STS304강의 단시간 크리프 파단특성 평가

Abstract

The objective of this paper is to investigate the relationship between the short-term creep rupture time and the creep rupture properties at three different elevated temperatures in STS304 stainless steel. Uniaxial constant stress creep rupture tests were performed on the steel to observe the creep rupture behaviors at the elevated temperatures of 600, 650 and 700, according to the testing matrix. It is very important to predict creep life in practical creep design problems. As one of the series of studies on the statistical modelling of probabilistic creep rupture time and the development of creep life prediction techniques, the relationship between applied stress and creep rupture behaviors, such as creep strain rate and rupture time, were investigated. In addition, the Monkman-Grant relationship was observed between the steady-state creep rate and the creep rupture time. The creep rupture surfaces observed by SEM showed up dimple phenomenon at all conditions.1. 서 론크리프(Creep)란 일정 하중 또는 일정 응력하에서 시간의 경과와 더불어 변위 혹은 변형률이 증가하는 현상을 말한다. 상온에서 탄소성거동을 보이는 재료라 하더라도 고온하에서는 일정 하중 또는 응력하에서 시간에 따라 변형률이 증가하는 것이 일반적이다. 이와 같이 시간에 의존하는 변형을 크리프 현상이라 하며, 경험에 의하면 이 현상은 온도와 아주 밀접한 관계가 있고, 또한 크리프 속도는 온도의 상승과 더불어 급격히 증가하는 것으로 알려져 있다(Hult, 1966).현재 선박이나 해양구조물 등의 열기관, 자동차나 항공기 등의 엔진, 발전소 보일러, 터빈, 원자로 부품 등의 여러 가지 고온 분위기하에서의 사용 기회가 증가하고 있을 뿐 아니라 효율 면에서도 이들의 사용 온도가 높아지는 추세이다. 이러한 고온 분위기하에서 사용되는 내열강 또는 내열합금의 개발과 더불어 이들 재료에 대한 고온 강도, 특히 크리프 강도 특성에 관한 연구가 중요하다. 이와 같은 재료는 고온에서 장시간 사용되므로 고온 파괴, 즉 크리프 손상에 의한 고장 및 파손으로 경제적 손실은 물론 인명 피해까지도 발생할 수 있다. 그러므로 이러한 강재의 장시간 고온 크리프 특성을 비교적 단시간 크리프 실험을 통하여 파악하고 크리프 안전 강 와 수명을 예측함으로써 고장이나 파손을 방지하는 하는 것은 고온재료의 사용에 있어서 중요한 요소라 할 수 있다(이상국 등, 교신저자 공유식: 부산광역시 남구 용당동 산 100051-620-1623 kongys@pknu.ac.kr 2000; Kim et al., 2001).