소형 펀치 시험법을 활용한 원자로 압력용기 강의 천이특성 예측

Abstract

소형시편 시험 기술 중 하나인 소형펀치 Small punch, SP)시험법을 통해서 금속재료의 기계적 특성을 평가하기 위한 표준화 과정이 진행 중이다. 표준화 SP 시험법에는 소형펀치 시험 조건에 대해서는 언급되어 있으나 SP 시험을 통한 재료의 기계적 특성을 평가하는 것에 대해서는 뚜렷한 방법을 제시하고 있지 않다. 본 연구에서는 표준화 과정의 SP 시험법을 통해 원자로 압력용기 강의 천이특성을 예측하는 법을 개발하고 이를 조사취화 연구에 활용하고자 하였다. SP 표준화 방법에서 제시한 SP 파단에너지(ESP)와 정규화된 SP 파단에너지(ENSP) 를 활용하여 SP 천이곡선을 구한 후, ESP, ENSP 천이곡선에서 측정한 SP 천이온도(TSP) 와 충격시험 천이온도가 가장 높은 상관성을 갖는 최적의 TSP 측정지점을 선정하였다. ENSP 천이곡선의 DBTT 지점에서 충격시험 천이온도와 높은 선형적 상관관계가 나타났다. 또한 충격시험 천이온도 예측 신뢰도를 향상시키기 위하여 SP 변수들과 충격시험 흡수에너지의 상관관계를 비교분석하여 충격시험 흡수에너지와 상관성이 높은 SP 변수를 도출하였다. 가장 높은 상관성을 보여준 시편변형률 ε f 를 사용하여 얻어낸 시편변형률 천이곡선으로 TSP 를 측정하여 충격시험 천이온도와 비교한 결과 , SP 파단에너지를 활용한 기존 방법보다 더 우수한 선형적 상관관계를 보여주었다. 이는 시편변형률 천이곡선에서는 SP 파단에너지를 활용한 천이곡선과 달리 시편 파면의 연성 취성 파괴모드 변화와 시편변형률 천이곡선과 잘 일치하기 때문으로 판단된다. 원자로 압력 용기강의 두께 방향 위치별 천이특성 변화를 예측한 결과에서도 위치별 미세조직 차이로 인한 천이특성 변화를 시편변형률 천이특성 측정법을 이용하여 잘 모사할 수 있었다. 이러한 연구를 통하여 조사 취화된 원자로 압력용기 강의 천이특성 변화 연구에 표준화된 SP 시험법을 활용할 수 있을 것으로 기대된다.