해양구조물 저온인성 후육강관 용접재료 개발 및 지원 기술지원 ·...

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해양구조물 저온인성 후육강관해양구조물 저온인성 후육강관해양구조물 저온인성 후육강관해양구조물 저온인성 후육강관

용접재료 개발 및 지원 기술지원용접재료 개발 및 지원 기술지원용접재료 개발 및 지원 기술지원용접재료 개발 및 지원 기술지원

2007 . 05 . 31 .2007 . 05 . 31 .2007 . 05 . 31 .2007 . 05 . 31 .

지원기관지원기관지원기관지원기관 :::: 포항산업과학연구원포항산업과학연구원포항산업과학연구원포항산업과학연구원

지원기업지원기업지원기업지원기업 :::: 고려용접봉고려용접봉고려용접봉고려용접봉㈜㈜㈜㈜

산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부

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관리번호 :

전문기업기술지원사업 기술지원성과보고서전문기업기술지원사업 기술지원성과보고서전문기업기술지원사업 기술지원성과보고서전문기업기술지원사업 기술지원성과보고서

사 업 명 해양구조물 저온인성 후육강관 용접재료 개발 및 지원

지원책임자소속 포항산업과학연구원:

성명 임성우:지원기간

부터2006 . 06 . 01 .

까지2007 . 05 . 31 .

사업비 규모

총 백만원

지원기관의

참여연구원

임 성 우

박 봉 근

정 부 출 연 금 백만원: 122

기업부담금현금 백만원: 67.6

현물 백만원: 44.4

부품 ㆍㆍㆍㆍ 소재전문기업기술지원사업운영요령 제 조의 규정에 의해 기술 지원사18

업 수행에 대한 기술지원성과보고서를 제출합니다.

첨부 기술지원성과보고서 부: 5

년 월 일년 월 일년 월 일년 월 일2007 05 312007 05 312007 05 312007 05 31

지 원 책 임 자지 원 책 임 자지 원 책 임 자지 원 책 임 자:::: 임 성 우임 성 우임 성 우임 성 우

포항산업과학원 원장포항산업과학원 원장포항산업과학원 원장포항산업과학원 원장

::::류 경 렬류 경 렬류 경 렬류 경 렬

참여기업 대표참여기업 대표참여기업 대표참여기업 대표 :::: 홍 민 철홍 민 철홍 민 철홍 민 철

한국부품소재산업진흥원장 귀하한국부품소재산업진흥원장 귀하한국부품소재산업진흥원장 귀하한국부품소재산업진흥원장 귀하

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제 출 문제 출 문제 출 문제 출 문

산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하

본 보고서를 해양구조물 저온인성 후육강관 용접재료 개발 및 지원에 관한 기술지“

원 지원기간 과제의 기술지원성과보고서로 제출합”( : 2007, 06. 01~2007. 03. 31)

니다.

2007 . 05 . 312007 . 05 . 312007 . 05 . 312007 . 05 . 31

지원기관지원기관지원기관지원기관 :::: 포항산업과학연구원포항산업과학연구원포항산업과학연구원포항산업과학연구원

대표자 류 경 렬대표자 류 경 렬대표자 류 경 렬대표자 류 경 렬( )( )( )( )

참여기관참여기관참여기관참여기관 :::: 고려용접봉고려용접봉고려용접봉고려용접봉㈜㈜㈜㈜

대표자 홍 민 철대표자 홍 민 철대표자 홍 민 철대표자 홍 민 철( )( )( )( )

지원책임자지원책임자지원책임자지원책임자 :::: 임 성 우임 성 우임 성 우임 성 우

참여연구원참여연구원참여연구원참여연구원 :::: 박 봉 근박 봉 근박 봉 근박 봉 근

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기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서

과제고유번호 연구기간 2006. 06. 01 ~ 2007. 05. 31

연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

지원과제명 해양구조물 저온인성 후육강관 용접재료 개발 및 지원

지원책임자임 성

우지원연구원수

총 명: 2

내부 명: 1

외부 명: 1

총

사업

비

정부 천춴: 112,000

기업 천원: 112,000

계 천원: 224,000

지원기관명 포항산업과학연구원 소속부서명 강구조연구원

참여기업 기업명 고려용접봉: ㈜ 기술책임자 : 정우현

요약 연구결과를 중심으로 개조식 자 이내( 500 )보고서

면수

용접재료 개발1.

해양구조물에서 요구되는 보증 용접재료를 외국산 용접재료1) -10 ETOD SA℃

를 해서 시그마 기법을 이용해서 개발하였음Bench marking 6

관련해서는 상용 인 을 이용해서 실험계획법 기법에2) Flux S/W Minitab DOE( )

따라 성분 이 작업성이 미치는 영향을 정량적으로 평가하였음Flux

이상의 연구를 통해서 새로운 용접재료를 개발할 수 있는 기반 마련하였음3)

평가2. CTOD

관련하여 시험법과 평가방법 등 모든 을 체계적으로 정리하였음1) ETOD Spec.

에 의해 용접 및 시험체를 제작하였고 에 따라2) AIPI RP 2Z , BS 7448 Part1

평가하였음CTOD

평가결과 개발된 용접재료의 특성이 에서 요구치를 만3) SA CTOD API RP 2Z

족하였음

색 인 어

각 개이상( 5 )

한 글 해양구조물 잠호용접 저온인성 균열선단부열림변위 샤피충격, , , ,

영 어Offshore Structure, SAW, Low Temperature

Toughness, CTOD, CVN

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기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문

사업목표사업목표사업목표사업목표1.1.1.1.

ㆍㆍㆍㆍ 해양구조용 강재인 의 보종 용접재료 개발API 2W GR50 -10 CTOD SA℃

- min. YS weld metal 345Mpa≥

- min. TS weld metal 448Mpa≥

- CVN weld metal 41J @ -10≥ ℃

- CTOD weld metal 0.13mm @ -10≥ ℃

기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위2.2.2.2.

ㆍㆍㆍㆍ 보증 용접재료 설계기술 지원-10 CTOD SA℃

에 미치는 영향 체계화- CTOD Flux

최적 설계조건 도출-

용접부 물성 평가방법 체계화-

함금원소와 저온인성 및 관계 정립- CTOD

실험방법 및 평가방법 정립- CTOD

ㆍㆍㆍㆍ 를 포함한 용접부 물성평가CTOD

입열량- : 3.0kJ/mm 4.5kJ/mm

용접법- : SAW

지원실적지원실적지원실적지원실적3.3.3.3.

지원항목지원내용

비고기술지원前 기술지원後

보증-10 CTOD SA℃

용접재료 설계기술 지원

와 작업성간 상Flux

호관계 이해부설계기술 확보

사Minitab

용

용접부 물성 평가방법

체계화이해 부족CTOD 개념 확보CTOD

를 포함한 용접부CTOD

물성평가평가기술 부족CTOD

평가기술CTOD

확보

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기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과4.4.4.4.

해당기술 적용제품1)

적용제품명 : EF-200LT×KD-50○

모 델 명 : EF-200LT×KD-50○

품질 및 가격2)

지원항목 경쟁 제품해당기술 적응제품

비고지원전 지원후

경쟁제품 대비 품질 PFH-55LT×US-36 - 90% 일본 産

경쟁제품 대비 품질 원8,700 /kg - 80

객관화 된 를 근거로 작성DATA※

원가절감 효과 없음 신제품 개발임3) ( )⇒

구 분 절 감 금 액 비 고

원부자재 절감 백만원 년/ ( %)

인건비 절감 백만원 년/ ( %)

계 백만원 년/ ( %)

공정개선 및 품질향상 등으로 인한 절감효과 반영※

적용제품 시장전망 매출 성과4) ( )

구 분 당해연도 매출 차년도 예상매출 전년대비 증가비율 비고

내 수 백만원 년0 / 백만원 년300 /

수 출 천달러 년0 / 천달러 년100 /

계 백만원 년0 / 백만원 년393 /

참고 적용제품 주요수출국 중동 중국) 1 : ,

작성당시 환율기준 원 달러2. : 930 /

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수입대체효과5)

모델명 당해연도 수입액 차년도수입액 수임대체금액 비고

PFH-55LT×US-36 천달러 년/ 천달러 년/ 천달러 년/

천달러 년/ 천달러 년/ 천달러 년/

계 천달러 년/ 천달러 년/ 천달러 년/

해달기술의 기술력 향상 효과6)

시험체 제지 실험방법 및 평가방법 등 전반에 관한 개념 파악1. CTOD CTOD

단층 다층 용접 시 호 와 에 대한 조직학적 이해2. / C AZ SCHAZ

설계에 대한 기본개념 이해3. Flux

성분에 따른 합금설계기술4. Flux

기술적 파급효과7)

고염기성 개발에 활용1. SAW Flux

해양구조용 및 용 용접개발에 활용2. Linepipe SA

용접재료 개발 시 성분과 물성 간의 상호관계에 대한 주효과 및 교호3. SA Flux

작용에 대한 정량적 해석 가능

결과에 대한 해석 가능4. CTOD

적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부5. ,5. ,5. ,5. ,

규격 인증획득 없음1) , ⇒

인증명 품목 인증번호 승인기관 인증일자

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지적재산권 없음2) ⇒

종 류 명칭 번호발명자

고안자( )권리자 실시권자

비고

등록 출원( , )

세부지원실적세부지원실적세부지원실적세부지원실적6.6.6.6.

항 목 지원건수 지 원 성 과

기술정보제공 건12 용접부 재질 예측

시제품제작 건95 개발EF-200LT×KD-50

양산화개발 건1 개발EF-200LT×KD-50

공정개발 건0

품질향상 건0

시험분석 건188 용접부 물성평가기술 확보

수출 및 해외바이어발굴 건0

교육훈련 건2평가방법 및 실험법 등CTOD CTOD

관련사항 기반 마련CTOD

기술마케팅 경영자문/ 건0

정책자금알선 건0

논문게재 및 학술발표 건0

사업관리시스템

지원실적업로드 회수건0

참여기업 방문회수 건10에 미치는 원재료 영향 등CTOD Flux

자체개발 능력 지원

기타 건0

종합의견종합의견종합의견종합의견7.7.7.7.

해양구조용으로 사용되는 강재에 대한 보증 용API 2W GR5O -10 CTOD SA℃

접재료를 개발하기 위해서 조선 사와 후육강관 개사 및 의 의견을 수, 3 4 POSCO

렴하여 시그마 기법을 이용해서 고강도 고인성의 염기성계 를 개발하였음6 / Flux .

평가결과 해양구조물에서 요구하는 물성을 만족하였음CTOD

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연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과( )( )( )( )□□□□

과학기술과학기술과학기술과학기술1.1.1.1.

논문게재 성과 특허출원 후 해양공학회 등에 투고 예정□ ⇒

논문게재 세부사항

(9)

게재

년도

(10)

논문명

저자(11)(12)

학술지명

(13)

Vol.

(No.)

(14)

국내외

구분

(15)

SCI

구분주저자

교신

저자공동저자

사화 성과사화 성과사화 성과사화 성과2.2.2.2.

특허 성과□

출원된 특허의 경우 출원 준비 중○ ⇒

세부사항

(9)

출원년도

(10)

특허명

(11)

출원인

(12)

출원국

(13)

출원번호

등록된 특허의 경우 없음○ ⇒

세부사항

(9)

등록년도

(10)

특허명

(11)

등록인

(12)

등록국

(13)

등록번호

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사업화 현황□

사업화 세부사항

사업화(9)

명

사업(10)

화내용

사업화 업체 개요(11) (12)

기

매출액(

백만원)

(13)

당해연도

매출액

백만원( )

(12)

매출액

합계

백만원( )

업체명 대표자 종업원수사업화

형태

해양구조물

저온인성

후육강관

용접재료

개발 및

지원

API

용2W60

CTOD

보증 SA

용접재료

개발

고려용

접봉홍민철 277 4 156,726

신규시D(

장 관계로

판매실적

없으나,

향우

시장확대

예상)

156,726

고용창출 효과 없음□ ⇒

고용창출 세부사항

(9)

창업

명( )

(10)

사업체 확장

명( )

(11)

합계

명( )

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세부지원실적 증빙 내용□

참여기업 현장방문 건 박 일 포함참여기업 현장방문 건 박 일 포함참여기업 현장방문 건 박 일 포함참여기업 현장방문 건 박 일 포함1. : 10 (1 3 )1. : 10 (1 3 )1. : 10 (1 3 )1. : 10 (1 3 )

NO. 일자 구체적 내용 증빙유무

1년 월 일06 7 28

일~28평가방CTOD 출장신청서

2 년 월 일06 8 31 실험계획Flux 출장신청서

3 년 월 일06 9 28 타사 용 용접재료CTOD 출장신청서

4년 월 일06 10 13

일~14보증용 용접재료CTOD VOC 출장신청서

5년 월 일06 11 2

일~3보증용 용접재료 요구품질CTOD 출장신청서

6 년 월 일06 11 8 개발 협의Flux 출장신청서

7년 월 일06 12 15

일~16방법론DOE 출장신청서

8년 월 일07 1 11

일~12부분요인설계 결과DOE 출장신청서

9년 월 일07 1 26

일~27

타사 용 용접재료CTOD

Benchmarking출장신청서

10년 월 일07 2 7

일~8설계협의Flux 출장신청서

기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건2. : 102. : 102. : 102. : 10


