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형범 고
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1 51 연구논문 입열량에따른 FCAW 용접부파괴인성에미치는미세조직의영향 신용택 * 강성원 ** 김명현 ** * 삼성중공업산업기술연구소 ** 부산대학교조선해양공학과 Evaluation of Fracture Toughness and Microstructure on FCA Weldment According to Heat Input Yong-Taek Shin*, Sung-Won Kang** and Myung-Hyun Kim** *Department of Welding Research, Samsung Heavy Industries Co., Ltd. **Naval Architecture & Ocean Engineering, Pusan National University *Corresponding author : yongtaek.shin@samsung.com (Received March 27, 28 ; Revised April 8, 28 ; Accepted April 23, 28) Abstract This paper is to evaluate fracture characteristics of API 2W Gr.5 TMCP steel weldment typically applied for offshore structures, with the focus on the influence of heat input arising from flux cored arc welding. Based on the results and insights developed from this study, it is found that the toughness for both CTOD and impact exhibits a tendency to decrease as the weld heat input increases. The reheated zone of weldmetal exhibit lower hardness than solidified zone and microstructure that are liable to affect the toughness are acicular ferrite and martensite-austenite constituents (M-A). In particular, M-A is a more effective micro-phase for CTOD toughness than impact toughness. Key Words : Fracture Toughness, Crack Tip Opening Displacement(CTOD), Thermo Mechanical Controlled Process Steel(TMCP), Heat Input, Acicular Ferrite, Martensite-Austenite Constituents(M-A), Impact Toughness 1. 서론 해양구조물의용접부에대하여용접입열량의과다에따른취성파괴의발생확률을줄이고자입열량을제한하고있으며, 입열량이규격범위를벗어나는경우후열처리를요구하고있다. 그러나후열처리는용접잔류응력의재분포에는효과가있을수있으나, 인성저하를가져올가능성이있다. 이로인해실제현업조건의용접부에대한정확한인성평가를통하여구조물의안전성에대한평가가재구성되어져야한다. 현재많은연구자들에의하여용접부인성에미치는냉각속도및조직의영향 1-3) 뿐만아니라합금원소에대한연구가활발히이루어졌으나 4,6,7), 현재의개발된용접재료및고 효율 / 고용착량의용접조건은충분히반영하지못하고있다. 본연구에서는해양구조용강재로널리사용되고있는 API 2W Gr.5 강재에대하여현업에서활용가능한모든범위의용접조건으로플럭스코어드아크용접 (Flux Cored Arc Welding: 이하 FCAW) 을수행하고, 용접입열량의변화에따른파괴인성의변화와인성에미치는주요요인의영향을파악해보고자하였다. 2. 실험방법 2.1 시험편제작 본실험에사용된시험재는해양구조물용강재인두 大韓熔接接合學會誌第 26 卷第 3 號, 28 年 6 月 265

52 신용택 강성원 김명현 Table 1 Chemical compositions and mechanical properties of base metal C Si Mn P S Ni Cr Mo Cu Ti T.S.(MPa) Y.P.(MPa) Spec..16.15-.5 1.15-1.6.3.1.75.25.8.35.3 -.2 448 min. 345-483 Exper.

29 E8 T1-K2 에해당하는와이어를사용하여 Auto carriage 로 FCAW 용접하였으며, 입열량은현장에서사용가능한최대, 최소및평균입열량 ( 이하표준입열 ) 으로조절하였다. 시험편은 2/5t 깊이만큼전면용접후, 후면용접전에뒷면가우징 (Back Gouging) 을하고후면용접을수행하였다. 예열온도는최소 6 로하였고, 층간온도는 6~15 로유지하였다.

