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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

조홍석 (서울과학기술대학교, 서울과학기술대학교 대학원)

지도교수
박익근
발행연도
2016
저작권
서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

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본 연구는 원자로 입?출구 노즐 Weld Inlay 예방정비 기술개발을 위한 연구로, 실제 원자로 고온관 노즐의 기하형상을 고려하여 원격제어 레이저 클래딩 장치를 개발하고, 모재 및 용가재별 클래딩 공정실험을 통하여 용접시편을 제작하고 액체침투탐상검사, 방사선투과검사, 경도 측정, 미세조직 관찰, 화학성분 분석을 통하여 클래딩 변수별 특성을 분석하였다. 레이저 클래딩 실험 결과, SA508 Gr.3 Cl.1 모재 위에 Alloy 52M 용가재로 클래딩시 입열량 1.8 kJ/㎝ 조건인, 레이저 출력 1.8 kW, 용접 속도 0.6 m/min, 와이어 송급속도 1.65 m/min에서 양호한 비드 형상을 얻을 수 있었다. 그러나 열영향부의 경도 값이 515 Hv로 높게 나타나 용접부의 기계적 성질 개선을 위한 템퍼비드 용접이 필요하여 50% 비드중첩 다층 템퍼비드 클래딩을 수행하고 353 Hv 이하의 양호한 클래드 층을 얻을 수 있었다. 모재 SA182 F304L과 용가재 ER309L, Alloy 52M에 대한 레이저 클래딩 다층실험 결과, 유효변수는 초층인 경우 레이저 출력 2.0 kW, 용접 속도 0.6 m/min, 와이어 송급속도 1.5 m/min, 2, 3층인 경우 레이저 출력 1.8 kW, 용접 속도 0.6 m/min, 와이어 송급속도 1.65 m/min에서 가장 양호한 클래드 층을 얻을 수 있었다. Weld Inlay로 인한 높은 인장잔류응력을 완화하기 위한 방법으로 초음파 진동에너지를 이용한 초음파 나노표면개질(UNSM) 기법의 적용 가능성을 확인하기 위하여 Weld Inlay 시편을 제작하고 UNSM 처리 전후의 잔류응력을 계장화압입시험(IIT)으로 측정하고, UNSM 처리가 잔류응력 완화에 미치는 영향을 평가하였다. UNSM 적용 실험결과, 정적 하중 30 N, 이송 속도 2.1 m/min, 진폭 50 ㎛, 팁 직경 1.2 ㎜의 공정조건에서 인장잔류응력이 현저하게 개선됨을 확인하였다. 따라서 Weld Inlay 공정과 UNSM 공정을 조합하여 적용할 경우 원자로 입?출구 노즐의 PWSCC 예방정비 효과를 극대화할 수 있을 것으로 기대된다.

목차

1. 서론 1
1.1 연구 배경 및 필요성 1
1.2 연구 목적 및 내용 4
2. 이종금속 용접부 손상 및 예방정비 관련 이론 6
2.1 일차수응력부식균열(PWSCC) 6
2.2 이종금속 용접부 예방정비 기술 13
2.3 레이저 클래딩(Laser Cladding) 용접법 20
2.4 템퍼비드(Temper Bead) 용접법 22
2.5 용접 잔류응력 및 완화방법 25
2.6 원자로 입?출구 노즐 적용 재료 31
3. Weld Inlay를 위한 레이저 클래딩 공정 개발 34
3.1 개요 34
3.2 Weld Inlay 형상설계 35
3.3 실험 장치 36
3.4 실험 방법 및 사용 재료 40
3.5 레이저 클래딩 공정실험 결과 44
3.5.1 모재 SA508 Gr.3 Cl.1과 용가재 Alloy 52M 44
3.5.2 모재 SA182 F304L과 용가재 ER309L 49
3.5.3 모재 Alloy 600과 용가재 Alloy 52M 58
3.6 소결론 61
4. 초음파 나노표면개질(UNSM) 잔류응력 완화효과 분석 63
4.1 개요 63
4.2 잔류응력 측정시편 제작 67
4.3 초음파 나노표면개질 처리 71
4.4 잔류응력 측정 위치 및 시험조건 75
4.5 UNSM 처리 전후 용접시편 잔류응력 평가 결과 78
4.5.1 As-Welded 시편 잔류응력 평가 79
4.5.2 Weld Inlay 시편 잔류응력 평가 81
4.5.3 UNSM 처리 전후 잔류응력 평가 83
4.5.4 UNSM 처리 후 표면하 잔류응력 평가 84
4.6 소결론 85
5. Weld Inlay, UNSM 현장적용을 위한 인허가 방법론 86
5.1 개요 86
5.2 보수/교체 관련 법규 86
5.3 현장적용을 위한 인허가 방법론 87
5.3.1 기술기준이 있는 경우(Weld Inlay) 87
5.3.2 기술기준이 없는 경우(UNSM) 89
6. 결론 91
참고문헌 93
영문초록(abstract) 105
감사의 글 107

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