Inconel alloys used as nuclear power plant components have experienced intergranular stress corrosion cracking problems inspite of their good corrosion characteristics. In order to investigate the effects of heat treatments on carbide precipitation and intergranular stress corrosion cracking(IGSCC) in Inconel alloys, DSC(Differential Scanning Calorimeter), TEM, EDXS and static potential corrosion tests were carried out. Thermal treatment at $750^{\circ}C$ for 15hours in Inconel alloys increased the density of intergranular carbide. The carbides are mainly $Cr_7C_3$ in Inconel 600, and $Cr_{23}C_6$ in Inconel 690. The Cr depletion around grain boundary is not crucial factor on IGSCC. The carbides in grain boundary play an important role as acting dislocation source, and as decreasing stress around growing crack.
Stress corrosion cracking of Alloy 600 and Alloy 690 has been studied with a C-ring specimen in 1%, 10% and 40% NaOH at $315^{\circ}C$. SCC test was performed at 200 mV above corrosion potential. Initial stress on the apex of C-ring specimen was varied from 300 MPa to 565 MPa. Materials were heat treated at various temperatures. SCC resistance of Ni-$_\chi$Cr-10Fe alloy increased as the Cr content of the alloy increased if the density of an intergranular carbide were comparable. SCC resistance of Alloy 600 increased in caustic solution as the product of coverage of an intergranular carbide in grain boundary, intergranular carbide thickness and Cr concentration at grain boundary increased. Low temperature mill annealed Alloy 600 with small grain size and without intergranular carbide was most susceptible to SCC. TT Alloy 690 was most resistant to SCC due to the high value of the product of coverage of an intergranular carbide in grain boundary, intergranular carbide thickness and Cr concentration at grain boundary. Dependency of SCC rate on stress and NaOH concentration was obtained.
316L stainless steels have been widely used in many engineering fields, because of their high corrosion resistance and good mechanical properties. However, welding or aging treatment may induce intergranular corrosion and stress corrosion cracking etc. Since these types of corrosion are closely related to the formation of chromium carbide in grain boundaries, the alloys are controlled by methods such as the lowering of carbon content, solution heat treatment. This work focused on the intergranular corrosion mechanism of slightly-sensitized and Ultrasonic Nano-crystal Surface Modification (UNSM)-treated 316L stainless steel. Samples were sensitized for 1, 5, and 48 hours at $650^{\circ}C$ in $N_2$ gas atmosphere. Subsequently UNSM treatments were carried out on the surface of the samples. The results were discussed on the basis of the sensitization by chromium carbide and carbon segregation, the residual stress and grain refinement. Even though chromium carbide was not precipitated, the intergranular corrosion rate of 316L stainless steel was drastically increased with aging time, and it was confirmed that the increased intergranular corrosion rate of slightly-sensitized (not carbide formed) 316L stainless steel was due to the carbon segregation along the grain boundaries. However, UNSM treatment improved the intergranular corrosion resistance of aged stainless steels, and its improvement was due to the reduction of carbon segregation and the grain refinement of the outer surface, including the introduction of compressive residual stress.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제30권6호
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pp.709-715
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2006
The effects of thermal cycle condition and applied stress on the intergranular corrosion in austenitic 316 type stainless steels were investigated. Specimens were solution-treated at 1100$^{\circ}C$ for one hour and then sensitized in the temperature range of $500{\sim}800^{\circ}C$ by holding $2{\sim}300s$ with a various applied stresses of $0{\sim}8kg/mm^2$. Degree of sensitization. DOS %, was measured through polarization curve by electrochemical DL-EPR test. Microstructural observations were also conducted DOS % increased with an increase of sensitization temperature and/or holding time. Increase of applied stress resulted in increase of DOS % and more corroded surface because of acceleration of intergranular corrosion and fine grain size due to the stress. Cr depleted zone near grain boundary was observed. The amount of depletion was profounded with an increase of sensitization temperature, holding time and applied stress. $M_{23}C_6$ carbides were precipitated discontinuously at grain boundary. However, its amount was relatively small in the thermal cycle condition of 800$^{\circ}C$, 300sec and 4kg/mm$^2$.
Based upon the good compatibility to neutron irradiation and high temperature water environment, austenitic stainless steels are widely used for core internal structural materials of light water reactors. But, recently, intergranular cracking was detected in the stainless steels for the core applications in some commercial PWR plants. Authors studied on the root cause of the intergranular cracking and developed the countermeasure including the alternative materials for these core applications. The intergranular cracking in these core applications are defined as an irradiation assisted mechanical cracking and irradiation assisted stress corrosion cracking. In this paper, the root cause of the intergranular cracking and its countermeasure are summarized and discussed.
