감육된 탄소강배관의 변형과 파괴거동

Abstract

Monotonic four-point bending tests were conducted on straight pipe specimens, 102 mm in diameter with local wall thinning,in order to investigate the effects of the depth, shape, and location of wall thinning on the deformation and failure behavior of pipes. The local wall thinning simulated natural erosion/corrosion metal loss. The deformation and fracture behavior of the straight pipes with local wall thinning was compared with that of non wall-thinning pipes. The failure modes were classifiedas local buckling, ovalization, or crack initiation,depending on the depth, shape, and location of the local wall thinning. Three-dimensional elasto-plastic analyses were carried out using the finite element method. The deformation and failure behavior, simulated by finite element analyses, coincided with the experimental results.탄소강배관은 에너지관련 플랜트의 배관시스템에서 주요기기 중의 하나로 폭넓게 사용되고 있다. 플랜트의 사용기간 동안 고온 고압수와 고온증기가 이들 배관시스템을 통해 고속으로 흐른다. 때때로 이들 배관에는 침식-부식(Erosion-corrosion)에 의해 내부 벽에 감육이 발생한다 (Virginia Electric and Power Co., 1987). 그러므로 배관시스템의 보전을 유지하기 위해서 국부감육을 가지는 배관의 강도를 평가하는 것은 중요하다. 최근까지 감육을 가지는 배관에 대한 소성붕괴거동과 강도평가에 대한 몇몇 실험적 연구들이 행하여져 왔다(안석환 등, 2002; Ahn et al., 1998, 2002; Japan Atomic Energy Research Institutes, 1997; Kim et al., 2002; Son et al., 2004; Miyazaki at ei., 1999). 그러나, 감육의 적용 가능한 정도는 아직 정립되어 있지 않다(ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section Ⅲ., 1992; ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section ., 1998). 본 연구에서는 변형과 파괴거동에 미치는 감육의 깊이 , 형상 및 위치의 영향을 조사하기 위해서 감육결함이 가공된 직경102mm의 직관 시험편을 사용하여 정적으로 4점굽힘시험을 행하였다. 감육을 가지는 직관의 변형과 파괴거동은 감육이 없는건전한 배관과 비교되었다. 또한, 감육을 가지는 배관의 파괴거 교신저자 남기우: 부산시 남구 용당동 산 100 051-620-1640 namkw@pknu.ac.kr동 평가의 적용성을 확립하기 위하여 탄소성 유한요소해석을 행하였다.