스테인레스 스틸 파이프 공급 업체 온주 Kaixin 중국
산업의 급속한 발전으로, 에너지 수요가 증가하고 있다, 전통적인 석탄화력발전소는 심각한 환경오염을 일으킨다.. 국제사회가 온실가스 배출과 기후 온난화에 점점 더 많은 관심을 기울이고 있는 가운데, 중국은 환경문제를 해결하기 위한 중요한 조치 중 하나로 원자력 발전을 꼽았다.. 체르노빌 원전사고는 1986 그리고 일본 후쿠시마 원전사고 2011 폭발을 일으켰다, 방사성 핵물질이 대규모로 유출됐다., 전 세계적으로 원자력 안전이 점점 더 중요해지고 있습니다.. 현재, 세계에서 운영되는 원자력 발전소의 종류는 경수로와 중수로로 구분됩니다.. 경수로에는 가압경수로가 포함됩니다. (PWR) 그리고 끓는 물 원자로 (BWR). 구조재료의 부식, 특히 응력 부식 균열 (SCC), 원자력발전소 장비 및 배관의 안전에 영향을 미치는 주요 문제입니다.. 원자력 장비의 내식성을 향상시키기 위해, 수냉식 원자로에 사용되는 대부분의 구조재료는 니켈계 합금과 오스테나이트계 스테인리스강으로 내식성과 기계적 성질이 우수합니다.. 우수한 내식성은 주로 크롬이 풍부한 산화막의 형성으로 인해 발생합니다. (패시베이션 필름) 부식성 매체의 재료 표면에.
서비스 환경은 핵 금속 재료 일반적으로 고온, 고압의 물 환경입니다., 어느 정도의 방사선이 동반됨. 혹독한 사용 환경과 장기간 노출로 인해 원자력 발전소의 구조 재료가 부식 상태가 됩니다.. 고온, 고압수에서의 SCC는 균열이 발생하는 과정을 의미합니다., 민감한 구조재료의 접합가속으로 인해 국부적인 결함으로 인한 전파 및 균열 발생, 부식성 매체 및 스트레스. SCC가 시작되면, 장비와 재료가 빠르게 확장될 것입니다., 부품 고장으로 이어짐, 냉각수 누출, 심지어 장치 종료까지, 원전의 안전운전을 직접적으로 위협하는. 그러므로, 원자력 발전소의 고온, 고압 수질 환경에서 스테인리스강의 응력 부식은 국내외에서 관심의 초점이 되었습니다., 특히 지난 10년 동안, 청정에너지에 대한 적용 및 수요가 향상되고, 원자력발전소의 안전운전에 대한 요구사항이 더욱 엄격해짐에 따라, 원자력 발전소의 스테인레스강 재료의 응력 부식에 대한 국제적 연구는 급속한 성장기에 있습니다..
중국의 원자력 산업은 상대적으로 늦게 시작되었다. 현재, 현재 운영 및 건설 중인 원자력발전소의 대부분은 수입원자로이며 가압경수형 원자로를 사용하고 있다.. 관련 기술이 미성숙, 수화학에 대한 기초연구가 부족하고 취약함, 그리고 실무경험이 거의 없습니다. 원자력발전소에 사용되는 구조재료는 주로 304 그리고 316 스테인레스 스틸, 니켈 베이스 합금 600 그리고 690, 용접 금속 니켈 베이스 52/152 합금 및 탄소강. 중국 원자력발전소 구조재료의 부식방지 및 방사선방호에 관한 연구는 외국의 실제 경험을 활용하고 중국의 실제 상황과 결합하면서 국내 원자력발전소에 적합한 수화학 기술을 탐구 및 적용해 왔다..
