KR101466102B1 - Method and device for measuring hydrogen cracking of welding part - Google Patents

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최지원
함효식
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

Provided are a method and a device for measuring hydrogen cracking in a welding portion. According to the present invention, a diffusible hydrogen amount is subject to continuous control in a single test piece so the number of experiments required for obtaining the critical hydrogen concentration can be significantly reduced. The method for measuring hydrogen cracking in a welding portion includes a step in which the groove-formed test piece is arranged below a welding torch; a step in which the welding torch is moved in a longitudinal direction of the groove for continuous welding portion formation and the diffusible hydrogen amount is changed at the same time; and a step in which the presence and absence of cracking depending on the diffusible hydrogen amount is measured. The change in the diffusible hydrogen amount is performed by changing a contact tip-to-workpiece distance (CTWD).

Description

용접부의 수소 크랙 측정 방법 및 측정 장치 {METHOD AND DEVICE FOR MEASURING HYDROGEN CRACKING OF WELDING PART}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method and a device for measuring hydrogen cracks in a welded portion,

본 발명은 용접부의 수소 크랙 측정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용접부의 임계 수소 농도를 구하기 위한 수소 크랙 측정 방법 및 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring hydrogen cracking in a welded portion, and more particularly to a method and a device for measuring hydrogen cracking to obtain a critical hydrogen concentration in a welded portion.

수소 크랙(hydrogen cracking)은 용접부의 대표적인 결함 중 하나이다. 일반적으로 수소 크랙은 수소 농도, 용접부 잔류 응력, 크랙 민감성 미세 조직이 임계치에 도달할 때 발생하는 것으로 알려져 있으나, 정확한 생성 매커니즘은 아직 규명되지 않았다.Hydrogen cracking is one of the typical defects in welds. Generally, hydrogen cracks are known to occur when hydrogen concentration, weld residual stress, and crack-sensitive microstructure reach a critical value, but the precise mechanism of formation has not been elucidated yet.

용착 금속의 미세 조직은 시공 단계에서 이미 결정된 것이므로 실질적인 실험 변수는 응력과 수소량이 된다. 따라서 응력과 수소량을 변화시켜 크랙의 유무를 관찰하고 이로부터 경험적인 식을 도출하여 용접부의 크랙을 방지하고자 하는 다양한 연구들이 진행되고 있으며, 많은 실험법들이 개발되고 있다.Since the microstructure of the deposited metal is already determined at the construction stage, the actual experimental parameters are stress and hydrogen content. Therefore, various studies have been conducted to prevent cracks in welds by observing the presence of cracks by varying the stress and the amount of hydrogen, and by deriving empirical formulas therefrom, many experimental methods have been developed.

임계 응력의 경우 동일한 시편에 외부적인 힘을 점진적으로 증가시키는 방법으로 크랙이 발생하는 응력을 구할 수 있다. 그러나 임계 수소 농도를 구하기 위해서는 시편마다 수소 농도를 달리하여 용접을 한 후 크랙 유무를 관찰해야 하므로 원하는 실험 결과를 얻기 위해서는 많은 실험과 비용이 소요된다. 즉 특정 범위의 경도에 따른 임계 수소 농도를 얻기 위해서는 실험 회수가 매우 증가하게 된다.In the case of critical stress, the stress generated by cracks can be obtained by gradually increasing the external force to the same specimen. However, in order to obtain the critical hydrogen concentration, it is necessary to observe the presence of cracks after welding with different hydrogen concentration for each specimen. That is, in order to obtain the critical hydrogen concentration according to the hardness of the specific range, the number of experiments is greatly increased.

본 발명은 단일 시편에 대해 확산성 수소량을 연속적으로 제어하여 수소 크랙을 측정함으로써 임계 수소 농도를 용이하게 구할 수 있으며, 실험 회수를 대폭적으로 감소시킬 수 있는 용접부의 수소 크랙 측정 방법 및 측정 장치를 제공하고자 한다.The present invention relates to a method and a device for measuring hydrogen cracks in a welded portion capable of easily obtaining a critical hydrogen concentration by continuously controlling the amount of diffusible hydrogen with respect to a single specimen and greatly reducing the number of experiments, .

본 발명의 일 실시예에 따른 용접부의 수소 크랙 측정 방법은 용접 토치 아래에 홈이 형성된 시편을 배치하는 단계와, 홈의 길이 방향을 따라 용접 토치를 이동시켜 연속으로 용접부를 형성함과 동시에 확산성 수소량을 변화시키는 단계와, 확산성 수소량에 따른 크랙 유무를 측정하는 단계를 포함한다.A method for measuring hydrogen cracks in a weld according to an embodiment of the present invention includes the steps of disposing a test piece having a groove formed under a welding torch, forming a welded portion continuously by moving the welding torch along the longitudinal direction of the groove, Changing the amount of hydrogen, and measuring the presence or absence of cracks depending on the amount of diffusible hydrogen.

