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숏피닝 처리로 스테인리스강의 응력부식균열 발생과 성장 억제

전문가 제언: ○ 재료의 파괴는 일시에 가해진 인장이나 충격으로 이루어지는 것이 아니고 미세균열이 반복되는 피로에서 균열이 성장하여 파괴되는 것으로 이 미세 균열에 대한 연구가 집중되고 있다.

○ 우리나라 원자력 발전소의 증기 발생장치는 방사능에 오염된 1차 측(튜브 안쪽)과 터빈을 돌리는 2차 측(튜브 바깥)으로 구성되며 전열관의 손상 등으로 인한 누수현상이 일어날 경우 방사능 유출이라는 심각한 문제가 야기될 수 있다. 이 증기 발생장치의 1차 측의 응력부식균열(PWSCC: Primary Water Stress Corrosion Cracking)과 2차 측의 응력부식균열이 가장 큰 비중(약 60%)을 차지한다.

○ 박명규 등의 증기 발생기에서 축 방향 관통균열에 대한 연구, 이준현 등의 전열관에 발생한 여러 현상의 균열에 대한 비파괴 평가, Hassig의 숏피닝 작업으로 전열관의 1차수 응력부식균열성장 감소 등 많은 연구 발표가 있다.

○ 그러나 신인규 등은 균열이 숏피닝으로 형성된 압축잔류응력 영역 내에 존재하는 경우 균열성장 억제효과가 컸지만, 균열이 압축잔류응력 영역을 벗어남에 다라 숏피닝 효과는 감소하고, 균열 깊이가 더욱 깊어질 경우 균열 깊이 성장률은 숏피닝 전보다 더 빨라지는 경우도 있으며 표면에서의 균열길이 성장률은 숏피닝 작업으로 감소하였다고 설명하고 있다.

○ 어느 한계의 표면의 결함이 있어도 숏피닝으로 어느 정도의 균열 성장을 커버할 수 있으나 위에서와 같은 연구결과 사항에 따라 숏피닝의 효과를 과대평가할 수 없는 경우가 있음을 감안하여 응용되어야 한다고 생각된다.

○ 국내에서는 숏피닝 가공에 의하여 형성되는 금속표면부의 압축잔류응력에 대한 체계적인 연구가 미흡한 실정이다. 재료가 고강도화 함에 따라 이 분야의 연구는 더욱 추진해야 할 분야라고 생각한다.

저자: Okido Shinobu, HATO Hisamitsu, SAITO Noboru
자료유형: 학술정보