KR101624736B1 - 열전도도가 향상된 Alloy 690 규칙화 합금의 제조방법 및 이에 의해 제조된 Alloy 690 규칙화 합금 - Google Patents

열전도도가 향상된 Alloy 690 규칙화 합금의 제조방법 및 이에 의해 제조된 Alloy 690 규칙화 합금 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열전도도가 향상된 Alloy 690 규칙화 합금에 관한 것으로서, Alloy 690에 350~570℃에서 적절한 시간을 유지함으로써 원자 규칙상이 적절히 형성되도록 원자의 배열을 제어하는 것이다. 이러한 규칙화 처리된 원자 배열은 순수 합금처럼 낮은 열산란의 효과로 열전도도를 증가시킨다.

Description

열전도도가 향상된 Alloy 690 규칙화 합금의 제조방법 및 이에 의해 제조된 Alloy 690 규칙화 합금{MANUFACTURING METHOD OF ORDERED ALLOY 690 WITH IMPROVED THERMAL CONDUCTIVITY AND ORDERED ALLOY 690 MANUFACTURED USING THE METHOD THEREOF}
본 발명은 원자력 발전소(이하 '원전') 열교환기 역할의 증기발생기 전열관에 쓰이는 Alloy 690 규칙화 합금의 제조방법 및 이에 의해 제조된 Alloy 690 규칙화 합금에 관한 것이다.
상용 원자력 발전소(이하 원전)의 증기발생기 전열관은 원자로의 1차측에서 발생한 열을 2차측으로 전달하여 2차측에서 증기를 발생시키는 열교환기의 열전달물질이다. 원전 산업 초기에는 증기발생기 전열관 재료로 주로 Alloy 600이 사용되었으나, 원전의 가동 기간이 늘어나면서 일차수 응력 부식 균열(primary water stress corrosion cracking, PWSCC)에 매우 취약한 것이 알려졌다. 이런 문제를 극복하기 위하여 최근에는 Alloy 600 보다 Cr 성분을 높인 Alloy 690이 Alloy 600을 대신하여 증기발생기 전열관 대체재로 사용되어 왔으며, 이것은 전적으로 PWSCC에 대한 저항성을 고려한 것이다.
Alloy 600은 14-17% Cr, 6-10% Fe, 0.15% C max., 1% Mn max., 0.5% Si max., 0.015 S max. 조성의 Ni-base 합금이고, Alloy 690은 27-31% Cr, 7-11% Fe, 0.05% C max., 0.5% Mn max., 0.5% Si max., 0.5% Cu max., 0.015% S max. 조성의 Ni-base 합금이다.
위에서 설명한 바와 같이, Alloy 690은 Cr 농도를 높인 재료로서 Inco사가 개발하여 Inconel 690으로 불리다가, 현재는 특허가 만료되어 Alloy 690으로 불린다.
대한민국 공개특허공보 공개번호 10-2010-0104928
높은 원자 규칙도를 갖는 순수금속(pure metals)은 높은 열전도도를 갖지만 낮은 원자규칙도를 갖는 금속합금(metal alloys)은 낮은 열전도도를 갖는 실험적 사실을 토대로, 본 발명은 높은 PWSCC 저항성을 갖지만 낮은 열전도도를 갖는 Alloy 690의 단점을 극복하는 방법을 제공하는 것이다. 즉, Alloy 690의 원자규칙도를 규칙화 처리를 통하여 순수금속의 규칙도 만큼 증가시켜, 규칙화 처리 전 대비, 8% 이상의 열전도도가 향상된 Alloy 690 규칙화 합금을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 Alloy 690을 용체화 처리하는 단계; 상기 용체화 처리된 Alloy 690을 열적 처리하여 Alloy 690 TT(Thermal Treatment)[열적 처리된 Alloy 690]를 제조하는 단계; 및 상기 Alloy 690 TT에 350~570℃의 온도 범위에서 규칙화 처리하여 Alloy 690 규칙화 합금을 생성하는 단계를 포함하는 열전도도가 향상된 Alloy 690 규칙화 합금의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 Alloy 690을 용체화 처리하는 단계; 상기 용체화 처리된 Alloy 690을 열적 처리하여 Alloy 690 TT를 제조하는 단계; 및 상기 Alloy 690 TT를 상온까지 냉각하기 전에 350~570℃의 온도 범위에서 규칙화 처리하여 Alloy 690 규칙화 합금을 생성하는 단계를 포함하는 열전도도가 향상된 Alloy 690 규칙화 합금의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 Alloy 690 TT에 350~570℃의 온도 범위에서 규칙화 처리하여 Alloy 690 규칙화 합금을 생성하는 단계를 포함하는 열전도도가 향상된 Alloy 690 규칙화 합금의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상술한 제조방법에 의하여 제조된 열전도도가 향상된 Alloy 690 규칙화 합금을 제공한다.
