JP2001079663A - Surface treatment method for welded structure in nuclear reactor - Google Patents

Surface treatment method for welded structure in nuclear reactor

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JP2001079663A JP25646699A JP25646699A JP2001079663A JP 2001079663 A JP2001079663 A JP 2001079663A JP 25646699 A JP25646699 A JP 25646699A JP 25646699 A JP25646699 A JP 25646699A JP 2001079663 A JP2001079663 A JP 2001079663A
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve intergranular corrosion resistance property of a nickel base alloy. SOLUTION: An end side of a nozzle pipe 28 inserted in an opening 26 of a vessel body 22 is welded to the vessel body 22 with a build-up weld metallic part 30 of a nickel base alloy and a butt welded metallic part 32 of the nickel base alloy, and Nb powder is applied on the surfaces of these structures in the nuclear reactor so that the Nb powder coating layer 44 may be formed, and the surfaces are irradiated with laser beam 58 and a molten metal is made to be the alloy.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉内溶接構造
物の表面処理方法に係り、特に、原子力圧力容器内で炉
水に接する原子炉内溶接構造物の表面を処理し、その耐
粒界腐食性を改善するに好適な原子炉内溶接構造物の表
面処理方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for treating the surface of a welded structure in a nuclear reactor, and more particularly to a method for treating the surface of a welded structure in a nuclear reactor which is in contact with reactor water in a nuclear reactor pressure vessel. The present invention relates to a surface treatment method for a welded structure in a nuclear reactor, which is suitable for improving interfacial corrosion.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、原子力機器に属する原子炉圧力容
器として、図5に示すものが知られている。この原子炉
圧力容器には、低合金鋼の圧力容器本体1内に炉内構造
物2や各種計装ノズル3、制御棒駆動機構の配管4など
が取付られている。この原子炉圧力容器は、図6に示す
ように、低合金鋼の圧力容器本体1と、炉の内壁面を構
成するステンレス鋼肉盛溶接金属5から構成されてい
る。この圧力容器本体1の開口1aには計装ノズル配管
7が挿入されている。そしてノズル配管7の先端側は、
溶接の開先内に応力除去焼鈍を行なったニッケル基合金
の肉盛溶接金属部6とニッケル基合金の付き合わせ溶接
金属部8によって圧力容器本体1に溶着されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a reactor pressure vessel as shown in FIG. 5 has been known as a nuclear reactor. In this reactor pressure vessel, a reactor internal structure 2, various instrumentation nozzles 3, a control rod drive mechanism pipe 4, and the like are mounted in a low alloy steel pressure vessel main body 1. As shown in FIG. 6, the reactor pressure vessel is composed of a low-alloy steel pressure vessel main body 1 and a stainless steel overlay weld metal 5 constituting an inner wall surface of the reactor. An instrumentation nozzle pipe 7 is inserted into the opening 1a of the pressure vessel main body 1. And the tip side of the nozzle pipe 7
It is welded to the pressure vessel main body 1 by a build-up weld metal part 6 of a nickel-based alloy and a butt weld metal part 8 of a nickel-based alloy which have been subjected to stress relief annealing in a groove of welding.

【0003】従来技術では、溶接の開先内の溶接金属部
6と付き合わせ溶接金属部8のニッケル基合金として、
AWS A5.11−76規格による溶接棒ENiCr
Fe−1あるいはENiCrFe−3が使用されてい
る。これらの合金組成の一例を示すと、ENiCrFe
−1相当の材料はヒートA:0.041重量%C、2.
46重量%Mn、72.13重量%Ni、14.73重
量%Cr、8.01重量%Fe、2.33重量%Nb、
0.03重量%Tiであり、ENiCrFe−3相当の
材料はヒートB:0.039重量%C、6.32重量%
Mn、65.89重量%Ni、15.26重量%Cr、
9.54重量%Fe、1.67重量%Nb、0.54重
量%Tiである。
In the prior art, as a nickel-based alloy of a weld metal portion 6 and a butt weld metal portion 8 in a groove of welding,
Welding rod ENiCr according to AWS A 5.11-76 standard
Fe-1 or ENiCrFe-3 is used. As an example of the composition of these alloys, ENiCrFe
Heat A: 0.041% by weight C;
46 wt% Mn, 72.13 wt% Ni, 14.73 wt% Cr, 8.01 wt% Fe, 2.33 wt% Nb,
0.03% by weight of Ti, and the material corresponding to ENiCrFe-3 is heat B: 0.039% by weight C, 6.32% by weight
Mn, 65.89% by weight Ni, 15.26% by weight Cr,
9.54 wt% Fe, 1.67 wt% Nb, and 0.54 wt% Ti.

【0004】しかし、従来技術によるニッケル基合金で
はNb含有量が少ないので、粒界腐食感受性を有すると
いうことが、図7に示す試験結果から明らかである。
[0004] However, it is clear from the test results shown in FIG. 7 that the nickel-base alloy according to the prior art has a low intergranular corrosion susceptibility due to the low Nb content.

