원자력발전소, 화력발전소 및 일반 산업체에서 탄소강으로 제작된 기기가 유체 유동과 접하게 되면 두께가 점차 얇아지는 배관 감육 현상이 나타나고 결국에는 기기의 압력경계 부분이 파열되는 사고가 발생할 수 있다. 일례로 1986년 12월 미국 Surry 2호기에서 급수관이 파열되는 사고가 발생하여 배관감육 문제가 전 세계적으로 시급히 해결해야 할 과제로 대두되었으며, 2004년 8월에는 일본 미하마 3호기에서 복수관이 파열되는 사고가 발생하여 배관감육에 대한 규제가 훨씬 강화되었다. 이러한 ...
원자력발전소, 화력발전소 및 일반 산업체에서 탄소강으로 제작된 기기가 유체 유동과 접하게 되면 두께가 점차 얇아지는 배관 감육 현상이 나타나고 결국에는 기기의 압력경계 부분이 파열되는 사고가 발생할 수 있다. 일례로 1986년 12월 미국 Surry 2호기에서 급수관이 파열되는 사고가 발생하여 배관감육 문제가 전 세계적으로 시급히 해결해야 할 과제로 대두되었으며, 2004년 8월에는 일본 미하마 3호기에서 복수관이 파열되는 사고가 발생하여 배관감육에 대한 규제가 훨씬 강화되었다. 이러한 유동가속부식에 의한 감육을 예측할 수 있는 이론적인 모델은 다수가 있으며, 그 중에서도 Chexal-Horiwitz 모델과 Kastner-Riedle 모델은 코드로 개발되어 현장에 널리 적용되고 있다. 그러나 이러한 기존의 유동가속부식 예측 모델로는 실제 현장에서 발생하고 있는 국부적인 배관 감육과 발생부위를 정확히 예측할 수 없다.
이에 따라 본 논문에서는 탄소강 배관개소별로 국부감육이 발생하는 부위를 확인하고자 한다. 또한 기존의 연구를 통해 도출된 국부감육과 밀접한 연관이 있는 난류 매개변수와 감육률과의 상관관계를 검증하고, 이를 보완하기 위한 연구를 수행하였다. 또한 본 연구는 유체유동 측면에서 접근하였으며, 단일 배관개소 내에서의 온도나 화학적 인자들은 동일한 것으로 간주할 수 있으므로 국부적으로 발생하는 감육 현상은 유체유동에 의한 마그네타이트의 물질전달(확산) 현상이 지배적이라는 사실에 근거한다.
본 논문에서는 우선 유동가속부식 이론과 국내외의 손상사례를 조사하였다. 그리고 발전소 및 산업현장에서 사용되는 탄소강 배관 형상 중 Tee 형상의 배관개소를 실험 대상으로 선정하였으며, Tee 형상에서 발생하는 유동 현상 중 3가지 유형의 경우에 대하여 국부 차압 측정 및 유로가시화를 통한 탄소강 배관 내의 국부 감육 현상을 파악하였다. 그리고 실험 결과의 검토를 위해 실험장치와 동일한 조건의 해석모델을 구성하여 수치해석을 수행하였다. 또한 유동 속도 변화가 감육에 미치는 영향을 알아보기 위하여 속도를 변경시키면서 수치해석을 수행한 후, 그 결과를 비교해 보았다. 또한, 선행 연구를 통해 국부감육은 편향 난류유동의 반경방향 국부유속, Vr 성분이 직접적인 연관성이 있다는 것을 확인하였기에, 본 연구의 결과를 통해 Vr과 감육률간의 상관 관계식을 도출해 보고자 하였다.
본 연구의 연구결과는 현장의 초음파 두께측정 부위 및 범위 결정, 감육 원인규명, 설계개선 등에 활용할 수 있으며, 현장의 배관감육 관련 안전성 증대에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
원자력발전소, 화력발전소 및 일반 산업체에서 탄소강으로 제작된 기기가 유체 유동과 접하게 되면 두께가 점차 얇아지는 배관 감육 현상이 나타나고 결국에는 기기의 압력경계 부분이 파열되는 사고가 발생할 수 있다. 일례로 1986년 12월 미국 Surry 2호기에서 급수관이 파열되는 사고가 발생하여 배관감육 문제가 전 세계적으로 시급히 해결해야 할 과제로 대두되었으며, 2004년 8월에는 일본 미하마 3호기에서 복수관이 파열되는 사고가 발생하여 배관감육에 대한 규제가 훨씬 강화되었다. 이러한 유동가속부식에 의한 감육을 예측할 수 있는 이론적인 모델은 다수가 있으며, 그 중에서도 Chexal-Horiwitz 모델과 Kastner-Riedle 모델은 코드로 개발되어 현장에 널리 적용되고 있다. 그러나 이러한 기존의 유동가속부식 예측 모델로는 실제 현장에서 발생하고 있는 국부적인 배관 감육과 발생부위를 정확히 예측할 수 없다.
이에 따라 본 논문에서는 탄소강 배관개소별로 국부감육이 발생하는 부위를 확인하고자 한다. 또한 기존의 연구를 통해 도출된 국부감육과 밀접한 연관이 있는 난류 매개변수와 감육률과의 상관관계를 검증하고, 이를 보완하기 위한 연구를 수행하였다. 또한 본 연구는 유체유동 측면에서 접근하였으며, 단일 배관개소 내에서의 온도나 화학적 인자들은 동일한 것으로 간주할 수 있으므로 국부적으로 발생하는 감육 현상은 유체유동에 의한 마그네타이트의 물질전달(확산) 현상이 지배적이라는 사실에 근거한다.
