• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.84-92
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• 2010

현재 가동 중인 몇몇 가압 경수로 원전 안전 1등급 설비의 이종금속 용접부는 일차수응력부식균열(PWSCC : Primary Stress Corrosion Cracking) 발생의 세가지 조건(민감 재질, 부식 환경, 인장응력)을 동시에 충족하고 있다. 즉, 이종금속 용접부는 PWSCC에 민감한 재질인 Alloy 600 계열 합금으로 제작 또는 용접되어 있으며 고온 수화학 부식 환경 하에 놓여있다. 아울러 오스테나이트 스테인리스 강의 예민화 예방을 위한 용접 후열처리 미실시로 높은 인장 용접 잔류응력이 작용하고 있다. 이러한 이종금속 용접부의 특성상 PWSCC가 발생할 잠재성이 있을 뿐만 아니라 국내외적으로 Alloy 600 계열 합금으로 제작 및 용접된 가압 경수로 원전 안전 1등급 설비의 이종금속 용접부에 실제 PWSCC가 발생된 사례들이 다수 보고되고 있다. 운전 환경 및 재질 변화 없이 PWSCC 발생을 예방하기 위해서는 인장 잔류응력을 이완시켜 낮은 인장 또는 압축 응력화하여야 한다. 이러한 인장 잔류응력 이완방법들로는 PWOL(Pre-emptive Weld Overlay), 레이저 피닝(Laser Peening), MSIP(Mechanical Stress Improvement Process), 워터 제트 피닝(Water Jet Peening), IHSI(Induction Heating Stress Improvement) 방법들이 있는데 공정 시간이 짧고 열 에너지 원이 필요 없으며 전체적인 소성 변형을 야기시키지 않는 레이저 피닝을 본 연구의 대상 방법으로 한다. 본 연구에서는 동적 유한요소 해석을 통해 용접 잔류응력을 이완시키는 레이저 피닝의 효과를 검증하고 용접 잔류응력에 미치는 레이저 피닝 변수의 영향을 고찰하고자 한다. 내부 보수용접이 수행된 경수로 원전 가압기 노즐 이종금속 용접부에 레이저 피닝을 적용한 경우에 대해 상용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 동적 유한요소해석을 수행한 결과, 고온 수화학 일차수와 접하는 Alloy 600 계열 합금 내면에서의 인장 잔류응력이 상당히 이완됨을 확인하였다. 또한, 최대충격 압력이 증가할수록, 충격압력 지속시간이 증가할수록, 레이저 스팟 직경이 증가할수록 내표면 인장 잔류응력 이완 정도는 감소하나 이완되는 영역의 깊이는 증가함을 알 수 있다. 또한, 레이저 피닝 방향이 잔류응력 이완에 미치는 영향은 미미함을 알 수 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2009.05a
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• pp.217-218
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• 2009

최근 경량화, 리사이클성, 기기의 소형화, 내환경성 등의 이점을 가지고 있는 알루미늄 합금이 여러 분야서 재인식 되고 있다. 그러나 이런 알루미늄 합금이 부식 환경에 노출 될 경우 음력부식균열이 발생할 수 있게 된다. 이러한 음력부식균열의 발생은 알루미늄의 기계적 특성에 안 좋은 영향을 미치므로 제품의 품질저하, 수명 단축, 효율저하, 재해발생 등 직간접적으로 광범위한 피해를 입게 되기에 부식에 대한 많은 연구가 진행이 되고 있다. 이 중에 고비강도용 알루미늄 압출소재인 Al 6xxx계 합금의 열처리 및 조성 변화에 따른 음력부식 균열의 거동에 대해 연구하였다. 응력부식균열 시험은 SSRT시험으로 많이 하고 있는데, 이 시험은 인장시편을 부식 환경 하에 노출하면서 천천히 일정한 변형속도로 당기는 시험이다. 본 연구에서는 Strain rate를 ${10^{-6}}s^{-1}$ 부식용액은 1M-NaCl + 0.6M-$Na_{2}SO_{4}$ + 0.3%-$H_{2}O_{2}$을 사용하여 시험을 하였다. 그러나 시험에 대한 분석은 Tafel polarization curve, SEM, OMS를 이용하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.8 no.8
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• pp.766-774
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• 1998