【0005】図7は、ニッケル基合金の改良ASTM
G28試験、いわゆる硫酸・硫酸第2鉄腐食試験による
粒界腐食試験結果を示している。図中に示した材料のう
ち、Type82と称するものは、AWS A5.14
−76規格におけるERNiCr−3相当の材料であ
り、Type182とは、AWS A5.11−76規
格で溶接棒ENiCrFe−1あるいはENiCrFe
−3である。さらに、Type600とは、通常のニッ
ケル基600合金のことである。図7において、粒界腐
食試験結果は、材料中の炭素(C)量とニオブ量と2倍
のチタン(Ti)の量の合計(Nb+2Ti)重量%の
関係で示している。図中の黒塗の記号は耐粒界腐食性の
判定基準0.5mm/d以上であったことを示してお
り、白抜きの記号は耐粒界腐食性の判定基準0.5mm
/d以下であったことを示している。
FIG. 7 shows an improved ASTM of a nickel-based alloy.
It shows the results of the intergranular corrosion test by the G28 test, so-called sulfuric acid / ferric sulfate corrosion test. Of the materials shown in the figure, those referred to as Type 82 are AWS A5.14.
A material equivalent to ERNiCr-3 in the -76 standard, and Type 182 is a welding rod ENiCrFe-1 or ENiCrFe in the AWS A 5.11-76 standard.
−3. Further, Type 600 is an ordinary nickel-based 600 alloy. In FIG. 7, the results of the intergranular corrosion test are represented by the relationship of the amount of carbon (C), the amount of niobium, and the amount of twice as much titanium (Ti) (Nb + 2Ti) wt% in the material. The symbols in black in the figure indicate that the criterion for determining intergranular corrosion resistance was 0.5 mm / d or more, and the white symbols indicate the criterion for determining intergranular corrosion resistance 0.5 mm / d.
/ D or less.

【0006】図7より明らかなように、安定化パラメー
タと称するN(=O.13(Nb+2Ti)/C)の値
が12以上の成分領域は耐粒界腐食性が優れる領域であ
る。この耐食性が優れるメカニズムはニッケル基合金内
において、十分な量のNbは、CをNbCとして固定し
て安定化させることになるので、結晶粒界でCとCrと
が反応してCrの欠乏偏析を形成し、いわゆる鋭敏化す
ることがないためである。なお、耐粒界腐食性が優れる
領域に一点だけ黒塗のデータがあるが、このヒートは、
他のヒートのSi量に比べ、多くのSi量を含有してお
り、例外のヒートと考えて良い。
As apparent from FIG. 7, a component region in which the value of N (= O.13 (Nb + 2Ti) / C), which is referred to as a stabilization parameter, is 12 or more is a region in which the intergranular corrosion resistance is excellent. The mechanism of the excellent corrosion resistance is that, in a nickel-based alloy, a sufficient amount of Nb fixes and stabilizes C as NbC, so that C and Cr react at the crystal grain boundaries and Cr depletion segregates. This is because there is no so-called sensitization. In addition, there is only one point of black coating data in the area where the intergranular corrosion resistance is excellent.
It contains a larger amount of Si than other heats, and may be considered an exceptional heat.

【0007】このように、図7から明らかな点は、一定
C量の場合、耐粒界腐食性の向上のためには、Nb量を
多く含有させる必要があることを示していることであ
る。
Thus, what is clear from FIG. 7 is that when the amount of C is constant, it is necessary to include a large amount of Nb in order to improve intergranular corrosion resistance. .

【0008】また上述したAWS A5.11−76規
格で溶接棒の種類がENiCrFe−1あるいはENi
CrFe−3の溶接金属はほとんどが上記ヒートAおよ
びヒートBのように、含有Nb量が少なく、図7で安定
化パラメータN(=0.13(Nb+2Ti)/C)の
値が12以下の領域であり、耐粒界腐食性を有していな
い。したがって、炉水に接するニッケル基合金溶接部に
は何らかの表面処理を施す必要があると考えられる。
[0008] Further, according to the AWS A 5.11-76 standard, the type of the welding rod is ENiCrFe-1 or ENiCrFe-1.
Most of the CrFe-3 weld metal has a low Nb content, as in Heat A and Heat B, and has a stabilization parameter N (= 0.13 (Nb + 2Ti) / C) value of 12 or less in FIG. And does not have intergranular corrosion resistance. Therefore, it is considered necessary to apply some surface treatment to the nickel-base alloy welded part in contact with the reactor water.

