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KR100964172B1 - 니켈 금속 또는 니켈 합금의 도금에 의한 부식손상 결함방지 방법 - Google Patents

니켈 금속 또는 니켈 합금의 도금에 의한 부식손상 결함방지 방법 Download PDF

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KR100964172B1
KR100964172B1 KR1020080032797A KR20080032797A KR100964172B1 KR 100964172 B1 KR100964172 B1 KR 100964172B1 KR 1020080032797 A KR1020080032797 A KR 1020080032797A KR 20080032797 A KR20080032797 A KR 20080032797A KR 100964172 B1 KR100964172 B1 KR 100964172B1
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김정수
김명진
김홍표
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한국원자력연구원
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Abstract

본 발명은 Ni-금속 또는 Ni-합금의 도금에 의한 부식손상 결함 방지 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원자력발전소 증기발생기 전열관에서 결함 발생이 예상되는 확관천이부위 및/또는 확관부위에 Ni-금속 또는 Ni-합금의 도금에 의한 부식손상 결함 방지 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 원자력발전소 증기발생기 전열관 내에서 가동 중에 발생할 수 있는 각종 부식손상, 특히 공식이나 1,2차측 응력부식균열 결함발생을 방지할 수 있으므로 상기 증기발생기 전열관의 안전성 및 수명을 향상시킬 수 있고, 보수유지비 절감 및 원자력발전소 가동율 향상에 따른 발전단가에도 경제성을 부여할 수 있을 뿐만 아니라, 원자력발전소의 다른 핵심부품 및 설비 소재, 수력·화력 발전소 부품 및 설비, 석유유화 플랜트 부품 및 설비, 산업 설비, 기계부품 및 설비 및 방위산업 부품 및 설비 제작시 부식손상 결함 방지를 위해 유용하게 이용될 수 있다.
도금, 니켈, 부식손상, 부식손상 결함 방지, 증기발생기, 전열관, 확관

Description

니켈 금속 또는 니켈 합금의 도금에 의한 부식손상 결함 방지 방법{Method to prevent corrosion degradation using Ni-metal or Ni-alloy plating}
본 발명은 Ni-금속 또는 Ni-합금의 도금에 의한 부식손상 결함 방지 방법에 관한 것이다.
현재 전 세계적으로 가동되고 있는 상용 원자로는 미국에서 개발한 가압경수로와 비등경수로가 있으며, 영국에서 개발한 고온가스 냉각로, 캐나다에서 개발한 가압중수로 등 크게 4종류로 나눌 수 있다. 우리나라는 월성원자력발전소를 제외한 모든 원자력발전소가 가압경수형으로, 가압경수형 원자로(Pressurized Water Reactor: PWR)는 우라늄-235의 함유율이 2∼5%정도 되는 저농축 우라늄을 연료로 사용하고, 냉각재와 감속재로는 물(경수)을 사용한다. 원자로계통을 약 150 기압으로 가압함으로써 원자로 내에서 물이 끓지 못하도록 하고 있으며, 고온으로 가열된 물은 증기발생기로 보내져 2차측의 물과 열교환을 통해 증기로 만들어진다. 열교환을 거친 1차측의 물은 다시 원자로내로 순환되어 가열된 후 증기발생기로 보내 지는 과정을 반복한다.
상기의 가압경수형 원자력발전소에서 종종 발생되는 안전사고 중 하나가 증기발생기 전열관 누출이다. 증기발생기에서 전열관 누출의 원인은 2개 이상이 있는 것으로 사료된다. 이들 누출의 한 원인은 관의 두께가 얇아지는 것이다. 전열관을 와전류(渦電流)를 검사한 결과, 증기발생기 내의 유체흐름에 의한 전열관의 진동으로 관지지판 또는 AVB(anti-vibration bar)과의 마찰에 의하여 전열관 두께가 얇아짐을 발견하였다. 현재 이러한 유체유발 진동에 의한 관마모 현상은 부식에 의한 손상과는 달리 증기발생기의 설계개선에 의하여 개선될 수 있기 때문에 이 문제를 해결하기 위하여 현재 설계개선이 활발하게 진행되고 있으며, 일 설계개선으로 유체유발 진동이 많이 개선되었으나 아직도 전열관 손상의 주 요인의 하나로 남아있다.
