• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.32 no.10
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• pp.873-881
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• 2008

Weld overlay is one of the residual stress mitigation methods which arrest crack initiation and crack growth. Therefore weld overlay can be applied to the region where cracking is likely to be. An overlay weld used in this manner is termed a preemptive weld overlay(PWOL). In pressurized water reactor(PWR) dissimilar metal weld is susceptible region for primary water stress corrosion cracking(PWSCC). In order to examine the effect of PWOL on residual stress mitigation, PWOL was applied to a specific dissimilar metal weld of Kori nuclear power plant by finite element analysis method. As a result, strong compressive residual stress was made in PWSCC susceptible region and PWOL was proved effective preemptive repair method for weldment.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2008.11a
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• pp.88-93
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• 2008

Weld overlay is one of the residual stress mitigation method which arrest crack. An overlay weld sued in this manner is termed a preemptive weld overlay(PWOL). PWOL was good for distribution of residual stress of dissimilar metal weld(DMW) by previous research. Because range of overlay welding is wide relatively, residual stress distribution on PWR is affected by welding sequence. In order to examine the effect of welding sequence, PWOL was applied to a specific DMW of KORI nuclear power plant by finite element analysis method. As a result, the welding direction that from nozzle to pipe is better good for residual stress distribution on PWR.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2008.11a
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• pp.94-97
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• 2008

In the welding process, weldments usually include repair weld during the manufacturing process. Repair welds is supposed to cause strong tensile residual stress. Moreover weldments, usually made by Alloy 82/182, is susceptible to PWSCC. Therefore, mitigation of welding residual stress in weldments is important for reliable operating. PWOL is one of the methods for mitigation and verified for over twenty years. In this paper, residual stress distribution of repaired weldments and the effect of PWOL on mitigation is examined for surge nozzle.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.1
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• pp.97-101
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• 2010

PWSCC(Primary Stress Corrosion Cracking) in Alloy 82/182 butt welds is the problem affecting safety and integrity of nuclear power plant. PWSCC can be occurred in the area that is at high magnitude of tensile residual stress, such as Alloy 82/182 dissimilar metal welds in PZR(pressurizer) nozzles. There have been a number of incidents recently at the dissimilar metal welds in overseas nuclear power plants. Overlay weld is the one of the effective methods to decrease tensile residual stress of inside surface, which will result in preventing PWSCC. In this paper, overlay weld conditions on the purpose of preventing PWSCC was explained and the benefit of the overlay weld was confirmed performing finite element analysis.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.22 no.6
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• pp.557-564
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• 2009

Welding residual stress is occurred after welding process. Tensile residual stress is one factor of PWSCC. Repair welding usually happened during the manufacturing welding process. Repair welds cause strong tensile residual stress. In PWR, Repair weldments made by Alloy 82/182 is susceptible to PWSCC caused by tensile stress, material and environment. Therefore, mitigation of welding residual stress in weldments is important for reliable operating. PWOL is one of the methods for mitigation and verified for over twenty years. In this paper, residual stress distribution of repaired weldments and the effect of PWOL on mitigation is examined for surge nozzle.

• Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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• v.7 no.4
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• pp.1-11
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• 2011

This paper presents the effects of preventive maintenance schemes on the residual stress distributions in dissimilar metal welds. Dissimilar metal weld is known susceptible to PWSCC and thus, effective maintenance schemes to prevent PWSCC are needed. Three preventive maintenances schemes, i.e. weld overlay, MSIP and inlay weld which are widely used in nuclear power plants, are selected and their effects on welding residual stresses are investigated via finite element analyses. As results, weld overlay and MSIP were proved effective method to mitigate residual stresses and inlay weld, on the other hand, produces strong tensile residual stresses in the inner surface. Although Alloy 690 known to be resistant to PWSCC are used in inlay weld, continuous careful observation are needed since tensile welding residual stresses are key parameter for PWSCC.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.16-16
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• 2009

