KR20180042538A - IN-Situ inductive heat treatment apparatus of operating nuclear power plant piping - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배관의 일측이 탄소강이고 다른 일측은 스테인리스강으로 이루어진 이종용접부의 일차수 응력 부식 균열(PWSCC)에 대한 저항성을 높이고 스테인리스강의 예민화가 발생하지 않도록 하기 위하여 배관의 용접부의 외면을 빠르게 승온시킬 수 있는 유도 가열부와, 서로 다른 매질(재료)에 온도의 영향을 최소화할 수 있도록 이종용접부의 경계지점에 설치되는 차폐링과, 배관의 용접부의 내면을 냉각시키기 위한 냉각부를 구비한 가동원전 배관의 IN-Situ 유도가열 열처리 장치에 관한 것이다.In the present invention, the outer surface of the welded portion of the pipe is rapidly heated so as to increase resistance to primary water stress corrosion cracking (PWSCC) and to prevent sensitization of the stainless steel at one side of the piping and at the other side to stainless steel. And a cooling portion for cooling the inner surface of the welded portion of the pipe, and a cooling portion for cooling the inner surface of the welded portion of the pipe, wherein the cooling portion is provided at a boundary point between the dissimilar welding portions so as to minimize the influence of temperature on different media Situ induction heating heat treatment apparatus of the present invention.
원전에는 탄소강-스테인리스강(Ni 합금용접)으로 구성된 이종접합부가 다수 존재한다. There are many heterogeneous junctions composed of carbon steel - stainless steel (Ni alloy welding) before the welding.
이러한 이종접합부는 일차수 응력 부식 균열(primary water stress corrosion cracking, PWSCC)에 취약한 것으로 알려져 있다. These heterogeneous joints are known to be vulnerable to primary water stress corrosion cracking (PWSCC).
일차수 응력 부식 균열의 발생원인은 용접부의 높은 인장잔류응력, 취약한 재료 특성, 수화학 환경 등이 있다. The primary causes of stress corrosion cracking are high tensile residual stresses in welds, weak material properties, and aquatic environment.
탄소강의 경우에 잔류응력 제거를 위해 용접 후 열처리가 수행되나, 스테인리스 강의 경우에는 동종 용접 및 이종용접부 모두 재료의 예민화 문제로 후열처리가 수행되지 않는 실정이다. In the case of carbon steel, post-weld heat treatment is performed to remove the residual stress, but in the case of stainless steel, post-heat treatment is not performed due to the problem of sensitization of the material in all kinds of welds and dissimilar welds.
용접부의 미세조직은 일반적인 합금600의 미세조직과는 상이하여 상대적으로 일차수 응력 부식 균열(PWSCC)에 취약하다. The microstructure of welds is different from the microstructure of general alloy 600 and is relatively vulnerable to primary stress corrosion cracking (PWSCC).
용접부의 높은 인장잔류응력을 포함하는 일차수 응력 부식 균열의 원인을 해소하기 위하여 이종용접부의 후 열처리 장치가 필요하다. In order to solve the cause of the primary water stress corrosion crack including the high tensile residual stress of the weld, post heat treatment equipment of the different weld is needed.
용접된 배관의 내면과 외면사이에 온도 구배를 주기 위한 열처리 장치가 필요하다. A heat treatment apparatus for giving a temperature gradient between the inner surface and the outer surface of the welded pipe is required.
한국공개특허공보 제10-2011-0074136호에는 고탄소강 용접부 후열처리방법에 관한 기술적 구성이 개시되어 있으나, 이는 스테인리스강을 포함하는 이종 금속 용접부와는 무관하다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0074136 discloses a technical structure for a post-heat treatment method for a high carbon steel welded portion, but this is not related to a dissimilar metal welded portion including stainless steel.
또한 본 발명은 가동원전 배관의 IN-Situ 유도가열 열처리 장치에 관한 것으로 용접부 외면을 용이하게 설정된 온도로 가열할 수 있고, 이종용접부의 접합된 경계지점을 따라 차폐링을 설치하여 서로 다른 재질에 대하여 서로 다른 온도를 가할 수 있는 차이점이 있다. In addition, the present invention relates to an in-situ induction heat treatment apparatus for a movable nuclear power plant, wherein an outer surface of a welded portion can be easily heated to a predetermined temperature, and a shielding ring is installed along a jointed boundary point of the dissimilar welded portion, There are differences that can apply different temperatures.
