A heat exchanger refers to a pressure vessel that indirectly exchanges heat between low-temperature/ high-temperature fluids with a solid wall interposed therebetween, and a shell-and-tube cylindrical heat exchanger is generally applied. The shell-and-tube cylindrical heat exchanger is widely used in ships and there is a problem in that the welding area is narrow and welding defects occur a lot due to high-level welding. In particular, in the case of a ship heat exchanger, if a problem occurs in the welding part during operation, the possibility of a safety accident is high, and repair is not easy. In this study, to solve this problem, the GTAW(Gas Tungsten Arc Welding) method was applied to secure the optimum conditions for pipe welding of STS304 material with a thickness of 5.5mm and to conduct a test. Afterwards, in accordance with the ASME rules, welding performance was verified through cross-sectional observation of welds, mechanical property tests, (tensile strength, bending strength, cryogenic impact strength) and non-destructive testing(PT, RT).

This study proposes a low-cycle fatigue life derived from measurement points on pipe elbows, which are components that are vulnerable to seismic load in the interface piping systems of nuclear power plants that use seismic isolation systems. In order to quantitatively define limit states regarding leakage, i.e., actual failure caused by low-cycle fatigue, in-plane cyclic loading tests were performed using a sine wave of constant amplitude. The test specimens consisted of SCH40 6-inch carbon steel pipe elbows and straight pipes, and an image processing method was used to measure the nonlinear behavior of the test specimens. The leakage lines caused by low-cycle fatigue and the low-cycle fatigue curves were compared and analyzed using the relationship between the relative deformation angles, which were measured based on each of the measurement points on the straight pipe, and the moment, which was measured at the center of the pipe elbow. Damage indices based on the combination of ductility and dissipation energy at each measurement point were used to quantitatively express the time at which leakage occurs due to through-wall cracking in the pipe elbow.

과거에는 건축물의 지하구조물은 지반에 둘러싸여있어 지진이 발생했을 때 지반과 함께 움직이기 때문에 지진에 대한 내진설계가 요구되지 않았다. 하지만, 지진에 대한 사례분석과 연구결과를 바탕으로 지하구조물에도 내진설계가 필요하다는 결론에 도달하였다. 또한, 기존 건축구조기준의 건축물에 대한 내진설계에서는 지하구조물에 대한 내진설계조항이 명확히 규정 되어 있지 않았으나, 지하구조물 내진설계 기준이 포함된 KDS가 시행됨에 따라 횡력에 저항할 수 있는 보-기둥 접합부의 수요가 증가할 것으로 예상된다. 강관기둥에 사용되는 보-기둥 접합부는 보에서 기둥으로 하중을 전달하기 위해서 다이어프램을 설치하는 형태의 접합부가 일반적이다. 이때 설치되는 다이어프램은 제작성 및 시공성을 저하시키며, 지하구조물 공법과 적합성이 맞지 않아 시공시 많은 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 이 연구에서는 다이어프램을 설치하지 않고 기둥의 두께를 증가시켜 보에서 기둥으로 하중을 전달하는 접합부 3개와 삼각형 유닛을 조립하여 제작한 접합부 1개를 제작하여 인장력을 전달하는 실험적 연구를 수행하였다. 실험결과는 구조기준에서 제시하고 있는 집중하중이 작용하는 강관의 강도와 비교하여 분석하였다.

본 연구에서는 현장에서 사용되는 온실 강관의 이음 방법에 대해 휨성능을 평가하고 그 결과를 바탕으로 가장 휨성능이 우수한 이음 방법을 알아보았다. 실험 결과, 모든 실험체는 이음이 없는 실험체 보다 휨성능이 작았다. 그러나 모든 실험체의 최대 휨모멘트는 이음이 없는 실험체 소성모멘트의 1.07~1.3정도로 나타났다. 또한 연결 방법에 따른 결과는 연결핀 보다 인발 실험체가 상대적으로 큰 휨성능을 보였다. 현장 이음 방법의 파괴 모드는 연결핀과 강관 끝부분의 응력집중에 의한 국부좌굴이 지배적이었다. 현장시공 시 강관을 절단 후 연결할 경우, 이음 없이 사용하는 것이 가장 우수한 휨성능을 발휘하지만 부득이 강관을 절단할 경우는 연결핀보다는 인발 강관에 직결나사로 고정한 이음 방법(SPJ-F)으로 시공하는 것이 유리할 것으로 판단된다.