2 52 신용택 강성원 김명현 Table 1 Chemical compositions and mechanical properties of base metal C Si Mn P S Ni Cr Mo Cu Ti T.S.(MPa) Y.P.(MPa) Spec min Exper Fig. 1 Schematic diagram of weld panel 께 44mm인 API 2W Gr. 5B 를사용하였으며, 화학성분및기계적성질은 Table 1에, 시험재형상은 Fig. 1에나타내었다. 2.2 용접방법 시험편은 6, X-개선을하여 AWS A5.29 E8 T1-K2 에해당하는와이어를사용하여 Auto carriage 로 FCAW 용접하였으며, 입열량은현장에서사용가능한최대, 최소및평균입열량 ( 이하표준입열 ) 으로조절하였다. 시험편은 2/5t 깊이만큼전면용접후, 후면용접전에뒷면가우징 (Back Gouging) 을하고후면용접을수행하였다. 예열온도는최소 6 로하였고, 층간온도는 6~15 로유지하였다. 용접조건및개선형상은 Table 2 및 Fig. 2에나타내었다. 2.3 시험방법인장시험은전면 (First Side) 및후면 (Second Side) 용착금속부에서각각 1개의시험편을채취하여 ASTM Fig. 2 Details of weld joint E8에의거하여수행하였으며, 충격시험편은전면, 후면및루트부 ( 개선중심부 ) 에서샤르피충격시험편 ( 표준시험편 ) 을채취하여 ASTM E23 에의거하여시험하였다. 화학시험은건식분석방법인스펙트로분석기를이용하여전면, 후면및루트부에서 3회분석하여평균값을사용하였으며, 미세조직검사는 3% Nital 및 Picral 용액을사용하여광학현미경및 SEM (Scanning Electron Microscope) 을이용하여관찰하였다. 경도시험은충격시험편및 CTOD 시험편의노치위치를따라두께방향으로 ASTM E92에의거하여수행하였다. CTOD 시험 Table 2 Summary of the welding parameters Current (A) Voltage (V) Travel speed (cm/min) Heat input (kj/cm) Preheat/interpass temperature( ) /134 Normal HI /145 Low HI / Journal of KWJS, Vol. 26, No. 3, June, 28

