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윤성 양
5 years ago
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1 원전기기모의후열처리관련요건및미흡사례 김상현 한국원자력안전기술원기계재료평가실

2 목차 01 철강재료열처리개요 02 모의후열처리관련요건 03 모의후열처리요건미흡사례 04 가동원전규제방향

3 철강재료열처리개요

4 철강재료의열처리 열처리의정의 재료에가열과냉각의조작을통하여원하는성질로변화시키는것 대표적인열처리종류 오스테나이트강 Solution Treatment : 석출물용해를통한내식성향상 페라이트강 Normalizing( 공냉 ), Annealing( 노냉 ) : 상변태를통한물성변화 Tempering, PWHT : 상변태를유발하지않는온도에서인성증가또는잔류응력제거

5 철강재료의후열처리 성형후열처리 열간성형에따른강도저하또는냉간성형에따른인성저하회복목적 용접후열처리 (Post Weld Heat Treatment, PWHT) 최종용접부의잔류응력저감목적 용접후용접부를고온으로재가열하여재료의항복강도저하에따른소성 ( 비탄성 ) 변형으로인장잔류응력을제거 상온항복강도 상온항복강도 소성변형 고온항복강도 모의후열처리 용접직후후열처리후열처리종료 제작단계에서모재와동일한재질의시편을채취하여수행하는열처리

6 모의후열처리관련요건

7 기술기준적용관련법적요건 원자로시설등의기술기준에관한규칙 제12조 ( 안전등급및규격 ) 1항 안전에중요한구조물 계통및기기는안전기능의중요도에상응하는안전등급및규격에따라설계 제작 설치 시험 검사되어야한다. 안전등급및등급별규격은원자력안전위원회가정하여고시한다. 원자로시설의안전등급과등급별규격에관한규정 ( 원안위고시제 호 ) 제 9 조 ( 등급별규격 ) 1 항 1 호 안전등급 1, 2, 3 의기계설비 : KEPIC MN(2000 년판부터 2009 년추록까지의발행년판및 추록 ) 또는이에상응하는 ASME Code Sec. Ⅲ(1995 년판부터 2008 년추록까지의발행년 판및추록 )

8 후열처리관련주요기술기준요건 MNX ( 용접후열처리 ) 일반요건 보수용접부를포함한모든용접부는용접후열처리를해야함. MNX 에서허용한경우는면제 MNX 4651 굽힘또는성형후의열처리조건 성형을위해가열된페라이트계합금강관이나펌프또는밸브의성형부는 MNX 4620 에따라열처리필요 탄소강관이나 P-No.1 군의펌프또는밸브로써벽두께가 19 mm 이상이면냉간성형부위를 MNX 4620 에따라열처리필요 P-No.3 군 ~P-No.5 군에포함되며벽두께가 13 mm 초과, 바깥지름이 4 인치초과인페라이트계합금강관이나펌프또는밸브의냉간성형부위는 MNX 4620 에따라열처리필요 MNX 4652 에서허용한경우는면제

9 모의후열처리관련주요기술기준요건 (1) MNX 2211 페라이트계재료 * 에대한시험쿠폰열처리 인장및충격시험시편은기기와동일한방법으로열처리필요 호칭두께가 2 inch(51 mm) 이하인 P-No.1 재료의시편은면제 용접후열처리 (PWHT) 의경우시험재료에대한총유지시간은실제열처리총유지시간의 80 % 이상이어야함. 열처리온도와가열및냉각속도는 KEPIC 인증업체 (certificate holder) 에서정해주어야함. 예상모의후열처리시간은설계시방서또는구매규격서에규정해야함. MNX ( 용접금속 ) 일반시험요건 용접금속의시험쿠폰용접은실제제품의용접예열, 층간온도및후열처리조건으로용접해야함. * Ferritic material means carbon and low-alloy steels, higher alloy steels including all stainless alloys of the 4xx series, and maraging and precipitation hardening steels with a predominantly body-centered cubic crystal structure. (10 CFR, Part 50, Appendix G)