콘크리트관은 하수관으로 널리 쓰이지만, 중량이 무거워 취급이 곤란한 단점이 있다. 또한 하수 및 해수 지역에 매설될 경우 황산수소(H2S)와 염화물에 의한 화학적 침식 등으로 인해 균열, 단면 감소 등 각종 열화현상이 발생하게 되어 파형강관을 대신하여 사용하지만 시공특성상 파손이 생기거나 매설지역에 부등침하가 존재하거나 과도한 외부압력이 작용할 경우 누수 또는 파손이 발생하여 관거로서의 기능이 저하될 우려가 있다. 이에 본 논문에서는 3겹으로 코팅된 수지파형강관(CCSP)을 파형강관 대신 하수관에 적용하기 위한 연구를 수행하였으며 우선 CCSP를 화학약품에 침지한 후 마모율 및 중량감소 등을 통해 화학저항성을 알아보았다. 특히 해안가에 시공될 경우 장기재령 내구성능을 확인하기 위해 부산 감만항 인근에 수지파형강관을 매설한 후 재령 10년 및 15년이 경과한 시점에 피복부착력을 확인하기 위해 염수분무, 핀홀, 음극박리시험을 실시하였으며 외압에 대한 저항성을 알아보기 위해 재하시험을 실시하였으며 그 결과 모든 항목에서 KS품질 기준을 만족하고 관거로서의 소요성능을 확보하고 있어 장기재령 내구성을 확보하고 있음을 확인하였다.

The steel pipe manufacturing industry deals with facilities and materials. Especially thermal facilities are close to vapor cloud explosion (VCE) and may cause secondary damage to facilities because they deal with corrosive substances such as hydrofluoric acid, sulfuric acid and acid, fire, explosion, leakage etc. It is in danger. In this study, hazard identification method was conducted using HAZOP techniques and quantitative risk analysis was conducted using e-CA, a program that supports accident impact analysis. Equipment in the influence range of ERPG - 3 was determined to be a facility requiring replacement. It was decided that neutralization is necessary using slaked lime. Based on the cost of loss, We presented the proper replacement which is the timing of the dangerous facility. As a result, It was ideal to replace the facilities with 20 years of heat treatment facilities, one year of hydrofluoric acid storage tank, 20 years of sulfuric acid storage tank, and 5 years of hydrochloric acid storage tank.

A parametric study was carried out to gain an insight about structural performances considering abnormal behavior effects in high strength steel pipe strut system. Six load cases were considered as undesirable deflections of strut structures, which are basic load combination, excessive excavation situations, impact loading effects, additional overburden loads, load combinations, and 50% reduction of strut length. Subsequent simulation results present various influences of parameters on structural performances of the strut system. Based on the results, we propose methods to prevent unusual behaviors of pipe-type strut structures made of high strength steels.

A parametric study was carried out to gain an insight about structural performances considering abnormal behavior effects in high strength steel pipe strut system. Six load cases were considered as undesirable deflections of strut structures, which are basic load combination, excessive excavation situations, impact loading effects, additional overburden loads, load combinations, and 50% reduction of strut length. Subsequent simulation results present various influences of parameters on structural performances of the strut system. Based on the results, we propose methods to prevent unusual behaviors of pipe-type strut structures made of high strength steels.

As the corrugated steel pipes has many advantages to compensate for the shortcomings of the concrete fume pipes, it has been widely used for culverts and drain trenches. However, when corrugated steel pipes used as a sewage pipe or in an environment exposed to sea water, corrosion can cause problems and degradation of the function of pipe. So, Composite Corrugated Steel Pipe(CCSP) coated with three layers were developed to compensate for the shortcomings and improve performance of corrugated steel pipes. The composite material used in fabrication of the CCSP consists of a three layer polymer protective coating on both sides of a steel sheet core. To verify the field application of the CCSP, a test was conducted on the resistance of the strain, stability of connections, water flow performance and durability to determine whether they meet KS quality and various design standards.

To overcome disadvantages of usual spread foundation in large space structure, some prototypes of a joint of the PHC pile to steel pipe column that directly connects a column to a PHC pile are analytically studied. With the consideration of strength requirement and stress concentration of joint of the PHC pile to column, we suggest the most appropriate one.