전열관 누출의 다른 원인은 관판 상단에 축적된 철을 비롯한 각종 금속 산화물과 구리 등의 금속 혼합물로 이루어진 슬러지에 의하여 슬러지와 전열관 사이에 화학적, 열적 환경이 부식을 조장하는 환경으로 바뀔 뿐만 아니라 전열관과 탄소강으로 된 관판 사이에서 관판의 부식산화에 의한 덴팅발생으로 전열관을 국부적으로 변형시켜 전열관에 응력부식균열을 유발할 수 있는 인장응력 발생을 유발하여 관판상단, 즉 전열관 확관천이 영역(관판상단과 확관천이 부위가 거의 일치함)에서 응력부식균열을 비롯한 공식 등 다양한 부식이 일어난다. 따라서 전열관 확관천이 부위(관판상단)에서의 부식손상을 완화시키기 위하여 가동 중 슬러지를 제거하는 것이 매우 중요하다. 이러한 슬러지를 제거하기 위한 한 공지된 방법은 슬러지 랜 스(lance)-흡입 방법으로 일컬어진다(대한민국 공개특허 제1981-0000034호). 하지만 가동 원자력발전소에서 슬러지가 관판상단에 거의 축적되지 않은 경우에도 응력부식균열이 발생하고 있는데, 이것은 발전소 가동 중 전열관 확관천이 부위에 유기되는 응력이나 1, 2차측 냉각수의 부식성 환경 및 전열관의 금속학적 응력부식균열 민감성 등이 복합적으로 작용하기 때문이다.
때문에 전열관 균열에 있어 전열관 재료가 중요한 인자가 되며, 현재 주로 니켈기를 포함하는 인코넬 600 합금(alloy)를 원자력발전소 증기발생기 전열관의 재료로 쓰고 있다. 인코넬 600 합금(alloy)은 기계적 성질, 부식 저항성 등이 뛰어나, 가압경수로형 원자력발전소 증기발생기 전열관 재료로 사용되어 왔으나, 증기발생기 1차측과 2차측 고온수, 고염기 환경 하에서 응력부식균열(stress corrosion cracking)에 취약하여 염기성 조건에서 입계 부식(intergranula corrosion) 및 응력부식균열(stress corrosion cracking)이 빈번히 발생하고 있으며, 특히 현재 전세계적으로 가동 중인 가압경수로형 원자력발전소 증기발생기 2차측 전열관 재료에서는 더욱 그러하다.
상기에서 입계 부식(intergranular corrosion)이란 다음을 의미한다. 오스테나이트계 스텐레스강을 500∼800℃로 가열시키면 결정입계에 탄화물(Cr23C6)이 생성하고 인접부분의 크롬(Cr)량은 감소하여 크롬 결핍증(Cr depleted area)이 형성되는데, 이러한 상태를 만드는 것을 예민화 처리(Sensitization treatment)라 한다. 이렇게 처리된 강을 부식성 용액중에 침지하면 크롬 결핍층이 현저히 부식되 어 떨어져 나가는데, 이러한 현상을 입계 부식이라 한다.
상기의 응력부식균열(stress corrosion cracking)은 인장 응력 하에 있는 금속재료가 재료와 부식 환경이 특징적인 조합 하에서 취성적으로 파괴되는 현상으로 재료, 환경, 응력 3 가지 조건이 특정조건을 만족하는 경우에만 발생한다. 일반적으로 내식성이 우수한 재료는 표면에 부동태 막이 형성되어 있지만 그 피막이 외적 요인에 의해 국부적으로 파괴되어 공식(pitting) 또는 응력부식균열의 기점으로 된다. 국부적으로 응력 집중이 증대되어 내부의 용액은 응력부식균열 전파에 기여하여 균열이 진전하여 간다. 이처럼 피막의 생성과 파괴가 어떠한 조건하에서만 생겨 균열이 진행되고, 표면 피막의 보호성이 불충분하면 일반부식(general corrosion)으로 되어 응력부식 균열은 발생하지 않는다. 어떠한 환경에서 균열저항성이 큰 재료라도 다른 환경에서는 응력부식균열이 발생할 가능성이 충분히 있다. 즉, 어떠한 재료라도 응력부식균열을 일으킬 수 있는 환경이 존재한다.
