보일러 튜브용 T92-HR3C 용접부의 고온 인장강도 및 크리프 특성

Abstract

국문요지

국내 42개 화력발전소에서 2009년∼2013년 사이 발생했던 고장정지 기록 중에서 핵심부품인 보일러튜브로 인한 고장정지건수는 총 75건이며 이중에서 용접부의 크랙에 의해 발생했던 고장 건수의 비율이 48%에 이르고 있다. 이는 보일러 내부의 복잡한 튜브 배치구조로 인해 동종 또는 이종 튜브간의 용접이 필수적이기 때문이며, 용접공정에 따른 내열강의 미세구조의 변화가 불가피하여 보일러 튜브재의 내열특성이 변하기 때문이다. 본 연구에서는 현재 신규 건설 중인 초초임계압 발전소에 주로 쓰이게 될 마르텐사이트계 T92 내열강과 오스테나이트계 HR3C 내열강의 용접부가 장단기 고온물성에 미치는 영향을 파악하기 위해 T92-HR3C 이종용접튜브를 제작하여 고온 인장물성, 고온 크리프물성, 소형펀치시험을 시행하여 분석하였다. 주목할 만한 점은 인장시편의 파단면은 25°C에서는 용접금속에서 변형이 집중된 취성파괴의 형상을 보였으나, 고온에서는 T92 재질의 모재 부분에서 연성파괴의 형상을 보였다. 또한 650°C 고온에서의 크리프시편 파단면은 단시간 크리프시편은 연성파괴의 양상을 나타내지만, 장시간 크리프시편은 T92 강의 용접열영향부에서 취성파괴의 양상이 나타났다. 이는 T92의 용접열영향부의 급격한 고온열화에 의한 것으로, 이종용접부의 고온 물성 평가연구를 통해 T92 용접열영향부의 미소결정립영역에서 장단기 고온물성의 열화를 확인할 수 있었다.