• 한국재료학회지
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• 제21권11호
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• pp.592-595
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• 2011

It is well known that modified 9Cr-1Mo steel has a low thermal expansion and high thermal conductivity with excellent high temperature properties compared to austenitic stainless steel. For these advantages, the steel is very popular for the boiler tube of thermal power plants. Normalizing is commonly utilized to obtain martensite in this steel, which shows an unusual toughness for martensite. However, some accidents related to this steel have been reported recently, opening the necessity for further study. As a particular behavior of the steel, an abrupt drop of the impact value has been identified upon tempering at 750$^{\circ}C$ for about 1 hour. It is well known that $Fe_3C$ forms during autotempering and turns to $Cr_2C$ at an early stage and then transforms to $Cr_{23}C_6$. In this study, the cause of the abrupt drop of the impact value was investigated with an impact test, microstructural observation, nanodiffraction and phase analyses using instruments such as optical and transmission electron microscopes (TEM) with an extraction carbon replica of the carbides. The analyses revealed that the $M_2C$ that formed when retained for about 1 hour at 750$^{\circ}C$ causes a drastic decrease in the mechanical properties. The sharp drop in mechanical properties, however, disappeared as the $M_2C$ transformed into $M_{23}C_6$ with longer retention.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권3호
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• pp.251-257
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• 2011

본 연구는 차세대 원자로의 후보 재료인 수정 9Cr-1Mo 강에 대한 크리프 균열 성장률 법칙, da/dt=B$(C^*)^q$의 파라메터 B와 q에 대한 통계적 성질에 대하여 취급하였다. 본 해석에 이용된 크리프 균열 성장 데이터는 $600^{\circ}C$의 일정 온도에서 5000N의 동일 하중하의 1/2 CT 시험편에 대하여 크리프 균열 성장 실험을 수행하였다. 크리프 균열 성장 거동은 크리프 균열 성장률 da/dt 와 파괴역학 파라메터 $C^*$와의 실험적 관계식으로부터 통계적으로 해석하였다. 각각의 시험편에 대한 파라메터 B와 q는 최소자승법에 의하여 결정하였다. B와 q에 대한 확률분포함수를 정규분포, 대수정규분포 그리고 와이블분포에 대하여 조사하였다. 본 연구에 의하면, B와 q의 확률분포함수는 대수정규분포와 와이블분포에 비교적 잘 따름을 알았다. 또한 이들 사이에는 강한 양의 선형적인 상관이 있음을 알았다.

• International Journal of Automotive Technology
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• 제6권1호
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• pp.45-52
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• 2005

Interrupted creep tests for investigating the structural degradation during creep were conducted for a Mod.9Cr-1Mo steel in the range of stress from 71 to 167 MPa and temperature from 873 to 923 K. The change of hardness and tempered martensitic lath width was measured in grip and gauge parts of interrupted creep specimens. The lath structure was thermally stable in static conditions. However, it was not stable during creep, and the structural change was enhanced by creep strain. The relation between the change in lath width and creep strain was described quantitatively. The change in Vickers hardness was expressed by a single valued function of creep LCR(life consumption ratio). Based on the empirical relation between strain and lath width, a model was proposed to describe the relation between change in hardness and creep LCR. The comparison of the model with the empirical relation suggests that about 65% of hardness loss is due to the decrease of dislocation density accompanied by the movement of lath boundaries. The role of precipitates on subboundaries was discussed in connection with the abnormal subgrain growth appearing in low stress regime.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권1호
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• pp.27-35
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• 2015

본 연구에서는 피로 하중 및 크리프 하중을 받는 Mod.9Cr-1Mo (ASME Grade 91)강 시편에 대한 일련의 실험결과로부터 재료물성치인 고온 균열진전 모델을 개발하였다. 이 균열진전 모델은 크리프-피로하중을 받는 균열체의 결함평가에 사용되는 물성치이다. 한국원자력연구원이 수행한 일련의 피로 균열진전(FCG) 속도 실험 및 크리프 균열진전(CCG) 속도 실험 결과로부터 균열진전 모델을 결정하고, 이를 프랑스의 고온 설계 기술기준인 RCC-MRx 와 비교함으로써 설계 물성치의 보수성에 대해 검토하였다. RCC-MRx 는 FCG 모델 및 CCG 모델을 Section III Tome 6 에서 제공하고 있는데, 실험으로부터 결정한 균열진전 모델과 비교한 결과 RCC-MRx 의 FCG 모델은 보수적인 것으로 나타난 반면 CCG 모델은 비보수적인 것으로 나타나 동 물성치에 대한 검증이 필요한 것으로 나타났다. 또한 본 연구에서는 기계적 강도 및 크리프 시험결과에 대해서도 RCC-MRx 의 물성치와 비교 및 분석하였다.

• 대한금속재료학회지
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• 제50권4호
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• pp.271-279
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• 2012

9-12% Cr steels have been used in thermal power plants which repeat start and stop operations. Major factors of fatigue life are temperature, frequency, stress ratio, holding time, microstructure, and environment. Normally, fatigue life decreases at high temperature, low frequency, high stress ratio, and long holding time conditions. A Mod.9Cr-1Mo steel, called G91, was developed at ORNL (Oak Ridge National Laboratory, USA) and was adopted as a high-temperature structural material in the ASME Code in 2004. However, its low-cycle fatigue and fatigue crack growth characteristics have been rarely studied. In this work, we have investigated the low-cycle fatigue crack growth behaviors of G91 steel under various test conditions in terms of temperature and stress ratio. As temperature and stress ratio increase, the crack growth rate becomes faster and striation distance also increases. On the other hand, the number of branch cracks decreases.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권10호
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• pp.1251-1259
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• 2013

본 연구에서는 소듐냉각 고속로 붕괴열교환기(DHX)의 고온 설계 및 크리프-피로 손상 평가를 수행하였다. 제 4 세대 소듐냉각 고속로의 능동 및 피동 잔열제거계통에 설치되는 DHX와 한국원자력연구원의 STELLA-1 시험루프에 설치된 DHX에 대해 상세설계 및 3D 유한요소해석을 수행하고, 동 결과에 기초하여 고온설계 기술기준인 ASME Section III Subsection NH와 RCC-MR 코드를 따라 크리프-피로 손상평가를 수행하였다. 크리프-피로 손상평가 결과에 기초하여 두 설계기준에 대해 비교 분석하고, 설계 기술기준의 보수성 이슈에 대해 토의하였다.