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AP1000 원자력 발전소용 대형 단조 파이프에서 미세 조직 진화의 수치모사 및 실험적 증명

전문가 제언: ○ API 1000 일차냉각파이프는 316LN 스테인리스강으로 만든 대형 특별 형상의 단조 된 파이프이다. 단조 중 불균일한 온도와 변형 때문에 흔히 거칠고 미세한 결정립이 단조 된 파이프에 공존해서 이질적 미세 조직과 이방성의 성능을 초래한다. 전 단조공정 중 미세조직 진화를 조사하기위해 316LN 스테인리스강의 데이터베이스가 확립되었고 수치모사가 수행되었다.

○ 실물크기의 열간 단조 파이프의 중간몸통단면은 30 m보다 적은 값을 가진 매우 균일한 평균결정립크기를 가졌다. 몸통단면 끝에서 결정립 크기는 30∼60 m 범위였다. 보스단면들은 평균결정립이 30∼44 m으로 비교적 균일한 미세조직을 가졌다. 이론과 실험적 결과는 좋은 일치를 보여 제시된 수치모사의 능력을 입증하였다. 가공물에서 모든 결정립 크기가 설계자의 요구를 만족하는 180 m보다 적은 것이 확인되었다.

○ 일본의 Sumitomo Metal은 파이프 전체길이 전체에 균일한 고온강도를 가진 원자력발전소용 고강도 Ni기반 합금단조파이프를 개발하였다. Ni 기반 합금파이프는 2차 재용해를 거쳐 불순물을 제거한 후, 열간 단조를 하고 1000∼1160℃로 가열 후, 가열된 재료가 압출비 4 또는 그 이상에서 열간 압출되었다. JIS0551에 따라 파이프의 결정립을 No.6로 미세화하기 위해 압출된 파이프는 용체화 처리와 시효처리를 하였다.

○ 해양대학교의 김민우 등은 핵연료용기의 일체형 단조공정에서 유한요소 분석의 결과를 증명하기 위하여 플라스틱을 사용하여 실제제품의 1/30 축척의 물리적 모델을 사용하여 단조를 수행하였다. 특별 천공(piercing)법이 플랜지, 홈과 정사각형의 부품으로 구성된 블랭크 재료를 사용하여 개발 되었다.

○ 국내에서는 아직 원자력 발전소 냉각파이프용 316LN이나 Ni기반 고강도 합금 단조를 해본 경험이 없다. 고부가 가치의 원자력 발전소용 냉각 파이프를 개발할 수 있도록 국내 단조기술력을 향상해야 할 것이다.

저자: Shenglong Wang, Bin Yang, Mingxian Zhang, Huanchun Wu, Jintao Peng, Yang Gao
자료유형: 니즈학술정보