【0009】表面処理方法としては、例えば、特許公報
第2654235号に記載されているように、原子炉容
器の溶接部に固定されたオーステナイト系ステンレス鋼
中性子束モニタハウジングなどの長尺ハウジングの上記
溶接部によって熱の影響を受ける範囲内の内周面の表面
を直接溶融させて、ここに、デルタ・フェライト組織を
析出させ、しかるのち、熱影響部にショット・ピーニン
グを施すものが提案されている。
As a surface treatment method, for example, as described in Japanese Patent Publication No. 2654235, the welding of a long housing such as an austenitic stainless steel neutron flux monitor housing fixed to a welding portion of a reactor vessel is described. It has been proposed that the surface of the inner peripheral surface within the range affected by heat is directly melted, the delta ferrite structure is precipitated here, and then the shot affected area is subjected to shot peening. .

【0010】この方法をニッケル基合金に適用する場合
を考えてみると、ニッケル基合金では、表面を溶融させ
ても、冶金的条件から、フェライト組織は現われず、特
有の効果が現われないことになる。
Considering the case where this method is applied to a nickel-based alloy, the ferrite structure does not appear due to the metallurgical conditions even if the surface is melted, and the nickel-based alloy has no specific effect. Become.

【0011】また、別の表面処理方法としては、例え
ば、特許公報第2672613号に記載されているよう
に、原子炉圧力容器内の炉水中に設置されたオーステナ
イト・ステンレス鋼の原子炉内構造物及び機器の溶接部
の表面を炉水中でレーザにより、溶融する溶融工程と、
この溶融された溶接部の表面を炉水により、急冷する急
冷工程とに従って処理するものが提案されている。しか
し、この方法を用いても、ニッケル基合金では、溶接金
属のように、Nbを含有しない場合や、Nb含有量が少
ない場合には、溶融工程と急冷工程だけでは、耐粒界腐
食性を改善することはできない。この理由は、ニッケル
基合金はオーステナイト系ステンレス鋼に比べ、Cの固
溶度が非常に小さく、水冷による冷却でも鋭敏化を防ぐ
ことは困難であるからである。
As another surface treatment method, for example, as described in Japanese Patent Publication No. 2672613, an austenitic stainless steel reactor internal structure installed in reactor water in a reactor pressure vessel is disclosed. And the melting process of melting the surface of the welded part of the equipment by laser in the furnace water,
A method has been proposed in which the surface of the melted weld is treated with furnace water in accordance with a quenching step of quenching. However, even if this method is used, in the case of a nickel-based alloy that does not contain Nb, such as a weld metal, or when the Nb content is small, the intergranular corrosion resistance is reduced only by the melting step and the rapid cooling step. It cannot be improved. The reason for this is that the nickel-based alloy has a very low solid solubility of C as compared with austenitic stainless steel, and it is difficult to prevent sensitization even by cooling with water.

【0012】さらに、別の表面処理方法として、特開平
3−63128号公報に記載されているように、ステン
レス鋼母材の表面に、Cr:15−50重量%、Ni:
5−30重量%、Fe:40−60重量%、Mo:1−
4重量%の組成のクラッド層を形成するものが提案され
ている。この方法によれば、耐食性を向上させることが
できる。しかし、この技術は、ステンレス鋼を対象とし
ており、Nbに着目してクラッド形成をすることについ
ては配慮されてはいない。したがって、上記の技術を用
いても、ニッケル基合金に対しては、あまり耐粒界腐食
性の向上を図ることは期待できない。
Further, as another surface treatment method, as described in JP-A-3-63128, a surface of a stainless steel base material is coated with Cr: 15 to 50% by weight and Ni:
5-30% by weight, Fe: 40-60% by weight, Mo: 1-
One that forms a cladding layer having a composition of 4% by weight has been proposed. According to this method, corrosion resistance can be improved. However, this technique is directed to stainless steel, and does not take into consideration the formation of a clad by focusing on Nb. Therefore, even if the above technique is used, it is not expected that the intergranular corrosion resistance of the nickel-based alloy is much improved.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
技術では、Cの固溶度が小さいニッケル基合金では、N
b含有量が少ないと、耐粒界腐食特性の確保のために
は、十分でないということについては配慮されておら
ず、これを改善しょうとする表面処理技術もオーステナ
イト系ステンレス鋼に対してのみであり、ニッケル基合
金に対する処理方法については配慮されていない。
As described above, in the prior art, in a nickel-based alloy having a low C solid solubility, N
It is not considered that if the b content is low, it is not enough to secure intergranular corrosion resistance, and surface treatment technology to improve this is only applicable to austenitic stainless steel. However, no consideration is given to the treatment method for nickel-based alloys.

