Study on evaluation of environmental assisted cracking of austenitic alloys in operating PWRs

Abstract

오스테나이트계 합금인 스테인리스 강과 니켈기 합금은 뛰어난 부식저항성과 물성으로 인해, 가압경수로의 일차측 구조물과 배관재로 널리 사용되고 있다. 이러한 오스테나이트계 합금은 일차수 환경에 장시간 노출됨에 따라, 환경피로와 일차수 응력부식균열과 같은 환경조장균열에 취약하다. 이러한 측면에서, 이러한 환경조장균열에 대한 이해와 균열 메커니즘을 다양한 실험과 문헌을 통하여 새로운 관점에서 규명하였다. 가압경수로환경에서의 니켈기 합금의 환경조장균열 메커니즘은 스테인리스강과 유사하게 부식으로 생성된 수소에 의한 수소기인균열임을 규명하고, 이를 통해 스테인리스강보다 더 긴 피로수명을 가지는 이유를 설명하였다. 또한, 내부산화의 일차수 응력부식균열 메커니즘으로서의 타당성을 평가하였다. 응력에 따른 산화막 특성은 변하지 않았으나, 응력에 의해 입계로의 산소침투가 촉진되어 균열이 발생한다고 판단된다. 또한, 재료에 따른 일차수 응력부식균열의 취약성을 판단할 수 있도록 니켈과 크롬의 비율이라는 인자를 도입하였다. 이러한 환경조장균열의 메커니즘들을 균열선단에서의 산소와 수소 침투 깊이를 통해 타당성을 확인하였다.