• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1998.05b
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• pp.124-129
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• 1998

고온고압 수화학 분위기를 모사한 조건에서 피로균열성장 거동에 관한 연구를 수행하였다. 고온고압분위기 모사를 위해 Load machaine, Autoclave, Water loop, 균열측정장치(Reversing DCPD) 그리고 전기화학변수 측정장치 등을 설치하였다. 우선 공기분위기 및 상온수화학 분위기에서의 시험을 통해 안정성을 확인하였으며, 안정한 조건에서 고온수화학분위기에서 실험을 수행하였다. 수화학 분위기에서 용존산소에 상관없이 취성파면이 관찰되었다. 용존산소의 양이 적을 경우(10ppb이하) 발견된 취성파면의 양은 연성파면에 비해 훨씬 적었으며, 용존산소가 높을 경우(8000ppb) 취성파면의 양이 많이 발견되었다. 산소포화된 고온수화학 분위기 피로시험결과는 피로균열성장이 주로 취성파면에 의해 이루어졌으며, 균열성장속도 또한 크게 증가하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.10a
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• pp.39.1-39.1
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• 2011

가압경수로의 압력경계기기는 약 $300^{\circ}C$, 150기압의 고온고압수환경에서 가동되고 있다. 특히 가압기 밀림관은 고온수와, 저온수가 교차하는 부분으로 열성층 형성으로 열적, 기계적 피로 및 수화학환경이 더해진 부식피로 등에 의하여 손상을 받는다. PWR 원전에서 수화학환경은 대표적으로 용존산소(DO) 5ppb, pH 6~8, 용존수소(DH) <30 cc/kg, 온도 $316^{\circ}C$의 환경을 유지하게 된다. 가압기 밀림관에는 오스테나이트계 스테인리스강이 사용되는데, 오스테나이트계 스테인리스강은 고온 수화학환경에 민감한 것으로 알려져 있다. 따라서 오스테나이트계 스테인리강을 공기중에서의 기계적특성 및 피로특성을 향상시키기 위하여 질소를 첨가한 스테인리스강을 제조하여 PWR 원전환경에서의 피로균열성장특성을 평가하였다. 실험에 사용된 재료는 PWR 원전 가압기 밀림관 소재인 Type 347 스테인리스강에 0.0005 wt%가 첨가된 상용재와 0.11 wt% 질소가 첨가된 재료이다. 사용된 시편형상은 두께 5 mm, 폭 25.4 mm의 CT 시편이다. 수화학환경은 150기압, 온도 $316^{\circ}C$, 용존산소(DO) 5ppb, 용존수소(DH) 30 cc/Kg, pH는 약 7로 유지 하였으며, 응력비 0.1, 하중 반복속도 10Hz의 기계적 조건에서 하중제어로 시험을 진행하였다. 균열길이는 직류전위차법(Direct Current Potential Drop: DCPD)을 이용하여 측정하였다. 질소함량이 증가할수록 동일 사이클에서 균열길이가 늦게 성장하였고, 피로균열성장속도도 약간 늦어지는 것으로 나타났다. 각 스테인리스강의 피로파면 관찰결과 상용재는 약 1 ${\mu}m$의 산화물들이 생성되는 반면 질소첨가 스테인리스강은 약 0.1 ${\mu}m$정도 산화물이 생성되었다. 산화막의 두께도 질소가 첨가됨으로써 상용재에 비해 얇게 생성되었다. 따라서 질소가 첨가됨으로써 부식환경에서 내산화성이 향상되었으며, 이는 피로균열성장특성에 영향을 미치는 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Industrial Safety Conference
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• 2002.05a
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• pp.13-18
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• 2002

고온에서 균열체는 하중이 증가 또는 감소하는(이후, "부하 및 제하"라고 칭하기로 한다. ) 동안 크리프 및 피로에 의한 균열성장 거동을 보이게 된다. 또한, 부하시 발생하는 균열선단의 되풀이 소성의 정도에 따라 크리프에 의한 균열성장률이 영향을 받게 된다./sup (1)/ 현재까지 연구된 재료들의 경우는 되풀이 소성 효과에 의한 크리프 역전(creep reversal) 현상 정도가 이상적인 가정에 일치하는 경우였다.(중략)

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.14 no.1
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• pp.87-95
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• 1990

Rotating bending fatigue tests of an authentic steel 304 were performed at various temperatures such as room temperature, $538^{\circ}$ and $593^{\circ}C$. The plastic replica method was also applied in order to estimate the fatigue life on the basis of serial observation of small fatigue crack initiation and growth on the pit specimen surface. The fatigue crack growth behavior of 304 stainless steel was investigated within the frame work of elastic-plastic fracture mechanics within a narrow scatterband in spite of different stress levels at elevated temperature as at room temperature. The growth law of small surface crack is determined uniquely by the term. $\DELTA\sigma^{n}a$ where $\DELTA\sigma$ is the stress amplitude, a is the crack length, and n is a constant. It is found that the small crack growth behavior is basically equivalent to the S-$N_{f}$ relationship, where S and $N_{f}$ are stress and number of cycles to failure, and the fatigue life prediction is in good agreement with the experimental results.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.14 no.6
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• pp.1552-1560
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• 1990

A general form of the mathematical function in the fatigue crack growth rate law for CT specimens was determined by means of the dimensional analysis at elevated temperatures. The experimental results can be rigorously described by the combination of rate theory and fracture mechanics. The rate theory approach extends the scope of fracture mechanics through the consideration of the temperature. The fatigue crack growth rates are represented by the Arrhenius type equation. This equation explains fairly well the experimental data for Cr-Mo-V rotor steel and A517-F steel in the comparatively wide temperature regions as affected with the temperature and the stress intensity factor range interaction.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.9 no.2
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• pp.98-111
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• 1995