【0014】本発明の目的は、ニッケル基合金の耐粒界
腐食特性を改善することができる原子炉内溶接構造物の
表面処理方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a surface treatment method for a welded structure in a nuclear reactor, which can improve the intergranular corrosion resistance of a nickel-based alloy.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、原子炉圧力容器の開口に挿入された溶接
対象を前記圧力容器の内壁面にニッケル基合金で溶接
し、この溶接によって圧力容器内に形成された溶接構造
物の表面を処理するに際して、前記溶接構造物の表面に
Nbを供給し、前記溶接構造物の表面層金属と前記供給
したNbに熱エネルギーを与えて両者を溶融融合して合
金化することを特徴とする原子炉内溶接構造物の表面処
理方法を採用したものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for welding a welding object inserted into an opening of a reactor pressure vessel to an inner wall surface of the pressure vessel with a nickel-based alloy. When treating the surface of the welded structure formed in the pressure vessel by the above, Nb is supplied to the surface of the welded structure, and thermal energy is applied to the surface layer metal of the welded structure and the supplied Nb to provide both. And a method for surface-treating a welded structure in a nuclear reactor, characterized by melting and fusing the alloy.

【0016】前記原子炉内溶接構造物の表面処理方法を
採用するに際しては、以下の要素を付加することができ
る。
In adopting the surface treatment method for a welded structure in a nuclear reactor, the following elements can be added.

【0017】(1)前記溶接構造物の表面層金属と前記
供給したNbに熱エネルギーを与えるに際して、アーク
放電による熱エネルギーまたはレーザ光による熱エネル
ギーを利用すること。
(1) When applying thermal energy to the surface layer metal of the welded structure and the supplied Nb, thermal energy due to arc discharge or thermal energy due to laser light is used.

【0018】(2)前記溶接構造物の表面にNbを供給
するに際して、金属Nbの粉末と揮発性溶媒の混濁体を
前記溶接構造物の表面に塗布すること。
(2) When supplying Nb to the surface of the welded structure, a turbid body of powder of metal Nb and a volatile solvent is applied to the surface of the welded structure.

【0019】(3)前記溶接構造物の表面に供給するN
bはNb:4〜20重量%、Cr:15〜35重量%、
Ni:60重量%以上を含有する合金である。
(3) N supplied to the surface of the welded structure
b is Nb: 4 to 20% by weight, Cr: 15 to 35% by weight,
Ni: an alloy containing 60% by weight or more.

【0020】前記した手段によれば、溶接構造物の表面
にNbを供給し、溶接構造物の表面層金属と供給したN
bに熱エネルギーを与えて両者を溶融融合して合金化す
るようにしたため、ニッケル基合金の耐粒界腐食特性を
改善することができるとともに、圧力容器の炉水中に配
置されるニッケル基合金製原子炉内溶接構造物の腐食に
よる損傷を未然に防止でき、原子力プラントの稼動率を
維持することができる。
According to the above-described means, Nb is supplied to the surface of the welded structure, and the supplied Nb is supplied to the surface layer metal of the welded structure.
b is melt-fused to form an alloy by applying thermal energy to the alloy b, so that the intergranular corrosion resistance of the nickel-based alloy can be improved, and the nickel-based alloy placed in the furnace water of the pressure vessel can be used. Damage due to corrosion of the welded structure in the reactor can be prevented beforehand, and the operation rate of the nuclear power plant can be maintained.

【0021】具体的には、図4に示すように、原子炉内
溶接構造物を構成するニッケル基合金の表面層の組成が
A点の粒界腐食感受性域にあった場合、このA点の組成
の表面層にNb原子をアーク放電またはレーザを利用し
て溶融すると、B点における表面層のNb含有量が増え
る。すると、Nbはニッケル基合金内に存在するCと反
応し、このCをNbCの高温で安定な炭化物として固定
し、材料を安定化させる。したがって、その後、材料表
面の溶融層の冷却過程において、結晶粒界でCとCrと
が反応してクロム炭化物が形成されないので、Cr欠乏
現象、すなわち鋭敏化を生じず、耐粒界腐食性が低下す
ることはない。
More specifically, as shown in FIG. 4, when the composition of the surface layer of the nickel-based alloy constituting the welded structure in the reactor is in the grain boundary corrosion susceptibility area at point A, When Nb atoms are melted in the surface layer of the composition using arc discharge or laser, the Nb content of the surface layer at point B increases. Then, Nb reacts with C present in the nickel-based alloy, fixes this C as a stable carbide at high temperature of NbC, and stabilizes the material. Therefore, in the process of cooling the molten layer on the material surface, C and Cr do not react with each other at the crystal grain boundaries to form chromium carbides. It does not decline.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図1は本発明の一実施形態を示す
原子炉内溶接構造部の表面処理方法のうち塗布工程を説
明するための図である。図1において、原子炉圧力容器
20は、低合金鋼の容器本体22を備えており、この本
体22の内壁面(炉水を臨む面)にはステンレス鋼肉盛
溶接金属24が溶着されている。そして本体22の開口
26内には溶接対象の計装ノズル配管28が挿入されて
いる。このノズル配管28の先端側は溶接の開先内にお
いてニッケル基合金の肉盛溶接金属部30を設けたあ
と、応力除去後焼鈍を行ない、しかる後に、ニッケル基
合金の付き合わせ溶接金属部32を形成してノズル配管
28に溶着されている。溶接の開先内における肉盛溶接
金属部30と付き合わせ溶接金属部32のニッケル基合
金としては、AWS A5.11−76規格で溶接棒の
種類ENiCrFe−1が使用されている。この合金組
成を示すと、0.041重量%C、2.46重量%M
n、72.13重量%Ni、14.73重量%Cr、
8.01重量%Fe、2.33重量%Nb、0.03重
量%Tiである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a view for explaining an application step in a surface treatment method for a welded structure in a nuclear reactor according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a reactor pressure vessel 20 includes a vessel body 22 made of a low alloy steel, and a stainless steel overlay welding metal 24 is welded to an inner wall surface (a surface facing the reactor water) of the body 22. . An instrumentation nozzle pipe 28 to be welded is inserted into the opening 26 of the main body 22. The tip end side of the nozzle pipe 28 is provided with a build-up weld metal portion 30 of a nickel-based alloy within the groove of the weld, then annealed after removing the stress, and thereafter, a butt weld metal portion 32 of the nickel-based alloy is removed. It is formed and welded to the nozzle pipe 28. As the nickel-based alloy of the build-up weld metal part 30 and the butt weld metal part 32 within the welding groove, the type of welding rod ENiCrFe-1 is used in accordance with the AWS A 5.11-76 standard. The alloy composition is as follows: 0.041 wt% C, 2.46 wt% M
n, 72.13 wt% Ni, 14.73 wt% Cr,
8.01 wt% Fe, 2.33 wt% Nb, and 0.03 wt% Ti.