3 입열량에따른 FCAW 용접부파괴인성에미치는미세조직의영향 53 Table 3 Dimensions of CTOD specimen (unit : mm) Thickness Specimen Thick(B) Width(W) Span(S) Notched(a) a/w f(a/w) 은 BS 7448 Part I&II에의거수행하였으며, 노치위치는용접부중심부에위치하도록하였다. 피로균열길이는시험결과에중요한영향을미치므로 a/w=.5 를기준으로수행하였으며, 시험편크기는 Table 3에나타내었다. 3. 실험결과 3.1 인장 / 화학성분분석 각용착금속에대한화학성분은 Table 4에나타내었다. 일반적으로용착금속내의 Mn, Ni 및 Si은인성과밀접한관계를가진다. Evans 4) 는용접부인성에대한 Mn과 Ni의영향을연구하였는데, Mn은 1.4% 인경우 (Ni 이 wt% 조건 ) 가장좋은인성을보인다고하였다. 또한 Ni은침상페라이트를촉진시켜인성을향상시키나, Mn과의상호작용으로인하여큰인성변화를보인다고하였다. 즉, 저Mn 인경우 Ni이증가할수록인성향상이기대되나, 고Mn인경우 Ni이증가할수록인성에악영향을미친다. 또한침상페라이트량도 ~.5wt% Ni까지동등또는약간감소하다가그이후증가하는경향을보인다. 본연구에서사용된시험편에서의화학성분을살펴보면, 대입열, 저입열및표준입열시험편모두동등수준으로보인다. 단저입열과표준입열시험편의 Mn이.2wt% 정도차이를보이지만, Mn 및 Ni의상호작용을고려한다면그영향은미비하다고판단된다. Si은경도 / 강도를향상시켜인성을감소시키는것으로알려져있다. 특히, 국부적으로초석페라이트로의변태를촉진시키고, 탄소량이높은잔류오스테나이트를유발하여 M-A 변태를촉진시킨다..2% 이하에서열처리시 Martensite-Austenite 조직이탄화물로쉽게분해되어인성향상을기대할수있으나, 본연구에서는차이가크지않으므로인성에큰영향을주지않을것으로판단된다. 용착금속부에대한인장특성은 Table 4에나타내었다. 저입열시험편의경우, 항복강도가인장강도보다높게형성되어, ASTM E8에의거하여인장강도와동일하게표기하였다. 저입열시험편이대입열및표준입열에비하여높은인장강도를보이고있는데, 이는빠른냉각속도로인하여침상페라이트의분율이상대적으로높고, 응고조직 (solidified) 에비하여경도값이상대적으로낮은재열부영역 ( 다층용접시후위패스에의해재가열되는영역 ) 이적게형성되었기때문으로사료된다. 3.2 미세조직관찰 Fig. 3에용접부의매크로조직사진을, Fig. 4에모재와용접부의미세조직사진을보여주고있다. Fig. 4(a) 는 TMCP 강 (Thermo Mechanical Controlled Process) 의일종인 API 2W Gr.5의모재부미세조직을보여주고있는데, 페라이트 ( 흰색 ), 펄라이트 ( 짙은부분 ) 그리고베이나이트 ( 다소회색부분 ) 로구성되어있음을확인할수있다. Fig. 4(b~d) 에서짙은회색으로보이는부분은저온인성을향상시키는침상페라이트 (Acicular Ferrite; AF) 이고, 희게보이는부분이결정입계페라이트 (Grain Boundary Ferrite; GBF) 및페라이트사이드플레이트 (Ferrite Side Plate; FSP) 이다. 침상페라이트량은빠른냉각속도를가진저입열시험편에서많이형성되어있고, 대입열조건으로갈수록오스테나이트결정립이상당히조대해져있음을보여주고있다. 미세조직에따른인성변화여부는다음절에서고찰하였다. Table 4 Chemical compositions and mechanical properties of weld metal C Si Mn P S Ni Cr Mo Cu Ti T.S.(MPa) Y.P.(MPa) (WM) Normal HI(WM) Low HI(WM) 大韓熔接接合學會誌第 26 卷第 3 號, 28 年 6 月 267

54 신용택 강성원 김명현 (a) High (b) Normal (c) Low Fig.

input (a) Base metal (b) High (c) Normal (d) Low Fig.

위치별로보면, 중심부에서대부분높은경도를보이고있으며, 전면용접부가후면용접부보다높게나타났다.

Zone) 에비해 2HV5 낮게형성되었는데, 이는침상페라이트가주를이루는응고조직에비해 A C1

4 54 신용택 강성원 김명현 (a) High (b) Normal (c) Low Fig. 3 Macrosection of weldments depending on weld heat input (a) Base metal (b) High (c) Normal (d) Low Fig. 4 Optical microstructure of base and weld metal 3.3 경도분포 Fig. 5에서는 CTOD 시험편의노치위치인용접부중심부에있어두께방향의경도분포를보여주고있다. 전반적으로대입열및표준입열인경우는유사한경향을보이고있으나, 빠른냉각속도의저입열인경우약간높은경향을보여주고있다. 위치별로보면, 중심부에서대부분높은경도를보이고있으며, 전면용접부가후면용접부보다높게나타났다. 또한후위패스에의해발생된재열부영역 (Reheated Zone) 의경도가응고조직 (Solidified Zone) 에비해 2HV5 낮게형성되었는데, 이는침상페라이트가주를이루는응고조직에비해 A C1 이상으로가열된후상대적으로느린속도로냉각되 면서과포화고용되어있던합금원소들이일부석출되어기지 (Matrix) 조직이연화되었기때문으로판단된다. Hardness value, HV5 32 Normal HI 28 Low HI Filled symbol : reheatea zone in weld metal Distance from the top surface, mm Fig. 5 Hardness profile according to heat input 268 Journal of KWJS, Vol. 26, No. 3, June, 28