1 년 월06 7 평가서EWI CTOD 보고서 유첨

2~7 년 월 월06 7 ~12용접금속부 조직과 재질예측의 현상

과 과제 등 논문보고서 유첨

8~9 년 월06 7 관련 특허CTOD 보고서 유첨

10 년 월07 1 해양군조용 강재 Brochure

시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건3. : 953. : 953. : 953. : 95


1~7 년 월06 6 시제품 기초 특성 평가 고려용접봉 자체실험

8~14 년 월06 7 시제품 배합 및 제조 고려용접봉 자체실험

15~39 년 월 월06 8 ~10 시제품 제작 및 평가 고려용접봉 자체실험

40~69 년 월 월06 11 ~12 시제품 정밀 평가 고려용접봉 자체실험

70~86 년 월 월07 1 ~2 시제품 재현성 테스트 및 평가 고려용접봉 자체실험

87~90 년 월 월07 3 ~4 선행양산품 제작 및 평가 고려용접봉 자체실험

91~95 년 월07 5 시제품 제작 및 평가 고려용접봉 자체실험

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시험분석 건시험분석 건시험분석 건시험분석 건4. : 1884. : 1884. : 1884. : 188


1~21 년 월~07 5 플럭스 분석XRF 고려용접봉 자체실

22~49 년 월~07 5 용접금속 분석E/S 고려용접봉 자체실

49~54 년 월~07 5 및 등의 분석ICP RC-412 고려용접봉 자체실

55~88 년 월~07 5 톤 피로근열200 FTM( ) 사용실적보고서

87~122 년 월~07 5 톤 저온파단실험200 FTM( ) 사용실적보고서

122~188 년 월~07 5 현미경 조직관찰 사용실적보고서

기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건5. :5. :5. :5. :


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목 차목 차목 차목 차

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

개요개요개요개요1.1.1.1.

평가평가평가평가2. CTOD2. CTOD2. CTOD2. CTOD

시험법시험법시험법시험법3. CTOD3. CTOD3. CTOD3. CTOD

가 기호정리가 기호정리가 기호정리가 기호정리....

나 시험체나 시험체나 시험체나 시험체....

다 잔류응력다 잔류응력다 잔류응력다 잔류응력....

라 생성라 생성라 생성라 생성. Fatigue precrack. Fatigue precrack. Fatigue precrack. Fatigue precrack

마 실험순서마 실험순서마 실험순서마 실험순서....

바 균일길이 측정바 균일길이 측정바 균일길이 측정바 균일길이 측정....

사 계산사 계산사 계산사 계산. CTOD. CTOD. CTOD. CTOD

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

용접재료 개발용접재료 개발용접재료 개발용접재료 개발1.1.1.1.

용접부 물성 평가방법 체계화용접부 물성 평가방법 체계화용접부 물성 평가방법 체계화용접부 물성 평가방법 체계화2.2.2.2.

를 포함한 용접부 물성평가를 포함한 용접부 물성평가를 포함한 용접부 물성평가를 포함한 용접부 물성평가3. CTOD3. CTOD3. CTOD3. CTOD

제 장 국내외 기술현황제 장 국내외 기술현황제 장 국내외 기술현황제 장 국내외 기술현황2222

제 절제 절제 절제 절1 Business case1 Business case1 Business case1 Business case

제 절 개선기회제 절 개선기회제 절 개선기회제 절 개선기회2222

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

기술개발 수행주체기술개발 수행주체기술개발 수행주체기술개발 수행주체1.1.1.1.

기술지원을 위한 연구목표의 타당성 도출기술지원을 위한 연구목표의 타당성 도출기술지원을 위한 연구목표의 타당성 도출기술지원을 위한 연구목표의 타당성 도출2.2.2.2.

가 기술지원을 위한 요구품질 전개가 기술지원을 위한 요구품질 전개가 기술지원을 위한 요구품질 전개가 기술지원을 위한 요구품질 전개....

나 도출나 도출나 도출나 도출. CCR. CCR. CCR. CCR

다 품질특성 전개다 품질특성 전개다 품질특성 전개다 품질특성 전개....

라 요구품질과 품질특성 상호관계라 요구품질과 품질특성 상호관계라 요구품질과 품질특성 상호관계라 요구품질과 품질특성 상호관계....

마 도출마 도출마 도출마 도출. CTQ. CTQ. CTQ. CTQ

제 절 기술지원성과제 절 기술지원성과제 절 기술지원성과제 절 기술지원성과2222

설계개념설계개념설계개념설계개념1. Flux1. Flux1. Flux1. Flux

가가가가. Fish bone diagram. Fish bone diagram. Fish bone diagram. Fish bone diagram

나 염기도나 염기도나 염기도나 염기도....

다 설계방향다 설계방향다 설계방향다 설계방향. Flux. Flux. Flux. Flux

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설계설계설계설계2. Flux2. Flux2. Flux2. Flux

가 타사 보증 용접재료의가 타사 보증 용접재료의가 타사 보증 용접재료의가 타사 보증 용접재료의. CTOD SA benchmarking. CTOD SA benchmarking. CTOD SA benchmarking. CTOD SA benchmarking

나 단계 설계나 단계 설계나 단계 설계나 단계 설계. Flux 1. Flux 1. Flux 1. Flux 1

실험계획 및 실험결과실험계획 및 실험결과실험계획 및 실험결과실험계획 및 실험결과(1)(1)(1)(1)

아크 안정성아크 안정성아크 안정성아크 안정성(2)(2)(2)(2)

비드 외관비드 외관비드 외관비드 외관(3)(3)(3)(3)

슬래그 박리성슬래그 박리성슬래그 박리성슬래그 박리성(4)(4)(4)(4)

내포크마크성내포크마크성내포크마크성내포크마크성(5)(5)(5)(5)

가스 방출가스 방출가스 방출가스 방출(6)(6)(6)(6)

흠 발생량흠 발생량흠 발생량흠 발생량(7)(7)(7)(7)

단계 설계 요약단계 설계 요약단계 설계 요약단계 설계 요약(8) 1(8) 1(8) 1(8) 1

다 단계 설계다 단계 설계다 단계 설계다 단계 설계. Flux 2. Flux 2. Flux 2. Flux 2

실험계획 및 실험결과실험계획 및 실험결과실험계획 및 실험결과실험계획 및 실험결과(1)(1)(1)(1)

아크 안정성아크 안정성아크 안정성아크 안정성(2)(2)(2)(2)

비드 외관비드 외관비드 외관비드 외관(3)(3)(3)(3)

슬래그 박리성슬래그 박리성슬래그 박리성슬래그 박리성(4)(4)(4)(4)

내포크마크성내포크마크성내포크마크성내포크마크성(5)(5)(5)(5)

가스 방출가스 방출가스 방출가스 방출(6)(6)(6)(6)

흠 발생량흠 발생량흠 발생량흠 발생량(7)(7)(7)(7)

단계 설계 요약단계 설계 요약단계 설계 요약단계 설계 요약(8) 2(8) 2(8) 2(8) 2


가 실험체 제작가 실험체 제작가 실험체 제작가 실험체 제작. CTOD. CTOD. CTOD. CTOD

나 실험나 실험나 실험나 실험. CTOD. CTOD. CTOD. CTOD

다 실험결과다 실험결과다 실험결과다 실험결과. CTOD. CTOD. CTOD. CTOD

(1) Weld metal(1) Weld metal(1) Weld metal(1) Weld metal

(2) CG region(2) CG region(2) CG region(2) CG region

(3) SCHAZ(3) SCHAZ(3) SCHAZ(3) SCHAZ

제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도4444

제 절 목표달성도제 절 목표달성도제 절 목표달성도제 절 목표달성도1111

제 절 기여도제 절 기여도제 절 기여도제 절 기여도2222

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

부 록부 록부 록부 록

평가서평가서평가서평가서1. EWI CTOD1. EWI CTOD1. EWI CTOD1. EWI CTOD

관련논문관련논문관련논문관련논문2. CTOD2. CTOD2. CTOD2. CTOD

관련 특허관련 특허관련 특허관련 특허3. CTOS3. CTOS3. CTOS3. CTOS

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제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

개요개요개요개요1.1.1.1.

그림 은 년에서 년에 설치될 부유식 해양구조물에 대한 의 이1-1 2007 2011 Infield

측 수요를 나타낸다 유가 상승과 함께 년부터 설치기수가 최대치에 이르고 있. 2006

다 국내 조선 사가 세계 부유식 해양구조물의 수주 위를 차지하고 있으므로 최. 3 1 ,

소한 년까지 국내 조선 사는 최대 호황을 누릴 것으로 예상된다 한편2010 3 . 2001

년부터 시작된 국내 후육강관사는 짧은 역사에도 불구하고 비약적인 발전을 하여

현재는 개 후육강관사가 과 으로 사업을 수행하고 있4 Roll Bending Press Forming

으며 곧 개의 후육강관사가 새로이 생겨날 예정이다 후육강관사는 주로 국내 조, 2 .

선 사의 부유식 해양 구조물용 강관이나 동남아 지역에서 발생되는 고정식 해양구3

조물용 강관을 제관하고 있다.

그림 부유식 해양구조물의 설치 예상그림 부유식 해양구조물의 설치 예상그림 부유식 해양구조물의 설치 예상그림 부유식 해양구조물의 설치 예상1-11-11-11-1

해양구조물은 특성상 조업이 시작되면 최소한 년 이상을 보수보강 없이 조업을20

수행해야 하기 때문에 용접부 피로균열에 매우 민감하다 따라서 해양구조물의 피.

로 민감 부위는 보증을 요구하고 있다 용전재료 또한 를 보증할 수CTOD . CTOD

있어야 해양구조물에 사용될 수 있다 그러므로 부유식이나 고정식 해앙구조물에.

사용되는 후육강관의 경우 를 보증할 수 있는 용접재료가 필요하다는 것CTOD SA

은 두말할 필요도 없다 그러나 국내 용접재료업계는 용접재료 개발에 있어서. SA

해외 선진국에 비해서 매우 취약한 실정이다.

- 16 -

특히 에 대한 개념도 갖고 있지 않은 국내 용접재료업계가 보증CTOD CTOD SA

용접재료를 개발한다는 것은 대단히 어려운 일이다 시험방법은 물론이고. CTOD ,

평가결과에 대한 해석도 수행하지 못하는 국내 용접재료업계가 해양구조물CTOD

에서 요구되는 특성을 파악하여 보증 용접재료를 개발하고 개발된CTOD CTOD ,

용접재료가 를 보증한다는 것을 국내 조선 사나 후육강관사에 입증하는 일CTOD 3

은 쉽지 않은 일이다 그러나 고부가가치 용접재료를 개발해야만 하는 국내 용접재.

료업계 입장으로서는 반드시 이러한 은제를 극복 해야한다 이를 위해서 강구. RIST

조연구소 지원하에 개념을 정리하여 를 보증할 수 있는 를 개발하CTOD CTOD Flux

였다.


그림 해양구조물의 발전과정그림 해양구조물의 발전과정그림 해양구조물의 발전과정그림 해양구조물의 발전과정1-21-21-21-2

그림 는 수심에 따른 해양구조물의 발전과정을 나타낸다 년에 최초 해양1-2 . 1947

주조물인 목재로 제작된 이래 비약적인 발전을 하여 최근에는 수심 까지 석2500m

유를 채굴할 수 있도록 기술이 개발되었다 이러한 기술개발은 무수히 많은 사고와.

경험을 토대로 한 것이다 대표적인 사고로 년 발생된 호의. 1980 Alexander Kielland

용접부 피로균열을 들 수 있다 당시에 대형 인멸사고를 초래한 용접부 피로균열은.

그간 만 중요시하던 설계개념에서 용접부 인성에 있어선 중요성을 인식CVN CTOD

하게 하는 계기가 되었다 그후 많은 연구가 진행되어 가 년에. CTOD 1987 API RP

에 채택되었으며 년에 처음으로 해양구조물에 를 보증하는 강재가 사2Z , 1992 CTOD

용되었다 이때서부터 해양구조물의 피로 민감 부위에는 를 보증하는 강재를. CTOD

사용하는 것이 일반화되었다.

- 17 -

표 시험을 위한 용접조건표 시험을 위한 용접조건표 시험을 위한 용접조건표 시험을 위한 용접조건1-1 CTOD1-1 CTOD1-1 CTOD1-1 CTOD

에서는 용접부 평가를 위한 시험체 제작조건과 평가기준을 정의APT RP ZZ CTOD

하고 있다 시험체 제작조건을 살펴보면 형상은 이나. , groove K-bevel single-bevel

로만 제작이 가능하다 이때 용접선은 모재의 폭 중앙에 압연방향과 평행하게 위치.