일본공개특허공보 제특개 2013-160203호에는 가열 가스(G)를 통과시켜 용접부(3) 내부 공간부(4) 측에서 용접 후 열처리를 실시하는 용접 회전자의 용접 후 열처리 방법 및 장치에 관한 기술적 구성이 개시되어 있으나, 본 발명은 가동원전의 이종용접부 배관에 후 열처리를 위한 IN-Situ 유도가열 열처리 장치이면서 이종용접부의 접합된 경계지점을 따라 차폐링을 설치하여 서로 다른 재질에 대하여 서로 다른 온도를 가할 수 있는 차이점이 있다. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-160203 discloses a technique and a device for a post-welding heat treatment method of a welding rotor in which a post-welding heat treatment is performed on the inner space portion 4 side of the welding portion 3 through a heating gas (G) The present invention provides an in-situ induction heat treatment apparatus for post-heat treatment in a different welded pipe of a nuclear power plant, wherein a shielding ring is provided along a jointed boundary point of a different weld, There is a difference.
본 발명에 따른 장치를 이용하여 열처리할 경우에 이종용접부의 미세구조 내에 PWSCC 저항성을 높여주는 석출물이 생성되고 크랙의 방지 효과가 있으며, 스테인리스강의 예민화는 발생하지 않은 등의 유리한 작용효과가 있다. In the case of heat treatment using the apparatus according to the present invention, precipitates are formed in the microstructure of the dissimilar welds to increase resistance to PWSCC, cracks are prevented, and stainless steel is not sensitized.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 탄소강과 스테인리스강이 접합된 이종접합부의 일차수 응력 부식 균열(PWSCC, primary water stress corrosion cracking)에 대한 저항성을 높이고, 스테인리스강의 예민화가 발생하지 아니하는 이종 접합부의 후 열처리 장치를 제공하는데 있다. A problem to be solved by the present invention is to increase the resistance to primary water stress corrosion cracking (PWSCC) of a heterogeneous bonding portion where carbon steel and stainless steel are bonded together and to improve the resistance to primary water stress corrosion cracking And a heat treatment apparatus.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 탄소강과 스테인리스강이 접합된 이종접합부의 외부에는 유도 가열 장치 또는 밴드 히터 등으로 가열하고 내부에는 물 또는 살수 장치로 냉각시켜 설정된 온도 차이를 설정된 시간 동안 유지하여 일차수 응력 부식 균열(PWSCC)에 대한 저항성을 높이고 재료의 미세조직을 개선할 수 있는 이종 접합부의 후 열처리 장치를 제공하는데 있다.Another problem to be solved by the present invention is to heat the outside of the heterojunction where carbon steel and stainless steel are bonded to each other by an induction heating device or a band heater, Which is capable of improving the resistance to primary stress corrosion cracking (PWSCC) and improving the microstructure of the material.
본 발명 과제의 해결 수단은 배관의 일측이 탄소강이고 다른 일측은 스테인리스강으로 이루어진 이종용접부의 일차수 응력 부식 균열(PWSCC)에 대한 저항성을 높이고 스테인리스강의 예민화가 발생하지 않도록 하기 위하여 배관의 용접부의 외면을 빠르게 승온시킬 수 있는 유도 가열부와, 서로 다른 매질(재료)에 온도의 영향을 최소화할 수 있도록 이종용접부의 경계지점에 설치되는 차폐링과, 배관의 용접부의 내면을 냉각시키기 위한 냉각부를 구비한 가동원전 배관의 IN-Situ 유도가열 열처리 장치를 제공하는데 있다. The solution to the problem of the present invention is to increase the resistance to primary water stress corrosion cracking (PWSCC) of one type of welded portion of one side of the piping made of carbon steel and the other side made of stainless steel and to prevent the stainless steel from becoming susceptible to external stress And a cooling section for cooling the inner surface of the welded portion of the piping, and a cooling section for cooling the inner surface of the welded portion of the piping, in order to minimize the influence of temperature on different media (materials) And to provide an in-situ induction heat treatment apparatus for a nuclear power plant pipeline.