이러한 증기발생기 전열관의 입계 부식 및 응력부식균열의 발생은 1차측 냉각수의 유출 사고, 발전소의 불시 가동중지를 일으킬 뿐만 아니라 파손된 전열관의 보수, 증기발생기 자체의 교체 등의 직접적인 요인이 되기 때문에, 그로 인한 경제적 손실이 적지 않다.
따라서, 원자력발전소 증기발생기 전열관의 부식 및 응력부식균열로 인한 안전사고 및 손실을 줄이기 위하여 전열관에 발생하는 결함을 사전에 예측할 수 있는 시스템을 개발하거나, 증기발생기 전열관의 주 부식손상 요인이 되는 슬러지 량을 줄이기 위하여 2차측에서 냉각수가 통과하는 각 부품들의 다양한 재료에서 발생하는 열화현상(deterioration)들을 줄이기 위하여 대체 합금의 개발, 적절한 수화학 처리(2차측 수처리) 및 증기발생기 가공 공정의 개선 등의 연구가 요구되는 실정이다.
종래에 증기발생기 전열관의 2차측 응력부식균열 억제방법으로 대한민국 등록특허 제415265호에는 세륨 보라이드, 란타늄 보라이드 및 이들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택되는 화합물을 2차 급수에 공급하는 것을 특징으로 하며, 이러한 방법에 의해 전열관의 응력부식균열에 대한 저항성을 3배 이상, 붕산 및 티타늄 산화물과 같은 종래의 부식 억제제에 비해 2배 이상 향상시킬 수 있는 원자력발전소 증기발생기 전열관의 2차측 응력부식균열 억제방법에 대하여 개시되어 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제609590호에는 니켈보라이드를 포함하는 원자력발전소 증기발생기 전열관2차측의 부식 및 응력부식균열 억제제 및 억제 방법을 개시하고 있으며, 이는 니켈보라이드가 고염기성 조건에서 기준용액보다 원자력발전소 증기발생기 전열관을 모사한 시험편의 응력부식균열의 발생을 감소시키며, 부식전류밀도 및 산화피막 두께를 감소시켜 부식저항성을 증가시키는 것을 포함한다. 그러나 여전히 전열관 관판 상단 확관천이 부위에서의 손상이 일어나고 있으며, 이의 부식손상을 방지하기 위한 노력은 계속되고 있다.
한편, 손상된 전열관의 보수는 보통 관막음하여 폐쇄하거나 관재생하여 다시 사용한다. 관재생을 위한 보수기술로 최근 손상부위 주변의 관내부를 Ni-금속 또는 Ni-합금으로 도금(plating)하는 기술이 개발되었다((a) Larue, F., "Nickel plating S.G. tubing repair", Proc. of the 1991 JAIF international conference on water chemistry in nuclear power plants, 1989 pp. 163-167; (b) Michaut, B., "Nickel electroplating as a remedy to steam generator tubing PWSCC", Proc. of the 6th international symposium on environmental degradation of materials in nuclear power systems-water reactors, 1993 pp. 713-719; (c) Stubbe, J. et al., "Repairing cracked tubes with Nickel plating", Nuclear Engineering International, Vol. 34 (1989) pp. 31-33; (d) Gonzalez, F., Brennenstuhl, A.M., Palumbo, G., Erb, U., and Lichtenberger, P.C., "Electrodeposited Nanostructured Nickel for In-Situ Nuclear Steam Generator Repair", materals Science Forum, Vol. 225-227 (1996) pp.831-836). 이로 인해 도금된 Ni-금속 또는 Ni-합금은 공식(pitting), 응력부식균열(SCC) 등의 부식손상에 대한 내부식성이 우수한 것으로 나타났다.