해야 한다 또한 용접 변형이 최대 를 넘어서는 않된다 특히 표 에 나타낸. 2° . 1-1

것처럼 응접 에 따라 입열량과 예열온도 및 층간온도의 관리기준이 달라진process

다 용접의 경우 입열량은 와 을 유지해야 하며. SA 3.0kJ/mm 4.5kJ/mm , 3.0kJ/mm

로 입열 시에는 예열온도는 층간온도는 를 초과해서는 않된다 한편100 , 150 .℃ ℃

입열량이 인 경우에는 입열량이 인 경우와는 달리 예열온도와4.SkJ/mm 3.0kJ/mm

중간온도가 모두 를 초과해야 한다250 .℃

표 의 용접조건에 따라 용접한 다음 으로 시험1-1 3 point bend specimen CTOD

체를 제작한다 는 두께가 미만인 경우에는. 3 point bend specimen 63.5mm Bx2B

두께가 인 이상인 경우에는 으로 제작한다 시험체의 자세type, 63.5mm BxB type .

한 사항에 패해서는 시험법에서 언급하기로 한다'3. CTOD ' .

표 시험을 위한 시험체 수와 허용 값표 시험을 위한 시험체 수와 허용 값표 시험을 위한 시험체 수와 허용 값표 시험을 위한 시험체 수와 허용 값1-2 CTOD CTOD1-2 CTOD CTOD1-2 CTOD CTOD1-2 CTOD CTOD

- 18 -

그림 단층 다층용접 시 조직의 변화그림 단층 다층용접 시 조직의 변화그림 단층 다층용접 시 조직의 변화그림 단층 다층용접 시 조직의 변화1-3 / HAZ1-3 / HAZ1-3 / HAZ1-3 / HAZ

실험은 이나 의거해서 수행한다 시험CTOD BS 7448 ASTM E 1290DP . CTOD

관련해서는 시험체와 마찬가지로 시험법 에서 자세히 언급하기로 한다‘3. CTOD ’ .

허용값은 표 에 나타낸 것처럼 강종과 측정위치에 따라 그 값이CTOD 1-2

달라진다 본 연구의 관심 강종인 의 경우 두께가 이하에서의. API 2W GR50 70mm

값은 에서는 최소 에서는 최소 이다CTOD weld metal 0.13mm, HAZ 0.25mm .

또한 상기 값을 만족하는 시험체의 수는 표 에서 보는 것처럼 입열량이1-2

과 인 경우 각각 들 은 개 는 개3.0kJ/mm 4.5kJ/mm region 3 , SCHAZ 2 , weld metal

은 개 이상이어야 한다 과 에 대해서는 그림 에 도식적으로1 . CG legion SCHAZ 1-3

나타내었다 여기서 은 와 와 를 포함한다. CG region Unaltered CGHAZ IRCG SRCG .

표 위치표 위치표 위치표 위치1-3 Precrack1-3 Precrack1-3 Precrack1-3 Precrack

이나 에 따라 시험한 시험체의 값이 표 에서 정BS 7448 ASTM E 1290 CTOD 1-2

의된 값을 만족한다고 할지라도 의 위치가 이나 및, precrack weld metal CG region

에서 각각 표 에서 정의한 분율 이상 있어야 한다SCHAZ 1-3 .

- 19 -

과 및 에서의 의 분율은 다음과 같다Weld metal CG region SCHAZ precrack . Weld

의 경우는 입열량에 무관하게 이 에 위치해야 한metal precrack 100% weld metal

다 의 경우에는 입열량이 과 에서는 시험체 두께의. CG region 3.0kJ/mm 4.5kJ/mm

중앙 에 이상 이 으로부터 이내에 있는2/3 15% precrack fusion line 0.5mm CG

에 위치해야 한다 의 경우는 입열량이 과 에서는region . SCHAZ 3.0kJ/mm 4.5kJ/mm

시험체 두께의 중앙 에 이상 이 으로부터 이내2/3 50% precrack fusion line 0.5mm

에 있는 에 위치해야 한다SCHAZ .

시험법시험법시험법시험법3. CTOD3. CTOD3. CTOD3. CTOD

시험체 및 실험방법에 대해서는CTOD BS 7448, ASTM E 120, ASTM E 399, ISO

등에서 정의하고 있다 여기서는 과 을 중심으로 설12108 . BS 7448 ASTM E 1290

명하기로 한다.

가 기호정리.

실험은 상당히 복잡한 과정을 거친다 특히 각 실험과정마다 복잡한 식이 요CTOD .

구된다 따라서 실험하기 전에 실험에 요구되는 식에 사용된 기호를 정리할 필요가.

있다 표 에 단위를 기본으로 실험에서 사용되는 기호를 정리하였다. 1-4 SI CTOD .

표 실험에 사용되는 기호표 실험에 사용되는 기호표 실험에 사용되는 기호표 실험에 사용되는 기호1-4 CTOD1-4 CTOD1-4 CTOD1-4 CTOD

나 시험체.

실험에서 두께가 미만인 경우에는 의CTOD 63.5mm Bx2B type 3 point bend

이 사용된다 시험체 치수의 허용오차를 제외하고는 규격 간의 차이는 거specimen .

의 없다 다만 허용하는 의 범위가 다소 상이하다 에서는. precrark . BS 7448

의 범위가 인 반면에 에서는 의precrack 0.45 a/W 0.55 , ASTM E 1290 precrack≤ ≤

범위가 0.45 a≤ 。 이다/W 0.7 .≤

- 20 -

표 와 표 에 각각 과 기준을 정리하였다1-5 1-6 BS 7448 ASTM E 1290 .

표 의 시험체 규격표 의 시험체 규격표 의 시험체 규격표 의 시험체 규격1-5 BS 74481-5 BS 74481-5 BS 74481-5 BS 7448

표 의 시험체 규격표 의 시험체 규격표 의 시험체 규격표 의 시험체 규격1-6 ASTM E 12901-6 ASTM E 12901-6 ASTM E 12901-6 ASTM E 1290

다 잔류응력.

용접부 잔류용력은 이 똑바로 성장하진 못하게 한다 따라서 용접fatigue prccrark .

부 잔류용력이 존재하면 를 제대로 평가할 수가 없다 용접부 잔류응력을 제, CTOD .

거하기 위해서는 또는 을 주거나local compression reversed bending stepwise

로 실험을 해야 한다 이중에서 가장 널리 사용되는 방법이 그림high R ratio . 1-4

와 같은 법이다 법에서는 시험체 양면에local compression . Local compression

만큼 압축을 가하는 방법이 가장 일반적이다 이때 가압한 후 복원되는 양0.5%B .

을 고려해서 가압을 해야 한다.

- 21 -

그림 법그림 법그림 법그림 법1-4 local compression1-4 local compression1-4 local compression1-4 local compression

라 생성. fatigue precrack

에 의하면 이 최종길이의 나 로 성장하는 동안BS 7448 fatigue precrack 50% 1.3mm

fatigue precrack force P1 다음 세 가지 식 중에서 가장 작은 값으로 선택해야 한

다.

여기서 ∙

∙

이때 피로실험은 인 조건 하에서0.0 R 0.1 K≤ ≤ fmax 1.3≤ ㆍㆍㆍㆍKfmax이 되도록 해야 한

다 한편 에 의하면 이 최종길이의 나 로. ASTM E 1290 fatigue precrack 50% 1.3mm

성장하는 동안 는 다음 두 가지 식 중에서 가장 작은 값fatigue precrack force Pr

으로 선택해야 한다.

이때 피로실험은 인 조건 하에서 수행되어야 해야 한다R 0.1 .≤

- 22 -

마 실험순서.

실험순서는 다음과 같다CTOD .

시험체 치수를 측정한다 이때 시험체 두께 는 예상되는 균열성장방향을 따라(1) . B

균등하게 등분한 위측에서 는 의 정밀도로 측정한다 시험체3 ±0.025mm ±0.1% .

폭 도 균등하게 등분하여 또는 의 정밀도로 측정한다W 3 ±0.025mm ±0.1% .

한다(2) Local compression .

을 발생시킨다(3) Precrack .

시험폭를 에 한다(4) testing fixture setup .

시험 온도를 유지한다 원하는 온도에 도달한 다음 로 유지한 후 실험(5) . 30s/mm

한다 이때 온도는 균열선단에서 떨어진 곳에서 열전대로 측정한다. 2mm .

(6) 0.5 MPa·m1/2/s ~ 3.0 MPa·m

1/2의 속도로 파괴실험을 한다/s .

하중과 관계를 기록한다(7) CMOD .

바 균열길이 측정.

균열길이는 그림 에서 보는 것처럼 등분하여 단음 식으로 측정한다 이때 측1-5 9 .

정의 정확도는 또는 여야 한다±0.05mm ±0.25%a .

그림 균열길이 측정법그림 균열길이 측정법그림 균열길이 측정법그림 균열길이 측정법1-51-51-51-5

측정된 균열길이가 유효하기 위해서는 이 균열 의precrack plane extension plane

이내에 있어야 하며 다음 세 가지 조건을 만족해야 한다10° , .

≤ ≤

∆≥ ∙ 또는 ∆≥ 중에서 큰 값

≤ ∙

특히 용접부의 경우 세 번째 조건인 ≤ ∙은 가 아니라 까지10% 20%

허용한다.

사 계산. CTOD

- 23 -

그림그림그림그림 1-6 F1-6 F1-6 F1-6 FQQQQ, F, F, F, Fmaxmaxmaxmax, V, V, V, Vpppp의 정의의 정의의 정의의 정의

그림 에서 보는 것처럼 에서는 우선 가 인 선으로부터1-6 BS 7448 d%F 5% FQ를 구

한다 그 다음. Fmax/ FQ 이면1.1 F≤ Q로부터Fmax를 구하고, Fmax/ FQ 이면1.1 F≤ Q

로부터 를 구한다 또한CTOD . a1(W-a),B 2.5≥ ㆍㆍㆍㆍ(KQ/σY)2이면 KQ가 K1C이고 상기,

식을 만족시키지 못하면 FQ로부러 를 구한다 이때CTOD . KQ와 는 다음 식으로 구5

한다.

의 계산하는 방법은 과 다소 차이가 있다 그림ASTM E 1290 CTOD BS 7448 .

은 곡선을 나타낸다 곡선이 또는 형태이면1-7 F vs. CMOD . F vs. CMOD a b

이므로 에 의거해서type ASTM 1399 PQ로부터 K1C를 구한다 곡선이. F vs. CMOD

또는 형태이면c, d e δu 또는 δm 으로 를 구할 수 있다type CTOD .

m= 1.221+0.793ㆍㆍㆍㆍ(a/W)+2.751ㆍㆍㆍㆍn-1.418ㆍㆍㆍㆍ(a/W)ㆍㆍㆍㆍn

η= 3.785-3.101ㆍㆍㆍㆍ(a/W)+2,018ㆍㆍㆍㆍ(a/W)2

n = 1.724-6.098/R+8.326/R2-3.965/R

3

R = σYS/σYS

AP = Area the plot of load vs. plastic component of CMOD

- 24 -

그림 곡선그림 곡선그림 곡선그림 곡선1-7 F vs. CMOD1-7 F vs. CMOD1-7 F vs. CMOD1-7 F vs. CMOD

제 절 기술지원제 절 기술지원제 절 기술지원제 절 기술지원2222

최근 해양구조물에 많은 수요를 차지하고 있는 강재의 용접API 2W GR5O -10℃

금속 보증 용접재료 개발을 기술지윈 목표로 한다 상세한 개발목표는CTOD SA .

다음과 같다.

- min YS weld metal 345MPa≥

- min TS weld metal 448Mpa≥

- min CVN weld metal 431 @-40≥ ℃

- min CTOD weld metal 0.13mm @-10≥ ℃

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표3333

용접재료 개발용접재료 개발용접재료 개발용접재료 개발1.1.1.1.

해양구조물에서 요구되는 용접금속 보증 용접재료를 등-10 CTOD SA Kobelco℃

외국산 용접재료를 해서 시그마 기법을 이용해서 개발하였다 특히benchmarking 6 .

에 미치는 영향을 체계적으로 평가하기 위해서 상용 인 을CTOD flux S/W Minitab

이용하였다 실험계획법 기법을 통해서 최적설계조건을 도출하였다. DOE( ) flux .

용접부 물성 평가방법 체계화용접부 물성 평가방법 체계화용접부 물성 평가방법 체계화용접부 물성 평가방법 체계화2.2.2.2.

- 25 -

용접부 물성 평가방법을 체계화하기 위해선 합금원소와 저온인성 및 관계를CTOD

정립하였다 또한 관련하여 시험법과 평가방법 등 관련 을 정리하여. CTOD Spec.

개념 이해 및 평 기결과에 대한 해석능력을 배양하도록 기술 지원하였CTOD CTOD

다.

를 포함한 용접부 물성평가를 포함한 용접부 물성평가를 포함한 용접부 물성평가를 포함한 용접부 물성평가3. CTOD3. CTOD3. CTOD3. CTOD

에 의거해서 와 의 입열량으로 용접하여 시험체API RP 22 3.0kJ/mm 4.5kJ/mm SA

를 제작하였다 제작된 시험체는 에 따라 를 평가하였다 이때 용접. BS 7448 CTOD .