본 발명 과제의 또 다른 해결 수단으로, 가동원전의 용접부 배관을 열처리하기 위한 유도가열 열처리 장치는 유도 가열을 위하여 공급되는 전기신호의 주파수와 진폭을 달리하여 서로 다른 에너지를 공급하여 효율적인 열처리를 할 수 있다.As another solution to the problem of the present invention, an induction heating heat treatment apparatus for heat-treating a welded pipe of a nuclear power plant can supply different energy by varying the frequency and amplitude of an electric signal supplied for induction heating, have.
본 발명은 용접후 열처리를 통해서 용접부의 미세조직 내에 일차수 응력 부식 균열(PWSCC)에 대한 저항성을 높여주는 석출물이 생성되는 유리한 효과가 있다. The present invention has the advantageous effect of producing precipitates that increase the resistance to primary water stress corrosion cracking (PWSCC) in the microstructure of the welded portion through heat treatment after welding.
또한 본 발명은 크랙 발생 관점에서 스테인리스 예민화가 발생하지 아니하면서 후 열처리 이전보다 일차수 응력 부식 균열에 대해 높은 저항성을 나타내는 유리한 효과가 있다. In addition, the present invention has an advantageous effect in that it does not cause stainless steel sensitization in terms of crack generation, but exhibits high resistance to primary water stress corrosion cracking before post heat treatment.
도 1은 본 발명에 따른 가동원전 배관의 IN-Situ 유도가열 열처리 장치를 개략적으로 도시한 것이다.(배관의 단면임) 1 is a schematic view of an in-situ induction heating treatment apparatus for a movable nuclear power plant piping according to the present invention.
본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 살펴본다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 배관의 일측이 탄소강이고 다른 일측은 스테인리스강으로 이루어진 이종용접부의 일차수 응력 부식 균열(PWSCC)에 대한 저항성을 높이고 스테인리스강의 예민화가 발생하지 않도록 하기 위하여 배관의 용접부의 외면을 빠르게 승온시킬 수 있는 유도 가열부와, 서로 다른 매질(재료)에 온도의 영향을 최소화할 수 있도록 이종용접부의 경계지점에 설치되는 차폐링과, 배관의 용접부의 내면을 냉각시키기 위한 냉각부를 구비한 가동원전 배관의 IN-Situ 유도가열 열처리 장치에 관한 것이다. In the present invention, the outer surface of the welded portion of the pipe is rapidly heated so as to increase resistance to primary water stress corrosion cracking (PWSCC) and to prevent sensitization of stainless steel on one side of the piping and on the other side to stainless steel. And a cooling portion for cooling the inner surface of the welded portion of the pipe, and a cooling portion for cooling the inner surface of the welded portion of the pipe, wherein the cooling portion is provided at a boundary point between the dissimilar welding portions so as to minimize the influence of temperature on different media Situ induction heating heat treatment apparatus of the present invention.
후 열처리를 할 경우에 이종용접부의 미세조직 내에 일차수 응력 부식 균열(PWSCC)에 대한 저항성을 높여주는 석출물이 생성되고 크랙을 방지하는 효과가 있다.In the case of post-heat treatment, precipitates that increase the resistance to primary water stress corrosion cracking (PWSCC) are generated in the microstructure of the dissimilar welds, and cracks are prevented.
탄소강과 스테인리스강의 접합부 외측에 가하는 온도를 620℃ 이하에서 열처리를 수행하므로 스테인리스강의 예민화가 발생하지 아니하도록 하였다. The heat treatment is carried out at a temperature of 620 캜 or less outside the joint between the carbon steel and the stainless steel, so that the sensitization of the stainless steel is prevented.
본 발명의 구체적인 실시 예를 살펴본다. A specific embodiment of the present invention will be described.
<실시 예><Examples>
본 발명의 구체적인 실시 예를 도면에 기초하여 살펴본다. A specific embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
원전에는 탄소강-스테인리스강(Ni 합금용접)으로 구성된 이종접합부가 다수 존재한다. There are many heterogeneous junctions composed of carbon steel - stainless steel (Ni alloy welding) before the welding.
