KR100579399B1 - Method of making laboratory degraded heat transfer tubes for steam generator - Google Patents

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Abstract

시편 형성을 위한 전열관 튜브를 준비하는 단계, 전열관 튜브에 대한 예민화 열처리를 실시하는 단계, 전열관 튜브 외측에서 전열관 튜브의 중심 방향으로 응력을 가하는 레디알 덴팅 하중 인가와 함께 전열관 튜브 표면을 산화성 용액과 접촉시키는 균열화 단계를 구비하여 이루어지는 증기발생기 전열관의 시편 제작 방법이 개시된다. 균열화 단계에 이어 통상 고온 고압의 수화학 환경에서 부식시키는 단계를 더 구비된다. Preparing the heat exchanger tube for specimen formation, subjecting the heat transfer tube to sensitizing heat treatment, and contacting the heat exchanger tube surface with an oxidizing solution with application of a radial denting load that stresses the heat transfer tube from the outside to the center of the heat transfer tube Disclosed is a method for fabricating a specimen of a steam generator heat pipe comprising a cracking step. Subsequent to the cracking step, the step of corrosion in a hydrothermal environment, usually high temperature and high pressure, is further provided.

본 발명에 따르면, 실제의 형태와 같은 형태를 가진 증기발생기 전열과의 균열 시편을 제작할 수 있으므로 이를 이용하여 가압수형 경수로의 안전성과 수명 연장을 위한 연구를 보다 정확히 하고, 증기발생기 전열관에 대한 비파괴 검사의 신뢰성을 높일 수 있다. According to the present invention, since it is possible to produce a crack specimen with the steam generator heat transfer having the same shape as the actual shape, by using it more precisely to study the safety and life extension of the pressurized water light reactor, and non-destructive inspection of the steam generator heat pipe Can increase the reliability.

Description

증기발생기 전열관의 시편 제작 방법{Method of making laboratory degraded heat transfer tubes for steam generator} Method of making laboratory degraded heat transfer tubes for steam generator

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 균열 시편 제작 방법을 나타내는 흐름도,1 is a flow chart showing a crack specimen manufacturing method according to an embodiment of the present invention,

도2는 전열관 튜브의 표면 일부에 균열을 발생시킬 창을 형성한 예를 나타내는 정면도,Fig. 2 is a front view showing an example in which a window for generating cracks is formed on a part of the surface of the heat pipe tube;

도3은 본 발명의 실시예에 따라 전열관 튜브에 압력을 주기 위한 압력 인가 장치(인장 시험기)를 나타내는 측면도이며, 3 is a side view showing a pressure applying device (tension tester) for applying pressure to a heat pipe tube according to an embodiment of the present invention;

도4는 압력 인가 장치의 일부와 산화성 용액을 튜브 표면에 닿게 하고 균열의 양상을 첵크하는 장치를 함께 나타내는 정면도이다.Fig. 4 is a front view showing a part of the pressure applying device and the device for bringing the oxidizing solution into contact with the tube surface and check the appearance of the crack.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

1,101: 전열관 튜브 2: 원초점 현미경1,101: tube tube 2: circular focus microscope

3: 탐침 4: 스프링3: probe 4: spring

5: 전선 6: (측)벽면5: wire 6: wall

7: (용기) 저면 8: 산화성 용액7: (container) bottom 8: oxidizing solution

9: 구리판 10,14: 직사각판9: copper plate 10, 14: rectangular plate

11,153: 합성 수지 15: 지지대11,153: synthetic resin 15: support

22: 절연체 23: 상부 단자22: insulator 23: upper terminal

24: 하부 단자 130: 홀24: lower terminal 130: hole

151: 전열관 튜브 표면 153: 합성수지151: tube surface 153: synthetic resin

155: 창(window)155: window

본 발명은 가압 경수로형 원자력 발전소의 증기발생기 전열관의 시편 제작 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전열관 시편에 입계 균열을 형성시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for fabricating a specimen of a steam generator heat pipe of a pressurized light-water reactor nuclear power plant, and more particularly, to a method for forming grain boundary cracks in a heat pipe specimen.

