원전미지정재료 p-no. 등가표개발 - · pdf file재질 제작방법 rcc-m ... d3540...
TRANSCRIPT
“KEPIC 적용사례” 발행을 위한
원전 미지정 재료 P-No. 등가표 개발
대한전기협회 2016 KEPIC-Week2016.8.30 ~ 9.2제주 라마다프라자호텔
* 한전KPS㈜ 기술연구원** 한국기계연구원 부설 재료연구소*** 대한전기협회 KEPIC처
* ** ***
조홍석, 이상훈, 손명성
2016. 9. 1
연구목적
미지정재료 용접인정 기준
미지정재료 적용 현황
미지정재료 용접인정 사례
P-No. Equivalent Table개발 방법론
검토사항
“KEPIC” : Korea Electric Power Industry Code(전력산업기술기준)
KEPIC 미지정 재료 P-No. Equivalent Table개발 및 KEPIC 등재
원전의 경제적 운영에 기여장기 가동원전의 현안사항 해결
2/20
순 서
개요 - 용어 정의, 연구 필요성1
2
3
4
5
미지정 재료 용접인정 기준
미지정 재료 적용 현황
미지정 재료 용접인정 사례
6 결론
3/20
P-No. Equivalent Table개발 방법론
지정 재료(Assigned Material) : KEPIC QW-420, 422
• 요구되는 WPS의 인정 횟수를 줄이기 위하여 재료의 화학성분, 용접성, 기계적 성
질 등의 특성에 따라 P-Number를 지정한 모재
개요 - 용어 정의
모재 종류 P-Number
강합금강
P-No. 1~15F
알루미늄알루미늄합금
P-No. 21~26
동동합금
P-No. 31~35
모재 종류 P-Number
니켈니켈합금
P-No. 41~49
티타늄티타늄합금
P-No. 51~53
지르코늄지르코늄합금
P-No. 61~62
4/20
미지정 재료(Unassigned Material) : KEPIC QW-424
• KEPIC QW-422에 표시되지 않은 모재
• 예) BS-1503-161-32A는 KEPIC MDF A 105와 유사하지만 미지정 재료로 분류됨
• 미지정 재료의 용접을 위해서는 개별적으로 용접절차인정을 받아야 하고,
• 해당 WPS/PQR에 모재의 규격, 종류와 기호 또는 화학성분과 기계적 특성을 기록
하여야 함
A미지정재료
B미지정재료
P-No. Equivalent
A미지정재료
B미지정재료
WPS/PQR WPS/PQR WPS/PQR
WPS/PQR
5/20
개요 - 용어 정의
국내 가동원전 적용 건설 기술기준
개요 - 연구 필요성
WEC CE(OPR-1000) CANDU Framatome OPR/APR
노형 PWR PHWR PWR
대상호기고리 1∼4호기한빛 1, 2호기
한빛 3∼6호기,한울 3, 4호기
월성 1∼4호기 한울 1, 2호기한울 5, 6호기
부터~
기술기준 ASME CSA RCC-M KEPIC
가동원전 중 일부 KEPIC(ASME) 외 타 규격 (DIN, NF, BS, JIS, KS) 재료 사용
미지정재료에대한보수/교체작업발생시동일재료확보가어렵고, 용접절차인정과정
이복잡하여시간과비용과다발생
KEPIC-MQ에서는 P-No.로지정되지않은타규격의미지정재료에대한용접성불인정
(단, 동일미지정재료에대한 WPS/PQR 확보시적용가능)
P-No. Equivalent Table개발 KEPIC 등재
Solution
6/20
최근 원안위 현안 설명 및 권고사항(원자력안전과-2621, 2014.08.29)
• 재료 일치를 위한 ASME Code와 타 코드간 합치화 방안 구축
• RCCM Code와 ASME Code의 재료 표기방법이 달라서 발생하는 것으로 모재
간의 변환 테이블이 없어, 용접절차시방서에 재료규격이 일치하지 않는 경우
가 있음
• 모재 변환 테이블을 작성하거나 하나의 Code에 맞게 용접절차시방서를 작성
할 필요가 있음
7/20
개요 - 연구 필요성
KEPIC QW-420, 422, 424
• 모재의 구분, 미지정 재료의 정의, 용접절차시방서 인정용 모재
미지정재료용접인정기준
ASME Code Interpretation : IX-89-05, IX-89-41, IX-95-22
• 서로 규격이 다른 동일한 미지정 재료의 정의 : 화학조성, 기계적 특성
• 미지정 재료 적용을 위한WPS/PQR 요건 : 규격, 종류, 등급, 화학조성, 기계적 특성
명시 및 동등성 확인
ASME Sec. IX (2011Add.), App. J, Guideline for Requesting P-number
Assignment for Base Metals not Listed in QW/QB-422
• Roadmap for P-No. Assignment
• 적용 제품
• 재료 Spec., Grade, Class, Type
• 화학조성, 기계적 물성
• 용접성 데이터
-> BPV IX Committee 제출
8/20
미지정재료적용현황
국내 원전 미지정 재료 적용 현황
발전소건설
기술기준대상 기기 재료 규격 비 고
한울 1, 2호기 RCC-M
주요 기기 RCC-M Sec. II
일부 JIS와API 규격 사
용열교환기 내장재, 대용량 펌프 NF
일반기기용 재료 ASTM
고리 1호기ASME Sec.III 1968 Ed.
