[학위논문]9Cr-1Mo 강의 Monte-Carlo Simulation에 의한 크리프 균열 성장 거동의 통계적 해석 Statistical Analysis of Creep Crack Growth Behavior by Monte-Carlo Simulation for Grade 9Cr-1Mo steel원문보기
본 연구에서는 G91강의 크리프 균열 성장 거동을 평가하기 위해 600℃에서 인장실험, 크리프 실험, 크리프 균열 성장 실험을 수행하여 크리프 데이터를 얻었고 이를 이용하여 균열 성장 거동을 고찰하고 몬테카를로 시뮬레이션을 수행하여 균열 성장속도를 확률적으로 해석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) G91강의 크리프 균열 성장 거동을 평가하기 위하여 선택한 실험조건에서는 ...
본 연구에서는 G91강의 크리프 균열 성장 거동을 평가하기 위해 600℃에서 인장실험, 크리프 실험, 크리프 균열 성장 실험을 수행하여 크리프 데이터를 얻었고 이를 이용하여 균열 성장 거동을 고찰하고 몬테카를로 시뮬레이션을 수행하여 균열 성장속도를 확률적으로 해석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) G91강의 크리프 균열 성장 거동을 평가하기 위하여 선택한 실험조건에서는 천이 시간이 짧아 거의 정상상태 조건을 만족하고 있으므로 C* 파라메터 식으로 나타내는 것이 가능하며 이로부터 실기 부재가 균열을 포함하고 있을 경우에 부재의 잔여수명을 예측하는데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다. (2) 크리프 균열 성장 속도는 C* 파라메터에 의하여 모델링 할 수 있음을 알았으나 동일한 C* 파라메터 값에 있어서도 균열 성장 속도는 변동을 나타내는 하나의 확률변수임을 알 수 있었다. 따라서 크리프 균열 성장 속도의 변동성을 고찰하기 위하여 재료상수 B, q의 확률분포를 특성화하여 이들 모두 2-parameter Weibull 분포에 잘 따름을 알았다. (3) 2-parameter Weibull 분포에 따르는 몬테카를로 시뮬레이션에 의한 크리프 균열 성장 속도의 통계적 해석을 통하여 소수의 크리프 균열 성장 데이터만으로 비교적 정확한 균열 성장 속도의 신뢰성 구간을 예측할 수 있음을 확인하였다. (4) 크리프 균열 성장에 의한 G91강의 파손양상은 입계 파괴 거동을 보임을 확인하였다. 작용하중이 비교적 큰 경우가 작은 경우에 비해 Sub-crack의 양상이 두드러지게 나타났으며, 이는 작용하중이 클수록 균열 선단에서 형성되는 응력장의 크기가 크게 나타나기 때문으로 판단된다. 또한 크리프 균열은 균열 선단 주위의 입계에서 이루어지는 공공들의 생성, 성장, 결합의 메카니즘으로 진전하는 것을 관찰하였다.
본 연구에서는 G91강의 크리프 균열 성장 거동을 평가하기 위해 600℃에서 인장실험, 크리프 실험, 크리프 균열 성장 실험을 수행하여 크리프 데이터를 얻었고 이를 이용하여 균열 성장 거동을 고찰하고 몬테카를로 시뮬레이션을 수행하여 균열 성장속도를 확률적으로 해석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) G91강의 크리프 균열 성장 거동을 평가하기 위하여 선택한 실험조건에서는 천이 시간이 짧아 거의 정상상태 조건을 만족하고 있으므로 C* 파라메터 식으로 나타내는 것이 가능하며 이로부터 실기 부재가 균열을 포함하고 있을 경우에 부재의 잔여수명을 예측하는데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다. (2) 크리프 균열 성장 속도는 C* 파라메터에 의하여 모델링 할 수 있음을 알았으나 동일한 C* 파라메터 값에 있어서도 균열 성장 속도는 변동을 나타내는 하나의 확률변수임을 알 수 있었다. 따라서 크리프 균열 성장 속도의 변동성을 고찰하기 위하여 재료상수 B, q의 확률분포를 특성화하여 이들 모두 2-parameter Weibull 분포에 잘 따름을 알았다. (3) 2-parameter Weibull 분포에 따르는 몬테카를로 시뮬레이션에 의한 크리프 균열 성장 속도의 통계적 해석을 통하여 소수의 크리프 균열 성장 데이터만으로 비교적 정확한 균열 성장 속도의 신뢰성 구간을 예측할 수 있음을 확인하였다. (4) 크리프 균열 성장에 의한 G91강의 파손양상은 입계 파괴 거동을 보임을 확인하였다. 작용하중이 비교적 큰 경우가 작은 경우에 비해 Sub-crack의 양상이 두드러지게 나타났으며, 이는 작용하중이 클수록 균열 선단에서 형성되는 응력장의 크기가 크게 나타나기 때문으로 판단된다. 또한 크리프 균열은 균열 선단 주위의 입계에서 이루어지는 공공들의 생성, 성장, 결합의 메카니즘으로 진전하는 것을 관찰하였다.
