고온 고압 응력부식균열 개시 시험용 디스크 시편의 응력과 변형에 대한 유한요소 해석

Abstract

Rupture disk corrosion test (RDCT) 실험법은 최근 응력부식균열(stress corrosion cracking, SCC)의 특성평가를 위해 개발되었으며, 가압경수로의 1차 환경수를 모사한 고온, 고압의 환경에서 SCC 개시시간의 실시간 측정에 매우 좋은 평가를 받았다. 그러나, 이 실험법으로는 SCC 개시의 필수 요소인 디스크 시편에 걸리는 응력을 직접 측정할 수가 없다. 본 연구에서는 ABAQUSTM 프로그램을 이용한 유한요소해석을 통해서 디스크 시편에 걸리는 변형과 응력을 계산하고자 하였다. 얇은 디스크 시편의 가장 적절한 요소망을 찾기 위해서, hexahedron, hex-dominated, tetrahedron 요소망 모델이 유한요소 해석에 사용되었다. 모든 요소망 모델들을 사용한 디스크 시편은 해석결과 비슷하게 돔모양으로 변형되었다. 그러나, 디스크 시편의 응력분포에 있어서 매우 큰 차이가 있었다; hex-dominated 모델은 최대응력값이 돔 중심부에 분포해 있었으나, hexahedron 모델과 tetrahedron 모델은 돔 가장자리에 최대응력값이 분포해 있었다. RDCT 실험을 진행하여 디스크 시편의 1차수 응력부식균열(primary water stress corrosion cracking, PWSCC) 위치와 변형양상을 유한요소 해석결과와 비교하여 가장 적절한 유한요소 해석 모델이 본연구에서는 tetrahedron 모델로 선정되었다.