• 한국재료학회지
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• 제16권5호
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• pp.329-335
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• 2006

In order to improve thermal efficiency of the fossil fuel power plants, we need to develop advanced materials with superior durability in the ultra-super critical state, which requires surface modifications for superior surface properties. In this study, we coated the Incoloy 901 and 12-17Cr steels for turbine buckets and valves with nitriding, boriding, and $Cr_3C_2-NiCr$ HVOF(high velocity oxygen flow) method. Then the samples were heat treated at $650^{\circ}C$ for 100 hours in vacuum. We analyzed the evolution behaviors of nitrides such as $Fe_3N,\;Fe_4N$, and CrN and borides such as FeB and $Fe_2B$ with XRD and SEM/EDS by comparing hardnesses and compositions of the coated layers before and after the heat treatments.

• 한국재료학회지
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• 제15권1호
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• pp.19-24
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• 2005

For the good combination of high-temperature strength, toughness and creep property, $9-12\%$ chromium steels are often used for gas turbine compressors, steam turbine rotors, blade and casing. In this study, the correlation of microstructural evolution and mechanical properties was investigated fur the specimens heat-treated at 600, 650 and $700^{\circ}C$ for 1000, 3000 and 5000 hrs. The microstructure of as-received specimen was tempered martensite with a high dislocation density, small sub-grains and fine secondary phase such as $M_23C_6$. Aging for long-time at high temperature caused the growth of martensite lath and the decrease of dislocation density resulting in the decrease in strength. However, the evolution of secondary phases had influence on hardness, yield strength and impact property. In the group A specimen aged at $600^{\circ}C\;and\;650^{\circ}C$, Laves phase was observed. The Laves phase caused the increase of the hardness and the decrease of the impact property. In addition, the abrupt growth of secondary phases caused decrease of the impact property in both A and B group specimens.

• 한국자기학회지
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• 제19권3호
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• pp.100-105
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• 2009

차세대 발전소재로 주목 받고 있는 초초임계압 페라이트기 강의 고온 등온열화손상을 평가하였다. 고온 등온열화에 따른 가역 투자율을 측정하여 미세조직 변화와의 상관성과 그 영향에 관하여 연구하였다. 고온 등온열화는 미세한 템퍼링 석출물($Cr_{23}C_6$)을 성장시키고, 새로운 금속간 화합물($Fe_2W$)을 생성시켰으며 급격한 조대화를 보였다. 또한, 래스 내부의 전위밀도를 크게 감소시켰다. 가역투자율로부터 측정한 동적 보자력은 등온열화 초기 약 500시간 이내에 급격하게 감소하고 이후 서서히 감소하였다. 이는 자벽에 대한 고착점의 개수감소와 밀접한 관련이 있으며, 미세한 석출물, 전위 및 마르텐사이트 래스와 관련된다.

• 대한금속재료학회지
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• 제48권1호
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• pp.19-27
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• 2010

This paper investigates the influence of aging time on creep properties via a small punch creep test and evaluates the microstructural change of P122 steel at $600^{\circ}C$. The area fraction of precipitates was quantitatively analyzed to identify the relationship between the creep rupture life and precipitates was coarsening behavior of precipitates along the grain boundaries was also investigated for various aging times. It is found that this coarsening behavior led to a loss of solution hardening and rewulte in a hardness drop and a reduction of creep life.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권1호
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• pp.103-110
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• 2010

본 연구에서는 프랑스의 RCC-MR A16 절차에 기초하여 Mod.9Cr-1Mo 강(ASME Grade 91) 구조의 크리프-피로 균열 개시 및 성장 평가법을 확장 개발하였다. 현재의 A16 지침은 오스테나이트 스테인리스강에 대해서만 크리프-피로 균열 개시 및 성장 평가법을 제시하고 있지만, 현재 초초임계(USC) 화력발전소는 물론 미래형 원자로 시스템의 구조재료로서 폭넓게 채택되고 있는 Mod.9Cr-1Mo 강에 대한 지침은 제시하지 않고 있다. 본 연구에서는 FMS(페리틱-마르텐사이트강)에 대한 크리프-피로 균열 개시 및 성장 평가법을 제시하고 있고, 구조물에 대한 크리프-피로 균열 거동 평가를 수행하였다. 평가결과는 구조시험을 수행한 결과 얻은 관찰 이미지와 비교하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.62-62
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• 2009

