Kim, Tae-Won;Lim, Sang-Sub;Seok, Ho-Hyun;Kang, Chung-Gil
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제5권3호
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pp.376-391
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2013
Brackets in ships and offshore structures are added structures that can endure stress concentrations. In this study, a concurrent engineering solution was proposed, and a high strength low carbon cast steel alloy applicable to offshore structures was designed and developed. The yield strength and ultimate tensile strength of the designed steel were 480 and 600 MPa, respectively. The carbon equivalent of the steel was 0.446 with a weld crack susceptibility index of 0.219. The optimal structural design of the brackets for offshore structures was evaluated using ANSYS commercial software. The possibility of replacing an assembly of conventional built-up brackets with a single casting bulb bracket was verified. The casting process was simulated using MAGMAsoft commercial software, and a casting fabrication process was designed. For the proposed bulb bracket, it was possible to reduce the size and weight by approximately 30% and 50%, respectively, compared to the conventional type of bracket.
A duplex stainless steel sheet with 1 wt.% gadolinium was fabricated for a neutron absorbing material with high strength, excellent corrosion resistance, and low cost as well as high neutron absorption capability. The microstructure of the as-cast specimen has typical duplex phases including 31% ferrite and 69% austenite. Main alloy elements like chromium (Cr), nickel (Ni), and gadolinium (Gd) are relatively uniformly distributed in the matrix. Gadolinium rich precipitates were present in the grains and at the grain boundaries. The solution treatment at $1070^{\circ}$ for 50 minutes followed by the hot-rolling above $950^{\circ}$ after keeping the sheet at $1200^{\circ}$ for 1.5 hours are important points of the optimum condition to produce a 6 mm-thick plate without cracking.
Murthy, A. Ramachandra;Gandhi, P.;Vishnuvardhan, S.;Sudharshan, G.
Nuclear Engineering and Technology
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제52권12호
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pp.2949-2957
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2020
Fatigue crack growth model has been developed for dissimilar metal weld joints of a piping component under cyclic loading, where in the crack is located at the center of the weld in the circumferential direction. The fracture parameter, Stress Intensity Factor (SIF) has been computed by using principle of superposition as KH + KM. KH is evaluated by assuming that, the complete specimen is made of the material containing the notch location. In second stage, the stress field ahead of the crack tip, accounting for the strength mismatch, the applied load and geometry has been characterized to evaluate SIF (KM). For each incremental crack depth, stress field ahead of the crack tip has been quantified by using J-integral (elastic), mismatch ratio, plastic interaction factor and stress parallel to the crack surface. The associated constants for evaluation of KM have been computed by using the quantified stress field with respect to the distance from the crack tip. Net SIF (KH + KM) computed, has been used for the crack growth analysis and remaining life prediction by Paris crack growth model. To validate the model, SIF and remaining life has been predicted for a pipe made up of (i) SA312 Type 304LN austenitic stainless steel and SA508 Gr. 3 Cl. 1. Low alloy carbon steel (ii) welded SA312 Type 304LN austenitic stainless-steel pipe. From the studies, it is observed that the model could predict the remaining life of DMWJ piping components with a maximum difference of 15% compared to experimental observations.
In this paper, specimen tests with simulated large seismic conditions have been carried out to investigate damage characteristics such as structural deformation and crack initiation under seismic loading. The mechanical behavior of the specimens is predicted by numerical simulations and the strain-based damage evaluations are performed. Finite element analyses of the specimens under the simulated seismic loading at room and operating temperatures were carried out for low alloy steel and stainless steel materials. Peak strain amplitude, cumulative fatigue damage and cumulative strain limit damage are calculated considering the nature of cyclic loading. In all cases, the allowable damage criteria are exceeded at the time of observing cracks visually in the tests. Therefore, it is confirmed that the material behavior due to the large seismic loads can be predicted by the numerical method and the structural damage of the materials can be evaluated conservatively based on the strain criteria.
고속의 탄을 방호하기 위해 전통적으로 알루미늄 합금, RHA(Rolled Homogeneous Armour) 강과 같이 인장 및 압축 강도가 큰 금속이 주로 방탄재료로 사용되었다. 이런 전통적인 방탄재료는 우수한 방탄성능을 가지는 반면, 면 밀도가 커서 방탄 장갑의 무게를 증가시키는 요인이 된다. 때문에 작은 면 밀도를 가질 뿐만 아니라 큰 비강도를 가지는 마그네슘합금이 전통적인 방탄재료의 대체제로 평가받고 있다. 하지만 전통적인 방탄재료에 비해 마그네슘합금의 공간 효율이 떨어져 장갑의 두께 혹은 부피를 증가시키는 요인이 된다. 본 연구에서는 마그네슘합금의 공간 효율의 개선을 위해 마그네슘합금 단일물질이 아닌 세라믹(Ceramic), 마그네슘합금(Mg alloy), 케블라(Kevlar)를 순서대로 적층한 하이브리드 장갑모델을 선정하였고, 9mm FMJ(Full Metal Jarket) 탄 위협에 대한 방탄해석을 통해 하이브리드 장갑이 방탄성능 척도인 면밀도를 감소시킬 뿐만 아니라 공간효율도 개선시킴을 보였다.