확산성 수소량의 변화는 접촉 팁과 모재간 거리(CTWD)를 변화시키는 것에 의해 수행될 수 있다. 확산성 수소량은 접촉 팁과 모재간 거리(CTWD)에 반비례하여 변할 수 있다.The change of the diffusible hydrogen amount can be performed by changing the contact tip-to-workpiece distance (CTWD). The amount of diffusible hydrogen may vary in inverse proportion to the distance between the contact tip and the parent material (CTWD).

용접 토치는 플럭스 코어드 와이어를 사용하는 아크 용접 장치의 일부일 수 있다. 플럭스 코어드 와이어는 확산성 수소량의 변화에 관계없이 시편과 일정한 거리를 유지하도록 제어될 수 있다. 용접 토치는 이동 대차에 설치될 수 있고, 이동 대차는 기울기가 조절되는 주행 지지대 위에서 홈의 길이 방향을 따라 이동할 수 있다.The welding torch may be part of an arc welding apparatus using flux cored wires. The flux cored wire can be controlled to maintain a constant distance from the specimen regardless of changes in diffusible hydrogen content. The welding torch can be installed on a moving bogie, and the moving bogie can move along the longitudinal direction of the groove on the running support on which the tilting is controlled.

용접부의 수소 크랙 측정 방법은 크랙 유무를 측정하는 단계 이전에, 시편에서 종방향 응력이 균일하게 항복 강도에 도달하는 유효 길이를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 유효 길이 내에서 확산성 수소량에 따른 크랙 유무를 측정할 수 있다.The method for measuring hydrogen cracking in a welded portion may further include confirming an effective length in which a longitudinal stress uniformly reaches a yield strength in a specimen before a step of measuring cracking, The presence or absence of a crack can be measured.

본 발명의 일 실시예에 따른 용접부의 수소 크랙 측정 장치는 시편의 홈과 마주하는 용접 토치를 구비한 이동 대차와, 이동 대차를 지지하며 이동 대차의 이동 경로를 안내하는 가이드 레일이 설치된 주행 지지대와, 주행 지지대의 길이 방향에 따른 기울기를 조절하는 경사 제어부를 포함한다. 용접 토치는 주행 지지대의 기울기에 의해 이동 방향을 따라 접촉 팁과 모재간 거리(CTWD)가 변한다.The apparatus for measuring hydrogen cracks in a weld according to an embodiment of the present invention includes a moving carriage having a welding torch facing a groove of a specimen and a traveling support having a guide rail for supporting a moving carriage and guiding a moving path of the moving carriage, And an inclination control unit for adjusting the inclination of the traveling support along the longitudinal direction. In the welding torch, the distance (CTWD) between the contact tip and the parent material changes along the moving direction due to the inclination of the travel support.

이동 대차는 주행 모터 및 주행 바퀴를 구비하는 주행부와, 주행부에 설치된 용접 장치를 포함할 수 있다. 용접 장치는 플럭스 코어드 와이어를 사용하는 아크 용접 장치일 수 있다. 가이드 레일은 홈의 길이 방향과 나란하게 뻗은 랙 기어로 구성될 수 있고, 주행 바퀴는 랙 기어에 맞물리는 피니언 기어로 구성될 수 있다.The moving truck may include a traveling section having a traveling motor and a traveling wheel, and a welding device installed in the traveling section. The welding apparatus may be an arc welding apparatus using a flux cored wire. The guide rail may be constituted by a rack gear extending in parallel with the longitudinal direction of the groove, and the driving wheel may be constituted by a pinion gear meshing with the rack gear.

경사 제어부는 주행 지지대의 양측 단부 아래에 위치하는 한 쌍의 받침대와, 한 쌍의 받침대 각각에 설치되며 주행 지지대와 접하는 롤러와, 한 쌍의 받침대 각각에 설치되어 받침대의 높이를 조절하는 승하강 구동부를 포함할 수 있다.The inclination control unit includes a pair of pedestals positioned below both ends of the travel support, a roller provided on each of the pair of pedestals, a roller in contact with the travel support, an elevating / lowering drive unit installed on each of the pair of pedestals, . ≪ / RTI >