본 발명에 의하면, Alloy 690을 용체화 처리 및 열적 처리하여 Alloy 690 TT를 제조한 후, Alloy 690 TT에 350~570℃의 온도 범위에서 규칙화 처리함으로써, 규칙화 처리 전과 대비하여 열전도도 향상율이 8% 이상인 Alloy 690 규칙화 합금을 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, Alloy 690을 용체화 처리 및 열적 처리하여 Alloy 690 TT를 제조한 후, Alloy 690 TT에 350~570℃의 온도 범위에서 규칙화 처리함으로써, 열전도도가 향상될 뿐만 아니라, 항복 강도 및 인장 강도, 및 응력 부식 균열(SCC) 저항성 관점에서 양호한 Alloy 690 규칙화 합금을 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 열전도도가 8% 이상 향상된 Alloy 690 규칙화 합금을 이용하면 열전달 효율이 8% 이상 증가하므로 발전 효율이 8% 이상 증가하는 효과가 있거나, 그 만큼의 증기발생기 전열관의 수를 감소시켜 증기발생기의 크기를 축소할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 열전도도가 향상된 Alloy 690 규칙화 합금을 제조하는 공정도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 열전도도가 향상된 Alloy 690 규칙화 합금을 제조하는 공정도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 420℃에서 규칙화 처리된 Alloy 690 규칙화 합금의 360℃에서 측정한 항복강도 및 연신률의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 350~600℃에서 3,000 시간 규칙화 처리할 때, 규칙화 처리 온도에 따른 294℃에서 측정한 Alloy 690 규칙화 합금의 열전도도 향상율을 규칙화 처리 전과 대비하여 나타내는 그래프이다.
도 5는 475℃에서 규칙화 처리 시간에 따른 294℃에서 측정한 Alloy 690 규칙화 합금의 열전도도 향상율을 규칙화 처리 전과 대비하여 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 열전도도가 향상된 Alloy 690 규칙화 합금을 제조하는 공정도이다.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 의한 열전도도가 향상된 Alloy 690 규칙화 합금을 제조하는 공정도이다.
도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 의한 열전도도가 향상된 Alloy 690 규칙화 합금을 제조하는 공정도이다.
도 9는 본 발명의 제 6 실시예에 의한 열전도도가 향상된 Alloy 690 규칙화 합금을 제조하는 공정도이다.
도 10은 본 발명의 제 7 실시예에 의한 열전도도가 향상된 Alloy 690 규칙화 합금을 제조하는 공정도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예인 열전도도가 향상된 Alloy 690 규칙화 합금의 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 열전도도가 향상된 Alloy 690 규칙화 합금을 제조하는 공정도이다. 도 1에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 Alloy 690 규칙화 합금은 기존의 Alloy 690에 열적 처리하여 Alloy 690 TT를 제조한 후, 규칙화 처리를 적용한다. 즉, 1) 용체화 처리, 2) 상온까지 냉각, 3) 열적 처리, 4) 상온까지 냉각, 5) 규칙화 처리를 적용하는 공정을 사용하는 것이다.
