• Journal of Welding and Joining
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• v.33 no.2
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• pp.32-39
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• 2015

This study examined the welding residual stress and fracture toughness of 78mm thick steel electro gas welding (EGW) and flux cored arc welding (FCAW) welded joints by numerical analyses of the thermal elasto-plastic behavior and fracture toughness(KIC). The residual stress, fracture toughness characteristics and production mechanism on the welded joints were clarified. Moreover, the effects of the welding process (EGW and FCAW) on the welding residual stresses and fracture toughness of welded joints were evaluated. The results showed that the new welding process (EGW) appears to be an effective substitute for the existing welding process (FCAW) in a thick steel plate with high strength.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.26-26
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• 2010

EGW process has been applied to joining of ship block with vertical-up position at high production rate. The workability of EGW, however, has been interrupted by too much slag production. Two electrodes EGW showed more severe workability than that of one electrode EGW. Therefore, to understand the effect of discharge amount of EGW slag on workability and mechanical properties, two different slag discharge amount have been controlled at the same welding conditions. The results are as follows; 1) Workability has been improved by any additional slag discharge. 2) Mechanical properties have been deteriorated with any additional slag discharge. 3) Chemical compositions of weld metal have been changed by any additional slag discharge.

• Proceedings of the KWS Conference
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• v.43
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• pp.183-184
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• 2004

High capacity container carrier has been considered for many decades to transport the more containers at the same time. Therefore, it is required for high capacity container ship to be applied thicker plate to accomodate a number of containers compared to that of general container ship. To maintain the same productivity of this thicker plate, new welding process should be considered. One of the process for vertical-up position is 2 electrodes EGW(Electro Gas Welding). 2 ectrodes EGW was applied and evaluated whether it can be applicable or not. The heat input used for 72mm thick plate was 520k11cm. from the mechanical test, it is considered that this process can be applicable, showing satisfaction of mechanical properties such as tensile strength, elongation and impact property.

• Journal of Welding and Joining
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• v.31 no.1
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• pp.65-70
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• 2013

Finite element analysis and welding experiments were performed to evaluate deformation aspect for Flux Cored Arc Welding(FCAW) and Electro Gas Welding(EGW). Numerical researches of FCAW and EGW were performed considering the difference of number of welding pass and welding direction to arc flow. To perform the numerical study of FCAW and EGW, number of welding pass and welding direction to arc flow were considered in the finite element model. FCAW process requires multi pass and its welding direction is vertical to welding torch. On the other hand, EGW process requires single pass and its welding direction is parallel to welding torch. The difference of welding direction and heat input was considered in the finite element analysis. In FCAW process, Goldak's double ellipsoidal heat input model was adopted. In the EGW process, Hemi-spherical power density distribution was adopted. In the results of experiment and finite element analysis, angular deformation of FCAW process is larger than that of EGW process.

• Journal of Welding and Joining
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• v.34 no.2
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• pp.16-21
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• 2016

Recent keywords of the heavy industries are large-scale structure and productivity. Especially, the sizes of the commercial vessels and the offshore structures have been gradually increased to deliver goods and explore or produce oil and natural gas in the Arctic. High heat input welding processes such as electro gas welding (EGW) have been widely used for welding thick steel plates with flux-cored arc welding (FCAW), especially in the shipbuilding industries. Because high heat input welding may cause the detrimental effects on the fracture toughness of the welded joint and the heat affected zone, it is essential to obtain the sufficient toughness of welded joint. There are well known that the fracture toughness like CTOD, CVN, and KIC were very important factors in order to secure the safety of the structures. Furthermore, the welding residual stress should be considered to estimate the unstable fracture in both EGW and FCAW. However, there are no references on the welding residual stress distribution of EGW and FCAW with thick steel plates. Therefore the welding residual stresses were very important elements to evaluate the safety of the welded structure. Based on the measurement results, the characteristics of residual stress distribution through thickness were compared between one-pass electron gas welding and multi-pass flux-cored arc welding. The longitudinal residual stress in the multi-pass flux-cored arc welding is tensile through all thicknesses in the welding fusion zone. Meanwhile, longitudinal residual stress of EGW is tensile on both surfaces and compressive at the inside of the plate. The magnitude of residual stresses by electron gas welding is lower than that by flux-cored arc welding.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.18-18
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• 2010