에 사용된 용접재료는 본 기술지원으로 개발해서 고려용접봉에서 상용화한

을 사용하였다EF-200LTxKD-50 .

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제 장 국내외 기술현황제 장 국내외 기술현황제 장 국내외 기술현황제 장 국내외 기술현황2222

제 절제 절제 절제 절1 Business case1 Business case1 Business case1 Business case

그림 해양구조물의 평가 관련업체의 관심사항 부위그림 해양구조물의 평가 관련업체의 관심사항 부위그림 해양구조물의 평가 관련업체의 관심사항 부위그림 해양구조물의 평가 관련업체의 관심사항 부위2-1 CTOD2-1 CTOD2-1 CTOD2-1 CTOD

그림 은 해양군조물의 모재와 용접부에서의 평가 관련하석 관련업체의2-1 CTOD

관심사항 부위를 나타낸다 모재는 당연히 사의 관심영역이다 용접부의 경우는. mill .

용접 에 따라 관련업체의 관심영역이 달라진다 용접 에 상관없이process . process

은 용접재료업계의 관심영역이고 과 는 사와 용접weld metal , CG region SCHAZ mill

재료업계 공통 판심영역이다 그러나 응접재료 고객사인 조선사좌 후육강관사는 관.

심 용접 가 다르다 조선사는 용전과 용접 모두가 관심영역이나 후process . SA FCA ,

육강관사는 주 관심영역이 용접이다SA .

그림 해양구조물의 구조등급그림 해양구조물의 구조등급그림 해양구조물의 구조등급그림 해양구조물의 구조등급2222

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그림 는 해양구조물의 구조등급을 나타낸다 주로 정도의 극후물재2-1 . 60-100mm

가 사용되는 부위의 국부파손은 해양구조물 전체 안정성에 치명적 영향을Special

준다 따라서 부위에 사용되는 강재는 특성을 요구한다 그림 은. Special CTOD . 2-3

해양구조물에서 대표적인 부위를 나타낸다 모든 해양구조물에는Special . Special

부위 있음을 알 수 있다r .

그림 해양구조물의 대표적인 분위그림 해양구조물의 대표적인 분위그림 해양구조물의 대표적인 분위그림 해양구조물의 대표적인 분위2-3 Special2-3 Special2-3 Special2-3 Special

표 은 국내 조선 사가 최근 제작했거나 제작 중인 해양구조물의 구조등급에2-1 3

따른 사용 강종을 나타낸다 대부분의 해양구조물 부위에. Special API 2W

강재가 사용되고 있음을 늪 순 있다GR50/60 .

표 해양구조물의 구조등급에 따른 사용 강종표 해양구조물의 구조등급에 따른 사용 강종표 해양구조물의 구조등급에 따른 사용 강종표 해양구조물의 구조등급에 따른 사용 강종2-12-12-12-1

표 는 국내 후육강관 사의 년부터 년까지 강관 제관량 하늘색 을2-2 4 2004 2006 ( )

나타낸다 해가 겁듭될 수록 제관량이 증가하고 있음을 알 수 있다 제관량 중에서. .

시장인 해양구조용 강관시장 고등색 이 전체 생산량의 를 차지하고SAW pipe ( ) 30%

있다.

- 28 -

표 국내 후육강관 사의 연간 강관 제관량표 국내 후육강관 사의 연간 강관 제관량표 국내 후육강관 사의 연간 강관 제관량표 국내 후육강관 사의 연간 강관 제관량2-2 42-2 42-2 42-2 4

표 은 국내 조선 사의 년부터 년까지 해양구조물 수주기수와 이에2-3 3 2004 2006

따른 강재 수요량 하늘색 을 나타낸다 전체 강재량 중에서 강( ) . API 2W GR50/60

재 초록색 가 차지하는 비율이 이다 국내 조선사에서 사용하는 용접( ) 31% . process

의 비율을 보면 가 로 대부분을 차지하고 는 에 불과하다FCAW 91% , SAW 9% .

따라서 보증용 해양구조용 강재 사용량은 국내 조선 사가 후육강관 사에CTOD 3 4

비해서 월등히 많으나 관련해서는 후육강관사의 수요가 더 큼을 알 수 있다, SAW .

표 국내 조선 사의 해양구조물 수주기수와 강재 수요량표 국내 조선 사의 해양구조물 수주기수와 강재 수요량표 국내 조선 사의 해양구조물 수주기수와 강재 수요량표 국내 조선 사의 해양구조물 수주기수와 강재 수요량2-3 32-3 32-3 32-3 3

그림 는 용접 에 따른 용접재료시장과 평가시장의 기술 현황을2-4 process CTOD

나타낸다 국내 용접재료 시장을 살펴보면 기술적 성숙도는 가 에 비해. , FCAW SAW

서 훨씬 앞서 있다 국내에서 생산되는 제품을 보더라도 가 안정적인 물성을. FCAW

보이고 있다 이것은 역으로 말해서 가 보다 개발이 어렵다는 의미이기. SAW FCAW

도 하다 따라서 가 에 비해서 기술적으로 중요도가 더 높다 국내. SAW FCAW .

평가시장도 용접재료시장과 유사한 면이 있다 평가 관련해서는CTOD . CTOD

가 에 비해서 기술적 성숙도가 더 높다 하지만 그 간격은 용접재료시장FCAW SAW .

만큼 크지는 않다.

- 29 -

극단적으로 말해서 관련해서는 기술적 성숙이 전혀 되어있지 않다고 말할 수SAW

있다 그러나 선진 외국의 관련한 시장은 기술적 성숙도도 높을 뿐만. SAW CTOD

아니라 기술적 중요도도 대단히 높다 따라서 국내 관련한 시장이 선. SAW CTOD

진 외국의 수준 정도가 되려면 기술적 성숙도뿐만 아니라 기술적 중요도도 높80%

여야 한다.

그림 용접재료시장과 평가시장의 기술 현황그림 용접재료시장과 평가시장의 기술 현황그림 용접재료시장과 평가시장의 기술 현황그림 용접재료시장과 평가시장의 기술 현황2-4 CTOD2-4 CTOD2-4 CTOD2-4 CTOD

표 는 표 와 표 으로부터 구한 후육강관사와 조선사의 용 강재 수2-4 B-2 2-3 SAW

요를 이용해서 예측한 국내 용접시장의 규모를 나타낸다 강재 톤당 사용되는 용SA .

접 와 의 양을 의 양을 라고 가정한 다음 가격은 원wire flux flux 2% , wire 2000 /kg,

가격은 원 이라고 했을 경우의 시장 규모이다 이때 단위는 백만원이다flux 3500 /kg . .

년만 보더라도 약 억 정도의 시장임을 유추해낼 수 있다2006 70 .

표 국내 용접시장의 규모표 국내 용접시장의 규모표 국내 용접시장의 규모표 국내 용접시장의 규모2-4 SA2-4 SA2-4 SA2-4 SA

표 는 본 기술지원 사업에서 개발하고자 하는 용접금속 보증2-5 -10 CTOD SA℃

용접재료의 물성과 가격을 나타낸다 이것은 외국산 용접재료를 해서. benchmarking

기술지원을 시작할 패 목표로 삼은 값이다 외국산 가격을 라고 하였을 경우. 100%

본 기술지원 사업에서 개발하고자 하는 보증 용접재료의 가격을 로CTOD SA 70%

산정하였다.

- 30 -

표 보증 용접재료의 물성과 가격표 보증 용접재료의 물성과 가격표 보증 용접재료의 물성과 가격표 보증 용접재료의 물성과 가격2-5 CTOD SA2-5 CTOD SA2-5 CTOD SA2-5 CTOD SA

제 절 개선기회제 절 개선기회제 절 개선기회제 절 개선기회2222

그림 보증 용접재료 관련업계의 연관관계 및 현황그림 보증 용접재료 관련업계의 연관관계 및 현황그림 보증 용접재료 관련업계의 연관관계 및 현황그림 보증 용접재료 관련업계의 연관관계 및 현황2-5 CTOD SA2-5 CTOD SA2-5 CTOD SA2-5 CTOD SA

그림 는 보증 용접재료 관련하여 관련업계의 연관관계 및 현황을 나2-5 CTOD SA

타낸다 국내 조선사는 외국 선주로부터 수주를 받으나 국내 후육강관사는. 100% ,

회국 선주로부터 국내 조선사로부터 로부터 의 비율로 수50%, 20%, Agency 30%

주를 받는다 국내 조선사의 경우는 모두 필요하며 평. FCAW, SAW, SMAW , CTOD

가 관련해서는 자체 장비 및 기술로 해결한다 그러나 를 전문으로 하는. SAW pipe

국내 후육강관사는 평가 관련해서는 평가장비도 평가기술도 보유하고 있지CTOD

않은 실정이다 한편 용 소재를 공급하는 사는 용점과 관련된 일을 직접 수. SAW mill

행하지는 않지만 관련한 평가는 자체적으로 해결하고 있다 용접재료업체는, CTOD .

국내 조선사나 후육강관사 및 사에서 요구하는 보증 용접재료를 보유mill CTOD SA

하고 있지 않을 뿐만 아니라 평가 능력도 없는 실정이다 따라서 본 기술지CTOD .

원 사업을 통해서 총점재료업계가 개념을 이해하고 평가결과에 대한CTOD CTOD

해석능력을 배양하도륵 하였으며 동시에 용 의 최적설계 조건을 도출하, CTOD flux

여 응접재료업계가 보증 용접재료를 개발 상용화하도록 지원하였다CTOD SA / .

- 31 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

기술개발 수행주체기술개발 수행주체기술개발 수행주체기술개발 수행주체1.1.1.1.

그림 은 본 기슬지원 사업은 개발 의 를 나타낸다3-1 process top down chart .

에선 해양구조물의 강재 요구사항을 통해서 결정된 보증 용접재료의Level 1 CTOD

개발방향에 따라 설계를 하고 개발된 용접재료의 물성평가를 수행한다 이때flux , .

설계에서 과 작업성 평가실험은 고려 용접봉에서 수행하였다flux pelletizing .

그림 개발 의그림 개발 의그림 개발 의그림 개발 의3-1 process top down chart3-1 process top down chart3-1 process top down chart3-1 process top down chart

개발 의 를 좀 더 세분화하면 그림 의process top down chart 3-2

과 같다 기술지원기관인 는 자체FDPM(Functional Deployment Process Map) . RIST

시장 조사를 수행해서 수요를 예측한다 보증 용접재료의 사양은 재원기업인. CTOD

고려용접봉의 경쟁제품 분석결과와 사 국내 조선사 및 국내 후육강관사에서 수mill ,

집된 소재 특성과 용접부 특성으로부터 결정한다 제품사양이 결정되면 를 통. DOE

해 를 설계하고 설계된 는 고려용접봉에서 제조하여flux , flux BOP(Bead on Plate)

실험을 수행한다 의 최적설계가 완료되면 에 의거해서 시험체를 제. Flux , API RP 2Z

작한 다음 에 따라 평가를 에서 수행한다BS 7448 CTOD RIST .

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그림 개발 의그림 개발 의그림 개발 의그림 개발 의3-2 process FDPM3-2 process FDPM3-2 process FDPM3-2 process FDPM

기술지원을 위한 연구목표의 타당성 도출기술지원을 위한 연구목표의 타당성 도출기술지원을 위한 연구목표의 타당성 도출기술지원을 위한 연구목표의 타당성 도출2.2.2.2.

가 기술지원을 위한 요구품질 전개.

보증 용접재료를 개발하기 위해서 후육강관 사 조선 사 고려용접봉CTOD SA 4 , 3 ,

및 를 대상으로 고객 를 조삭하였다 고객 조사는 차에 걸쳐POSCO needs . needs 3

서 수행하였다 차 조사는 전화 인터뷰를 통해서 수행하였다 인터뷰 결과는 예상. 1 .

한대로 국산 보증 용접재료개발과 평가의 신뢰성에 대한 요구가CTOD SA CTOD

대부분을 이루고 있다 그림 에 전차 인터뷰 결과를 요약 하였다. 3-3 .

그림 전화 인터뷰를 통한 고객의그림 전화 인터뷰를 통한 고객의그림 전화 인터뷰를 통한 고객의그림 전화 인터뷰를 통한 고객의3-3 needs3-3 needs3-3 needs3-3 needs

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표 보증 용접재료개발에 대한 설문조사 결과표 보증 용접재료개발에 대한 설문조사 결과표 보증 용접재료개발에 대한 설문조사 결과표 보증 용접재료개발에 대한 설문조사 결과3-1 CTOD SA3-1 CTOD SA3-1 CTOD SA3-1 CTOD SA

차 고객 조사는 차 조사에서 고객의 로 도출된 보증 용2 needs 1 needs CTOD SA

접재료를 개발과 평가기술에 대해서 설문조사로 수행하였다 표 에 설문CTOD . 3-1

조사를 통한 보증 용접 재료개발에 대한 고객의 를 요약하였다CTOD SA needs .