우선, 본 발명에 따른 Alloy 690 TT는 Alloy 690의 결정립계에 적절한 양의 탄화물을 분포시키기 위하여 용체화(solution anneal, SA) 처리 후 급냉(수냉)하여 탄화물이 석출되지 않도록 한 다음, 다시 가열하여 열적 처리(thermal treatment, TT, 700~750℃에서 15~24 시간 유지)를 하여 결정립계에 탄화물을 형성시키는 단계들을 거쳐 제조된다.
본 발명에 따라 Alloy 690을 원전 구조물로 사용하기 전에 열적 처리를 하여 Alloy 690 TT를 형성함으로써, 원전 구조물의 원자 배열을 안정화시키면 가동중에 발생할 수 있는 규칙화에 따른 격자의 변화가 적게 되어 PWSCC 개시에 대한 저항성이 크게 향상된다. 즉, 열적 처리를 하여 원자 배열이 안정화되면 원전 가동 환경에서 일어나는 원자의 배열 변화로 인한 격자수축(lattice contraction)이 거의 일어나지 않아 PWSCC에 대한 저항성이 증가한다.
다음, 본 발명에 따른 Alloy 690 TT에 350~570℃의 온도 범위에서 규칙화 처리하여 Alloy 690 규칙화 합금을 제조한다. 이 과정에서 규칙화 처리 공정은 1회 이상 실시할 수 있다. 한편, 본 발명에서 사용되는 "Alloy 690 규칙화 합금"이라는 용어는 Alloy 690 TT에 본 발명의 실시예에 따른 규칙화 처리를 하여 생성된 새로운 합금을 지칭하는 것이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 열전도도가 향상된 Alloy 690 규칙화 합금을 제조하는 공정도이다. 본 발명의 제 2 실시예는 도 2에 도시된 바와 같이, 1) 용체화 처리, 2) 상온까지 냉각, 3) 열적 처리, 4) 상온까지 냉각하기 전에 규칙화 처리하는 단계를 포함한다. 열적 처리 이후 상온 부근까지 냉각하지 않으면 냉각에 소요되는 시간을 단축할 수 있으며, 다시 가열하는데 들어가는 에너지를 줄일 수 있으므로, 조업의 측면에서 유리한 효과가 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 420℃에서 규칙화 처리된 Alloy 690 규칙화 합금의 360℃에서 측정한 항복강도 및 연신률의 변화를 나타내는 그래프이다. 구체적으로, 도 3은 Alloy 690 TT를 420℃에서 3,000 시간 및 10,000 시간 동안 규칙화 처리한 후 360℃에서 각각의 인장특성을 측정한 것이다.
도 3에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 Alloy 690 규칙화 합금은 규칙화 처리 이전의 Alloy 690 TT에 비하여, 높은 항복강도(yield strength: YS) 및 연신률(total elongation: TE)을 갖는다. 또한, Alloy 690 규칙화 합금의 항복강도 및 연신률은 규칙화 처리 시간에 비례하여 거의 선형적으로 증가함을 알 수 있다. 이러한 현상은 고온 열처리시 항복강도는 감소하고 연신률이 증가하는 통상적인 금속의 고온 인장특성과는 일치하지 않는 것이며, 본 발명에 따른 Alloy 690 규칙화 합금은 Alloy 690 TT와는 완전히 다른 물성을 갖는다는 것을 뒷받침한다.