증기발생기에서는 가압 경수로(PWR:Pressurized Water Reactor)형 원자력 발전소의 1차 순환측의 원자로 냉각수가 2차 순환측 냉각수에 열을 전달하여 2차 순환측 냉각수를 증기로 변화시키는 작용이 이루어진다. 이때 열전달은 내부는 1차 순환측 냉각수와 닿고, 외부는 2차 순환측 냉각수와 닿는 전열관을 통해 이루어진다. 즉, 전열관은 1차 순환측과 2차 순환측의 압력경계를 이루게 된다. 이때, 1차 순환측은 방사능을 가진 상태이나, 2차 순환측은 방사능을 갖지 않아야 하므로 전열관을 포함한 증기발생기는 1차 순환측의 방사성 물질이 2차 순환측으로 유입되거나 방사능을 전달하는 것을 방지하는 주요 안전 설비가 된다. In the steam generator, the reactor coolant on the primary circulation side of a pressurized water reactor (PWR) type nuclear power plant transfers heat to the secondary circulation side cooling water to convert the secondary circulation side cooling water into steam. At this time, the heat transfer is made through the heat transfer tube which is in contact with the coolant in the primary circulation side and the outside is in contact with the coolant in the secondary circulation side. That is, the heat transfer tube forms a pressure boundary between the primary circulation side and the secondary circulation side. At this time, since the primary circulation side has radioactivity, but the secondary circulation side should not have radioactivity, the steam generator including the heat transfer tube is the main safety to prevent the radioactive material from the primary circulation side from entering or transmitting radiation to the secondary circulation side. It becomes facilities.

따라서, 현재 가동중인 증기 발생기의 전열관 튜브의 재료로는 니켈-크롬계 합금인 'Alloy 600'과 같은 내식성과 기계적 특성이 우수한 것이 사용되고 있다. 그러나, 원자력 발전소의 가동 시 전열관은 1차측 및 2차측 양면에서 고온 및 고압 의 조건에 놓이게 되므로 장시간 이런 조건에서 가동이 이루어지면 IGA/IGSCC(intergranular attact/intergranular stress corrosion cracking)에 의한 전열관 손상은 증가하게 된다. Therefore, as the material of the heat transfer tube tube of the steam generator currently in operation, an excellent corrosion resistance and mechanical properties such as 'Alloy 600', which is a nickel-chromium alloy, are used. However, during operation of a nuclear power plant, the heat transfer tubes are placed under high temperature and high pressure on both the primary and secondary sides. Done.

이런 손상에 의해 증기발생기 전열관으로 1차측 냉각수가 2차측으로 누출될 경우, 방사능의 외부 유출에 대한 방어가 안된 2차측 순환을 통해 방사능이 외부로 유출되어 환경을 오염시키고 발전소의 안전을 저해할 수 있다. 또한, 방사능 유출의 정도에 따라 방사능 유출은 발전소의 가동 중단을 초래할 수 있고, 발전소의 가동 중단은 가동율의 감소 및 보수 공기의 연장을 의미하므로 막대한 경제적 손실을 초래하게 된다. If the primary cooling water leaks to the secondary side through the steam generator tube due to such damage, the secondary side circulation, which is not protected against the external leakage of radioactivity, causes the radioactivity to leak out, contaminating the environment and impairing the safety of the power plant. have. In addition, depending on the degree of radioactive outflow, the radioactive outflow may cause the power plant to be shut down, and the downtime of the power plant may mean a decrease in the operation rate and an extension of the maintenance air, resulting in enormous economic losses.

따라서, 가동 중인 가압수형 경수로의 안전성 확보와 수명 연장을 위해 증기발생기의 전열관의 건전성을 확보하기 위한 유지 활동과 연구가 필요하다. 전열관의 건전성을 판단하기 위해서는 와전류 시험(ECT:eddy current technique, eddy current test)을 통한 비파괴 검사, 누설율 측정 및 파단 압력 예측이 중요한 역할을 하는 것으로 인식되고 있다. 연구들의 검증과 신뢰성 확보를 위해서는 무엇보다 실제 원자력 발전소의 증기발생기 전열관에서 발생하는 균열과 유사한 형태, 특성의 균열을 가지는 증기발생기 전열관의 시편이 필요하다.Therefore, maintenance activities and studies are needed to secure the integrity of the heat transfer tube of the steam generator in order to secure safety and extend the life of the pressurized water-type light water reactor in operation. Nondestructive testing, leak rate measurement and break pressure prediction through the eddy current technique (ECT) are considered to play an important role in determining the integrity of the heat pipe. In order to verify and verify the reliability of the studies, first of all, a specimen of a steam generator tube having a crack similar in shape and characteristics to a crack generated in a steam generator tube of a nuclear power plant is required.