【0023】ノズル配管28が開口26の先端側(内壁
面)に肉盛溶接金属部30と付き合わせ溶接金属部32
によって溶着されて原子炉内に溶接構造物が形成された
あとは、Nb粉末と揮発性溶媒の混濁体の塗布工程にお
いて、Nb粉末と揮発性溶媒の混濁体34がスプレー3
6から噴射される。スプレー36はノズル配管28中に
挿入されており、スプレーノズル36の端部はノズル回
転駆動装置38に接続され、ノズル回転駆動装置38は
Nb粉末塗布制御装置40とノズル回転駆動制御装置4
2に接続されている。そしてスプレーノズル36は、ノ
ズル回転駆動装置38の駆動にしたがって、混濁体34
を肉盛溶接金属部30と突き合わせ溶接金属部32に向
けて噴射し、これら原子炉内溶接構造物の表面にNb粉
末と揮発性溶媒の混濁体34を塗布する。これら溶接構
造物の表面に混濁体34が塗布されると、これら溶接構
造物の表面にはNb粉末塗布層44が形成される。この
Nb粉末の平均粒径は0.5μm以下であり、Nb粉末
塗布層44の厚さは少なくとも5μm以上が適当であ
る。
A nozzle pipe 28 is attached to a tip side (inner wall surface) of the opening 26 with a build-up weld metal part 30 and a weld metal part 32.
After the welding structure is formed by welding in the nuclear reactor, the turbid body 34 of the Nb powder and the volatile solvent is sprayed in the application step of the turbid body of the Nb powder and the volatile solvent in the application step.
Injected from 6. The spray 36 is inserted into the nozzle pipe 28, and the end of the spray nozzle 36 is connected to a nozzle rotation driving device 38. The nozzle rotation driving device 38 includes an Nb powder coating control device 40 and a nozzle rotation driving control device 4.
2 are connected. Then, the spray nozzle 36 moves the turbid body 34 according to the driving of the nozzle rotation driving device 38.
Is sprayed toward the butt weld metal part 30 and the butt weld metal part 32, and a turbid body 34 of Nb powder and a volatile solvent is applied to the surfaces of these welded structures in the nuclear reactor. When the turbid body 34 is applied to the surfaces of these welded structures, an Nb powder coating layer 44 is formed on the surfaces of these welded structures. The average particle size of the Nb powder is 0.5 μm or less, and the thickness of the Nb powder coating layer 44 is suitably at least 5 μm.

【0024】Nb粉末と揮発性溶媒の混濁体34の塗布
工程において、Nbを0.5μm以下の粒径の小さい粉
末にするのは、溶接の開先内の肉盛溶接金属部30およ
び突き合わせ溶接金属部32のニッケル基合金の表面層
の溶融部分にNbを溶解しやすくするためと、スプレー
方式によってNbを搬送しやすくするためである。
In the step of applying the turbid body 34 of the Nb powder and the volatile solvent, Nb is made into a powder having a small particle size of 0.5 μm or less because the overlay welding metal portion 30 in the welding groove and the butt welding are used. This is for facilitating the dissolution of Nb in the molten portion of the nickel-based alloy surface layer of the metal part 32 and for facilitating the transport of Nb by a spray method.

