KR20140140897A - Preparing method of specimen having intergranular stress corrosion cracking and the specimen having intergranular stress corrosion cracking thereby - Google Patents

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KR20140140897A
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Abstract

Disclosed are a method for manufacturing a specimen having an intergranular stress corrosion cracking and a specimen having an intergranular stress corrosion cracking manufactured thereby. For this purpose, the method for manufacturing a specimen having an intergranular stress corrosion cracking comprises the steps of: masking a specimen so as to reveal only a local surface (first step); forming a sensitizing tissue on a surface of the specimen by irradiating the specimen masked in the first step with a proton and a nickel ion beam (second step); and forming an intergranular stress corrosion cracking on the specimen on which the sensitizing tissue is formed. According to the present invention, when an artificial crack is formed having a nondestructive signal characteristic similar to a stress corrosion cracking generated from a nuclear reactor of a real nuclear power station and a penetration tube, a pipe, a nozzle, and heat pipe parts of a steam generator, the sensitizing tissue can be formed on a local surface region alone by irradiating with the proton and the nickel ion beam, thereby manufacturing the sensitizing tissue in large quantity by easily adjusting a depth and a length. In addition, parts including the stress corrosion cracking manufactured by the present invention can be used as a standard specimen for development of a nondestructive testing technology for an in-service inspection of nuclear power plant and a technology for cracking detectability improvement.

Description

입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 제조방법 및 이를 통해 제조된 입계 응력부식 균열이 형성된 시편{Preparing method of specimen having intergranular stress corrosion cracking and the specimen having intergranular stress corrosion cracking thereby}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of preparing a specimen having a grain boundary stress corrosion crack and a specimen having a grain boundary stress corrosion cracking,

본 발명은 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 제조방법 및 이를 통해 제조된 입계 응력부식 균열이 형성된 시편에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing a specimen having intergranular stress corrosion cracks and a specimen on which the intergranular stress corrosion crack is formed.

현재 국내외 원전의 원자로와 증기발생기의 관통 튜브, 파이프, 노즐, 전열관 부품에서 다양한 형태의 입계 응력부식균열 결함이 발견되고 있다. 이러한 결함은 통상적으로 선형태로 나타나는데, 길이가 수 mm에서 수 cm까지, 깊이가 수십 ㎛에서 수 mm까지 가진다. 원전 가동 중 비파괴 검사를 통해 결함이 유무, 결함의 위치, 길이와 깊이 등 정보를 평가하여, 검사 부품 및 기기의 건전성과 안전성을 진단하고 있는데, 와전류 검사법과 같은 비파괴 검사가 얼마나 정확히 결함을 탐지하느냐가 매우 중요하다.
Currently, various types of intergranular stress corrosion cracking defects are found in penetrating tubes, pipes, nozzles, and heat pipe parts of nuclear reactors and steam generators in domestic and overseas nuclear power plants. These defects typically appear in a line shape, with lengths ranging from a few millimeters to a few centimeters and depths ranging from a few tens of micrometers to a few millimeters. Through the non-destructive inspection during operation of the nuclear power plant, the information such as the presence or absence of defects, the position, length and depth of defects are evaluated and the soundness and safety of the inspection parts and devices are diagnosed. How accurately the nondestructive inspection such as eddy current inspection detects defects Is very important.

따라서 이러한 비파괴 검사방법의 결함 탐지 능력, 결함 크기 예측 정확도를 개선하기 위한 다양한 기술들이 개발되고 있다. 이러한 검사 기술 개발에 있어서, 현장 자연 균열을 가지는 튜브, 파이프, 노즐, 전열관을 인출하여 검사용 표준 시편으로 사용할 수 있으나, 원전 현장에서 인출한 시편의 경우 방사화되어 취급이 용이하지 않고, 연구자의 피폭 문제뿐만 아니라, 충분한 견본 수량 확보가 매우 어렵다는 문제점이 있다.Therefore, various techniques for improving the defect detection capability and the defect size prediction accuracy of the non-destructive inspection method have been developed. In the development of this inspection technology, it is possible to use tubes as a standard specimen for inspection by pulling out tubes, pipes, nozzles, and heat pipes having natural cracks at the site. However, There is a problem that it is very difficult to secure sufficient sample quantity as well as an exposure problem.

일반적으로 취급 및 제작이 용이한 전기방전가공법 등으로 기계적 결함을 제작한 시편을 비파괴 검사 기술 개발에 활용하고 있지만, 실제 원전 현장에서 발생하는 자연 결함은 합금 재료의 결정립 계면을 따라 성장하여 폭이 매우 좁은 균열 특성을 보이므로, 그 비파괴 검사 신호 특성을 대변하지 못하는 단점이 있다. Generally, specimens produced mechanical defects by the electric discharge machining method which is easy to handle and manufacture are used for the development of nondestructive inspection technology. However, natural defects occurring at the actual nuclear power plant grow along the interface of the crystal grain of the alloy material, It has a disadvantage in that it can not represent the nondestructive inspection signal characteristics because it exhibits narrow cracking characteristics.

따라서 실제 자연 결함과 유사한 비파괴 검사 신호 특성을 가진 인공 결함을 상기 부품 내부에 구현, 제작하는 기술이 요구된다.
Therefore, there is a need for a technique for implementing and fabricating an artificial defect having a nondestructive inspection signal characteristic similar to an actual natural defect in the inside of the component.

니켈계 합금으로 제작된 튜브, 파이프, 노즐, 전열관 부품 내부에 자연 결함을 모사하기 위해서 다양한 실험방법의 개발이 선행된 바 있는데, 대표적인 것이 상온균열 제작기술이다. 상온균열 제작법은 상온에서 상기 부품의 내면 또는 외면의 일부를 산성의 부식용액에 노출시키고, 부품의 내부에 높은 압력의 가스를 주입하거나 외력을 가함으로써 입계 응력부식균열을 형성하는 기술이다.
A variety of experimental methods have been developed to simulate natural defects in tubes, pipes, nozzles, and tube parts made of nickel-based alloys. Typical examples are room temperature cracking techniques. The room temperature cracking method is a technique of forming intergranular stress corrosion cracks by exposing an inner surface or a part of an outer surface of the component to an acidic corrosion solution at room temperature, injecting a high pressure gas into the component, or applying an external force.

이와 관련된 기술들로서, 특허문헌 1에 따르면 상온균열 제작법을 활용한 특허로는 상온에서 산성용액에 전열관을 노출시키고, 레이달 덴팅 하중 인가와 함께 내압하중법과 인장하중법을 조합하여 외력을 작용시키는 방법에 대하여 개시되어 있다. 특허문헌 2에 따르면, 전열관의 특정 위치에 상기 산성용액을 노출시켜 국부적으로 응력부식균열을 조장하는 방법에 대하여 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 3에서는 상온균열 제작시 정전류인가 전압단차측정법을 통해 전압을 측정함으로써 균열의 깊이를 예측하는 기술에 대하여 개시하고 있다.
According to Patent Literature 1, according to Patent Document 1, there is a patent which utilizes an ordinary temperature cracking method, in which a heat transfer tube is exposed to an acidic solution at room temperature, and an external force is applied by a combination of a pressure resistance load method and a tensile load method . According to Patent Document 2, there is disclosed a method of locally causing stress corrosion cracking by exposing the acid solution to a specific position of a heat transfer tube. Patent Document 3 discloses a technique of predicting the depth of a crack by measuring a voltage through a constant current application voltage step measurement method at a room temperature cracking production.

일반적으로 상기 상온균열 제작법은 1 내지 4주의 짧은 기간에 입계 응력부식균열을 제작할 수 있고, 상온에서 공정이 이루어지므로 균열의 크기를 다양하게 제어할 수 있고, 현장 자연 균열과 유사하게 폭이 좁은 입계 균열 특성을 갖는 장점이 있으나, 현장 자연 균열과 달리 비파괴 검사 신호가 왜곡되는 단점이 있다. Generally, the above-mentioned room temperature cracking method can produce intergranular stress corrosion cracks in a short period of 1 to 4 weeks, and since the process is performed at room temperature, the size of cracks can be controlled variously, But it has the disadvantage that the nondestructive test signal is distorted as compared with the natural crack in the field.