32$0^{\circ}C$, 40%NaOH 용액의 autoclave에서 약 300wppm의 탄소를 함유하고 있는 15Cr-9Fe-balanced Ni 합금 판상시편에 대해 응력부식 저항성을 조사하였다. 부식시편은 $700^{\circ}C$, 100시간 동안의 열처리로 합금내부에 석출될 수 있는 가능한 한 많은 양의 크롬계 탄화물을 석출시킨 후, 다시 재용해에 의해 크롬계 탄화물의 형태를 조절하는 $800^{\circ}C$-$950^{\circ}C$범위의 최종열처리를 시행하고 급냉시킨 다음 U-자형으로 응력을 가하여 준비되었다. 최종열처리 온도가 올라감에 따라 시편들의 입계응력부식균열(IGSCC ) 전파속도는 $900^{\circ}C$까지는 거의 직선적으로 증가하다가 $950^{\circ}C$에서는 $700^{\circ}C$에서 얻은 값보다도 더 낮게 감소하였다. 즉, 크롬계 탄화물이 재용해되어 그 밀도가 감소함에 따라 IGSCC저항성이 감소하다가 완전히 재용해된 $950^{\circ}C$ 열처리 조건에서 오히겨 가장 큰 IGSCC 저항성을 나타내었다. 이와같은 최조열처리 온도에 따른 니켈계 합금 600의 부식거동은 입계에 존재하는 크롬계탄화물의 형태변화 때문이 아니라 입계에서 탄소-크롬계 탄화물-크롬간의 상평형에 의해 이루어지는 탄소의 입계편석량이 크롬계탄화물이 존재할 때에는 열처리 온도에 따라 증가하다가 그것이 완전히 재용해 되었을 때 가장 낮아지기 때문인 것으로 생각된다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.37 no.3
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• pp.387-395
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• 2013

Recently, several circumferential cracks were found in the control rod drive mechanism (CRDM) nozzles of U.S. nuclear power plants. According to the accident analyses, coolant leaks were caused by primary water stress corrosion cracking (PWSCC). The tensile residual stresses caused by welding, corrosion sensitive materials, and boric acid solution cause PWSCC. Therefore, an exact estimation of the residual stress is important for reliable operation. In this study, finite element simulations were conducted to investigate the effects of the tube geometry (thickness and radius) on the residual stresses in a J-groove weld for different CRDM tube locations. Two different tube locations were considered (center-hole and steepest side hill tube), and the tube radius and thickness variables ($r_o/t$=2, 3, 4) included two different reference values ($r_o$=51.6, t=16.9mm).

• Journal of Energy Engineering
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• v.23 no.2
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• pp.149-157
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• 2014

The steam generator tubes of nuclear power plants have various types of corrosion failures during the plant operation. The stress corrosion cracking which occurs on the outer surface of tube is called the secondary side stress corrosion cracking and mainly occurs in the expansion-transition area of tube. The causes are the concentration of impurities by the sludge pile-up related to the geometry of its region and the residual stress by tube expansion in the process of steam generator manufacturing. Especially the directionality and sizes of residual stresses are differed according to the tube expansion methods and the direction and the frequency of tube cracks depend on their characteristics. In bases on the plant experiences, it is notified that circumferential cracks of tubes expanded with explosive expansion method are dominantly occurred compared to those of tubes done with hydraulic expansion one. Therefore in this study, according to tube expansion methods frequencies and sizes of tube cracks with specific direction are compared by means of accelerated immersion test and also the crack morphology and the specific chemicals from water-chemistry environment are observed through the fracture surface examination.

• Fire Science and Engineering
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• v.16 no.1
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• pp.77-83
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• 2002

The objective of this study is to propose a method to prevent the possible stress corrosion cracking of a horizontal side-wall sprinkler head deflector in the same atmosphere of ammonia gas as it regulated in the UL (Underwriters Laboratory). A corrosion test is carried out for three types of specimen according to post-forming treatment, one of which is annealing, another sand blasting and the other no treatment. The observation of the test specimens with a metal micro-scope says that the tensile residual stress is a major factor causing corrosion cracking, and that a proper heat treatment can remove or reduce the residial stress and prevent a crack from occurring even in a severe corrosive atmosphers.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.36 no.11
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• pp.1381-1389
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• 2012

