• 제목/요약/키워드: Welding thermal cycle

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3Cr-1Mo-V강의 재현 열영향부에서 최고가열온도가 수소침식감수성에 미치는 영향 (Effect of Peak Temperatures on Hydrogen Attack Susceptibility in Simulated Weld Heat Affected Zone of 3Cr-1Mo-V Steel)

  • 김동진;김병훈;공병욱;김정태;권용형;박화순;강정윤
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제18권2호
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    • pp.105-111
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    • 2000
  • The hydrogen attack characteristics of 3Cr-1Mo-V steel as simulated weld heat affected state were studied in this paper. The hydrogen attack susceptibility was evaluated by the ratios of Charpy impact absorbed energy at 0℃({TEX}$vE_{0} {HA}_/vE_{0}${/TEX}) and reduction of area by tensile test({TEX}$RA_{HA}/RA${/TEX}) before and after exposure to hydrogen at 600℃ under 450kgf/㎠ for 300hr. The values of {TEX}$vE_{0} {HA}_/vE_{0}${/TEX} and {TEX}$RA_{HA}/RA${/TEX} were aggravated as the peak temperature of the simulated heat affected zone(HAZ) raised. These results were due to the increase of the possession of bubbles along the grain boundaries, which were resulted in the reduction of grain boundary area to be precipitated carbides due to grain coarsening and the carbon dissolved in the martensite-austenite constituent near by the prior austenite grain boundary. The possession ratio of methane bubbles formed along prior austenite grain boundaries were increased with raising the peak temperature.

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미세솔더접속부의 열피로파단 (Thermal Fatigue Failure of Solder Joints in Electronic Systems)

  • 박화순
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제13권4호
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    • pp.7-13
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    • 1995
  • 마이크로솔더링에 의한 전자기기는, 사회기능의 중추가 되는 컴퓨터, 통신 기기, 항공기 인공위성 등의 제어계를 구성하므로, 그 접속부에 대한 높은 신뢰성의 요구는 그 무엇보다 중요하다. 전자기기에 있어서의 솔더 접속부는 집과 기판의 전기 적.기계적 접속의 역할을 하고 있으며, 따라서 개개의 접속부의 파단은 전체의 불량 으로 연결된다. 실제 전자콤포넌트와 그 시스템의 단선 등의 사고에 있어서 자주 발생 하는 사고중의 하나가 솔더접속부의 단선에 의한 것이며, 그 단선중에서도 가장 보편 적이며 또한 대단히 심각한 문제로서 주목을 받고 있는 것이 솔더접속부의 열피로파단 이다. 전자기기를 사용할 때, 스위치의 on-off에 의한 power cycle과 환경의 온도변화 에 기인하는 반복열 사이클은 솔더접속부의 피로를 일으키게 되고, 결국에는 사용중에 파단을 초래하게 된다. 이러한 온도변화의 범위는 약 -55.deg. - 150.deg.C로 예상할 수 있으며, 여기서 최고온도인 150.deg.C는 Pb-Sn 공정합금의 경우 0.9Tm.p.이상의 고온에 해당한다. 이 피로는 등온적으로 또는 열사이클중에 발생하기도 한다. 솔더접 속부의 열피로수명은 대부분의 공업재료에서 나타나는 저사이클피로거동과 유사하게 발생하며, 솔더 접속부에 인가되는 열변형/응력(thermal strain/stress)의 크기에 크게 의존하는 것으로 알려져 있다. 솔더는 서로 다른 열팽창계수를 갖는 칩과 회로 기관의 두종류의 재료를 접속하기 때문에, 상기한 바와 같은 반복열사이클에 의하여 발생하는 열변형/응력이 접속부의 피로.파단을 야기시킨다. 이러한 솔더접속부에 대한 주기적인 응력/변형의 인가는 접속부에 내.외적으로 현저한 변화를 야기시키게 되고, 열피로로 연결되며 결국에는 시스템의 전기적 단선을 초래하게 된다. 또한 열피로파단 현상는 변형/응력의 크기 뿐 만아니라 솔더합금자체의 야금학적인 물성에도 크게 의존 하며, 내적.외적인 열변화에 의한 야금학적인 특성변화도 크게 영향을 미친다. 솔더 접속부의 신뢰성에 대한 연구는, 그 중요성에 비추어 볼 때, 지금까지 수많은 연구가 행하여져 왔다. 그러나 신뢰성과 관련된 열피로파단현상에 대한 야금학적인 면에서의 연구는 비교적 적은 편이다. 따라서 본 해설에서는 전자기기의 마이크로 솔더접속부 에서 발생하는 열피로파단현상에 대한 야금학적인 면에 중점을 두어 서술하고자 한다.