본 실시예에 따르면 한 개의 시편에서 광범위의 수소 농도에 대한 크랙 테스트를 수행할 수 있으므로, 수소 농도별로 복수의 시편을 사용하는 종래의 실험법 대비 측정 회수를 효과적으로 줄일 수 있다.According to this embodiment, since crack test can be performed on a wide range of hydrogen concentration in one specimen, the number of measurements compared to the conventional method using plural specimens per hydrogen concentration can be effectively reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부의 수소 크랙 측정 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 도 1의 수소 크랙 측정을 위한 장치를 나타낸 개략도이다.
도 3a는 용접 토치와 시편을 나타낸 개략도이다.
도 3b는 CTWD 변화에 따른 용착 금속의 확산성 수소량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 크랙 측정 장치를 나타낸 정면도이다.
도 5는 도 4에 도시한 수소 크랙 측정 장치의 좌측면도이다.
도 6은 경사 제어부의 작동으로 주행 지지대가 기울어진 상태를 나타낸 수소 크랙 측정 장치의 정면도이다.
도 7은 용접부의 두께 방향 중심부의 수소 농도 분포를 나타낸 그래프이다.
도 8은 시편 길이 방향에 따른 종방향 잔류 응력 변화를 나타낸 그래프이다.1 is a process flow diagram illustrating a method for measuring hydrogen cracking in a weld according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a schematic diagram showing an apparatus for hydrogen crack measurement in Fig. 1. Fig.
3A is a schematic view showing a welding torch and a specimen.
FIG. 3B is a graph showing changes in the amount of diffusible hydrogen in the deposited metal according to the change in CTWD.
4 is a front view showing a hydrogen crack measurement apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a left side view of the hydrogen crack measurement apparatus shown in FIG.
6 is a front view of the hydrogen crack measurement apparatus showing a state in which the travel support is tilted by the operation of the tilt control unit.
7 is a graph showing the hydrogen concentration distribution at the center in the thickness direction of the welded portion.
8 is a graph showing the longitudinal residual stress change along the specimen length direction.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부의 수소 크랙 측정 방법을 나타낸 공정 순서도이고, 도 2는 도 1의 수소 크랙 측정을 위한 장치를 나타낸 개략도이다.FIG. 1 is a process flow chart showing a method for measuring hydrogen cracking in a weld according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic view showing an apparatus for measuring hydrogen cracking in FIG.

도 1과 도 2를 참고하면, 용접부의 수소 크랙 측정 방법은 용접 토치(10) 아래에 홈(21)이 형성된 시편(20)을 배치하는 제1 단계(S10)와, 홈(21)의 길이 방향을 따라 용접 토치(10)를 이동시켜 연속으로 용접부를 형성함과 동시에 접촉 팁(11)과 모재(시편)간 거리를 변화시키는 제2 단계(S20)와, 확산성 수소량에 따른 크랙 유무를 측정하는 제3 단계(S30)를 포함한다.1 and 2, a method for measuring hydrogen cracking in a welded portion includes a first step S10 of placing a test piece 20 having a groove 21 formed under the welding torch 10, A second step S20 of changing the distance between the contact tip 11 and the base material (specimen) by continuously moving the welding torch 10 along the direction of the welding torch 10, (Step S30).

시편(20)은 한 방향을 따라 긴 유(U)자 모양의 홈(21)을 가진 다층 맞대기 크랙 테스트 시편일 수 있다. 싱글 패스 크랙 테스트의 경우 대부분 종방향으로 크랙이 발생 및 전파되므로 수소량과 크랙 발생의 상관성을 도출하기 어렵다. 본 실시예에 적용되는 시편(20)은 횡방향으로 크랙이 주로 발생하는 두꺼운 멀티패스 시편으로 이루어진다.The specimen 20 may be a multilayer butt crack test specimen having a long U-shaped groove 21 along one direction. In the case of the single-pass crack test, cracks are generated and propagated in the longitudinal direction. Therefore, it is difficult to derive the correlation between the amount of hydrogen and the occurrence of cracks. The specimen 20 applied to the present embodiment is made of a thick multipass specimen in which cracks mainly occur in the transverse direction.

용접 장치는 플럭스 코어드 와이어(Flux Cored Wire, FCW)를 사용하는 아크 용접 장치이며, 시편(20)의 홈(21)과 마주하는 용접 토치(10)를 구비한다. 아크 용접 장치의 구성은 공지 기술이므로 도 2에서는 용접 토치(10)만을 개략적으로 도시하였다.The welding apparatus is an arc welding apparatus using a flux cored wire (FCW) and has a welding torch 10 facing the groove 21 of the specimen 20. Since the configuration of the arc welding device is well known, only the welding torch 10 is schematically shown in FIG.

플럭스 코어드 와이어를 사용하는 아크 용접의 경우, 용접부 확산성 수소량은 전압에 비례하고 접촉 팁과 모재간 거리(Contact tip-to-work distance, 이하 CTWD라 한다)에 반비례하는 것으로 알려져 있다. 특히 모재와 비슷한 강도를 가지는 와이어를 사용하는 경우, CTWD가 변하여도 입열량의 차이가 크지 않으므로 경도는 일정하게 유지되면서 확산성 수소량만 증가한다.For arc welding using flux cored wires, the amount of diffusible hydrogen in the weld is known to be proportional to the voltage and inversely proportional to the contact tip-to-work distance (CTWD). Particularly, in the case of using a wire having a strength similar to that of the base material, even when the CTWD is changed, since the difference in heat input is not large, the hardness is kept constant and the amount of diffusible hydrogen is increased.

