The microstructure of HAZ and the mechanical properties in weldments such as hardness and toughness were studied for mild steel and AH36 grade TMCP steel, as increasing heat input with electrogas welding process. The results of this study can be summarized as follow: 1) In the HAZ of mild steel, the width of coarse grained zone was larger than that of the nomalized zone, however in the case of TMCP steel, the nomalized zone was wider than the coarse grained zone. 2) The grain size of HAZ become coarse with increasing heat input. And at the same heat input, the grain size of TMCP steel was more coarser than that of mild steel. 3) According to the change of heat input, the deviation of hardness values was not significant, and the maximum values of hardness was not in HAZ but in the weld metal. And the hardness values in root part was higher than in face part. 4) Even though the HAZ grain size of mild steel was larger than that of TMCP steel, the impact values for mild steel was higher than those for TMCP steel, and the impact values in face part was higher than those in root part.
Quantitative evaluation was performed on the microstructure of flux-cored arc(FCA) weld metal using a method blown as IIW scheme. It was mainly intended to figure out any practical difficulties in applying this method and also to provide the consumable makers with basic guide line in developing FCA welding consumables far better properties. Assessment of the experimental results showed IIW scheme was quite reliable in the low heat input range where the acicular ferrite was a major constituent. However, in the high heat input range, some scatter was noticed as the other phases like grain boundary ferrite and Widmansttaten ferrite become dominant. It implies that the accuracy of IIW scheme depends on the faction of microstructural constituents and it become worse as the fraction of latter two phases increases. This tendency was discussed in terms of the characteristics of those two phases. In addition, base line microstructure of rutile type FCA weld metal was addressed for developing new FCA welding consumables intended for higher heat input welding.
The purpose of this study was to investigate the effect of spherodizing heat treatment holding time on the microstructure and mechanical properties of the accelerated cooling-treated API X70 steel, which is mainly used as a structural material for line pipe steel for natural gas pipes. The accelerated cooling-treated API X70 steel was spherodizing treated at 700℃ for 12~48 h. The microstructure was observed using an OM and a FEG-SEM, and mechanical properties were obtained by tensile test. The microstructure of the API X70 steel was banded in the hot rolling direction, and the polygonal ferrite(PF) adjacent to pearlite(P) has mainly a fine size, and coarse PF and fine acicular ferrite were formed in the middle of P and P. As the spherodizing treatment time increased, the number of carbide particles decreased and its distribution interval increased, and the ferrite grain size was coarsened. The tensile strength decreased and the ductility increased with spherodizing treatment time, and the yield point elongation was disappeared in a stress-strain curve after the spherodizing treatment.
The effect of strain aging on tensile behavior and properties of API X60, X70, and X80 pipeline steels was investigated in this study. The API X60, X70, and X80 pipeline steels were fabricated by varying alloying elements and thermomechanical processing conditions. Although all the steels exhibited complex microstructure consisting of polygonal ferrite (PF), acicular ferrite, granular bainite (GB), bainitic ferrite (BF), and secondary phases, they had different fractions of microstructures depending on the alloying elements and thermomechanical processing conditions. The tensile test results revealed that yielding behavior steadily changed from continuous-type to discontinuous-type as aging temperature increases after 1% pre-strain. After pre-strain and thermal aging treatment in all the steels, the yield and tensile strengths, and yield ratio were increased, while the uniform elongation and work hardening exponent were decreased. In the case of the X80 steel, particularly, the decrease in uniform elongation was relatively small due to many mobile dislocations in PF, and the increase in yield ratio was the lowest because a large amount of harder microstructures such as GB, BF, and coarse secondary phases effectively enhanced work hardening.
용접기술의 발달과 더불어 기계, 교량, 선박 그리고 가스설비 등의 제작공정을 위하여 용접의 이용이 증가하고 있다. 따라서 그들의 용접 구조물 제작을 위하여 높은 생산성과 안전설계를 고려하는 용접 법을 개발하는 것이 요구되고 있다. 본 연구에서는 재료 두께, 용접층수, 하중 방향 그리고 토우부의 노치 반경과 관련하여 완전 용입 십자형 필릿 용접부의 피로강도 및 피로수명의 특성에 대하여 기초적으로 고찰하였다. 대부분의 피로파괴는 십자형 필릿 용접의 토우부에서 발생하였다. 피로강도 및 피로수명은 토우 부의 노치 반경과 플랭크 각에 의한 응력집중의 영향을 받고 있다. 토우부의 금속이 다층 용접에 의하여 어닐링 되고 확산 되었으며 그 결과 침상 페라이트 조직이 형성되어 피로강도와 피로수명을 향상시켰다.
This study is concerned with the effects of Mo, Cr, and V addition on tensile and Charpy impact properties of API X80 linepipe steels. Four kinds of steels were processed by varying Mo, Cr, and V additions, and their microstructures and tensile and Charpy impact properties were investigated. Since the addition of Mo and V promoted to form fine acicular ferrite and granular bainite, while prohibiting the coarsening of granular bainite, it increased the strength and upper shelf energy, and decreased the energy transition temperature. The Cr addition promoted the formation of coarse granular bainite and secondary phases such as martensite-austenite constituents, thereby leading to the increased effective grain size, energy transition temperature, and strength and to the decreased upper shelf energy. The steel containing 0.3wt.% Mo and 0.06wt.% V without Cr had the highest upper shelf energy and the lowest energy transition temperature because its microstructure was composed of fine acicular ferrite and granular bainite, together with a small amount of hard secondary phases, while its tensile properties maintained excellent.