10 모의후열처리관련주요기술기준요건 (2) MNX 4213 충격특성요건에대한성형공정의인정 설계시방서에서충격시험을요구할경우 절차인정시험용시편은기기의재료와동일한성형, 굽힘공정또는열처리를해야함. MNX 절차인정시험 성형의효과및이에수반되는열처리효과를알기위하여변형전의재료와그리고변형한다음열처리를한재료두경우에대해서각기서로다른히트 3 개씩을시험해야함. MNX 4333 페라이트계재료에대한인정용접의열처리 절차인정용접부의용접후열처리시간은기기용접재료의용접후열처리시에적용하는최대시간의 80% 이상이어야함.

11 모의후열처리요건관련문서 모재재료시험성적서 (CMTR) 제작및설치시받는열처리 ( 재료열처리, 성형열처리, 용접열처리 ) 전부를고려하여시험쿠폰에모의후열처리를실시하고그결과를기록 용접재재료시험성적서 (CMTR) 용접후열처리가필요한모재에사용되는용접재료는시험쿠폰에모의용접후열처리를실시하고그결과를기록 용접절차시방서 (WPS) 용접후열처리가필요한용접부에적용되는용접절차시방서는절차인정용접부에모의용접후열처리를실시하고그결과를기록 성형절차서인정시험 (PQT) 설계시방서에서충격시험을요구하는경우의성형공정절차서는절차인정용시편에동일한성형, 굽힘공정또는열처리를한후충격시험을실시하고그결과를기록

12 모의후열처리요건미흡사례

13 저합금강밸브몸체및배관모의후열처리시험누락 대상기기 일부표준형원전의주급수 / 취출수계통밸브및배관 누락사항 저합금강 (P-No.5) 으로제작된밸브몸체및배관에대한모의후열처리시험이누락된상태로현장에설치 밸브제작시수행된용접후열처리및현장설치시수행된용접후열처리를예상한모의후열처리시험이수행되었어야함 주요원인 초기구매규격서에모의후열처리시간요건이구체적으로규정되지않음 예상모의후열처리시간은설계시방서또는구매규격서에규정하도록기술기준에명시 후속호기구매규격서에모의후열처리시간요건이제시 * 되었으나, 선행호기와동일한공정으로기기제작 * 실제용접후열처리시간 + 최소 5 시간

14 맨웨이커버플레이트모의후열처리시험누락 대상기기 표준형원전의가압기맨웨이커버플레이트 누락사항 커버플레이트표면에인양용러그를용접부착후용접후열처리수행 플레이트재질이 P-No.1 이나두께가 2 인치를초과 (124 mm) 하므로 MNB 2211 의면제대상이아님 플레이트원소재에대한모의후열처리시험미수행 주요원인 P-No.1 재료에대한모의후열처리두께요건미숙지

15 이종금속용접부용접재모의후열처리시험미흡 대상기기 일부표준형원전의주급수계통내이종금속용접부 미흡사항 P-No.1+P-No.5 이종용접부는 P-No.5 재료에대한온도로용접후열처리실시 P-No.1 용접후열처리온도의모의후열처리를수행한용접재사용 주요원인 해당용접재의사용가능범위미확인에따른용접봉오적용

16 탄소강밸브몸체모의후열처리시험미흡 대상기기 일부표준형원전의 20 인치주급수격리밸브 (MFIV) 미흡사항 증기발생기직전단 20 인치 MFIV 는입구측은 P-No.1 재료와용접되며, 출구측은 P-No.5 재료와용접되어설치 P-No.1 재질인 MFIV 몸체는노즐부벽두께가 2 인치를초과하므로모의후열처리물성시험이필요 제작사에서는 P-No.1 용접후열처리온도에대한모의후열처리시험만수행 주요원인 해당밸브의입구노즐과출구노즐이서로다른용접후열처리온도를받게됨을간과하여, 모의후열처리시험에 P-No.5 재료의후열처리온도미반영