도 4는 350~600℃에서 3,000 시간 규칙화 처리할 때, 규칙화 처리 온도에 따른 294℃에서 측정한 Alloy 690 규칙화 합금의 열전도도 향상율을 규칙화 처리 전과 대비하여 나타내는 그래프이다. 구체적으로 도 4는 350, 420, 475, 510, 550, 600℃에서 각각 3,000 시간 규칙화 처리한 Alloy 690 규칙화 합금의 294℃에서 측정한 열전도도를 규칙화 처리하지 않은 Alloy 690 TT의 열전도도에 대한 상대적인 향상율로 나타내었다. 도 4는 원자로의 가동 온도 부근인 294℃에서의 열전도도를 측정한 결과이다.
도 4에서 알 수 있듯이, 350~570℃에서 규칙화 처리를 할 경우 열전도도가 8% 이상 향상된다. 종래의 Alloy 690은 높은 PWSCC 저항성을 갖지만 낮은 열전도도를 갖는 문제점이 있었다. 본 발명에 의해 열전도도가 8% 이상 향상된 Alloy 690 규칙화 합금을 이용하면 열전달 효율이 8% 이상 증가하므로 발전 효율이 8% 이상 증가하는 효과가 있거나, 그 만큼의 증기발생기 전열관의 수를 감소시켜 증기발생기의 크기를 축소할 수 있는 효과가 있다.
또한, 발명의 효율성 및 Alloy 690의 제반 특성 관점에서 규칙화 처리는 400~510℃에서 이루어지는 것이 바람직하고, 또한 임계적 의의의 관점에서는 420~510℃에서 이루어지는 것이 바람직하다.
온도 [℃] 절대 온도 [K] rate 기준 온도별 반응 속도 비율
300℃ 330℃ 350℃ 8% 열전도도 향상을 위한 규칙화 처리 시간
300 573 1.305E-23 1.0 　 　
310 583 3.222E-23 2.5 　 　
320 593 7.717E-23 5.9 　 　
330 603 1.795E-22 13.8 1.0 　 　
340 613 4.063E-22 31.1 2.3 　 　
350 623 8.959E-22 68.6 5.0 1.0 3000　
360 633 1.926E-21 147.6 10.7 2.2 1363　
370 643 4.045E-21 310.0 22.5 4.5 666　
380 653 8.303E-21 636.2 46.2 9.3 322　
390 663 1.668E-20 1277.8 92.9 18.6 161　
400 673 3.281E-20 2513.9 182.7 36.6 82
410 683 6.328E-20 4848.7 352.5 70.6
420 693 1.197E-19 9176.2 667.0 133.7
430 703 2.226E-19 17053.8 1239.6 248.4
440 713 4.065E-19 31147.9 2264.1 453.7
450 723 7.301E-19 55949.9 4067.0 815.0
460 733 1.291E-18 98907.4 7189.5 1440.8
470 743 2.247E-18 172186.0 12516.2 2508.2
480 753 3.855E-18 295374.1 21470.7 4302.7
490 763 6.519E-18 499578.0 36314.2 7277.4
500 773 1.088E-17 833545.2 60590.2 12142.3
510 783 1.791E-17 1372701.6 99781.3 19996.2
520 793 2.913E-17 2232334.1 162267.8 32518.5
표 1은 규칙화 과정이 열적 과정으로 진행되고 Alloy 690 TT에서 활성화 에너지가 60kcal/mol 일 때의 반응속도 비율과 그에 따른 규칙화 처리 시간을 보여준다. 여기서 규칙화 처리 시간은 각각의 규칙화 처리 온도에서 8%의 열전도도 향상을 얻기 위한 시간을 나타낸다. Alloy 690 TT에서의 규칙화 반응에 대한 활성화 에너지는 60kcal/mol로 보고되어 있으므로, 활성화 에너지가 60kcal/mol일 때 온도에 따른 규칙화 반응 속도와 그에 따른 규칙화 처리 시간의 비율을 계산하여 표 1에 표시하였다.