상기 부품에 사용되는 니켈계 합금은 상온에서 응력부식균열 제작하기 위해서 통상 600에서 700℃의 온도에서 수시간에서 수십시간 동안 예민화 열처리하는 단계를 반드시 거쳐야 한다. 이때 합금 내부의 탄소와 크롬이 반응하여 크롬 탄화물이 입계에 형성되어, 입계 주위의 크롬의 농도는 결정립 내부의 평균 크롬 농도보다 낮아지고 상대적으로 니켈 농도는 높아지는 예민화 조직이 형성되는데, 니켈이 자성을 띠므로 와전류 검사법과 같은 비파괴 검사시 예민화 조직이 자화되어 신호를 왜곡시키는 단점이 있다. 따라서 비파괴 신호의 진폭과 위상각으로부터 예측되는 균열의 길이와 깊이가 실제와 다른 특성을 갖게 되므로, 비파괴 검사의 정확도를 높일 수 없는 문제가 있다. 즉, 상기 예민화 열처리 공정은 일반적으로 시편의 특정 국소 부위에만 적용할 수 없고, 통상 수 cm 이상의 넓은 영역이 예민화 열처리에 노출되는 문제점이 있다.
The nickel-based alloy used for the component must undergo a sensitizing heat treatment for several hours to several hours at a temperature of usually 600 to 700 ° C in order to produce stress corrosion cracking at room temperature. At this time, the carbon in the alloy reacts with chromium to form a chromium carbide in the grain boundary, so that the concentration of chromium around the grain boundary becomes lower than the average chromium concentration in the grain and the nickel concentration becomes higher. , There is a disadvantage in that the non-destructive test such as the eddy current test magnetizes the sensitized tissue and distorts the signal. Therefore, since the length and depth of cracks predicted from the amplitude and phase angle of the nondestructive signal have characteristics different from the actual ones, there is a problem that the accuracy of the nondestructive inspection can not be increased. That is, the annealing heat treatment process is generally not applicable to a specific local region of a specimen, and a wide area of several cm or more is usually exposed to the annealing heat treatment.

이에, 상기와 같이 예민화 열처리되는 영역을 축소하기 위하여 다양한 연구가 이루어지고 있는 실정이다. 특허문헌 4에 따르면 고온에서 상기 부품 내부에 입계 응력부식균열을 형성하는 상온균열 제작법에 비해 현장 자연 균열과 유사한 비파괴 신호 특성을 구현할 수 있으나, 제작 기간이 수주에서 수개월로 매우 길고, 균열의 길이와 깊이 등 원하는 크기를 제어하기 어렵다는 문제점이 있다.
Various studies have been conducted to reduce the area subjected to the sensitization treatment as described above. According to Patent Document 4, the nondestructive signal characteristics similar to the natural cracks can be realized as compared with the room temperature crack forming method in which grain boundary stress corrosion cracks are formed in the above components at high temperatures. However, the fabrication period is very long from several weeks to several months, There is a problem that it is difficult to control a desired size such as a depth.

본 발명의 발명자들은 예민화 열처리되는 영역을 축소하기 위한 연구를 수행하던 중 시편에 마스킹을 한 후 양성자 또는 니켈이온 빔으로 조사하면 국소 표면 영역에만 예민화 조직을 형성할 수 있어, 다양한 깊이와 길이의 입계 응력 부식 균열을 용이하게 제작할 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.
The inventors of the present invention have found that when a specimen is masked and irradiated with a proton or a nickel ion beam while conducting research to reduce the sensitized heat treated region, a sensitized tissue can be formed only in the local surface region, It is possible to easily produce intergranular stress corrosion cracks.

대한민국 등록특허 제 10-0579339 호Korea Patent No. 10-0579339 대한민국 등록특허 제 10-1063344 호Korean Patent No. 10-1063344 대한민국 등록특허 제 10-1092519 호Korean Patent No. 10-1092519 대한민국 등록특허 제 10-1101976 호Korean Patent No. 10-1101976

본 발명의 목적은 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 제조방법 및 이를 통해 제조된 입계 응력부식 균열이 형성된 시편을 제공한다.
It is an object of the present invention to provide a method for producing a specimen having intergranular stress corrosion cracks and a specimen having the intergranular stress corrosion cracks produced thereby.

이를 위하여, 본 발명은To this end,

시편을 국소 표면만 드러나도록 마스킹(masking)하는 단계(단계 1); Masking the specimen to reveal only the local surface (step 1);

상기 단계 1에서 마스킹한 시편을 양성자 또는 니켈 이온빔으로 조사하여 시편의 표면에 예민화 조직을 형성하는 단계(단계 2); 및Forming a sensitized structure on the surface of the specimen by irradiating the specimen masked in step 1 with a proton or a nickel ion beam (step 2); And

상기 단계 2에서 예민화 조직이 형성된 시편에 입계응력부식 균열을 형성하는 단계(단계 3);Forming a grain boundary stress corrosion crack in the specimen formed with the sensitized structure in the step 2 (step 3);

를 포함하는 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 제조방법을 제공한다.
The present invention also provides a method for producing a specimen in which intergranular stress corrosion cracks are formed.

또한, 본 발명은 상기의 방법으로 제조되고, 국소 표면에 입계 응력부식 균열이 형성된 시편을 제공한다.
The present invention also provides a specimen produced by the above method and having a grain boundary stress corrosion crack on the local surface.

나아가, 본 발명은 Further,

합금 시편을 국소 표면만 드러나도록 마스킹(masking)하는 단계(단계 1); Masking the alloy specimen to reveal only the local surface (step 1);

상기 단계 1에서 마스킹한 시편을 양성자 또는 니켈 이온빔으로 조사하여 시편의 표면에 예민화 조직을 형성하는 단계(단계 2); Forming a sensitized structure on the surface of the specimen by irradiating the specimen masked in step 1 with a proton or a nickel ion beam (step 2);

상기 단계 2에서 예민화 조직이 형성된 시편에 입계응력부식 균열을 형성하는 단계(단계 3);및Forming a grain boundary stress corrosion crack in the specimen on which the sensitized structure is formed in the step 2 (step 3); and

상기 단계 3에서 균열이 형성된 시편에 대하여 비파괴 검사를 수행하여 균열 신호를 취득하는 단계(단계 4);Performing a nondestructive test on the cracked specimen in step 3 to obtain a crack signal (step 4);

를 포함하는 것을 특징으로 하는 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 균열 측정방법을 제공한다.
The present invention provides a method for measuring cracks in a specimen having a grain boundary stress corrosion crack.

본 발명에 따르면, 실제 원전의 원자로와 증기발생기의 관통 튜브, 파이프, 노즐, 전열관 부품에서 발생하는 응력부식균열과 유사한 비파괴 신호 특성을 가진 인공결함을 형성함에 있어서, 양성자 또는 니켈이온 빔으로 조사하면 국소 표면 영역에만 예민화 조직을 형성할 수 있어 깊이와 길이를 용이하게 조절하여, 대량으로 제작할 수 있다. 또한, 본 발명을 통해 제작된 응력부식균열을 포함한 부품은 원전 가동중 검사를 위한 비파괴 검사 기술과 균열 탐지 능력 개선을 위한 기술 개발의 표준 시편으로 활용 가능하다.
According to the present invention, when an artificial defect having a nondestructive signal characteristic similar to that of a stress corrosion crack generated in a reactor tube of an actual nuclear power plant, a tube, a pipe, a nozzle, and a tube of a steam generator is formed, irradiation with a proton or a nickel ion beam It is possible to form a sensitized tissue only in the local surface region, and thus it is possible to easily fabricate a large quantity by adjusting the depth and the length. In addition, the parts including stress corrosion cracks manufactured through the present invention can be utilized as a standard test specimen for the non-destructive inspection technique for the nuclear power plant operation inspection and the technology for improving the crack detection capability.

