초록 ▼

최종목표
원전 열교환기 튜브 부품의 고신뢰성 저온 고상 접합 기술 개발 (접합력/해수부식저항성 : 모재의 90% 이상, 접합온도 : 기존온도의 1/2 이내, 열영향부 입자성장률 : 10%이내)
개발내용 및 결과
▣ 저온고상 접합용 다성분계 합금 삽입재 기술 개발: Ag계, Zr계, Ti계, Ni계등 다양한 합금계와 중간층 금속을 도입하여 체계적인 접합 특성을 고찰하고, 이를 근거로 삽입합금 설계를 통해 최적 합금을 선정하였고(Ti-SSTS 접합용 : Ag-Cu-(Pd), Ti-Zr-Ni, Ti-Ti/Ti64-Ti64

최종목표
원전 열교환기 튜브 부품의 고신뢰성 저온 고상 접합 기술 개발 (접합력/해수부식저항성 : 모재의 90% 이상, 접합온도 : 기존온도의 1/2 이내, 열영향부 입자성장률 : 10%이내)
개발내용 및 결과
▣ 저온고상 접합용 다성분계 합금 삽입재 기술 개발: Ag계, Zr계, Ti계, Ni계등 다양한 합금계와 중간층 금속을 도입하여 체계적인 접합 특성을 고찰하고, 이를 근거로 삽입합금 설계를 통해 최적 합금을 선정하였고(Ti-SSTS 접합용 : Ag-Cu-(Pd), Ti-Zr-Ni, Ti-Ti/Ti64-Ti64 접합용 : Zr-Ti-Cu-Ni-Be), 상용화 가능한 최적의 박판형, 분말형의 삽입합금 제조 기술 확보함.
▣ Ti-STS 고강도 이종접합 원천 기술 개발: Ti-SSTS의 경우 독창적인 계면확산제어 및 취화방지 방안을 마련하고 이를 최적화하여 신뢰적이고 재현적인 세계 최고 수준의 고강도 이종접합 원천 기술을 개발함(Ag계 : 접합강도 ~450 MPa, 항복강도 초과, Ti계 : 접합강도 460 MPa 이상, 모재 파단). 또한, Ag-Cu 삽입합금에 Pd를 소량 첨가 및 합금화하여 Ag-Cu-Pd 합금 박판을 제조 적용함으로써 이종접합부의 내식성을 크게 향상시킴.
▣ Ti-Ti 저온 고상 접합 기술 개발: Ti Gr. 2 및 Ti-6Al-4V 합금의 모재 열 영향이 거의 없는 800℃ 근처의 저온 고상확산 접합 기술을 개발함으로써 Ti 계열 소재 전반에 걸쳐 적용 가능한 접합 기술을 확보함. Ti Gr.2의 경우 460 MPa 이상, Ti-6Al-4V의 경우 약 950 MPa 이상의 접합력을 가지며, 모재 특성에 육박할 정도로 탁월한 고내식 접합부를 구현함.
▣ Ti 이종/동종 접합부 수명 자료 구축: Ti 접합부의 피로 수명 자료의 D/B를 마련하였고, 개발 접합부의 수명 설계용 자료를 구축함.
▣ 이종접합부 방식용 Ti 동적용사 코팅 기술 확보: 이종접합부의 갈바닉부식 방지를 위한 해수 방식 코팅 기술로서 Ti 동적용사 코팅 기술을 최적화하였음. 특히 Ti 코팅층의 전기화학시험 및 해수침지 시험을 통해 장기간 부식저항성/안전성을 확인함.
▣ 실형상 제조 및 실용화 방안(공정절차서) 구축 : 상기 개발 핵심 기술들을 이용하여 실형상 제조 기술을 확보하였고, 실용화 방안 및 PQR, WPS을 마련하였음.
기술개발배경
원전 Ti 열교환기의 경우, Ti와 이종 소재간 연결부는 현재 접합기술로는 접합이 불가하여 튜브-관판의 경우 기계적 확관법으로 접합강도나 기밀성을 유지하고 있는 실정이며, Ti 접합시 고온의 용융 방식인 아크용접에 의한 용접부의 열영향부 형성 및 기계적 성질 저하가 초래되므로 보다 선진화된 고신뢰성의 접합기술 개발이 요구됨.
핵심개발기술 의 의의
기존의 아크 용접에서 초래되는 모재의 변형이나, 기계적 성질 열화가 거의 없고, 불건전한 잔류응력이 야기되지 않으며, 800℃의 저온에서도 고강도 접합이 가능한 저온 고상확산 접합 기술과 기존의 기술로는 용접/접합이 불가능했던 티타늄과 스텐리스강에 대해 세계 최고 수준의 고강도 이종 접합 원천 기술을 개발 함.
적용분야
개발기술은 Ti 이종접합 또는 이종클래딩 등 고기능 Ti 이종 복합 원천 소재 기술로서, 원전 열교환기, 복수기 산업은 물론 내환경 소재 기술로서 우주, 항공, 군수, 석유/화학 등 다양한 타 산업으로의 기술 응용이 가능함.

Abstract ▼

By conventional fusion welding process (TIG), a realization of reliable and sound joints for the nuclear heat exchanger components is very difficult, especially for the parts comprising of the dissimilar metal couples (Ti-STS, Ti-Cu alloy etc.). This is mainly attributed to the formation of brittle

By conventional fusion welding process (TIG), a realization of reliable and sound joints for the nuclear heat exchanger components is very difficult, especially for the parts comprising of the dissimilar metal couples (Ti-STS, Ti-Cu alloy etc.). This is mainly attributed to the formation of brittle intermetallics (TixCuy, TixFey, TixNiy etc.) and wide difference in physical properties. Moreover, it usually employs very high thermal input, so making it difficult to obtain sound joints due to generations of high residual stresses and degradation of the adjacent base metals, even for similar metal combinations. In this project, the low temperature solid-state joining technology was established by developing new alloy fillers, e.g. the multi-component eutectic based alloys or amorphous alloys, and thereby lowering the joining temperature down to ～800℃ without affecting the structural properties of base metals.
Based on a low temperature joining, the interlayer engineering technology was then developed to be able to eliminate the brittleness of the joints for strong Ti-STS dissimilar joints, and the diffusion brazing technology of Ti-Ti with a superior joining strength and corrosion-resistance comparable to those of base metal were developed. By using those developed technologies, the joining procedures feasible for the heat exchanger components were finally established for the dissimilar metal joints including Ti tube sheet to super STS tube, Ti tube sheet to super STS tube sheet, and the joints of the Ti tube to Ti tube sheet.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• <기술개발사업 주요 연구성과> ... 7
• 목차 ... 13
• 제 1 장 서론 ... 14
• 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 14
• 제 2 절 국내.외 관련 기술의 현황 ... 18
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적.경제적 파급 효과 ... 21
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 24
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 24
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 25
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 25
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 28
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 28
• 1. 추진 일정 ... 28
• 2. 연구개발 추진실적 ... 31
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 202
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 211
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 214
• 서지정보양식 ... 216
• BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET ... 217
• 끝페이지 ... 218