이러한 이종접합부는 일차수 응력 부식 균열(primary water stress corrosion cracking, PWSCC)에 취약한 것으로 알려져 있다. These heterogeneous joints are known to be vulnerable to primary water stress corrosion cracking (PWSCC).
탄소강의 경우에 잔류응력 제거를 위해 용접 후 열처리가 수행되나 스테인리스 강의 경우에는 동종 용접 및 이종용접부 모두 재료의 예민화 문제로 후열처리가 수행되지 않는 실정이다. In the case of carbon steel, post-weld heat treatment is performed to remove the residual stress, but in the case of stainless steel, post-heat treatment is not performed due to the problem of sensitization of the material in all kinds of welds and dissimilar welds.
용접부의 미세조직은 일반적인 합금600의 미세조직과는 상이하여 상대적으로 일차수 응력 부식 균열(PWSCC)에 취약하다.The microstructure of welds is different from the microstructure of general alloy 600 and is relatively vulnerable to primary stress corrosion cracking (PWSCC).
본 발명은 종래에 노출된 문제점들을 고려하여 이종용접부의 후열처리를 통해서 이종용접부의 탄소강의 잔류응력을 제거하고 스테인리스강의 재료 예민화 문제를 해결하기 위하여 N-Situ 유도가열 열처리 장치를 이용하여 후 열처리 시 용접부 외측에 가하는 열처리 온도를 650℃ 이하에 수행하는 것이 바람직하다. In the present invention, residual stress of carbon steel of a different weld is removed through post-heat treatment of different welds in consideration of the problems that have been exposed to the prior art. In order to solve the problem of material sensitization of stainless steel, post- It is preferable that the heat treatment temperature applied to the outside of the time welding portion is 650 占 폚 or less.
이종용접부 IN-Situ 유도가열 열처리 장치는 후 열처리 시 온도를 650℃ 이하에서 수행한 실험에서 이종접합부의 스테인리스 강의 예민화는 발생하지 않았다.In the case of the IN-Situ induction heat treatment system, the annealing at the temperature of 650 ° C or less during the post-heat treatment did not cause the susceptibility of the stainless steel of the hetero joint.
본 발명에 따른 기술적 구성을 살펴본다.The technical construction according to the present invention will be described.
본 발명은 배관의 일측이 탄소강이고 다른 일측은 스테인리스강으로 이루어진 이종용접부의 일차수 응력 부식 균열(PWSCC)에 대한 저항성을 높이고 스테인리스강의 예민화가 발생하지 않도록 하기 위하여 배관의 용접부의 외면을 빠르게 승온시킬 수 있는 IN-Situ 유도 가열부와, 서로 다른 매질(재료)에 온도의 영향을 최소화할 수 있도록 이종용접부의 경계지점에 설치되는 차폐링을 설치한다. In the present invention, the outer surface of the welded portion of the pipe is rapidly heated so as to increase resistance to primary water stress corrosion cracking (PWSCC) and to prevent sensitization of the stainless steel at one side of the piping and at the other side to stainless steel. In-Situ induction heating unit and a shielding ring installed at the boundary of the different welds so as to minimize the influence of temperature on different media (materials) are provided.
배관의 이종용접부의 외면과 내면의 온도 차이를 주기 위하여 내면을 냉각시키기 위한 냉각부가 설치되어 있다. A cooling portion for cooling the inner surface is provided to give a temperature difference between the outer surface and the inner surface of the dissimilar welding portion of the pipe.
본 발명에 따른 이종용접부 후 열처리는 외면은 가열장치로 가열하고 내면은 냉각수를 흘리거나 혹은 살수 장치를 이용하여 살수하여 냉각시켜 외면과 내면의 온도 차이(△T)를 유지하는 것이 바람직하다. It is preferable to heat the outer surface of the dissimilar welding portion according to the present invention by heating the outer surface with a heating device and sprinkle cooling water on the inner surface or spray water using a sprinkler to cool the outer surface and the inner surface to maintain the temperature difference DELTA T.