High temperature low cycle fatigue shows that cycle-dependent crack growth owing to cyclic plastic deformation occurred simultaneosly with time-dependent crack growth owing to intergranular deformation. Consequently, to estimate crack growth rate uniquely, many to investigators have proposed various kinds of parameters and theories but these could not produce satisfactory results. Therefore the goal of this study is focused on prediction of crack growth rate using predominant damage rule, linear cumulative damage rule and transitional parameter ${\Delta}J_c/{\Delta}J_f$. On the basis of these sinusoidal loading waveform at 600$^{\circ}C$ and 700$^{\circ}C$.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.1
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• pp.103-110
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• 2010

In this study, an assessment method on creep-fatigue crack initiation and crack growth for a Mod.9Cr-1Mo steel (ASME Grade 91) structure has been developed with an extension of the French RCC-MR A16 procedure. The current A16 guide provides defect assessment procedure for a creep-fatigue crack initiation and crack growth for an austenitic stainless steel, but no guideline is available yet for a Mod.9Cr-1Mo steel which is now widely being adopted for structural materials of future nuclear reactor system as well as ultra super critical (USC) thermal plant. In the present study an assessment method on creep-fatigue crack initiation and crack growth is provided for the FMS (Ferritic-Martensitic Steel) and assessment on the creep-fatigue crack behavior for a structure has been carried out. The assessment results were compared with the observed images from a structural test.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.42.1-42.1
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• 2009

오스테나이트 스테인리스강은 우수한 내식성 및 기계적 특성으로 인해 구조용 재료로 널리 사용되고 있다. 표준원전 경수로의 경우 가압기 밀림관소재로 Nb 안정화 오스테나이트 스테인리스강인 type 347 스테인리스강이 사용되고 있다. 그러나 원전배관에서는 운전중 배관내 온도편차에 의한 열응역과 하중변화에 의한 기계적하중에 의해 피로손상을 받는다. 일반적으로 범용 오스테나이트 스테인리스강(AISI 304, 316)의 피로균열 성장거동에 대한 연구결과는 국내외적으로 다수 축적되어 있으나 type 347 탄소, 질소 함량에 따른 기계적 특성 및 피로균열성장 연구는 매우 미비하다. 따라서 본 연구에서는 탄소와 질소의 함량에 따른 기계적거동을 평가하고, 이에 따른 피로균열전파속도를 관찰하여 스테인리스강의 정확한 피로균열전파속도 곡선을 제시하고자 한다. 실험에 사용된 시편은 두께 5mm, 폭 25.4mm CT시편을 사용하였으며, 1mm의 예비균열을 주었다. 그리고 실험온도는 상온과 원전가동온도인 $316^{\circ}C$에서 실시하였으며, 주파수는 10Hz를 주었다. 실험결과 각 함량에 따른 type 347의 미세조직 관찰결과 기지내에 압연방향을 따라 조대한 석출물의 흐름이 관찰되었으며, 크기나 분포가 큰 차이를 보였다. C+N 함량이 낮은 시편은 주로 $0.1\;{\mu}m$ 이하의 미세한 입자들이 오스테나이트 기지조직의 입내와 입계에 고르게 분포되어 있었다. 그러나 C+N 함량이 높은 시편의 경우에는 $0.1\;{\mu}m$ 이하의 미세한 입자들과 함께 국부적으로 $1\sim10\;{\mu}m$의 조대한 입자들이 분포하고 있는 것이 관찰되었다. 그리고 질소의 함량이 높아짐에 따라 인장강도는 증가하였으며, 피로시험결과 고온에서 실험한 피로균열성장률 곡선이 상온보다 높게 나타남을 확인할 수 있었다. 그리고 질소가 적게 첨가되고 탄소의 함량이 많을수록 피로균열성장률은 ASME 곡선보다 낮게 나타났다.

• Bulletin of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.27 no.3
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• pp.100-106
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• 1990

Microcracking of type 304 stainless steel at $593^{\circ}C(1,100^{\circ}F)$ has been studied, in particular, initiation, growth, and coalescence of fatigue and creep microcracks on smooth specimens and small notch specimens via surface replicas and photomicrographs. Quantitative information, such as, initiation period, growth, and coalescence behavior, statistical distributions of crack length, density of cracks, distribution patterns and crack growth properties, were obtained. From this study, the fracture process, fatigue life, and creep life prediction characterized by the growth of surface microcracks have been analysed by a new approach unifying the conventional approaches based on the final fracture of materials with the fracture mechanics approach. Knowledge of these parameters is critical for the application of fracture mechanics to fatigue and creep life assessment, and the damage evaluation of structures at elevated temperature.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.16 no.2
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• pp.60-66
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• 2002

The remote measurement system(RMS) as a new experimental method is limited in its application to crack measurement at elevated temperatures because of the oxide layer on the specimen surface. Since TiAIN and Cr coating layers have a high resistance to oxidation and wear, this paper proposed a TiAIN and Cr coating technique for specimens to facilitate the measurement of crack growth behavior using RMS. To investigate the effects of the coating layer, tension and fatigue tests were carried out at room temperature and at $538^{\circ}C$. The test material was 1Cr-1Mo-0.25V steel which is widely used as a turbine rotor material. From the experimental results, it was found that the mechanical properties of the TiAIN and Cr coated specimens were similar to those of the substrate. Accordingly, the TiAIN and Cr coated layer had hardly any influence on the fatigue crack propagation.