여기서는 각 업체별로 현재 사용하고 있는 보증 용접재료 현황과 사용CTOD SA

이유 및 가격 그리고 개발될 국산 보증 용접재요의 개발 방향과 요구특CTOD SA

성에 대해서 조사하였다 삼성중공업을 제외한 모든 업체가 적당한 국산 용접재료.

가 없고 인지도를 고려해서 외산 용접재료를 사용하고 있음을 알 수 있었다 향후, .

개발될 국산 용접 재료에 대해서는 납기가 짧고 가격이 저렴하면서 작업성과 물성, ,

이 우수하고 품질편차가 적은 품질특성을 요구하고 있다 표 에는 평가, . 3-2 CTOD

기술에 대한 고객의 를 요약하였다 여기서는 각 업체별로 년간 평가needs . CTOD

횟수 평가기술 보유여수 외부 평가기관의 필요성 평가 시, CTOD , CTOD , CTOD

요구사항과 요구성능에 대해서 조사하였다 평가기술은 조선 사와. CTOD 3 POSCO

만 보유하고 있으며 현대중공업을 제외한 모든 업체가 외부 평가기관의 필, CTOD

요성을 요구하고 있었다 평가에 대해서는 신속하고 국제공인을 필요로 하고. CTOD

있으며 요구성능도 이상의 후육재 평가와 의 저온평가를 요구하고 있, 60mm -40℃

었다.

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표 평가기술에 대한 설문조사 결과표 평가기술에 대한 설문조사 결과표 평가기술에 대한 설문조사 결과표 평가기술에 대한 설문조사 결과3-2 CTOD3-2 CTOD3-2 CTOD3-2 CTOD

나 도출. CCR

차 고객 조사인 중요도와 만족도 수준에 대한 설문조사 결과를 표3 needs CCR

에 요약하였다 여기서 은 를 의미한다3-3 . CCR Critical Customer Requirement .

중요도와 만족도 수준 파악으로부터 을 도출하기 위해서 요구품질의 우CCR CCR

선 순위화를 표 에 정리하였다 여기서 레벨업 율은 기획품질을 자사 만족도로3-4

나눈 값이며 절대 중요도는 중요도와 레벨업 율과 세일즈 포인트를 곱한 값이다, .

세일즈 포인트의 경우 는 는 무표시는 로 계산하였다 이것을 도식1.5, 1.2, 1◎ ○

적으로 그림 에 파레트 차트로 나타내었다 중요도 상위 로부터 도출3-4 CCR . 70%

된 은 다음과 같다CCR .

값이 우수하다1) CTOD .

저온 인성이 우수하다2) .

값의 편차가 적다3) CTOD .

용접부 인성 편차가 적다4) .

용접이 용이하다5) .

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표 중요도와 만족도 수준 설문조사 결과표 중요도와 만족도 수준 설문조사 결과표 중요도와 만족도 수준 설문조사 결과표 중요도와 만족도 수준 설문조사 결과3-3 CCR3-3 CCR3-3 CCR3-3 CCR

표 요구품질의 우선 순위화표 요구품질의 우선 순위화표 요구품질의 우선 순위화표 요구품질의 우선 순위화3-43-43-43-4

그림 중요도 곡선그림 중요도 곡선그림 중요도 곡선그림 중요도 곡선3-4 CCR vs.3-4 CCR vs.3-4 CCR vs.3-4 CCR vs.

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다 품질특성 전개.

요구품질로부터 품질특성을 도출한 결과를 표 에 나타내었다3-5 .

표 품질특성 전개표표 품질특성 전개표표 품질특성 전개표표 품질특성 전개표3-53-53-53-5

라 요구품질과 품질특성 상호관계.

표 요구품질과 품질특성의 상호관계표 요구품질과 품질특성의 상호관계표 요구품질과 품질특성의 상호관계표 요구품질과 품질특성의 상호관계3-63-63-63-6

표 은 요구품질과 품질특성의 상호관계를 나타낸다 여기서 품질특성은 친화도3-6 .

법을 이용해서 관련있는 항목끼리 묶어서 정리하였다.

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마 도출. CTQ

그림 중요도 곡선그림 중요도 곡선그림 중요도 곡선그림 중요도 곡선3-5 CTQ vs.3-5 CTQ vs.3-5 CTQ vs.3-5 CTQ vs.

품질특성 의 중요도를 도식적으로 그림 에 파레트 차트로 나타내었다 여3-5 CTQ .

기서 는 를 의미한다 중요도 상위 로부터 도출된 잠재CTQ Critical To Quality . 55%

적 는 다음과 같다CTQ .

염기도1)

작업성2)

분율3) Microstructure

잠재적 로부터 도출된 최종 는 이다CTQ CTQ CTOD .

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

설계개념설계개념설계개념설계개념1. Flux1. Flux1. Flux1. Flux

가. Fish bone diagram

그림 선계개념 도출을 위한 특성요인도그림 선계개념 도출을 위한 특성요인도그림 선계개념 도출을 위한 특성요인도그림 선계개념 도출을 위한 특성요인도3-6 flux3-6 flux3-6 flux3-6 flux

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설계개념을 도출하기 위해서 성능향상에 미치는 요인을 제조조건 용접Flux CTOD ,

공 설계 용접조건으로 크게 분류하여 어육도를 이용하여 그림 과 같이 특, flux , 3-6

성요인도를 작성하였다 그림 의 특성요인도에서 빨간색으로 표시된 부분이 본. 3-6

기술지원 사업에서 제어 가능한 기술적 주요 요인을 나타전다.

나 염기도.

는 여러 가지 광물질의 혼합물로 구성되어 있다 염기도 란 용융된 슬래그의Flux . (Bl)

염기성 또는 산성 정도를 수치로 나타낸 것으로 다음 식에 따라 계산되어진다, .

는 염기도에 따라 산성 플럭스 중성 플럭스 염기성 플럭스 고 염기성 플럭스Flux , , ,

로 구분된다.

산성 플럭스(1) (BI<0.9)

산성 산화물인 SiO2와 Al2O3를 다량 함유하고 있어 높은 용접전류와 고속용접에 적

합하다 높은 인장강도와 낮은 층격인성을 유발하므로 다층용접에 부적합하고 단층.

용접에 적합하다.

중성 플럭스(2) (0.9 BI<1.2)≤

SiO2와 Al2O3를 낮게 함유하고 있으며 산성에 비해 용접금속의 화학조성 변주가,

거의 없어서 다층 용접에 적합하다 충격인성은 비교적 낮다.

염기성 플럭스(3) (1.2 BI<2.5)≤

반 염기성 에서는(1.2 BI<2.5) SiO≤ 2와 Al2O3 함량을 줄였으며 중간 정도의 용접전,

류와 용접속도에 적합하다 다층용접에서 우수한 충격인성을 나타낸다 염기성. . (1.8

일 경우 염기성 산화물인 및BI<2.5) CaO, MgO CaF≤ 2 함량이 높아 용접전류와 용

전속도가 낮으며 슬래그 박리성은 나쁘지만 용접금속의 기계적 성질이 우수하다, .

고 염기성 플럭스(4) (2.5 BI)≤

용접금속의 O2 함량을 극소화시킬 목적으로 다량의 염기성 화학물과 탈산제를 첨가

하였다.

다 설계방향. Flux

표 염기도에 따른 설계방향표 염기도에 따른 설계방향표 염기도에 따른 설계방향표 염기도에 따른 설계방향3-7 flux3-7 flux3-7 flux3-7 flux

염기도에 따른 설계방향을 표 에 나타내었다 염기도가 산성이 될수록 작fluk 3-7 .

업성은 좋아지나 물성은 열악해진다, .

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따라서 작업성이 우수하면서 물성이 좋은 를 설계하기란 대단히 어려운 일이다flux .

이를 위해선 일차적으로 외국산 보증 용접재료를 해서 염CTOD SA benchmarking

기성 로 설계한다 그 다음으로 염기성 중에서 작업성이 우수한 를 선flux . flux flux

정한다 선정된 작업성이 우수한 의 물성이 설계기준을 만족시키면 설계는. flux flux

성공적으로 된 것으로 간주한다.

단계 설계단계 설계단계 설계단계 설계2. Flux 12. Flux 12. Flux 12. Flux 1

가 타사 보증 용접재료의. CTOD SA benchmarking

국산 보증 용접재료를 개발하기에 앞서 기존 보증 용접재료CTOD SA , CTOD SA

를 하였다 은 국내 조선 사와 후육강관 사가 사용benchmarking . Benchmarking 3 4

하고 있는 보증 용접재료로 하였다 사의 과CTOD SA . Kobelco PFH-55LTxUS36

사의 는 일본 제품이며 사의 와NSSW NB-55LxY-DS , Oerikon OP121TTxOE-SD3

사의 는 독일 제품이다 비교 대상으로 국내 현대종합Thyssen UV418TTxUnionS3 Si

금속의 을 함께 조사하였다 각 용접재료업체의 보증 용접S787T5xH-14 . CTOD SA

재료에 대해서 표 에 기계적 특성을 나타내었고 표 에는 성분을 나타3-8 , 3-9 flux

내었다.

표 각 용접재료업체별 보증 용접재료의 기계적 특성표 각 용접재료업체별 보증 용접재료의 기계적 특성표 각 용접재료업체별 보증 용접재료의 기계적 특성표 각 용접재료업체별 보증 용접재료의 기계적 특성3-8 CTOD SA3-8 CTOD SA3-8 CTOD SA3-8 CTOD SA

표 각 용접재료업체별 보증 용접재료의 성분표 각 용접재료업체별 보증 용접재료의 성분표 각 용접재료업체별 보증 용접재료의 성분표 각 용접재료업체별 보증 용접재료의 성분3-9 CTOD SA flux3-9 CTOD SA flux3-9 CTOD SA flux3-9 CTOD SA flux

나 초기설계. Flux

실험계획 및 실험결과(1)

작업성은 아크 안정성 비드 외관 슬래그 박리성 내 포크마크성 가스 방출 흠 발, , , , ,

생량으로 평가될 수 있다.

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작업성은 염기도에 좌우되므로 작업성에 미치는 인자는 성분이다flux .

으로 부터 관심대상의 성분을 표 과 같이 결정하였다Benchmarking flux 3-10 .

표 관심대상의 성분표 관심대상의 성분표 관심대상의 성분표 관심대상의 성분3-10 flux3-10 flux3-10 flux3-10 flux

표 단계별 실험계획표 단계별 실험계획표 단계별 실험계획표 단계별 실험계획3-113-113-113-11

인자로 를 할 경우 모든 인자의 상호 작용을 확인하2 DOE(Design Of Experiment)

려면, 28

개의 를 설계해야 한다 또한 각 설계된 에 대해서 아크 안정=256 flux . flux

성 비드 외관 슬래그 박리성 내포크마크성 가스 방출 흄 발생량을 실험해야 한, , , , ,

다 이것은 현실적으로 불가능한 일이기 때문에 표 에서 보는 것처럼 설. , 3-11 flux

계를 단계와 단계로 분리하여 실험을 계획하였다 단계 설게에서는 각 인1 2 . 1 flux

자의 주효과만 확인하는 것을 목표로 하였으며 단계에서 최적설계가 되도록, 2 flux

하였다 따라서 단계 설계에서는. 1 28 개 를 설계하도록 계획하였다=16 flux . Minitab

을 이용하여 개의 에 대해서 요인설계한 것을 표 에 나타내었다24=16 flux 3-12 .

표 단계 요인설계표표 단계 요인설계표표 단계 요인설계표표 단계 요인설계표3-12 13-12 13-12 13-12 1

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표 에서 요인 설계된 종류의 를 제조하여 실험을 수행하였다 이3-12 16 flux BOP .

때 용접조건은 으로 하였다 실험결과는 표 에 정리하였AC680A-35V-45CPM . 3-13

다 표 에서 각 수치는 점 만점으로 평가된 것이다 각 평가항목별 평가기준. 3-13 5 .

은 다음과 같다 아크 안정성은 전압이 범위 내에 있을 경우 점으. ±50A, ±3~4V 4

로 하였다 비드 외관은 양호한 상태를 점으로 하였다 슬래그 박리성은 잔사가 없. 4

고 박리가 우수하면 점으로 하였다 내 포크마크성은 포크마크가 전혀 생기지 않5 .

으면 점으로 하였다 가스 방출은 슬래그 상부에 가스가 포집되면 점으로 하였5 . 5

다 흄 발생량은 흄 발생이 없으면 점으로 하였다 표 에서 노란색으로 칠한. 5 . 3-13

부분은 각 평가항목에서 가장 좋은 점수를 받은 것을 나타내고 녹색으로 칠한 부,

분은 그 다음으로 좋은 점수를 받은 것을 나타낸다 상세한 분석을 하기도 전에. #4

가 가장 좋은 작업성을 보이고 있음을 알 순 있다 그러나 주인자간의 상호작용flux .

을 확인하기 위해서 평가항목별로 상세한 분석을 하기로 한다.