1 원자력용 스테인레스강 SCC
가소성이 좋기 때문에, 내식성 및 가공 성능, 스테인레스 스틸은 주요 장비에 널리 사용됩니다., PWR 핵섬의 파이프 및 용접. 주로 원자로 압력용기 표면층에 사용됩니다., 내부 슈라우드 볼트, 푸시로드 구동 메커니즘, 원자로 냉각재계통 배관 및 기타 부품. 1970년대, 가압수형 원자로 주계통의 고변형 경화 영역에 있는 스테인리스강 재료에서 제한된 응력 부식 사례가 발견되었습니다.. 순수한 기계적 응력으로 인한 균열은 상온 매체의 SCC와 다릅니다.. 원자력 발전소의 고온, 고압 수질 환경에서 스테인레스 스틸을 사용하는 경우, 극도로 낮은 응력 조건에서도 균열이 발생합니다.. 크랙의 개수가 적다, 깊이가 깊다, 폭이 좁다, 방향은 기본적으로 응력 방향에 수직입니다.. SCC는 세분화될 수 있습니다. (TGSCC) 또는 입계 (IGSCC). 그러므로, 원자력 발전소의 고온 및 고압 수에서 스테인레스강 재료의 응력 부식 거동에 대한 다양한 재료 처리 공정 및 수화학 환경 매개변수의 영향을 분석하는 것은 매우 중요합니다., 그리고 소재의 상호작용과 시너지, 환경과 스트레스.
2 응력 부식 시험 방법
2.1 일반적인 SCC 감도 테스트 방법
원전 구조자재 속 SCC로 인해 정지, 유지보수 등 문제 발생. 이를 제대로 찾아내지 못하거나 제대로 처리하지 못하면 원전의 안전하고 안정적인 운영에 직접적인 영향을 미치게 됩니다.. 국내외 학자들이 응력부식균열거동을 연구해 왔다., 균열 발생 및 균열 성장률 (CGR) 다양한 테스트 방법을 통해 다양한 환경에서 스테인레스 스틸 재료를 측정합니다..
표준 GB/T15970-2018 및 ASTM E399와 결합, 응력 부식 시험 시편에는 매끄러운 시편이 포함됩니다., 노치 시편 및 사전 균열 시편, 로딩 방법에는 일정한 변위가 포함됩니다., 일정한 하중과 느린 변형 속도. 등변위법은 실험 전 고정구나 볼트를 통해 금속재료에 일정한 전체 변위를 적용하는 방식이다., 종종 굽힘 시편을 포함, U자형 표본, C자형 표본, 등. 이 방법은 로딩 모드에서 간단합니다, 고정 장치를 고치는 데 저렴합니다., 넓은 범위의 시편 크기 변경에 적합, 그러나 해당 응력은 정확하게 정량화할 수 없습니다., 해당 스트레스 상태에 대한 분석이 명확하지 않습니다.. 느린 변형률 테스트는 응력 적용 및 계산을 단순화할 수 있습니다., 재료의 SCC 민감도를 평가하기 위한 일부 매개변수를 결정하기 위해 시편을 완전히 파괴하도록 만듭니다.. 하지만, 장비가 비교적 복잡하다, 변형률 값 결정에 영향을 미치는 많은 요소가 있습니다.. 굽힘시험편과 비교, 더 두꺼운 바인딩 프레임과 로딩 방법이 필요합니다.. 전기화학적 소음 기술과 같은 최신 분석 및 테스트 방법을 현장에서 제공할 수 있습니다., 국부적인 부식 시작 및 진행에 대한 지속적이고 비파괴적인 모니터링. 금속 재료의 응력 부식 성능은 재료 구조와 밀접한 관련이 있습니다., 스트레스 수준 및 부식 매체. 응력 부식 민감도를 평가할 때, 적절한 응력 부식 테스트 방법과 샘플 유형을 선택해야 합니다.. 테스트 방법이 다르면 테스트 결과도 달라질 수 있습니다..
2.2 SCC 균열 발생 및 전파율 시험 방법
위 표준의 금속 응력 부식 테스트 방법은 일반적으로 기존 조건에서 SCC 감도 테스트에 적용 가능합니다., 원자력이라는 특수한 환경에서의 시험에 대한 지원과 참고자료를 제공합니다., SSRT 테스트와 같은, U-벤드 테스트, C링 테스트, 등; 컴팩트한 인장 (CT) 표본은 DC 전위 강하 방법과 결합될 수 있습니다. (DCPD) 균열 성장 속도를 결정하기 위해 현장에서 균열 성장 길이를 측정합니다..
