On the steam generator tubes of nuclear power plants, flow induced vibration results in impact fretting wear damage due to impacting and fretting of the tubes against their AVB support plates.
In this paper, to examine the effects of the temperature, fretting amplitude and impacting load, the impact fretting wear tests were performed at room temperature and 290℃ water, simulating the relative movement of the steam generator tube materials (Alloy 600 and Alloy 690) against the AVB material (409 stainless steel). The wear coefficients of Alloy 600 and Alloy 690 were evaluated on the basis of the work rate model.
The experimental results showed that wear coefficients of impact fretting wear at 290℃ were smaller than those at room temperature. Also, the results shows that wear coefficients of Alloy 690 were smaller than those of Alloy 600. It means that the wear resistance of Alloy 690 is bigger than that of Alloy 600.
The SEM observation of worn surfaces confirmed that, at room temperature, the wear mechanisms of the impact fretting wear were plastic deformation and abrasion, while at 290℃, the mechanisms of the impact fretting wear were adhesion, delamination.
원자력발전소의 증기발생기는 세관을 따라 흐르는 유체에 의해 발생하는 진동에 의해 세관과 AVB 사이에서 충격과 fretting에 의한 impact fretting wear가 발생한다.
본 연구에서는 국내 원자력 발전소의 증기발생기 세관재료로 사용되는 재료에 대해서 고온에서의 영향을 살펴 보고, fretting 과 충격하중에 의한 영향을 살펴보기 위하여 실제 원자력 발전소 증기발생기 온도에서 세관과 AVB 상대적 움직임을 모사할 수 있는 실험장비를 이용하여 세관재료(Alloy 600과 Alloy 690)와 AVB 재료(409 스테인레스강)를 사용하여 25℃와 290℃의 물 분위기에서 impact fretting wear 실험을 수행하였다. work-rate모델을 각 재질의 마모 계수를 평가하였다.
마모시험 후 주사전자현미경(SEM)을 통하여 마모표면을 관찰하였으며 work-rate 모델을 적용하여 각각의 시험에 대한 전열관 재료의 마모계수를 산출하였다.
마모시험 결과, 25℃에 비해 290℃에서 마모상수가 더 작게 나타났다. 그리고 Alloy 690이 Alloy 600에 비하여 마모계수가 작게 나타났다. 이것은 Alloy 690이 Alloy 600에 비하여 더큰 마모저항성을 가진다는 것을 의미한다.
마모된 표면을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 결과 25℃에서는 소성변형과 abrasion의 경향이 나타난 반면 290℃에서는 adhesion과 delamination의 영향이 발견되었다.