구체적으로, Ni-금속 도금의 경우, 기계적 특성상 손상 전열관에 구조적 안전성을 부여하지는 못하지만, 결함부위를 포함함 주위를 도금으로 보수하여 균열의 성장을 막거나, 누설을 막을 수 있다. Ni-합금의 경우에는 우수한 기계적 특성을 부여할 수 있기 때문에 손상 전열관의 누설방지 뿐만 아니라 구조적 안전성도 가능하여 원주균열 결함을 가진 전열관도 관재생 보수가 가능하다.
이에 본 발명자들은 전열관 관판 상단 확관천이 부위에서의 손상을 방지하기 위하여 연구하던 중, 증기발생기 제작시 전열관의 양쪽 끝에서 확관천이 부위 상단까지 내·외부 표면에 Ni-금속 또는 Ni-합금을 도금한 후 도금된 전열관을 관판에 삽입 및 확관하여 제작하면 확관천이 부위 및 확관 부위가 니켈로 코팅되어 있기 때문에 원전 가동 중 증기발생기 전열관에서 발생하는 각종 부식손상에 의한 결함발생을 방지할 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 Ni-금속 또는 Ni-합금의 도금에 의한 부식손상 결함 방지 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 원자력발전소 증기발생기 전열관의 확관천이부위 및/또는 확관부위를 포함하는 결함 발생이 예상되는 부위에 Ni-금속 또는 Ni-합금의 도금에 의한 부식손상 결함 방지 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 원자력발전소 증기발생기 전열관 내에서 가동 중에 발생할 수 있는 각종 부식손상, 특히 공식이나 1,2차층 응력부식균열 결함발생을 방지할 수 있으므로 상기 증기발생기 전열관의 안전성 및 수명을 향상시킬 수 있고, 보수유지비 절감 및 원자력발전소 가동율 향상에 따른 발전단가에도 경제성을 부여할 수 있어 원자력발전소 증기발생기 전열관 뿐만 아니라 원자력발전소의 다른 핵심부품 및 설비 소재, 수력·화력 발전소 부품 및 설비, 석유유화 플랜트 부품 및 설비, 산업 설비, 기계부품 및 설비 및 방위산업 부품 및 설비 제작시 부식손상 결함 방지를 위해 유용하게 이용될 수 있다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 원자력발전소의 결함 발생이 예상되는 부위에 Ni-금속 또는 Ni-합금의 도금에 의한 부식손상 결함 방지 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 부식손상 결함 방지 방법에 있어서, 상기 결함 발생이 예상되는 부위는 증기발생기 전열관의 확관천이부위 및/또는 확관부위를 포함한다.
본 발명에 따른 부식손상 결함 방지 방법에 있어서, 상기 Ni-금속 또는 Ni-합금 도금은 상기 증기발생기 전열관의 내부 또는 외부 표면의 일부 또는 전부에 수행될 수 있다. 바람직하게는 전열관의 양쪽 말단에서 확관천이 부분 상단까지 전열관의 내·외부에 도금할 수 있으며, 상기 확관천이 부분 상단은 슬러지 퇴적 높이를 고려하여 결정된다. 이때, 도금되는 상기 Ni-합금은 Ni-P, Ni-Fe-P, Ni-P-B 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 도금방법으로는 당업계에서 통상적으로 사용하는 방법을 이용할 수 있으며, 일례로 전해(electo-) 또는 무전해(eletroless-) 도금 방법을 이용할 수 있다.
이때, 도금 두께는 1~1000 ㎛인 것이 바람직하다. 만일 도금 두께가 1 ㎛ 미만인 경우에는 증기발생기 장기간 사용시 슬러지 내부에 형성되는 부식환경에 충분한 건전성을 보장할 수 없는 문제가 있고, 도금 두께가 1000 ㎛를 초과하면 1차측 냉각수의 흐름을 방해할 뿐만 아니라 확관 시 도금층의 소성변형이 과대하게 이 루어짐에 따른 내부식성/기계적 특성에 대한 문제가 발생할 수 있다. 또한 전열관의 외경이 증가함에 따른 증기발생기 설계 및 제조공정 등에 많은 영향을 미칠 수가 있다. 나아가, 모재와 도금층 사이의 우수한 밀착층을 형성하기 위하여 Ni-금속 도금 전에 Ni-스트라이크 층을 먼저 형성시킬 수도 있다.