5 입열량에따른 FCAW 용접부파괴인성에미치는미세조직의영향 55 Absorbed energy, J First side Root Second side Total Test temperature, Fig. 6 Charpy impact energy transition curve for high heat input Absorbed energy, J First side Root Second side Total Test temperature, Fig. 7 Charpy impact energy transition curve for normal heat input Absorbed energy, J 3.4 충격특성 Fig. 6, 7, 8에서는각입열량에따른위치별충격천이곡선을보여주고있는데, 충격지표로각선급에서 First side Root Second side Total Test temperature, Fig. 8 Charpy impact energy transition curve for low heat input 요구하는최소충격인성인 41J 에해당하는온도를사용하였다. 천이곡선회귀식은다음의 Tanh 곡선을사용하였다 1). 전체충격인성을볼때, 저입열조건인경우, 제일낮은 T 41J 를보이고있을뿐만아니라. 상부충격인성 (Upper Shelf Energy, USE) 도제일적은값을보이고있다. 표준입열경우, 대입열에비하여동일수준이하의 T 41J 을보여주고있으며, 상부충격인성또한표준입열이높은수준을보이고있다. 위치별로보면, 대입열인경우, 전면용접부에서, 표준입열은후면용접부및저입열인경우루트 (X 홈형상의중심부에해당 ) 에서제일높은충격인성을보이고있다. Dawes 9) 는용접표면부보다중심부에서높은강도와경도값을보이기때문에최소인성값을가진다고보고하였다. 일반적으로 V형상의다층용접인경우, Dawes 의결과는잘일치한다. Fig. 5의경도분포와같이중심부의경도가전면및후면보다높은것은사실이지만, 본시험에서와같이반드시높은경도부에서최소인성을가진다고는볼수없다. 일반적으로충격인성변화는미세조직, 결정립크기, 비금속개재물및기지경화도등의다양한요인에의하여영향을받을수있기때문이다. 3.5 CTOD 특성 CTOD실험에있어서, 균열길이에따라다양한결과를보이므로동등한피로균열의형성이무엇보다중요하다. 이는, 균열길이변화에따른균열첨단부의구속력차이에의하여동일용접부라도다른결과를도출하는왜곡된해석이나올수있다 8). 본실험에서는균열길이를 a/w=.5기준으로피로균열을형성하여결과를비교하였다. Fig. 9에는 CTOD 실험결과를나타내었는데, 천이온도는해양구조물에서주로요구되는 CTOD.25mm 에해당하는온도를활용하였다. 입열량에따라 T CTOD_.25mm 는상승되고있음을확인할수있다. 즉저입열조건인경우, -9 에서 T CTOD_.25mm 가형성된반면, 대입열인경우 -3 에서형성되었다. 상부파괴인성은대입열에서제일높게나타났고, 저입열및표준입열인경우비슷한수준을보이고있다. 또한, Fig. 6, 7, 8의 root 부에서좋은충격인성을보인용접이음부에서보다낮은 CTOD 천이온도를보여주고있는데, 이는 3축응력이크게작용하는중심부에서의인성이보다중요 大韓熔接接合學會誌第 26 卷第 3 號, 28 年 6 月 269

56 신용택 강성원 김명현 1.8 Normal HI Low HI CTOD, mm.6.4.2-3 -2-1 1 2 Temperature, Fig.

1에서는 lower shelf 영역에서파단된대입열및표준입열 CTOD 시험편의주사전자현미경파면조직을보여주고있다.

Fig. 11에서는 upper shelf 영역에서파단된대입열, 표준입열및저입열시험편에대한파면조직을나타내었는데, 대부분연성파괴모드를보여주고있다.

$11 SEM fractography of CTOD specimen in upper shelf region (a) High heat input Fig.$ 11(b) 의표준입열시험편과같이부분적으로벽개파면을확인할수있는데, 이로인하여저입열및표준입열시험편의상부충격인성이대입열시험편에비하여낮게형성된것으로판단된다. 4.