도 1은 본 발명에 따른 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 제조방법의 순서도이고;
도 2는 본 발명에 따라 제조된 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 정면도(좌) 및 측면도(우)이고;
도 3은 본 발명의 단계 1에서 마스킹을 수행한 시편의 정면도(좌) 및 측면도(우)이고;
도 4는 본 발명에 따라 제조된 입계 응력부식 균열의 모식도이고;
도 5는 본 발명에 따라 제조된 입계 응력부식 균열을 포함하는 전열관의 표면을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이고;
도 6은 본 발명에 따라 제조된 입계 응력부식 균열을 포함하는 전열관의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이다.1 is a flowchart of a method of manufacturing a specimen having a grain boundary stress corrosion crack according to the present invention;
FIG. 2 is a front view (left) and a side view (right) of a specimen on which a grain boundary stress corrosion crack produced according to the present invention is formed; FIG.
Fig. 3 is a front view (left) and a side view (right) of a specimen subjected to masking in step 1 of the present invention; Fig.
4 is a schematic view of the grain boundary stress corrosion cracks produced according to the present invention;
5 is an image of a surface of a heat transfer tube including intergranular stress corrosion cracks produced according to the present invention by scanning electron microscope;
FIG. 6 is an image of a section of a heat transfer tube including intergranular stress corrosion cracks produced according to the present invention by scanning electron microscope.

본 발명은The present invention

시편을 국소 표면만 드러나도록 마스킹(masking)하는 단계(단계 1); Masking the specimen to reveal only the local surface (step 1);

상기 단계 1에서 마스킹한 시편을 양성자 또는 니켈 이온빔으로 조사하여 시편의 표면에 예민화 조직을 형성하는 단계(단계 2); 및Forming a sensitized structure on the surface of the specimen by irradiating the specimen masked in step 1 with a proton or a nickel ion beam (step 2); And

상기 단계 2에서 예민화 조직이 형성된 시편에 입계응력부식 균열을 형성하는 단계(단계 3);Forming a grain boundary stress corrosion crack in the specimen formed with the sensitized structure in the step 2 (step 3);

를 포함하는 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 제조방법을 제공한다.
The present invention also provides a method for producing a specimen in which intergranular stress corrosion cracks are formed.

이하, 본 발명을 단계별로 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail by steps.

본 발명에 따른 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 제조방법에 있어서, 상기 단계 1은 시편을 국소 표면만 드러나도록 마스킹(masking)하는 단계이다.
In the method of manufacturing a test piece having intergranular stress corrosion cracking according to the present invention, the step 1 is a step of masking the test piece to reveal only the local surface.

상기 시편은 원전의 원자로와 증기발생기의 관통튜브, 파이프, 노즐, 전열관 부품에 사용되는 니켈계 합금으로 이루어진 시편을 사용한다. 니켈계 합금은 Alloy 600, Alloy 690, Alloy 800, Weld 182, Weld 82, Weld 152, Weld 52, Weld 52M로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 이에 제한되지는 않는다.
The specimen is made of a specimen made of a nickel-based alloy used for a nuclear reactor, a penetration tube of a steam generator, a pipe, a nozzle, and a heat transfer pipe component. The nickel-based alloy may be selected from the group consisting of Alloy 600, Alloy 690, Alloy 800, Weld 182, Weld 82, Weld 152, Weld 52, Weld 52M, but is not limited thereto.

상기 단계 1은 입계 응력부식 균열을 제작하고자 하는 국소 표면 영역에만 크롬 농도가 낮은 예민화 조직을 유도하기 위한 사전 준비 단계로서, 도 2의 정면도와 측면도에 제시한 바와 같이, 시편의 표면에 양성자 또는 니켈 이온 조사에 노출되는 면적 중 균열을 제작할 국소 부위(21)를 제외한 나머지 부분을 마스킹하는 것이다.
The step 1 is a preliminary preparation step for inducing a weakened chromium texture only in the local surface region where the grain boundary stress corrosion crack is to be produced. As shown in the front view and the side view of FIG. 2, And masking the remaining portion of the area exposed to the nickel ion irradiation except the local region 21 to be cracked.

본 발명에 따른 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 제조방법에 있어서, 상기 단계 1의 마스킹(masking)은 패터닝된 니켈 판재를 시편에 고정하여 수행되는 것이 바람직하나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.In the method for producing a grain boundary stress corrosion crack according to the present invention, the masking in the step 1 is preferably performed by fixing a patterned nickel plate to a specimen, but is not limited thereto.

상기 마스킹을 수행하기 위한 재료(20)는 양성자 또는 니켈 이온의 조사를 충분히 막을 수 있는 두께, 면적과 재질을 가지고 있는 수단을 구비하면 어느 것을 사용하여도 좋다. 일례로 제작하려는 균열의 깊이가 1 mm 이내일 경우, 이보다 두꺼운 두께 1 mm의 니켈 판재를 시편 위에 접착재로 고정하여 사용할 수 있다. The material 20 for carrying out the masking may be any of those having a thickness, an area and a material so as to sufficiently prevent irradiation with protons or nickel ions. For example, if the depth of the crack to be fabricated is less than 1 mm, a thicker 1 mm thick nickel plate can be used with the adhesive on the specimen.

이외에, 시료를 무전해 전기도금, 전해 도금 등의 방법으로 표면 코팅하여 마스킹할 수도 있다. 단계 2가 완료된 후에 상기 마스킹 재료(20)는 시편이 손상되지 않도록 하여 제거될 수 있다.
In addition, the sample may be surface-coated by electroless electroplating, electrolytic plating, or the like and masked. After step 2 is completed, the masking material 20 can be removed to prevent damage to the specimen.

본 발명에 따른 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 제조방법에 있어서, 상기 단계 1의 국소표면은 폭이 1 내지 100 ㎛이고, 길이가 1 mm 내지 5 cm인 것이 바람직하다. 상기 단계 1의 국소표면은 현장 자연 균열과 유사하게 폭이 좁은 입계 균열 특성을 가지도록 예민화처리하는 것이 바람직하므로, 국소표면을 상기 범위 내로 마스킹하는 것이 좋다. In the method of producing a specimen with intergranular stress corrosion cracking according to the present invention, it is preferable that the local surface of the step 1 has a width of 1 to 100 탆 and a length of 1 to 5 cm. It is preferable that the local surface of step 1 is subjected to a sensitizing treatment so as to have a narrow intergranular cracking characteristic similar to a field natural crack, so that it is preferable to mask the local surface within the above range.

상기 국소표면의 폭 및 길이가 상기 범위 미만일 경우 균열을 형성하기 어려운 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하는 경우 현장 자연 균열과 유사한 좁은 입계 균열 형상으로 입계 응력부식균열이 형성되지 않고, 비파괴검사 왜곡이 발생할 수 있는 문제점이 있다. When the width and length of the local surface are less than the above range, there is a problem that it is difficult to form a crack. If the width and the length of the local surface exceed the above range, a grain boundary stress crack is not formed in a narrow intergranular crack shape similar to a field natural crack, There is a problem that can occur.

그러나, 양성자 또는 니켈 이온 조사 노출 부위(21)는 상기 범위에 반드시 한정되는 것은 아니고, 제작하고자 하는 균열의 길이와 폭에 맞게 마스킹 노출부를 다양하게 타공하거나 슬릿 형태로 만들어 사용할 수 있다. 또한, 도 2에 나타낸 바와 같은 축균열 뿐만 아니라 원주방향에 나란한 원주균열, 또는 다수개의 축균열과 원주균열이 복합된 형상도 제작할 수 있다.
However, the proton or nickel ion exposure exposed region 21 is not necessarily limited to the above range, and the masking exposed portion may be formed in various slits or slits according to the length and width of the crack to be manufactured. In addition to the axial crack as shown in Fig. 2, a circumferential crack parallel to the circumferential direction, or a shape in which a plurality of axial cracks and circumferential cracks are combined can be produced.

본 발명에 따른 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 제조방법에 있어서, 상기 단계 2는 상기 단계 1에서 마스킹한 시편을 양성자 또는 니켈 이온빔으로 조사하여 시편의 표면에 예민화 조직을 형성하는 단계이다.In step 2, the specimen masked in step 1 is irradiated with a proton or a nickel ion beam to form a sensitized structure on the surface of the specimen, in the method for producing a grain boundary stress corrosion crack according to the present invention.

