• Title, Summary, Keyword: 인장잔류응력

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Residual Stress Redistribution and Fatigue Behavior in Weldment (용접재의 잔류응력 재분포와 피로거동)

  • 이용복;정진성
    • Journal of Welding and Joining
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    • v.15 no.3
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    • pp.20-28
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    • 1997
  • 용접부에는 많은 취약조건들이 존재하며 파괴의 주 원인이 되고 있어 이들에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 따라서, 현재 용접재료, 용접 조건 및 용접방법 등 을 개선함으로써 여러 방면에서 좋은 결과를 얻고 있다. 그러나 아직도 용접시의 열소 성변형과 구속조건에 따라 분포하는 잔류응력에 의한 피로균열거동에 대한 연구는 정확한 잔류응력 측정의 어려움으로 미흡한 상태이다. 특히 잔류응력의 측정기술과 반복하중에 의한 피로균열 진전시 잔류응력의 이완 등은 이들을 해석하는데 많은 어 려움을 주고 있다. 용접시 높은 열에 의한 재료의 팽창과 냉각시의 수축변형은 용접 부재에 인장 및 압축 잔류응력을 유발시키고, 인장잔류응력은 균열 진전될 때 잔류 응력은 오히려 균열을 지연시키기도 한다. 또한 잔류응력장에서 피로 균열이 진전될 때 잔류응력은 일반적으로 작용하중의 크기와 반복 수 그리고 균열 진전 등으로 인하 여 이완되고 재분포된다. 본 해설에서는 용접재의 피로거동중에 발생하는 잔류응력의 재분포 현상을 하중의 범위, 하중 반복수, 균열 진전의 영향으로 구분하여 각각의 영향에 대해서 기술하고자 한다.

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기계적인 잔류응력 이완방법의 원리와 기계적 성질에 미치는 영향

  • 김용완;김희진
    • Journal of Welding and Joining
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    • v.5 no.2
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    • pp.1-8
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    • 1987
  • MSR 처리를 실제구조물에 적용하기 위해서 잔류응력과 기계적성질에 대하여 조사해 본 결과 다음의 결론을 얻었다. (1) MSR 처리는 소성변형을 유발시켜 높은 인장잔류응력을 감소시키는데 유효하며, 잔류응력이 낮은 부위에 대해서는 잔류응력 재배치에 따른 응력치의 변화가 수반된다. (2) 잔류응력 감소량은 MSR 하중에 비례하여 증가 한다. (3) 모재의 항복응력보다 낮은 하중으로 MSR 처리를 하면 충격치의 감소는 무시할 정도이지만 모재의 항복응력보다 높은 하중으로 행하면 응착금속에서 충격치의 감소가 현저하다. (4) MSR 처리를 하게되면 항복응력이 높아지고, 잔류응력이 감소해서 선형의 응력-스트레인의 관계를 가지는 범위가 넓어져서 구조적으로 안전한 상태가 된다.

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Investigation on the Effect of Laser Peening Variables on Welding Residual Stress Mitigation Using Dynamic Finite Element Analysis (동적 유한요소 해석을 통한 용접 잔류응력 이완에 미치는 레이저 피닝 변수의 영향 고찰)

  • Kim, Jong-Sung
    • Proceedings of the KWS Conference
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    • pp.84-92
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    • 2010
  • 현재 가동 중인 몇몇 가압 경수로 원전 안전 1등급 설비의 이종금속 용접부는 일차수응력부식균열(PWSCC : Primary Stress Corrosion Cracking) 발생의 세가지 조건(민감 재질, 부식 환경, 인장응력)을 동시에 충족하고 있다. 즉, 이종금속 용접부는 PWSCC에 민감한 재질인 Alloy 600 계열 합금으로 제작 또는 용접되어 있으며 고온 수화학 부식 환경 하에 놓여있다. 아울러 오스테나이트 스테인리스 강의 예민화 예방을 위한 용접 후열처리 미실시로 높은 인장 용접 잔류응력이 작용하고 있다. 이러한 이종금속 용접부의 특성상 PWSCC가 발생할 잠재성이 있을 뿐만 아니라 국내외적으로 Alloy 600 계열 합금으로 제작 및 용접된 가압 경수로 원전 안전 1등급 설비의 이종금속 용접부에 실제 PWSCC가 발생된 사례들이 다수 보고되고 있다. 운전 환경 및 재질 변화 없이 PWSCC 발생을 예방하기 위해서는 인장 잔류응력을 이완시켜 낮은 인장 또는 압축 응력화하여야 한다. 이러한 인장 잔류응력 이완방법들로는 PWOL(Pre-emptive Weld Overlay), 레이저 피닝(Laser Peening), MSIP(Mechanical Stress Improvement Process), 워터 제트 피닝(Water Jet Peening), IHSI(Induction Heating Stress Improvement) 방법들이 있는데 공정 시간이 짧고 열 에너지 원이 필요 없으며 전체적인 소성 변형을 야기시키지 않는 레이저 피닝을 본 연구의 대상 방법으로 한다. 본 연구에서는 동적 유한요소 해석을 통해 용접 잔류응력을 이완시키는 레이저 피닝의 효과를 검증하고 용접 잔류응력에 미치는 레이저 피닝 변수의 영향을 고찰하고자 한다. 내부 보수용접이 수행된 경수로 원전 가압기 노즐 이종금속 용접부에 레이저 피닝을 적용한 경우에 대해 상용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 동적 유한요소해석을 수행한 결과, 고온 수화학 일차수와 접하는 Alloy 600 계열 합금 내면에서의 인장 잔류응력이 상당히 이완됨을 확인하였다. 또한, 최대충격 압력이 증가할수록, 충격압력 지속시간이 증가할수록, 레이저 스팟 직경이 증가할수록 내표면 인장 잔류응력 이완 정도는 감소하나 이완되는 영역의 깊이는 증가함을 알 수 있다. 또한, 레이저 피닝 방향이 잔류응력 이완에 미치는 영향은 미미함을 알 수 있다.

