In this study, carbon steel (A53) is used as the material for the pipes in a marine plant and ship industry. Welds are necessary to join the carbon steel, and the effect of this welding on the properties of the carbon steel has been studied by many researchers. In this study, the dynamic behavior of welded carbon steel was studied using an acoustic emission (AE) technique, which is a nondestructive test. There are numerous AE parameters that can be used to analyze the damage behavior of carbon steel by external loading. The AE parameters of energy, cumulative count, amplitude, and AE event were used, and each parameter was differentiated according to the degree of damage to the carbon steel. The energy showed a high level at the elastic range of the load curve, while the amplitude had the highest value at the hardening region. The cumulative count showed a growth tendency similar to the loading curve. In addition, an ultrasonic technique and hardness test were applied to evaluate the mechanical properties according to the base zone, HAZ region, and weld zone of the weld specimen. The velocity and attenuation ratio showed little change between zones, and an evaluation of the ultrasonic waves on each zone of the specimen was found to be a useful method to clarify the mechanical properties of the carbon steel.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.9
no.4
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pp.44-52
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2010
Recently, with the high performance and efficiency of machine, there have been required the multi-functions in various machine parts, such as the heat resistance, the abrasion resistance and the stress resistance as well as the strength. Fatigue crack growth tests were carried out to investigate the fatigue characteristics of high carbon steel (SM53C) experienced by high-frequency induction treatment. The influence of high-frequency induction treatment on fatigue limit was experimentally examined with the specialfocus on the variation of surface microstructure and the fatigue crack initiation and propagation through fractography. Also, the shape of hardening depth, hardened structure, hardness, and fatigue-fracture characteristics of SM53C composed by carbon steel are also investigated.
In this study, small punch test and tensile test were performed with specimens directly machined from an ASTM A53 grade B carbon steel pipe at which an explosion accident was occurred in the Heavy Oil Unit. Main damage mechanism of the pipe was known as a high temperature hydrogen attack(HTHA). Effects of HTHA on the mechanical strength change of the A53B steel were studied in detail. Small punch test results have showed that maximum reaction forces, SP energy and ductility were decreased at hydrogen attacked part of the pipe compared with sound part of the pipe. Yield strength and tensile ultimate strength were calculated with the obtained small punch test curve results using different methods and compared the estimation methods. Small punch test simulation has been also performed with the finite element method and then mechanical strength, equivalent strain and fracture toughness were calculated with the obtained numerical analysis results. It was shown that the fracture toughness data calculated from small punch equivalent energy obtained by the finite element analysis for SP test was very low at the hydrogen attacked part.
Kim, Maan-Won;Lee, Joon-Won;Yoon, Kee-Bong;Park, Jai-Hak
International Journal of Safety
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v.6
no.2
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pp.1-7
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2007
In this study mechanical strength of A53B carbon steel was analyzed using several types of test specimens directly machined from oil recycling pipe experienced a failure due to hydrogen attack in chemical plants. High temperature hydrogen attack (HTHA) is the damage process of grain boundary facets due to a chemical reaction of carbides with hydrogen, thus forming cavities with high pressure methane gas. Driven by the methane gas pressure, the cavities grow on grain boundaries forming intergranular micro cracks. Microscopic optical examination, tensile test, Charpy impact test, hardness measurement, and small punch (SP) test were performed. Carbon content of the hydrogen attacked specimens was dramatically reduced compared with that of standard specification of A53B. Traces of decarburization and micro-cracks were observed by optical and scanning electron microscopy. Charpy impact energy in hydrogen attacked part of the pipe exhibited very low values due to the decarburization and micro fissure formation by HTHA, on the other hand, data tested from the sound part of the pipe showed high and scattered impact energy. Maximum reaction forces and ductility in SP test were decreased at hydrogen attacked part of the pipe compared with sound part of the pipe. Finite element analyses for SP test were performed to estimate tensile properties for untested part of the pipe in tensile test. And fracture toughness was calculated using an equivalent strain concept with SP test and finite element analysis results.
Dae-Hyeon Kim;Sung-Jun Lee;Dong-Gyu Ahn;Chang-Lae Kim
Transactions of Materials Processing
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v.33
no.4
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pp.261-269
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2024
This study aimed to optimize the MIL-53 metal-organic framework coatings for enhanced durability in carbon dioxide capture applications. We synthesized MIL-53 powders using a hydrothermal method and deposited them on stainless-steel substrates by spin coating at various speeds, ranging from 300 to 2,000 rpm. The microstructure, surface properties, and tribological characteristics of the coatings were analyzed systematically. The results indicated that the spin speed significantly impacted the coating uniformity and defect formation. Coatings prepared at moderate speeds of 500 to 1,000 rpm exhibited optimal thickness and density, resulting in superior wear resistance. The tribological tests revealed that the coatings prepared at 700 to 1000 rpm had the lowest wear rates. These findings offer valuable insights for the development of durable MOF-based coatings for carbon dioxide capture and other applications requiring long-term stability under mechanical stress.