균열을 제작하고자 하는 국소 표면 영역(21)에만 크롬 농도가 낮은 예민화 조직을 유도하는 단계이다. 이때 양성자 또는 니켈 이온 조사량, 예민화 조직내 크롬 결핍 목표량, 제작하고자 하는 균열의 깊이와 제작기간에 따라 그 조사 에너지, 조사 시간, 조사 온도를 조절할 수 있다. 상기 조사 단계에서는 도 4에 제시된 바와 같이 니켈계 합금의 등방성 결정조직에서 조사 노출 부위(21)의 내부에 있는 입계(22)에만 크롬이 결핍되어, 마스킹이 구비된 정상 입계(23)에 비해 크롬 농도가 낮아지게 된다. Is a step of inducing a sensitized tissue having a low chromium concentration only in the local surface region 21 in which cracks are to be produced. At this time, the irradiation energy, irradiation time, and irradiation temperature can be controlled according to the amount of proton or nickel ion, the chromium deficiency target in the sensitized tissue, the depth of the crack to be produced, and the production period. As shown in FIG. 4, in the irradiation step, chromium is deficient in only the grain boundaries 22 existing in the irradiation exposed region 21 in the isotropic crystal structure of the nickel-based alloy, The concentration becomes low.

구체적으로, 예민화 조직은 합금 내부의 탄소와 크롬이 반응하여 크롬 탄화물이 입계에 형성되어, 입계 주위의 크롬의 농도는 결정립 내부의 평균 크롬 농도보다 낮아지고 상대적으로 니켈 농도는 높아지게 되는데, 니켈이 자성을 띠므로 와전류 검사법과 같은 비파괴 검사시 예민화 조직이 자화되어 신호를 왜곡시키는 단점이 있다. 따라서 비파괴 신호의 진폭과 위상각으로부터 예측되는 균열의 길이와 깊이가 실제와 다른 특성을 가지게 되므로, 비파괴 검사의 정확도를 높일 수 없는 문제가 있다.Specifically, in the sensitized structure, the carbon in the alloy reacts with chromium to form chromium carbide in the grain boundary, so that the concentration of chromium around the grain boundary becomes lower than the average chromium concentration in the grain and the nickel concentration becomes relatively high. Because of the magnetism, the non-destructive test, such as the eddy current test, has the disadvantage that the sensitized tissue is magnetized and the signal is distorted. Therefore, since the length and depth of cracks predicted from the amplitude and phase angle of the nondestructive signal have characteristics different from the actual ones, there is a problem that the accuracy of the nondestructive inspection can not be increased.

종래의 방법에 따르면, 일반적으로 예민화 조직을 형성하기 위하여 열처리를 수행하므로 시편의 특정 국소 부위에만 적용할 수 없고, 통상 수 cm 이상의 넓은 영역이 예민화 열처리에 노출되는 문제점이 있다. According to the conventional method, since heat treatment is generally performed to form a sensitized tissue, it can not be applied only to a specific local region of the specimen. In general, a wide area of several cm or more is exposed to the sensitizing heat treatment.

그러나, 본 발명에 따르면 양성자 또는 니켈 이온빔으로 조사하여 시편의 표면에 예민화 조직을 형성하여 폭이 1 내지 100 ㎛이고, 길이가 1 mm 내지 5 cm인 조사 노출 부위를 만들 수 있으므로, 원전 증기발생기의 자연균열을 모사할 수 있고, 비파괴 검사시의 신호 왜곡 현상을 방지할 수 있어 비파괴 검사의 정확도를 높일 수 있는 장점이 있다.
However, according to the present invention, irradiation with a proton or a nickel ion beam can form a sensitized structure on the surface of a specimen to form an irradiated exposed region having a width of 1 to 100 탆 and a length of 1 to 5 cm, It is possible to simulate the natural cracks of the non-destructive inspection, and to prevent the signal distortion at the time of the non-destructive inspection, thereby improving the accuracy of the nondestructive inspection.

본 발명에 따른 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 제조방법에 있어서, 상기 단계 2의 양성자 또는 니켈이온 빔은 0.1 내지 10 MeV의 에너지로 조사되는 것이 바람직하다. 상기 양성자 또는 니켈이온 빔이 0.1 MeV 미만의 에너지로 조사되는 경우 조사 노출 부위에서의 예민화 조직이 내부까지 형성되기 어려운 문제점이 있고, 10 MeV를 초과하는 에너지로 조사되는 경우 조사 장비의 유효 에너지를 넘어서거나, 시편이 방사화되어 취급이 용이하지 않은 문제점이 있다.
In the method of producing a specimen having intergranular stress corrosion cracking according to the present invention, it is preferable that the proton or the nickel ion beam of Step 2 is irradiated with an energy of 0.1 to 10 MeV. When the proton or the nickel ion beam is irradiated at an energy of less than 0.1 MeV, the sensitized tissue at the irradiated exposed site is hardly formed to the inside, and when the energy exceeding 10 MeV is irradiated, the effective energy of the irradiated equipment There is a problem in that the specimen is overturned or the specimen is radioactive and thus the handling is not easy.

본 발명에 따른 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 제조방법에 있어서, 상기 단계 2의 양성자 또는 니켈이온 빔은 수시간 내지 수개월 동안 조사될 수 있다. 상기 양성자 또는 니켈이온 빔이 조사되는 시간에 따라 크롬 결핍양을 조절할 수 있다. 일례로 니켈계 합금 표면에 양성자를 2.0 MeV의 에너지로 1일간 조사할 경우 크롬 결핍양은 1 내지 5 중량% 정도이며, 10일간 조사할 경우 크롬 결핍양은 5 내지 10 중량%이므로, 상온에서 결함 제작이 용이하기 위해서 양성자를 2.0 MeV의 에너지로 10일간 조사할 수 있다.
In the method of producing a specimen with intergranular stress corrosion cracking according to the present invention, the proton or nickel ion beam of step 2 may be irradiated for several hours to several months. The amount of chromium deficiency can be controlled according to the time at which the proton or nickel ion beam is irradiated. For example, when a proton is irradiated on the surface of a nickel-based alloy at an energy of 2.0 MeV for 1 day, the amount of chromium deficiency is about 1 to 5% by weight, and the amount of chromium deficiency when irradiated for 10 days is 5 to 10% For ease, the protons can be irradiated for 10 days at an energy of 2.0 MeV.

본 발명에 따른 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 제조방법에 있어서, 상기 단계 2의 양성자 또는 니켈이온 빔은 25 내지 400 ℃의 온도범위에서 조사되는 것이 가능하나, 통상적인 원전 운전 환경인 300 내지 400 ℃의 온도범위에서 조사되는 것이 더욱 바람직하다. 상기 양성자 또는 니켈이온 빔이 300 ℃ 미만의 온도 에서 조사되는 경우 예민화 조직 내 크롬 결핍 현상이 나타나지 않거나 결핍 속도가 느린 문제점이 있고, 400 ℃를 초과하는 온도에서 수행되는 경우 크롬 결핍 이외에 다른 조사 열화 기구가 나타날 수 있는 문제점이 있다.
In the method of manufacturing a specimen with intergranular stress corrosion cracking according to the present invention, the proton or the nickel ion beam of the step 2 can be irradiated at a temperature ranging from 25 to 400 ° C, Lt; 0 > C. When the proton or nickel ion beam is irradiated at a temperature of less than 300 ° C, there is a problem in that there is no chromium deficiency phenomenon or a deficiency rate in the sensitized tissue. When the proton or nickel ion beam is performed at a temperature exceeding 400 ° C, There is a problem that the mechanism may appear.