최근에 건조되는 선박이나 구조물들은 점차 대형화 되어가고, 이에 사용되는 판재들은 점차 고강도 극후판재화 되어가고 있다. 극후판재의 용접성을 향상시키기 위해서는 대입열 용접이 주로 적용되고 있는 실정인데, 30 mmt 이상의 후판을 1 pass로 용접하기 위해서는 EGW(Electro-gas welding) 기법을 사용한다. 대입열 용접은 용접입열(heat input)이 매우 높아 용착금속과 열영향부의 냉각속도가 매우 느려 용접열영향부에서 특히 fusion line 근처의 열영향부는 결정립 조대화 및 취약한 미세조직을 형성함으로서 저온인성을 크게 저하시키고, 연화 현상(softening effect)을 발생시켜 강도가 저하되는 문제점이 주로 발생하였다. 하지만 이런 문제점을 해결하기 위해 대입열용접에 사용된는 강재의 미세조직을 제어하여 AlN, TiN, $TiO_2$ 등의 석출물을 이용한 용접열영향부의 저온인성을 향상시켰다. 이러한 문제점이 발생하는 대입열용접에서 저온인성 시험은 주로 fuison line + 1, 2mm에서 수행한다. 하지만 대입열 용접시 용착금속의 냉각속도도 매우 느리기 때문에 용착금속의 위치에 따라 저온 인성 특성이 다르게 나타날 수 있다. 본 연구에서는 EGW 용착금속의 위치에 따른 저온인성 특성을 평가하기 위해 EH-36N, 40mmt 판재를 사용하여 1pole EG 용접 하였다. 용착금속의 저온인성 특성을 평가하기위해 충격 시편의 노치 위치가 fusion line - 2mm와 용접부 중앙을 기준으로 4곳을 선정하여 충격시험을 수행하였다. 또한 용착금속의 경도 분포를 알아보기 위해 micro vickers hardness tester(mitutoyo UR-501)을 사용해 hardness mapping 시험을 하였다. 용착금속의 저온인성은 미세조직과, 산소량에 따라 변화 할 수 있기 때문에 용착금속 위치를 달리하여 미세조직과 산소량도 각각 분석하였다. 용착금속의 저온인성을 향상시킬 수 있는 침상형페라이트와 비금속개재물의 상관관계에 관해 검토 하였다.

• Special Issue of the Society of Naval Architects of Korea
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• 2009.09a
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• pp.80-86
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• 2009

In order to improve productivity of large container ship construction, large heat input and/or high productive welding technologies are necessary. This can be achieved by the joint research and cooperation among steel maker, welding consumable company, welding equipment company and ship yards. Two electrodes SAW process is effective the plate butt welding and partial joint welding, while FGB welding process is for the connection of block to block joint. The higher strength and thicker steel is developed, the more reliable welding procedure such as two electrodes EGW including light weight welding equipment should be developed.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.13-17
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• 2010

