• Proceedings of the KWS Conference
• /
• 2010.05a
• /
• pp.30-30
• /
• 2010

고강도강의 용접성은 저온균열 저항성으로 대변되는데, TMCP강과 HSLA강 등이 개발되면서 고강도강의 저온균열저항성이 크게 향상되어 무예열 용접성이 확보되었다. 그러나 용접재료 측면에서는 그에 상응하는 재료의 개발이 지연되어 강재 개발로 인한 우수한 성능을 충분히 발휘하지 못하고 있으며 용접부의 건전성 문제가 심각하게 인식되고 있다. 이로 인해 고강도강에 적용시킬 수 있는 무예열 용접재료의 필요성이 대두되어 개발이 진행되고 있으며 상용화를 앞두고 있다. 이러한 용접재료의 개발단계에서 합금설계는 가장 중요한 항목으로 합금 조성에 따라 용착금속의 강도 및 인성에 상당한 변화를 가져오기 때문이다. 합금원소 중 Al은 강재의 탈산을 돕기 때문에 가능한 많은 양의 첨가를 요구하지만 적정량 이상을 초과하게 되면 오히려 용착금속의 저온인성 특성에 부정적인 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 고강도 GMA 용착금속의 Al함량을 단계적으로 변화시켜 용착금속 내 최적의 Al의 함량을 찾고자 하였다. 또한 높은 비용 및 많은 시간을 필요로 하는 와이어로드를 제작하지 않고도 Al함량을 조절 할 수 있는 방법을 고안하고자 하였다. 실험의 모재는 HSLA-100강을 사용하였으며 용접재료는 ER120S-G급의 GMA용접 재료를 사용하였다. 모재 성분과의 희석을 방지하기 위해 V-Groove 가공 후 6패스 Buttering 용접을 실시하였고, 다시 Buttering용접부에 V-Groove 가공을 하여 최종 용접을 실시하였다. 이 때 Al함량을 조절하기 위해 최종 용접 개선부 밑면에 홈을 판 후 Al fiber(직경 0.3mm)를 깔고 용접(입열량 20kJ/cm)하여 Al함유량을 총 3가지(0.003~0.04% Al)로 제어하였다. 용접 후 각각의 시편에 대해 미세조직, 충격시험, O/N분석, 성분분석 등의 시험을 수행하여 저온인성과의 상관관계를 알아보았다.

• Proceedings of the KWS Conference
• /
• 2009.11a
• /
• pp.47-47
• /
• 2009

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.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• v.52 no.3
• /
• pp.589-596
• /
• 2020

Many components in the assembly section of Sodium-cooled Fast Reactor are made of good corrosionresistant 316 LN Stainless Steel material. To avoid self-welding of the components with the coolant sodium at elevated temperature, hardfacing is inevitable. Ni-based colmonoy-5 is used for hardfacing due to its lower dose rate by Plasma Transferred Arc process due to its low dilution. Since Ni-Cr-B-Si alloy becomes very fluidic while depositing, the major height of the weld overlay rests inside the groove. Hardfacing is also done over the plain surface where grooving is not possible. Therefore, grooved and ungrooved hardfaced specimens were prepared at different travel speeds. Fe content at every 100 ㎛ of the weld overlay was studied by Energy Dispersive Spectroscopy and also the micro hardness was determined at those locations. A correlation between iron dilution from the base metal and the micro hardness was established. Therefore, if the Fe content of the weld overlay is known, the hardness at that location can be obtained using the correlation and vice-versa. A new correlation between micro hardness and dilution coefficient is obtained at different locations. A comparative study between those specimens is carried out to recommend the optimum travel speed for lower dilution.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
• /
• v.36 no.10
• /
• pp.1235-1239
• /
• 2012

Primary water stress corrosion cracking (PWSCC) has been observed around the weld region of control rod drive mechanism (CRDM) nozzles in nuclear power plants overseas. The weld has a J-shaped groove and it connects the CRDM nozzle with the reactor vessel upper head (RVUH). It is a dissimilar metal weld (DMW), because the CRDM is made of alloy 600 and the RVUH is made of carbon steel. In this study, finite element analysis (FEA) was performed to estimate the stress condition around the weld region. Generally, it is known that a high tensile region is more susceptible to PWSCC. FEA was performed as for the condition of welding, hydrostatic test and normal operation successively to observe how the residual stress changes due to plant condition. The FEA results show that a high tensile stress region is formed around the weld starting point on the inner surface and around the weld stop point on the outer surface.

• Journal of the Korean Institute of Gas
• /
• v.2 no.1
• /
• pp.7-13
• /
• 1998

In this study, for the safety performance of LNG storage tank, the fracture toughness in X-grooved weld HAZ(heat-affected zone) of $9\%$ Ni steel was evaluated qualitatively and quantitatively, and the relation with the change in microstructure was analyzed. The toughness assessment was peformed through the modified CTOD test proposed for thick weldment with X-groove. Additionally, microstructures of HAZ were evaluated by OM, SEM and XRD. From the results, HAZ toughness of SMA(shielded metal arc)-welded $9\%$ Ni steel decreased as the evaluated region approached the fusion line. The decrease in toughness was apparently caused by the increase in the fraction of coarse-grained zone within HAZ. On the other hand, toughness drop with decreasing test temperature in F.L.(fusion line) ${\~}$F.L.+3mm was larger than that in F.L.+5mm${\~}$F.L.+7mm region due to the fact that in the former regions, retained austenite had poor stability.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
• /
• v.37 no.3
• /
• pp.387-395
• /
• 2013

Recently, several circumferential cracks were found in the control rod drive mechanism (CRDM) nozzles of U.S. nuclear power plants. According to the accident analyses, coolant leaks were caused by primary water stress corrosion cracking (PWSCC). The tensile residual stresses caused by welding, corrosion sensitive materials, and boric acid solution cause PWSCC. Therefore, an exact estimation of the residual stress is important for reliable operation. In this study, finite element simulations were conducted to investigate the effects of the tube geometry (thickness and radius) on the residual stresses in a J-groove weld for different CRDM tube locations. Two different tube locations were considered (center-hole and steepest side hill tube), and the tube radius and thickness variables ($r_o/t$=2, 3, 4) included two different reference values ($r_o$=51.6, t=16.9mm).