표 1을 참조하면, 규칙화 처리에 따른 규칙화 속도는 열적 활성화 과정에 따라 Arrhenius 속도 방정식(=exp(-Q/RT))에 지배됨을 알 수 있다. 즉, 열적 활성화에 따른 반응속도는 온도가 높아지면 지수함수적으로 증가한다. 따라서, 실용적으로는 높은 온도에서의 규칙화 처리가 훨씬 유용하다는 것을 알 수 있다.
표 1에서 알 수 있듯이, Alloy 690 TT에서는 330℃와 350℃에서의 속도 방정식의 반응속도 차이는 5배이다. 이것은 350℃에서 1일 처리하는 효과는 330℃에서는 5일간 처리하는 것과 같다는 의미이다. 따라서, 350℃ 이하에서 장시간 처리하여도 유사한 결과를 얻을 수 있겠지만, 실용적으로는 적용하기 어렵다.
다시 표 1을 참조하면, 350℃와 400℃의 규칙화 반응속도의 차이는 Alloy 690 TT에서 36.6배이다. 이것은 350℃에서 3,000 시간 규칙화 처리하여 8%의 열전도도 증가를 나타내는 효과는 400℃에서는 36.6배 만큼 빠르므로 규칙화 처리 시간이 82 시간으로 줄어들어도 같은 효과를 얻을 수 있다는 것을 의미한다. 다시 말하면, 규칙화 처리 온도를 400℃로 증가시키면 8%의 열전도도 향상을 얻기 위하여 규칙화 처리 시간을 100 시간 이내로 단축시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 350℃ 이하의 온도에서의 규칙화 반응속도가 느려 최소 3,000 시간의 규칙화 처리 시간이 필요하지만, 이를 공학적으로 적용하기에는 긴 시간이다. 따라서, 표 1에 나타낸 바와 같이, 규칙화 처리 온도를 400℃로 증가시키면 규칙화 처리 시간을 100 시간 이내로 감소시켜도 8%의 열전도도 향상을 얻을 수 있기에, 공학적인 관점에서 최소 규칙화 처리 온도는 400℃가 바람직하다.
다시 도 4를 참조하여 임계적 의의에 기초한 규칙화 처리 온도의 하한에 대해 설명하면 아래와 같다. 도 4에서 알 수 있듯이, 350℃를 경계로 하여 규칙화 처리 온도의 상승에 따른 열전도도의 향상율이 급격히 증가함을 확인할 수 있다. 이러한 급격한 열전도도의 향상은 420℃에서도 확인할 수 있다. 도 4에서 알 수 있듯이, 350℃에 비해 420℃에서 열전도도의 향상율이 더욱 가파르게 증가하므로, 임계적 의의의 관점에서 420℃가 경계로서 더욱 현저하다.
또한, 도 4를 참조하면, 570℃에서의 규칙화 처리를 통해 8% 이상의 열전도도 향상 효과를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다. 다만, 규칙화 처리 온도를 510℃ 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 510℃ 이상의 온도에서는 열전도도의 향상율이 475℃에 비하여 적지만, 열전도도 향상율은 수십%로 적어도 규칙화 처리 전 대비하여 상당히 높은 열전도도의 증가가 나타난다. 그럼에도 불구하고, 510℃ 이상의 온도에서는 규칙-불규칙 상변태로 점차 불규칙도가 증가함에 따라 강도를 낮추고 응력부식균열 저항성의 저하를 초래하기에, 공학적으로 바람직하지 않다. 다시 말하면, 510℃ 이상의 고온에서는 3,000 시간의 장시간 열처리시 규칙화가 일어나는 것이 아니라 불규칙화 반응이 일어나 열전도도가 감소되는 것으로 분석된다. 따라서, 8% 이상의 열전도도 향상을 얻기 위해서는 규칙화 처리 온도를 570℃ 이하로 설정하는 것이 바람직하고, 510℃ 이하로 제한하는 것이 더욱 바람직하다.
