
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• pp.99-106
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• 1998

In order to investigate the impact properties of structural materials for LNG tank, instrumented Charpy impact tests were carried out at cryogenic temperatures. $9\%$ Ni steel showed a superior fracture resistance because of less degradation in toughness until 77 K. From the load-deflection curve obtained by an instrumented methods it was found that with the decrease of temperature from 173 K to 77 K, the peak load in the curve increased, but the total absorbed energy decreased. In addition, the energy absorbed during the crack growth was larger than one absorbed in the process of crack initiation. In SUS304L material, the energy absorbed in the process of the crack initiation was relatively large, but the energy absorbed in the process of crack growth was small, the behavior of absorbed energy was well agreed with the observations of the fracture surface which showed a relatively smooth fracture surface. The absorbed Charpy impact energy in the case of A5083 alloy was lower as compared with other steels, and some cracks were observed along the crack propagation direction at the fracture surface of 77 K.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2011.12b
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• pp.382-384
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• 2011

최근 오일샌드, 극지유전, 심해저자원 등 극한지 자원개발이 활발해짐에 따라 수요가 증대되고 있는 극한지용 내마식 소재는 내마식성과 함께 저온 인성이 요구되고 있다. 철계 합금에서 관찰되는 변형유기 마르텐사이트 상변태는 입자의 충돌에 의한 충격을 흡수하고 소재의 표면을 가공경화시켜 내마식성 향상 및 저온 인성에 기여할 수 있을 것으로 기대되고 있지만 합금조성의 정교한 제어가 필요하기 때문에 오버레이 용접에 적용하기 위해서는 모재와의 희석률을 제어하는 방안이 필요하다. 용접플럭스 설계기술은 용접시 금속이행모드, 용융풀 거동 등과 같은 용접현상 제어를 통해 오버레이 용접재료의 용접성과 용접비드형상, 용접부 희석률을 최적화할 수 있는 기술이다. 본 연구에서는 내마식 고인성 오버레이 용접재료의 개발을 위해 다양한 용접플럭스를 첨가한 메탈코어드 와이어를 제조하고 일정 송급속도에서 GMA 용접시 용접전압과 용접전류 간의 관계를 분석하여 용접플럭스가 아크현상 및 희석률에 미치는 영향을 조사하였다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.72-72
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• 2010

최근 오일샌드, 극지유전, 심해저자원 등 극한지 자원개발이 활발해짐에 따라 수요가 증대되고 있는 극한지용 내마식 소재는 내마식성과 함께 저온 인성이 요구된다. 철계 합금에서 관찰되는 변형유기 마르텐사이트 상변태는 입자의 충돌에 의한 충격을 흡수하고 소재의 표면을 가공경화시켜 내마식성 향상 및 저온 인성에 기여할 수 있을 것으로 기대되고 있지만 합금조성의 정교한 제어가 필요하기 때문에 오버레이 용접에 적용하기 위해서는 모재와의 희석률을 제어하는 방안이 필요하다. 용접플럭스 설계기술은 용접시 금속이행모드, 용융지 유동거동 등과 같은 용접현상 제어를 통해 오버레이 용접재료의 용접성과 용접부 희석률을 최적화할 수 있는 기술이다. 본 연구에서는 내마식 고인성 오버레이 용접재료의 개발을 위해 Fe-12Cr-1.2C 합금조성을 갖는 메탈코어드 와이어에 대하여 아크안정제로 사용되는 Ca 함유 용접플럭스 첨가가 용착부 형상 및 희석률 변화에 미치는 영향을 조사하였다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.46-46
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• 2009

과거 고강도강 용접부에서 발생하는 저온균열은 주로 용접열영향부에서 발생하였는데, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 강재 메이커들은 고강도강의 용접성을 향상시키고자 노력하였다. 이러한 노력의 결과로 TMCP, HSLA 강 등이 개발되었고 이들 강재는 예열온도를 저하시킬 수 있다는 장점 때문에 보편화되어 사용되었다. 이러한 강재는 모재 예열온도를 기준으로 적용하게 되면 용착금속에서 저온균열이 발생하는 경우가 있다. 따라서 이제는 용접재료의 용접성, 즉 용접재료의 저온균열 저항성을 평가 할 수 있는 기법이 요구된다. 본 연구의 목적은 용착금속의 저온균열 저항성을 평가하는 것인데, 저온균열 저항성은 용착금속의 미세조직에 따라 다르게 나타날 수 있다. 용착금속의 합금조성은 기본적으로 용착금속에 요구되는 최저 강도와 충격인성을 만족할 수 있도록 설계한다. 하지만 유사한 강도의 유사한 합금조성이더라도 일부 합금 성분에 의해 용착금속의 미세조직들은 상이하게 나타날 수 있는데, 미세조직 특성에 의하여 용착금속의 강도와 저온인성이 결정된다. 용착금속의 저온균열 저항성을 평가하기위하여 Gapped Bead-on-Groove(G-BOG) 시험에 사용된 모재는 50mm 두께의 mild steel을 사용하였으며, 모재의 희석을 방지하기위해 15mm 깊이로 V-groove 가공 후 buttering 용접 하였다. 용접된 시편은 다시 5mm 깊이로 V-groove로 2차 가공 후 Ar + 20% $Co_2$ gas를 사용하여 용접하였다. 용접재료는 ER-100S-G grade로 비슷한 합금조성을 갖는 2 종류를 사용하였다. A용접재료는 Ti 이 0.1% 함유 되었으며, B용접재료는 Ti 함유되지 않은 것을 사용하였다. 또한 예열 온도에 따라 저온균열 감수성을 평가하기위하여 모재의 예열온도를 각각 상온, $50^{\circ}C,\;75^{\circ}C,\;100^{\circ}C$로 하여 실험을 진행하였다. 용착금속의 미세조직을 확인해본 결과 Ti 함유된 A 용착금속 미세조직은 대부분 침상형페라이트로 나타났으며, Ti 함유되지 않은 B 용착금속 미세조직은 대부분 베이나이트로 나타났다. G-BOG 시험 결과 Ti 함유된 A 시편이 Ti 함유되지 않은 B 시편보다 저온균열 발생량이 적었다. 이는 용착금속의 미세조직분포 및 특성에 따라 저온균열감수성이 다르다는 것을 나타낸다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.63-63
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• 2009