11(b) 의표준입열시험편과같이부분적으로벽개파면을확인할수있는데, 이로인하여저입열및표준입열시험편의상부충격인성이대입열시험편에비하여낮게형성된것으로판단된다. 4.

6 56 신용택 강성원 김명현 1.8 Normal HI Low HI CTOD, mm Temperature, Fig. 9 CTOD value transition curve (a) High heat input 함을의미한다. Fig. 1에서는 lower shelf 영역에서파단된대입열및표준입열 CTOD 시험편의주사전자현미경파면조직을보여주고있다. 양시험편모두취성파괴모드를보여주고있으며, 대입열시험편에비하여표준입열시험편의 facet 크기가적게형성되어있는데, 이는표준입열이대입열에비하여천이온도가낮게형성된결과와일치한다. Fig. 11에서는 upper shelf 영역에서파단된대입열, 표준입열및저입열시험편에대한파면조직을나타내었는데, 대부분연성파괴모드를보여주고있다. (b) Normal heat input (c) Low heat input Fig. 11 SEM fractography of CTOD specimen in upper shelf region (a) High heat input Fig. 11(c) 는저입열시험편에대한파면으로써 Fig. 11(a),(b) 의대입열및표준입열에비하여작은딤플 (Dimple) 이형성되어있다. 또한, 저입열인경우, Fig. 11(b) 의표준입열시험편과같이부분적으로벽개파면을확인할수있는데, 이로인하여저입열및표준입열시험편의상부충격인성이대입열시험편에비하여낮게형성된것으로판단된다. 4. 고찰 (b) Normal heat input Fig. 1 EM fractography of CTOD specimen in lower shelf region Table 5에서는입열량에따른미세조직관찰결과즉, 조직, 결정립크기, 비금속개재물의분율을보여주고있으며, Fig. 12에서는입열량에따른침상페라이트의분율을바-차트로표시하였다. 침상페라이트분율은저입열이대입열및표준입열에비하여상대적으로많이 27 Journal of KWJS, Vol. 26, No. 3, June, 28

7 입열량에따른 FCAW 용접부파괴인성에미치는미세조직의영향 57 Table 5 Microstructural constituents of weld metal Welding Ferrite type(%) GRAIN Inclusions Location SIZE Avg. AF GBF FSP Fraction ( μm ) Dia( μm ) 1st side nd side root side avg st side FCAW Normal HI 2nd side root side avg st side Low HI 2nd side root side avg Area fraction of acicular ferrite, r st 2nd root avg. 1st 2nd root avg. 1st 2nd root avg. Normal HI Low HI Fig. 12 Effect of heat input on area fraction of acicular ferrite 형성되어있음을확인할수있다. 이는저입열이표준입열및대입열에비하여상대적으로빠른냉각속도로인하여결정입계페라이트의성장이지연되고, 침상페라이트의생성이촉진되었기때문이다 1). 일반적으로침상페라이트는고분율로형성되면인성향상을가져오지만, 항상선형적관계만을보이지는않는것으로보고되고있다 11). 특히, 적정침상페라이트분율에대하여많은연구가진행되었는데, 그중 Zhang 6) 등은 6~8%, Dallam 7) 등은 9% 로보고하고있다. 본연구에서도침상페라이트량과충격인성의관계를 Fig. 13에나타내었는데, Dallam 의보고와같이약 85~9% 에서최대인성을보임을확인하였다. Fig. 14에서는결정립크기와충격인성과의관계를나타내었다. 결정립크기가작을수록천이온도도낮아지는경향을보이지만, 편차가아주심하게나타나고있다. 일반적으로결정립 Temperature of cvne41j, Y=-.93* R-squared = Area fraction of acicular ferrite, % Fig. 13 Effect of acicular ferrite on charpy V-notch energy 41J Temperature of cvne41j, Grain size, um Fig. 14 Effect of grain size on charpy V-notch energy 41J of FCAW weldment 大韓熔接接合學會誌第 26 卷第 3 號, 28 年 6 月 271

