JP2007224372A - METHOD FOR PRODUCING Cr-CONTAINING NICKEL BASED ALLOY TUBE - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING Cr-CONTAINING NICKEL BASED ALLOY TUBE Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To inexpensively and uniformly form a chromium oxide film on the inside face of a Cr-containing nickel based alloy tube. <P>SOLUTION: The method for producing a Cr-containing nickel based alloy tube includes: a step (1) (Fig. 1(a)) where an atmospheric gas composed of gaseous carbon dioxide and water vapor is fed to the inside of a workpiece tube 1b before being charged to a continuous heat treatment furnace 5 from the tip side of the progressing direction thereof using a gas feed device 4b and gas introduction tubes 3 arranged so as to pierce the inside of the continuous heat treatment furnace 5; a step (2) (Fig. 1(b)) where the workpiece tube 1b is charged inside the continuous heat treatment furnace 5 as an atmospheric gas composed of gaseous carbon dioxide and water vapor is fed to the inside thereof; and a step (3) (Fig. 1(c)) where, after the tip of the workpiece tube 1b reaches the outlet side of a heating zone 5a in the continuous heat treatment furnace 5, the feeding of the atmospheric gas to the inside of the workpiece tube 1b is switched to the feeding from the other gas feed device 4a. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、高温水環境で長期間にわたり使用しても、Niの溶出が少ない含Crニッケル基合金管の製造方法に係り、特に、原子力プラント用部材等の用途に好適な含Crニッケル基合金管の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a Cr-containing nickel-base alloy tube with little Ni elution even when used for a long period of time in a high-temperature water environment, and in particular, a Cr-containing nickel-base alloy suitable for applications such as nuclear plant components. The present invention relates to a method for manufacturing a pipe.

ニッケル基合金は、機械的性質に優れているので種々の部材として使用されている。特に原子炉の部材は高温水に曝されるので、耐食性に優れたニッケル基合金が使用されている。例えば、加圧水型原子炉(PWR)の蒸気発生器には60%Ni−30%Cr−10%Fe合金などが使用される。   Nickel base alloys are used as various members because of their excellent mechanical properties. In particular, since the members of the nuclear reactor are exposed to high-temperature water, nickel-based alloys having excellent corrosion resistance are used. For example, a 60% Ni-30% Cr-10% Fe alloy is used for a steam generator of a pressurized water reactor (PWR).

これらの部材は、数年から数10年の間、原子炉の炉水環境である300℃前後の高温水の環境で用いられることになる。ニッケル基合金は、耐食性に優れており腐食速度は遅いものの、長期間の使用により微量のNiが母材から溶出する。   These members will be used in the environment of high-temperature water at around 300 ° C., which is the reactor water environment for several years to several decades. Nickel-based alloys are excellent in corrosion resistance and have a slow corrosion rate, but a trace amount of Ni elutes from the base material after long-term use.

溶出したNiは、炉水が循環する過程で、炉心部に運ばれ燃料の近傍で中性子の照射を受ける。Niが中性子照射を受けると核反応により放射性Coに変換する。この放射性Coは、半減期が非常に長いため、放射線を長期間放出し続ける。従って、Niの溶出量が多くなると、定期検査などをおこなう作業者の被曝線量が増大する。   The eluted Ni is transported to the core in the process of circulating the reactor water and irradiated with neutrons in the vicinity of the fuel. When Ni is irradiated with neutron, it is converted to radioactive Co by nuclear reaction. Since this radioactive Co has a very long half-life, it continues to emit radiation for a long time. Therefore, when the amount of Ni elution increases, the exposure dose of workers who perform periodic inspections and the like increases.

被曝線量を少なくすることは、軽水炉を長期にわたり使用していく上で非常に重要な課題である。従って、これまでにも材料側の耐食性の改善や原子炉水の水質を制御することによりニッケル基合金中のNiの溶出を防止する対策が採られてきた。   Reducing the exposure dose is a very important issue for long-term use of light water reactors. Therefore, measures have been taken to prevent elution of Ni in the nickel-base alloy by improving the corrosion resistance on the material side and controlling the water quality of the reactor water.