기존의 연구기관들 가운데 일부에서는 와전류 시험 검증용 균열 시편을 제작하는 데 성공하였다. 최근 미국의 아르곤 국립 연구소(ANL:Argonne National Laboratory)와 원자력 연구소에서는 alloy 600 전열관 튜브를 이용하여 상온 입계 균열을 만들어내는 절차를 수립하였다. 이들은 축방향 균열과 원주방향 균열을 만 듦에 있어 각각 내압하중법과 인장하중법을 적용하여 연구를 수행하였다. 또한, 표면에 부식에 의한 손상을 만들기 위해 산화성 용액으로 0.1M(몰)의 Na2O6S4·2H2O(sodium tetrathionate) 수용액을 사용하였다. Some of the existing research institutes have succeeded in producing crack specimens for eddy current test verification. Recently, the Argonne National Laboratory (ANL) and the Atomic Energy Research Institute of the United States have established a procedure for producing room temperature intergranular cracks using alloy 600 heat pipe tubes. They conducted the study by applying the pressure-bearing method and the tensile load method, respectively, to create the axial crack and the circumferential crack. In addition, 0.1 M (mol) of Na 2 O 6 S 4 .2H 2 O (sodium tetrathionate) aqueous solution was used as an oxidizing solution to make the surface damage by corrosion.

그러나, 이들 연구에서 사용된 하중법은 입계 균열을 만듦에 있어 편리하고 경제성을 가지는 것이나, 이때 만들어지는 균열은 실제 원자력 발전소 증기발생기의 전열관에 발생하는 10 이상의 높은 단차비(aspect ratio)를 가지는 전형적 균열과는 차이가 있는 것이다. 단차비란 균열의 깊이에 대한 균열의 길이의 비율로, 단차비가 높을 수록 전열관에 길고 얕게 균열이 형성됨을 의미한다. However, the loading method used in these studies is convenient and economical in making intergranular cracks, but the cracks produced are typical of high 10 or higher aspect ratios occurring in the heat pipes of a steam generator. It is different from cracks. The step ratio is the ratio of the length of the crack to the depth of the crack. The higher the step ratio, the longer and shallower the crack is formed in the heat pipe.

결국, 이들 방법에 의해 얻어지는 시편을 통한 연구는 그만큼 제한된 유용성만을 가지게 되는 문제가 있다.As a result, the study through the specimens obtained by these methods has a problem that only limited availability.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 가압수형 경수로의 안전성과 수명 연장을 위한 연구를 보다 정확히 하고, 증기발생기 전열관에 대한 비파괴 검사의 신뢰성을 높이기 위한 증기발생기 전열관의 시편 제작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, to provide a method for producing a specimen of the steam generator tube for more accurate research to increase the safety and life of the pressurized water reactor, and to increase the reliability of non-destructive inspection for the steam generator tube. For the purpose of

본 발명은 실제의 원자력 발전소의 증기발생기 전열관의 균열과 유사한 입계 균열을 가지는 시편을 형성하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a method for forming a specimen having a grain boundary crack similar to the crack of an actual steam generator heat pipe of a nuclear power plant.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 증기발생기 전열관의 시편 제작 방법 은, 시편 형성을 위한 전열관 튜브를 준비하는 단계, 전열관 튜브에 대한 예민화 열처리를 실시하는 단계, 전열관 튜브 외측에서 전열관 튜브의 중심 방향으로 응력을 가하는 레디알 덴팅 하중 인가와 함께 전열관 튜브 표면을 산화성 용액과 접촉시키는 균열화 단계를 구비하여 이루어진다. The specimen manufacturing method of the steam generator heat transfer tube of the present invention for achieving the above object comprises the steps of preparing a heat transfer tube tube for the formation of the specimen, performing a sensitization heat treatment for the heat transfer tube tube, the center direction of the heat transfer tube tube outside the heat transfer tube And a cracking step of contacting the heat pipe tube surface with the oxidizing solution together with the application of a stressed radial denting load.

본 발명에서 균열이 발생한 전열관 튜브는 통상 실제 증기발생기 전열관의 균열과 같은 조건으로 만들기 위해 고온 고압의 수화학 환경에서 부식시키는 단계를 더 구비하게 된다. In the present invention, the cracked heat pipe tube is usually further provided with a step of corroding in a high temperature and high pressure hydrochemical environment in order to make conditions such as cracks of the actual steam generator heat pipe.

본 발명에서 튜브 표면을 산화성 용액과 접촉시키는 균열화 단계에서는 원하는 형태의 균열만을 선별적으로 얻기 위해 일정한 부위만을 슬릿 형태로 좁고 길게 노출시키는 것이 바람직하며, 슬릿은 원주 방향으로 혹은 축방향으로 형성될 수 있다. In the present invention, in the cracking step of contacting the tube surface with an oxidizing solution, it is preferable to expose only a predetermined portion in a narrow and long form in a slit form so as to selectively obtain only a crack of a desired shape, and the slit may be formed in the circumferential direction or the axial direction. Can be.