【0025】次に、本発明における溶融工程の第1実施
形態を図2にしたがって説明する。本実施形態は、ノズ
ル配管28内にレーザ制御駆動管46を挿入し、この駆
動管46の一端をレーザ機構部駆動装置48に接続し、
他端をアーム50に接続し、駆動装置48にレーザ発信
機52、機構部駆動制御装置54を接続し、アーム50
の先端側にレンズ・ミラー格納部56を接続し、レンズ
ミラー格納部56から溶接構造物に向けてレーザ光58
を照射するようにしたものである。
Next, a first embodiment of the melting step in the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, a laser control drive pipe 46 is inserted into the nozzle pipe 28, and one end of the drive pipe 46 is connected to a laser mechanism drive 48,
The other end is connected to the arm 50, and the laser transmitter 52 and the mechanism drive control unit 54 are connected to the drive unit 48.
A lens / mirror storage section 56 is connected to the distal end of the laser beam 58 and a laser beam 58 is directed from the lens / mirror storage section 56 toward the welded structure.
Is irradiated.

【0026】すなわち、本実施形態においては、図1に
示す塗布工程の後、Nb粉末塗布層44に向けてレーザ
光58を照射し、Nb粉末塗布層44をレーザ光58の
熱エネルギーによって溶融させる溶融工程が行なわれ
る。レーザ光58の熱エネルギーによってNb粉末塗布
層44が溶融されると、この表面には表面溶融処理層6
0が形成される。
That is, in the present embodiment, after the coating step shown in FIG. 1, the Nb powder coating layer 44 is irradiated with the laser beam 58 and the Nb powder coating layer 44 is melted by the thermal energy of the laser beam 58. A melting step is performed. When the Nb powder coating layer 44 is melted by the thermal energy of the laser beam 58, the surface melting treatment layer 6
0 is formed.

【0027】本実施形態におけるレーザ発信機52によ
るレーザはYAGレーザであり、レーザ発信機52から
出力されるレーザはレーザ機構部駆動装置48、レーザ
制御駆動管46、アーム50、レンズ・ミラー格納部5
6に伝送され、レンズ・ミラー格納部56からNb粉末
塗布層44に向けてレーザ光58が照射される。なおレ
ーザ光はグラスファイバによって伝送される。また、Y
AGレーザ照射の条件は、出力:0.45kW、パルス
周波数:30Hz、レーザ照射速度:1mm/s、シー
ルドガス:アルゴンである。
In this embodiment, the laser emitted from the laser oscillator 52 is a YAG laser, and the laser output from the laser oscillator 52 is a laser mechanism drive unit 48, a laser control drive tube 46, an arm 50, a lens mirror storage unit. 5
The laser light 58 is transmitted to the Nb powder coating layer 44 from the lens / mirror storage unit 56. The laser light is transmitted by a glass fiber. Also, Y
The conditions of the AG laser irradiation are as follows: output: 0.45 kW, pulse frequency: 30 Hz, laser irradiation speed: 1 mm / s, shielding gas: argon.

【0028】本実施形態においては、Nb粉末塗布層4
4の表面層にレーザ光58を照射してNbを溶融させる
と、溶接構造物表面層のNb含有量が増加し、Nbはニ
ッケル基合金内に存在するCと反応し、CをNbCとし
て固定し、材料を安定化させる。したがって、その後の
材料表面溶融層の冷却過程において、結晶粒界でCとC
rが反応してCr炭化物が形成されないので、Cr欠乏
現象、すなわち鋭敏化を生じず、耐粒界腐食性が低下す
ることはない。
In this embodiment, the Nb powder coating layer 4
When Nb is melted by irradiating the surface layer of No. 4 with the laser beam 58, the Nb content of the welded structure surface layer increases, and Nb reacts with C present in the nickel-based alloy, fixing C as NbC. And stabilize the material. Therefore, in the subsequent cooling process of the material surface molten layer, C and C
Since r does not react to form Cr carbide, the Cr deficiency phenomenon, that is, sensitization does not occur, and the intergranular corrosion resistance does not decrease.

【0029】したがって、本実施形態によれば、圧力容
器の炉水中に配置されるニッケル基合金製原子炉内溶接
構造物の腐食による損傷を未然に防止でき、原子力プラ
ントの稼動率を維持することができる。
Therefore, according to this embodiment, it is possible to prevent damage due to corrosion of a welded structure in a reactor made of a nickel-based alloy placed in the reactor water of a pressure vessel, and to maintain the operation rate of a nuclear power plant. Can be.

【0030】次に、本発明における溶融工程の他の実施
形態を図3にしたがって説明する。
Next, another embodiment of the melting step in the present invention will be described with reference to FIG.

