초록 ▼

연구의 목적 및 내용

니켈계 합금 182 용접재의 열적시효 및 잔류응력 효과에 따른 미세조직과 균열저항성 변화를 실험적으로 측정함. 실험 결과와 함께 일차응력부식 균열생성 관계식을 이용하여 열적시효와 잔류응력을 고려했을 경우 182 용접재 수명변화를 평가하고자 함.

연구개발성과

○ 용접재 미세조직 및 기계적 특성 분석:
- 182 용접재 시편을 제작하여 15년 및 30년 운전 모사 열적시효 시편 제작
- As-welded 및 열적시효 시편에 대해 미세조직, 미세경도, 및 인장물성 변화

연구의 목적 및 내용

니켈계 합금 182 용접재의 열적시효 및 잔류응력 효과에 따른 미세조직과 균열저항성 변화를 실험적으로 측정함. 실험 결과와 함께 일차응력부식 균열생성 관계식을 이용하여 열적시효와 잔류응력을 고려했을 경우 182 용접재 수명변화를 평가하고자 함.

연구개발성과

○ 용접재 미세조직 및 기계적 특성 분석:
- 182 용접재 시편을 제작하여 15년 및 30년 운전 모사 열적시효 시편 제작
- As-welded 및 열적시효 시편에 대해 미세조직, 미세경도, 및 인장물성 변화 측정
- 용접잔류응력을 모사한 냉간 가공 시편 제작
- 냉간 가공 시편에 대한 미세조직 및 기계적 특성 변화 측정
○ 일차수 환경하의 응력부식균열 저항성 평가:
- 원전 일차수 환경 균열생성 시험 장치 제작
- 182 용접재 시편 및 열적시효 시편을 이용하여 원전 일차수 환경에서의 균열생성 시간 변화 측정
- 냉간 가공 시편에 대한 원전 일차수 환경에서의 균열생성 시간 측정
- 균열생성 예측식을 개발하여 182 용접재의 장기 열적시효와 잔류응력을 고려한 수명 평가
○ 용접 잔류응력 평가:
- BMI 노즐에 대한 용접잔류응력 전산 해석
- 해석결과를 바탕으로 하여 용접잔류응력 모사 시편 조건 결정
- 실린더와 BMI 노즐 모델의 용접 절차서에 기입된 용접 시 세부 조건에 따른 비교 검토
- 재료 경화 거동을 고려한 용접잔류응력 해석방법론 구축

연구개발성과의 활용계획(기대효과)

○ 182 용접재의 일차응력부식균열 현상에 대한 근본적인 손상기구 이해를 증진시킬 수 있을 것으로 기대된다.
○ 현 안전규제에서 고려하고 있지 않은 용접부의 열적시효 효과를 실험적으로 확인하여 기존 규제의 보수성 및 안전여유도 분석에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
○ 원전 사업자의 기기 및 부품 열화관리 프로그램 검증 시 본 연구결과가 활용될 수 있고, 규제기술 기반 강화에 기여할 것으로 기대된다.
○ 압력 경계 재료인 182/82 용접재의 정확한 수명평가를 통해 원전 불시정지나 보수정비에 따른 경제적, 사회적 비용을 줄이고, 원자로 일차 냉각수 누설 등의 중대한 안전사고로의 전파를 사전에 예방함으로써 국내 가동원전 전체의 안전성 향상과 원전 수출국가로서의 안전 이미지 제고에 중요한 역할을 할 수 있다.

(출처 : 국문 요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose&Contents

Main purpose of this work is to experimentally measure the variations of microstructure and cracking resistance of Ni-base weld 182 considering the long-term thermal aging and residual stresses. It is also intended to estimate the variation of 182 welds’ life due to the therm

Purpose&Contents

Main purpose of this work is to experimentally measure the variations of microstructure and cracking resistance of Ni-base weld 182 considering the long-term thermal aging and residual stresses. It is also intended to estimate the variation of 182 welds’ life due to the thermal aging and residual stresses by using a prediction equation for the crack initiation time.