표 단계 실험결과표 단계 실험결과표 단계 실험결과표 단계 실험결과3-13 13-13 13-13 13-13 1

아크 안정성(2)

그림 은 아크 안정성에 미치는 인자들의 표준화된 파레트 차트이다 그림3-7 . 3-7

에서 빨간색으로 표시된 선이 가 인 지점이다 가 이하인p 0.05 . p 0.05 CaOxF,

MnOxCaO, CaO, SiO2 가 아크 안정성에 영향을 미치고 있음을 알 수 있다, MnO .

그림 아크 안정성의 파레그림 아크 안정성의 파레그림 아크 안정성의 파레그림 아크 안정성의 파레트 차트트 차트트 차트트 차트3-73-73-73-7

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그림 은 아크 안정성 주효과도 및 상호 효과도를 나타낸다 주효과도에서 보면3-8 .

는 는MnO 1.5%, CaO 25.0%, SiO2는 일 경우 아크 안정성이 좋음을 알 수15.0%

있다 그러나 상호 효과도를 보면 와 가 각각 교호작용을 하고 있. CaOxF MnOxCaO

다 와 의 관계에서는 가 이면 가 일 경우가 아크 안. MnO CaO MnO 0.5% CaO 25.0%

점성이 우수하고 가 이면 의 영향을 거의 받지 않음을 알 수 있다, MnO 1.5% CaO .

한편 와 의 관계에서는 가 이면 가 인 것인 좋으나 가CaO F CaO 15.0% F 4.0% , CaO

이면 가 인 것이 아크 안정성이 우수하다25.0% F 9.5% .

그림 아크 안정성의 주효과도 및 상호 효과도그림 아크 안정성의 주효과도 및 상호 효과도그림 아크 안정성의 주효과도 및 상호 효과도그림 아크 안정성의 주효과도 및 상호 효과도3-83-83-83-8

비드 외관(3)

그림 는 비드 외관에 미치는 인자들의 표준화된 파레트 차트이다 와3-9 . CaOxF

가 비드 외관에 영항을 미치고 있다MnO .

그림 비드 외관의 파레그림 비드 외관의 파레그림 비드 외관의 파레그림 비드 외관의 파레트 차트트 차트트 차트트 차트3-93-93-93-9

그림 은 비드 외관의 주효과도 및 상호 효과도를 나타낸다 주효과도에서 보3-10 .

면 는 일 경우 비드 외관이 우수함을 알 수 있다 교호작용을 하고 있는MnO 1,5% .

와 를 보면 아크 아크성에서의 경우와 마찬가지로 가 이면 가CaO F , CaO 15.0% F

인 것인 좋으나 가 이면 가 인 것이 비드 외관이 우수하다4.0% CaO 25.0% F 9.5% .

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그림 비드 외관의 주효과도 및 상호 효과도그림 비드 외관의 주효과도 및 상호 효과도그림 비드 외관의 주효과도 및 상호 효과도그림 비드 외관의 주효과도 및 상호 효과도3-103-103-103-10

슬래그 박리성(4)

그림 은 슬래그 박리성에 미치는 인자들의 표준화된 파레트 차트이다 앞의3-11 .

아크 안정성과 비드 외관과는 달리 많은 인자들이 슬래그 박리성에 영향을 미치고,

있음을 알 수 있다. FeOxMgO, Al2O3, FeOxTiO2, TiO2, TiO2SiO2 MgO, SiO2,

가 슬래그 박리성에 영향을 미치는 인자들이다CaO, FeO .

그림 슬래그 박리성의 파레그림 슬래그 박리성의 파레그림 슬래그 박리성의 파레그림 슬래그 박리성의 파레트 차트트 차트트 차트트 차트3-113-113-113-11

그림 는 슬레그 박리성의 주효과도 및 상호 효과도를 나타낸다 주효과도에서3-12 .

보면 는FeO 3.0%, TiO2는 는7.0%, CaO 15.0%, SiO2는 15.0%, Al2O3는 14.0%,

는 일 경우 슬래그 박리성이 좋음을 알 수 있다 상호 효과도를 보면MgO 30.0% .

TiO2xSiO2, FeOxTiO2 가 각각 교호자용을 하고 있다, FeOxMgO . TiO2와 SiO2의 관

계에서는 TiO2가 이면7.0% SiO2가 일 경우가 슬래그 박리성이 우수하고15.0% ,

TiO2가 이면1.0% SiO2의 영향을 거의 받지 않음을 알 수 있다 와. FeO TiO2의 관계

에서는 가 이면FeO 2.0% TiO2가 인 것인 좋으나 가 이면7.0% , FeO 3.0% TiO2가 영

향을 미치지 않고 있다 또한 와 의 관계에서는 가 이면 가. FeO MgO FeO 3.0% MgO

인 것인 좋으나 가 이면 의 영향을 받지 않고 있다30.0% , FeO 2.0% MgO .

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그림 슬래그 박리성의 주효과도 및 상호 효과도그림 슬래그 박리성의 주효과도 및 상호 효과도그림 슬래그 박리성의 주효과도 및 상호 효과도그림 슬래그 박리성의 주효과도 및 상호 효과도3-123-123-123-12

내포크마크성(5)

그림 은 내포크마크성에 미치는 인자들의 표준화된 파레트 차트이다 앞의 아3-13 .

크 안정성 비드 외관 슬래그 박리성과는 달리 인자들의 교호작용은 없다 다만, , , .

주효과가 내포크마크성에 영향을 미치고 있다 내포크마크성에 영향을 주는 인자들.

은 MnO, TiO2, A12O3 이다 그림 의 주효과도에서 보는 것처럼 가F . 3-14 MnO

1.5%, TiO2가 1.0% A12O3가 가 일 경우 내포크마크성이 우수하다18.0%, F 4.0% .

그림 내포크마크성의 파레그림 내포크마크성의 파레그림 내포크마크성의 파레그림 내포크마크성의 파레트 차트트 차트트 차트트 차트3-133-133-133-13

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그림 내포크마크성의 주효과도그림 내포크마크성의 주효과도그림 내포크마크성의 주효과도그림 내포크마크성의 주효과도3-143-143-143-14

가스 방출(6)

가스 방출은 그림 의 파레트 차트에세 보는 것처럼 만 영향을 미친다 준3-15 MnO .

효과도인 그림 을 보면 가 일 경우 가스 방출애 우수함을 알 슨 있3-16 HfnO 1,5%

다.

그림 가스 방출의 파레그림 가스 방출의 파레그림 가스 방출의 파레그림 가스 방출의 파레트 차트트 차트트 차트트 차트3-l53-l53-l53-l5

그림 가스 방출의 주효과도그림 가스 방출의 주효과도그림 가스 방출의 주효과도그림 가스 방출의 주효과도3-163-163-163-16

흄 발생량(7)

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그림 은 흄 발생량에 미치는 인자들의 표준화된 파레트 차트이다 와3-17 . CaOxF F

가 흄 발생량에 영향을 미치고 있다.

그림그림그림그림 흄흄흄흄 발생량의 파레발생량의 파레발생량의 파레발생량의 파레트 차트트 차트트 차트트 차트3-173-173-173-17

그림 은 흠 발생량의 주효과도 및 상호 효과도를 나타낸다 주효과도에서 보3-18 .

면 가 일 경우 흄 발생량이 적음을 알 수 있다 교호작용을 하고 있는F 9.5% . CaO

와 를 보면 가 이면 가 인 것인 좋으나 가 이면 가F , CaO 15.0% F 4.0% , CaO 25.0% F

인 것이 흄 발생량이 적다9,5% .

그림그림그림그림 흄흄흄흄 발생량의 준효과도 및 상호 효과도발생량의 준효과도 및 상호 효과도발생량의 준효과도 및 상호 효과도발생량의 준효과도 및 상호 효과도3-183-183-183-18

단계 설계 요약(8) 1

단계 설계에서 결정된 아크 안정성 비드 외관 슬래그 박리성 내 포크마크Flux 1 , , ,

성 가스 방출 흄 발생량에 미치는 성분의 영향을 표 에 요약하였다 표, , flux 3-14 .

에서 예상치는 표 에서 예측한 의 성분을 의미한다3-14 3-13 #4 flux . FeO, MnO,

의 경우는 으로 최적화한 값과 가 일치하고 있다 그러나MgO Minitab #4 flux . Al2O3

의 경우는 에서는 이나 으로 최적화한 값에서는 슬래그 박리#4 flux 18.0% , Minitab

성은 가 적합하고 내포크마크성에서는 가 적합한 것으로 되어 있다14.0% 18.0% .

또한 TiO2, CaO, SiO2 는 교호작용 관계가 복잡하고 으로 최적화한 값과, F , Minitab

예상치가 일치하지 않고 있다 따라서 단계 설계에서는. flux2 Al2O3, TiO2, CaO,

SiO2 에 대해서 집중적으로 분석할 필요가 있다, F .

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표 단계 설계 요약표 단계 설계 요약표 단계 설계 요약표 단계 설계 요약3-14 Flux 13-14 Flux 13-14 Flux 13-14 Flux 1

다 단계 설계. Flux 2

실험계획 및 실험결과(1)

표 단계 요인설계표와 실험결과표 단계 요인설계표와 실험결과표 단계 요인설계표와 실험결과표 단계 요인설계표와 실험결과3-15 2 BOP3-15 2 BOP3-15 2 BOP3-15 2 BOP

작업성에 미치는 종류의 중에서 단계 설계에서 는 결정되8 flux 1 FeO, MnO, MgO

었다 따라서 남은 는. flux A12O3, TiO2, CaO, SiO2 의 종류이다 표 에서, F 5 . 3-11

언급처럼 최적설계를 하기 위해서는 가지 방법이 있다DOE, RSM, Taguchi 3 .

은 인자가 인 경우에 적합한 방법으로 알려져RSM(Response Surface Method) 2~3

있단 법은 소음인자가 필요하다 따라서 가 가장 손쉽게 접근할 수 있. Taguchi DOE

는 설계법이다 그런데 인자가 개이므로. 5 25

개의 를 설계해야 하는 문제점=32 flux

이 있다 표 의 기존 보증 용접재료를 살펴보면 모든 업체의 가. 3-9 CTOD SA flux

A12O3일 경우 근방으로 설계되어 있음을 알 수 있다 따라서 단계 설계18% . flux2

에서는 으로Quick Win A12O3의 성분을 로 고정한 다음% TiO2, CaO, SiO2 개, F 4

인자에 대해서 24

개의 완전요인설계를 하였다=16 .

- 48 -

표 에3-15 24

개의 에 대해서 완전요인설계한 결과와 실험결과를 나타=16 flux BOP

내었다 그림 에는 실험한 실험사진을 정리하였다 그림 에서 빨간. 3-19 BOP . 3-19

색으로 마킹된 것이 비드 외관 등이 우수한 것이다.

그림 실험결과그림 실험결과그림 실험결과그림 실험결과3-19 BOP3-19 BOP3-19 BOP3-19 BOP

아크 안정성(2)

그림 은 아크 안정성에 미치는 인자들의 표준화된 파레트 차트이다3-20 . TiO2 와xF

가 아크 안정성에 영향을 미치고 있다 그림 은 아크 안정성의 상호 효CaOxF 3-21

과도를 나타낸다. TiO2 와 가 각각 교호작용을 하고 있다xF CaOxF . TiO2와 의 관계F

에서는 TiO2가 이면 가 일 경우가 아크 안정성이 우수하고7.0% F 9.5% , TiO2가

이면 가 인 것이 아크 안정성이 좋다 한편 와 의 관계에서는1.0% F 4.0% . CaO F

가 이면 가 인 것인 좋으나 가 이면 가 인 것이CaO 15.0% F 4.0% , CaO 25.0% F 9.5%

아크 안정성이 뛰어나다.

- 49 -

그림 아크 안정성의 파레그림 아크 안정성의 파레그림 아크 안정성의 파레그림 아크 안정성의 파레트 차트트 차트트 차트트 차트3-203-203-203-20

그림 아크 안정성의 상호 효과도그림 아크 안정성의 상호 효과도그림 아크 안정성의 상호 효과도그림 아크 안정성의 상호 효과도3-213-213-213-21

비드 외관(3)

비드 외관은 그림 의 파레트 차트에서 보는 것처럼3-22 TiO2만 영향을 미친다 주.

효과도인 그림 을 보면3-23 TiO2가 일 경운 비드 외관이 우수함을 알 수 있1.0%

다.

그림 비드 외관의 파레그림 비드 외관의 파레그림 비드 외관의 파레그림 비드 외관의 파레트 차트트 차트트 차트트 차트3-223-223-223-22

- 50 -

그림 비드 외관의 주효과도그림 비드 외관의 주효과도그림 비드 외관의 주효과도그림 비드 외관의 주효과도3-233-233-233-23

슬래그 박리성(2)

슬래그 박리성도 비드 외판과 마근가지로 그림 의 파레트 차트에서 보는 것처3-24

럼 TiO2가 일 경우 슬래그 박리성이 우수하다1.0% .

