열적 노화된 스테인레스 316강의 기계적 거동에 관한 파괴·비파괴적 연구

Abstract

고온에서 장기간 사용되는 구조물들은 열적 노화에 의해 재료 물성이 저하되고 결과적으로 재료변형, 파손이 발생할 수 있다. 따라서 첫째, 열적 노화된 재료의 건전성 평가를 위해 재료물성 열화가 고려된 재료의 응력-변형률 특성을 파악하여야 하며, 둘째, 열적 노화된 재료내부의 파손과 변형상태를 실시간으로 감시하고 특성을 규명하기 위해 비파괴적 특성이 고려되어야 한다. 본 논문은 열적 노화에 의해 열화 노화된 스테인리스 강재의 기계적 특성에 관한 연구로써 첫째, 스테인리스 316강의 운영 환경을 고려한 열적 노화에 따른 기공성장과 기공형상을 고려한 탄·소성 해석모델을 제시하고 둘째, 인장시험 결과와 탄·소성 거동 해석결과를 비교 및 검증하였다. 셋째, 열적 노화된 재료의 변형과정에서 발생하는 AE신호를 노화정도와 관련지어 분석하였다. 이와 관련하여, 열적 노화된 스테인리스 강재의 인장시험 및 하중이력시험을 통해 Chaboche가 제안한 탄성, 등방 및 이동 경화 변수를 획득하였고, 변형 과정에서 기공의 성장과 triaxiality가 고려된 탄·소성 해석모델을 ABAQUS UMAT code로 개발하였다. 이를 통해 시험 결과 값과 해석모델 산출 값과의 비교를 통해 해석모델의 정확도를 비교검증 하였다. 음향방출 신호의 진폭, 에너지, 사상률을 응력-변형률 곡선과 함께 분석하여 열적 노화시간 증가에 따른 스테인리스 강재의 AE특성을 확인하였다. 이는 운영환경을 고려한 스테인리스 강재의 설계를 위한 파괴·비파괴적 연구에 적용될 것으로 판단된다.