최근 연비 향상 및 배기가스 저감을 위한 친환경 경량 굴삭기에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 시도는 굴삭기의 소재의 강도를 490MPa급에서 700MPa급으로 고강도화를 통하여 작업장치의 경량화를 도모하고 있다. 본 연구에서는 중장비용 고강도 열연강재로 재발중인 ATOS70강재의 기본 용접성 및 GMAW 용접부 특성을 검토하였다. 사용한 시험재는 현장시험재인 14~16mmt두께의 ATOS70강재를 사용하였고, 용접경화성 및 저온균열감수성을 평가하였다. 또한 GMAW 용접을 실시하여 용접부의 이음부 특성을 검토하였다. 14mmt 두께의 ATOS70강재의 탄소당량은 약 0.44수준이고, 모재 인장강도는 약 760MPa급 수준을 보였다. 한편 최고경도시험에 의한 용접부 최도경도는 약 300Hv 수준을 보였으며, 경사 y-groove구속시험에 의한 14mmt두께의 한계예열온도는 상온이었다. 한편 GMAW 용접부 인장시험결과 740MPa급 이상의 인장강도를 확보하였고, $-5^{\circ}C$ 용접부 Charpy 충격시험결과 48J 이상의 충격인성을 나타내었다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• v.43
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• pp.141-143
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• 2004

The experimental simulation welds using 3kinds of 70ksi titania based flux-cored consumables were performed on 24 inches 24.6-thick API 5L Gr. B pipe with relatively high current, over 300A and four different Post Weld Heat Treaonent(PWHT) conditions at $625^{circ}C$ were applied to each consumable test coupon. It is well known that, in common welding processes such as Submerged Arc Welding(SAW) or Flux Cored A.c Welding(FCAW), the cooling rates in as-deposited weld bead are normally so ,apid that actual precipitation of microalloy carbonitrides, Nb(C,N) or V(C,N) is not likely to occur in the as-welded weld metal, however, during stress relief or PWHT the operation of precipitation can reduce the impact properties of the weld metal. As results of mechanical testing, it is concluded that PWHT at $625^{circ}C$ is detrimental to weld metal impact toughness of Ti-B type flux- cored (FC) welding consumables regardless of the amount of Nb and V, but two optima were exhibited, one at 800ppm Ti, 75ppm 5 and another 360ppm Ti, 54ppm 5.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.49-49
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• 2009