HUR, DO HAENG;CHOI, MYUNG SIK;LEE, DEOK HYUN;HAN, JUNG HO
Nuclear Engineering and Technology
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제47권7호
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pp.934-938
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2015
This technical note provides some considerations for the metallographic observation of intergranular attack (IGA) in Alloy 600 steam generator tubes. The IGA region was crazed along the grain boundaries through a deformation by an applied stress. The direction and extent of the crazing depended on those of the applied stress. It was found that an IGA defect can be misevaluated as a stress corrosion crack. Therefore, special caution should be taken during the destructive examination of the pulled-out tubes from operating steam generators.
Austenitic stainless steels have been widely used in many engineering fields because of their high corrosion resistance and good mechanical properties. However, welding or aging treatment may induce intergranular corrosion, stress corrosion cracking, pitting, etc. Since these types of corrosion are closely related to the formation of chromium carbide in grain boundaries, the alloys are controlled using methods such as lowering the carbon content, solution heat treatment, alloying of stabilization elements, and grain boundary engineering. This work focused on the effects of aging and UNSM (Ultrasonic Nano-crystal Surface Modification) on the intergranular corrosion of commercial 316L stainless steel and the results are discussed on the basis of the sensitization by chromium carbide formation and carbon segregation, residual stress, grain refinement, and grain boundary engineering.
LEE, TAE HYUN;HWANG, IL SOON;KIM, HONG DEOK;KIM, JI HYUN
Nuclear Engineering and Technology
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제47권1호
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pp.102-114
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2015
Background: A technique developed to produce artificial intergranular stress corrosion cracks in structural components was applied to thick, forged alloy 600 base and alloy 182 weld metals for use in the qualification of nondestructive examination techniques for welded components in nuclear power plants. Methods: An externally controlled procedure was demonstrated to produce intergranular stress corrosion cracks that are comparable to service-induced cracks in both the base and weld metals. During the process of crack generation, an online direct current potential drop method using array probes was used to measure and monitor the sizes and shapes of the cracks. Results: A microstructural characterization of the produced cracks revealed realistic conformation of the crack faces unlike those in machined notches produced by an electrodischarge machine or simple fatigue loading using a universal testing machine. Conclusion: A comparison with a destructive metallographic examination showed that the characteristics, orientations, and sizes of the intergranular cracks produced in this study are highly reproducible.
스테인리스강은 오스테니틱 스테인리스강, 페리틱 스테인리스강과 마르텐시틱 스테인리스강으로 대별할 수 있으며, 이 고도의 안전성이 요구되는 산업계에서 스테인리스강의 입계부식, 응력부식균열과 핏팅과 같은 국부적 부식이 발생하면 대형사고로 귀결될 수 있다. 스테인리스강의 입계부식 기구와 대책 그리고 입계부식측정 방법에 대한 기술 소개를 하여 산업현장에서 흔히 접하는 스테인리스강 예민화에 대한 길잡이가 되도록 하고, 이 분야를 전문적으로 연구하려는 연구자에게 예민화 전반을 이해하는데 활용되도록 하였다.
Stress corrosion cracking(SCC) characteristics of shot-peened stainless steel containing Ti (0.09 wt%-0.92 wt%) fabricated by the vacuum furnace were investigated using SCC tester and potentiostat. The homogenization and the sensitization treatment were carried out at $1050^{\circ}C$ for 1hr and $650^{\circ}C$ for 5 hr. The samples for SCC were shot-peened using $\Phi$0.6 mm steel ball for 4 min and 10 min. Intergranular and pitting corrosion characteristics were investigated by using EPR and CPPT. SCC test was carried out at the condition of$ 288^{\circ}C$, 90 kgf pressure, water with 8 ppm dissolved oxygen, and $8.3xl0^{-7}$/s strain rate. After the corrosion and see test, the surface of the tested specimen was observed by the optical microscope, TEM and SEM. Specimen with Ti/C ratio of 6.14 showed high tensile strength at the sensitization treatment. The tensile strength decreased with the increase of the Ti/C ratio. Pitting and intergranular corrosion resistance increased with the increase of Ti/C ratio. Stress corrosion cracking strength of shot-peened specimen was higher than that of non shot- peened specimen. Stress corrosion cracking strength decreased with the increase of the Ti/C ratio.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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