용접조건과 전류밀도에 따른 페라이트 스테인리스강의 수소취성에 관한 연구 The Study on the Hydrogen Embrittlement of ferrite Stainless Steel with Welding Conditions and Current Density원문보기
스테인리스 강재 STS 444에 있어서 용접조건에 따른 수소취성의 민감도와 인가 전류밀도에 따른 수소취성의 영향을 고찰하고자 $0.5M\;H_2SO_4+0.001M\;As_2O_3$ 수용액에서 전기화학적 부식시험장치로 전류밀도를 5, 10, 15, 20 $mA/cm^2$로 인가하여 U 벤드 시험편의 수소취성에 관해 연구하였다. 이때 파괴되는 시간을 조사하여 수소취성을 고찰하였으며, 금속조직 현미경 사진을 비교하여 금속조직적인 연관 특성을 고찰하였다. STS 444 강재에 있어서 용접조건 즉 보호가스양의 변화에 따라서 수소취성에 대한 큰 영향을 받고 있으며, 전류밀도에 따라서도 많은 영향을 받고 있다. 특히 인가전류밀도가 높아짐에 따라 수소균열이 급격히 빨라지고 있음을 알 수 있다.
스테인리스 강재 STS 444에 있어서 용접조건에 따른 수소취성의 민감도와 인가 전류밀도에 따른 수소취성의 영향을 고찰하고자 $0.5M\;H_2SO_4+0.001M\;As_2O_3$ 수용액에서 전기화학적 부식시험장치로 전류밀도를 5, 10, 15, 20 $mA/cm^2$로 인가하여 U 벤드 시험편의 수소취성에 관해 연구하였다. 이때 파괴되는 시간을 조사하여 수소취성을 고찰하였으며, 금속조직 현미경 사진을 비교하여 금속조직적인 연관 특성을 고찰하였다. STS 444 강재에 있어서 용접조건 즉 보호가스양의 변화에 따라서 수소취성에 대한 큰 영향을 받고 있으며, 전류밀도에 따라서도 많은 영향을 받고 있다. 특히 인가전류밀도가 높아짐에 따라 수소균열이 급격히 빨라지고 있음을 알 수 있다.
This study attempted to examine how the hydrogen embrittlement susceptibility of the STS 444 stainless steel varies under different welding conditions and how its effect on hydrogen embrittlement differs by the impressed current density levels. For doing so, U bend test specimens was used to impress...
This study attempted to examine how the hydrogen embrittlement susceptibility of the STS 444 stainless steel varies under different welding conditions and how its effect on hydrogen embrittlement differs by the impressed current density levels. For doing so, U bend test specimens was used to impress the current density at 5,10, 15, and 20 $mA/cm^2$ in the $0.5M\;H_2SO_4+0.001M\;As_2O_3$ solution with an electrochemical corrosion tester. The hydrogen embrittlement was assessed by observing the time to failure, and then the microphotographs of metal structures were compared to investigate the metal- related structural properties. The study findings suggest that the effect on hydrogen embrittlement for the STS 444 steel significantly depends on both the welding conditions, or variations in the amount of shield gas, and the levels of current density. In particular, as the impressed current density increases, the hydrogen embrittlement increases rapidly.
This study attempted to examine how the hydrogen embrittlement susceptibility of the STS 444 stainless steel varies under different welding conditions and how its effect on hydrogen embrittlement differs by the impressed current density levels. For doing so, U bend test specimens was used to impress the current density at 5,10, 15, and 20 $mA/cm^2$ in the $0.5M\;H_2SO_4+0.001M\;As_2O_3$ solution with an electrochemical corrosion tester. The hydrogen embrittlement was assessed by observing the time to failure, and then the microphotographs of metal structures were compared to investigate the metal- related structural properties. The study findings suggest that the effect on hydrogen embrittlement for the STS 444 steel significantly depends on both the welding conditions, or variations in the amount of shield gas, and the levels of current density. In particular, as the impressed current density increases, the hydrogen embrittlement increases rapidly.
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제안 방법
따라서 본 연구는 용접조건에 따라 제작된 각각의 U벤드 시험편을 0.5M H2S04+0.001M As2O3 수용액 중에서 전기화학적 부식시험장치로 음극분극시켜 수소를 침투시켰으며 이때 파괴되는 시간을 조사하였다. 용접조건에 따른 파괴시간과 전류밀도 변화에 따른 파괴시험을 동시에 진행하여 각각의 조건에 따른 수소취성 민감도를 고찰하였다.
본 실험은 용접조건과 인가전류에 따른 U 벤드 시험편의 수소취성에 관한 연구를 하기 위해서 Fig. 4와 같은 전기화학적 분극시험장치를 이용하였다.
수소 침투를 가속시키기 위해서 0.5M H2SO4 + 0.001M As2O3 수용액에서 실시하였으며 U 벤드 시험편 노출면이 3cm 잠길 정도로 수면을 유지시켰다. 여기서, 수용액은 0.
실험은 U 벤드 시험편을 시험편 보조대에 걸쳐놓고 전선으로 Potentiostat/Galvanostat/ PC에 연결하여 접촉에 의해서 전기적으로 통하게 하였다.
용접조건별 용접 건전성과 수소취성과의 연관 특성은 금속조직 현미경 사진을 통해서 고찰하였다.
001M As2O3 수용액 중에서 전기화학적 부식시험장치로 음극분극시켜 수소를 침투시켰으며 이때 파괴되는 시간을 조사하였다. 용접조건에 따른 파괴시간과 전류밀도 변화에 따른 파괴시험을 동시에 진행하여 각각의 조건에 따른 수소취성 민감도를 고찰하였다.
음극분극전 류밀도는 5, 10, 15, 20mA/cm2 4단계로 변화시켰으며 각 전류밀도를 인가했을 때 파괴되는 시간을 10분 간격으로 측정하였고 파괴형상을 광학현미경으로 촬영하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용된 시험재료는 Table 1과 같은 화학성분과 기계적 성질을 가진 페라이트계 스테인리스강재 STS 444이다.
시험편은 Fig. 3과 같이 노출되는 부분은 1 차로 CC-120w 샌드페이퍼로 연마하고 2차로 CC-400W 샌드페이퍼로 연마하였다.
성능/효과
6은 금속조직 광학현미경 사진이다. Fig. 5에서 고찰한 바와 같이 수소취성에 가장 민감한 용접조건 A4의 조직이 많이 성장해 있음을 알 수 있는데 이는 보호가스양이 적기 때문에 냉각이 충분치 않아 조직이크게 성장 되었고 수소취성 또한 민감하게 나타난 것으로 판단된다. 보호가스양이 많은 용접조건 A1 은 냉각이 심하게 이루어져 입열양 부족으로 유동성이 떨어졌으며 그로 인하여 용접건전성이 나빠져 수소취성에 민감한 것으로 사료된다[4, 11].
STS 444 강재에 있어서 용접조건과 전류밀도가 수소취성에 미치는 특성을 연구한 결과 보호가스양에 따라서 수소취성의 민감도가 크게 영향을 받고 있으며, 인가전류밀도가 높아짐에 따라 수소균열이 급격히 빨라지고 있음을 알 수 있다.
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