본 발명에서, 균열화 단계에서 원하는 균열이 얻어지는가를 판단하기 위해 균열의 발생과 성장을 검사하는 모니터링도 균열화 단계와 함께 이루어지는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the monitoring of the occurrence and growth of the crack also be performed in conjunction with the cracking step in order to determine whether a desired crack is obtained in the cracking step.

이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명의 시편 제작 방법을 좀 더 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the specimen manufacturing method of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 균열 시편 제작 방법을 나타내는 흐름도이다. 1 is a flow chart showing a crack specimen manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

예민화 열처리 단계에 앞서, 먼저, 증기발생기 전열관과 동일한 전열관 튜브를 일정 길이 준비하여(S10) 인장 특성을 알아보는 인장 시험을 실시한다(S20). 그리고, 주어진 전열관 튜브의 제원 및 재질을 고려하여 유한 요소 해석법을 통해 전열관 튜브에 압력을 작용시킬 때 전열관 튜브의 각 위치에 걸리는 응력 분포와 변형도를 예측한다. 이는 원하는 균열을 얻기 위해 튜브에 인가할 압력을 판단하기 위한 것으로, 그 계산에 따라 적합한 크기와 방향의 압력을 주기 위한 것이다. Prior to the sensitization heat treatment step, first, a predetermined length of the same heat pipe tube as the steam generator heat pipe is prepared (S10) and subjected to a tensile test to determine the tensile properties (S20). In addition, the finite element analysis method is used to predict the stress distribution and strain at each position of the heat transfer tube when applying pressure to the heat transfer tube by considering the specifications and materials of the given heat transfer tube. This is to determine the pressure to be applied to the tube in order to obtain the desired crack, and to give a pressure of a suitable size and direction according to the calculation.

전열관 튜브에 균열을 쉽게 발생시키기 위해서 전열관 튜브에 대한 예민화 열처리를 실시한다(S30). 예민화 열처리는 일반적으로 오스테이트계 스테인레스 강의 입계 부식 시험을 하기 위해 대상을 450 내지 850도씨 정도의 온도로 가열하여 입계 부식에 예민한 상태를 형성하기 위한 것이다. 예민화 열처리를 통해 전열관 튜브에보다 신속하고 쉽게 균열을 형성할 수 있게 된다. 구체적인 예민화 열처리 조건은 휴이 테스트(Huey test)를 통해 최적값을 얻을 수 있다.In order to easily generate cracks in the heat pipe tube, a heat treatment is performed on the heat pipe tube (S30). Sensitization heat treatment is generally intended to form a state susceptible to grain boundary corrosion by heating the object to a temperature of about 450 to 850 degrees Celsius in order to test the grain boundary corrosion of the ostate stainless steel. The sensitization heat treatment allows for faster and easier cracking in the tube tube. Specific sensitization heat treatment conditions can be obtained through a Huey test (Huey test).

전열관에서 원하는 위치에, 가령, 응력을 해석하기 쉽고 원하는 형태의 균열이 발생하기 쉬운 위치에 균열을 얻기 위해 일부분에만 산화성 용액이 닿도록 하는 조작을 실시한다. 즉, 전열관 튜브의 원하는 위치에 원주 방향이나 축 방향으로 슬릿(slit) 형태의 좁고 가는 창(window)을 형성한다(S40). An operation is carried out so that the oxidizing solution contacts only a portion of the heat pipe to obtain a crack at a desired position, for example, at a position where the stress is easy to analyze and where a crack of the desired shape is likely to occur. That is, a narrow and narrow window (slit) is formed in the circumferential direction or the axial direction at a desired position of the heat pipe tube (S40).

도2는 전열관 튜브(101)의 표면(151) 일부에 균열을 발생시킬 창(155)을 형성한 예를 나타내는 정면도이다. 창(155)은 합성수지를 이용하거나 방식 페인트를 이용하여 형성할 수 있으며, 바람직하게는 균열을 발생시킬 부위 주위에만, 창(155)이 있는 합성수지(153)를 부착하고 합성수지(153)를 부착한 주변에는 산화성 용액을 막도록 페인트를 칠하여 보충한다. FIG. 2 is a front view showing an example in which a window 155 for causing a crack is formed on a portion of the surface 151 of the heat pipe tube 101. The window 155 may be formed using synthetic resin or anticorrosive paint, and preferably, the synthetic resin 153 with the window 155 is attached and the synthetic resin 153 is attached only around the site where the crack is to be generated. Replenish the area with paint to prevent oxidizing solutions.

한편, 시편의 균열 양상이 실제 원자력 발전소 증기발생기의 전열관의 균열 과 유사하도록 하기 위해서는 전열관의 균열 양상과 시편의 균열 양상을 정확히 검사할 수 있는 수단이 또한 필요하게 된다.On the other hand, in order for the cracking pattern of the specimen to be similar to the cracking of the heat pipe of the steam generator of the nuclear power plant, a means for accurately inspecting the cracking pattern of the heat pipe and the crack of the specimen is also required.

