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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 권용재
- 발행연도
- 2019
- 저작권
- 울산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
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LNG 연료탱크용 강재는 -163℃의 LNG 액화 온도 환경에서 사용되기 때문에 저온 인성이 중요하다. 따라서 저온 인성이 우수한 9% Ni Steel이 모재로 사용되고 그에 상응하는 용접와이어는 Alloy 625가 적용된다. Alloy 625 용접와이어의 강화 원소로 첨가된 Nb로 인해 용접 시 응고균열 문제가 발생한다. LNG 연료탱크 용접에서처럼 모재와 용접와이어의 화학조성이 크게 다른 경우 희석률에 따라 용접부의 화학조성이 변하게 되어 응고균열 감수성을 변화시킨다. 본 연구에서는 LNG 연료탱크용 9% Ni Steel에 Alloy 625 용접 와이어 적용 시 희석률에 따른 용접부 화학 조성변화가 응고균열에 미치는 영향에 대해서 연구했다. Nb조성이 다른 두 가지 용접와이어를 이용하여 9% Ni강에 FCAW 기법으로 모두 동일한 구속조건으로 초증용접을 실시했다.
실험결과, 희석률이 증가함에 따라 응고균열 감수성은 증가하는 경향성을 보였다. 원인을 밝히고자 용접부 조성변화를 분석한 결과, 희석률이 증가하게 되면 용접부의 Nb농도는 감소하고 Fe농도는 증가하게 된다. 하지만 Inter dendrite 영역은 희석률이 증가함에 따라 Nb농도가 증가하는 경향성을 보였다. 이러한 현상이 나타난 이유는 용접부의 Fe농도 증가효과가 Nb농도 감소 효과보다 지배적으로 작용하여 Nb의 고용도를 감소시켜 Nb의 용질분배계수(kNb)를 감소시켰기 때문이다. 따라서 희석률이 증가하게 되면 응고 중 Nb의 편석이 증가해 저융점 액상필름 양을 증가시키게 되어 응고균열 감수성을 높이게 된다.
이러한 결과는 LNG 연료탱크용 9% Ni Steel에 Alloy 625 용접와이어를 적용했을 때 응고균열을 방지하기 위해서는 낮은 희석률을 가질 수 있는 용접조건을 선정해야 함을 나타낸다.
실험결과, 희석률이 증가함에 따라 응고균열 감수성은 증가하는 경향성을 보였다. 원인을 밝히고자 용접부 조성변화를 분석한 결과, 희석률이 증가하게 되면 용접부의 Nb농도는 감소하고 Fe농도는 증가하게 된다. 하지만 Inter dendrite 영역은 희석률이 증가함에 따라 Nb농도가 증가하는 경향성을 보였다. 이러한 현상이 나타난 이유는 용접부의 Fe농도 증가효과가 Nb농도 감소 효과보다 지배적으로 작용하여 Nb의 고용도를 감소시켜 Nb의 용질분배계수(kNb)를 감소시켰기 때문이다. 따라서 희석률이 증가하게 되면 응고 중 Nb의 편석이 증가해 저융점 액상필름 양을 증가시키게 되어 응고균열 감수성을 높이게 된다.
이러한 결과는 LNG 연료탱크용 9% Ni Steel에 Alloy 625 용접와이어를 적용했을 때 응고균열을 방지하기 위해서는 낮은 희석률을 가질 수 있는 용접조건을 선정해야 함을 나타낸다.
목차
1. 서론1.1 연구배경1.2 연구목적2. 이론적배경2.1 9% Ni강2.1.1 9% Ni강의 사용2.1.2 9% Ni강의 야금학적 특성2.1.3 9% Ni강의 제조2.1.4 9% Ni강의 용접2.2 Alloy 6252.2.1 Alloy 625 특징2.2.2 Alloy 625 응고과정2.3 응고균열(Solidification Cracking)2.3.1 고온균열2.3.2 고온균열의 분류 및 특징2.3.3 응고균열2.3.4 응고균열 영향 인자2.3.3 Alloy 625의 응고균열2.4 희석률3. 실험 방법3.1 실험 재료3.2 용접 조건3.3 응고균열 정량화3.4 희석률 측정3.5 미세조직 관찰3.6 희석률에 따른 용접부 조성 분석3.7 용접부 조성변화에 따른 용질원자의 거동 분석3.8 저융점 액상필름 정량화3.9 응고형상 분석4. 실험 결과4.1 입열량에 따른 응고균열 감수성4.2 응고 형상4.3 희석률에 따른 응고균열 감수성4.4 희석률에 따른 용접부 조성 변화4.5 용접부 조성에 따른 용질원자의 거동4.6 저융점 공정상 상분율4.6.1 총 공정상 분율 (NbC + Laves)4.6.2 NbC와 Laves 각각의 공정상 분율5. 고찰5.1 희석률에 따라 응고균열에 원인이 되는 핵심 인자5.2 희석률에 의한 Fe농도 변화와 용질원자 거동의 상관관계5.2.1 Nb의 거동 변화5.2.2 C의 거동 변화5.3 용질원자 거동과 저융점 액상필름 양 상관관계6. 결론7. 참고문헌
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