Low cycle fatigue (LCF) behavior of hot-bending 347 SS for each position in a simulated PWR environments was studied for the application of surge line pipe. To evaluate the effect of hot-bending on the LCF behavior of 347 SS, LCF tests were performed in room temperature (RT) air and simulated pressurized water reactor (PWR) water environments. The LCF life of 347 SS was much shorter in PWR water than in RT air. Meanwhile, LCF life of hot-bent 347 SS was somewhat longer than that of the as-received condition both in RT air and PWR water. Microstructure analysis showed the development of dislocation structure near niobi-um carbide particles and increase in dislocation density for the hot-bent 347 SS, which acted as a barrier to dislocation movement and suppressed the serrated flow in hysteresis loop during the LCF test. Therefore, the degree of hardening was greater for the hot-bent 347 SS. In addition, a clear correlation was found between the degree of hardening and LCF life. In conclusion, the development of dislocation structure near niobium carbide along with increase in dislocation density could have contributed to the longer LCF for the hot-bent 347 SS in both RT air and PWR water.
본 연구에서는 고주파유도가열 배관 벤딩을 적용한 347 스테인리스강의 저주기피로 시험을 수행하였으며 다음과 같은 결과를 도출하였다:
1. 347 스테인리스강의 피로수명은 원전 수화학환경 (PWR) 에서 더 짧게 나타났다. 반면에 유도가열 벤딩된 347 스테인리스강의 경우 상온 공기환경 및 원전 수화학환경 모두에서 벤딩 영향을 받지 않은 부분 보다 다소 길게 나왔다.
2. 유도가열 벤딩된 시편의 경우, 나이오비움 탄화물 입자 주변에 전위구조의 형성과 전위밀도의 증가를 관찰하였으며 이는 피로시험 중 전위의 이동에 장벽역할을 함을 알 수 있다.
3. 전위밀도의 증가를 동바한 나이오비움 탄화물 입자 주변의 전위구조의 형성은 상온 공기환경 및 원전 수화학환경 모두에서 유도가열 벤딩된 347 스테인리스강의 저주기피로 수명의 향상에 기여할 수 있다.
4. 이를 종합하여 볼 때 유도가열 벤딩된 347 스테인리스강의 저주기피로 거동이 벤딩되지 않은 347 스테인리스강 보다 뛰어났으며 이는 벤딩시 나이오비움 탄화물 입자 주변에 형성된 전위구조의 형성의 영향이 크다고 판단된다.
고주파유도가열 배관 벤딩을 원자력 발전소 내부 배관에 적용하기 위해서는 본 연구에 이어 유도가열 벤딩이 적용된 216 스테인리스강에 대한 저주기피로 시험 수행하여 347 스테인리스강과의 비교 및 분석이 필요한 것으로 사료된다.