수백 의 온도차이를 가져야 이종용접부의 미세조직 내에 일차수 응력 부식 균열(PWSCC)에 대한 저항성을 높여주는 석출물이 생성됨과 동시에 크랙을 방지 효과가 발생한다.Hundreds of temperature differentials are required to produce precipitates that increase the resistance to primary water stress corrosion cracking (PWSCC) in the microstructure of the dissimilar welds and at the same time prevent cracking.
본 발명은 가동원전의 용접부 배관을 열처리하기 위한 유도가열 열처리 장치는 유도 가열을 위하여 공급되는 전기신호의 주파수와 진폭을 달리하여 서로 다른 에너지를 공급하여 미세조직의 개선효과를 더 높일 수 있는 열처리를 할 수 있다. The present invention relates to an induction heating heat treatment apparatus for heat-treating a welded pipe of a nuclear power plant, comprising: a heat treatment unit for supplying different energy with different frequencies and amplitudes of an electric signal supplied for induction heating, can do.
상기 냉각부는 내면에 냉각수를 공급하거나 혹은 살수 장치를 이용하여 냉각수를 살수시켜 상온 또는 상온에 근접하는 온도 상태를 유지하도록 구성한다. The cooling unit is configured to supply cooling water to the inner surface or sprinkle cooling water using a water sprinkling device to maintain a temperature state close to room temperature or normal temperature.
유도가열 열처리 장치는 550℃ 내지 650℃ 사이의 온도에서 설정된 온도로 1시간 내지 10 시간 동안 유지할 수 있는 기능 및 수단을 포함한다. The induction heating heat treatment apparatus includes a function and means capable of holding at a set temperature at a temperature between 550 deg. C and 650 deg. C for 1 hour to 10 hours.
유도가열 열처리 장치는 용접부의 외면과 내면의 온도 차이가 일차수 응력 부식 균열의 저항성을 높이고 크랙 발생을 방지하기 위하여 350℃ 내지 600℃사이에서 유지할 수 있는 기능 및 수단을 가진다.The induction heating heat treatment apparatus has a function and a means capable of maintaining the temperature difference between the outer surface and the inner surface of the welded portion between 350 ° C. and 600 ° C. in order to increase the resistance of the primary water stress corrosion crack and prevent cracks.
탄소강과 스테인리스강으로 접합된 이종용접부의 경계면에 차폐링을 설치하고, 탄소강과 스테인리스강의 용접부에 서로 다른 에너지를 공급할 수 있도록 구성할 수 있다.It is possible to provide a shield ring at the interface of the dissimilar welded joints of carbon steel and stainless steel and to supply different energy to the welds of carbon steel and stainless steel.
구체적인 예로, 차폐링을 경계로 탄소강 용접부에는 높은 진폭과 주파수를 가진 신호를 공급하여 높은 온도를 유지하고, 스테인리스강의 용접부에는 탄소강보다 낮은 진폭과 주파수를 가진 신호를 공급하여 낮은 온도를 유지하도록 구성할 수 있다.As a specific example, a high-frequency signal with a high amplitude and frequency is supplied to a carbon steel welded portion at the boundary of a shielding ring to maintain a high temperature and a low-temperature signal is supplied to the welded portion of the stainless steel .
본 발명은 배관의 일측이 탄소강이고 다른 일측은 스테인리스강으로 이루어진 이종용접부의 일차수 응력 부식 균열(PWSCC)에 대한 저항성을 높이고 스테인리스강의 예민화가 발생하지 않도록 하기 위하여 배관의 용접부의 외면을 빠르게 승온시킬 수 있는 유도 가열부와, 서로 다른 매질(재료)에 온도의 영향을 최소화할 수 있도록 이종용접부의 경계지점에 설치되는 차폐링과, 배관의 용접부의 내면을 냉각시키기 위한 냉각부를 구비한 가동원전 배관의 IN-Situ 유도가열 열처리 장치를 제공하여 일차수 응력 부식 균열(PWSCC)에 대한 저항성을 높여주고 크랙을 방지하는 효과가 있으므로 산업상 이용가능성이 매우 높다.In the present invention, the outer surface of the welded portion of the pipe is rapidly heated so as to increase resistance to primary water stress corrosion cracking (PWSCC) and to prevent sensitization of stainless steel on one side of the piping and on the other side to stainless steel. And a cooling portion for cooling the inner surface of the welded portion of the pipe, and a cooling portion for cooling the inner surface of the welded portion of the pipe, wherein the cooling portion is provided at a boundary point between the dissimilar welding portions so as to minimize the influence of temperature on different media In-situ induction heat treatment apparatus is provided to enhance the resistance to primary water stress corrosion cracking (PWSCC) and to prevent cracks, and thus, it is very likely to be used industrially.