도 4를 참조하여 임계적 의의에 기초한 규칙화 처리 온도의 상한에 대해 설명하면 아래와 같다. 도 4에서 알 수 있듯이, 510℃를 경계로 하여 규칙화 처리 온도의 상승에 따른 열전도도의 향상율은 급격히 하락한다. 이러한 급격한 열전도도의 향상율의 하락은 570℃에서도 확인할 수 있다. 도 4에서 알 수 있듯이, 570℃에 비해 510℃에서 열전도도의 향상율이 더욱 가파르게 감소하므로, 임계적 의의의 관점에서 510℃가 경계로서 더욱 현저하다.
요약하면, 공학적 관점에서, 본 발명에 의한 Alloy 690 규칙화 합금에서 8% 열전도도 향상을 얻기 위한 바람직한 최소 규칙화 처리 온도는 400℃이며, 최대 규칙화 처리 온도는 510℃이다.
또한, 임계적 의의의 관점에서, 본 발명에 의한 Alloy 690 규칙화 합금에서 바람직한 최소 규칙화 처리 온도는 420℃이며, 최대 규칙화 처리 온도는 510℃이다.
다시 도 4를 참조하면, 475℃에서 3,000 시간 규칙화 처리된 Alloy 690 규칙화 합금의 열전도도는 규칙화 처리 전에 비하여 원전 가동조건인 294℃에서 96% 증가한다. 규칙화 처리에 따른 Alloy 690 규칙화 합금의 열전도도 향상을 ASME Section II, Part D Properties, Table TDC (N06690)의 기준치로 나타내면 294℃에서 119% 열전도도가 높아진다. 이것은 이 재료를 원전의 열교환기에 사용하면 원전 가동 환경에서 1차측에서 2차측으로 열전달이 119% 정도 증가한다는 의미이다. 이는 열전달 방정식에 따르면 열전달에 따른 열량은 열전도도에 직접적으로 비례하기 때문이다. 따라서 전열관의 개수가 반 이하로 줄어도 동일 발전량을 얻을 수 있기에, 증기발생기 크기를 반 이하로 축소할 수 있다.
또한, 이것은 교환되는 열량이 동일하다면 1차측의 온도를 낮추고, 이런 경우 1차측 구조 부품의 가동온도를 낮추어 안정성을 향상시키게 된다. 다른 측면에서는 1차 냉각수에서 2차측으로 전달되는 열량이 커져 증기 출력을 증가시킬 수 있다.
본 발명에 의한 열전도도가 향상된 Alloy 690 규칙화 합금의 제조방법은 열전도도의 개선에 초점이 맞추어져 있지만, Alloy 690 규칙화 합금의 원자 배열을 안정화시켜, 원자로 가동환경에서 일어날 수 있는 원자 배열의 변화를 최소화하여 이로 인한 격자 수축을 감소시킨다. 즉, 본 발명에 의하면 열전도도가 향상될 뿐만 아니라 Alloy 690 규칙화 합금이 원자로 환경에서 가동 중 격자 수축이 줄어들게 되므로 PWSCC에 대한 구동력을 감소시켜 PWSCC 저항성이 향상된다.