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Effect of Similar Metal Weld & Preemptive Weld Overlay On Residual Stress of Repair Weldment In Surge Nozzle (고리 원전 밀림관 노즐의 동종용접과 예방용접 Overlay가 보수용접 잔류응력에 미치는 영향)

  • Oh, Chang-Young;Song, Tae-Kwang;Shim, Kwang-Bo;Kim, Ji-Soo;Kim, Yun-Jae;Lee, Kyung-Soo
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.22 no.6
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    • pp.557-564
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    • 2009
  • Welding residual stress is occurred after welding process. Tensile residual stress is one factor of PWSCC. Repair welding usually happened during the manufacturing welding process. Repair welds cause strong tensile residual stress. In PWR, Repair weldments made by Alloy 82/182 is susceptible to PWSCC caused by tensile stress, material and environment. Therefore, mitigation of welding residual stress in weldments is important for reliable operating. PWOL is one of the methods for mitigation and verified for over twenty years. In this paper, residual stress distribution of repaired weldments and the effect of PWOL on mitigation is examined for surge nozzle.

Residual Stress & Fatigue strenght in Welding Ship Structure (선박 용접구조의 잔류응력과 피로강도)

  • 김화수
    • Journal of Welding and Joining
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    • v.15 no.3
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    • pp.12-20
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    • 1997
  • 구조의 용접접합부에는 재료의 항복응력 크기의 용접잔류응력이 발생되고, 이 잔류응력 상태에서는 응력비(최소응력/최대응력)의 영향이 거의 없다는 것이 일정 진폭 하중조건의 피로실험결과로부터 알려져 있다. 이와 관련하여, 용접구조의 설계 단계에서는 초기 용접잔류응력이 그래도 잔류한 소형실험편의 일정진폭하중 상태의 피로실험 결과로부터 도출된 피로설계선도(S-N 선도)를 이용, 변동하중에 의한 응력 진폭의 밀도분포만으로 일생동안의 누적피해도를 구해 피로강도를 평가하는 것이 일 반적이다. 지금까지는 선박용접구조의 경우도 이러한 개념으로 피로강도 평가를 수행 하였으나, 일반적인 육상 또는 해상 용접구조물과는 달리, 화물의 적재 등의 정하중 이력에 의한 응력변동폭은 피로를 유발하는 파랑 응력변동폭보다 상당히 크다. 그리 고, 정하중에 의해 용접접합부에 인장응력을 발생시키는 하중이력을 받을 경우, 초기 용접잔류 응력은 상당히 저하될 것으로 생각된다. 본 연구에서는 인장응력을 유발하는 정하중 이력에 의해 저하된 용접잔류응력분포와 이러한 잔류응력분포를 가진 선측 종늑골 용접접합부의 피로강도를 검토한다.

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AE Characteristics on the Damage Behavior of TiNi/A16061 Shape Memory Alloy Composites at High Temperature (TiNi/A16061 형상기억복합재료의 고온에서의 손상거동에 대한 AE 특성)

  • Lee, Jin-Kyung;Park, Young-Chul;Ku, Hoo-Taek
    • Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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    • v.22 no.1
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    • pp.45-52
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    • 2002
  • It has been known that tensile residual stresses occurring by the thermal expansion coefficient mismatch between fiber and matrix is a cause of the weak strength of metal matrix composites(MMCs). In order to solve this problem, TiNi alloy fiber was used as a reinforced material in TiNi/A16001 shape memory alloy composite in this study. TiNi alloy fiber improves the tensile strength of the composite by causing compressive residual stress in matrix on the basis of its shape memory effect. Pre-strain was imposed to generate the compressive residual stresses inside the TiNi/A16001 shape memory alloy composites. AE technique was used to quantify the microscopic damage behavior of the composite at high temperature. The effect of applied pre-strains on the AE behavior was also evaluated.