8 58 신용택 강성원 김명현 크기는동일한조직인경우, 결정립이미세할수록인성이향상되는효과가있으나 12), 냉각속도를달리한경우, 조직또는기지의고용강화효과가변화하므로인성변화의주요인이아니라고보고하였다 13). 본연구에서도결정립크기는인성에영향이적다고판단된다. Fig. 15에서는결정입계페라이트 (Grain Boundary Ferrite; GBF) 의인성에미치는영향을보여주고있다. 결정입계페라이트와페라이트사이트플레이트 (Ferrite Side Plate; FSP) 등은균열진전의이동경로역할을하기때문에인성에유해한영향을미친다고보고하고있다 14,15). 본연구에서도결정입계페라이트가증가함에따라인성이떨어짐을알수있다. Table 6에서는플럭스코어드아크용접부에대하여전체적인미세조직과충격인성과의상관관계를정리하였다. 본결과는통계처리소프트웨어인미니탭 (MINITAB) 을활용하여도출하였다. 통계적관점에서 P-value 는 1종오류를범할확률을의미한다. 그값이적다는것은판정에있어오류를범할확률이적어짐을의미하며, 통상.5( 경우에따라서.1) 로기준하여평가한다. 따라서, Table 6에서보는바와같이, 충격인성에는침상페라이트와결정입계페라이트및 FSP 가강한영향을미치며, 결정립크기는이들에비해다소떨어지는 영향인자라고판단된다. 다음으로는미세조직이 CTOD 에는어떠한영향을미치는지를평가하였다. Fig. 16에서침상페라이트와 CTOD의관계를보여주고있는데, 침상페라이트의증가는 CTOD 를증가시키는경향이있으나, 분산정도가크다는것을알수있다. Table 7에서는각각의미세조직이 CTOD 에미치는상관관계를보여주고있다. Table 6에서와같이침상페라이트는음의상관관계, 결정입계페라이트는양의상관관계를보여주고있다. 즉, 침상페라이트량이증가하면천이온도도낮아짐을의미한다. 그러나, CTOD 에미치는미세조직의 P- value 가충격인성에비하여높은수치를보인데, 이는이들조직이 CTOD 에는상대적으로영향력이떨어짐을의미한다. 따라서, 본연구에서는 M-A조직이용접부파괴인성에어떠한영향을미치는지좀더고찰하였다. 지금까지 M-A에대한대부분의연구는열영향부를중심으로이루어졌으며 16,17) 용착금속부에대한연구는충분하지않은상태이다 18). Fig. 17에서는대입열용접부의재열부영역과응고조직의광학현미경사진을보여주고있다. 부식액은 1g Potassium pyrosulfite+1ml 증류수를사용 Temperature of cvne41j, Equation Y = 1.14* R-squared=.62 Temperature of CTOD.25mm, Y= -.18* R-squared = Area fraction of GBF, % Fig. 15 Effect of GBF on charpy V-notch energy 41J of FCAW weldment Area fraction of acicular ferrite, % Fig. 16 Effect of acicular ferrite on CTOD of FCAW weldment Table 6 Correlations between microstructure and T 41J on FCAW Table 7 Correlations between microstructure and T CTOD_.25mm on FCAW Grain size AF GBF FSP Grain size AF GBF FSP T41J TCTOD_ Cell contents : Pearson correlation P-value Cell contents : Pearson correlation P-value 272 Journal of KWJS, Vol. 26, No. 3, June, 28

입열량에따른 FCAW 용접부파괴인성에미치는미세조직의영향 59 Fig. 17 M-A constituents of high heat input specimen with FCAW 하여 M-A 조직을선택적으로부식을시키는방법을사용하였다. 희게보이는부분이 M-A 조직으로페라이트계면에존재해있음을확인할수있다. Fig. 18에서는입열량에따른 M-A 분율과의관계를보여주고있는데, 저입열용접부에서대입열용접부로입열량이증가함으로써, M-A조직분율이증가하고있음을알수있다.

