Austenitic stainless steels (SSs) and Ni-base alloys are widely used as structural materials in major components and piping system in pressurized water reactors (PWRs). These austenitic alloys are known to be susceptible to environmental assisted cracking (EAC), such as environmentally-assisted fatigue (EAF) and primary water stress corrosion cracking (PWSCC) during long-term exposure to PWR primary water environment. In this paper, the current understanding on the phenomena and mechanisms of these EAC are briefly introduced using experimental results and literature review. The mechanisms for EAF and PWSCC for austenitic SSs and Ni-base alloys are discussed. EAF mechanism of Ni-alloys in PWR water is verified as the hydrogen induced cracking (HIC) by corrosion produced hydrogen similarly for austenitic SSs. Also, less contribution of HIC due to less hydrogen evolution gives a explanation for longer fatigue life than austenitic SSs. In addition, the validity of internal oxidation model for PWSCC is analyzed. There is no stress effect on the oxide structures, but stress assists oxygen diffusion along the grain boundaries. Also, the material susceptibility to PWSCC depending on the chemical composition could be easily analyzed by introduction of Ni/Cr ratio. Also, the validity of cracking mechanisms, HIC for EAF and internal oxidation for PWSCC, are described with regards to the oxygen and hydrogen penetration depth ahead of crack tip.
오스테나이트계 합금인 스테인리스 강과 니켈기 합금은 뛰어난 부식저항성과 물성으로 인해, 가압경수로의 일차측 구조물과 배관재로 널리 사용되고 있다. 이러한 오스테나이트계 합금은 일차수 환경에 장시간 노출됨에 따라, 환경피로와 일차수 응력부식균열과 같은 환경조장균열에 취약하다. 이러한 측면에서, 이러한 환경조장균열에 대한 이해와 균열 메커니즘을 다양한 실험과 문헌을 통하여 새로운 관점에서 규명하였다. 가압경수로환경에서의 니켈기 합금의 환경조장균열 메커니즘은 스테인리스강과 유사하게 부식으로 생성된 수소에 의한 수소기인균열임을 규명하고, 이를 통해 스테인리스강보다 더 긴 피로수명을 가지는 이유를 설명하였다. 또한, 내부산화의 일차수 응력부식균열 메커니즘으로서의 타당성을 평가하였다. 응력에 따른 산화막 특성은 변하지 않았으나, 응력에 의해 입계로의 산소침투가 촉진되어 균열이 발생한다고 판단된다. 또한, 재료에 따른 일차수 응력부식균열의 취약성을 판단할 수 있도록 니켈과 크롬의 비율이라는 인자를 도입하였다. 이러한 환경조장균열의 메커니즘들을 균열선단에서의 산소와 수소 침투 깊이를 통해 타당성을 확인하였다.