도 3a는 용접 토치(10)와 시편(20)을 나타낸 개략도이고, 도 3b는 CTWD 변화에 따른 용착 금속의 확산성 수소량 변화를 나타낸 그래프이다. 도 2와 도 3a에서 부호 11은 접촉 팁이고, 부호 12는 플럭스 코어드 와이어로서 CTWD 변화에 관계없이 시편(20)과 일정한 거리를 유지하도록 조절되어 균일한 아크를 생성한다.FIG. 3A is a schematic view showing the welding torch 10 and the specimen 20, and FIG. 3B is a graph showing changes in the diffusible hydrogen amount of the weld metal according to the CTWD variation. In FIGS. 2 and 3A, reference numeral 11 denotes a contact tip, and reference numeral 12 denotes a flux cored wire, which is adjusted to maintain a constant distance from the specimen 20 regardless of the CTWD variation to produce a uniform arc.

도 3a와 도 3b를 참고하면, CTWD가 작아질수록 용접부의 확산성 수소량이 높아지는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 3A and 3B, it can be seen that the smaller the CTWD, the higher the amount of diffusible hydrogen in the weld.

본 실시예의 수소 크랙 측정 장치는 한 개의 시편(20)에 대해 CTWD를 변화시켜 시편(20)의 용접부에 존재하는 확산성 수소량을 길이 방향을 따라 연속적으로 변화시키며, 이러한 확산성 수소량 변화에 따른 수소 크랙 발생 여부를 관찰할 수 있도록 한다.In the hydrogen crack measurement apparatus of the present embodiment, CTWD is changed for one test piece 20 to continuously change the amount of diffusible hydrogen present in the weld portion of the test piece 20 along the longitudinal direction, So that it can observe whether or not hydrogen cracking occurs.

이를 위해 본 실시예의 수소 크랙 측정 장치는 용접 토치(10)를 홈(21)의 길이 방향을 따라 이동시킴과 동시에 시편(20)에 대한 용접 토치(10)의 높이를 조절하는 구동 장치들을 포함한다.To this end, the hydrogen crack measuring apparatus of the present embodiment includes driving devices for moving the welding torch 10 along the longitudinal direction of the groove 21 and adjusting the height of the welding torch 10 with respect to the specimen 20 .

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 크랙 측정 장치를 나타낸 정면도이고, 도 5는 도 4에 도시한 수소 크랙 측정 장치의 좌측면도이다.FIG. 4 is a front view showing a hydrogen crack measurement apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a left side view of the hydrogen crack measurement apparatus shown in FIG.

도 4와 도 5를 참고하면, 수소 크랙 측정 장치(100)는 용접 토치(10)를 구비한 이동 대차(30)와, 이동 대차(30)를 지지하는 주행 지지대(40)와, 주행 지지대(40)의 길이 방향에 따른 기울기를 조절하는 경사 제어부(50)를 포함할 수 있다. 시편(20)은 용접 토치(10) 아래에서 주행 지지대(40)와 나란하게 위치한다.4 and 5, the hydrogen crack measurement apparatus 100 includes a moving truck 30 having a welding torch 10, a traveling support 40 for supporting the moving truck 30, 40 for adjusting the inclination along the longitudinal direction. The specimen 20 is positioned parallel to the travel support 40 below the welding torch 10.

이동 대차(30)는 주행부와, 주행부에 설치된 용접 장치로 구성된다. 주행부는 도시하지 않은 주행 모터를 내장한 프레임(31)과, 주행 모터의 동력에 의해 회전하는 주행 바퀴(32)를 포함할 수 있다.The moving truck 30 is constituted of a traveling part and a welding device provided in the traveling part. The traveling section may include a frame 31 incorporating a traveling motor (not shown) and a traveling wheel 32 rotated by the power of the traveling motor.

주행 지지대(40)는 이동 대차(30)를 지지함과 더불어 이동 대차(30)의 이동 경로를 제공한다. 이를 위해 주행 지지대(40)에는 주행 바퀴(32)와 맞물리는 가이드 레일(41)이 설치된다. 가이드 레일(41)은 랙 기어로 구성될 수 있고, 주행 바퀴(32)는 피니언 기어로 구성될 수 있다. 가이드 레일(41)과 주행 바퀴(32)의 구성은 전술한 예로 한정되지 않으며 다양하게 변형 가능하다.The traveling support 40 supports the moving carriage 30 and provides a moving path of the moving carriage 30. To this end, a guide rail (41) for engaging with the traveling wheel (32) is installed on the traveling support (40). The guide rail 41 may be composed of a rack gear, and the traveling wheel 32 may be composed of a pinion gear. The configuration of the guide rail 41 and the traveling wheel 32 is not limited to the above example, and can be variously modified.