9 입열량에따른 FCAW 용접부파괴인성에미치는미세조직의영향 59 Fig. 17 M-A constituents of high heat input specimen with FCAW 하여 M-A 조직을선택적으로부식을시키는방법을사용하였다. 희게보이는부분이 M-A 조직으로페라이트계면에존재해있음을확인할수있다. Fig. 18에서는입열량에따른 M-A 분율과의관계를보여주고있는데, 저입열용접부에서대입열용접부로입열량이증가함으로써, M-A조직분율이증가하고있음을알수있다. 이는본연구에서사용한입열량에따른냉각속도가 M-A 조직이충분히생성될수있는속도범위에존재하기때문이다 19). 또한, 재열부영역의분율이전체분율과더밀접한관계를보임을확인할수있다. Fig. 19에서는 M-A 조직의전체분율과인성과의관계를보여주고있는데, 분율이증가할수록천이온도가상승함을확인할수있다. Table 8에서는통계소프트웨어 ( 미니탭 ) 을사용하여, M-A 분율과인성과의상관관계를조사하였다. 전체분율은충격인성및 CTOD 에상당한상관관계가있는것으로나타났으며, 특히응고영역에비해재열부영역의 M-A분율이상대적으로인성과큰상관성을보였다. 또한, 충격인성보다는 CTOD 와더긴밀한관계가있음을보여주고있는데, 이는열영향부에서 M-A가충격인성보다는 CTOD 에더큰영향을미친다는 Komizo 등 5) 의 Fraction of M-A, % Reheated zone Solidified zone Total Heat input, kj/cm Fig. 18 Fraction of M-A constituents according to heat input Transition temperature, CTOD_.25mm cvne_41j Area fraction of M-A, % Fig. 19 Effect of M-A constituents on transition temperature of toughness Table 8 Correlations between M-A constituents and fracture toughness TCTOD_.25 M-A at reheated zone.944. M-A at solidified zone TcvnE_41J Cell contents : Pearson correlation P-value 보고와잘일치하였다. 5. 결론 M-A total 해양구조물용강재의입열량에따른 FCAW 용접부파괴인성을연구한결과다음과같은결론을얻었다. 1) 경도시험결과, 재열부영역이응고조직에비하여 2HV 정도낮은경도값을보였다. 또한충격시험결과, 저입열조건인경우에제일낮은 T 41J 를보였으며, 표준입열및대입열순으로나타났다. 2) CTOD 천이온도는저입열, 표준입열및대입열조건순으로입열량이증가할수록높아지는경향을보였으며, 특히, 루트부충격인성이우수한용접부에서 CTOD 도우수함을확인하였다. 3) 침상페라이트는입열량이증가할수록감소하는경향을보였으며, 85~9% 수준에서최대충격인성을보였다. 또한결정입계페라이트량이증가할수록인성이감소함을확인하였다. 4) 충격인성에는침상페라이트, 결정입계페라이트및페라이트사이드플레이트가큰영향을미쳤으며, M-A 大韓熔接接合學會誌第 26 卷第 3 號, 28 年 6 月 273