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오스테나이트계 FeMnAlC 경량철강의 용접열영향부 미세조직 변화 및 인장특성에 관한 연구 (An Investigation on the Microstructure Evolution and Tensile Property in the Weld Heat-Affected Zone of Austenitic FeMnAlC Lightweight Steels)

  • 문준오;박성준
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제35권1호
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    • pp.9-15
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    • 2017
  • IMicrostructure evolution and tensile property in the weld heat-affected zone (HAZ) of austenitic Fe-30Mn-9Al-0.9C lightweight steels were investigated. Five alloys with different V and Nb content were prepared by vacuum induction melting and hot rolling process. The HAZ samples were simulated by a Gleeble simulator with welding condition of 300kJ/cm heat input and HAZ peak temperatures of $1150^{\circ}C$ and $1250^{\circ}C$. Microstructures of base steels and HAZ samples were observed by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), and their mechanical properties were evaluated by tensile tests. The addition of V and Nb formed fine V and/or Nb-rich carbides, and these carbides increased tensile and yield strength of base steels by grain refinement and precipitation hardening. During thermal cycle for HAZ simulation, the grain growth occurred and the ordered carbide (${\kappa}-carbide$) formed in the HAZs. The yield strength of HAZ samples (HAZ 1) simulated in $1150^{\circ}C$ peak temperature was higher as compared to the base steel due to the formation of ${\kappa}-carbide$, while the yield strength of the HAZ samples (HAZ 2) simulated in $1250^{\circ}C$ decreased as compared to HAZ 1 due to the excessive grain growth.

열간단조 금형 수명연장을 위한 경화육성용접용 태경 FCW의 개발 (Development of Large Diameter Hardfacing FCW for Life Extension of Hot Forging Die)

  • 김성호;정연호;백승희;장종훈;박철규;우희철;정병호;조상명
    • 대한용접접합학회:학술대회논문집
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    • 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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    • pp.13-13
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    • 2009
  • 현재 열간단조 금형을 제작함에 있어 육성용접을 실시하는 방법이 금형강 STD61, STD11 등으로 제작하는 방법에 비해 보수나 비용적인 측면에서 이점을 가지고 있기 때문에 점차적으로 증가하고 있는 추세이다. 열간단조 공정에서 금형은 $1000^{\circ}C$이상의 고온재료와 반복접촉하게 된다. 이때 이형제의 사용은 급속냉각 및 급속가열의 열피로를 가속시킨다. 또한, 금형은 반복충격에 의한 기계적 피로를 받게 된다. 이러한 금형의 사용환경을 고려한 FCW는 종래 고가의 $2.8{\sim}3.2{\Phi}$인 외국산 FCW를 사용하였으나 이를 대체한 $3.2{\Phi}$ 태경 FCW가 국내에서 개발되었다. 하지만 개발된 FCW를 사용하여 제작된 금형의 수명이 부족한 현상이 발생하였다. 이에 금형의 수명을 연장시킬 수 있는 내균열성 및 내열충격성을 확보한 태경 FCW의 개발과 개발된 FCW의 성능평가가 요구되었다. 특히 열간단조 금형에 있어서 중요한 내열충격성의 경우 가열과 냉각의 반복 Cycle에 의한 Thermal shock의 평가가 대부분이며 높은 Cycle로 인해 많은 시간이 걸리며, 또한 가열과 냉각을 오갈 수 있는 고가의 시험장치가 요구된다. 그러므로 개발된 FCW 육성용접부의 내균열성 및 내열충격성을 평가할 수 있는 방법에 대한 연구와 특히 내열충격성을 시간이 적게 걸리면서도 경제적으로 평가할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다. 본 연구의 목적은 열간단조 금형 육성용접부의 내균열성 및 열충격특성을 평가할 수 있는 방법에 대한 검토와 특히 내열충격성에 대해 J.W.Kim등의 시험방법을 참고하여 시간이 적게 걸리면서 저 비용으로 열 충격특성을 평가할 수 있는 시험법을 고안하는 것이다. 이를 위한 방법으로 육성용접부의 내균열성을 평가하기 위한 상온 Bending을 실시하였고, 내열충격성을 평가하기 위한 염욕로를 이용하는 고온 Bending을 고안하여 실시하였다. 상온 Bending, 고온 Bending 모두 3점 굽힘시험을 적용하였다. 고온 Bending의 가열방법으로는 염욕로를 사용하여 시편이 대기중에서 약 $850^{\circ}C$의 온도가 될 수 있도록 하였다. 시편은 각각 열처리를 하여 요구 경도를 확보하였고, 이를 염욕로에서 5분간 가열 및 유지하여 취출 후 굽힘하중을 가하여 변위의 정도로 열충격을 평가하는 방법을 사용하였다. 상온 Bending은 극한변형량과 파단부 극한응력으로, 고온 Bending은 고온 극한변형량으로 평가를 하였고, 외국산 FCW를 사용한 육성용접부를 비교대상으로 하였다. 평가 결과 개발된 국산 $3.2{\Phi}$ 태경 FCW의 성능은 외국산 FCW와 유사하거나 우수한 것으로 평가되었고, 실제 금형을 제작하여 현장에 적용한 결과 금형의 수명이 연장된 것이 나타났다.