주행 지지대(40)는 한 방향을 따라 길게 형성되며, 주행 지지대(40)의 양측에 한 쌍의 가이드 레일(41)이 서로 나란하게 구비된다. 따라서 이동 대차(30)와 용접 토치(10)는 주행 모터 작동 시 가이드 레일(41)을 따라 직선 경로로 이동한다.The travel support rods 40 are elongated in one direction and a pair of guide rails 41 are provided on both sides of the travel support rods 40 in parallel with each other. Therefore, the moving truck 30 and the welding torch 10 move along the guide rail 41 in a linear path during operation of the traveling motor.

경사 제어부(50)는 주행 지지대(40)에 연결 설치되어 주행 지지대(40)의 길이 방향에 따른 경사각을 조절한다. 경사 제어부(50)는 주행 지지대(40)의 양측 단부 아래에 위치하는 한 쌍의 받침대(51)와, 한 쌍의 받침대(51) 각각에 설치되며 주행 지지대(40)와 접하는 롤러(52)와, 한 쌍의 받침대(51) 각각에 설치되어 받침대(51)의 높이를 조절하는 승하강 구동부(53)를 포함할 수 있다.The inclination control unit 50 is connected to the travel support 40 to adjust the inclination angle of the travel support 40 along the longitudinal direction. The inclination control unit 50 includes a pair of pedestals 51 located below both ends of the travel support 40, rollers 52 provided on each of the pair of pedestals 51 and in contact with the travel support 40, And a raising and lowering driving unit 53 provided on each of the pair of pedestals 51 to adjust the height of the pedestal 51. [

받침대(51)는 주행 지지대(40)보다 넓은 폭으로 형성될 수 있고, 롤러(52)는 받침대(51)의 중앙 상부에 위치한다. 승하강 구동부(53)는 받침대(51) 아래에 설치된 유압 실린더로 구성될 수 있다. 승하강 구동부(53)는 유압 실린더 이외에 받침대(51)의 높이를 조절할 수 있는 기계적 구성이면 모두 적용 가능하다.The pedestal 51 can be formed wider than the running support 40 and the roller 52 is positioned at the upper center of the pedestal 51. The up-and-down driving unit 53 may be constituted by a hydraulic cylinder installed under the pedestal 51. [ The up-and-down driving unit 53 can be applied to any type of mechanical structure capable of adjusting the height of the pedestal 51 in addition to the hydraulic cylinder.

주행 지지대(40)는 롤러(52) 상부에 위치하여 롤러(52)와 접촉한다. 따라서 승하강 구동부(53)의 작동으로 받침대(51)의 높이가 변할 때 주행 지지대(40)가 자연스럽게 기울어질 수 있다. 받침대(51)는 롤러(52)가 설치되는 중앙 상부에 홈을 형성하여 주행 지지대(40)가 기울어질 때 받침대(51)와 간섭이 일어나지 않도록 한다.The travel support 40 is positioned on the roller 52 and contacts the roller 52. [ Therefore, when the elevation of the pedestal 51 is changed by the operation of the elevation driving unit 53, the traveling pedestal 40 can be tilted naturally. The pedestal 51 forms a groove in the center upper portion where the rollers 52 are installed to prevent interference with the pedestal 51 when the travel pedestal 40 is inclined.

주행 지지대(40)가 기울어질 때 한 쌍의 롤러(52) 위에서 주행 지지대(40)가 이탈하지 않도록 하는 구성이 필요하다. 이를 위해 받침대(51)에 도시하지 않은 스토퍼를 설치하거나, 주행 지지대(40)를 금속으로 제작하고 자성을 가진 롤러(52)를 사용하는 등 다양한 방식이 적용될 수 있다.A configuration is required to prevent the travel support 40 from falling off the pair of rollers 52 when the travel support 40 is tilted. To this end, various methods such as installing a stopper (not shown) on the pedestal 51 or using a metal roller 52 and a magnetic roller 52 may be applied.

경사 제어부(50)는 한 쌍의 받침대(51) 각각의 높이를 조절함으로써 주행 지지대(40)의 양측 단부 높이와 주행 지지대(40)의 기울기를 다양하게 변화시킬 수 있다.The inclination control unit 50 may vary the height of both end portions of the traveling support 40 and the inclination of the traveling support 40 by adjusting the height of each of the pair of pedestals 51.

도 6은 경사 제어부의 작동으로 주행 지지대가 기울어진 상태를 나타낸 수소 크랙 측정 장치의 정면도이다.6 is a front view of the hydrogen crack measurement apparatus showing a state in which the travel support is tilted by the operation of the tilt control unit.