Many pressure vessels for the hot H$\sub$2//H$\sub$2/S service are made of 2+1/4Cr-1Mo steel with austenitic stainless steel overlay to combat agressive corrosion due to hydrogen sulfide. Hydrogen dissolves in to materials during operation, and sometimes gives rise to unfore-seeable damages. Appropriate precautions must, therefore, be taken to avoid the hydrogen induced damages in the design, fabrication and operation stage of such reactor vessels. Recently, hydrogeninduced cracking (or Disbonding) was found at the interface between base metal and stainless weld overlay of a desulfurizing reactor. Since the stainless steel overlay weld metal is subjected to thermal and internal-pressure loads in reactor operation, it is desirable for the overlay weld metal to have high strength and ductility from the stand point of structural safety. In section III of ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Post-Weld Heat Treatment(PWHT) of more than one hour per inch at over 1100.deg. F(593.deg. C) is required for the weld joints of low alloy pressure vessel steels. This heat treatment to relieve stresses in the welded joint during construction of the pressure vessel is considered to cause sensitization of the overlay weld metal. The present study was carried out to make clear the diffusion of carbon migration by PWHT in dissimilar metal welded joint. The main conclusion reached from this study are as follows: 1) The theoretical analysis for diffusion of carbon in stainless steel overlay weld metal does not agree with Fick's 2nd law but the general law of molecular diffusion phenomenon by thermodynamic chemical potential. 2) In the stainless steel overlay welded joint, the PWHT at 720.deg. C for 10 hours causes a diffusion of carbon atoms from ferritic steel into austenitic steel according to the theoretical analysis for carbon migration and its experiment. 3) In case of PWHT at 720.deg. C for 10 hours, the micro-hardness of stainless steel weld metal in bonded zone increase very highly in the carburized layer with remarkable hardening than that of weld metal.
도장 또는 금속용사는 강구조물의 방식에 널리 사용되고 있으며, 금속용사와 도장의 복합방식법은 혹독한 부식환경하에 놓인 강구조물에 고내후성 피복방식법으로 적용되고 있다. 본 연구에서는 아연(Zn), 아연-알루미늄(ZnAl)합금, 알루미늄(Al), 알루미늄-마그네슘(AlMg)합금의 4종류 금속용사 후 실링 처리한 시편, 4종류 금속용사 후 중방식 도장한 시편과 도장만 실시한 시편을 대상으로 175일간의 ISO 20340 부식촉진실험을 실시하여, 각 방식법의 상대적인 내후성능을 비교, 검토하였다. 강재표면까지 도달하는 원형 및 선형 초기결함으로부터의 표면상태 변화 및 도막의 노화면적에 근거한 내후성능의 평가 결과, 금속용사 후 실링 처리한 시편의 경우에는 알루미늄(Al) 및 알루미늄-마그네슘(AlMg)금속용사 후 실링 처리한 시편이 가장 우수한 내후성능을 보였으며, 금속용사 후 도장을 실시한 금속용사와 도장의 복합방식법의 경우에는 아연(Zn)용사에 도장을 실시한 복합방식 시편이 가장 우수한 내후성능을 나타내었다.
For the lighting of vehicles structural casting components of aluminum casting alloys are substituted for those of steel or iron. For the manufacturing of large-scale premium quality aluminum castings the developments of a new casting process and a heat treatment process are necessary. The optimum casting design and heat treatment condition for large-scale castings are drawn with the help of Z-Cast software for the casting process analysis in this study. Low pressure sand casting method is applied successfully to produce air bag support components of D357 aluminum casting alloy.
For high performance and structural stability, application of high strength steel has continuously increased. However, the change of the base metal gives rise to problems with the accuracy management of the welded structure. It is attributed to the martensite phase transformation of the high strength low alloy steel weldment. The purpose of this study is to establish the predictive equation of transverse shrinkage and residual stress for the HY-100 weldment. In order to do it, high speed quenching dilatometer tests were performed to define a coefficient of thermal expansion(CTE) at the heating and cooling stage of HY-100 with various cooling rates. Uncoupled thermal-mechanical finite element(FE) models with CTE were proposed to evaluate the effect of the martensite phase transformation on transverse shrinkage and residual stresses at the weldment. FEA results were verified by comparing with experimental results. Based on the results of extensive FEA and experiments, the predictive equation of transverse shrinkage and longitudinal shrinkage force at the HY-100 weldment were formulated as the function of welding heat input/in-plane rigidity and welding heat input respectively.
Molten salt reactors represent a promising advancement in nuclear technology due to their potential for enhanced safety, higher efficiency, and reduced nuclear waste. However, the development of structural materials that can survive under severe corrosion environments is crucial. In the present work, pure Ni was deposited on the surface of 316H stainless steel using a directed energy deposition (DED) process. This study aimed to fabricate pure Ni alloy layers on an STS316H alloy substrate. It was observed that low laser power during the deposition of pure Ni on the STS316H substrate could induce stacking defects such as surface irregularities and internal voids, which were confirmed through photographic and SEM analyses. Additionally, the diffusion of Fe and Cr elements from the STS316H substrate into the Ni layers was observed to decrease with increasing Ni deposition height. Analysis of the composition of Cr and Fe components within the Ni deposition structures allows for the prediction of properties such as the corrosion resistance of Ni.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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