【0031】本実施形態は、容器本体22の開口26内
にステンレス鋼ハウジング管62を挿入し、ハウジング
管62の管の途中を、圧力容器20の内壁面を構成する
ニッケル基合金の肉盛溶接金属部64にニッケル基合金
の突き合わせ溶接金属部66で溶着するとともに、ハウ
ジング管62のうち炉水に接する面にスタッブ管68を
装着し、スタッブ管68の両端側をハウジング管62の
外周側にニッケル基金属の突き合わせ溶接金属部66と
ニッケル基合金の突き合わせ溶接金属部70によって溶
着する。この場合、各ニッケル基溶接金属部64、66
の表面層はTIG・トーチ72によるアーク放電74に
より溶かされる。このTIGトーチ72に供給されるワ
イヤはNb:4〜20重量%、Cr:15〜30重量
%、Ni:60重量%以上を含有する合金である。この
Nbを高めた合金を突き合わせ溶接金属部66、70の
表面層に少量溶かし込む。このときのTIG溶接条件
は、平均電流:50A、アーク電圧:12V、溶接速
度:50mm/MIN、シールドガス:Arである。
In the present embodiment, a stainless steel housing tube 62 is inserted into the opening 26 of the container body 22, and a halfway of the housing tube 62 is overlaid with a nickel-based alloy forming the inner wall surface of the pressure container 20. A butt weld metal portion 66 made of a nickel-based alloy is welded to the metal portion 64, and a stub tube 68 is attached to a surface of the housing tube 62 that comes into contact with the reactor water. The welding is performed by the butt weld metal portion 66 of the nickel base metal and the butt weld metal portion 70 of the nickel base alloy. In this case, each nickel-based weld metal portion 64, 66
Is melted by the arc discharge 74 from the TIG torch 72. The wire supplied to the TIG torch 72 is an alloy containing Nb: 4 to 20% by weight, Cr: 15 to 30% by weight, and Ni: 60% by weight or more. A small amount of the Nb-enhanced alloy is melted into the surface layers of the butt weld metal portions 66 and 70. TIG welding conditions at this time are: average current: 50 A, arc voltage: 12 V, welding speed: 50 mm / MIN, shield gas: Ar.

【0032】ワイヤのNb合金の含有Nb量を多くした
のは、ニッケル基溶接金属の表面層で組成の希釈があっ
ても、十分なNb量の表面層にするためである。すなわ
ちCrおよびNi量はニッケル基溶接金属の表面層で組
成に合わせるためである。
The reason why the Nb content of the Nb alloy in the wire is increased is to provide a surface layer having a sufficient Nb content even if the composition is diluted in the surface layer of the nickel-base weld metal. That is, the amounts of Cr and Ni are adjusted to the composition in the surface layer of the nickel-based weld metal.

【0033】本実施形態においては、Nb粉末塗布層4
4の表面層のNbをアーク放電74により溶融させる
と、溶接構造物表面層のNb含有量が増加し、Nbはニ
ッケル基合金内に存在するCと反応し、CをNbCとし
て固定し、材料を安定化させる。したがって、その後の
材料表面溶融層の冷却過程において、結晶粒界でCとC
rが反応してCr炭化物が形成されないので、Cr欠乏
現象、すなわち鋭敏化を生じず、耐粒界腐食性が低下す
ることはない。
In this embodiment, the Nb powder coating layer 4
When Nb of the surface layer of No. 4 is melted by arc discharge 74, the Nb content of the surface layer of the welded structure increases, and Nb reacts with C present in the nickel-based alloy to fix C as NbC, Stabilize. Therefore, in the subsequent cooling process of the material surface molten layer, C and C
Since r does not react to form Cr carbide, the Cr deficiency phenomenon, that is, sensitization does not occur, and the intergranular corrosion resistance does not decrease.

【0034】したがって、本実施形態によれば、圧力容
器の炉水中に配置されるニッケル基合金製原子炉内溶接
構造物の腐食による損傷を未然に防止でき、原子力プラ
ントの稼動率を維持することができる。
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to prevent damage due to corrosion of the welded structure in the reactor of the nickel-based alloy placed in the reactor water of the pressure vessel, and to maintain the operation rate of the nuclear power plant. Can be.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
溶接構造物の表面にNbを供給し、溶接構造物の表面層
金属と供給したNbに熱エネルギーを与えて両者を溶融
融合して合金化するようにしたため、ニッケル基合金の
耐粒界腐食特性を改善することができるとともに、圧力
容器の炉水中に配置されるニッケル基合金製原子炉内溶
接構造物の腐食による損傷を未然に防止でき、原子力プ
ラントの稼動率を維持することができる。
As described above, according to the present invention,
Nb was supplied to the surface of the welded structure, and thermal energy was applied to the surface layer metal of the welded structure and the supplied Nb to melt and fuse the two to form an alloy. Can be improved, and damage due to corrosion of the welded structure in the reactor made of nickel-based alloy placed in the reactor water of the pressure vessel can be prevented beforehand, and the operation rate of the nuclear power plant can be maintained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態を示すNb粉末の塗布工程
を説明するための図である。
FIG. 1 is a view for explaining an Nb powder application step according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態におけるレーザによる溶融
工程を説明するための図である。
FIG. 2 is a view for explaining a melting step using a laser according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の他の実施形態におけるアーク放電によ
る溶融工程を説明するための図である。
FIG. 3 is a view for explaining a melting step by arc discharge in another embodiment of the present invention.