17 소구경밸브모의후열처리시험누락 대상기기 건설원전및가동원전의 2 인치이하소구경밸브일부 누락사항 밸브제조사가용접부잔류응력제거를위해몸체, 본넷, 디스크에대한표면경화용접후용접후열처리를수행 P-No.5 으로제작된몸체및본넷, P-No.6 으로제작된디스크는모의후열처리시험대상이나, 재료시험성적서에용접후열처리이후물성값이기록되지않음 주요원인 페라이트강재료의인장및충격시험시편에대한열처리요건미숙지 MNX 4620 에따른열처리면제대상여부와는무관 기기의제작또는설치중에열처리하는경우, 시편은기기와동일한방법으로열처리해야함

18 배관버터링용접재모의후열처리시험미흡 대상기기 건설원전안전등급공장제작배관일부 미흡사항 현장시공성향상을위해 P-No.5 배관의용접면에 P-No.1 에상응하는용접재로버터링용접을시행하고 P-No.5 재료에대한온도로용접후열처리실시 버터링용접에 P-No.1 용접후열처리온도의모의후열처리를수행한용접재사용 주요원인 해당용접재의사용가능범위미확인에따른용접봉오적용

19 재발방지를위한단계별확인필요사항 설계 설계시방서에후열처리시간규정및모의후열처리시험요구 재료생산및인증 (CMTR) 제작사 ( 인증업체 ) 로부터후열처리여부, 열처리온도, 가열및냉각속도확인 후열처리예상시간및추가모의후열처리시간확인 제작및설치시받는열처리 ( 원소재열처리, 성형후열처리, 용접후열처리 ) 전부를고려하여시험쿠폰에모의후열처리를실시하고그결과를 CMTR 에기록 기기제작및설치 재료 P-No 및호칭두께확인 용접절차시방서 (WPS) 의후열처리요구온도와용접재의모의후열처리온도범위확인 MNX 의대체유지온도적용시대체온도에서의용접절차인정및용접재료인증시험필요 이종금속용접여부확인 모재및용접재에대한누적후열처리시간 ( 성형후열처리및용접후열처리 ) 관리

20 가동원전규제방향

21 원전별모의후열처리요건적용여부 모의후열처리요건도입시기 안전 1등급 : ASME Sec.III, Subsection NB 1974 edition 안전 2,3등급 : ASME Sec.III, Subsection NC/ND 1977 winter addenda 국내원전적용여부 발전소명 건설적용 Code 1등급 2,3등급 고리1호기 ASME Sec.III, 65 Ed. ~ 68 Ed. X X 고리2호기 ASME Sec.III, 74 Ed.~ 77 Winter Add. 월성1호기 CAN3-N X X 고리3,4호기 ASME Sec.III, 77 Ed.~ 78 Winter Add. 한빛1,2호기 ASME Sec.III, 77 Ed.~ 78 Winter Add. 한울1,2호기 RCC-M, 81 Ed. 월성2,3,4호기 CAN3-N285.0-M81 한빛3,4호기 ASME Sec.III, 86 Ed. 한빛 3,4호기이후표준원전은모두적용중

22 가동원전보수및교체작업시규제방향 고리 1 호기및월성 1 호기제외원전 건설기술기준에따른모의후열처리요건적용 모의후열처리시간이기기에적용된총후열처리유지시간의 80% 이상여부를확인 고리 1 호기및월성 1 호기 * 기기보수에사용될용접절차시방서 (WPS) 에규정된후열처리허용시간을허용누적후열처리시간으로간주 만약, 기기보수에따른추가후열처리로인해허용누적후열처리시간을초과할것으로평가되는경우, 해당 WPS 재인증필요 * NRC 규제경험반영

23 감사합니다

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PowerPoint 프레젠테이션 원전기기모의후열처리기술요건설계현안조치및개선방안 정규석, 한국전력기술재료연구기술그룹 목 차 01 후열처리요건 02 S-PWHT 관련기술기준의규정 03 S-PWHT요건의기술규격서적용배경 04 S-PWHT 누락대상기기현황및점검결과 05 S-PWHT 누락방지추진후속조치현황 06 건의사항 Ⅰ. 용접후열처리 1. 용접후열처리 (PWHT; Post Weld Heat Treatment)