特許文献1にはニッケル基合金伝熱管を10-2〜10-4 Torrという真空度の雰囲気で、400〜750℃の温度域で焼鈍してクロム酸化物を主体とする酸化被膜を形成させ、耐全面腐食性を改善する方法が開示されている。 In Patent Document 1, a nickel-base alloy heat transfer tube is annealed in a temperature range of 400 to 750 ° C. in an atmosphere of a vacuum degree of 10 −2 to 10 −4 Torr to form an oxide film mainly composed of chromium oxide. A method for improving the overall corrosion resistance is disclosed.

特許文献2にはニッケル基析出強化型合金の溶体化処理後に、10-3Torr〜大気圧空気下の酸化雰囲気で時効硬化処理及び酸化被膜形成処理の少なくとも一部を兼ねて行なう加熱処理を施す原子力プラント用部材の製造方法が開示されている。 In Patent Document 2, after a solution treatment of a nickel-base precipitation strengthened alloy, a heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere under air of 10 −3 Torr to atmospheric pressure to perform at least a part of an age hardening treatment and an oxide film formation treatment. A method for manufacturing a member for a nuclear power plant is disclosed.

特許文献3にはニッケル基合金製品を露点が-60℃〜+20℃である水素または水素とアルゴンの混合雰囲気中で熱処理するニッケル基合金製品の製造方法が開示されている。   Patent Document 3 discloses a method for producing a nickel-based alloy product in which a nickel-based alloy product is heat-treated in a mixed atmosphere of hydrogen or hydrogen and argon having a dew point of −60 ° C. to + 20 ° C.

特許文献4にはNiとCrとを含有する合金ワークピースを、水蒸気と少なくとも1種の非酸化性ガスとのガス混合物に曝して、クロム富化層を形成させる方法が開示されている。   Patent Document 4 discloses a method of forming a chromium-enriched layer by exposing an alloy workpiece containing Ni and Cr to a gas mixture of water vapor and at least one non-oxidizing gas.

特許文献5には、ニッケル基合金管の内表面に、高温水環境でNiの溶出を抑制する2層構造の酸化被膜を確実かつ高能率に生成させる熱処理方法として、連続式熱処理炉の出側に少なくとも2基のガス供給装置を設けるか、出側および入側にそれぞれ1基のガス供給装置を設け、これらのガス供給装置のうちの1基と炉内を貫通するガス導入管とを用いて、熱処理炉に装入する前のワーク管の内部に、その進行方向の先端側から露点が-60℃から+20℃までの範囲内にある水素または水素とアルゴンの混合ガスからなる雰囲気ガスを供給しつつ管を炉に装入して650〜1200℃で1〜1200分保持する際、管の先端が炉の出側に到達した後に、管の内部への雰囲気ガスの供給を他のガス供給装置からの供給に切り替える操作を繰り返す熱処理方法が開示されている。   Patent Document 5 discloses a continuous heat treatment furnace as a heat treatment method for reliably and efficiently generating a two-layered oxide film that suppresses elution of Ni in a high-temperature water environment on the inner surface of a nickel-based alloy tube. At least two gas supply devices are provided on the outlet, or one gas supply device is provided on each of the outlet side and the inlet side, and one of these gas supply devices and a gas introduction pipe penetrating the inside of the furnace are used. Then, an atmosphere gas composed of hydrogen or a mixed gas of hydrogen and argon having a dew point in the range of −60 ° C. to + 20 ° C. from the front end side in the traveling direction is introduced into the work tube before charging into the heat treatment furnace. When supplying the tube to the furnace while supplying it and holding it at 650 to 1200 ° C. for 1 to 1200 minutes, after the tip of the tube reaches the exit side of the furnace, the supply of the atmospheric gas to the inside of the tube Repeated operation to switch to supply from supply device The heat treatment method is disclosed.

特開昭64−55366号公報JP-A-64-55366 特開平8-29571号公報JP-A-8-29571 特開2002-121630号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-121630 特開2002-322553号公報JP 2002-322553 A 特開2003-239060号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-239060

特許文献1に開示の方法によって形成される被膜は、その厚さが不十分であるため、長期間の使用により被膜が損傷するなどして、溶出防止効果が失われてしまうという問題がある。   Since the film formed by the method disclosed in Patent Document 1 is insufficient in thickness, there is a problem that the elution prevention effect is lost due to damage of the film due to long-term use.

特許文献2に開示の方法には、酸化したNiが被膜中に取り込まれやすく、使用中にこのNiが溶出するという問題がある。   The method disclosed in Patent Document 2 has a problem in that oxidized Ni is easily taken into the film, and this Ni is eluted during use.