도 6을 참고하면, 시편(20)은 홈(21)의 길이 방향이 용접 토치(10)의 이동 방향과 일치하도록 용접 토치(10) 아래에 설치된다. 용접 토치(10)는 이동 대차(30)의 진행에 따라 시편(20) 위를 이동하면서 시편(20)에 형성된 홈(21)에 용접부를 형성하는데, 주행 지지대(40)의 기울기에 의해 시편(20)에 대한 높이가 점진적으로 변한다.6, the specimen 20 is installed below the welding torch 10 such that the longitudinal direction of the groove 21 coincides with the moving direction of the welding torch 10. The welding torch 10 forms a weld in the groove 21 formed in the test piece 20 while moving on the test piece 20 in accordance with the progress of the moving carriage 30. The welding torch 10 is welded to the test piece 20 by the inclination of the run support 40 20 gradually change in height.

본 실시예의 수소 크랙 측정 장치(100)는 한 개의 시편(20)에 대해 CTWD를 변화시켜 시편(20)의 용접부에 존재하는 확산성 수소량을 길이 방향을 따라 연속적으로 변화시키며, 이러한 확산성 수소량 변화에 따른 수소 크랙 발생 여부를 관찰할 수 있도록 한다.The hydrogen crack measurement apparatus 100 of the present embodiment changes CTWD with respect to one specimen 20 to continuously change the amount of diffusible hydrogen present in the welded portion of the specimen 20 along the longitudinal direction, It is possible to observe the occurrence of hydrogen cracking due to small changes.

도 1에서 제2 단계(S20)는 주행 지지대(40) 위에 용접 토치(10)를 구비한 이동 대차(30)를 설치하고, 경사 제어부(50)의 작동으로 주행 지지대(40)의 기울기를 설정한 다음 이동 대차(30)를 움직여 홈(21)의 길이 방향을 따라 용접부를 연속으로 형성하는 과정으로 이루어질 수 있다.1, the second step S20 includes installing a moving truck 30 having a welding torch 10 on a traveling support 40, setting the inclination of the traveling support 40 by the operation of the inclination control unit 50, And then moving the moving carriage 30 to continuously form a welded portion along the longitudinal direction of the groove 21.

이와 같이 용접 토치(10)의 높이를 변화시키면서 홈(21)의 길이 방향을 따라 연속적인 용접을 실시함으로써 수소량 이외의 다른 용접 변수들은 일정하게 유지하면서 수소량만을 독립적으로 제어할 수 있다.In this manner, by continuously welding along the longitudinal direction of the groove 21 while changing the height of the welding torch 10, only the amount of hydrogen can be controlled independently while maintaining the welding parameters other than the amount of hydrogen.

수소의 확산은 일반적으로 확산 계수와 농도 구배의 영향을 받는다. 확산 계수의 경우 용접부가 냉각되면서 급격히 감소하기 때문에 상온에서는 확산에 크게 영향을 끼치지 않는다. 반면 본 실시예에서는 길이 방향을 따라 연속적인 농도 구배가 발생하므로 상온에서도 계속적인 확산이 이루어질 수 있고, 결국엔 평형 상태에 도달하게 된다.The diffusion of hydrogen is generally influenced by the diffusion coefficient and concentration gradient. The diffusion coefficient does not significantly affect the diffusion at room temperature because the welding portion is cooled rapidly as it is cooled. On the other hand, in the present embodiment, since a continuous concentration gradient occurs along the longitudinal direction, continuous diffusion can be achieved even at room temperature, and eventually the equilibrium state is reached.

도 7은 용접부의 두께 방향 중심부의 수소 농도 분포를 나타낸 그래프로서, 용접 직후와 용접 후 48시간이 경과한 후의 측정 결과를 나타내었다.FIG. 7 is a graph showing the hydrogen concentration distribution at the center in the thickness direction of the welded portion, showing the measurement results immediately after welding and after 48 hours from welding.

도 7을 참고하면, 길이 방향을 따라 점차 평형을 이루는 방향으로 수소 확산이 진행되고 있음을 알 수 있으나, 상온으로 갈수록 그 속도가 매우 느려지기 때문에 48시간이 지난 시점에서도 길이 방향을 따라 큰 편차가 존재하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 7, it can be seen that the diffusion of hydrogen is proceeding in a direction of gradually becoming equilibrium along the longitudinal direction. However, since the rate of hydrogen diffusion becomes slower toward room temperature, a large deviation It can be seen that it exists.

본 실시예의 측정 방법에 따르면 한 개의 시편(20)에서 광범위의 수소 농도에 대한 크랙 테스트를 수행할 수 있으므로, 수소 농도별로 복수의 시편을 사용하는 종래의 실험법 대비 측정 회수를 효과적으로 줄일 수 있다.According to the measuring method of this embodiment, crack test can be performed for a wide range of hydrogen concentration in one specimen 20, so that the number of measurements compared to the conventional method using plural specimens for each hydrogen concentration can be effectively reduced.