The object of this study considers corrosion fatigue improvement of 7075-T6 aluminum by using shot peening treatment on 3.5% NaCl solution at room temperature. Aluminum alloy is generally used in aerospace structural components because of the light weight and high strength characteristics. Many studies have shown that an aluminum alloy can be approximately 50% lighter than other materials. Mostly, corrosion leads to earlier fatigue crack propagation under tensile conditions and severely reduces the life of structures. Therefore, the technique to improve material resistance to corrosion fatigue is required. Shot peening technology is widely used to improve fatigue life and other mechanical properties by induced compressive residual stress. Even the roughness of treated surface causes pitting corrosion, the compressive residual stress, which is induced under the surface layer of material by shot peening, suppresses the corrosion and increases the corrosion resistance. The experimental results for shot peened specimens were compared with previous work for non treated aluminum alloy. The results show that the shot peening treatment affects the corrosion fatigue improvement of aluminum alloys and the induced compressive residual stress by shot peening treatment improves the resistance to corrosion fatigue.

• Journal of the KSME
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• v.29 no.2
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• pp.138-143
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• 1989

부식피로에 대한 몇 가지 이론 및 실제를 소개하였다. 그러나, 부식피로가 학문적으로 관심을 갖게되고 연구의 대상이 된 것은 1970년초 부터로서, 아직까지도 많은 부분이 연구대상으로 남 아있다. 특히, 균열선단에서의 부식반응의 역할이 좀 더 상세히 밝혀져야 하고, 자연 부식조건 에서의 양극반응과 음극반응이 각각 어떠한 역할을 하는가도 좀더 밝혀져야 할 것이다. Mode II 또는 Mode III 상태에서의 균열전파 특성이나, 균열전파에 있어서 반복응력의 주파수의 영 향도 좀더 상세히 밝혀져야 할 연구 대상이다. 이러한 연구들을 통해서 현재까지는 주로 부식의 측면에서만 고려되는 산업현장의 부식피로 문제에 대해 좀더 근본적이고 효과적인 해결 방법을 제시할 수 있을 것이다.

• Journal of Welding and Joining
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• v.14 no.2
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• pp.36-45
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• 1996

Fatigue strength of the spot welded lap joint is considerably influenced by corrosive environments. Particularly, the chloride and the sulfide are most injurious to strength of the spot welded lap joint. Therefore, there is a need to evaluate its effect to corrosion fatigue strength for safe life design of spot welded structures. In order to evaluate their corrosion fatigue strength, corrosion fatigue tests on the spot welded lap joints of the uncoated and the coated high strength steel sheets were conducted in air and in 10% NaCl solution. Corrosion fatigue strength of the uncoated specimens were entirely lower than the coated one in NaCl solution, but those of the coated specimens in NaCl solution were lower than in air. And stress distribution in single spon welded lap joint subjected to tension-shear load was investigated by the finite element method. Using these results, we tried to evaluate corrosion fatgue strength of the various spot welded lap joints with maximum stress $\sigma_{max}$ at edge on loading side of the spot welded lap joint. We could find that corrosion fatigue strength could be quantitatively and systematically rearranged by $\sigma_{max}$.

• Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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• v.16 no.4
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• pp.455-472
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• 2018

It is important to study how to manage dry storage casks of spent nuclear fuels (SNF), because wet storage spaces for SNF will shortly be at full capacity in the Republic of Korea. The US has operated a dry storage cask system for several decades, and has carried out significant studies into how to successfully manage dry storage cask for SNF. This type of expertise and experience is currently lacking in the Republic of Korea. The degradation of dry casks is an important issue that must be considered. In particular, chloride-induced stress corrosion cracking (CISCC) is known to lead to the release of radioisotopes from canisters. The U.S. Department of Energy, U.S. Nuclear Regulatory Commission, and the Electric Power Research Institute have undertaken research into the CISCC mechanism. In addition, Sandia National Laboratories (SNL) has extensively researched CISCC and how to manage it in dry storage canisters. In this review paper, the probabilistic model proposed by the SNL is analyzed and, based on this model, US-based CISCC research is reviewed in detail. This paper will inform the management of dry cask storage of SNF from light water reactors in austenite stainless steel canisters in the Republic of Korea.