11; 탄소강 12; 스테인리스강
13; 용접부 14; 냉각수
15; 차폐 링 16; 단열재
17; 유도코일(탄소강 측) 18; 유도코일(스테인리스강) 11;
13; Welds 14; cooling water
15;
17; Induction coil (carbon steel side) 18; Induction coil (stainless steel)
Claims (5)
배관의 이종용접부의 외면을 빠르게 승온시킬 수 있는 IN-Situ 유도 가열부;
서로 다른 매질(재료)에 온도의 영향을 최소화할 수 있도록 이종용접부의 경계지점에 설치되는 차폐링; 및
배관의 이종용접부의 내면을 냉각시키기 위한 냉각부를 구비한 배관 이종용접부 후열처리를 위한 IN-Situ 유도가열 열처리 장치.An in-situ induction heating heat treatment apparatus for post-heat treatment of piping heterogeneous welded parts,
An IN-Situ induction heating unit capable of rapidly raising the outer surface of the dissimilar welding portion of the pipe;
A shielding ring installed at the boundary of the dissimilar weld to minimize the effect of temperature on different media (materials); And
And a cooling portion for cooling the inner surface of the dissimilar welding portion of the pipe. The in-situ induction heat treatment apparatus for post-heat treatment of the dissimilar welding portion of piping.
냉각부는 배관 내부에 냉각수를 공급하거나 살수장치로 냉각수를 살수하여 내면의 온도를 상온으로 유지함을 특징으로 하는 배관 이종용접부 후열처리를 위한 IN-Situ 유도가열 열처리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the cooling part supplies cooling water to the inside of the pipe or sprinkles cooling water with a sprinkling device to maintain the inner surface temperature at room temperature. The in-situ induction heating heat treatment device for post-heat treatment of the pipeline heterogeneous welding part.
이종용접부의 외면과 내면의 온도 차이는 일차수 응력 부식 균열의 저항성을 높이고 크랙 발생을 방지하기 위하여 300℃ 내지 600℃사이에서 유지됨을 특징으로 하는 배관 이종용접부 후열처리를 위한 IN-Situ 유도가열 열처리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the temperature difference between the outer surface and the inner surface of the dissimilar welded portion is maintained between 300 DEG C and 600 DEG C in order to increase the resistance of the first-order stress corrosion crack and prevent cracks from occurring. Device.
탄소강과 스테인리스강으로 접합된 이종용접부의 경계면에 차폐링을 설치하고 탄소강과 스테인리스강의 용접부에 서로 다른 에너지를 공급하도록 구성됨을 특징으로 하는 배관 이종용접부 후열처리를 위한 IN-Situ 유도가열 열처리 장치.The method according to claim 1,
Wherein a shielding ring is provided at the interface of the dissimilar welded joints of the carbon steel and the stainless steel, and a different energy is supplied to the welds of the carbon steel and the stainless steel.
차폐링을 경계로 탄소강 용접부에는 높은 진폭과 주파수를 가진 신호를 공급하여 높은 온도를 유지하고 스테인리스강의 용접부에는 탄소강보다 낮은 진폭과 주파수를 가진 신호를 공급하여 낮은 온도를 유지하도록 구성함을 특징으로 하는 배관 이종용접부 후열처리를 위한 IN-Situ 유도가열 열처리 장치.5. The method of claim 4,
It is characterized in that the high temperature and the high temperature are maintained by supplying the signal of high amplitude and frequency to the carbon steel welded portion with the shield ring as the boundary and the low temperature is maintained by supplying the signal having the amplitude and frequency lower than that of carbon steel to the weld portion of stainless steel IN-Situ induction heat treatment system for post heat treatment of pipeline heterogeneous welds.
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