한편, 후판 다층 용접부의 횡 크랙은 용접부의 종방향 잔류 응력(longitudinal residual stress)과 밀접한 관계가 있다. 도 8은 시편의 길이 방향에 따른 종방향 잔류 응력 변화를 나타낸 그래프이다.On the other hand, the transverse cracks of the multi-layer welded part of the steel plate are closely related to the longitudinal residual stress of the welded part. 8 is a graph showing the longitudinal residual stress change along the longitudinal direction of the specimen.

대부분의 경우 종방향 응력은 용접 완료 후 냉각 시 거의 항복 응력에 도달하게 된다. 그러나 도 8을 참고하면 시편의 길이 방향 시작 부분과 끝 부분에서 급격하게 응력이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이 부분은 응력과 수소량이 동시에 변하는 부분이므로 수소량과 크랙과의 상관성을 도출하기 어려운 부분이다.In most cases, the longitudinal stress reaches almost the yield stress upon cooling after welding. However, referring to FIG. 8, it can be seen that the stress is abruptly decreased at the beginning and the end of the specimen in the longitudinal direction. This part is a part where the stress and the hydrogen amount change at the same time, so it is difficult to derive the correlation between the hydrogen amount and the crack.

따라서 실험 전 해석 또는 측정 등을 통해 시편(20)의 길이에 따른 유효 길이(종방향 응력이 균일하게 항복 강도에 도달하는 길이)를 확인하고, 유효 길이 내에서 수소량과 크랙의 상관성을 분석 및 도출한다.Therefore, the effective length (the length at which the longitudinal stress uniformly reaches the yield strength) according to the length of the specimen 20 is confirmed through pre-experiment analysis or measurement, and the correlation between the amount of hydrogen and cracks in the effective length is analyzed .

본 실시예의 방법에 따르면, 한 개의 시편(20)을 이용하여 다양한 수소 농도에 따른 크랙 발생 여부, 총 발생 길이 등을 측정할 수 있으며, 이에 따라 크랙 회피 조건을 설정할 수 있다. 예를 들어, 적절한 용접재의 수소량 기준, 용접 시 CTWD 기준 등을 설정할 수 있다.According to the method of the present embodiment, it is possible to measure the occurrence of cracks, the total generation length, etc. according to various hydrogen concentrations using one specimen 20, thereby setting a crack avoiding condition. For example, it is possible to set the hydrogen amount of a suitable welding material, the CTWD standard at the time of welding, and the like.

그리고 시편(20)에 용접 전후로 예열을 한다고 가정할 때 적절한 예열/후열 조건 및 층간 온도를 판단하는 데에도 이용할 수 있다. 또한, 임계 수소 농도 등 수소 크랙의 기준 모델링에도 이용할 수 있다. 본 실시예의 측정 장치 및 방법은 횡 크랙이 발생하는 기본적으로 두꺼운 판의 다층 용접에 적용되는 제한이 있으나 기본적으로 맞대기 용접 뿐만 아니라 필렛 용접에도 적용 가능하다.Also, it can be used to judge proper preheating / postheating condition and interlayer temperature when it is assumed that the specimen 20 is preheated before and after welding. It can also be used for reference modeling of hydrogen cracks, such as critical hydrogen concentration. The measuring apparatus and method of the present embodiment are basically applicable to multi-layer welding of a thick plate where transverse cracks occur, but are basically applicable to fillet welding as well as butt welding.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Of course.

10: 용접 토치 11: 접촉 팁
12: 와이어 20: 시편
21: 홈 30: 이동 대차
40: 주행 지지대 41: 가이드 레일
50: 경사 제어부10: welding torch 11: contact tip
12: Wire 20: Specimen
21: groove 30: moving carriage
40: traveling support 41: guide rail
50:

Claims (11)