도3은 본 발명의 실시예에 따라 전열관 튜브에 압력(부분적으로는 인장력)을 주기 위한 압력 인가 장치(인장 시험기)를 나타내는 측면도이며, 도4는 압력 인가 장치의 일부와 산화성 용액을 튜브 표면에 닿게 하고 균열의 양상을 첵크하는 장치를 함께 나타내는 정면도이다. 이때, 압력 인가 장치는 전열과 튜브의 내면에는 부분적으로 인장력을 주는 역할을 하기 때문에 인장력 인가 장치로 생각될 수도 있다.FIG. 3 is a side view showing a pressure applying device (tensile tester) for applying pressure (partially tensile force) to a heat pipe tube according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 shows a portion of the pressure applying device and an oxidizing solution on the tube surface. It is a front view showing a device that touches and checks the aspect of the crack together. At this time, the pressure applying device may be considered as a tensile force applying device because the heat transfer and the inner surface of the tube partially serves to give a tensile force.

도3 및 도4를 참조하면, 미리 설계한 지그 부분이 인장 시험기에 장착된다. 지그는 상하에 대칭되게 스테인레스강으로 된 지지대(15)에 스테인레스 직사각판(10,14)을 놓고 직사각판에서 전열관 튜브(1)와 닿는 부분은 구리판(9)을 설치하고 이들을 볼트(12,13)로 체결하여 이루어진다. 상부 지지대와 하부 지지대에는 상부 단자(23)와 하부 단자(24)가 각각 형성된다. 인장 시험기에는 오른 나사와 왼 나사들(16,17,18,19,20,21)이 조합되어 있으므로 취급시 주의할 필요가 있다. 인장 시험기 및 지그는 유한 요소 해석법을 통해 전열관 튜브(1)에 가해지는 하중에 대한 응력 해석을 한 결과를 고려하여 설계되는 것이 바람직하다. 균열성의 양상을 확인하기 위해 장착되는 탐침(프르브:probe:3)들은 튜브(1)를 통해 흐르는 전류에 의해 균열 부분의 상부와 하부 사이의 전압을 측정한다. 이를 위해 인장 시험기에 장착되는 지그에는 상부 단자(23)에 양극 하부 단자(24)에 음극이 접속되어 직류 전류가 흐르게 된다. 고전류가 시험 장치에 흐르므로 인장 시험기는 완벽한 절연이 되도록 연결부 중간에 아크릴 같은 절연체(22)를 개재하도록 설계한다. 3 and 4, a predesigned jig portion is mounted to the tensile tester. The jig is placed on the stainless steel support (15) symmetrically up and down on the stainless steel rectangular plate (10,14), and the copper plate (9) is installed in the rectangular plate to contact the heat pipe tube (1) and bolt them (12,13) Is made by tightening. An upper terminal 23 and a lower terminal 24 are formed in the upper support and the lower support, respectively. The tension tester has a combination of right and left screws 16, 17, 18, 19, 20 and 21, so care must be taken when handling. The tensile tester and jig are preferably designed in consideration of the results of the stress analysis on the load applied to the heat pipe tube 1 through the finite element analysis method. The probes (probes: 3) mounted to identify the cracking properties measure the voltage between the top and bottom of the crack by the current flowing through the tube (1). To this end, the jig mounted in the tensile tester is connected to the upper terminal 23, the negative electrode is connected to the lower terminal 24, the direct current flows. Since high current flows through the test apparatus, the tensile tester is designed to interpose an insulator 22, such as acrylic, in the middle of the connection for complete insulation.