본 논문에서는 우선 유동가속부식 이론과 국내외의 손상사례를 조사하였다. 그리고 발전소 및 산업현장에서 사용되는 탄소강 배관 형상 중 Tee 형상의 배관개소를 실험 대상으로 선정하였으며, Tee 형상에서 발생하는 유동 현상 중 3가지 유형의 경우에 대하여 국부 차압 측정 및 유로가시화를 통한 탄소강 배관 내의 국부 감육 현상을 파악하였다. 그리고 실험 결과의 검토를 위해 실험장치와 동일한 조건의 해석모델을 구성하여 수치해석을 수행하였다. 또한 유동 속도 변화가 감육에 미치는 영향을 알아보기 위하여 속도를 변경시키면서 수치해석을 수행한 후, 그 결과를 비교해 보았다. 또한, 선행 연구를 통해 국부감육은 편향 난류유동의 반경방향 국부유속, Vr 성분이 직접적인 연관성이 있다는 것을 확인하였기에, 본 연구의 결과를 통해 Vr과 감육률간의 상관 관계식을 도출해 보고자 하였다.
본 연구의 연구결과는 현장의 초음파 두께측정 부위 및 범위 결정, 감육 원인규명, 설계개선 등에 활용할 수 있으며, 현장의 배관감육 관련 안전성 증대에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
When components made of carbon steel in nuclear, fossil, and industry plants are contacted with flowing fluid, wall thinning caused by FAC (flow accelerated corrosion) can be generated and eventually ruptured at the portion of pressure boundary. Because of the elbow rupturing accident of feedwater s...
When components made of carbon steel in nuclear, fossil, and industry plants are contacted with flowing fluid, wall thinning caused by FAC (flow accelerated corrosion) can be generated and eventually ruptured at the portion of pressure boundary. Because of the elbow rupturing accident of feedwater system at the Surry Unit 2 in December 1986, wall thinning management was emerged as a problem to be solved preferentially. Regulation related to wall thinning over the world was tightened due to the rupturing accident of a condensate piping component at the Mihama Unit 3 in August 2004. Various models have been proposed to predict the wall thinning caused by FAC. The Chexal-Horiwitz model of United State and the Kastner-Riedle model of Germany serve as codes to aid utilities in managing pipe degradation. However, existing models can not predict exactly the local thinning rate and the local wall thinning location.
Accordingly, a study for identifying the locations generating local wall thinning, disclosing turbulence coefficients related to the local wall thinning, and developing the relationship between turbulence coefficients and thinning rate was performed. This study was performed aspect of Fluid flow. And It was possible to consider that local wall thinning inside piping was caused by Mignetite mass transfer. Because, temperature or Chemical factors were regarded as a same inside a single pipe system.
In this thesis, FAC process in general were reviewed and significant FAC failures were investigated. And Tee shape pipe was selected as a subject. Experiments and numerical analyses for three types of Tee shape pipe component, which are used to plants in general, were performed and the results were compared to find a local wall thinning position. And numerical analysis was performed to make sure the influence according to change of Flow velocity, also.
From the preceding study, it was confirmed that the Vr velocity component was related with local wall thinning directly. So, in this study, correlations between Vr and Wear rate was derived using the result of this paper.
This result may be used to decide the locations and scopes for ultrasonic tests, verify the wall thinning reasons, modify the pipeline design, etc. and contributed to upgrading the techniques for wall thinning prediction and improving the plant safety related to wall thinning.
When components made of carbon steel in nuclear, fossil, and industry plants are contacted with flowing fluid, wall thinning caused by FAC (flow accelerated corrosion) can be generated and eventually ruptured at the portion of pressure boundary. Because of the elbow rupturing accident of feedwater system at the Surry Unit 2 in December 1986, wall thinning management was emerged as a problem to be solved preferentially. Regulation related to wall thinning over the world was tightened due to the rupturing accident of a condensate piping component at the Mihama Unit 3 in August 2004. Various models have been proposed to predict the wall thinning caused by FAC. The Chexal-Horiwitz model of United State and the Kastner-Riedle model of Germany serve as codes to aid utilities in managing pipe degradation. However, existing models can not predict exactly the local thinning rate and the local wall thinning location.
Accordingly, a study for identifying the locations generating local wall thinning, disclosing turbulence coefficients related to the local wall thinning, and developing the relationship between turbulence coefficients and thinning rate was performed. This study was performed aspect of Fluid flow. And It was possible to consider that local wall thinning inside piping was caused by Mignetite mass transfer. Because, temperature or Chemical factors were regarded as a same inside a single pipe system.
In this thesis, FAC process in general were reviewed and significant FAC failures were investigated. And Tee shape pipe was selected as a subject. Experiments and numerical analyses for three types of Tee shape pipe component, which are used to plants in general, were performed and the results were compared to find a local wall thinning position. And numerical analysis was performed to make sure the influence according to change of Flow velocity, also.
From the preceding study, it was confirmed that the Vr velocity component was related with local wall thinning directly. So, in this study, correlations between Vr and Wear rate was derived using the result of this paper.
This result may be used to decide the locations and scopes for ultrasonic tests, verify the wall thinning reasons, modify the pipeline design, etc. and contributed to upgrading the techniques for wall thinning prediction and improving the plant safety related to wall thinning.
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