【図4】ニッケル基合金表面層におけるNbの組成の変
化を説明するための特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram for explaining a change in the composition of Nb in a nickel-based alloy surface layer.

【図5】従来の原子炉圧力容器の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of a conventional reactor pressure vessel.

【図6】従来の計装ノズルの溶接部の要部断面図であ
る。
FIG. 6 is a sectional view of a main part of a welded portion of a conventional instrumentation nozzle.

【図7】ニッケル基合金の改良ASTM G28試験に
よる粒界腐食試験結果を示す特性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the results of an intergranular corrosion test of a nickel-based alloy by an improved ASTM G28 test.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 原子炉圧力容器 22 容器本体 24 ステンレス鋼肉盛溶接金属部 26 開口 28 ノズル配管 30 ニッケル基合金の肉盛溶接金属部 32 ニッケル基合金の突き合わせ溶接金属部 34 混濁体 36 スプレーノズル 38 ノズル回転駆動装置 40 Nb粉末塗布制御装置 42 ノズル回転駆動制御装置 44 Nb粉末塗布層 46 レーザ制御駆動管 48 レーザ機構部駆動装置 50 アーム 52 レーザ発信機 54 レーザ機構部駆動制御装置 56 レンズ・ミラー格納部 58 レーザ光 60 表面溶融処理層 Reference Signs List 20 Reactor pressure vessel 22 Vessel main body 24 Stainless steel overlay welding metal part 26 Opening 28 Nozzle pipe 30 Nickel based alloy overlay welding metal part 32 Nickel based alloy butt welding metal part 34 Turbid body 36 Spray nozzle 38 Nozzle rotary drive Apparatus 40 Nb powder application control device 42 Nozzle rotation drive control device 44 Nb powder application layer 46 Laser control drive tube 48 Laser mechanism drive 50 Arm 52 Laser transmitter 54 Laser mechanism drive control 56 Lens / mirror storage 58 Laser Hikari 60 surface melting layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G21D 1/00 G21D 1/00 W ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G21D 1/00 G21D 1/00 W

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原子炉圧力容器の開口に挿入された溶接
対象を前記圧力容器の内壁面にニッケル基合金で溶接
し、この溶接によって圧力容器内に形成された溶接構造
物の表面を処理するに際して、 前記溶接構造物の表面にNbを供給し、前記溶接構造物
の表面層金属と前記供給したNbに熱エネルギーを与え
て両者を溶融融合して合金化することを特徴とする原子
炉内溶接構造物の表面処理方法。
An object to be welded inserted into an opening of a reactor pressure vessel is welded to an inner wall surface of the pressure vessel with a nickel-based alloy, and a surface of a welded structure formed in the pressure vessel is treated by the welding. In the nuclear reactor, Nb is supplied to the surface of the welded structure, and thermal energy is applied to the surface layer metal of the welded structure and the supplied Nb to melt and fuse the two. Surface treatment method for welded structures.
【請求項2】 前記溶接構造物の表面層金属と前記供給
したNbに熱エネルギーを与えるに際して、アーク放電
による熱エネルギーまたはレーザ光による熱エネルギー
を利用することを特徴とする請求項1に記載の原子炉内
溶接構造物の表面処理方法。
2. The method according to claim 1, wherein when applying heat energy to the surface layer metal of the welded structure and the supplied Nb, heat energy by an arc discharge or heat energy by a laser beam is used. Surface treatment method for welded structures in reactors.
【請求項3】 前記溶接構造物の表面にNbを供給する
に際して、金属Nbの粉末と揮発性溶媒の混濁体を前記
溶接構造物の表面に塗布することを特徴とする請求項1
または2に記載の原子炉内溶接構造物の表面処理方法。
3. The method according to claim 1, wherein when supplying Nb to the surface of the welding structure, a turbid body of powder of metal Nb and a volatile solvent is applied to the surface of the welding structure.
Or the surface treatment method for a welded structure in a nuclear reactor according to item 2.
【請求項4】 前記溶接構造物の表面に供給するNbは
Nb:4〜20重量%、Cr:15〜35重量%、N
i:60重量%以上を含有する合金であることを特徴と
する請求項1、2または3に記載の原子炉内溶接構造物
の表面処理方法。
4. Nb supplied to the surface of the welded structure is Nb: 4 to 20% by weight, Cr: 15 to 35% by weight,
4. The surface treatment method for a welded structure in a nuclear reactor according to claim 1, wherein i is an alloy containing 60% by weight or more.
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