そして、特許文献3および4に開示の方法のように、水蒸気量(露点)を制御して酸化被膜を形成させる方法、特許文献5に開示の方法のように、雰囲気ガスとして露点を制御した水素ガスまたは水素とアルゴンガスを用いる熱処理方法では、水蒸気の入側と出側とで均一な酸化被膜を形成することが困難である。これは下記の理由による。   Then, as in the methods disclosed in Patent Documents 3 and 4, a method of controlling the amount of water vapor (dew point) to form an oxide film, and as in the method disclosed in Patent Document 5, hydrogen having a dew point controlled as an atmospheric gas. In the heat treatment method using gas or hydrogen and argon gas, it is difficult to form a uniform oxide film on the inlet side and the outlet side of water vapor. This is due to the following reasons.

例えば、長尺管の酸化被膜の様な連続処理の場合、生成する酸化被膜の厚さは、酸素ポテンシャルだけでなく、被処理材の表面における酸化性ガスの濃度境界層を通しての拡散性に律速される。ここで、濃度境界層とは、被処理材の表面と表面から離れた箇所(例えば、管内側の中心軸付近)とにおけるガスの濃度分布の境界層をいう。この拡散性は、ガスの拡散係数、動粘性係数等の物理的性質およびガスの濃度、流速等の酸化処理条件による影響を受ける。水蒸気(H2O)は、上記の拡散性がCO2等の他の酸化性ガスに対して大きいので、水蒸気以外に酸化性ガスが存在しない雰囲気下での酸化処理を施す場合、水蒸気の入側と出側とで均一な酸化被膜を形成することが困難となる。 For example, in the case of continuous processing such as an oxide film on a long tube, the thickness of the oxide film to be generated is determined not only by the oxygen potential but also by the diffusivity through the concentration boundary layer of the oxidizing gas on the surface of the material to be processed. Is done. Here, the concentration boundary layer refers to the boundary layer of the gas concentration distribution at the surface of the material to be processed and at a position away from the surface (for example, near the central axis inside the tube). This diffusivity is affected by physical properties such as gas diffusion coefficient and kinematic viscosity coefficient, and oxidation treatment conditions such as gas concentration and flow velocity. Since water vapor (H 2 O) has a higher diffusivity than other oxidizing gases such as CO 2 , when performing an oxidation treatment in an atmosphere in which no oxidizing gas other than water vapor exists, It becomes difficult to form a uniform oxide film on the side and the exit side.

本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、安価で、かつ均一にクロム酸化物を含Crニッケル基合金管の表面に形成させることができる含Crニッケル基合金管の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve these problems, and is inexpensive and can produce a chromium-containing nickel-based alloy tube that can uniformly form chromium oxide on the surface of the Cr-containing nickel-based alloy tube. It aims to provide a method.

本発明は、下記の(A)〜(K)に示す含Crニッケル基合金管の製造方法を要旨とする。   The gist of the present invention is a method for producing a Cr-containing nickel-base alloy tube shown in the following (A) to (K).

(A)含Crニッケル基合金からなるワーク管を連続式熱処理炉で加熱保持しつつ、連続式熱処理炉の出側にワーク管の進行方向に移動自在に設けた少なくとも2基のガス供給装置により、ワーク管の内部に雰囲気ガスを供給して、ワーク管の内面にクロム酸化物被膜を形成させる含Crニッケル基合金管の製造方法であって、下記の(1)〜(3)の工程を有することを特徴とする含Crニッケル基合金管の製造方法。
(1)連続式熱処理炉に装入する前のワーク管の内部に、1基のガス供給装置と、連続式熱処理炉内を貫通するように配置されたガス導入管とを用いて、その進行方向の先端側から、二酸化炭素ガスおよび水蒸気からなる雰囲気ガスを供給する工程、
(2)ワーク管を、その内部に二酸化炭素ガスおよび水蒸気からなる雰囲気ガスを供給しつつ、連続式熱処理炉内に装入する工程、
(3)ワーク管の先端が連続式熱処理炉の加熱帯の出側に到達した後に、ワーク管の内部への二酸化炭素ガスおよび水蒸気からなる雰囲気ガスの供給を他のガス供給装置からの供給に切り替える工程。
(A) At least two gas supply devices provided on the outlet side of the continuous heat treatment furnace so as to be movable in the advancing direction of the work tube while heating and holding the work tube made of a Cr-containing nickel-based alloy in a continuous heat treatment furnace A method for producing a Cr-containing nickel-base alloy tube in which an atmospheric gas is supplied to the inside of a work tube to form a chromium oxide film on the inner surface of the work tube, comprising the following steps (1) to (3): A method for producing a Cr-containing nickel-base alloy tube, comprising:
(1) Progress using a gas supply device and a gas introduction pipe arranged so as to penetrate through the inside of the work pipe before charging into the continuous heat treatment furnace Supplying an atmospheric gas composed of carbon dioxide gas and water vapor from the leading end side in the direction;
(2) A step of charging the work tube into a continuous heat treatment furnace while supplying an atmosphere gas composed of carbon dioxide gas and water vapor therein.
(3) After the tip of the work tube reaches the exit side of the heating zone of the continuous heat treatment furnace, supply of atmospheric gas consisting of carbon dioxide gas and water vapor into the work tube is supplied from another gas supply device. Switching process.