본 발명에 따라 상기 증기발생기 전열관 내부 또는 외부 표면에 도금된 전열관을 관판(tubesheet) 구멍에 삽입한 후, 도금된 부위를 확관시키는 단계를 거침으로써 증기발생기 전열관을 제조할 수 있다. 이때, 확관 방법은 기계적 확관, 폭발적 확관 또는 수압에 의한 확관 방법을 이용할 수 있다.
이렇게 제조된 증기발생기 내의 전열관은 확관시에도 니켈 도금층이 모재에서 분리되거나 박리되지 않으며(도 1 및 도 2 참조), 응력부식균열 또는 공식이 발생하는 염기 또는 산 용액 및 부식 전위를 인가하는 환경에도 응력부식균열 또는 공식이 발생하기 않는 것으로 나타났다(도 3 내지 도 6 참조).
따라서 본 발명에 따른 증기발생기 전열관은 가동 중에 발생할 수 있는 공식(pitting), 마모(wastage), 응력부식균열, 납유기응력부식균열 등의 각종 부식손상, 특히 공식이나 1,2차측 응력부식균열 결함발생을 방지할 수 있으므로 증기발생기의 수명을 향상시킬 수 있고, 보수유지비 절감 및 원자력발전소 가동율 향상에 따른 발전단가의 저감에 등에 의한 막대한 경제성을 부여할 수 있다. 또한 부식손상에 의한 관통결함 발생을 방지함으로써 방사능에 오염된 1차측 냉각수의 2차계통 유입을 방지할 수 있어, 안전한 원전가동으로 원전에 대한 대국민 의식을 친화 적으로 가져올 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 부식손상 결함 방지 방법은 증기발생기 전열관의 확관천이부위 및/또는 확관부위 이외에도 추가적으로 CRDM 노즐 J 용접부위, 배관 용접부위, 이종금속 용접부위, 압력용기 내부 부품 용접부위 등의 원자력발전소 1,2차측 용접 부위에도 적용될 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 부식손상 결함 방지 방법은 추가적으로 원자력발전소 부품 및 설비 소재, 수력·화력 발전소 부품 및 설비, 석유유화 플랜트 부품 및 설비, 산업 설비, 기계부품 및 설비 및 방위산업 부품 및 설비의 부식손상 결함 방지에도 적용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 부식손상 결함 방지 방법은 원자력발전소 부품 및 설비 소재, 수력·화력 발전소 부품 및 설비, 석유유화 플랜트 부품 및 설비, 산업 설비, 기계부품 및 설비 및 방위산업 부품 및 설비의 가동 중에 발생한 결함의 보수에도 적용할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예들은 본 발명을 예시하는 것으로, 본 발명의 내용이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1> 니켈 도금된 증기발생기 전열관 제작
상업용 전열관 재료인 Alloy 600 HTMA(high temperature mill annealed; C:0.025 중량%, Si:0.05 중량%, Mn:0.22 중량%, P:0.07 중량%, Cr:15.67 중량%, 니켈:75.21 중량%, Fe:8.24 중량%, Co:0.005 중량%, Ti:0.39 중량%, Cu: 0.011 중량%, Al: 0.15 중량%, B: 0.0014 중량%, S: 0.001 중량%, N:0.0103 중량%)의 내·외부 (관 외경 19.05 mm, 관 두께 1.07 mm)표면에 먼저 모재와 도금층 사이의 우수한 밀착층을 형성하기 위하여 약 5 ㎛ 두께의 니켈 스트라이크(Ni strike) 용액을 이용하여 니켈 스트라이크 층을 전기도금한 후, 약 50-80 ㎛ 두께의 니켈 도금층을 상기 스트라이크 층 위에 형성하여 내·외부 표면에 니켈이 도금된 전열관을 제작하였다.
< 실험예 1> 확관 후 도금층 표면 측정
실시예 1에서 제작된 내·외부 표면에 니켈이 도금된 전열관 시편을 실제 증기발생기 제조시 전열관 확관공정과 유사한 수압확관 방법으로 압력을 32,000 psi 및 35,000 psi의 두가지 다른 압력으로 확관하였다. 확관시편 제조시 사용된 관판재료는 실제 원자력발전소 증기발생기 제조시 사용하는 소재와 유사한 탄소강 SA 508을 사용하였다. 각 압력에서 확관한 전열관의 평균 확관율은 각각 1.23% 및 1.67%로 측정되었다.