용접입열 (heat input)은 용접시에 외부로부터 가해지는 열량으로 정의되기 때문에, 대입열용접은 용접입열량이 높은 용접이라고 정의할 수 있다. 통상적으로는 기존에 사용하던 용접기법보다 입열량이 높은 경우에 이를 대입열 용접기법이라고 부르게 되는데, 최근에는 편면 SAW 및 EGW기법 등이 대입열 용접기법으로 통칭되고 있다. 이들 기법의 공통된 특징은 one-pass 용접이라는 것과 용접열영향부에서의 열전달이 2차원적이라는 것이다. 본 연구에서는 Rosenthal의 해석식을 이용하여 이들 두 기법의 열전달 특성을 fusion line 위치에서 분석하여 보았는데, 두께에 따른 열전달 특성에 있어서 커다란 차이를 보여 주게 됨을 확인하였다. 편면 SAW에서는 열이력이 두께의 영향을 받아 두께(입열)가 증가함에 따라 고온에서의 유지시간은 증가하고 냉각속도는 느려지게 된다. 그러나 EGW에서는 입열과 두께가 일차함수적인 관계를 가지고 있기 때문에 열이력에 미치는 두께(입열)의 영향이 없다는 결과가 도출되었다. 이러한 차이로 인하여 편면 SAW에서는 강판 두께가 증가함에 따라 fusion line에서의 충격인성은 저하할 것으로 예상되는 반면에 EGW에서는 두께의 영향을 받지 않을 것으로 예상되었다. 그럼으로 EGW용 대입열용접용 강재의 '대입열 용접성'을 정량적으로 평가할 목적으로 '적용 가능한 최대입열 수준' 또는 '적용 가능한 최대 강판두께' 등으로 평가하는 것은 의미가 없는 것이다. 단지 강판의 두께에 따라 강재의 화학조성이나 제조공정에 있어 차이가 있다면, 이로 인한 'EGW 용접성'의 차이는 있을 수 있다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.15-15
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• 2009

최근 컨테이너선은 점차 대형화되고 있으며, 이에 따라 선체의 외판 상부의 철판 두께도 최대 80mm 까지 설계되고 있다. 블록 외판의 수직 맞대기 용접의 경우 고능률 용접기법인 Electro Gas Weldig(이하 EGW)이 적용되고 있으나, 극 후판의 경우, 기존의 한 개의 전극만으로는 적용 가능한 두께 범위의 한계가 있어 수직 맞대기 용접의 용접생산을 향상시키기 위해 2개의 전극을 사용하는 탄뎀 EGW 기법에 의한 시공법이 고려되었다. 탄뎀 EGW 기법의 시공법에 관한 보고서는 국내외에서 많이 발표되어져 왔다. 하지만 실선 적용에 있어 두께 80mm, 길이 2M 이상의 철판을 안정적으로 용접하기 위한 장애요소는 용접 중 적절한 슬래그의 배출 조절이다. 두개의 용접 와이어를 동시에 공급할 때 발생하는 슬래그를 균형있게 배출하지 못하는 경우 용융, 금속 상부에 적층되는 슬래그의 양이 증가하게 되고, 아크는 불안해져서 전극팁에의 슬래그 부착, 전극 팁의 발열 등에 의한 요인들이 송급을 불안하게 하여 연속 용접이 어려워진다. 본 연구에서는 탄뎀 EGW 기법을 실제로 현업에 적용하기 위해서는 안정적인 슬래그 배출에 착안하여 동당금의 형상에 따라 슬래그의 배출 성능을 확인하고 형상별 전류, 전압 파형을 측정하고, 파형 결과에 따라 아크 안정성을 평가함으로서 탄뎀 EGW 용접기법에 적정한 동당금을 설계한 결과를 소개하고자 하였다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.22 no.6
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• pp.565-572
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• 2009

This work intends to establish the reliability and fracture toughness $K_{IC}$ criterion of welded joints by EGW for high strength EH36-TMCP ultra thick plate. For this, firstly thermo elasto-plastic analysis has been carried out on two pass X-groove butt joint model to clarify the thermal and mechanical behaviour(residual stress, plastic strain, magnitude of stress and their distribution and production mechanism). Moreover, to establish fracture criterion, analysis of fracture toughness $K_{IC}$ has been performed under the notch machined and residual stress with the load condition on EGW welded joints. A quantitative fracture criterion for EGW welded joints is suggested by using $K_{IC}$.