석탄화력발전소의 CO2배출량 감소와 고효율, 대용량화로 인해 초초임계압(USC:Ultra Super Critical) 화력발전소의 건설이 증가하고 있다. USC 발전소는 효율향상을 위한 증기온도와 압력의 상승 때문에 보일러 고온고압부에 기존의 소재에 비해 고온강도와 내산화성의 재료물성이 향상된 신소재 적용이 불가피하다. 특히 사용된 신소재 중에서 보일러 본체를 구성하는 수냉벽관(Water wall), 과열기와, 재열기용 튜브 및 후육부인 헤더와 배관재로 기존의 2.25Cr-1Mo강을 개량한 2.25Cr-1.6W계 내열강이 적용되고 있다. 2.25Cr-1.6W강은 SMI와 MHI가 공동개발한 소재로 1995년 튜브제품이, 1999년에 단조, 파이프재, 플레이트제품이 ASME code case로 등재되었고, 2009년 ASME code case 2199-4로 개정되어 사용 중이다. 이 소재는 2.25Cr-1Mo강에 고온강도 개선을 위해 석출강화효과가 있는 V과 Nb을 첨가하였고, 탄화물의 열적안정성과 고용강화효과 증대를 위해 W을 첨가하였다. 그리고 제작성과 용접성 및 재료의 인성 향상을 위해 B첨가와 C함량을 낮추었다. 합금성분의 첨가와 조정에 의해 고온강도는 개선되었지만, 보일러 설치 및 보수를 위한 용접과정에서 용접금속과 CGHAZ(Coarse Grain HAZ)에서 용접균열이 발생하였다. 대부분의 용접균열은 용접결함이나 고온 혹은 저온균열이 아닌 2.25Cr-1.6W계강의 강도 개선을 위해 첨가한 V과 Nb이 용접후열처리 도중 입내에 MX형태의 미세석출로 입내를 강화시킴으로서 발생한 재열균열 민감성 증대에 기인된 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서 용접 및 후열처리 과정에서 용접금속과 HAZ에서 발생하는 용접금속의 응력분포를 전산해석을 통해 확인하고 실제 후육파이프 용접부에서 잔류응력을 측정해 비교하였다. 용접부 응력분포는 SYSWELD 프로그램을 사용해 해석을 수행하였고, 발전소 실배관재의 용접부 응력측정은 수평부 측정이 용이하도록 지그를 부착한 Potable 잔류응력측정기를 사용해 Hole Drilling Method(HDM)를 적용하여 잔류응력을 측정하였다. 해석 결과 CGHAZ부위의 잔류응력이 용접금속과 기타 부위에 비해 높은 응력분포를 나타냈으며, 이는 CGHAZ와 용접용융선 부근에서 균열이 발생하는 실제값과 일치하는 결과를 보였다. 실제 배관재 용접부에서 측정한 잔류응력값은 항복응력의 약 50% 이하 응력값을 나타냈다. 배관 구조에 기인한 시스템응력의 영향을 제거하기 위해 배관재 용접부를 중심으로 양끝단을 절단 후 용접부에서 측정한 응력은 항복응력 대비 25%수준의 낮은값을 보였다. 그러나 배관재가 장기간 고온환경에 노출되었고 용접금속 내부의 균열이 발생한 상태에서 측정하였기 때문에 용접잔류응력은 상당부분 해소되어 상대적으로 낮은 응력값이 얻어진 것으로 판단된다.