(B)含Crニッケル基合金からなるワーク管を連続式熱処理炉で加熱保持しつつ、連続式熱処理炉の入側および出側それぞれに、ワーク管の進行方向に移動自在に設けたガス供給装置により、ワーク管の内部に雰囲気ガスを供給して、ワーク管の内面にクロム酸化物被膜を形成させる含Crニッケル基合金管の製造方法であって、下記の(1)〜(3)の工程を有することを特徴とする含Crニッケル基合金管の製造方法。
(1)連続式熱処理炉に装入する前のワーク管の内部に、連続式熱処理炉の入側に設けたガス供給装置と、ワーク管よりも長くかつ連続式熱処理炉内を貫通するように配置されるガス導入管とを用いて、その進行方向の先端側から、二酸化炭素ガスおよび水蒸気からなる雰囲気ガスを供給する工程、
(2)ワーク管を、その内部に二酸化炭素ガスおよび水蒸気からなる雰囲気ガスを供給しつつ、連続式熱処理炉内に装入する工程、
(3)ワーク管の先端が連続式熱処理炉の加熱帯の出側に到達した後に、ワーク管の内部への二酸化炭素ガスおよび水蒸気からなる雰囲気ガスの供給を連続式熱処理炉の出側に設けたガス供給装置からの供給に切り替える工程。
(B) A gas supply device that is provided so as to be movable in the moving direction of the work tube on each of the entrance side and the exit side of the continuous heat treatment furnace while heating and holding the work tube made of a Cr-containing nickel-based alloy in the continuous heat treatment furnace Is a method for producing a Cr-containing nickel-based alloy tube in which an atmospheric gas is supplied to the inside of the work tube to form a chromium oxide coating on the inner surface of the work tube, the following steps (1) to (3) A method for producing a Cr-containing nickel-base alloy tube, comprising:
(1) Inside the work tube before charging into the continuous heat treatment furnace, a gas supply device provided on the entry side of the continuous heat treatment furnace, and longer than the work tube and passing through the continuous heat treatment furnace A step of supplying an atmospheric gas composed of carbon dioxide gas and water vapor from the leading end side in the traveling direction using a gas introduction pipe disposed;
(2) A step of charging the work tube into a continuous heat treatment furnace while supplying an atmosphere gas composed of carbon dioxide gas and water vapor therein.
(3) After the tip of the work tube reaches the exit side of the heating zone of the continuous heat treatment furnace, an atmosphere gas supply made of carbon dioxide gas and water vapor is provided on the exit side of the continuous heat treatment furnace. Switching to supply from a gas supply device.

(C)雰囲気ガスが、二酸化炭素ガスの一部に代えて、5Vol.%以下の酸素ガスを含むことを特徴とする上記(A)または(B)に記載の含Crニッケル基合金管の製造方法。   (C) The production of a Cr-containing nickel-based alloy tube according to (A) or (B) above, wherein the atmospheric gas contains 5 vol.% Or less of oxygen gas instead of part of the carbon dioxide gas Method.

(D)雰囲気ガスが、二酸化炭素ガスの一部に代えて、非酸化性ガスを含むことを特徴とする上記(A)から(C)までのいずれかに記載の含Crニッケル基合金管の製造方法。   (D) The Cr-containing nickel-based alloy tube according to any one of (A) to (C) above, wherein the atmospheric gas contains a non-oxidizing gas instead of a part of the carbon dioxide gas Production method.