Materials design and processing development proposed in this study, aims at contributing to high wear resistant and friction characteristics. To find wear resistant and friction with inner elbow pipe, it is needed hardness and frictional condition test to be capable of supplying with high Cr casting steel. The result of HTV(heat treatment in vacuum) shows that hardness increased with increasing Cr content in % carbide phase. It was about 7∼10% of hardness improvement compared to original casting elbow pipe. This behavior of the hardness of Cr casting steel was explained by the types of chemical bonds that hold atoms together in Cr carbide phase. Through the friction coefficient and wear loss test, with the increasing of Cr wt% reduction in the coefficient of friction and wear loss.

재하속도에 따른 용접강관의 모멘트-곡률 거동특성에 관한 해석적 연구를 수행하였다. 3차원 열역학해석을 통하여 용접이음부의 잔류응력을 산출하였다. 그리고 동적소성모델이 적용된 탄소성 유한요소해석 프로그램을 이용하여 잔류응력을 고려한 용접강관(Welded pipe)의 동적해석을 수행하였다. 그리고 용접이음부가 없는 일반강관(Seamless pipe)에 대한 동적거동과의 비교를 통하여 해석을 수행하여 용접강관의 해석력과 해석결과는 용접강관의 모멘트가 일반강관의 모멘트에 비해 낮은 응답을 보였으나 재하속도가 증가함에 따라 모멘트 응답의 차이는 점차 감소하는 경향을 보였다.

본 논문은 콘크리트 충전 원형 및 각형 합성 강관을 기둥부재로서의 적합성 및 적용성을 위한 연구로 두개의 강관을 합성한 콘크리트 충전 강관 기둥의 축압축 좌굴내력 및 변형형상에 대한 실험적 연구이다. 강관 기둥에 대한 연구는 콘크리트 충전 원형 강관 기둥, 콘크리트 충전 각형 강관 기둥, 콘크리트 충전 합성 강관 기둥으로 분류하여 실험을 수행하였다.

최근 강구조물의 장경간화 및 고층화로 인하여 고강도강재의 사용이 점차 증가하고 있다. 고강도강재(POSTEN60, POSTEN80)가 적용된 강구조물의 정확한 내진설계를 위해서는 반복하중 작용시 발생하는 대변형 및 비선형반복거동을 구현할 수 있는 해석기법이 필요하다. 본 연구에서는 고강도강재의 단조재하실험 및 반복하중실험을 기초하여 반복소성모델을 제안하였다. 제안된 소성모델과 유한변위이론을 적용한 3차원 탄소성 유한변위해석기법을 개발하였으며 이를 실험값과 비교하여 검증하였다. 검증된 3차원 탄소성 유한변위해석을 이용하여 고강도 원형강교각의 내진해석을 수행하였다. 또한, 고강도 원형강교각의 지름-두께비에 따른 내진성능을 명확히 하였다.

영활화혁발전소 보일러헤다 재질인 1Cr0.5Mo강의 파형에 따른 저주기 피로특성을 규명하고자 상온(298K) 및 고온(177K)의 삼각파와 사인파형 저주기 피로시험을 수행하였고 소성에너지법을 이용하여 파형에 따른 소성변형에너지와 피로수명과의 +관계를 분석하였다. 저주기 피로시 재료내부의 소성변형에너지를 히스테리시스루프의 면적으로 계산하여 구하였으며 이를통해 저주기 피로수명을 예측하였고 Coffin-Manson법 및 변형률분할법을 이용한 저주기 피로수명 결과와 서로 잘 일치하였다. 또한 상온 및 고온에서 피로반복수의 증가와 함께 재료가 반봅연화됨을 알 수 있었다.

원자력발전소에 지진격리장치를 설치하면 지진에 의한 하중을 지진격리장치가 담당하면서 설치 전보다 큰 변위가 발생하게 될 것으로 예상되며, 변위증가에 따라 일부 설비의 지진리스크가 증가될 가능성이 있다. 특히 지진격리된 구조물과 일반 구조물을 연결하는 설비인 배관 시스템의 경우 지진리스크가 크게 증가될 것으로 예상된다. 본 연구에서는 원자력발전소 배관 시스템의 취약부위인 강재 배관 Tee의 한계상태를 누수로 정의하고 면내반복가력시험을 수행하였다. 강재 배관 Tee의 모멘트와 변형각은 기존의 센서를 이용한 계측이 어려우므로 이미지 신호를 이용하여 측정하였다. 본 연구에서는 3인치 강재 배관 Tee의 모멘트와 변형각의 관계를 이용한 누수 선도 및 저주기 피로 곡선들을 제시하였다.