본 발명에 따른 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 제조방법에 있어서, 상기 단계 2의 예민화 조직의 입계 크롬의 농도가 5 내지 13 중량%인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 예민화 조직의 입계 크롬의 농도가 5 내지 10 중량%인 것이 좋다. 입계 크롬의 농도는 예민화 단계를 통해 낮출 수 있지만, 결정립 내부의 크롬 확산을 통해 크롬이 지속적으로 공급되므로 예민화 조직의 입계 크롬의 농도는 5 중량% 미만으로 형성하기 어려운 문제점이 있고, 13 중량%를 초과하는 경우 산성용액을 통해 입계응력부식 균열이 용이하게 형성되기 어려운 문제점이 있다.
In the method for producing a grain boundary stress corrosion crack according to the present invention, the concentration of intergranular chromium in the sensitized structure of step 2 is preferably 5 to 13% by weight. More preferably, the concentration of intergranular chromium in the sensitized tissue is 5 to 10% by weight. Although the concentration of the intergranular chromium can be lowered through the sensitization step, since the chromium is continuously supplied through the diffusion of the chromium inside the crystal grains, there is a problem that the concentration of the intergranular chromium in the sensitized structure is less than 5 wt% %, The intergranular stress corrosion cracking can not easily be formed through the acidic solution.

본 발명에 따른 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 제조방법에 있어서, 상기 단계 3은 상기 단계 2에서 예민화 조직이 형성된 시편에 입계응력부식 균열을 형성하는 단계이다.In the method for producing a grain boundary stress corrosion crack according to the present invention, the step 3 is a step of forming a grain boundary stress corrosion crack in the specimen on which the sensitized structure is formed in the step 2.

상기 입계응력부식 균열을 형성하기 위해서는 관통 튜브, 파이프, 노즐, 전열관 부품의 내부에 입계 응력부식균열을 제작하는 통상적인 기술인 상온 균열제조법을 이용할 수 있다.
In order to form the intergranular stress corrosion crack, a room temperature crack manufacturing method, which is a conventional technique for producing intergranular stress corrosion cracks in the through-tube, pipe, nozzle, and heat transfer pipe component, can be used.

이때, 상기 단계 3은 상기 단계 2에서 형성된 예민화 조직을 산성용액에 노출시켜 입계 응력부식 균열을 형성하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the step 3 forms the intergranular stress corrosion crack by exposing the sensitized tissue formed in the step 2 to the acidic solution.

구체적으로, 입계 응력부식 균열을 형성하기 위해서 상기 시료의 국부 면적에 산성 용액을 노출하는 크랙 형성 부재 구비 단계, 상기 산성 용액을 주입하고 부품의 내부에 가스를 주입하여 내압을 인가하는 단계 및 균열 제작 단계로 구성되는 방법으로 입계 응력부식 균열을 형성할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
Specifically, the method includes the steps of: forming a crack-forming member to expose an acidic solution to a localized area of the sample to form intergranular stress corrosion cracks; injecting the acidic solution, injecting gas into the component to apply internal pressure, But it is not limited to this.

본 발명에 따른 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 제조방법은 마스킹을 한 후 양성자 또는 니켈 이온빔으로 시편을 조사하여 표면에 예민화 조직을 형성하므로, 폭이 1 내지 100 ㎛이고, 길이가 1 mm 내지 5 cm인 조사 노출 부위를 만들 수 있다. 따라서, 원전 증기발생기의 자연균열을 모사할 수 있고, 비파괴 검사시의 신호 왜곡 현상을 방지할 수 있어 비파괴 검사의 정확도를 높일 수 있는 장점이 있다.
The method of producing a specimen with intergranular stress corrosion cracking according to the present invention has a width of 1 to 100 mu m and a length of 1 to 100 mu m since a specimen is irradiated with a proton or a nickel ion beam after masking to form a sensitized structure on the surface. 5 cm. Therefore, it is possible to simulate the natural cracks of the nuclear steam generator and to prevent the signal distortion during the non-destructive inspection, thereby improving the accuracy of the nondestructive inspection.

또한, 본 발명은 상기의 방법으로 제조되고, 국소 표면에 입계 응력부식 균열이 형성된 시편을 제공한다.The present invention also provides a specimen produced by the above method and having a grain boundary stress corrosion crack on the local surface.

실제 원전의 원자로와 증기발생기의 관통 튜브, 파이프, 노즐, 전열관 부품에서 발생하는 응력부식균열과 유사한 비파괴 신호 특성을 가진 인공균열에 있어서, 그 깊이와 길이를 용이하게 조절하여 대량으로 제작할 수 있다.In the case of artificial cracks having nondestructive signal characteristics similar to those of stress corrosion cracks occurring in actual nuclear reactors and penetration tubes, pipes, nozzles, and heat pipe parts of steam generators, the depth and length of artificial cracks can be easily fabricated in large quantities.

본 발명에 따라 제조된 시편은 마스킹을 한 후 양성자 또는 니켈 이온빔으로 시편을 조사하여 표면에 예민화 조직을 형성하므로, 폭이 1 내지 100 ㎛이고, 길이가 1 mm 내지 5 cm인 조사 노출 부위를 만들 수 있어 원전 증기발생기의 자연균열을 모사할 수 있고, 비파괴 검사시의 신호 왜곡 현상을 방지할 수 있는 장점을 가진다. 따라서, 원전 가동중 검사를 위한 비파괴 검사 기술과 균열 탐지 능력 개선을 위한 기술 개발의 표준 시편으로 활용 가능하다.
Since the specimen prepared according to the present invention forms a sensitized structure on the surface by irradiating the specimen with a proton or a nickel ion beam after masking, the irradiated exposed region having a width of 1 to 100 탆 and a length of 1 to 5 cm It is possible to simulate the natural crack of the nuclear steam generator and to prevent the signal distortion during the non-destructive inspection. Therefore, it can be used as a standard specimen for nondestructive inspection for nuclear inspections during operation and technology development for improving crack detection capability.

나아가, 본 발명은 Further,

합금 시편을 국소 표면만 드러나도록 마스킹(masking)하는 단계(단계 1); Masking the alloy specimen to reveal only the local surface (step 1);

상기 단계 1에서 마스킹한 시편을 양성자 또는 니켈 이온빔으로 조사하여 시편의 표면에 예민화 조직을 형성하는 단계(단계 2); Forming a sensitized structure on the surface of the specimen by irradiating the specimen masked in step 1 with a proton or a nickel ion beam (step 2);

상기 단계 2에서 예민화 조직이 형성된 시편에 입계응력부식 균열을 형성하는 단계(단계 3);및Forming a grain boundary stress corrosion crack in the specimen on which the sensitized structure is formed in the step 2 (step 3); and

상기 단계 3에서 균열이 형성된 시편에 대하여 비파괴 검사를 수행하여 균열 신호를 취득하는 단계(단계 4);Performing a nondestructive test on the cracked specimen in step 3 to obtain a crack signal (step 4);

를 포함하는 것을 특징으로 하는 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 균열 측정방법을 제공한다.
The present invention provides a method for measuring cracks in a specimen having a grain boundary stress corrosion crack.

이하, 본 발명을 단계별로 더욱 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by step.

본 발명에 따른 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 균열 측정방법에 있어서, 상기 단계 1은 시편을 국소 표면만 드러나도록 마스킹(masking)하는 단계이다.
In the method for crack measurement of a specimen in which intergranular stress corrosion cracking is formed according to the present invention, the step 1 is a step of masking the specimen to reveal only the local surface.

상기 단계 1은 입계 응력부식 균열을 제작하고자 하는 국소 표면 영역에만 크롬 농도가 낮은 예민화 조직을 유도하기 위한 사전 준비 단계로서, 도 2의 정면도와 측면도에 제시한 바와 같이, 시편의 표면에 양성자 또는 니켈 이온 조사에 노출되는 면적 중 균열을 제작할 국소 부위(21)를 제외한 나머지 부분을 마스킹하는 것이다.
The step 1 is a preliminary preparation step for inducing a weakened chromium texture only in the local surface region where the grain boundary stress corrosion crack is to be produced. As shown in the front view and the side view of FIG. 2, And masking the remaining portion of the area exposed to the nickel ion irradiation except the local region 21 to be cracked.

본 발명에 따른 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 균열 측정방법에 있어서, 상기 단계 1의 마스킹(masking)은 패터닝된 니켈 판재를 시편에 고정하여 수행되는 것이 바람직하나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.In the crack measurement method of the test piece having the intergranular stress corrosion crack according to the present invention, the masking in the step 1 is preferably performed by fixing the patterned nickel plate to the test piece, but is not limited thereto.