그리고, 전열관 튜브(1)가 지그 사이에 장착된다. 전열관 튜브(1)는 10 내지 20cm 정도의 길이로 형성되고, 전열관 튜브(1)의 길이 방향으로 지그도 길게 형성된다. 전열관 튜브와 닿는 지그면을 이루는 구리판(9)은 하나의 평탄면이고, 전열관 튜브(1)는 원통형이므로 지그와 전열관 튜브(1) 외측이 닿는 부분은 이상적으로는 전열관 튜브(1)의 중심축과 나란한 직선이 된다. 지그와 전열관 튜브(1)가 닿는 부분에는 전열관을 통해 전류가 흐를 수 있도록 절연처리는 이루어지지 않는다. 합성 수지로 창이 형성되어 노출된 부분은 지그 사이의 정 중간에 위치하도록 한다. 상하단의 구리판(9)과 전열관 튜브(1)가 닿는 부분이 전열관 튜브(1)의 축과 한 평면에서 나란하도록 하는 것이 응력을 고르게 할 수 있으므로 바람직하다.And the heat exchanger tube 1 is attached between jig | tools. The heat pipe tube 1 is formed to a length of about 10 to 20 cm, jig is formed long in the longitudinal direction of the heat pipe tube (1). The copper plate (9) forming the jig surface in contact with the heat pipe tube is one flat surface, and the heat pipe tube (1) is cylindrical, so that the part where the jig and the heat pipe tube (1) outside are ideally ideally centered on the heat pipe tube (1). It becomes a straight line parallel to. Where the jig and the heat pipe tube (1) is in contact with the insulation is not made so that the current flows through the heat pipe. The window is formed of synthetic resin so that the exposed part is located in the middle of the jig. It is preferable to make the part where the upper and lower ends of the copper plate 9 and the heat transfer tube 1 contact each other in parallel with the axis of the heat transfer tube 1 in order to equalize the stress.

도4를 참조하면, 정면에서 볼 때 전열관 튜브(1)의 좌측 원주에는 합성수지(11)를 이용하여 증기발생기 튜브(1)의 축방향으로 형성된 창(window) 혹은 슬릿의 위아래 쪽에 탐침(probe:3)이 접촉된다. 탐침(3)은 전열관 튜브(1)의 좌측에 설치된 산화성 용액 용기의 한 벽면(6)에 난 홀(130)에 일단이 끼워져 있고 전선(5)과 연결된다. 튜브(1)와의 접촉을 유지하도록 스프링(4)을 이용하여 튜브(1) 쪽으로 힘을 받고 있다. 탐침(3)은 상하에 설치된 2개를 한쌍으로 튜브(1)의 축방향으로 5쌍이 설치되어 있다. 탐침 쌍의 갯수나 설치 간격은 필요에 따라 변경할 수 있다. Referring to FIG. 4, a probe is formed on the left circumference of the heat transfer tube 1 in the axial direction of a window or slit formed in the axial direction of the steam generator tube 1 using a synthetic resin 11. 3) is in contact. The probe 3 has one end fitted into an egg hole 130 on one wall 6 of the oxidizing solution container provided on the left side of the heat pipe tube 1 and connected to the electric wire 5. A force is applied toward the tube 1 using the spring 4 to maintain contact with the tube 1. 5 pairs of probes 3 are provided in the axial direction of the tube 1 by pairing two installed in the upper and lower sides. The number of probe pairs or spacing can be changed as needed.

산화성 용액 용기는 대략 직육면체에서 상부와 측방 1면이 제거된 상태의 것을, 즉, 측벽면(6)들과 저면(7)으로 된 것을 용액이 담길 때 전열관 튜브(1) 표면 이 용기의 제거된 측벽 1면을 이루도록 튜브(1) 외측에 설치된다. 이때, 용기에 채워진 산화성 용액(8)이 새지 않도록 산화성 용액 용기가 전열관 튜브(1)의 표면에 잘 접착된 뒤 산화성 용액(8)을 담게 된다. 산화성 용액(8)은 슬릿을 통해 튜브(1)의 노출된 부분에 작용하여 예민화 열처리된 튜브(1)에 균열을 발생, 성장시키는 작용을 한다. 탐침이나 산화성 용액 용기 등은 원하는 형태의 전열관 균열이 발생한 뒤에는 제거해야 하므로 접촉시 시편에 흔적을 남기지 않도록 스프링 압력, 접착 수단 등이 설계되어야 한다. The oxidizing solution container has the surface of the heat pipe tube (1) removed from the container when the solution is contained in a state in which the upper and lateral one faces are removed from the rectangular parallelepiped, that is, the sidewall faces (6) and the bottom face (7). It is installed outside the tube 1 to form one side wall. At this time, the oxidizing solution container is adhered well to the surface of the heat pipe tube (1) so as not to leak the oxidizing solution (8) filled in the container to contain the oxidizing solution (8). The oxidizing solution 8 acts on the exposed part of the tube 1 through the slit to generate and grow cracks in the sensitized heat-treated tube 1. Probe or oxidizing solution container should be removed after the desired type of heat pipe crack occurs, so spring pressure, adhesive means, etc. should be designed so as not to leave traces on the specimen upon contact.

산화성 용액 용기의 좌측에는 원초점 현미경(2)이 슬릿 사이의 노출부를 관찰하도록 설치된다. 전열관 튜브(1)를 정확히 관찰하기 위해서는 노출부의 정확한 좌측에 원초점 현미경(2)을 설치하는 것이 바람직하므로 산화성 용액의 용기는 투명 아크릴판 등으로 형성되는 것이 바람직하다. On the left side of the oxidizing solution container, a focal microscope 2 is provided to observe the exposed portion between the slits. In order to observe the heat transfer tube 1 accurately, it is preferable to install the original focal microscope 2 on the exact left side of the exposed part, so that the container of the oxidizing solution is preferably formed of a transparent acrylic plate or the like.