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SM570-TMC 강 용접접합부의 잔류응력 해석 (Analysis of Residual Stresses in Weldede joints of SM570-TMC Steel)

  • 박현찬;이진형;이진희;장경호
    • 대한용접접합학회:학술대회논문집
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    • 대한용접접합학회 2005년도 추계학술발표대회 개요집
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    • pp.79-81
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    • 2005
  • Bridges constructed recently are preferred to have long spans and simple structure details considering not only the function as bridge but scenic beauty, maintenance, construction term and life cycle cost, etc. Therefore, they require high performance steels like extra-thick plate steels and TMCP steels. A TMCP steel produced by themo-mechanical control process is now spot lighted due to the weldability for less carbon equivalent. It improved at strength and toughness in microstructure. Recently, the SM570-TMC steel which is a high strength TMCP steel whose tensile strength is 600MPa has been developed and applied to steel structures. But, for the application of this steel to steel structures, it is necessary to elucidate not only the material characteristics but also the mechanical characteristic of welded joints. In this study, the characteristics of residual stresses in welded joints of SM570-TMC steel were studied through the three-dimensional thermal elastic-plastic analyses on the basis of mechanical properties at high temperatures obtained from the elevated temperature tensile test.

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EH36-TM강의 대입열 EGW 용접부 저온 인성에 미치는 미세 조직의 영향 (Effects of Microstructures on the Toughness of High Heat Input EG Welded Joint of EH36-TM Steel)

  • 최우혁;조성규;최원규;고상기;한종만
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제30권1호
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    • pp.64-71
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    • 2012
  • The characteristics of high heat input (342kJ/cm) EG (Electro Gas Arc) welded joint of EH36-TM steel has been investigated. The weld metal microstructure consisted of fine acicular ferrite (AF), a little volume of polygonal ferrite (PF) and grain boundary ferrite (GBF). Charpy impact test results of the weld metal and heat affected zone (HAZ) met the requirement of classification rule (Min. 34J at $-20^{\circ}C$). In order to evaluate the relationship between the impact toughness property and the grain size of HAZ, the austenite grain size of HAZ was measured. The prior austenite grain size in Fusion line (F.L+0.1 mm) was about $350{\mu}m$. The grain size in F.L+1.5 mm was measured to be less than $30{\mu}m$ and this region was identified as being included in FGHAZ(Fine Grain HAZ). It is seen that as the austenite grain size decreases, the size of GBF, FSP (Ferrite Side Plate) become smaller and the impact toughness of HAZ increases. Therefore, the CGHAZ was considered to be area up to 1.3mm away from the fusion line. Results of TEM replica analysis for a welded joint implied that very small size ($0.8\sim1.2{\mu}m$) oxygen inclusions played a role of forming fine acicular ferrite in the weld metal. A large amount of (Ti, Mn, Al)xOy oxygen inclusions dispersed, and oxides density was measured to be 4,600-5,300 (ea/mm2). During the welding thermal cycle, the area near a fusion line was reheated to temperature exceeding $1400^{\circ}C$. However, the nitrides and carbides were not completely dissolved near the fusion line because of rapid heating and cooling rate. Instead, they might grow during the cooling process. TiC precipitates of about 50 ~ 100nm size dispersed near the fusion line.

