Abstract
The failure of a bolted joint owing to stress corrosion cracking (SCC) has been considered one of the most important structural integrity issues in a nuclear power plant. In this study, the failure possibility of bolting, which is used to support the steam generator of a pressurized water reactor, owing to SCC and brittle fracture was evaluated in accordance with guidelines proposed by the Electric Power Research Institute, which are called the Reference Flaw Factor method. For this evaluation, first, detailed finite element stress analyses were conducted to obtain the actual nominal stresses of bolting in which either service loads or bolt preloads were considered. Based on these nominal stresses, the structural integrity of bolting was addressed from the viewpoints of SCC and toughness. In addition, the accuracy of the EPRI Reference Flaw Factor for assessing bolting failure was investigated using finite element fracture mechanics analyses.
증기발생기 수직 지지대를 고정하고 있는 고강도 앵커 볼트의 응력부식균열에 대한 건전성 평가는 원자력발전소 기기 건전성 유지와 관련하여 중요한 현안 가운데 하나이다. 이에 따라 미국 EPRI에서는 고강도 앵커 볼트의 건전성 평가를 위한 기준균열계수 개념 기반의 평가 절차를 제시한 바 있으며, 본 연구에서는 EPRI에서 제시한 절차에 입각하여 증기발생기 수직 지지대 고정용 앵커 볼트의 응력부식균열 및 취성 파괴에 대한 건전성 평가를 수행하였다. 이를 위해 볼트 예비하중과 운전하중을 고려한 3차원 유한요소 응력해석을 수행하여 볼트 단면에 작용하는 공칭응력을 결정하였으며, 결정된 볼트 응력과 EPRI 절차를 이용하여 앵커 볼트의 균열 건전성을 평가하였다. 또한 3차원 탄성 유한요소 파괴역학 해석을 수행하여 EPRI에서 제시한 기준균열계수의 정확성을 검증하였다.