확관 후에 도금층을 포함한 전열관 단면을 주사전자현미경으로 관찰하고 그 결과를 도 1 및 도 2에 나타내었다.
도 1은 확관 압력이 23,000 psi일 때의 확관 후의 전열관 단면을 나타낸 것이고, 도 2는 확관 압력이 25,000 psi일 때의 확관 후의 전열관 단면을 나타낸 것이다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 니켈 도금층 및 도금층과 모재 사이의 중간층(스트라이크 층) 모두 특별한 손상이 나타나지 않았으며, 중간층의 분리현상도 일어나지 않음을 확인하였다.
< 실험예 2> 응력부식균열 시험
본 발명에 따라 내·외부 표면에 니켈이 도금된 전열관의 응력부식균열에 대한 내부식성을 알아보기 위하여 다음과 같은 시험을 수행하였다.
실험예 1에서 확관된 전열관으로부터 C-ring 시편을 절단 제작하였다. 제작된 C-ring 시편의 외부표면에 인장응력을 가하기 위하여 C-ring 시편을 볼트로 조여주었으며, 또한 C-ring 시편의 내부 표면에 인장응력이 가해지도록 볼트로 벌려주었다. 내,외부 표면 정점에서의 최대응력 작용부위에 작용하는 응력이 Alloy 600 HTMA 재료 항복응력의 150%에 해당되도록 ASTM G38[ASTM G3, "Practice for making and using C-ring stress corrosion test specimens" 2002]에서 개시된 절차로 응력을 인가한 후, 40% NaOH 용액을 채운 니켈 소재로 제작된 오토클레이브로 315 ℃에서 응력부식균열시험을 수행하였다. 이때 응력부식균열 발생을 가속하기 위하여 시편에 부식전위보다 200 mV 높은 전위를 인가하였다. 약 60일간의 시험 후, 시편을 오토클레이브로부터 꺼내어 균열발생을 관찰하기 위하여 시편을 축방향에 수직되는 단면을 절단하여 광학현미경으로 관찰하고 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 장기간의 실험에도 관 내·외부 표면에 도금된 니켈 층에 의하여 Alloy 600 HTMA 재료에는 전혀 응력부식균열이 관찰되지 않았다. 다만 강염기성 용액에서 200mV의 전위를 인가한 상태에서 장기간의 실험에 따라 니켈 도금층의 표면에서 일반부식이 일어난 것을 알 수 있다.
이번에는 Alloy 600 HTMA 재료와 니켈 도금층의 상대적 응력부식균열 특성을 알아보기 위하여 관 내부에만 니켈을 도금한 C-ring 시편을 제작하여 위와 같은 조건하에서 응력부식균열 시험을 7일 동안 수행하여 균열생성 여부를 관찰하여 그 결과를 도 4에 나타내었다.
도 4에 나타낸 바와 같이, Alloy 600 HTMA 소재는 응력부식균열이 발생하였으나, 전파된 균열이 니켈 도금층과 Alloy 600 HTMA 모재 경계면에서 멈춘 것을 알 수 있다. 즉, Alloy 600 HTMA 모재표면에 발생한 균열이 관두께 방향으로 전파하다가 니켈 도금층과의 경계면에서 더 이상 전파하지 못하고 정지한 것이다. 따라서 니켈 도금층은 Alloy 600 HTMA 모재와 비교할 때 응력부식에 대한 내부식성이 뛰어남을 알 수 있다.
< 실험예 3> 공식( pitting ) 시험
본 발명에 따라 내·외부 표면에 니켈이 도금된 전열관의 공식(pitting)에 대한 내부식성을 알아보기 위하여 다음과 같은 시험을 수행하였다.
상기 실시예 1에서 제작된 니켈이 도금된 전열관을 확관 전, 또는 확관한 후 C-ring 시편을 절단 제작하여 ASTM G48[ASTM G3, "Practice for making and using C-ring stress corrosion test specimens" 2002]에 의거하여 상온의 6 중량%의 FeCl2 용액에서 12시간 침지시킨 후 각 시편의 표면을 광학현미경을 이용하여 관찰하고, 그 결과를 도 5 및 도 6에 나타내었다.
