초록
저압터빈 최종 단 블레이드는 응축 증기 내 농축된 불순물에 의해 조성되는 부식환경 하에서, 고속회전에 따른 높은 응력이 부가되어 응력부식 균열에 의한 파손이 빈번히 발생된다. 이러한 가혹 환경 하에서 블레이드의 안정적 사용을 위해서 내식성과 고 강도 특성 등을 갖춘 12% Cr 마르텐사이트계 스테인레스 강을 널리 적용한다. 본 논문은 마르텐사이트계 스테인레스 강으로 제작된 최종 단 블레이드가 정상운전 중 갑작스럽게 파손되어, 원인진단을 위해 파손 및 건전 블레이드를 대상으로 기계적 물성, 파단면 및 미세 조직 검사를 수행한 결과를 기술한 내용이다. 파손된 블레이드의 기계적 물성 시험결과 재질 사양서 기준에 비해 충격치는 낮고 경도는 높은 전형적인 재질 취성화 특성이 확인되었다. 또한, 파단면 검사결과 가지(branch)형태의 균열이 입계를 따라 진전하였고, 표면에서 Cl, S 등의 부식성분이 검출되었다. 이상의 결과들을 토대로 블레이드의 파손원인은 응력부식 균열임을 알 수 있었다.
The last stage blades of a low pressure (LP) turbine get frequently fractured because of stress corrosion cracking. This is because they operate in a severe corrosive environment that is caused by the impurities dissolved in condensed steam and high stress due to high speed rotation. To improve the reliability of the blades under severe conditions, 12% Cr martensitic stainless steel, having excellent corrosion resistance and higher strength, is widely used as the blade material. This paper shows the result of root cause analysis on a blade which got fractured suddenly during normal operation. Testing of mechanical properties and microstructure examination were performed on the fractured blade and on a blade in sound condition. The results of testing of mechanical properties of the fractured blade showed that the hardness were higher but impact energy were lower, and were not meeting the criteria as per the material certificate specification. This result showed that the fractured blade became embrittled. The branch-type crack was found to have propagated through the grain boundary and components of chloride and sulfur were detected on the fractured surface. Based on these results, the root cause of fracture was confirmed to be stress corrosion cracking.