Results

○ Analysis of microstructural and mechanical properties:
- Production of 182 weld deposits equivalent to 15-year and 30-year of plant operation time
- Analysis of microstructure, micro hardness, and tensile properties for as-welded and aged weld specimens
- Production of cold-rolled specimens
- Analysis of microstructural and mechanical properties for cold-rolled specimens
○ Evaluation of primary water stress corrosion cracking resistance:
- Manufacturing of crack initiation test facility
- Measurement of crack initiation time for as-welded and aged 182 weld specimens in simulated primary water conditions
- Measurement of crack initiation time for cold-rolled 182 weld specimens
- Life prediction of 182 welds considering thermal aging and residual stresses by developing a prediction model for crack initiation time
○ Weld residual stress analysis:
- Numerical analysis of residual stress in a pressurizer or bottom-mounted instrumentation nozzle
- Determining the cold rolling conditions of 182 weld specimens
- Development of weld residual stress analysis method considering a hardening behavior.

Expected Contribution

○ It is expected to enhance the fundamental understanding of the primary water stress corrosion cracking of 182 welds.
○ It is expected to be used for evaluating the conservativeness of current regulations, that have not been considering thermal aging of welds, and the safety margin of reactor pressure boundary components through experimental testing.
○ It is expected to be used when verifying licensee’s materials aging management program and to strengthen the foundation of regulation technology.
○ It is expected to contribute to the safety enhancement of operating nuclear reactors and the reduction of economical and social costs due to unscheduled shutdown and repair/maintenance by the reliable and precise life prediction of 182 welds used as pressure boundary materials considering thermal aging.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 국문 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• CONTENTS ... 6
• 목차 ... 8
• 제1장. 연구개발과제의 개요 ... 10
• 제1절. 연구개발 목적 ... 10
• 제2절. 연구개발의 필요성 ... 12
• 제3절. 연구개발 범위 ... 13
• 제2장. 국내외 기술개발 현황 ... 17
• 제3장. 연구수행 내용 및 결과 ... 23
• 제1절. 용접잔류응력 유한요소해석 ... 23
• 1. 서론 ... 23
• 2. 용접 잔류응력 해석 방법론 구축 및 검증 ... 26
• 3. BMI(Bottom Mounted Instrumentation) 노즐 용접 잔류응력 해석 ... 52
• 제2절. Alloy 182 용접시편제작 ... 65
• 1. 모시편 제작 ... 65
• 2. 열적시효모사를 위한 열처리 ... 66
• 3. 냉간압연 및 시편채취 ... 68
• 제3절. 미세조직분석 및 기계적물성측정 ... 70
• 1. 미세조직 분석결과 ... 70
• 2. 기계적강도 분석결과 ... 75
• 제4절. PWSCC 생성실험 ... 81
• 1. 균열생성 실험환경 ... 81
• 2. 균열생성 실험결과 ... 82
• 제5절. PWSCC 생성시간 예측모델개발 ... 86
• 1. 균열생성모델 ... 86
• 2. 균열생성모델 Parameter 추정 ... 96
• 3. 모델 불확실성 평가 ... 116
• 4. Case Study ... 123
• 5. 모델 추가개선 방향 ... 125
• 제6절. 결론 및 요약 ... 129
• 제7절. 연구개발과제의 정량적 성과 ... 131
• 제4장. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 138
• 4-1. 목표달성도 ... 138
• 4-2. 관련분야 기여도 ... 139
• 제5장. 연구결과의 활용계획 ... 140
• 제6장. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 141
• 제7장. 연구개발결과의 보안등급 ... 142
• 제8장. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 143
• 제9장. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 144
• 제10장. 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 147
• 제11장. 기타사항 ... 148
• 제12장. 참고문헌 ... 149
• 부록 ... 155
• 끝페이지 ... 187