상기 마스킹을 수행하기 위한 재료(20)는 양성자 또는 니켈 이온의 조사를 충분히 막을 수 있는 두께, 면적과 재질을 가지고 있는 수단을 구비하면 어느 것을 사용하여도 좋다. 일례로 제작하려는 균열의 깊이가 1 mm 이내일 경우, 이보다 두꺼운 두께 1 mm의 니켈 판재를 시편 위에 접착재로 고정하여 사용할 수 있다. The material 20 for carrying out the masking may be any of those having a thickness, an area and a material so as to sufficiently prevent irradiation with protons or nickel ions. For example, if the depth of the crack to be fabricated is less than 1 mm, a thicker 1 mm thick nickel plate can be used with the adhesive on the specimen.

이외에, 시료를 무전해 전기도금, 전해 도금 등의 방법으로 표면 코팅하여 마스킹할 수도 있다. 단계 2가 완료된 후에 상기 마스킹 재료(20)는 시편이 손상되지 않도록 하여 제거될 수 있다.
In addition, the sample may be surface-coated by electroless electroplating, electrolytic plating, or the like and masked. After step 2 is completed, the masking material 20 can be removed to prevent damage to the specimen.

본 발명에 따른 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 균열 측정방법에 있어서, 상기 단계 1의 국소표면은 폭이 1 내지 100 ㎛이고, 길이가 1 mm 내지 5 cm인 것이 바람직하다.In the method for crack measurement of a specimen in which intergranular stress corrosion cracking is formed according to the present invention, it is preferable that the local surface of step 1 has a width of 1 to 100 탆 and a length of 1 to 5 cm.

상기 단계 1의 국소표면은 현장 자연 균열과 유사하게 폭이 좁은 입계 균열 특성을 가지도록 예민화처리하는 것이 바람직하므로, 국소표면은 폭이 1 내지 100 ㎛이고, 길이가 1 mm 내지 5 cm의 범위에 마스킹하는 것이 바람직하다. Since the local surface of step 1 is preferably subjected to a sensitizing treatment so as to have a narrow intergranular cracking characteristic similar to the field natural crack, the local surface has a width of 1 to 100 mu m and a length of 1 mm to 5 cm Is preferable.

상기 국소표면의 폭 및 길이가 상기 범위를 미만으로 형성되기 어려운 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하는 경우 현장 자연 균열과 유사한 좁은 입계 균열 형상으로 입계 응력부식균열이 형성되지 않고, 비파괴검사 왜곡이 발생할 수 있는 문제점이 있다. There is a problem that the width and length of the local surface are difficult to be formed below the above range, and when the above range is exceeded, grain boundary stress cracking is not formed in a narrow intergranular crack shape similar to the field natural crack, There is a problem.

그러나, 양성자 또는 니켈 이온 조사 노출 부위(21)는 상기 범위에 반드시 한정되는 것은 아니고, 제작하고자 하는 균열의 길이와 폭에 맞게 다양하게 타공하거나 슬릿 형태로 만들어 사용할 수 있다. 또한, 도 2에 나타낸 바와 같은 축균열 뿐만 아니라 원주방향에 나란한 원주균열, 또는 다수개의 축균열과 원주균열이 복합된 형상도 제작할 수 있다.
However, the proton or nickel ion exposure exposed region 21 is not limited to the above-mentioned range, but may be variously punctured or slit-shaped according to the length and width of the crack to be manufactured. In addition to the axial crack as shown in Fig. 2, a circumferential crack parallel to the circumferential direction, or a shape in which a plurality of axial cracks and circumferential cracks are combined can be produced.

본 발명에 따른 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 균열 측정방법에 있어서, 상기 단계 2는 상기 단계 1에서 마스킹한 시편을 양성자 또는 니켈 이온빔으로 조사하여 시편의 표면에 예민화 조직을 형성하는 단계이다.In the method for crack measurement of a specimen with intergranular stress corrosion cracking according to the present invention, step 2 is a step of irradiating the specimen masked in step 1 with a proton or a nickel ion beam to form a sensitized structure on the surface of the specimen.

균열을 제작하고자 하는 국소 표면 영역(21)에만 크롬 농도가 낮은 예민화 조직을 유도하는 단계이다. 이때 제작하고자 하는 균열의 깊이에 따라 그 조사 에너지, 조사 시간, 조사 온도를 조절할 수 있다. 상기 조사 단계에서는 도 4에 제시된 바와 같이 니켈계 합금의 등방성 결정조직에서 조사 노출 부위(21)의 내부에 있는 입계(22)에만 크롬이 결핍되어, 마스킹이 구비된 정상 입계(23)에 비해 크롬 농도가 낮아지게 된다. Is a step of inducing a sensitized tissue having a low chromium concentration only in the local surface region 21 in which cracks are to be produced. At this time, the irradiation energy, the irradiation time, and the irradiation temperature can be controlled according to the depth of the crack to be produced. As shown in FIG. 4, in the irradiation step, chromium is deficient in only the grain boundaries 22 existing in the irradiation exposed region 21 in the isotropic crystal structure of the nickel-based alloy, The concentration becomes low.

구체적으로, 예민화 조직은 합금 내부의 탄소와 크롬이 반응하여 크롬 탄화물이 입계에 형성되어, 입계 주위의 크롬의 농도는 결정립 내부의 평균 크롬 농도보다 낮아지고 상대적으로 니켈 농도는 높아지게 되는데, 니켈이 자성을 띠므로 와전류 검사법과 같은 비파괴 검사시 예민화 조직이 자화되어 신호를 왜곡시키는 단점이 있다. 따라서 비파괴 신호의 진폭과 위상각으로부터 예측되는 균열의 길이와 깊이가 실제와 다른 특성을 가지게 되므로, 비파괴 검사의 정확도를 높일 수 없는 문제가 있다.Specifically, in the sensitized structure, the carbon in the alloy reacts with chromium to form chromium carbide in the grain boundary, so that the concentration of chromium around the grain boundary becomes lower than the average chromium concentration in the grain and the nickel concentration becomes relatively high. Because of the magnetism, the non-destructive test, such as the eddy current test, has the disadvantage that the sensitized tissue is magnetized and the signal is distorted. Therefore, since the length and depth of cracks predicted from the amplitude and phase angle of the nondestructive signal have characteristics different from the actual ones, there is a problem that the accuracy of the nondestructive inspection can not be increased.

종래의 방법에 따르면, 일반적으로 예민화 조직을 형성하기 위하여 열처리를 수행하므로 시편의 특정 국소 부위에만 적용할 수 없고, 통상 수 cm 이상의 넓은 영역이 예민화 열처리에 노출되는 문제점이 있다. According to the conventional method, since heat treatment is generally performed to form a sensitized tissue, it can not be applied only to a specific local region of the specimen. In general, a wide area of several cm or more is exposed to the sensitizing heat treatment.

그러나, 본 발명에 따르면 양성자 또는 니켈 이온빔으로 조사하여 시편의 표면에 예민화 조직을 형성하여 폭이 1 내지 100 ㎛이고, 길이가 1 mm 내지 5 cm인 조사 노출 부위를 만들 수 있으므로, 원전 증기발생기의 자연균열을 모사할 수 있고, 비파괴 검사시의 신호 왜곡 현상을 방지할 수 있어 비파괴 검사의 정확도를 높일 수 있는 장점이 있다.
However, according to the present invention, irradiation with a proton or a nickel ion beam can form a sensitized structure on the surface of a specimen to form an irradiated exposed region having a width of 1 to 100 탆 and a length of 1 to 5 cm, It is possible to simulate the natural cracks of the non-destructive inspection, and to prevent the signal distortion at the time of the non-destructive inspection, thereby improving the accuracy of the nondestructive inspection.