주요 기기 ASME Sec. II
2017.6영구정지
Containment vessel &reinforcing plate
BS 1501-223 Gr.
Condensate storage tankplate
BS 2654 part 1clause 6
10/20
한울 1, 2호기 미지정 재료 현황
미지정재료적용현황
11/20
재질 제작방법RCC-M / JIS
비고분류번호 상세사양
Carbon Steel
Casting M1111 등 4종 20MN5M 등 2종
AFNORForging M1121 등 2종 A42 등 3종
Plate M1131 등 2종 A42CP 등 7종
PipeM1141 등 4종 TU42C 등 4종
G3106 등 2종 SM41B 등 2종 JIS
Low Alloy Steel
Forging M2111 등 10종 16MND5
AFNORPlate M2121/A 등 9종 16MND5
기타 M2141 등 2종 16MND5
Ni-Cr-MoSteel
Bolting M2311 등 2종 40NCDV7.03AFNOR,
Pipe M2321 20NCD14.7
Cr-Mo Steel Bolting M2411 등 2종 42CD4 AFNOR
Martensitic S.S Casting M3201 Z5CND13.04 AFNOR
한울 1, 2호기 미지정 재료 현황
미지정재료적용현황
12/20
재질 제작방법RCC-M / JIS
비고분류번호 상세사양
Austenitic S.S
Forging M3301 Z6CN18.10 등 5종
AFNOR,
Heat Exchangers M3303 Z2CN18.10 등 4종
Pipe M3304 Z6CN18.10 등 5종
Forged ExtrudedPipe
M3305 Z3CND17.12
Rolled Bar M3306 Z2CN18.10 등 5종
Plate M3307 Z5CN18.10 등 6종
Class 2 Tube Plate M3311 Z2CN18.10
Ni-Cr-Fe AlloySpecial Alloy M4101 등 3종 NC15Fe AFNOR
Pipe G3460 STPL 46 JIS
Misc. Rolled or Forged Bar M5110 등 2종 XC18 등 7종 AFNOR
재료 확보에 장기간 소요, WPS/PQR 승인 절차 복잡, 해당 재료에 한정
한울 1, 2호기 Personal Hatch 개선 공사('2008.8~2009.3)• 미지정 재료 : NF P235TR1 외 7종
• 가동중검사 및 보수교체 기술기준 : KEPIC MI
• NF 재료 수입(3개월 소요)구매 -> PQT, WPS 개발 -> RCCM에 따라 BV(프랑스 선급) 입회,WPS/PQR 승인 -> KEPIC MI에 따라 국내 ANI WPS/PQR 검토/승인 : 총 6개월 소요
미지정재료용접인정사례
Issues
13/20
한울 2호기 붕산주입탱크 격리밸브 교체 공사(2016.5.19~5.27)• 미지정 재료 : Z2CND18.12 N2, Z2CN18.10
• ASME Code Interpretation IX-89-05에 의거 SA312 TP304L, SA312 F316L재료와 합치화
• SA312 TP304L, SA312 F316L재료 PQR 적용 -> WPS 작성/승인 -> 시공
한울 2호기 노심열전대 밀봉장치 개선 공사(2016.5.13~6.17)• 미지정 재료 : CETNA, Conduit Seal(RCC-M3306,Z2CN18.10 N2)
• NF 재료 구매 -> PQT, WPS 개발 -> KEPIC MI에 따라 국내 ANI WPS/PQR 검토/승인
한울 2호기 디젤냉각수 배관 교체 공사(2016.5.9~6.25)• 미지정 재료 : JIS STPG410
• JIS 재료 구매 -> PQT, WPS 개발 -> KEPIC MI에 따라 국내 ANI WPS/PQR 검토/승인
P-No. Equivalent Table개발방법론
화학 조성 분석
15/20
C Si Mn P S Cr Ni Cu Mo Nb VCE
(IIW) 비고
MDF A36SA36
0.25 0.40 <1> 0.04 0.05 - - - - - - - KEPICASME0.15 0.18 0.87 0.021 0.006 0.01 0.01 0.01 0.002 0.001 0.001 0.30
E24.3 0.18 - 1.20 0.045 0.045 - - - - - - AFNOR
10025S235JR 0.15 0.18 0.87 0.021 0.006 0.01 0.01 0.01 0.002 - - 0.30 EN
D3515SM400A 0.15 0.18 0.87 0.021 0.006 - - - - - - 0.30 KS
JIS
※ CE(IIW) = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15 기계적 특성 분석
t (mm) Yield Strength(MPa)
TensileStrength (MPa) Elongation (%) P-No.
