산화납이 포함된 수용액 환경에서 니켈기반 합금의 응력부식균열에 미치는 마그네타이트의 영향에 관한 연구

Abstract

원자력발전소 증기발생기 전열관의 재료로 사용되는 Alloy 600 재료에서 여 러 가지 형태의 부식손상이 발생하고 있다. 그 중에서도 가장 치명적인 부식 손상인 응력부식균열은 Alloy 600 재료에서 꾸준히 발생하고 있다. 발전소에 서 Alloy 690 재료에서는 아직 응력부식균열이 발생하지는 않았지만, 응력부 식균열을 가속화 시키는 납이 불순물로 포함된 환경에서 Alloy 690 재료 역시 응력부식균열이 발생할 수 있다는 실험실적 연구결과가 보고되고 있다. 뿐만 아니라 전열관 표면에 부착되어 있는 마그네타이트는 전열관과 전기적으로 접 촉하여 갈바닉 쌍을 형성할 수 있기 때문에 전열관 재료의 부식손상 연구를 할 때에는 마그네타이트와의 갈바닉 커플링도 고려해야 한다. 따라서 본 연구 에서는 100 ppm의 산화납이 포함된 315℃의 수용액 환경에서 전열관 재료의 응력부식균열에 미치는 마그네타이트의 영향을 평가하였다. 그 결과 첫 번째로 Alloy 600 MA와 Alloy 600 TT에서는 균열이 발생하였으나, Alloy 690 TT에서는 3000 시간까지 균열이 발생하지 않았다. 균열이 발생한 Alloy 600 MA와 Alloy 600 TT 시편은 마그네타이트와 전기적으로 접촉하여 커플 링된 시편이 그렇지 않은 시편보다 최대 67% 까지 더 깊은 균열이 발생하였다. 두 번째는 마그네타이트와 커플링된 시편이 그렇지 않은 시편보다 모재에서 의 Ni 용출이 더 많이 일어나 두껍고 결함이 있는 내부 산화층이 형성 되었으 며, 이로 인해 더 깊은 균열이 발생한 것으로 판단된다. 마지막으로, Alloy 600 MA와 Alloy 600 TT에서 발생한 균열 내부 벽과 내부 산화층 사이에 농축된 Pb가 발견 되었다. 이는 균열 내부 벽에서 Pb 이온이 환원되면서 균열 벽과 균열 끝 부분의 산화 반응을 촉진 시키고 균열의 성장 을 가속화 시킨 것으로 판단된다.