용접 토치 아래에 홈이 형성된 시편을 배치하는 단계;
상기 홈의 길이 방향을 따라 상기 용접 토치를 이동시켜 연속으로 용접부를 형성함과 동시에 확산성 수소량을 변화시키는 단계; 및
상기 확산성 수소량에 따른 크랙 유무를 측정하는 단계를 포함하는 용접부의 수소 크랙 측정 방법.Disposing a groove-formed specimen below the welding torch;
Moving the welding torch along a longitudinal direction of the groove to continuously form a welded portion and varying the amount of diffusible hydrogen; And
And measuring the presence or absence of cracks according to the amount of diffusible hydrogen. 제1항에 있어서,
상기 확산성 수소량의 변화는 접촉 팁과 모재간 거리(CTWD)를 변화시키는 것에 의해 수행되는 용접부의 수소 크랙 측정 방법.The method according to claim 1,
Wherein the change in the amount of diffusible hydrogen is performed by changing a distance (CTWD) between the contact tip and the parent material. 제2항에 있어서,
상기 확산성 수소량은 상기 접촉 팁과 모재간 거리(CTWD)에 반비례하여 변하는 용접부의 수소 크랙 측정 방법.3. The method of claim 2,
Wherein the amount of diffusible hydrogen varies in inverse proportion to a distance (CTWD) between the contact tip and the parent material. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용접 토치는 플럭스 코어드 와이어를 사용하는 아크 용접 장치의 일부인 용접부의 수소 크랙 측정 방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the welding torch is a part of an arc welding apparatus using a flux cored wire. 제4항에 있어서,
상기 플럭스 코어드 와이어는 상기 확산성 수소량의 변화에 관계없이 상기 시편과 일정한 거리를 유지하도록 제어되는 용접부의 수소 크랙 측정 방법.5. The method of claim 4,
Wherein the flux cored wire is controlled to maintain a constant distance from the specimen regardless of the amount of diffusible hydrogen. 제4항에 있어서,
상기 용접 토치는 이동 대차에 설치되고,
상기 이동 대차는 기울기가 조절되는 주행 지지대 위에서 상기 홈의 길이 방향을 따라 이동하는 용접부의 수소 크랙 측정 방법.5. The method of claim 4,
The welding torch is installed on a moving truck,
Wherein the moving bogie moves along a longitudinal direction of the groove on a traveling support on which a tilt is adjusted. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 크랙 유무를 측정하는 단계 이전에, 상기 시편에서 종방향 응력이 균일하게 항복 강도에 도달하는 유효 길이를 확인하는 단계를 더 포함하며,
상기 유효 길이 내에서 상기 확산성 수소량에 따른 크랙 유무를 측정하는 용접부의 수소 크랙 측정 방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Further comprising the step of confirming an effective length at which the longitudinal stress uniformly reaches the yield strength in the specimen before the step of measuring the crack presence,
And measuring the presence or absence of a crack according to the amount of diffusible hydrogen within the effective length. 시편의 홈과 마주하는 용접 토치를 구비한 이동 대차;
상기 이동 대차를 지지하며 상기 이동 대차의 이동 경로를 안내하는 가이드 레일이 설치된 주행 지지대; 및
상기 주행 지지대의 길이 방향에 따른 기울기를 조절하는 경사 제어부
를 포함하며,
상기 용접 토치는 상기 주행 지지대의 기울기에 의해 이동 방향을 따라 접촉 팁과 모재간 거리(CTWD)가 변하는 용접부의 수소 크랙 측정 장치.A moving truck with a welding torch facing the groove of the specimen;
A traveling support having a guide rail for supporting the moving truck and guiding a moving path of the moving truck; And
A slope control part for adjusting a slope of the traveling support along the longitudinal direction,
/ RTI >
Wherein the welding torch has a distance (CTWD) between the contact tip and the parent material changed along the moving direction by the slope of the traveling support. 제8항에 있어서,
상기 이동 대차는 주행 모터 및 주행 바퀴를 구비하는 주행부와, 상기 주행부에 설치된 용접 장치를 포함하며,
상기 용접 장치는 플럭스 코어드 와이어를 사용하는 아크 용접 장치인 용접부의 수소 크랙 측정 장치.9. The method of claim 8,
Wherein the moving bogie includes a traveling portion having a traveling motor and a traveling wheel, and a welding device installed in the traveling portion,
Wherein the welding apparatus is an arc welding apparatus using a flux cored wire. 제9항에 있어서,
상기 가이드 레일은 상기 홈의 길이 방향과 나란하게 뻗은 랙 기어로 구성되고, 상기 주행 바퀴는 상기 랙 기어에 맞물리는 피니언 기어로 구성되는 용접부의 수소 크랙 측정 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the guide rail is constituted by a rack gear extending parallel to the longitudinal direction of the groove and the traveling wheel is constituted by a pinion gear meshing with the rack gear. 제8항에 있어서,
상기 경사 제어부는,
상기 주행 지지대의 양측 단부 아래에 위치하는 한 쌍의 받침대;
상기 한 쌍의 받침대 각각에 설치되며 상기 주행 지지대와 접하는 롤러; 및
상기 한 쌍의 받침대 각각에 설치되어 상기 받침대의 높이를 조절하는 승하강 구동부를 포함하는 용접부의 수소 크랙 측정 장치.9. The method of claim 8,
The inclination control unit,
A pair of pedestals positioned under both ends of the travel support;
A roller provided on each of the pair of pedestals and in contact with the driving support; And
And a raising and lowering driving unit installed on each of the pair of pedestals to adjust a height of the pedestal.
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