본 발명에 따른 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 균열 측정방법에 있어서, 상기 단계 2의 양성자 또는 니켈이온 빔은 0.1 내지 10 MeV의 에너지로 조사되는 것이 바람직하다. 상기 양성자 또는 니켈이온 빔이 0.1 MeV 미만의 에너지로 조사되는 경우 조사 노출 부위에서의 예민화 조직이 내부까지 형성되기 어려운 문제점이 있고, 10 MeV를 초과하는 에너지로 조사되는 경우 조사 장비의 유효 에너지를 넘어서거나, 시편이 방사화되어 취급이 용이하지 않은 문제점이 있다.
In the method for measuring cracks in a specimen having intergranular stress corrosion cracks according to the present invention, it is preferable that the proton or the nickel ion beam in the step 2 is irradiated with an energy of 0.1 to 10 MeV. When the proton or the nickel ion beam is irradiated at an energy of less than 0.1 MeV, the sensitized tissue at the irradiated exposed site is hardly formed to the inside, and when the energy exceeding 10 MeV is irradiated, the effective energy of the irradiated equipment There is a problem in that the specimen is overturned or the specimen is radioactive and thus the handling is not easy.

본 발명에 따른 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 균열 측정방법에 있어서, 상기 단계 2의 양성자 또는 니켈이온 빔은 수시간 내지 수개월 동안 조사되는 것이 바람직하다. 상기 양성자 또는 니켈이온 빔이 조사되는 시간에 따라 크롬 결핍양을 조절할 수 있다. 일례로 니켈계 합금 표면에 양성자를 2.0 MeV의 에너지로 1일간 조사할 경우 크롬 결핍양은 1 내지 5 중량% 정도이며, 10일간 조사할 경우 크롬 결핍양은 5 내지 10 중량%이므로, 상온에서 결함 제작이 용이하기 위해서 양성자를 2.0 MeV의 에너지로 10일간 조사할 수 있다.
In the method for measuring cracks in a specimen having a grain boundary stress corrosion crack according to the present invention, it is preferable that the proton or the nickel ion beam of the step 2 is irradiated for several hours to several months. The amount of chromium deficiency can be controlled according to the time at which the proton or nickel ion beam is irradiated. For example, when a proton is irradiated on the surface of a nickel-based alloy at an energy of 2.0 MeV for 1 day, the amount of chromium deficiency is about 1 to 5% by weight, and the amount of chromium deficiency when irradiated for 10 days is 5 to 10% For ease, the protons can be irradiated for 10 days at an energy of 2.0 MeV.

본 발명에 따른 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 균열 측정방법에 있어서, 상기 단계 2의 양성자 또는 니켈이온 빔은 25 내지 400 ℃의 온도범위에서 조사되는 것이 바람직하다.
In the method for measuring cracks in a specimen in which intergranular stress corrosion cracking is formed according to the present invention, it is preferable that the proton or nickel ion beam of step 2 is irradiated at a temperature ranging from 25 to 400 ° C.

본 발명에 따른 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 균열 측정방법에 있어서, 상기 단계 2의 예민화 조직의 입계 크롬의 농도가 5 내지 13 중량%인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 예민화 조직의 입계 크롬의 농도가 5 내지 10 중량%인 것이 좋다. 예민화 조직의 입계 크롬의 농도는 1 중량% 미만으로 형성하기 어려운 문제점이 있고, 13 중량%를 초과하는 경우 산성용액을 통해 입계응력부식 균열이 용이하게 형성되기 어려운 문제점이 있다.
In the method for measuring cracks in a specimen having a grain boundary stress corrosion crack according to the present invention, the concentration of intergranular chromium in the sensitized structure in step 2 is preferably 5 to 13 wt%. More preferably, the concentration of intergranular chromium in the sensitized tissue is 5 to 10% by weight. There is a problem that the concentration of intergranular chromium in the sensitized tissue is less than 1 wt%, and when it exceeds 13 wt%, the intergranular stress corrosion cracking is difficult to be easily formed through the acid solution.

본 발명에 따른 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 균열 측정방법에 있어서, 상기 단계 3은 상기 단계 2에서 예민화 조직이 형성된 시편에 입계응력부식 균열을 형성하는 단계이다.In the method for measuring cracks of a specimen with intergranular stress corrosion cracking according to the present invention, step 3 is a step of forming intergranular stress corrosion cracks in the specimen on which a sensitized structure is formed in step 2.

상기 입계응력부식 균열을 형성하기 위해서는 관통 튜브, 파이프, 노즐, 전열관 부품의 내부에 입계 응력부식균열을 제작하는 통상적인 기술인 상온 균열제조법을 이용할 수 있다.
In order to form the intergranular stress corrosion crack, a room temperature crack manufacturing method, which is a conventional technique for producing intergranular stress corrosion cracks in the through-tube, pipe, nozzle, and heat transfer pipe component, can be used.

이때, 상기 단계 3은 상기 단계 2에서 형성된 예민화 조직을 산성용액에 노출시켜 입계 응력부식 균열을 형성하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the step 3 forms the intergranular stress corrosion crack by exposing the sensitized tissue formed in the step 2 to the acidic solution.

구체적으로, 입계 응력부식 균열을 형성하기 위해서 상기 시료의 국부 면적에 산성 용액을 노출하는 크랙 형성 부재 구비 단계, 상기 산성 용액을 주입하고 부품의 내부에 가스를 주입하여 내압을 인가하는 단계 및 균열 제작 단계로 구성되는 방법으로 입계 응력부식 균열을 형성할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
Specifically, the method includes the steps of: forming a crack-forming member to expose an acidic solution to a localized area of the sample to form intergranular stress corrosion cracks; injecting the acidic solution, injecting gas into the component to apply internal pressure, But it is not limited to this.

본 발명에 따른 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 균열 측정방법에 있어서, 상기 단계 4는 상기 단계 3에서 균열이 형성된 시편에 대하여 비파괴 검사를 수행하여 균열 신호를 취득하는 단계이다.In the method for crack measurement of a specimen with intergranular stress corrosion cracking according to the present invention, the step 4 is a step of acquiring a crack signal by performing a non-destructive inspection on a cracked specimen in the step 3.

상기 단계 3에서 균열이 형성된 시편에 대하여 입계 응력부식이 완료된 후 비파괴 검사 방법을 통하여 입계 응력부식균열의 깊이와 길이를 검증하는 통상적인 기술인 정전류인가 전압단차측정법 등을 사용하여 수행할 수 있다.
A step of measuring the depth and length of the intergranular stress corrosion crack through the nondestructive inspection method after the completion of the intergranular stress corrosion on the specimen having cracks formed in the step 3, and the like.

본 발명에 따른 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 균열 측정방법은 마스킹을 한 후 양성자 또는 니켈 이온빔으로 시편을 조사하여 표면에 예민화 조직을 형성하므로, 폭이 1 내지 100 ㎛이고, 길이가 1 mm 내지 5 cm인 조사 노출 부위를 만들 수 있으므로 원전 증기발생기의 자연균열을 모사할 수 있고, 비파괴 검사시의 신호 왜곡 현상을 방지할 수 있어 비파괴 검사의 정확도를 높일 수 있는 장점이 있다.
The method for measuring cracks in a specimen in which a grain boundary stress corrosion crack is formed according to the present invention is characterized in that the specimen is irradiated with a proton or a nickel ion beam after masking to form a sensitized structure on the surface thereof so that the width is 1 to 100 탆, To 5 cm, it is possible to simulate the natural cracks of the nuclear steam generator and to prevent the signal distortion during the non-destructive inspection, thereby improving the accuracy of the non-destructive inspection.

이하, 본 발명을 실시예를 통해 더욱 상세하게 설명한다. 하기 실시예들은 본 발명을 예시하기 위해 제시되는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예들에 의해 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. The following examples are provided to illustrate the present invention, but the present invention is not limited by the following examples.

<실시예 1> 입계응력부식 균열의 형성 1Example 1: Formation of intergranular stress corrosion crack 1

단계 1: 폭 1 cm × 길이 2 cm × 두께 1 mm의 니켈합금을 폭 50 ㎛× 길이 5 mm 면적만 드러나도록 패터닝하였고, 이를 튜브 형태의 니켈계 합금 시편에 접착시켜 마스킹을 수행하였다.Step 1: A nickel alloy having a width of 1 cm, a length of 2 cm, and a thickness of 1 mm was patterned so as to expose only a 50 탆 wide × 5 mm long area, and was masked by bonding to a tube-shaped nickel alloy alloy specimen.

