| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2011년 가을 (10/27 ~ 10/29, 신라대학교) |
| 권호 | 17권 2호 |
| 발표분야 | E. Structural Materials and Processing Technology(구조재료 및 공정기술) |
| 제목 | PWR 원전환경에서 오스테나이트 스테인리스강의 피로균열성장특성에 미치는 질소의 영향 |
| 초록 | 가압경수로의 압력경계기기는 약 300℃, 150기압의 고온고압수환경에서 가동되고 있다. 특히 가압기 밀림관은 고온수와, 저온수가 교차하는 부분으로 열성층 형성으로 열적, 기계적 피로 및 수화학환경이 더해진 부식피로 등에 의하여 손상을 받는다. PWR 원전에서 수화학환경은 대표적으로 용존산소(DO) 5ppb, pH 6~8, 용존수소(DH) ＜30cc/kg, 온도 316℃의 환경을 유지하게 된다. 가압기 밀림관에는 오스테나이트계 스테인리스강이 사용되는데, 오스테나이트계 스테인리스강은 고온 수화학환경에 민감한 것으로 알려져 있다. 따라서 오스테나이트계 스테인리강을 공기중에서의 기계적특성 및 피로특성을 향상시키기 위하여 질소를 첨가한 스테인리스강을 제조하여 PWR 원전환경에서의 피로균열성장특성을 평가하였다. 실험에 사용된 재료는 PWR 원전 가압기 밀림관 소재인 Type 347 스테인리스강 에 0.0005wt%가 첨가된 상용재와 0.11wt% 질소가 첨가된 재료이다. 사용된 시편형상은 두께 5mm, 폭 25.4mm의 CT시편이다. 수화학환경은 150기압, 온도 316℃, 용존산소(DO) 5ppb, 용존수소(DH) 30cc/Kg, pH는 약 7로 유지 하였으며, 응력비 0.1, 하중 반복속도 10Hz의 기계적 조건에서 하중제어로 시험을 진행하였다. 균열길이는 직류전위차법(Direct Current Potential Drop : DCPD)을 이용하여 측정하였다. 질소함량이 증가할수록 동일 사이클에서 균열길이가 늦게 성장하였고, 피로균열성장속도도 약간 늦어지는 것으로 나타났다. 각 스테인리스강의 피로파면 관찰결과 상용재는 약 1㎛의 산화물들이 생성되는 반면 질소첨가 스테인리스강은 약 0.1㎛정도 산화물이 생성되었다. 산화막의 두께도 질소가 첨가됨으로써 상용재에 비해 얇게 생성되었다. 따라서 질소가 첨가됨으로써 부식환경에서 내산화성이 향상되었으며, 이는 피로균열성장특성에 영향을 미치는 것으로 판단된다. |
| 저자 | 민기득1, 김대환2, 이봉상2, 김선진1 |
| 소속 | 1한양대, 2한국원자력(연) |
| 키워드 | Environmental Fatigue; Austenite stainless steel; PWR environmental |