도 5는 확관 전의 전열관의 니켈 도금층을 나타내며, 도 6은 확관한 후의 전열관의 니켈 도금층을 나타낸다.
도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 두 경우 모두 공식이 발생하지 않았음을 확인하였다.
따라서, 본 발명에 따라 제작된 니켈이 도금된 전열관은 확관 후에도 니켈 도금이 분리되지 않고, 니켈 도금층에 의해 모재에 공식이나 응력부식균열의 발생을 방지할 수 있어 증기발생기에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 니켈 도금된 전열관을 32,000 psi에서 확관한 후의 전열관의 주사전자현미경 사진이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 니켈 도금된 전열관을 35,000 psi에서 확관한 후의 전열관의 주사전자현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 니켈 도금된 전열관을 확관한 후 응력부식균열 시험한 니켈 도금 시편의 광학현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 내부만 니켈 도금된 전열관을 응력부식균열 시험한 니켈 도금 시편의 광학현미경 사진이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 니켈 도금된 전열관을 확관하기 전 공식시험한 니켈 도금 시편 표면의 광학현미경 사진이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 니켈 도금된 전열관을 확관한 후 공식시험한 니켈 도금 시편 표면의 광학현미경 사진이다.

Claims (10)

  1. 원자력발전소 증기발생기 전열관의 확관천이부위 및/또는 확관부위를 포함하는 결함 발생이 예상되는 부위에 Ni-금속 또는 Ni-합금을 도금한 후 도금된 상기 전열관을 관판에 삽입 및 확관하는 것에 의한 부식손상 결함 방지 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 Ni-금속 또는 Ni-합금 도금은 상기 증기발생기 전열관의 내부 또는 외부 표면의 일부 또는 전부에 수행되는 것을 특징으로 하는 Ni-금속 또는 Ni-합금의 도금에 의한 부식손상 결함 방지 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 확관은 기계적 확관, 폭발적 확관 또는 수압에 의한 확관인 것을 특징으로 하는 Ni-금속 또는 Ni-합금의 도금에 의한 부식손상 결함 방지 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 부식손상에 의한 결함은 공식(pitting), 마모(wastage), 응력부식균열 또는 납유기응력부식균열인 것을 특징으로 하는 Ni-금속 또는 Ni-합금의 도금에 의한 부식손상 결함 방지 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 Ni-합금은 Ni-P, Ni-Fe-P 또는 Ni-P-B인 것을 특징으로 하는 Ni-금속 또는 Ni-합금의 도금에 의한 부식손상 결함 방지 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 부식손상에 의한 결함이 예상되는 부위는 CRDM 노즐 J 용접부위, 배관 용접부위, 이종금속 용접부위 및 압력용기 내부 부품 용접부위 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 원자력발전소 1,2차측 용접 부위를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 Ni-금속 또는 Ni-합금의 도금에 의한 부식손상 결함 방지 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 도금 두께는 1~1000 ㎛인 것을 특징으로 하는 Ni-금속 또는 Ni-합금의 도금에 의한 부식손상 결함 방지 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 부식손상 결함 방지 방법은 추가적으로 원자력발전소 부품 및 설비 소재, 수력·화력 발전소 부품 및 설비, 석유유화 플랜트 부품 및 설비, 산업 설비, 기계부품 및 설비 및 방위산업 부품 및 설비의 부식손상 결함 방지에 적용되는 것을 특징으로 하는 Ni-금속 또는 Ni-합금의 도금에 의한 부식손상 결함 방지 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 부식손상 결함 방지 방법은 원자력발전소 부품 및 설비 소재, 수력·화력 발전소 부품 및 설비, 석유유화 플랜트 부품 및 설비, 산업 설비, 기계부품 및 설비 및 방위산업 부품 및 설비의 가동 중에 발생한 결함의 보수에 적용하는 것을 특징으로 하는 Ni-금속 또는 Ni-합금의 도금에 의한 부식손상 결함 방지 방법.
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