수도용 강관의 온도변화에 따른 물리적 특성에 대한 연구 (Study on the Physical Characteristics of Water Supply Steel Pipe according to Temperature Change)

  • 김우영;장암
    • 대한환경공학회지
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    • 제39권12호
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    • pp.733-740
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    • 2017
  • 환경부에서 수립한 "상수도 시설기준(2004)"은 관로 신축이음관 설치기준에 있어서는 용접이음 강관에는 설치하지 않는 것으로 규정하고 있으며, 이에 대한 근거가 명확하지 않고 관로 안정성이 충분히 확보되었는지 확인하기가 어렵다. 금번 연구에서는 강관의 거동 분석을 통한 관로 안정성을 연구하여 신축이음관의 필요여부를 검증하는 것을 목적으로 하였다. 검토결과는 아래와 같다. 첫째, 아스팔트 도복장강관(D2,400 mm)은 온도변화에 따라 4-cycle로 관로 신 수축이 반복되며, 연장 1.24 km에 있어 최대 13.03 mm의 변위를 나타내었다. 둘째, 수도용 강관의 신 수축으로 발생되는 온도응력은 매설깊이(최대 4 m)에 따라 $13.7{\sim}36.1kgf/cm^2$로 발생되며, 강관(STWW 400)의 안정성에 큰 영향을 키치는 주요 비교인자인 허용 인장강도와 피로한도는 $4,100kgf/cm^2$$1,840kgf/cm^2$로 산출되었다. 마지막으로, 수도용 강관의 온도응력은 허용 인장강도와 피로한도와 비교시 매우 작음에 따라, 온도변화에 의한 관로의 신 수축이 발생하여도 관로 안정성에는 영향을 끼치지 못함을 알 수 있었다. 결론적으로 금번 연구를 통하여 수도용 강관의 관로부에는 신축이음관을 설치할 필요가 없는 것으로 증명되었다.

원자로압력용기용 SA508 Gr.4N Ni-Mo-Cr계 저합금강 용접열영향부의 용접후열처리에 따른 미세조직과 기계적 특성 평가 (Evaluation of Microstructure and Mechanical Properties on Post-Weld Heat Treatment in the Heat Affected Zone of SA508 Gr.4N Ni-Mo-Cr Low Alloy Steel for Reactor Pressure Vessel)

  • 이윤선;김민철;이봉상;이창희
    • 대한금속재료학회지
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    • 제47권3호
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    • pp.139-146
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    • 2009
  • The heat-affected zone (HAZ) of SA508 Gr.4N Ni-Mo-Cr low alloy steel, which has higher Ni and Cr contents than SA508 Gr.3 Mn-Mo-Ni low alloy steel, was investigated on the microstructure and mechanical properties. The HAZ was categorized into seven characteristic zones (CGCG, FGCG, ICCG, SCCG, FGFG, ICIC and SCSC-HAZ) according to the peak temperature from the thermal cycle experienced during multi-pass welding. Post Weld Heat Treatment (PWHT) was conducted in the temperature range of $550{\sim}610^{\circ}C$ for 30 hours to evaluate the effect of PWHT conditions on the microstructure and mechanical properties. Before PWHT, CGHAZ and FGFGHAZ showed high yield strength (YS) ranging from 1000 to 1250 MPa, while YS of SCSCHAZ decreased from 607 MPa (observed for base metal) to 501 MPa. The Charpy impact energies of sub-HAZs fell below 100J at $-29^{\circ}C$, except in the SCSCHAZ. By applying PWHT to sub-HAZ specimens, YS decreased as the PWHT temperature increased. In the case of CGHAZs and FGFGHAZ heat-treated at $610^{\circ}C$, YS dropped drastically to the range of 654~686 MPa. From the Charpy impact test, the upper-shelf energy (USE) increased to approximately 250J and Index temperature ($T_{68J}$) decreased below $-50^{\circ}C$. Specifically, in FGFG, ICIC and SCSC-HAZ, $T_{68J}$ was below -110, which was lower than the case of base metal.

