Cheol-Man Kim

The effects of hydrogen embrittlement by cathodic protection on the CTOD of buried natural gas pipeline

For the corrosion protection of natural gas transmission pipelines, two methods are used, cathodic protection and a coating technique. In the case of cathodic protection, defects are embrittled by hydrogen occurring at crack tips or surfaces of materials. It is, however, very important to evaluate whether cracks in the embrittled area can grow or not, especially in weld metal. In this work, on the basis of elastic plastic fracture mechanics, we performed CTOD testing under various test conditions, such as potential and current density. The CTOD of the base steel and weld metal showed a strong dependence on the test conditions. The CTOD decreased with increasing cathodic potential and current density. The morphology of the fracture surface showed quasi-cleavage. Cathodic overprotection results in hydrogen embrittlement at the crack tip.

Fatigue crack growth and fracture toughness properties of 304 stainless steel pipe for LNG transmission

The fatigue crack growth rate and fracture toughness tests of type 304 stainless steel were studied over a temperature range of −162°C to room temperature. Girth weld metal specimens were fabricated using a combination of gas-tungsten-arc-welding and shielded-metal-arc-welding. The seam weld metal was made with submerged arc welding. Fatigue crack growth rate tests were conducted using compact tension specimens in accordance with ASTM E647. Fracture toughness was evaluated through CTOD tests with three point bend specimens. The CTOD values were affected by crack orientation with respect to the rolling direction, but orientation had no influence on fatigue crack growth rates. The fatigue crack growth rates and the CTOD values decreased with decreasing test temperature.

Development of Girth Automatic Welding Procedure of Gas Pipeline

에너지 배관 건설에서 가장 핵심 부분은 배관 원주용 접이다. 배관과 배관을 연결하는 작업이 공사 진척도를 결정하기 때문에, 이를 얼마나 경제적으로 신속하게 신 뢰성을 확보하면서 수행하는 지 여부가 건설기간 및 건 설비용을 결정하는 핵심 요소이다. 가스배관 시공 원주 용접 방법은 수동, 반자동, 자동 등 여러 가지 있는데, 현재 국내에서는 완전 수동용접(SMAW) 공정을 채택 하고 있다. 이 방법은 국내 고압 가스배관을 건설한 초 기부터 적용해온 것으로, 우수한 품질을 확보할 수 있 으며 취약한 국내 자동화기술과 열악한 배관 시공여건 환경에서 적용하기 용이하기 때문에 현재까지 사용되고 있다. 그러나 우수한 용접기량을 보유한 용접사가 점차 부 족해지고, 국내 천연가스 미공급지역에서 가스배관 시 공이 동시다발적으로 진행되면서 가스배관 시공을 적기 에 완료하기 위해 시간을 단축하고 비용을 줄이는 방안 이 필요한데, 이를 해결할 수 있는 기술이 자동원주용 접방안이다. 이 기술들은 해외 가스배관에 다양한 방법 으로 적용되어 용접부위 신뢰성과 품질 우수성을 확보 하고 시공비용절감을 달성하고 있다. 자동용접을 적용 하기 위해서는 용접절차를 수립하여 절차인증시험을 수 행하여 기존 방안과 동등 이상 품질이 확보되고 효율성 이 겸비됨을 검증해야만 한다. 가스배관 시공은 국가 기본에너지의 안정적인 공급을 위해 적기 시공이 필요하다. 또한 1 km당 10 억 원 이상이 소요되는 배관시공비용 중 약 1/3이 용접비파 괴검사 비용인 점을 감안할 때 품질이 확보되면서 경제 적인 시공방안이 있다면 이를 적용하는 것이 국가 산업 경제적 측면에서도 필요한 일이다. 이와 관련된 국내 가스배관 원주용접에 적용 가능한 자동용접 공정을 검토하고, 용접절차를 수립하여 절차 인증시험을 수행하였으며, 추가로 배관 원주 자동용접 부위에 대한 기계적 특성 평가를 실시하였다. 본 자료 에서는 자동용접 공정개발 과정과 원주용접부위 기계적 특성을 검토한 결과를 요약하였다.

Plastic Collapse of API 5L X65 Pipe Having Dent Defects Under Internal Pressure and Bending Load

The objective of this study was to investigate the effect of the dent magnitude on the collapse behavior of dented pipe subjected to a combined internal pressure and in-plane bending. The plastic collapse behavior and bending moment of the dented pipe with several of dent dimensions were evaluated by using elastic–plastic finite element (FE) analyses. The indenters used to manufacture the dents on the API 5L X65 pipe were hemispherical rod type with diameter of 40, 80, 160 and 320 mm. Dent depths of 19, 38, 76, 114 and 152 mm were introduced on the pipe having a diameter of 762 mm and a wall thickness of 17.5 mm in analyses. A closing or opening inplane bending moment was applied on the dented pipes pressurized under internal pressure of the atmospheric pressure, 4, 8 and 16 MPa. The FE analyses results showed that the plastic collapse behavior of dented pipes was considerably governed by the bending mode and the dent geometry. Moment-bending angle curves for dented pipe were obtained from computer simulation and evaluated with a variety of factors in FE analyses. Load carrying capacity of dented pipes under combined load was evaluated by TES (Twice Elastic Slope) moments. Load carrying capacity of pipe having up to 5% dent depth of outer diameter was not reduced compared with that of plain pipe. Opening bending mode had a higher load carrying capacity than closing bending mode under combined load regardless of dent depth. TES moment was decreased with increasing the dent depth and internal pressure regardless of bending modes.Copyright