탐침의 단부와 원초점 현미경의 단부에는 신호선을 통해 디지틀 멀티메터(digital multimeter), 스위치 전류단(switch current unit), 전원(power supply), CCD(charge couppled device) 등이 연결되어 균열의 발생과 성장 상태를 측정할 수 있도록 한다. At the end of the probe and at the end of the focal microscope, a digital multimeter, a switch current unit, a power supply, a charge couppled device (CCD), etc., are connected through signal lines to prevent cracking. Allows you to measure your growth.

도3 및 도4와 같이 전열관 튜브에 응력을 인가시킬 장치 및 산화성 용액을 작용시킬 수단, 부가하여 균열 상태를 확인할 수단이 준비되면(S50) 인장 시험기를 통해 튜브에 대한 압력이 작용하면서, 산화성 용액에 의해 균열이 발생 진행된다(S60). 압력 혹은 인장력은 유한 요소 해석에 근거하여 적용되며, 가령, 15cm 정도의 길이, 두께 1.2mm 정도의 튜브에 상하 지그가 선형의 접촉부를 통해 3~4 N(뉴우튼) 정도의 힘이 가해질 수 있다. 균열의 상태는 예정된 균열부위의 상하에 위치한 1쌍의 탐침을 축방향으로 다수 배치하고 탐침 단부에서 전압차, 저항 등을 측정하거나, 현미경으로 균열 상태를 관찰하여 알 수 있고, 원하는 균열이 완성되면 응력 인가 장치 및 산화성 용액 용기를 제거하게 된다. 3 and 4, when a device for applying stress to the heat pipe tube and a means for acting an oxidizing solution and a means for checking a crack state are prepared (S50), the pressure against the tube is acted through a tensile tester, The crack is generated and progresses (S60). Pressure or tensile force is applied based on finite element analysis. For example, a tube about 15 cm long and 1.2 mm thick can be subjected to a force of 3 to 4 N (Newton) through a linear contact with a vertical jig. . The state of a crack can be determined by arranging a plurality of pairs of probes located above and below a predetermined crack in the axial direction, measuring voltage difference, resistance, etc. at the end of the probe, or by observing the crack state under a microscope. The stress application device and the oxidizing solution container are removed.

본 실시예에서는 튜브 외측에서 중심쪽으로 튜브 외면을 누르는 레디얼 덴팅 하중만을 인가하는 경우를 예시하고 있으나, 본 발명에서는 보다 실제에 가까운 균열을 만들어 내기 위해 레디얼 덴팅 하중 인가에 더하여 혹은 이와 함께 내압하중법과 인장하중법을 조합하여 외력을 작용시키면 균열을 생성시킬 수 있다. In this embodiment, only the radial denting load is applied to push the outer surface of the tube from the outside of the tube to the center, but in the present invention, in addition to or with the radial denting load in order to create a more realistic cracking, withstand pressure and tension Combining the load method, applying an external force, can produce cracks.

또한, 표면에 부식에 의한 손상을 만들기 위해 종래와 같이 산화성 용액으로 0.1M(몰)의 Na2O6S4·2H2O(sodium tetrathionate) 수용액을 사용할 수 있으나 다른 산화성 용액이 배재되는 것은 아니다. In addition, in order to damage the surface by corrosion, 0.1 M (mole) of Na 2 O 6 S 4 .2H 2 O (sodium tetrathionate) aqueous solution may be used as an oxidizing solution, but other oxidizing solutions are not excluded. .

한편, 균열의 발생만으로는 실제 원자력 발전소 증기발생기의 전열관 균열과 같은 균열이 시편에 형성되는 것이 아니다. 실제와 동일한 형태의 균열 시편을 만들기 위해서는 균열이 발생한 결정입계에 부식을 형성해야 하므로, 원자력 발전소의 증기 발전기 전열관이 처하는 조건과 비슷한 300도씨 정도의 액상의 고온 냉각수의 환경에서 필요한 시간만큼 부식을 진행시킨다(S70). On the other hand, the generation of cracks alone does not form cracks, such as cracks in the heat pipes of the nuclear power plant steam generator. In order to make crack specimens of the same shape as actual ones, corrosion must be formed at the grain boundary where cracks have occurred. Proceed (S70).