Grade 9Cr-1Mo (G91, ASTM Grade 91) steel is being considered as the structural components for a Gen-IV reactors, such as a very high temperature reactor (VHTR) and sodium-cooled fast reactor (SFR) due to their high thermal conductivities, low expansion coefficients and excellent irradiation resistan...
Grade 9Cr-1Mo (G91, ASTM Grade 91) steel is being considered as the structural components for a Gen-IV reactors, such as a very high temperature reactor (VHTR) and sodium-cooled fast reactor (SFR) due to their high thermal conductivities, low expansion coefficients and excellent irradiation resistances to a void swelling compared to austenitic stainless steel. Since these components are used for long duration (>30 years) at temperatures above 550℃, creep crack growth can be occurred by creep damages which is generated by the inherent defects and minot cracks in the materials. Therefore, to evaluate safety and conservativeness of the components, the creep crack growth behavior should be evaluated. In this study, to evaluate the creep crack growth rate (CCGR) of G91 steel, the creep crack growth test was performed with applied loads of 3800N to 5500N by using compact tension specimen at 600oC, and the CCGR data was obtained. The crack growth rate was characterized as a function of the C* fracture mechanics parameter. In order to logically obtain the B and q values in the CCGR equation, three methods of the least square fitting method (LSFM), a mean value method (MVM) and a probabilistic distribution method (PDM) were adopted. The three methods did not show a large difference in the CCGR lines, but the PDM was most useful because the CCGR line can be evaluated with a probabilistic reliability. The MVM and PDM showed a better usefulness than LSFM for predicting creep crack growth rate. In addition, constants B and q followed 2-parameter Weibull distribution, using the Weibull distribution, a number of random variables were generated by the Monte Carlo simulation. The creep crack growth rates for 10% to 90% range was predicted from the viewpoint of probability. Fracture morphologies for the G91 steel were also observed and discussed by using scanning electron microscope and optical microscope.
Grade 9Cr-1Mo (G91, ASTM Grade 91) steel is being considered as the structural components for a Gen-IV reactors, such as a very high temperature reactor (VHTR) and sodium-cooled fast reactor (SFR) due to their high thermal conductivities, low expansion coefficients and excellent irradiation resistances to a void swelling compared to austenitic stainless steel. Since these components are used for long duration (>30 years) at temperatures above 550℃, creep crack growth can be occurred by creep damages which is generated by the inherent defects and minot cracks in the materials. Therefore, to evaluate safety and conservativeness of the components, the creep crack growth behavior should be evaluated. In this study, to evaluate the creep crack growth rate (CCGR) of G91 steel, the creep crack growth test was performed with applied loads of 3800N to 5500N by using compact tension specimen at 600oC, and the CCGR data was obtained. The crack growth rate was characterized as a function of the C* fracture mechanics parameter. In order to logically obtain the B and q values in the CCGR equation, three methods of the least square fitting method (LSFM), a mean value method (MVM) and a probabilistic distribution method (PDM) were adopted. The three methods did not show a large difference in the CCGR lines, but the PDM was most useful because the CCGR line can be evaluated with a probabilistic reliability. The MVM and PDM showed a better usefulness than LSFM for predicting creep crack growth rate. In addition, constants B and q followed 2-parameter Weibull distribution, using the Weibull distribution, a number of random variables were generated by the Monte Carlo simulation. The creep crack growth rates for 10% to 90% range was predicted from the viewpoint of probability. Fracture morphologies for the G91 steel were also observed and discussed by using scanning electron microscope and optical microscope.
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