최근에는, 원자력 발전소의 특히 가혹한 고온, 고압의 수질 환경을 고려하여, 중국은 특별한 테스트 방법을 설계하고 관련 그룹 표준을 개발했습니다., T/CSTM과 같은 00080-2019 균열 발생 테스트, T/CNS 5-2018 균열 성장 속도 테스트, 등. 단체표준은 기존 국내외 표준 및 국내 시험방법을 종합하여 결정됩니다., 기술 문서 및 실무 경험, 원활한 지원을 제공합니다., 안전하고 효과적인 시료 로딩 수행, 수질 화학 매개변수의 온라인 모니터링, 고온, 고압수 환경에서 실시간 제어 및 응력 부식 시험.
2.3 전기화학적 시험 방법
금속 재료의 SCC 거동을 직접 테스트하는 것 외에도, 부식 전기화학은 또한 금속 내식성을 평가하는 중요한 방법입니다., 부식률 측정 및 부식 메커니즘 연구. 중국도 관련 표준을 제정했습니다., GB/T와 같은 24196-2009, T/CNS 6-2018 및 T/CNS 3-2018.
3 고온, 고압수에서 SCC에 영향을 미치는 요인
원자력발전소의 고온, 고압수 환경에서 스테인리스강의 응력 부식 거동은 다양한 요인들의 종합적인 영향을 받습니다., 주로 물질적 요인을 포함 (표면 처리, 냉간 가공, 열처리 과정, 등.), 기계적 요인 (항복강도, 잔류 응력, 스트레스 강도 인자, 짐, 등.) 및 수화학적 환경 (온도, pH, 음이온, 용존산소, 등.).
3.1 중요한 요소
3.1.1 표면 처리
가공으로 인한 소재 표면 결함 및 긁힘은 작업 중 불가피합니다.. 느린 변형률 테스트를 통해 (SSRT), Scenini 등. 고온 냉각수의 표면 처리가 SCC 균열 발생에 중요한 역할을 한다는 것을 지적했습니다.. 기계적 가공에 비해, 산화물 현탁액으로 연마된 304L 스테인레스 스틸 샘플의 표면 (OPS) δ 페라이트/오스테나이트 경계면 근처 영역은 SCC에 더 취약합니다., 응력 부식에 더 민감하게 만듭니다.. PWR 1차 회로의 시뮬레이션된 물 환경에서, 입내 균열은 일반적으로 가공된 샘플의 표면에 형성됩니다., 이는 가공 마크와 큰 관련이 있습니다.. 하지만, 잘 연마된 재료의 표면에는 단지 몇 개의 입상 균열이 있습니다., 균열 형태는 주로 입계이다..
널리 사용되는 표면 강화 공정으로, 쇼트 피닝은 쇼트 입자를 사용하여 재료 표면에 충격을 가하고 잔류 압축 응력을 주입합니다., 이는 열전달 튜브 표면의 인장 응력의 일부를 상쇄할 수 있습니다., 공작물의 피로 강도를 향상시킵니다., 스테인레스 강의 응력 부식 민감도를 크게 줄입니다.. 쇼트 피닝은 거시적 상태에 영향을 미칠 수 있습니다., 미세구조, 경도, 잔류 응력, 재료 표면의 마르텐사이트 변형, 그런 다음 재료의 응력 부식 민감도에 영향을 미칩니다.. 레이저 쇼트 피닝 기술은 작동 중 반동 매체와 반력이 없습니다., 장비의 정상적인 작동에 영향을 미치는 잔류물이 없으며. 일반 쇼트피닝보다 더 깊은 압축응력층을 형성할 수 있습니다., 부품의 표면을 손상시키지 않습니다.. 확실한 강화 효과와 조작성을 가지고 있습니다.. 원자력 분야에 적용할 수 있는 기술로 평가되며 활용 가능성이 넓습니다..