그림 슬래그 박리성의 파레그림 슬래그 박리성의 파레그림 슬래그 박리성의 파레그림 슬래그 박리성의 파레트 차트트 차트트 차트트 차트3-143-143-143-14

그림 슬래그 박리성의 주효과도그림 슬래그 박리성의 주효과도그림 슬래그 박리성의 주효과도그림 슬래그 박리성의 주효과도3-253-253-253-25

- 51 -

내포크마크성(5)

내포크마크성의 경우는 그림 의 파레트 차트에서 보는 것처럼3-26 SiO2만 영향을

미친다 주효과도인 그림 을 보면. 3-27 SiO2가 일 경우 내포크마크성이 뛰어20.0%

나다.

그림 내포크마크성의 파레그림 내포크마크성의 파레그림 내포크마크성의 파레그림 내포크마크성의 파레트 차트트 차트트 차트트 차트3-263-263-263-26

그그그그럼럼럼럼 내포크마크성의 주효과도내포크마크성의 주효과도내포크마크성의 주효과도내포크마크성의 주효과도3-23-23-23-2

가스 방출(6)

그림 은 가스 방출에 미치는 인자들의 표준화된 파레트 차트이다 앞의 아크3-28 .

안정성 비드 외관 슬래그 박리성 내포크마크성과는 달리 많은 인자들이 가스 방, , , ,

출에 영향을 미치고 있음을 알 수 있다. F, CaOXF, SiO2, SiO2X 가 가스 방출에 영F

향을 미치는 인자들이다.

- 52 -

그림 가스 방출의 파레그림 가스 방출의 파레그림 가스 방출의 파레그림 가스 방출의 파레트 차트트 차트트 차트트 차트3-283-283-283-28

그림 는 가스 방출의 주효과도 및 상호 효과도를 나타낸다 주효과도에서 보3-29 .

면 SiO2는 는 일 경우 가스 방출이 우수함을 알 수 있다 상호 효과20.0%, F 4.0% .

도를 보면 와CaOxF SiO2 가 각각 교호작용을 하고 있다 와 의 관계에서는xF . CaO F

가 이면 가 일 경우가 가스 빙출이 우수하고 가 이면CaO 25.0% F 4.0% , CaO 15.0%

의 영향을 거의 받지 않음을 알 수 있다F . SiO2와 의 관계에서도F SiO2가 이25.0%

면 가 인 것인 좋으나F 4.0% , SiO2가 이면 가 영향을 미치지 않는다35.0% F .

그림 가스 방출의 주효과도 및 상호 효과도그림 가스 방출의 주효과도 및 상호 효과도그림 가스 방출의 주효과도 및 상호 효과도그림 가스 방출의 주효과도 및 상호 효과도3-293-293-293-29

흄 발생량(7)

흄 발생량은 그림 의 파레트 차트에서 보는 것처럼 만 영향을 미친다 주효3-30 F .

과도인 그림 을 보면 가 일 경우 흄 발생량이 적음을 알 수 있다3-31 F 9.5% .

- 53 -

그림그림그림그림 흄흄흄흄 발생량의 파레발생량의 파레발생량의 파레발생량의 파레트 차트트 차트트 차트트 차트3-303-303-303-30

그림그림그림그림 흄흄흄흄 발생량의 주효과도발생량의 주효과도발생량의 주효과도발생량의 주효과도3-313-313-313-31

단계 설계 요약(8) 2

표표표표 최최최최적설계적설계적설계적설계3-16 Flux3-16 Flux3-16 Flux3-16 Flux

- 54 -

단계 설계에서 결정된 아크 안정성 비드 외관 슬래그 박리성 내 포크마크Flux 2 , , ,

성 가스 방출 흄발생량에 미치는, , TiO2, CaO, SiO2 성분의 영향을 표 에, F 3-16

요약하였다 와 가 으로 최적화한 값과 가장 일치하고 있다. #3 flux #8 flux Minitab .

그런데 에서는 가 이고 에서는 가 이다 으로#3 flux F 9.5% , #8 flux F 4.0% . Minitab

분석한 결과를 살펴보면 가 인 경우는 흄 발생량이 적고 가 인 경우F 9.5% , F 4.0%

는 내포크마크성이 우수하다 이상의 결과로부터 배합을 최적설계 조건으. #8 flux

로 정하였다.

배합에 대한 용접금속의 기계적 특성을 평가한 결과를 표 에 요약하#8 flux 3-17

였다 에서 요구하는 물성치를 모두 만족하고 있음을 알 수 있다. API 2W GRSO .

표표표표 배배배배합에 대한 용접합에 대한 용접합에 대한 용접합에 대한 용접금속금속금속금속의 기계적 특성의 기계적 특성의 기계적 특성의 기계적 특성3-173-173-173-17 ####8 flux8 flux8 flux8 flux

평가3. CTOD

가 실험체 제작. CTOD

에 의하면 용접의 경우 입열량은 와 을 유지해야API RP 2Z SA 3.0kJ/mm 4,5kJ/mm

하며 로 입열 시에는 예열온도는 층간온도는 를 초과해서, 3.0kJ/mm 100 , 150℃ ℃

는 않된다 한편 입열량이 인 경우에는 입열랑이 인 경우와는. 4.5kJ/mm 3.0kJ/mm

달리 예열온도와 충간온도가 모두 를 초과해아 한다 표 과 표 에250 . 3-18 3-19℃

각각 입열량을 와 로 하였을 경우의 용접조건을 정리하였다 모4.5kJ/mm 3.0kJ/mm .

든 용접조건이 를 만족함을 알 순 있다API RP 2Z .

표표표표 입입입입열량 일 경우 용접조건열량 일 경우 용접조건열량 일 경우 용접조건열량 일 경우 용접조건3-18 4.5k3-18 4.5k3-18 4.5k3-18 4.5kJJJJ/mm/mm/mm/mm

- 55 -

표표표표 입입입입열량 일 경우 용접조건열량 일 경우 용접조건열량 일 경우 용접조건열량 일 경우 용접조건3-19 3.0k3-19 3.0k3-19 3.0k3-19 3.0kJJJJ/mm/mm/mm/mm

실험체는 그림 와 같이 의 를 사용CTOD 3-32 Bx2B type 3 point bend specimen

하였다 이때 상세는 그림 과 같다. groove 3-33 .

그림 의 실험체그림 의 실험체그림 의 실험체그림 의 실험체3-32 Bx2B t3-32 Bx2B t3-32 Bx2B t3-32 Bx2B tyyyype CTODpe CTODpe CTODpe CTOD

- 56 -

그림 상세그림 상세그림 상세그림 상세3-33 groove3-33 groove3-33 groove3-33 groove

나 실험. CTOD

용접부 잔류용력을 제거하기 위해서 그림 의 왼쪽 사진에서 보는 것처럼 노치3-34

양쪽 선단에 각 각 만큼 가압하였다 그림 의 오른쪽 사진은 가압 후 노0.5% . 3-34

치 선단의 형상을 나타낸다.

그 림그 림그 림그 림 3-34 total compression3-34 total compression3-34 total compression3-34 total compression

그림 는 실험과정을 보여준다 을 준 노치 선단에3-35 CTOD . Local compression

을 발생시킨다 이때 가압하는 지그가 회전하지 못하게precrack . hydraulic cylinder

를 고정장치를 이용해서 고정시키는 것이 중요하다 원하는 길이만큼head .

이 성장되면 실험을 중단하고 에서 파괴실험을 한다 실험의precrack , -10 . CTOD℃

자세한 사항은 제 장 시험법 을 참조하기 바란다‘ 1 3. CTOD ’ .

- 57 -

그림 실험과정그림 실험과정그림 실험과정그림 실험과정3-35 CTOD3-35 CTOD3-35 CTOD3-35 CTOD

다 실험결과. CTOD

(1) Weld metal

입열량 일 경운 에서의 실험결과를 표 에 정리하3.Okl/nlnl weld nletal CTOD 3-fO

였다 그림 끈 극선에서 보는 것처럼 이 발생하였다. 3-36 P vs. CN:OD pop-in .

양이 를 초과하기 때은에 와 는 애 발생한 지점에서 계산Pop-in 5% , fmax VP pop-in

하였다 는 는 였다 균열길 이를 측정한 결과 유. "luf fmaf 246933.3N, VP 1.90n1in .

효한 것으로 판명줴었다 그림 참조 입열량 일 경운( 3-3 ). 3,Okl/n.rn weld utetal「

의 값은 로 개즌치 를 초곽하였다 그림 은 용접금CTOD 0.627n)hi 0.13n1n1 . 3-38

속 내에 피로근열의 위치를 나타낸다 최로균열이 용접금속 내에 있음을 알. 100%

수 있다.

표 실험결과표 실험결과표 실험결과표 실험결과3-20 CTOD (WD3O3-20 CTOD (WD3O3-20 CTOD (WD3O3-20 CTOD (WD3O####1)1)1)1)

- 58 -

그림 곡선그림 곡선그림 곡선그림 곡선3-36 P vs. CMOD (WD303-36 P vs. CMOD (WD303-36 P vs. CMOD (WD303-36 P vs. CMOD (WD30####l)l)l)l)

그림 파단그림 파단그림 파단그림 파단면면면면3-37 (WD3O3-37 (WD3O3-37 (WD3O3-37 (WD3O####1)1)1)1) 그림그림그림그림 피피피피로균열 위치로균열 위치로균열 위치로균열 위치3-383-383-383-38

입열량 일 경우 에서의 실험결과를 표 에 정리하였4.5kJ/mm weld metal CTOD 3-2l

다 그림 의 곡선에서 보는 것처럼 이 발생하였다. 3-39 P vs. CMOD pop-in .

양이 를 초과하기 때문에Pop-in 5% , Fmax와 는 이 발생한 지점에서 계산VP pop-in

하였다 이때. Fmax는 259684.6N, Vp는 였다 균열길이를 측정한 결과 유효7.40mm .

한 것으로 판명되었다 그림 참조 입열량 일 경우 의( 3-40 ). 4.5kJ/mm weld metal

값은 로 기준치 를 초과하였다 그림 은 용접금속 내CTOD 2.088mm 0.13mm . 3-41

에 피로균열의 위치를 나타낸다 피로균열이 용접금속 내에 있음을 알 수 있. 100%

다.

- 59 -

표 실험결과표 실험결과표 실험결과표 실험결과3-21 COD (WD453-21 COD (WD453-21 COD (WD453-21 COD (WD45####1)1)1)1)

그림 곡선그림 곡선그림 곡선그림 곡선3-39 P vs. CMOD (WD453-39 P vs. CMOD (WD453-39 P vs. CMOD (WD453-39 P vs. CMOD (WD45####1)1)1)1)

- 60 -

그림 파단그림 파단그림 파단그림 파단면면면면3-40 (WD453-40 (WD453-40 (WD453-40 (WD45####1)1)1)1) 그림그림그림그림 피피피피로균열 위치로균열 위치로균열 위치로균열 위치3-413-413-413-41

입열량 일 경우 에서의 또 다른 실험결과를 표 에4.5kJ/mm weld metal CTOD 3-22

정리하였다 그림 의 곡선에서 보는 것처럼 애 발생하였. 3-42 P vs. CMOD pop-in

다 양이 를 초과하기 때문에. Pop-in 5% , Fmax와 는 이 발생한 지점에서VP pop-in

계산하였다 이때. Fmax는 251827.IN, Vp는 였다 균열길이를 측정한 결과5.71mm .

유효한 것으로 판명되었다 그림 참조 입열량 일 경우( 3-43 ). 4.5kJ/mm weld metal

의 값은 로 기준치 를 초과하였다 그림 는 용접금CTOD 1.6378mm 0.13mm . 3-44

속 내에 피로균열의 위치를 나타낸다 피로균열이 용접금속 내에 있음을 알. 100%

수 있다.

표 실험결과표 실험결과표 실험결과표 실험결과3-22 CTOD (WD453-22 CTOD (WD453-22 CTOD (WD453-22 CTOD (WD45####2)2)2)2)

- 61 -



입열량 일 경우 에서의 또 다른 실험결과를 표 에4.5kJ/mm weld metal CTOD 3-23

정리하였다 그림 의 곡선에서 보는 것처럼 이 발생하였. 3-45 P vs. CMOD pop-in

다 양이 를 초과하기 때문에. Pop-in 5% , Fmax와 는 이 발생한 지점에서Vp pop-in

계산하였다 이때. Fmax는 277398.4N, Vp는 였다 균열길이를 측정한 결과5.00mm .

유효한 것으로 판명되었다 그림 참조 입열량 일 경우 의( 46 ). 4.5kJ/mm weld metal

값은 로 기준치 를 초과하였다 그림 은 용접금속 내CTOD 1.546mm 0.13mm . 3-47

에 피로균열의 위치를 나타낸다 피로균열이 용접금속 내에 있음을 알 수 있. 100%

다.

- 62 -

표 실험결과표 실험결과표 실험결과표 실험결과3-23 CTOD (WD453-23 CTOD (WD453-23 CTOD (WD453-23 CTOD (WD45####3)3)3)3)


- 63 -


(2) CG region

입열량 일 경우 에서의 실험결과를 표 에 정리하3.0kJ/mm CG region CTOD 3-24

였다 그림 의 곡선에서 보는 것처럼 이 발생하였다. 3-48 P vs. CMOD pop-in .