Alloy 82/182로 용접된 원자력 발전소 주기기의 이종 금속 용접부는 장기간 운전 후 응력부식균열(SCC : Stress Corrosion Cracking)에 의한 결함이 나타나게 된다. 2000년대 이후로 원자력 주기기 Alloy 82/182 용접부에서 PWSCC(Primary Water Stress Corrosion Cracking)에 의한 Degradation이 급격히 증가하는 추세를 보이고 있으며, 국내에서도 이와 관련하여 원자력 발전소의 안전성에 대한 Issue 및 대비책에 대한 관심이 고조되고 있다. 이러한 Alloy 600 용접부에 대한 결함을 예방하기 위한 대표적인 기술로써 수명연장 오버레이 기술이 있다. 원자력 주기기 노즐부는 저탄소강으로 제작되어 있으며, 저탄소강에는 제작 시 용접후열처리가 적용된다. 후열처리를 하는 주된 이유는 Tempering을 통해 열영향부의 인성 및 연성의 회복과 강도를 감소시켜 모재와 동등 또는 이 이상의 물성을 갖도록 하는 데 그 목적이 있다. 그러나 수명연장 오버레이의 경우 현장 작업 시에 후열처리가 어렵기 때문에, 이를 대체하기 위한 기술로 템퍼비드 용접을 적용할 경우 후열처리를 면제해 주고 있다. 본 연구에서는 수명연장 오버레이 기술 개발의 일환으로써 저 탄소강에 대한 템퍼비드 용접 기술을 확립하였다. 실험에 사용된 모재는 원자력 주기기의 노즐에 사용되는 SA508 Gr.3 Cl.1을 사용하였으며, 용가재는 Alloy 52 및 52M을 사용하였다. 최적 조건 도출을 위해서 실험 매트릭스를 이용하여 기본 실험을 수행하였으며, 실험에는 자동 GTAW 용접을 적용하였다. 기본 실험을 통해 얻은 최적 조건을 사용하여 PQ 시험을 수행하여 WPS를 확보하였다. 분석은 용접 후 조직 및 경도 시험, 물리시험(인장시험, 굽힘시험 및 충격시험)을 수행하였다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.84-92
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• 2010

현재 가동 중인 몇몇 가압 경수로 원전 안전 1등급 설비의 이종금속 용접부는 일차수응력부식균열(PWSCC : Primary Stress Corrosion Cracking) 발생의 세가지 조건(민감 재질, 부식 환경, 인장응력)을 동시에 충족하고 있다. 즉, 이종금속 용접부는 PWSCC에 민감한 재질인 Alloy 600 계열 합금으로 제작 또는 용접되어 있으며 고온 수화학 부식 환경 하에 놓여있다. 아울러 오스테나이트 스테인리스 강의 예민화 예방을 위한 용접 후열처리 미실시로 높은 인장 용접 잔류응력이 작용하고 있다. 이러한 이종금속 용접부의 특성상 PWSCC가 발생할 잠재성이 있을 뿐만 아니라 국내외적으로 Alloy 600 계열 합금으로 제작 및 용접된 가압 경수로 원전 안전 1등급 설비의 이종금속 용접부에 실제 PWSCC가 발생된 사례들이 다수 보고되고 있다. 운전 환경 및 재질 변화 없이 PWSCC 발생을 예방하기 위해서는 인장 잔류응력을 이완시켜 낮은 인장 또는 압축 응력화하여야 한다. 이러한 인장 잔류응력 이완방법들로는 PWOL(Pre-emptive Weld Overlay), 레이저 피닝(Laser Peening), MSIP(Mechanical Stress Improvement Process), 워터 제트 피닝(Water Jet Peening), IHSI(Induction Heating Stress Improvement) 방법들이 있는데 공정 시간이 짧고 열 에너지 원이 필요 없으며 전체적인 소성 변형을 야기시키지 않는 레이저 피닝을 본 연구의 대상 방법으로 한다. 본 연구에서는 동적 유한요소 해석을 통해 용접 잔류응력을 이완시키는 레이저 피닝의 효과를 검증하고 용접 잔류응력에 미치는 레이저 피닝 변수의 영향을 고찰하고자 한다. 내부 보수용접이 수행된 경수로 원전 가압기 노즐 이종금속 용접부에 레이저 피닝을 적용한 경우에 대해 상용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 동적 유한요소해석을 수행한 결과, 고온 수화학 일차수와 접하는 Alloy 600 계열 합금 내면에서의 인장 잔류응력이 상당히 이완됨을 확인하였다. 또한, 최대충격 압력이 증가할수록, 충격압력 지속시간이 증가할수록, 레이저 스팟 직경이 증가할수록 내표면 인장 잔류응력 이완 정도는 감소하나 이완되는 영역의 깊이는 증가함을 알 수 있다. 또한, 레이저 피닝 방향이 잔류응력 이완에 미치는 영향은 미미함을 알 수 있다.