• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
• /
• v.37 no.9
• /
• pp.1127-1132
• /
• 2013

The failure of reactor internals may have a significant effect on the safe operation and shutdown of a reactor. Various agings related to neutron irradiation occur or can potentially occur in the reactor internals owing to high neutron irradiation levels. Austenitic stainless steel, one of the principal materials constituting the reactor internals, shows different mechanical material behaviors such as tensile/creep properties and fracture toughness with neutron irradiation levels. This variation should be considered when the structural integrity of the reactor internals against agings during the design lifetime or continued operation period is evaluated. In this study, user subroutine programs considering the variation of mechanical material behaviors with neutron irradiation levels were developed. The programs were validated by testing them for various conditions.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
• /
• v.24 no.1
• /
• pp.45-51
• /
• 2004

Boiler tubes in power plants are often leaked due to various material degradations including creep and thermal fatigue damage under severe operating conditions such as high temperature and high pressure over an extended period of time. To monitor and diagnose the tubes on site and in real time, the acoustic emission (AE) technology was applied. We developed an AE leak detection system, and used it to study the variation of AE signal from the on-site tubes in response to the changes in the boiler operation condition and to detect the locations of leakage based on it. Detection of leak was performed by acquiring and evaluating the signals in separate regimes of high and low frequency signal. As a result of these studies, we found that on-line monitoring and detection of leak location for boiler tubes is possible using the developed system. Thus, the system is expected to contribute to the safe operation of power plants, and prevent economic losses due to potential leak.

• Korean Journal of Metals and Materials
• /
• v.46 no.3
• /
• pp.118-124
• /
• 2008

Abstract: A minimum commitment method(MCM) was applied to predict the long-term creep rupture life for type 316LN stainless steel(SS). Lots of the creep-rupture data for the type 316LN SS were collected through world-wide literature surveys and the experimental data of KAERI. Using these data, the long-term creep rupture life above ${10}^5$ hour was predicted by means of the MCM. In order to obtain the most appropriate value for the constant A being used in the MCM equation, trial and error method was used for the wide ranges from -0.12 to 0.12, and the best value was determined by using the coefficient of determination, $R^2$ which is a statistical parameter. A suitable value for the A in type 316LN stainless steel was found to be at -0.02 ~ -0.05 ranges. It is considered that the MCM will be superior in creep-life prediction to commonly-used timetemperature parametric method, because the P(T) and G($\sigma$) functions are determined from the regression method based on experimental data.

• Journal of Korea Foundry Society
• /
• v.38 no.5
• /
• pp.103-110
• /
• 2018

The effects of a heat treatment on the carbide formation behavior and mechanical properties of the cobalt-based superalloy X-45 were investigated here. Coarse primary carbides formed in the interdendritic region in the as-cast specimen, along with the precipitation of fine secondary carbides in the vicinity of the primary carbides. Most of the carbides formed in the interdendritic region were dissolved into the matrix by a solution treatment at $1274^{\circ}C$. Solutionizing at $1150^{\circ}C$ led to the dissolution of some carbides at the grain boundaries, though this also caused the precipitation of fine carbides in the vicinity of coarse primary carbides. A solution treatment followed by an aging treatment at $927^{\circ}C$ led to the precipitation of fine secondary carbides in the interdendritic region. Very fine carbides were precipitated in the dendritic region by an aging heat treatment at $927^{\circ}C$ and $982^{\circ}C$ without a solution treatment. The hardness value of the alloy solutionized at $1150^{\circ}C$ was somewhat higher than that in the as-cast condition; however, various aging treatments did not strongly influence the hardness value. The specimens as-cast and aged at $927^{\circ}C$ showed the highest hardness values, though they were not significantly affected by the aging time. The specimens aged only at $982^{\circ}C$ showed outstanding tensile and creep properties. Thermal exposure at high temperatures for 8000 hours led to the precipitation of carbide at the center of the dendrite region and an improvement of the creep rupture lifetimes.