10 6 신용택 강성원 김명현 는침상페라이트와달리충격인성에비하여 CTOD 에더큰영향이있음을확인하였다. 참고문헌 1. A.G. Glover, J.T. McGrath, M.J. Tinkler and G.C. Weatherly : The Influence of Cooling Rate and Composition on Weld Metal Microstructures in a C/Mn and a HSLA steel, Welding Journal, 56-9 (1977), 267s-273s 2. N.J. Smith, J.T. Mcgrath, J.A. Gianetto and R.F. Orr : Microstructure/Mechanical Property Relationship of Submerged Arc Welds in HSLA 8 Steel, Welding Journal, 68-3(1989), 112s-12s 3. J.T. McGrath and J.A. Gianetto : Some Factors Affecting the Notch Toughness Properties of High Strength HY8 Weldments, Canadian Metallurgical Quarterly, 25-4(1987), G.M. Evans : The Effect of Nickel on Microstructure and Properties of C-Mn all Weld Metal Deposits, Welding Research Abroad, 41(1991), Y. Komizo and Y. Fukada : CTOD Properties and MA Constituent in the HAZ of C-Mn Microalloyed Steel, The Sumitomo Search, 4(1989), Z. Zhang and R.A. Farrar : Influence of Mn and Ni on the Microstructure and Toughness of C-Mn-Ni Weld Metals, Welding Journal, 76-5(1997), 183s- 19s 7. C.B. Dallam, S. Liu and D.L. Olson : Flux Composition Dependence of Microstructure and Toughness of Submerged Arc HSLA Weldment, Welding Journal, 64(1985), 14s-151s 8. Y.T. Shin, S.W. Kang and H.W. Lee: Fractrue Characteristics of TMCP and QT Steel Weldments with respect to Crack Length, Materias Science and Engineering A434(26), M.G. Dawes : Fracture Control in High Yield Strength Weldments, Welding Research Supplement, 53 (1974), Y. Sakai, K. Tamanoi and N. Ogura : Application of Tanh Curve Fit Analysis to Fracture Toughness Data of Japanese, Nuclear Engineering and Design, 115(1989), N.A. Fleck, Ö. Grong, G.R. Edwards and D.K. Matlock : The role of Filler Metal Wire and Flux Composition in Submerged Arc Weld Metal Transformation Kinetics, Welding Journal, 65-5 (1986), 113s 121s 12. M. Eroglu and M. Aksoy : Effect of Initial Grain Size on Microstructure and Toughness of Intercritical Heat-Affected Zone of a Low Carbon Steel, Materials Science and Engineering A286 (2), S. Matsuda : Toughness and Effective Grain Size in Heat Treated Low Alloy High Strength Steels, Proceeding of Toward Improve Ductility and Toughness(1971), D.J. Abson and R.J. Pargeter : Factors Influencing As-deposited Strength, Microstructure and Toughness of Manual Metal and Arc Welds Suitable for C-Mn Steel Fabrications, International Metal Reviews, 31(1986), R.A. Farrar and P.L. Harrison : Acicular Ferrite in Carbon Manganese Weld Metals: An Overview, Journal of Materials Science, 22-11(1987), H. Okada : Effects of M-A Constituents on Fracture Behaviour of Weld HAZs: Deterioration and Improvement of HAZ Toughness in 78 and 98 MPa Class HSLA Steels Welded with High Heat Input(5th report), Welding International, 9-8 (1995), C.L. Davis and J.E. King : Effect of Cooling Rate on Intercritically Reheated Microstructure and Toughness in High Strength Low Alloy Steel, Materials Science and Technology, 9(1993), J.H. Chen, Y. Kikuta, T. Araki and M. Yoneda : Micro-Fracture Behaviour Induced by M-A Constituent (Island Martensite) in Simulated Welding Heat Affected Zone of HT8 High Strength Low Alloyed Steel, Acta Metallurgica, 32-1(1984), H. Ikawa : Effect of Martensite-Austenite Constituents of HAZ Toughness of High Strength Steel, International Institute of Welding, IX (198) 274 Journal of KWJS, Vol. 26, No. 3, June, 28

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DBPIA-NURIMEDIA 57 연구논문 대입열 EH36-TM 강의 Tandem EGW 용접부미세조직및기계적성질 정홍철 * 박영환 * 안영호 * 이종봉 * * POSCO 기술연구소접합연구그룹 Mechanical Properties and Microstructures of High Heat Input Welded Tandem EGW Joint in EH36-TM Steel Hong-Chul