나노압입시험을 이용한 고강도 라인파이프강의 미시적 유동특성 평가

초록

산업의 발달에 따른 에너지 수요의 증가로 인하여 극한지로부터의 원유 및 천연가스 수송의 필요성이 점차 증대되고 있는 요즘, 고강도 및 고인성뿐만 아니라 대변형 조건에서의 저항성능을 갖춘 라인파이프 강재의 개발이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 이러한 필요성에 의하여 최근 개발되고 있는 API X100 복합조직강재의 미시적 유동특성을 나노압입시험을 이용하여 분석하였다. 기지상이 ferrite와 bainite로 구성되어 있는 API X100 강재의 각 상의 응력-변형율 관계를 측정하기 위하여 다양한 압입자들-반경이 다른 구형(spherical) 압입자들 및 각도가 다른 피라미드형(pyramidal) 압입자들-를 이용하여 나노압입시험을 수행하였다. 결정립계 강화 효과를 최대한 배제하기 위하여 압입흔적의 크기를 고려한 적정 최대하중을 결정한 후 나노압입시험을 수행하였으며, 주사전자현미경으로 압입시험 위치를 확인하여 얻어진 시험결과의 수용여부를 결정하였다. 나노압입시험을 통해 얻은 하중-변위 곡선들에 구속인자(constraint factor) 및 대표변형율 개념을 적용하여 응력-변형율 값들을 구하였고, 결과적으로는 응력-변형율 곡선을 예측하고자 하였다.