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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 신상용
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 울산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
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전세계적으로 산업의 발전과 동시에 삶의 질이 향상됨에 따라 에너지 수요증가에 대응하기 위하여, 해저와 극지방과 같은 극한 환경에서의 지하자원 개발 및 채굴이 활발하게 증가하고 있다. 이러한 환경에서 사용되는 해양플랜트용 철강재료는 거센 파도와 바람, 유빙과의 충돌 그리고 심해저의 저온을 버틸 수 있어야 하므로 우수한 강도, 인성과 내식성 그리고 용접성을 위해 낮은 탄소당량이 요구된다. 그러나 모재의 물성이 아무리 우수하더라도 용접 과정에서 모재는 급격한 가열과 냉각의 과정을 거치게 되고, 이를 통해 미세조직이 바뀌게 되어 열영향부(Heat Affected Zone, HAZ)가 형성된다. 열영향부 중 CGHAZ(Coarse grain heat affected zone)는 결정립이 조대하게 성장하고 마르텐사이트와 같은 경질상을 형성함에 따라 다른 열영향부에 비해 인성이 더 낮다. 이러한 해양플랜트 강의 저온충격인성은 강재의 미세조직에 영향을 받기 때문에, 강의 저온충격인성을 높이기 위한 대표적인 방법으로는 합금원소의 종류와 양을 조절하여 미세조직을 변화시키는 방법이 일반적으로 적용되고 있다.
그 중에서, 특히 니오븀과 몰리브덴은 각각 결정립을 미세화하고, 강의 경화능을 향상시켜 강재의 강도와 인성을 높이는데 효과적인 원소로 알려져 있다. 해양플랜트용 강은 합금원소의 첨가량에 따라서 모재와 열영향부의 미세조직이 모두 변화하므로, 본 연구에서는 더욱 정량적인 결과를 바탕으로 합금원소의 첨가량에 따른 모재와 열영향부 미세조직과 물성 변화에 대한 체계적인 데이터 확보를 목적으로 한다. 그리하여, 니오븀과 몰리브덴의 함량을 제어하여 3종류의 강재를 두께 100 mm로 제조하였다. CGHAZ 미세조직을 구현하기 위해서 입열량 7 kJ/cm로 HAZ 모사하였다. 모재와 HAZ 모사 시험한 시편의 미세조직을 각각 광학현미경과 주사전자현미경을 사용하여 분석하였고 저온충격인성을 알아보기 위하여 모재 시편은 0~-80℃에서, CGHAZ 시편은 -40℃에서 샤르피 충격 시험 실시하였고, 이 후 CGHAZ의 샤르피 충격 시편 파면과 파단면을 주사전자현미경과 EBSD (Electron Backscatter Diffraction)로 분석하였다. 이 결과를 통해, 니오븀과 몰리브덴의 첨가량에 따라 변화하는 모재 및 CGHAZ미세조직과 저온충격인성 간의 상관관계에 대해 고찰하였다.
그 중에서, 특히 니오븀과 몰리브덴은 각각 결정립을 미세화하고, 강의 경화능을 향상시켜 강재의 강도와 인성을 높이는데 효과적인 원소로 알려져 있다. 해양플랜트용 강은 합금원소의 첨가량에 따라서 모재와 열영향부의 미세조직이 모두 변화하므로, 본 연구에서는 더욱 정량적인 결과를 바탕으로 합금원소의 첨가량에 따른 모재와 열영향부 미세조직과 물성 변화에 대한 체계적인 데이터 확보를 목적으로 한다. 그리하여, 니오븀과 몰리브덴의 함량을 제어하여 3종류의 강재를 두께 100 mm로 제조하였다. CGHAZ 미세조직을 구현하기 위해서 입열량 7 kJ/cm로 HAZ 모사하였다. 모재와 HAZ 모사 시험한 시편의 미세조직을 각각 광학현미경과 주사전자현미경을 사용하여 분석하였고 저온충격인성을 알아보기 위하여 모재 시편은 0~-80℃에서, CGHAZ 시편은 -40℃에서 샤르피 충격 시험 실시하였고, 이 후 CGHAZ의 샤르피 충격 시편 파면과 파단면을 주사전자현미경과 EBSD (Electron Backscatter Diffraction)로 분석하였다. 이 결과를 통해, 니오븀과 몰리브덴의 첨가량에 따라 변화하는 모재 및 CGHAZ미세조직과 저온충격인성 간의 상관관계에 대해 고찰하였다.
목차
1. 서론2. 이론적 배경2.1 HSLA강 (High strength low alloy)2.2 TMCP 강의 개요2.3 TMCP 공정 특징 및 미세조직 형성과정2.4 HSLA 강에서의 미세조직 구분2.5 해양플랜트강에 미치는 합금원소의 영향2.6 용접 열영향부의 미세조직2.7 해양플랜트강의 충격시험2.8 해양플랜트강의 기계적성질2.9 해양플랜트강의 부식특성3. 실험 방범3.1 해양플랜트용 베이나이트계 후판강 제조3.2 해양플랜트용 베이나이트계 후판강의 열영향부 모사 시험3.5 부식 시험 방법4. 실험 결과4.1 모재의 미세조직과 기계적 특성4.2 CGHAZ의 미세조직과 기계적 특성4.3 부식 시험5. 고찰5.1 모재 미세조직과 기계적 특성에 미치는 Nb과 Mo의 영향5.2 CGHAZ 모재 미세조직과 기계적 특성에 미치는 Nb과 Mo의 영향6. 결론
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