단계 2: 상기 단계 1에서 마스킹한 시편에 양성자 가속기(Tandetron accelerator)를 이용하여 양성자 빔을 2 MeV의 에너지로, 240 시간 동안 360 ℃의 온도에서 조사하여 입계 크롬 농도가 10 중량%로 낮아진 예민화 조직을 형성하였다.Step 2: The specimen masked in step 1 was irradiated with a proton beam at a energy of 2 MeV and a temperature of 360 ° C for 240 hours by using a Tandetron accelerator to sensitize the intergranular chromium concentration to 10 wt% Tissue was formed.

단계 3: 상기 단계 2에서 예민화 조직이 형성된 시편의 마스킹 노출부에 1 M 싸이오황산 나트륨(Na2S4O6) 수용액을 240 시간 동안 노출시켜 입계응력부식 균열이 형성된 시편을 제조하였다.
Step 3: In step 2, a specimen having intergranular stress corrosion cracks was prepared by exposing an aqueous solution of 1 M sodium thiosulfate (Na 2 S 4 O 6 ) to a masking exposed portion of a specimen having a sensitized structure for 240 hours.

<실시예 2> 입계응력부식 균열의 형성 2Example 2: Formation of grain boundary stress corrosion crack 2

본 발명에 따른 실시예 1의 단계 2에서 이온 가속기를 이용하여 니켈 이온빔을 5 MeV의 에너지로 120 시간 동안 320 예민화 조직을 형성한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 입계응력부식 균열이 형성된 시편을 제조하였다.
In step 2 of Example 1 according to the present invention, a nickel ion beam was formed by using an ion accelerator at an energy of 5 MeV for 120 hours to form a 320-sensitized structure. In the same manner as in Example 1, a grain boundary stress corrosion crack Was prepared.

<실험예 1><Experimental Example 1>

본 발명의 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 입계응력부식 균열이 형성된 시편을 와전류검사법(ECT, eddy current testing)을 이용하여 비파괴 검사하여 균열을 측정하였다.
Cracks were measured by nondestructive testing of eddy current cracking test specimens prepared in Example 1 and Example 2 of the present invention using eddy current testing (ECT).

<실험예 2><Experimental Example 2>

본 발명에 따른 입계응력부식 균열이 형성된 시편의 미세 조직을 관찰하기 위하여, 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 입계응력부식 균열이 형성된 시편의 표면과 단면을 광학현미경 및 주사전자현미경(JEOL JSM-6360)을 통해 관찰하였고, 그 결과를 도 5 및 도 6에 나타내었다.In order to observe the microstructure of the specimen having the intergranular stress corrosion crack according to the present invention, the surface and cross-section of the specimen having the intergranular stress corrosion cracks prepared in Example 1 and Example 2 of the present invention were observed under an optical microscope and a scanning electron microscope (JEOL JSM-6360). The results are shown in Fig. 5 and Fig. 6.

도 5에 따르면, 시편의 표면에 폭이 약 10 ㎛이고, 길이가 약 5 mm인 형태의 입계응력부식 균열이 발생한 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 6에 따르면 균열의 파면은 입계 파괴로 진행된 전형적인 입계응력부식균열로서, 균열이 발생하지 않은 부분에 비해 시료의 입계를 따라 미세한 형태의 균열들이 발생 되어 있는 것을 확인할 수 있다.
According to FIG. 5, it can be seen that the grain boundary stress corrosion cracking occurred on the surface of the specimen having a width of about 10 μm and a length of about 5 mm. According to FIG. 6, it can be seen that the fracture surface of the crack is a typical intergranular stress corrosion crack progressed by intergranular fracture, and the microgranular cracks are generated along the grain boundary of the specimen as compared with the portion where the crack does not occur.

10: 전열관 부품
11: 입계 응력부식 균열
20: 마스킹 재료
21: 조사 노출 부위
22: 내부 입계
23: 정상 입계10: Heat pipe parts
11: grain boundary stress corrosion crack
20: Masking material
21: Survey exposed site
22: Internal grain boundary
23: normal grain boundary

Claims (12)

시편을 국소 표면만 드러나도록 마스킹(masking)하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 마스킹한 시편을 양성자 또는 니켈 이온빔으로 조사하여 시편의 표면에 예민화 조직을 형성하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2에서 예민화 조직이 형성된 시편에 입계응력부식 균열을 형성하는 단계(단계 3);
를 포함하는 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 제조방법.
Masking the specimen to reveal only the local surface (step 1);
Forming a sensitized structure on the surface of the specimen by irradiating the specimen masked in step 1 with a proton or a nickel ion beam (step 2); And
Forming a grain boundary stress corrosion crack in the specimen formed with the sensitized structure in the step 2 (step 3);
Wherein the intergranular stress corrosion cracks are formed on the substrate.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 1의 마스킹(masking)은 패터닝된 니켈 판재를 시편에 고정하여 수행되는 것을 특징으로 하는 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the masking of step 1 is performed by fixing the patterned nickel plate to the specimen.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 1의 국소표면은 폭이 1 내지 100 ㎛이고, 길이가 1 mm 내지 5 cm인 것을 특징으로 하는 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the local surface of step 1 has a width of 1 to 100 mu m and a length of 1 to 5 cm.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 2의 양성자 또는 니켈이온 빔은 0.1 내지 10 MeV의 에너지로 조사되는 것을 특징으로 하는 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the proton or nickel ion beam of step 2 is irradiated at an energy of 0.1 to 10 MeV.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 2의 양성자 또는 니켈이온 빔은 25 내지 400 ℃의 온도범위에서 조사되는 것을 특징으로 하는 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the proton or the nickel ion beam of step 2 is irradiated at a temperature in the range of 25 to 400 占 폚.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 2의 예민화 조직은 입계 크롬의 농도가 1 내지 13 중량%인 것을 특징으로 하는 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the sensitized structure of step (2) has a grain boundary chromium concentration of 1 to 13% by weight.
제 1 항에 있어서,
상기 시편은 니켈계 합금으로 이루어진 시편인 것을 특징으로 하는 입계응력부식 균열이 형성된 시편의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the specimen is a specimen made of a nickel-based alloy.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 3은 상기 단계 2에서 형성된 예민화 조직을 산성용액에 노출시켜 입계 응력부식 균열을 형성하는 것을 특징으로 하는 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step 3 is a step of exposing the sensitized structure formed in step 2 to an acidic solution to form intergranular stress corrosion cracks.
제 1 항의 방법으로 제조되고, 국소 표면에 입계 응력부식 균열이 형성된 시편.
A specimen produced by the method of claim 1, wherein grain boundary stress corrosion cracks are formed on the local surface.
합금 시편을 국소 표면만 드러나도록 마스킹(masking)하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 마스킹한 시편을 양성자 또는 니켈 이온빔으로 조사하여 시편의 표면에 예민화 조직을 형성하는 단계(단계 2);
상기 단계 2에서 예민화 조직이 형성된 시편에 입계응력부식 균열을 형성하는 단계(단계 3);및
상기 단계 3에서 균열이 형성된 시편에 대하여 비파괴 검사를 수행하여 균열 신호를 취득하는 단계(단계 4);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 균열 측정방법.
Masking the alloy specimen to reveal only the local surface (step 1);
Forming a sensitized structure on the surface of the specimen by irradiating the specimen masked in step 1 with a proton or a nickel ion beam (step 2);
Forming a grain boundary stress corrosion crack in the specimen on which the sensitized structure is formed in the step 2 (step 3); and
Performing a nondestructive test on the cracked specimen in step 3 to obtain a crack signal (step 4);
And cracking of the specimen with the intergranular stress corrosion crack.
제 10 항에 있어서,
상기 단계 1의 국소표면은 폭이 1 내지 100 ㎛이고, 길이가 1 mm 내지 5 cm인 것을 특징으로 하는 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 균열 측정방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the local surface of step 1 has a width of 1 to 100 탆 and a length of 1 to 5 cm.
제 10 항에 있어서,
상기 단계 2의 예민화 조직은 입계 크롬의 농도가 1 내지 13 중량%인 것을 특징으로 하는 입계 응력부식 균열이 형성된 시편의 균열 측정방법.



11. The method of claim 10,
Wherein the sensitized structure of step (2) has a grain boundary chromium concentration of 1 to 13% by weight.



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