Characteristics of Residual Stress in welds Composed of Similar or Dissimilar Steels (동종강재 및 이종강재 용접접합부의 잔류응력 특징)

  • Chang, kyong Ho;Lee, Chin Hyung;Lee, Sang Hyong;Lee, Eun Taik
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.15 no.3
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    • pp.241-250
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    • 2003
  • This study, investigated the characteristics of residual stress in weldis composed of similar or dissimilar steels, are investigated byusing 3three-dimensional thermal elasto-plastic FEM analysis. The results showed that for the groove welding of the similar steels, increasedthetensile strength of the steels (POSTEN60

A Study on the Residual Stress in the Welded Joints with Different Details (용접상세의 변화에 따른 용접이음부의 잔류응력에 관한 연구)

  • Lim, Cheong Kweon;Park, Moon Ho
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.10 no.4
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    • pp.709-720
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    • 1998
  • In order to study the distribution of welding residual stress through the plate thickness. experiment and analysis of fillet welding details were carried out. Especially, a residual stress in the weld root part of T-joint fillet weld whose measurement was difficult up to now was measured. By using the heat input and the number of the weld layers as parameters, the distribution of the 3-dimensional residual stress was investigated. As a result, we can say that with increasing the heat input, the residual stress in the weld toe and weld root barely changes. But, the area of the tensile residual stress became wide. Then, comparing a single pass with multi-pass weld method, it was found that the residual stress decreased more in multi-pass than in single pass. Moreover, it was found the thing that the area of tensile residual stress by multi-pass is lower than that by single-pass in the near weld part.

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Residual stress control in sputter-deposited molybdenum and tungsten thin films (스퍼터링법으로 증착된 몰리브네늄 박막 및 텅스텐 박막의 잔류 응력 제어)

  • Choe, Du-Ho
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • pp.49.2-49.2
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    • 2018
  • 스퍼터링에 의해 증착된 박막 내 기계적 응력 발생 현상을 규명하기 위하여 활발한 이론적, 실험적 접근이 있었으나, 복잡한 플라즈마 증착환경 내에서 다양한 증착 파라미터로 인해 정확한 응력 발생 메커니즘에 대해 아직도 완벽한 규명이 되지 않은 상황이다. 본 연구에서는 몰리브데늄 (Mo)과 텅스텐 (W) 박막을 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 증착 시 발생하는 잔류응력 발생 현상에 대해 논의하겠다. Mo 박막의 경우 증착압력을 2.5 mTorr와 4.1 mTorr로 고정시킨 채 기판 바이어스를 0-250 V 간격으로 변화시킨 결과, 2.5 mTorr에서는 기판바이어스가 증가할수록 압축응력이 증가하는 반면 4.1 mTorr에서는 기판바이어스가 증가할수록 인장응력이 증가하는 것이 확인되었다. 이러한 반대 경향의 잔류응력을 발생시키는 기판 바이어스 효과를 확인하기 위하여 증착 파라미터 변경에 따른 박막 성장 거동 모델을 제시한다. W 박막은 준안정상인 ${\beta}$-상이 증착 초기(2.5 nm)에 형성이 되고, 증착 과정에서 열역학적 안정상인 ${\alpha}$-상으로 상변태 하였다. 상변태에 의한 부피 변화에 따른 잔류응력 발생의 분석을 위하여 X-ray 회절피크의 비대칭성을 분석한 결과 압축응력과 인장응력이 공존하고 있는 것으로 확인되었다. 본 연구결과는 스퍼터링 공정 시 높은 에너지를 가지는 중성화된 Ar과 스퍼터된 원자가 기판과 충돌 시 atomic peening effect에 의해 압축응력이 발생한다는 일반적인 이론과 상충되는 결과로서, Mo 및 W 박막 내 잔류응력 제어를 위한 방안을 제시한다.

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Production Mechanism of Residual Stress Generated by Multi-Pass Welding of the steel Pipe (강관 적층용접부 잔류응력의 생성기구)

  • Chang, Kyong Ho;Yang, Sung Chul;Kang, Jae Hoon
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.13 no.4
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    • pp.327-335
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    • 2001
  • The characteristics and production mechanism of residual stress generated by multi-pass welding of the steel pipe were elucidated from the results of three-dimensional thermal elastic-plastic FEM analysis. When the steel pipe was jointed by multi-pass welding, the stress components of circumferential direction and radial direction near welded joints on the inner surface and the outer surface of the pope were tensile. The stress component of axial direction on the inner surface was tensile and on the outer surface was compressive. On the other hands, the production mechanism of residual stress generated by multi-pass welding of the steel pipe was investigated. Residual stress generated by welding of the steel pipe was investigated not only by the thermal history but also by geometrical shape. Then, the generality of the production mechanism of residual stress generated by multi-pass welding was confirmed.

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