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Evaluation of the Effect of Thermal Ageing of Austenitic Stainless Steel Welds in PWRs = 가동 원전 오스테나이트계 스테인리스강 용접부의 열취화에 대한 영향 평가
서명 / 저자 Evaluation of the Effect of Thermal Ageing of Austenitic Stainless Steel Welds in PWRs = 가동 원전 오스테나이트계 스테인리스강 용접부의 열취화에 대한 영향 평가 / Sunghoon Hong.
저자명 Hong, Sunghoon ; 홍성훈
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2017].
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Three austenitic stainless steel welds (ASSW), such as E308, ER316L and ER347, with about 10 % of δ-ferrite were thermally aged at $400^\circ C$ up to 20,000 h to accelerate the thermal ageing expected in pressurized water reactor (PWR) environment. Fluctuation of Fe and Cr due to spinodal decomposition is observed with width of 5 - 12 nm within the ferrite phase. For all 3 welds, increase in strength and decrease in tensile elongation is observed after thermal aging at room temperature and $320^\circ C$. The reduction in fracture resistance, measured as J-R curves, is most significant for ER316L weld with decrease by about 61%. However, it is quite small (about 25 % decrease) for ER347 weld even after ageing at $400^\circ C$ for 20,000 h despite the large reduction in tensile elongation. Finally, the double loop-electrochemical potentiodynamic reactivation (DL-EPR) tests show the degree of sensitization (DOS) values are negligible even after the accelerated thermal ageing at $400^\circ C$ for 10,000 h.

가동원전에는 오스테나이트계 스테인리스강과 그와 관련된 용접부가 가압기 밀림관 등의 구조 재료로 널리 사용되고 있다. 특히, 원전 1차 계통내 다수의 오스테나이트계 스테인리스강 용접부는 용접시 일정량 이상의 델타-페라이트가 형성되도록 요구되고 있다. 오스테나이트계 스테인리스강 용접부의 델타-페라이트는 일반적으로 고온 균열 및 미세 균열의 발생을 억제하는데 매우 유익하고 용접 강도를 증가시킨다고 보고되고 있다. 그러나 가동원전 환경 내에서의 장기 열화로 인해, 스테인리스강 용접부에 포함된 델타-페라이트 내에서 열취화 현상이 발생하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 연구에서는 오스테나이트계 스테인리스강의 장기 건전성 평가의 일환으로 열취화로 인한 용접부에서의 기계적 물성과 부식 특성 변화에 관한 평가를 수행하였다. 평가된 재료는 약 10 vol.%의 페라이트를 함유하고 있는 E308, ER316L 및 ER347 용접부를 이용하였으며 $400^\circ C$ 의 대기환경에서 최대 20,000 시간 열취화되었다. 열취화 후 5 - 12 nm 크기의 스피노달 분해를 관찰하였으며, 시험된 3종의 용접부 모두 인장강도의 증가와 연신율 감소를 확인하였다. ER316L 용접부의 경우, $J_{IC}$ 값이 열취화 전 조건과 대비하여 약 61 %의 상당한 변화가 확인되었다. 반면에, ER347 용접부의 경우, ER316L 용접부와 유사한 인장거동에도 불구하고 약 25 %의 $J_{IC}$ 값 변화가 확인되었다. 파면 분석을 통해 그 거동에 영향을 끼친 기구를 규명하고자 하였다. ER347 용접부에 포함된 니오븀 탄화물에 의한 미세 기공 생성이 파괴 저항성에 영향을 주었을 것이라 판단된다. 그 외, DL-EPR 시험을 이용한 열취화에 의한 용접부의 부식특성 변화 평가도 수행되었다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MNQE 17021
형태사항 iv, 57 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 홍성훈
지도교수의 영문표기 : Changheui Jang
지도교수의 한글표기 : 장창희
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 원자력및양자공학과,
서지주기 References : p. 51-53
주제 austenitic stainless steel welds
thermal ageing
J-R curve
sensitization
mechanical properties
오스테나이트계 스테인리스강 용접부
열취화
J-R 시험
부식 특성
기계적 물성
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