설비공학 분야의 최근 연구 동향 : 2016년 학회지 논문에 대한 종합적 고찰 (Recent Progress in Air-Conditioning and Refrigeration Research : A Review of Papers Published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering in 2016)

  • 이대영;김사량;김현정;김동선;박준석;임병찬
    • 설비공학논문집
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    • 제29권6호
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    • pp.327-340
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    • 2017
  • This article reviews the papers published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering during 2016. It is intended to understand the status of current research in the areas of heating, cooling, ventilation, sanitation, and indoor environments of buildings and plant facilities. Conclusions are as follows. (1) The research works on the thermal and fluid engineering have been reviewed as groups of flow, heat and mass transfer, the reduction of pollutant exhaust gas, cooling and heating, the renewable energy system and the flow around buildings. CFD schemes were used more for all research areas. (2) Research works on heat transfer area have been reviewed in the categories of heat transfer characteristics, pool boiling and condensing heat transfer and industrial heat exchangers. Researches on heat transfer characteristics included the results of the long-term performance variation of the plate-type enthalpy exchange element made of paper, design optimization of an extruded-type cooling structure for reducing the weight of LED street lights, and hot plate welding of thermoplastic elastomer packing. In the area of pool boiling and condensing, the heat transfer characteristics of a finned-tube heat exchanger in a PCM (phase change material) thermal energy storage system, influence of flow boiling heat transfer on fouling phenomenon in nanofluids, and PCM at the simultaneous charging and discharging condition were studied. In the area of industrial heat exchangers, one-dimensional flow network model and porous-media model, and R245fa in a plate-shell heat exchanger were studied. (3) Various studies were published in the categories of refrigeration cycle, alternative refrigeration/energy system, system control. In the refrigeration cycle category, subjects include mobile cold storage heat exchanger, compressor reliability, indirect refrigeration system with $CO_2$ as secondary fluid, heat pump for fuel-cell vehicle, heat recovery from hybrid drier and heat exchangers with two-port and flat tubes. In the alternative refrigeration/energy system category, subjects include membrane module for dehumidification refrigeration, desiccant-assisted low-temperature drying, regenerative evaporative cooler and ejector-assisted multi-stage evaporation. In the system control category, subjects include multi-refrigeration system control, emergency cooling of data center and variable-speed compressor control. (4) In building mechanical system research fields, fifteenth studies were reported for achieving effective design of the mechanical systems, and also for maximizing the energy efficiency of buildings. The topics of the studies included energy performance, HVAC system, ventilation, renewable energies, etc. Proposed designs, performance tests using numerical methods and experiments provide useful information and key data which could be help for improving the energy efficiency of the buildings. (5) The field of architectural environment was mostly focused on indoor environment and building energy. The main researches of indoor environment were related to the analyses of indoor thermal environments controlled by portable cooler, the effects of outdoor wind pressure in airflow at high-rise buildings, window air tightness related to the filling piece shapes, stack effect in core type's office building and the development of a movable drawer-type light shelf with adjustable depth of the reflector. The subjects of building energy were worked on the energy consumption analysis in office building, the prediction of exit air temperature of horizontal geothermal heat exchanger, LS-SVM based modeling of hot water supply load for district heating system, the energy saving effect of ERV system using night purge control method and the effect of strengthened insulation level to the building heating and cooling load.