마찰교반접합법은 특정한 회전수로 회전하는 용접 툴을 이용하여 접합하고자 하는 피접합재의 맞댄면에 삽입시킨 후 툴을 이동시키거나 혹은 시편을 견고하게 고정시킨 장치(backing plate)가 움직여 고상 상태에서 접합이 이루어진다. 알루미늄, 마그네슘 등 비교적 융점이 낮은 저융점 재료의 재료에 처음 적용이 되어 많은 연구가 활발히 진행되었고 타 용접방법에 비해 우수한 접합특성을 나타내었다. 최근 이러한 마찰교반접합은 이러한 저융점 재료를 넘어서 스틸, 타이타늄, 니켈 등과 같은 고융점 재료 등에 대한 적용이 늘어나고 있다. 마찰교반접합을 이용하여 이러한 고융점 재료의 접합 경우 내마모성 및 내열성 등의 내구성이 갖추어진 툴과 이러한 툴을 냉각시킬 수 있는 냉각 장치 등이 필요로 하나 경제적 측면이나 접합부의 우수한 특성 등을 고려 할 때 그 적용 및 발전 가능성이 매우 높다고 볼 수 있다. 최근 무공해 연료로 각광받고 있는 액화천연가스 (LNG)의 수요가 급증함에 따라 LNG 저장탱크 소재로 널리 사용되고 있는 9% Ni강의 수요 또한 증가하고 있는 상황이다. 하지만 9% Ni 강은 극저온용 소재로 용접부의 저온인성 ($-196^{\circ}C$)이 가장 중요하기 때문에 저온인성을 확보하고자 Inconel 계나 Hastelloy계 등의 니켈 기 합금을 용접재료로 사용하고 있으나 이러한 용접재료는 가격이 매우 고가이며 또한 용접 후 용접부의 강도가 낮다는 문제가 제기되고 있다. 또한 LNG 탱크 제작시 사용되는 용접법은 GTAW, SAW 및 SMAW 이지만 국내에서는 주로 SMAW에 의존하고 있는 실정인 관계로 보다 더 경제적인 용접 프로세스의 적용 가능성이 검토되고 있는 상황이다. 본 연구에서는 마찰교반용접을 이용하여 두께 4mm의 9% Ni 강에 대해 맞대기 마찰교반접합을 실시하였다. 툴 회전 속도 및 접합 속도를 고정한 상태에서 접합을 실시 하였으며 접합 시 툴은 $Si_3N_4$로 제작된 툴을 사용하였다. 접합 후 외관상태 점검, 미세조직 관찰, 경도, 인장 강도 및 저은 충격 측정 등의 실험을 실시하였고, 이러한 결과를 이용하여 미세조직과 기계적 특성과의 관련성을 조사하였다.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.17 no.3 s.76
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• pp.365-373
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• 2005

There is increasing need for high-strength steel especially for the high-rise steel building structure. High- strength steels, however, may have mechanical properties that are significantly different from those of the conventional steels.The application of high-strength steels to building structures should be reviewed as to whether inelastic behavior equivalent to that of conventional steels can be attained or not. In this study, SM570TMC steel, which was developed recently in Korea, was tested to evaluate mechanical properties and welding characteristics for use as a structural steel. Yield phenomenon of SM570TMC steel, which is continuous yielding, is quite different from that of conventional steel. The distributions of yield strength of SM570TMC steel were uniform regardless of thickness, while the minimum yield strength was 440MPa. Also, the flat distributions of hardness in z-direction were found to comprise one of the important properties. Results of the charpy impact tests at -5oC revealed toughness values of SM570TMC steel, which were higher than those of equivalent as rolled steel. Carbon equivalent(Ceq) values of SM570TMC steel, which were related to welding performance, were lower than those of equivalent as rolled steel.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.25 no.11
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• pp.583-589
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• 2015

This paper presents a study on the room- and low-temperature impact toughness of hypoeutectoid steels with ferrite-pearlite structures. Six kinds of hypoeutectoid steel specimens were fabricated by varying the carbon content and austenitizing temperature to investigate the effect of microstructural factors such as pearlite volume fraction, interlamellar spacing, and cementite thickness on the impact toughness. The pearlite volume fraction usually increased with increasing carbon content and austenitizing temperature, while the pearlite interlamellar spacing and cementite thickness mostly decreased with increasing carbon content and austenitizing temperature. The 30C steel with medium pearlite volume fraction and higher manganese content, on the other hand, even though it had a higher volume fraction of pearlite than did the 20C steel, showed a better low-temperature toughness due to its having the lowest ductile-brittle transition temperature. This is because various microstructural factors in addition to the pearlite volume fraction largely affect the ductile-brittle transition temperature and low-temperature toughness of hypoeutectoid steels with ferrite-pearlite structure. In order to improve the room- and low-temperature impact toughness of hypoeutectoid steels with different ferrite-pearlite structures, therefore, more systematic studies are required to understand the effects of various microstructural factors on impact toughness, with a viewpoint of ductile-brittle transition temperature.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.31 no.3
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• pp.139-149
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• 2021

In this study, three kinds of bainitic steels are fabricated by controlling the contents of vanadium and boron. High vanadium steel has a lot of carbides and nitrides, and so, during the cooling process, acicular ferrite is well formed. Carbides and nitrides develop fine grains by inhibiting grain growth. As a result, the low temperature Charpy absorbed energy of high vanadium steel is higher than that of low vanadium steel. In boron added steel, boron segregates at the prior austenite grain boundary, so that acicular ferrite formation occurs well during the cooling process. However, the granular bainite packet size of the boron added steel is larger than that of high vanadium steel because boron cannot effectively suppress grain growth. Therefore, the low temperature Charpy absorbed energy of the boron added steel is lower than that of the low vanadium steel. HAZ (heat affected zone) microstructure formation affects not only vanadium and boron but also the prior austenite grain size. In the HAZ specimen having large prior austenite grain size, acicular ferrite is formed inside the austenite, and granular bainite, bainitic ferrite, and martensite are also formed in a complex, resulting in a mixed acicular ferrite region with a high volume fraction. On the other hand, in the HAZ specimen having small prior austenite grain size, the volume fraction of the mixed acicular ferrite region is low because granular bainite and bainitic ferrite are coarse due to the large number of prior austenite grain boundaries.