This study deals with the effect of microstructure factors on the strain aging properties of API X70 pipeline steels with different microstructure fractions and grain sizes. The grain size and microstructure fraction of the API pipeline steels are analyzed by optical and scanning electron microscopy and electron backscatter diffraction analysis. Tensile tests before and after 1 % pre-strain and thermal aging treatment are conducted to simulate pipe forming and coating processes. All the steels are composed mostly of polygonal ferrite, acicular ferrite, granular bainite, and bainitic ferrite. After 1 % pre-strain and thermal aging treatment, the tensile test results reveal that yield strength, tensile strength and yield ratio increase, while uniform elongation decreases with an increasing thermal aging temperature. The increment of yield and tensile strengths are affected by the fraction of bainitic ferrite with high dislocation density because the mobility of dislocations is inhibited by interaction between interstitial atoms and dislocations in bainitic ferrite. On the other hand, the variation of yield ratio and uniform elongation is the smallest in the steel with the largest grain size because of the decrease in the grain boundary area for dislocation pile-ups and the presence of many dislocations inside large grains after 1 % pre-strain.
In this study, four API X80 linepipe steel specimens were fabricated with varying cooling rates and finish cooling temperatures, and their microstructures and crystallographic orientations were analyzed to investigate the effects of cooling conditions on their tensile and Charpy impact properties. All the specimens consisted of acicular ferrite, granular bainite, and secondary phases such as martensite and martensiteaustenite constituent. The volume fraction of secondary phases increased with increasing cooling rate, and the higher finish cooling temperature resulted in the reduction in volume fraction and grain size of secondary phases. According to the crystallographic orientation analysis data, the effective grain size and unit crack path decreased as fine acicular ferrites having a large amount of high-angle grain boundaries were homogeneously formed, thereby leading to the improvement of Charpy impact properties. The specimen fabricated with the higher cooling rate and lower finish cooling temperature had the highest upper shelf energy and the lowest energy transition temperature because it contained a large amount of fine secondary phases homogeneously distributed inside fine acicular ferrites, while its tensile properties well maintained.
In this study, three kinds of steels are manufactured by varying the rolling conditions, and their microstructures are analyzed. Tensile and Charpy impact tests are performed at room temperature to investigate the correlation between microstructure and mechanical properties. In addition, heat affected zone(HAZ) specimens are fabricated through the simulation of the welding process, and the HAZ microstructure is analyzed. The Charpy impact test of the HAZ specimens is performed at $-40^{\circ}C$ to investigate the low temperature HAZ toughness. The main microstructures of steels are quasi-polygonal ferrite and pearlite with fine grains. Because coarse granular bainite forms with an increasing finish rolling temperature, the strength decreases and elongation increases. In the steel with the lowest reduction ratio, coarse granular bainite forms. In the HAZ specimens, fine acicular ferrites are the main features of the microstructure. The volume fraction of coarse bainitic ferrite and granular bainite increases with an increasing finish rolling temperature. The Charpy impact energy at $-40^{\circ}C$ decreases with an increasing volume fraction of bainitic ferrite and granular bainite. In the HAZ specimen with the lowest reduction ratio, coarse bainitic ferrite and granular bainite forms and the Charpy impact energy at $-40^{\circ}C$ is the lowest.
용착금속의 미세조직은 크게 Acicular ferrite(AF), Ferrite with aligned second phase(FS), Primary ferrite(=Grain boundary Ferrite) 등으로 나눌 수 있다. 이 중 침상형 페라이트(AF)는 인성과 강도를 동시에 증가시킬 수 있으므로 이를 다량 확보하는 것이 용접산업의 관건이다. 본 연구에서는 침상형 페라이트 발생에 기여한다고 알려진 Ti 함량을 용착금속에서 단계적으로 조절하여 나타나는 미세조직과 특성변화를 관찰하였다. 모재는 HSB-600을 사용하였으며 용접재료는 ER100S-G급의 Ti가 함유되어 있는 것(A)과 미함유된 것(B)을 사용하였다. 모재 성분의 희석을 방지하기 위해 V-Groove 가공 후 Buttering 용접을 실시하였다. 중앙에 가공된 V-그루브에 이들 재료를 적절히 조합하고 용접(입열량 20kJ/cm)하여 Ti함유량을 총 4가지(0.002~0.025% Ti)로 제어하였다. 용접 후 각각의 시편에 대해 미세조직, 충격시험, O/N분석, 성분분석 등의 시험을 진행하였다. 미세조직 관찰결과 Ti함량이 증가할수록 AF는 증가하고 FS는 감소함을 확인할 수 있었으며 충격시험결과 Ti가 많이 함유된 시편일수록 더 낮은 연성취성 천이온도(DBTT)를 나타내었다. EDS와 SEM으로 관찰한 결과 Ti함량 증가에 따라 비금속개재물의 크기는 작아지고 밀도는 높아지는 것을 확인할 수 있었으며 개재물 내에서의 Ti함량도 더 많아지는 것을 확인 할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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