도 5는 475℃에서 규칙화 처리 시간에 따른 294℃에서 측정한 Alloy 690 규칙화 합금의 열전도도 향상율을 규칙화 처리 전과 대비하여 나타내는 그래프이다. 즉, 도 5는 475℃에서 3,000 시간까지 유지할 때 Alloy 690 규칙화 합금의 294℃에서 측정한 열전도도가 증가하는 경향을 거시적으로 나타낸 것이다. 도 5에서 알 수 있듯이, 475℃에서 규칙화 처리하는 효과는 초기에는 빠르게 증가하다가 시간의 증가에 따라 열전도도의 향상율은 선형적으로 높아지게 되며, 3,000 시간 규칙화 처리하면 95.6%의 향상율을 보인다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 열전도도가 향상된 Alloy 690 규칙화 합금을 제조하는 공정도이다. 도 6에서 알 수 있듯이, Alloy 690 TT를 제조하기 위하여 Alloy 690에 용체화 처리 후 냉각하였다가, 탄화물을 석출시키기 위하여 열적 처리 및 냉각한다. 이후 가열하여, 규칙화 처리를 실시한다. 규칙화 처리는 350~570℃의 온도 범위에서 일어날 수 있으므로, 도 6에 도시된 바와 같이 규칙화 처리 공정에서 일정 온도를 유지하는 것이 아니라, 570℃ 이하에서 냉각하는 속도를 1℃/분 이하로 유지하여 510~450℃ 구간에서 적어도 1시간 이상 규칙화 시간을 유지하도록 냉각하는 공정이 가능하다.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 의한 열전도도가 향상된 Alloy 690 규칙화 합금을 제조하는 공정도이다. 도 7에서 알 수 있듯이, Alloy 690 TT를 제조하기 위하여 Alloy 690에 용체화 처리 후 냉각하였다가, 탄화물을 석출시키기 위하여 열적 처리한다. 이후 냉각과정에서 상온까지 냉각하기 전에 규칙화 처리를 실시한다. 도 2에 도시된 것과는 달리, 이 경우에도 일정 온도를 유지하는 것이 아니라, 570℃ 이하에서 냉각하는 속도를 1℃/분 이하로 서서히 냉각하는 공정이 가능하다. 예를 들어, 350~570℃의 온도 범위에서 0.1℃/분의 속도로 냉각시키면 규칙화 처리 효과가 나타난다.
도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 의한 열전도도가 향상된 Alloy 690 규칙화 합금을 제조하는 공정도이다. 도 8에서 알 수 있듯이, Alloy 690 TT를 제조하기 위하여 Alloy 690에 용체화 처리 후 냉각하였다가, 탄화물을 석출시키기 위하여 열적 처리한다. 이후 냉각과정에서 상온까지 냉각하기 전에 규칙화 처리를 실시한다. 이 때, 규칙화 처리는 도 8에 도시된 바와 같이 350~570℃ 사이에서 냉각과 가열을 적어도 1회 이상 처리하는 공정이 가능하다. 이 경우에도 350~570℃의 온도 범위에서 일정하게 유지하는 것이 아니라, 1회 이상 가열과 냉각을 반복하며 유지시켜도 규칙화 처리 효과가 나타난다. 예를 들어서 470~480℃ 사이의 온도 구간에서 가열과 냉각을 반복하여도 규칙화 처리 효과는 현저히 나타날 것이기 때문이다.
도 9는 본 발명의 제 6 실시예에 의한 열전도도가 향상된 Alloy 690 규칙화 합금을 제조하는 공정도이다. 도 9에서 알 수 있듯이, Alloy 690 TT를 제조하기 위하여 Alloy 690에 용체화 처리 후 냉각하였다가, 탄화물을 석출시키기 위하여 열적 처리한다. 이후 냉각과정에서 상온까지 냉각하기 전에 규칙화 처리를 실시한다. 이 대, 규칙화 처리는 도 9에 도시된 바와 같이 350~570℃ 사이에서 온도가 다른 2개 이상의 온도에서 연속하여 실시하는 다단계 공정도 가능하다. 예를 들면, 490℃에서 일정시간 동안 유지하고 연이어 450℃에서 일정시간 동안 유지하는 것이다. 이 경우 다단계 공정 처리 온도가 반드시 높은 온도에서 낮은 온도로 내려가야만 하는 것은 아니다. 첫번째 단계는 450℃에서 실시하고, 두번째 단계는 490℃에서 실시하는 것도 가능하다.