• Journal of the Korea Concrete Institute
• /
• v.19 no.5
• /
• pp.569-575
• /
• 2007

The repair of concrete surfaces does not normally take into account structural tolerance for longer service lift and better capabilities of concrete structures. In particular, the repair of surface spelling completes as mortar is applied, which does not display additional structural performances. The use of crimped wire mesh for better construction and fracture resistance, however, expects to have some reinforcement effects. Particularly, it is also expected that the repair of bottom part in structures built between bridges like irrigation structures results in the increase of flexural resistance. Therefore, this study is intended to perform the repair using crimp wire mesh and examine strength depending on the repair section and depth. For this, a slab with 150 mm in depth, 3,000 mm in length and 600 mm in width and total 8 objects to experiment such as upper part, upper whole, bottom part, bottom whole and crimp wire mesh reinforced are manufactured to perform flexural performance. The results of the analysis show that yield strength and failure load increase as the depth of repair materials in the experiment reinforced with crimp wire mesh get bigger. In the same condition, repair of bottom part is able to increase internal force of bending force. Besides, the results show that partial repair of structures under bending force cannot produce flexural performance. Consequently, the repair method with crimp wire mesh results in the increase of flexural resistance.

• Proceedings of the KWS Conference
• /
• 2010.05a
• /
• pp.73-73
• /
• 2010

합금원소가 다량 첨가된 고합금강, 스테인리스강, Ni기 초내열합금 등은 용접시 혹은 후열처리 동안 열영향부 (HAZ: heat-affected-zone)에서 결정립계를 따라서 액화균열이 종종 발생한다. 이러한 액화균열은 급속한 가열시 HAZ의 결정립계가 국부적으로 용융되어 액상필름을 형성하고, 냉각시 수축으로 인한 인장구속응력에 의해 필름을 따라서 균열이 발생하여 생성된다. HAZ 결정립계 액화는 탄화물, 황화물, 인화물, 보론계 화합물 등이 급가열시 기지와의 반응에 의해 표피 액상을 형성하는 조성적 액화 (constitutional liquation)에 의한 액상의 결정립계 침투로 설명되거나, 결정립계 자체의 용융점을 상당량 낮추는 보론(B), 인(P), 황(S)등의 편석에 의한 국부적 입계 용융으로 주로 연관 지어 해석한다. HAZ 액화균열은 고온 입계균열 현상이므로, 결정립계의 특성에 따라 크게 영향을 받으며 결정립계 character 설계에 의해 액화균열 저항성을 개선시킬 수 있음을 유추할 수 있다. 한편, 본 연구자들은 최근 Ni기 초내열합금에 있어 입계 serration 현상을 새롭게 발견하였으며, 이론적 접근법을 통해 serration을 위한 특별한 열처리 방법을 개발하였다. 형성된 파형입계는 결정학적인 관점에서 조밀 {111} 입계면을 갖도록 분해 (dissociation)되어 낮은 계면에너지를 갖게 됨을 확인하였으며, 입계형상 변화뿐만 아니라 탄화물 특성변화까지 유도하여 크리프 수명을 기존대비 약 40% 정도 향상시킴을 확인하였다. 본 연구에서는 이러한 직선형 입계 대비 'special boundary'로 간주되는 파형입계가 도입될 경우, 보론 편석 및 HAZ 액화거동에 미치는 영향을 고찰하고자 하였다. SIMS (secondary ion mass spectrometry)를 이용하여 열처리 직후 결정립계 보론편석 정도를 비교하였다. 파형입계 시편의 경우, 일반직선형 시편에 비해 결정립계에 보론편석 저항성이 우수함을 확인할 수 있었다. 재현 HAZ 열사이클 시험을 통해 미세조직을 정량적으로 분석하였다. 파형입계 시편 및 일반직선형 시편 모두 최고온도 $1060^{\circ}C$이상부터 입계 탄화물이 기지내로 완전 용해되고 입계가 액화되기 시작하였다. 최고온도별로 입계액화비율을 정량적으로 비교한 결과, 파형입계가 직선입계 대비 훨씬 낮음을 확인할 수 있었으며, 때때로 액화된 필름이 입계를 따라 전파되지 않고 부분적으로 단락되어 있음이 관찰되었다. 액화시험 후 투과전자현미경을 이용한 EDS (energy dispersive spectrometry) 분석을 통해 결정립계 액화의 주요원인은 입계 $M_{23}C_6$의 조성적 액화반응 보다는 보론 편석 (원자 및 $M_{23}(CB)_6$)으로 인한 결정립계 국부용융이 더 유력함을 유추할 수 있었다. 따라서 상기 결과로부터 입계구조가 안정되어 계면에너지가 낮은 파형입계가 보론편석에 대한 저항성이 우수하였으며, 이러한 결과는 액화 저항성에 대응되어 영향을 미침을 알 수 있었다. 게다가 파형입계에 액상 필름이 생성되더라도 낮은 계면에너지에 의해 비롯된 상대적으로 낮은 적심성 (wettability)에 의해 필름이 쉽게 전파되지 않음을 'Smith 입계 wetting 이론'을 이용하여 해석할 수 있었다.

