Il-Wook Han

Development Trends of Steel Plates for Ship Building and Off-Shore Construction and It`s Weldability

최근 세계 인구의 증가와 생활경제의 성장으로 생활 수준이 향상되고 있으며, 세계적으로 대규모의 해상활동 이 급격하게 증가 하고 있는 추세이다. 선박수요 또한 눈에 띠게 증가 하고 있으며, 2008년 말 시점에서 세계 선박수주량은 42백만CGT를 넘었으며, 향후 100백만 CGT를 넘을 것으로 기대하고 있다. 선박은 대량의 강재가 용접에 의하여 조립된 대형 용 접구조물이다. 따라서 조선소에서는 종래의 용접효율을 향상시키기 위하여 각종의 조립방법을 제안하여 적용하 고 있으며, 강재측면에서도 이러한 요구에 부합하여 신 강종의 개발 및 새로운 용접재료의 개발이 이루어지고 있다. 또한 최근 선박의 대형화에 따라서 고강도 극후물 재가 요구되고 있으며, 최근에는 항복강도가 460 MPa 급인 TMCP 고강도강이 개발되어 선박건조에 적용되고 있다. 한편, 이러한 고강도 극후물강재의 적용에 따라서, 해 상운송에 대한 안전.환경의식을 높이기 위하여 IMO (International Maritime Organization: 국제해사기관)를 중심으로 선박관련 규제가 강화 되고 있다. 이러한 환경 변화와 함께 선박에 적용되는 강재에 대한 요구조건 또 한 더욱 엄격하게 적용 하고 있는 것이 현실이다. 뿐만 아니라, 세계선급협회에서는 새로운 고강도강의 출현에 따른 안전성의 평가와 보다 안전한 선박의 건조를 위한 새로운 선급규정의 제정을 검토 중에 있으며, 특히 항복 강도가 460MPa급인 TMCP 고강도강의 실선 적용에 따 른 고강도의 파괴안전성, 피로강도 문제 등에 많은 관심 을 가지고 NK, GL, ABS 등의 선급협회를 중심으로 신 강재에 대한 새로운 선급규정이 만들어 지고 있다. 한편, 해양구조물의 경우는 최근 두 가지 측면의 환경 변화에 대응해서 발전 해 나가고 있다. 첫째 근해의 석 유 및 천연가스 자원의 고갈에 따른 심해저의 자원 개 발이 증가하고 있다. 따라서 해양구조물의 형태가 고정 식에서 부유식으로 변화하고, 이에 따라 해양구조물의 경량화 및 대형화 요구와 함께, 요구되는 강재 또한 고 강도화 되어서 YS 345Mpa 급 강재뿐만 아니라 YS 420 및 460Mpa급 강재까지 사용되고 있다. 둘째 극저온 지역에서의 자원개발이 증가하고 있다. 따라서 사용되는 강재는 높은 저온 인성이 요구되며, 특히 모재의 경우는 -60°C에서, 용접열영향부의 경우는 -40°C에서의 CTOD (Crack Tip Opening Displacement) 특성이 요구되고 있 다. 최근에는 일부 극지방에 사용되는 강재의 경우 용접 열영향부에 대해서 까지도 -60°C의 CTOD 특성을 요구 하고 있다. 본 논문에서는 이처럼 조선 및 해양 구조물에 사용되 는 강재가 사용 환경의 변화에 따라서 고인성 고강도강 재가 요구되므로, 조선 및 해양구조용 강재의 지금까지 개발현황 및 최근 이슈가 되는 용접부에서 요구되는 특 성에 대하여 기술하고, 다양한 강재의 개발과 함께 개발 된 용접재료의 개발현황 및 요구특성에 대하여 소개 하 고자 한다.

Oxide Formation Mechanisms in High Manganese Steel Welds

Oxide inclusions in high-Mn steel welds were analyzed and almost all of which were found to belong to the MnO-Al2O3-SiO2 system. In this study, the inclusions were categorized based on MnS morphology into the following two types: (1) aluminosilicate with a MnS patch, or (2) aluminosilicate with a MnS shell. The most frequently detected was type 1, the formation mechanism of which was investigated using commercially available thermochemical computing software, FactSage™ (ver. 6.3). The thermodynamic calculations predicted that galaxite (MnAl2O4), tephroite (Mn2SiO4), and MnS could precipitate during solidification. However, because of the fast cooling rate in welding processes, galaxite and tephroite phases were unable to fully crystallize, but rather were supercooled as glassy phases. In order to confirm the validity of the thermodynamic calculations, the composition of the observed inclusions was compared with the MnO-SiO2-Al2O3 ternary phase diagram, resulting in remarkably good agreement. Furthermore, it was found that the type of the oxide inclusions was dependent on their location (i.e., MnS shell- and MnS patch-type oxides were detected at the dendritic core and interdendritic boundary, respectively). Both types of oxides were occasionally found in one oxide, near the interdendritic boundary. This indicates that the morphology variation originates from the redistribution of solute due to fast solidification.

Microstructure and Hardness of 1 st layer with Crystallographic Orientation of Solidification Structure in Multipass Weld using High Mn-Ni Flux Cored Wire

최근 중국, 인도, 브라질 등의 인구 증가와 경제 성 장으로 인하여 에너지 수요가 증가하고, 그에 따라 환 경 문제가 대두될 것으로 예상된다. 따라서 청정에너지 인 천연가스(LNG)와 셰일 가스가 주목을 받고 있으며 천연가스와 셰일가스의 꾸준한 수요 증가로 2040년에 는 석유에 이어 두 번째로 사용량이 많은 에너지 자원 이 될 전망이다. 이러한 가스는 대부분 생산처와 소비처가 멀리 떨어 져 있어 수송 및 저장이 필수적으로 요구 된다. 천연 가스와 셰일가스는 채굴 상태에 가스로 존재하므로 부 피가 액체에 비하여 매우 크기 때문에 -163°C이하의 극저온에서 가스 상태 부피의 1/600로 액화시켜 수송 및 저장을 용이하게 한다. 액화된 가스의 수송 및 저장용 탱크 제조에 사용되는 소재는 극저온 인성이 높고, 열팽창 계수가 작아야 한 다. 따라서 탱크에 현재 사용되는 소재는 9%Ni강, 오스 테나이트 스테인리스강, 알루미늄, Invar합금 등이 사 용되고 있다. 하지만 이들 소재는 가격이 비싼 단점이 있다. 특히 9%Ni강의 경우 전 세계에서 Ni 사용량 증 고(<24%)Mn 플럭스코어드와이어를 사용한 다층 용접 시 초층 응고조직의 결정면방위에 따른 미세조직과 경도

Effect of Tensile Properties and Microstructure on the Heat Input of Ni-Doped High Manganese Welding Wire

The cryogenic high manganese steel is designed for tanks that transport liquefied natural gas, which has increased in demand globally. For this purpose, high manganese steel weld wire with ni added for Flux Cored Wire welding was welded under various heat input conditions. Then, a tensile test was measured to evaluate the mechanical properties. As a result, the heat input condition satisfying the required yield strength was 1.5 kJ. The reason for this phenomenon is that a small amount of Cu contained in the base metal and the welding rod is generated in grain boundaries of Cu2O during solidification, causing liquefaction cracking.