이상의 과정을 통해 형성한 전열관 튜브의 균열 시편에 대해서는 와전류 시험(ECT) 등을 통해 원하는 높은 단차비의 균열이 형성되었는 지 판단하고(S80), 완성된 균열 시편을 원하는 형태로 전열관에 관련된 실험과 연구, 가령, 특정 균열 상태의 전열관이 실제 원자력 발전소 조건에서 문제없이 얼마나 더 사용될 수 있고, 언제까지 교체되어야 하는 지를 결정하는 일 등에 사용하게 된다. For the cracked specimen of the heat exchanger tube formed through the above process, it is judged whether the desired high step ratio crack has been formed through eddy current test (ECT) and the like (S80). Research will be used, for example, to determine how many more cracked heat pipes can be used in real nuclear power plant conditions without problems and when they need to be replaced.

본 발명에 따르면, 실제의 형태와 같은 형태를 가진 증기발생기 전열과의 균열 시편을 제작할 수 있으므로 이를 이용하여 가압수형 경수로의 안전성과 수명 연장을 위한 연구를 보다 정확히 하고, 증기발생기 전열관에 대한 비파괴 검사의 신뢰성을 높일 수 있다.

According to the present invention, since it is possible to produce a crack specimen with the steam generator heat transfer having the same shape as the actual shape, by using it more precisely to study the safety and life extension of the pressurized water light reactor, and non-destructive inspection of the steam generator heat pipe Can increase the reliability.

Claims (7)

시편 형성을 위한 전열관 튜브를 준비하는 단계; Preparing a heat pipe tube for specimen formation; 상기 전열관 튜브에 대한 예민화 열처리를 실시하는 단계; 및 Subjecting the heat transfer tube tube to sensitization heat treatment; And 상기 전열관 튜브 외측에서 상기 전열관 튜브의 중심 방향으로 응력을 가하는 레디알 덴팅 하중 인가와 함께 상기 전열관 튜브 표면을 산화성 용액과 접촉시키는 균열화 단계;를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 증기발생기 전열관의 시편 제작 방법. And a cracking step of contacting the surface of the heat pipe tube with an oxidizing solution together with a radial denting load applied to the center of the heat pipe tube from the outside of the heat pipe tube. . 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 균열화 단계에 이어서 상기 전열관 튜브를 고온 고압의 수화학 환경에서 부식시키는 단계가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 증기발생기 전열관의 시편 제작 방법. Subsequent to the cracking step, the method of producing a specimen of steam generator tube, characterized in that further comprising the step of corroding the heat pipe tube in a high temperature and high pressure hydrochemical environment. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 부식시키는 단계에 이어 와전류 검사(ECT)로 균열 상태를 확인하는 단계가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 증기 발생기 전열관의 시편 제작 방법.And a step of checking a crack state by an eddy current test (ECT) after the corroding step is further provided. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 균열화 단계에 앞서 상기 증기발생기 전열관의 일정한 부위만을 좁고 길게 노출시키고 주변 표면을 산화성 용액 커버로 차폐하는 창(window) 형성 단계가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 증기발생기 전열관의 시편 제작 방법. And a window forming step of narrowing and exposing only a predetermined portion of the steam generator heat pipe and shielding a peripheral surface with an oxidizing solution cover prior to the cracking step. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 균열화 단계에서는 원하는 균열이 얻어지는가를 판단하기 위한 균열 관찰을 실시하는 모니터링이 함께 이루어지는 것을 특징으로 하는 증기발생기 전열관의 시편 제작 방법.In the cracking step, the specimen production method of the steam generator tube, characterized in that the monitoring is carried out to perform a crack observation to determine whether the desired crack is obtained. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 예민화 열처리를 실시하는 단계 전에 상기 전열관 튜브에 대한 인장 시험과 유한 요소 해석법을 이용하여 인장력에 대한 상기 전열관 튜브에 걸리는 응력을 해석하고, 상기 전열관 튜브에 가할 인장력을 추출하는 단계가 더 구비됨을 특징으로 하는 증기발생기 전열관의 시편 제작 방법.Before the step of subjecting the sensitizing heat treatment, using the tensile test and the finite element analysis method for the heat pipe tube to analyze the stress applied to the heat pipe tube for the tensile force, and extracting the tensile force to be applied to the heat pipe tube Specimens manufacturing method of the steam generator heat pipe. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 균열화 단계에서 상기 전열관 튜브에 대한 레디알 덴팅 하중 인가와 함께 내압하중법과 인장하중법을 조합하여 외력을 작용시키는 것을 특징으로 하는 증기발생기 전열관 시편 제작 방법.Steam generator tube specimen manufacturing method characterized in that the external force is applied by combining the pressure resistance method and the tensile load method with the radial denting load applied to the heat pipe tube in the cracking step.
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