기술내용
미국, 일본, 프랑스 등 원전 선진국 뿐만아니라 국내의 증기발생기 전열관은 가동연수 증가에 따라 재료 손상이 발생한다. 이로인해 막대한 비용이 소요되는 증기발생기 교체나 보수가 필요하다. 따라서 니켈합금 도금기술을 이용한 증기발생기 손상 전열관 보수기술을 개발하였다. 도금층의 특성은 다양한 도금공정 변수(전류밀도, duty cycle, 온도, pH, 첨가제 유무 등)에 의해 변화한다. 도금변수에 따라 도금층 제작, 미세조직 특성, 기계적 특성, 응력부식균열 특성 및 부식특성 등을 평가하여 도금층 형성기술을 확보하여 최적의 도금조건을 찾았다. 또한 전열관 내부에 니켈합금 도금층을 형성시키기 위해 양극 (anode) 을 개발하였다. 16.87mm 내경 (외경 19.05mm 전열관 기준)에 구조재 역할까지 가능한 두꺼운 합금 도금층 형성이 가능하도록 양극을 설계하고, 제조하였고, 도금설비를 구축하였다. 또한 도금층과 전열관 금속 내면과의 접착층 향상을 위해 스트라이크 층(strike layer) 최적조건을 확보하였다.
그림 1. 도금층의 우수한 부식성능.
적용분야
구축된 기술은 원자력발전소 증기발생기 수요 발생시, 두산중공업에 이전하기로 결정되었다. 본 기술은 손상이 발생한 전열관 보수에 활용되며, 전열관 관판상단에 도금을 하여 전열관 부식방지를 하는데도 활용될 수 있다. 뿐만아니라, 니켈도금층은 잔류응력이 작고, 고온의 금속용해를 수반하는 용접기술 등과 달리 60°C 이하의 저온에서 수행되는 등 많은 장점이 있어, 전열관 이외에 다양한 발전소 부품의 보수에 활용가능하다.
그림 2. 도금시험 설비.
그림 3. 전열관 내부 도금용 전극.
적용사례
확보된 도금기술을 이용해, 원자로 클래딩층 손상에 의해 하부 탄소강 부식을 방지하기 위해 보수기술로의 적용을 위해 ASME code case 등재를 현재 추진중에 있다. 실증시험을 거치면 손상부위 보수기술로써 적용가능성이 매우 높은 기술이다.