3.1.2 냉간 가공
가공 과정에서 냉간 가공, 원자력 장비의 설치 및 제조는 재료의 내부 미세 구조를 변화시킵니다.. 예를 들어, 굽힘, 용접, 연마, 오스테나이트계 스테인리스 강의 스탬핑 및 기타 공정은 재료의 소성 변형을 유발합니다., 전위 및 점 결함으로 인해 격자 슬라이딩이 발생합니다., 입자 경계 방향, 전위 밀도 및 기타 변화. 재료의 국부적인 기계적 성질과 응력 집중의 변화는 스테인레스 강의 응력 부식 균열 민감도를 증가시킵니다..
연구에 따르면 시뮬레이션된 PWR 1차 수질 환경에서, SCC 성장률 (CGR) 스테인리스강의 냉간 가공도가 증가함에 따라 크게 증가합니다., 스테인레스 강의 IGSCC 저항은 감소합니다.. Arioka 등. 냉간 가공된 SCC 성장 거동을 연구했습니다. 316 인장 실험을 통해 고온 리튬 붕소 용액의 스테인레스 스틸. 일반적으로, 균열 팁은 높은 응력 영역입니다.. 냉간 가공 중에 생성된 공공 결함은 응력 구배의 영향으로 결정립계쪽으로 이동합니다., 결정립계를 따라 높은 응력 영역으로 이동합니다., 지역 내 높은 공실밀도 형성, 균열 전면 및 주변에 구멍을 형성합니다., 구멍이 생기고 공극 밀도가 높아 결정립계의 기계적 특성이 크게 감소합니다., 결정립계의 결합에너지를 약화시킨다., 균열 성장에 약한 위치를 제공합니다., 균열 성장을 크게 가속화합니다.. 게다가, Terachi 등. 냉간 가공 시 발생하는 공극 및 전위를 지적했다. 304 그리고 316 스테인리스강 샘플은 재료의 항복 강도를 크게 증가시킬 수도 있습니다., 그에 따라 균열 성장률도 증가할 것입니다.. 일반적으로 재료의 항복강도 σ는 y와 CGR 사이에서 결정됩니다.
3.1.3 열처리
스테인레스 스틸 소재는 일반적으로 고용체 등의 열처리 공정을 거친다., 생산 과정에서 민감화 및 노화. 고온은 재료의 미세 구조 진화와 내식성에 큰 영향을 미칩니다.. 스테인레스 스틸은 그 이상을 가지고 있습니다. 13% 어닐링 조건에서의 Cr 함량, 일반 부식 및 국부 부식에 대한 우수한 저항성을 나타냄. 하지만, 고온 환경에 노출된 스테인레스 스틸은 크롬이 풍부한 탄화물을 침전 및 침전시킵니다. (Cr23C6) 입자 경계에서. 결정입계에서의 크롬부족 현상은 오스테나이트계 스테인레스강의 입계부식성과 내응력부식성이 저하되는 주요 원인 중 하나입니다.. 적절한 노화 처리로 크롬 부족 문제를 완화할 수 있습니다..
특정 온도에서의 용체화 처리용 (~와 같은 1100 ℃), 해결 시간의 연장으로, 316L 스테인리스강의 용질 원자와 불순물 원자의 용해 효과가 점차 충분해집니다., 미세경도가 증가한다, 그리고 입자 크기가 증가합니다.. 입계부식균열 초기단계, 샘플의 부식 속도에 대한 다양한 용액 처리의 효과는 분명하지 않습니다.; 균열성장기에, 고용 시간이 긴 샘플은 입계 부식 저항성이 훨씬 더 우수함을 나타냅니다.. 실험 결과는 0.5~1h에서 용체화 처리된 스테인리스강을 보여줍니다. 1100 ℃는 더 나은 포괄적인 특성을 가지고 있습니다.. 용액 처리와 비교, 민감화 스테인리스강의 부식률과 균열성장률이 크게 증가했습니다.. 확실히, 민감화 처리는 316L 스테인레스 강의 SCC 저항성 향상에 도움이 되지 않습니다.. 감작 과정은 결정립 경계에서 크롬 결핍을 일으키기 쉽습니다. 304 스테인레스 스틸. SCC 감도가 증가합니다., IGSCC가 발생할 가능성이 더 높습니다.