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학위논문 동서

3.5% NaCl 용액에서 4NilCr0.5Mo 고장력강의 부식피로에 미치는 하중파형의 영향

서일홍

부산: 東亞大學校 2001

vi, 41장: 삽도; 26cm

학위논문(석사) 동아대학교 대학원: 금속공학과, 2001

영문초록 : Most structural steels, especially at marine structure are known to be susceptible to hydrogen embrittlement at corrosive environments under repeated loading. The pattern of repeated loading which is one of mechanical variables in corrosion fatigue can affect to susceptibility of hydrogen enbrittlement. The present study was focused on effect of stress waveform on hydrogen embrittlement of high strength steel in saline environment. The effect of stress waveforms on corrosion fatigue of 4NilCr0.5Mo steel was investigated under sinusoidal, triangular, square, trapezoidal, positive and negative sawtooth stress waveforms at open circuit and an applied potential of -1100mV with respect to Ag/AgCl electrode in 3.5% NaCl solution. The crack growth rates under positive sawtooth waveform were the fastest, followed by these under sinusoidal, triangle, trapezoidal, square, and negative waveforms in that order at open circuit. These phenomena could be explained by Lee's anodic dissolution model. But at cathodic potential the crack growth rates were the fastest under trapezoidal waveform, followed by under positive sawtooth, square, sine, triangle and negative sawtooth waveforms in that order. These behaviors at cathodic potential were different from those at open circuit, which might be thought due to combined effects of increased hydrogen diffusion rate with increasing starting tensile strain rate of the first quarter cycle, and crack opening time at rising and peak loads in each loading cycle. / 한글초록 : 대다수의 구조용 고강도강은 부식환경과 반복하중상태에 따라 수소 취성에 매우 민감한 것으로 알려져 있다. 특히 심해 해양 구조물로 사용되는 고장력강은 해수분위기에서의 심각한 부식발생과 거의 모든 구성품이 반복하중 상태에 놓여 있게 되므로 가혹한 환경에서의 부식피로특성이 요구된다. 본 연구에서는 초고강도강인 4NiCrMo강에 대하여 부식환경에서 모재와 용접재에 대해 일반적인 자유부식환경과 -1100mV의 음극전위를 가하여 수소취성환경을 만들어 피로균열성장에 미치는 하중파형에 대해서 실험하고 파단면을 관찰하였다. 자유부식환경에서 균열성장속도는 양의 톱니파형에서 가장 빨랐으며 사인파형, 삼각파형, 사다리꼴파형, 사각파형, 그리고 음의 톱니파형 순으로의 성장속도를 나타내었다. 이것은 Lee가 제시했던 용해모델로서 잘 설명할 수 있었다. -1100mv의 음극전위 조건에서는 모든 파형에서 수소취성이 우세한 균열전파거동을 보였다. 특히 자유부식분위기와 달리 수소취성 분위기에서의 균열성장속도는 사다리꼴파형이 가장 빨랐으며 양의 톱니파형, 사각파형, 사인파형, 삼각파형, 음의 톱니파형의 순으로 균열성장속도를 나타내었는데 이러한 거동은 1주기 반복하중에서 초기의 인장변형속도가 클수록 수소의 확산속도가 증가하는 것과 각 하중 사이클에서의 최대응력상태에서 균열첨단에 걸리는 유지시간과의 복합적인 요소에 의한 것으로 보인다. 수소취성 효과가 우세한 -1100mv에서 균열성장속도는 저 ΔK 영역에서는 용금부가 모재부보다 느렸으나 ΔK가 증가할수록 빠르게 나타났다. 파단면 관찰결과 자유부식환경에 비해 -1100mv에서 중간 ΔK영역 이상에서 수소취성에 의한 파괴가 두드러졌으며 균열전파에 수직으로 2차 균열이 크게 발달하여 덩어리로 깨어져가는 양상이 나타났다.

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