앙이 를 초과하기 않기 때문에Pop-in 5% , Fmax와 는 가 최대로 측정한Vp COD gage

지점에서 계산하였다 이때. Fmax는 305148.5N, Vp는 였다 균열길이를 측10.93mm .

정한 결과 유효한 것으로 판명되었다 그림 참조 입열량 일 경우( 3-49 ). 3.0kJ/mm

의 값은 로 기준치 를 초과하였다 그림 은CG region CTOD 3.274mm 0.25mm . 3-50

내에 피로균열의 위치를 나타낸다 피로균열은 시험체 두께의 중안 의HAZ . 2/3

이내에 있어야 하는데 의 경우는 로 규정을 만족하지 못하고 있75% , CG3O#1 65%

다 그러나 의 의 분율은 로 규정인 를 초과하고 있. CG Region Precrack 19.2% 15%

다.

표 실표 실표 실표 실힘힘힘힘결과결과결과결과3-24 CTOD (CG303-24 CTOD (CG303-24 CTOD (CG303-24 CTOD (CG30####1)1)1)1)

- 64 -

그림 곡선그림 곡선그림 곡선그림 곡선3-48 f vs. CMOD (CG303-48 f vs. CMOD (CG303-48 f vs. CMOD (CG303-48 f vs. CMOD (CG30####1)1)1)1)

그림 파단그림 파단그림 파단그림 파단면면면면3-46 (CG303-46 (CG303-46 (CG303-46 (CG30####1)1)1)1) 그림그림그림그림 피피피피로균열 위치로균열 위치로균열 위치로균열 위치3-503-503-503-50

입열량 일 경우 에서의 또 다른 실험결과를 표 에3.0kJ/mm CG region CTOD 3-25

정리하였다 그림 의 곡선에서 보는 것처럼 이 발생하지. 3-51 P vs. CMOD pop-in

않았다 이때. Fmax는 308663.7N, Vp는 였다 균열길이를 측정한 결과 유10.15mm .

효한 것으로 판명되었다 그림 참조 입열량 일 경우 의( 3-52 ). 3.0kJ/mm CG region

값은 로 기준치 를 초과하였다 그림 은 내에 피CTOD 3.079mm 0.25mm . 3-53 HAZ

로균열의 위치를 나타낸다 피로균열은 시험체 두께의 중안 의 이내에 있. 2/3 75%

어야 하는데 의 경우는 로 규정을 만족하지 못하고 있다 그러나, CG30#1 71.7% .

의 의 분율은 로 규정인 를 초과하고 있다CG Region Precrack 31.7% 15% ,

- 65 -

표 실험결과표 실험결과표 실험결과표 실험결과3-25 CTOD (CG303-25 CTOD (CG303-25 CTOD (CG303-25 CTOD (CG30####2)2)2)2)

그림 곡선그림 곡선그림 곡선그림 곡선3-51 P vs. CMOD (CG303-51 P vs. CMOD (CG303-51 P vs. CMOD (CG303-51 P vs. CMOD (CG30####2)2)2)2)

- 66 -


입열량 일 경우 에서의 또 다른 실험결과를 표 에3.0kJ/mm CG region CTOD 3-26

정리하였다 그림 의 곡선에서 보는 것처럼 이 발생하였. 3-54 P vs. CMOD pop-in

다 양이 를 초과하기 않기때문에. Pop-in 5% , Fmax와 Vp는 가 최대로 측COD gage

정한 지점에서 계산하였다 이때. Fmax는 290674.2N, Vp는 였다 균열길이10.16mm .

를 측정한 결과 유효한 것으로 판명되었다 그림 참조 입열량 일( 3-55 ). 3.0kJ/mm

경우 의 값은 로 기준치 를 초과하였다 그림CG region CTOD 2.932mm 0.25mm .

은 내에 피로균열의 위치를 나타낸다 피로균열은 시험체 두께의 중안3-56 HAZ .

의 이내에 있어야 하는데 의 경우는 로 규정을 만족하고 있2/3 75% , CG30#l 84.2%

다 또한 의 분율도 로 규정인 를 초과하고 있다. CG Region Precrack 30,8% 15% .


- 67 -

그림 곡선그림 곡선그림 곡선그림 곡선3-54 P vs. CMOD (CC3O3-54 P vs. CMOD (CC3O3-54 P vs. CMOD (CC3O3-54 P vs. CMOD (CC3O####5)5)5)5)


입열량 일 경우 에서의 딘 실험결과를 표 에 정리하4.5kJ/mm CG region CTO 3-27

였다 그림 의 곡선에서 보는 것처럼 이 발생하였다. 3-57 P vs. CMOD pop-in .

양이 를 초과하기 않기 때문에Pop-in 5% , Fmax와 Vp는 가 최대로 측정한COD gage

지점에서 계산하였다 이때. Fmax는 271237.2N, Vp는 였다 균열길이를 측10.14mm .

정한 결과 유효한 것으로 판명되었다 그림 참조 입열량 일 경우( 3-58 ). 4.5kJ/mm

의 값은 로 기준치 를 초과하였다 그림 는CG region CTOD 2.906mm 0.25mm . 3-59

내에 피로균열의 위치를 나타낸다 피로균열은 시험체 두께의 중안 의HAZ . 2/3

이내에 있어야 하는데 의 경우는 로 규정을 만족하지 못하고75% , CG30#1 64.7%

있다 또한 의 의 분율도 로 규정인 를 만족하지 못하. CG Region Precrack 6.9% 15%

고 있다.

- 68 -


그림 곡선그림 곡선그림 곡선그림 곡선3-57 P vs. CMOD (CC453-57 P vs. CMOD (CC453-57 P vs. CMOD (CC453-57 P vs. CMOD (CC45####4)4)4)4)

- 69 -


(3) SCHAZ

입열량 일 경우 에서의 실험결과를 표 에 정리하였다3.0kJ/mm SCHAZ CTOD 3-28 .

그림 의 곡선에서 보는 것처럼 이 발생하였다 양3-60 P vs. CMOD Pop-in . Pop-in

이 를 초과하기 때문에5% , Fmax와 Vp는 이 발생한 지점에서 계산하였다 이pop-in .

때 Fmax는 271512.9N, Vp는 였다 균열길이를 측정한 결과 유효한 것으로6.38mm .

판명되었다 그림 참조 입열랑 일 경우 의 값은( 3-61 ). 3.0kJ/mm SCHAZ CTOD

로 기준치 를 초과하였다 그림 는 내에 피로균열 위치1,868mm 0.25mm . 3-62 HAZ

를 나타낸다 의 의 분율은 로 규정인 를 만족하지 못하고. SCHZ Precrack 29.3% 50%

있다.

표 실험결과표 실험결과표 실험결과표 실험결과3-28 CTOD (SC303-28 CTOD (SC303-28 CTOD (SC303-28 CTOD (SC30####2)2)2)2)

‘‘‘‘

- 70 -

그림 곡선그림 곡선그림 곡선그림 곡선3-60 P vs. CMOD (SC303-60 P vs. CMOD (SC303-60 P vs. CMOD (SC303-60 P vs. CMOD (SC30####2)2)2)2)

그림 파단그림 파단그림 파단그림 파단면면면면3-61 (SC303-61 (SC303-61 (SC303-61 (SC30####2)2)2)2) 그림그림그림그림 피피피피로균열 위치로균열 위치로균열 위치로균열 위치3-623-623-623-62

입열량 일 경우 에서의 또 다른 실험결과를 표 에 정3.0kJ/mm SCHAZ CTOD 3-29

리하였다 그림 의 곡선에서 보는 것처럼 이 발생하였다. 3-63 P vs. CMOD pop-in .

양이 를 초과하기 때문에Pop-in 5% , Fmax와 Vp는 이 발생한 지점에서 계산하pop-in

였다 이때. Fmax는 257589.9N, Vp는 였다 균열길이를 측정한 결과 유효한3.36mm .

것으로 판명되었다 그림 참조 입열량 일 경우 의( 3-64 ). 3.0kJ/mm SCHAZ CTOD

간은 로 기준치 를 초과하였다 그림 는 내에 피로균열1.054mm 0.25mm . 3-65 HAZ

의 위치를 나타낸다 의 의 분율은 로 규정인 를 만족하지. SCHAZ Precrack 5.8% 50%

못하고 있다.

- 71 -



- 72 -


입열량 일 경우 에서의 또 다른 실험결과를 표 에 정3.0kJ/mm SCHAZ CTOD 3-30

리하였다 그림 의 곡선에서 보는 것처럼 이 발생하였다. 3-66 P vs. CMOD pop-in .

양이 를 초과하기 때문에Pop-in 5% , Fmax와 VP는 이 발생한 지점에서 계산pop-in

하였다 이때. Fmax는 269514.0N, VP는 였다 균열길이를 측정한 결과 유효5.39mm .

한 것으로 판명되었다 그림 참조 입열량 일 경우 의( 3-67 ). 3.0kJ/mm SCHAZ

값은 로 기준치 를 초과하였다 그림 은 내에 피CTOD 1.627mm 0.25mm . 3-68 HAZ

로균열의 위치를 나타낸다 의 분율은 로 규정인. SCHAZDML Precrack 12.0% 50%

를 만족하지 못하고 있다.

표 실험결과표 실험결과표 실험결과표 실험결과3-30 CTOD (SC3O3-30 CTOD (SC3O3-30 CTOD (SC3O3-30 CTOD (SC3O####4)4)4)4)

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그림 곡선그림 곡선그림 곡선그림 곡선3-66 P vs. CMOD (SC3O3-66 P vs. CMOD (SC3O3-66 P vs. CMOD (SC3O3-66 P vs. CMOD (SC3O####4)4)4)4)


입열랑 일 경우 에서의 실험 결과를 표 에 정리하였4.45kJ/mm SCHAZ CTOD 3-31

다 그림 의 곡선에서 보는 것처럼 이 발생하지 않았다. 3-69 P vs. CMOD pop-in .

Fmax와 Vp는 가 최대로 측정한 지점에서 계산하였다 이때COD gage . Fmax는

268480.1N Vp는 였다 균열길이를 측정한 결과 유효한 것으로 판명되었다5.29mm .

그림 참조 입열량 일 경우 의 값은 로 기( 3-70 ). 4.5kJ/mm SCHAZ CTOD 1.586mm

준치 를 초과하였다 그림 은 내에 피로균열의 위치를 나타낸다0.25mm . 3-71 HAZ .

의 의 분율은 로 규정인 를 만족하지 못하고 있다SCHAZ Precrack 8.5% 50% .

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제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도4444

제 절 목표달성도제 절 목표달성도제 절 목표달성도제 절 목표달성도1111

본 지원기술 사업을 통해서 개발된 보증 용접재료의 물성은 다음과 같CTOD SA

다.

용접금속의 항복강도는 이고 인장강도는 이다1) 524MPa , 585MPa .

용접금속 에서의 은 평균 이며 가장 낮은 개별 값은 이다2) -60 CVN 158J , 154J .℃

용접금속 에서의 는 입열량 일 경우 이고 입열3) -10 CTOD 3.0kJ/mm 0.627mm ,℃

량 일 경우 이다4.5kJ/mm 2,906mm .

에서의 는 입열량 일 경우 이고 입4) CG region -10 CTOD 3.0kJ/mm 2.932mm , d℃

열량 일 경우 이다4.5kJ/mm 2.906mm .

에서의 는 입열량 일 경우 이고 입열량5) SCHAZ -10 CTOD 3.0kJ/mm 1.054mm ,℃

일 경우 이다45SkJ/mm 1.586mm .

이상의 결과로부터 개발된 보증 용접재료는 강재에 적6) CTOD SA API 2W CR50

용이 가능함을 알 수 있다.

제 절 기여도제 절 기여도제 절 기여도제 절 기여도2222

본 기술지원 사업에서 는 을 이용해서 최적설계기술을 제시하였으RIST Minitab flux

며 고려용접봉은 최적설계조건에 맞춰 를 제조하고 실험을 자체적으로 순, flux BOP

행하였다 특히 고려용접봉은 능동적으로 외국산 보증 용접재료의 성분. CTOD SA

을 분석함으로써 기술개발이 손쉽게 진행되도록 지원하였다 평가 관련해서. CTOD

는 시험법 및 평가기술에 대해서 가 체계적으로 전파하였다 실험은RIST . CTOD

설비를 이용해서 수행하였다RTST .

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제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

본 기술지원 사업을 통해서 개발된 보증 용접재료 상품명1) CTOD SA ( :

는 현재 국내에서 가장 수요가 많은 강재를 사용EF-200LTxKD-50) API 2W GR50

하고 있는 등에 적용할 예정임EPSO

본 기술지원 사업을 통해서 전파된 최적설계기술은 이나2) flux API 2W GR60

등과 같은 향후 수요가 발생될 강재에 대한 용접재료개발에 활용할 예정임S460

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해양구조물 저온인성 후육강관 용접재료 개발 및 지원 기술지원 ·...

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