• Proceedings of the KWS Conference
• /
• 2009.11a
• /
• pp.43-43
• /
• 2009

단련용 다결정 Ni기 초내열합금은 우수한 가공성, 내산화성, 고온특성 등으로 가스터빈 연소기, 디스크, 증기발생기 전열관 등 발전용 고온부품 소재에 널리 적용되고 있다. 최근 발전설비의 고효율화를 꾀하기 위해 작동 온도를 현격히 증가시키는 기술방향으로 발전하고 있고, 소재측면에서는 기존의 초내열합금 대비 고기능성을 확보할 수 있는 차세대 Ni기 초내열합금 개발이 유럽, 미국, 일본, 중국 등을 중심으로 활발히 이루어지고 있다. 이러한 소재의 고온강도 (온도수용성)를 향상시키기 위해서는 통상 규칙격자 금속간화합물인 $Ni_3(Al,Ti)-{\gamma}'$상의 분율을 증가시킬 수 있지만, ${\gamma}'$상분율이 증가할 경우 용접 및 후열처리 동안 용접열영향부 (HAZ)에서 액화균열이 발생할 가능성이 높아진다. 결정립계를 따라 발생하는 HAZ 액화균열은 입계특성에 의해 크게 영향을 받을 것으로 판단된다. 한편, 본 연구자들은 최근 입계 serration 현상을 단련용 합금에 도입시키는 특별한 열처리를 이론적 접근법을 통해 개발하였다. 형성된 파형입계는 결정학적인 관점에서 조밀 {111} 입계면을 갖도록 분해 (dissociation)되어 낮은 계면에너지를 갖게 됨을 확인하였으며, 입계형상 변화뿐만 아니라 탄화물 특성변화까지 유도하여 크리프 수명을 기존대비 약 40% 정도 향상시킴을 확인하였다. 이러한 직선형 입계 대비 'special boundary'로 간주되는 파형입계가 도입될 경우, HAZ 결정립크기 변화 및 액화거동에 미치는 영향을 고찰하고, 아울러 입계특성 제어가 용접성/용접부 품질 향상에 기여할 수 있는 가능성도 토의하고자 하였다. 본 연구에서는 재현 HAZ 열사이클 시험을 통해 미세구조를 정량적으로 비교하였다. 상대적으로 입계구조가 안정된 파형입계의 이동속도가 高계면 에너지를 갖는 직선형 입계보다 느려 HAZ 결정립 성장이 효과적으로 억제됨을 확인할 수 있었다. 입계 액화거동을 살펴보면, 두 시편 모두 $M_{23}C_6$, MC 등 입계탄화물 계면이 빠른 승온중 액화반응 (constitutional liquation)에 의해 입계가 액화되었으며, 이후 급냉에 의해 입계에 액상막이 존재한 흔적이 발견되었다. 최고온도별로 입계액화 폭/비율을 정량적으로 비교한 결과, 파형입계가 직선입계 대비 대체로 낮음을 확인할 수 있었으며, 때때로 액화되지 않고 잔존하는 입계 탄화물이 관찰되었다. 재현 HAZ 미세조직을 통해 Hot ductility 시험 결과를 유추하자면, 파형입계가 직선입계 보다 좁은 취성온도영역 (Brittle Temperature Range)을 나타낼 것으로 예상되어, 입계특성제어에 의해 Ni기 초내열합금의 용접성을 향상 가능성을 확인하였다.