Cavitation corrosion in many industrial plants has recently become a serious issue. Cavitation corrosion has generally been investigated using a vibratory method based on ASTM G32 standard, and the test can be divided into direct cavitation and indirect cavitation. Cavitation corrosion test uses the vibration frequency of the horn of 20 kHz with constant peak-to-peak displacement amplitude. In this work, the peak-to-peak amplitude was controlled from 15 ㎛ to 85 ㎛, and electrochemical measurements were obtained during indirect cavitation. The relationship between cavitation corrosion rate and electrochemical properties was discussed. Corrosion steps of carbon steel at the initial stage under cavitation condition in 3.5 % NaCl can be proposed. When the cavitation strength is relatively low, corrosion of the steel is more affected by the electrochemical process than by the mechanical process; but when the cavitation strength is relatively high, corrosion of the steel is affected more by the mechanical process than by the electrochemical process. This work confirmed that the critical ultrasonic amplitude of 0.42 %C carbon steel is 53.8 ㎛, and when the amplitude is less than 53.8 ㎛, the corrosion effect during the cavitation corrosion process is higher than the mechanical effect.
Kim, Jeong-Keun;Choi, Sun-Ho;Kim, Young-Keun;Kim, Hong-Gun;Kwac, Lee-Gu
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.20
no.3
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pp.53-59
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2021
In vibration-free vehicles such as limousine buses, the vibration is minimized by installing an air spring instead of the leaf spring used in the existing freight cars to prevent the damage to the loaded cargo from shocks generated during movement. In the existing vehicles, steel structures support the air spring system. This study was aimed at replacing the steel structures used in the Z-spring by carbon fiber and glass fiber reinforced plastics. In addition, the mechanical properties (elastic modulus, tensile strength, and shear strength) of carbon fiber and glass fiber prepreg were derived using specimens molded with the corresponding prepreg. The final goal was to develop a material lighter than the conventional steel material but with enhanced mechanical properties. Although the CF prepreg exhibited excellent mechanical properties, the production cost was extremely high. To overcome this limitation, hybrid composites with GF prepreg were examined, which are expected to be promising future materials.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.9
no.6
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pp.7-15
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2010
Recently, with the high performance and efficiency of machine, there have been required the multi-functions in various machine parts, such as the heat resistance, the abrasion resistance and the stress resistance as well as the strength. Fatigue crack growth tests were carried out to investigate the fatigue characteristics of high carbon steel (SM53C) experienced by high-frequency induction treatment. The Cam nose part of the Automobile's Cam shaft is strongly bumped with rocker arm or valve-lift. Therefore abnormal wear such as unfair wear and early wear occur in the surface. This abnormal wear causes a defect that bad timing open and close actions of the engine valve happen in the combustion chamber so the fuel gas will be combustion imperfect. Therefore, the cam shaft demands high hardness and wear resistance. In this study, high frequency heat treatment has been accomplished while wear test for material SM53C.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.8
no.5
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pp.47-53
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1999
The purpose of this study was to determine the effects of various cutting condition on the cutting resistance and surface roughness of material in turning operation using a coated carbide tool. The workpiece materials were the carbon steel SM20C and SM45C The results of this study are summarized as follows: The cutting force decreases as the feedee amount and the cutting depth decrease and the cutting speed increases. In order to obtain a proper surface roughness to each material it is desirable to set the feeding amount as 0.059mm.rev, the cutting depth as 0.4mm and the cutting speed as 270m/min for SM20C, while setting the feeding as 0.059mm/rev the cutting depth as 0.6mm and the cutting speed as 270m/min for SM45C.
Kim, Ki Tae;Kim, Young Sik;Chang, Hyun Young;Oh, Young Jin;Sung, Gi Ho
Corrosion Science and Technology
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v.14
no.2
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pp.47-53
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2015
Recently, the bending process is greatly applied to fabricate the pipe line. Bending process can reduce welding joints and then decrease the number of inspection. Thus, the maintenance cost will be reduced. Induction heat bending process is composed of bending deformation by repeated local heat and cooling. By this thermal process, corrosion properties and microstructure can be affected. This work focused on the effect of induction heating bending process on the properties of ASME SA106 Gr. C low carbon steel pipes. Microstructure analysis, hardness measurements, and immersion corrosion test were performed for base metal and bended area including extrados, intrados, crown up, and down parts. Microstructure was analyzed using an optical microscope and SEM. Hardness was measured using a Rockwell B scale. Induction heat bending process has influenced upon the size and distribution of ferrite and pearlite phases which were transformed into finer structure than those of base metal. Even though the fine microstructure, every bent area showed a little lower hardness than that of base metal. It is considered that softening by the bending process may be arisen. Except of I2, intrados area, the others showed a similar corrosion rate to that of base metal. But even relatively high rate of intrados area was very low and acceptable. Therefore, it is judged that induction heat bending process didn't affect boric acid corrosion behaviour of carbon steel.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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