MDF A36SA36
t ≤ 200 ≥ 250 400 - 550 ≥ 231.1
30 322 498 26
E24.3 - 235 360 23 1.1
10025 S235JR16 < t < 40 ≥ 225 360 - 510 ≥ 26
1.120 329 480 32
D3515 SM400A 20 283 452 30 1.1
Ref. : ASTM Handbook of Comparative World Steel Standards 4th Edition, Mill Sheet
P-No. Equivalent Table개발방법론
용접성 평가
• 저온균열시험 : Implant Test (KS B ISO 17642-1, 2, 3)
• 탄소강의 저온균열감수성 평가
• 응력-파단 소요시간, 용접부 미세조직, 경도, 파면 비교
• 최소 입열량, 최저 예열온도, 최저 유지온도, 최대 확산성 수소량, 임계응력 평가 가능
저온균열시험 개념도 저온균열시험 장치 (KIMS 보유)
16/20
P-No. Equivalent Table개발방법론
용접성 평가
• 고온균열시험 : Varestraint Crack Test (AWS B4.0:2007)
• 스테인리스강의 고온균열감수성 평가
• 균열발생 위치, 형상, 미세조직 비교
• 최대 균열길이, 총 균열 수, 총 균열 길이, 균열 발생 한계 스트레인 평가
고온균열시험 개념도 고온균열시험 장치 (KIMS 보유)
17/20
P-No. Equivalent Table개발방법론
Equivalent Table(예)
18/20
구분KEPICASME
NF EN DIN KS P-No
CS
Plate
MDF A 36SA 36
A35-501E24.3
10025S235JR
171001.0044
D3515SM400A
1.1
MDF A 516SA 516
Gr.60A36-205A42AP
10028P265GH
171351.0435
D3540SGV410
1.1
Gr.70A36-205A52AP
10028P355GH
171351.0435
D3540SGV480
1.2
PipeMDF A 106SA 106
Gr.AA49-213TU37C
171751.0305
D3570SPHT380
1.1
Gr.BA49-213TU42C
171751.0405
D3570SPHT420
1.1
STS
PlateMDF A 240SA 240
TP304 A36-20910088
X5CrNi18-10
174401.4301
D3705STS304
8.1
PipeMDF A 312SA 312
TP304 A36-230174401.4301
D3576STS304TP
8.1
국내 가동원전 보수/교체시미지정재료에 의한 현안사항발생
• P-No.로 지정되어 있지 않은 미지정 재료에 대한 용접성 불인정
• 동일 재료 확보가 어렵고, WPS/PQR 개발에 시간과 비용 과다 발생
• 원안위 권고사항(원자력안전과-2621, 2014.8.29) ASME Code와 타 코드간
합치화 방안 구축 필요
결론
20/20
미지정 재료 P-No. Equivalent Table개발 방법론제안
• KEPIC 기준에서 용접인정을 위한 지정재료 분류기준은 재료의 화학성분과 용
접성에 기초하고 있음
• 미지정 재료와 지정재료의 화학조성, 기계적 물성, 용접성 비교 분석을 통한
Equivalent Table 작성
향후 Equivalent Table KEPIC 등재 추진 : 대한전기협회에서 주관
ISO/TR-15608, 2005, Welding - Guidelines for a Metallic Materials
Grouping System
• 재료의 분류 체계 제시
• 개별 재료 각각에 대하여 P-No. 를
지정하지 않고 동일한 그룹으로 구분할 수
있는 기준만을 제시함
• 동일한 용접성을 가질 경우 생산 모재와
다른 규격의 PQ 재료에 대해서도 인정이
가능함
Appendix
ASME의 동향
• S-No.와 P-No.의 통합(ASME 2007 Ed., 2009 Add)
• ASME Sec. IX QW-422개정(2010 Ed.) : 각 재료별 ISO-15608 그룹번호 부여
Appendix