Nickel alloys are widely used as the pressure boundary components of pressurized water reactors (PWRs) because it has good mechanical strength and excellent corrosion resistance. However Alloy 600 was revealed as susceptible to primary stress corrosion cracking (PWSCC) and it became the one of the important material degradation mechanism in PWRs. In this study, oxide layer of nickel alloy was investigated and PWSCC initiation test was conducted using 3 heats of Alloy 600 and Alloy 690 each. Nickel alloy’s oxide layer was identified as double layer such as outer layer and inner layer. The morphology and the thickness of oxide layer were varied as dissolved hydrogen concentration and zinc injection. It was expected that chromium rich inner layer played important role on the corrosion resistant performance. Alloy 600 PWSCC initiation test results were discussed with the effects of several factors like chemical composition, mechanical strength and grain boundary characters. In this study grain boundary mis-orientation was considered to be the most dominant factor affecting the Alloy 600 PWSCC resistance. However crack was not developed at Alloy 690 material after the long term test. PWSCC initiation factor of improvement of Alloy 690 to Alloy 600 is suggested to 20.
니켈합금은 뛰어난 기계적 성능 및 내부식성을 가지고 있어 원전 1차측 압력경계 재료로 널리 사용되고 있다. 하지만 Alloy 600 재료가 일차수응력부식균열에 민감한 것으로 밝혀졌으며, 이는 가압경수로형 원전의 주요 재료열화 기구 중의 하나로 여겨진다. 본 학위논문에서는 Alloy 600과 같은 니켈합금의 일차수응력부식균열 생성에 영향을 미치는 인자를 분석하기 위해 니켈합금 산화막 특성을 분석해보고, Alloy 600 및 Alloy 690 재료 각 3종을 사용하여 일차수응력부식균열 생성 실험을 수행하였다. 니켈합금 산화막은 크롬 포함 여부에 분류할 수 있는 외부 산화막과 내부 산화막이 형성되었으며, 용존수소 및 아연 주입 여부에 따라 형상 및 두께가 다르게 형성되었다. 이중 크롬이 많이 포함된 내부 산화막의 특성이 재료의 내부식성능에 중요한 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다. Alloy 600 재료의 일차수응력부식균열 생성 시험결과와 재료의 화학조성, 인장강도, 입계 특성 간의 상관관계를 분석 한 결과 입계 간의 방위 차이가 일차수응력부식균열 생성에 가장 큰 영향을 가지고 있는 것으로 나타났다. Alloy 690 재료는 장시간 시험에서도 균열이 발생하지 않았으며, Alloy 600 대비 Alloy 690의 일차수응력부식균열 저항성 향상지수는 20으로 계산되었다.