도 10은 본 발명의 제 7 실시예에 의한 열전도도가 향상된 Alloy 690 규칙화 합금을 제조하는 공정도이다. 도 10에서 알 수 있듯이, Alloy 690 TT를 제조하기 위하여 Alloy 690에 용체화 처리 후 냉각하였다가, 탄화물을 석출시키기 위하여 열적 처리한다. 이후 상온까지 냉각한 다음 규칙화 처리를 실시한다. 이 때, 규칙화 처리는 도 10에 도시된 바와 같이 350~570℃ 사이에서 온도가 다른 2개 이상의 온도에서 규칙화 처리를 하도록 냉각과 가열을 포함하는 공정이다. 규칙화 처리 효과가 나타나는 온도 구간에서 가열하였다가 냉각하고, 다시 가열하여 규칙화 처리하는 방법도 가능하다.
여기에서 설명한 것은 본 발명에 따른 열전도도가 향상된 Alloy 690 규칙화 합금을 실시하기 위한 몇몇의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 본 명세서에 언급한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (18)

  1. Alloy 690을 용체화 처리한 후, 상온으로 냉각시키는 단계;
    용체화 처리 후 냉각된 Alloy 690을 열적 처리한 후, 상온으로 냉각시키는 단계; 및
    열적 처리 후 냉각된 Alloy 690을 350~570℃의 온도 범위에서 규칙화 처리한 후, 상온으로 냉각시킴으로써, Alloy 690 규칙화 합금을 생성시키는 단계를 포함하고,
    상기 Alloy 690 규칙화 합금의 열전도도 향상율은 규칙화 처리 전과 대비하여 8% 이상인 것을 특징으로 하는, 열전도도가 향상된 Alloy 690 합금의 제조 방법.
  2. Alloy 690을 용체화 처리한 후, 상온으로 냉각시키는 단계;
    용체화 처리 후 냉각된 Alloy 690을 열적 처리하는 단계; 및
    열적 처리된 Alloy 690을 350~570℃의 온도 범위에서 규칙화 처리한 후, 상온으로 냉각시킴으로써, Alloy 690 규칙화 합금을 생성시키는 단계를 포함하고,
    상기 Alloy 690 규칙화 합금의 열전도도 향상율은 규칙화 처리 전과 대비하여 8% 이상인 것을 특징으로 하는, 열전도도가 향상된 Alloy 690 합금의 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 규칙화 처리 단계는 Alloy 690 TT에 400~510℃의 온도 범위에서 이루어지는, 열전도도가 향상된 Alloy 690 합금의 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 규칙화 처리는 1℃/분 이하로 냉각하는 과정에서 이루어지는, 열전도도가 향상된 Alloy 690 합금의 제조 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 규칙화 처리는 1℃/분 이하로 냉각하는 과정에서 이루어지는, 열전도도가 향상된 Alloy 690 합금의 제조 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 규칙화 처리는 냉각과 가열과정이 1회 이상 이루어지는, 열전도도가 향상된 Alloy 690 합금의 제조 방법.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 규칙화 처리는 냉각과 가열과정이 1회 이상 이루어지는, 열전도도가 향상된 Alloy 690 합금의 제조 방법.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 규칙화 처리는 다른 두 온도 이상에서 이루어지는, 열전도도가 향상된 Alloy 690 합금의 제조 방법.
  12. 제 4 항에 있어서,
    상기 규칙화 처리는 다른 두 온도 이상에서 이루어지는, 열전도도가 향상된 Alloy 690 합금의 제조 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 규칙화 처리는 상기 다른 두 온도 이상에서 냉각과 가열 과정이 1회 이상 이루어지는, 열전도도가 향상된 Alloy 690 합금의 제조 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 규칙화 처리는 상기 다른 두 온도 이상에서 냉각과 가열 과정이 1회 이상 이루어지는, 열전도도가 향상된 Alloy 690 합금의 제조 방법.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 제조 방법에 의하여 제조된 열전도도가 향상된 Alloy 690 합금.
  16. 제 4 항에 따른 제조 방법에 의하여 제조된 열전도도가 향상된 Alloy 690 합금.
  17. 삭제
  18. 삭제
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