(E)非酸化性ガスが、水素ガス、希ガス、一酸化炭素ガス、窒素ガスもしくは炭化水素ガスまたはこれらの混合物からなることを特徴とする上記(D)に記載の含Crニッケル基合金管の製造方法。   (E) The non-oxidizing gas is composed of hydrogen gas, rare gas, carbon monoxide gas, nitrogen gas or hydrocarbon gas, or a mixture thereof. Manufacturing method.

(F)雰囲気ガスの二酸化炭素ガスの濃度が、50Vol.%以下であることを特徴とする上記(A)から(E)までのいずれかに記載の含Crニッケル基合金管の製造方法。   (F) The method for producing a Cr-containing nickel-based alloy tube according to any one of (A) to (E) above, wherein the concentration of carbon dioxide gas in the atmospheric gas is 50 Vol.% Or less.

(G)雰囲気ガスの水蒸気の濃度が、0.01〜7.5Vol%であることを特徴とする上記(A)から(F)までのいずれかに記載の含Crニッケル基合金管の製造方法。   (G) The method for producing a Cr-containing nickel-base alloy tube according to any one of (A) to (F) above, wherein the concentration of water vapor in the atmospheric gas is 0.01 to 7.5 Vol%.

(H)含Crニッケル基合金管が、質量%で、C:0.15%以下、Si:1.00%以下、Mn:2.0%以下、P:0.030%以下、S:0.030%以下、Cr:10.0〜40.0%、Fe:15.0%以下、Ti:0.5%以下、Cu:0.50%以下およびAl:2.00%以下を含有し、残部がNiおよび不純物からなることを特徴とする上記(A)から(G)までのいずれかに記載の含Crニッケル基合金管の製造方法。   (H) Cr-containing nickel-base alloy tube in mass%, C: 0.15% or less, Si: 1.00% or less, Mn: 2.0% or less, P: 0.030% or less, S: 0.030% or less, Cr: 10.0-40.0 %, Fe: 15.0% or less, Ti: 0.5% or less, Cu: 0.50% or less, and Al: 2.00% or less, with the balance being Ni and impurities, (A) to (G) above A method for producing a Cr-containing nickel-base alloy tube according to any one of the above.

(I)含Crニッケル基合金管が、Niの一部に代えて、質量%で、Nbおよび/またはTaをいずれか単体または合計で3.15〜4.15%含有することを特徴とする上記(H)に記載の含Crニッケル基合金管の製造方法。   (I) The above-mentioned (H), wherein the Cr-containing nickel-base alloy tube contains Nb and / or Ta alone or in a total of 3.15 to 4.15% by mass% instead of a part of Ni A method for producing a Cr-containing nickel-base alloy tube as described in 1.

(J)含Crニッケル基合金管が、Niの一部に代えて、質量%で、Moを8〜10%含有することを特徴とする上記(H)または(I)に記載の含Crニッケル基合金管の製造方法。   (J) Cr-containing nickel as described in (H) or (I) above, wherein the Cr-containing nickel-based alloy tube contains 8 to 10% of Mo in mass% instead of part of Ni Manufacturing method of base alloy tube.

(K)含Crニッケル基合金管が原子力プラント用部材として用いられることを特徴とする上記(A)から(J)までのいずれかに記載の含Crニッケル基合金管の製造方法。   (K) The method for producing a Cr-containing nickel-based alloy pipe according to any one of (A) to (J), wherein the Cr-containing nickel-based alloy pipe is used as a member for a nuclear power plant.

なお、「クロム酸化物被膜」とは、Cr23を主体とする酸化被膜を意味し、Cr23以外の酸化物、例えば、MnCr24、TiO2、Al23、SiO2などの酸化物が含まれていてもよい。また、含Crニッケル基合金の表面にクロム酸化物からなる酸化被膜を有するのであれば、クロム酸化物層の上層(外側の層)および/または下層(内側の層)に他の酸化物層が形成されていてもよい。 The “chromium oxide film” means an oxide film mainly composed of Cr 2 O 3 , and an oxide other than Cr 2 O 3 , for example, MnCr 2 O 4 , TiO 2 , Al 2 O 3 , SiO 2 An oxide such as 2 may be included. In addition, if the Cr-containing nickel-based alloy has an oxide film made of chromium oxide, another oxide layer is formed on the upper layer (outer layer) and / or lower layer (inner layer) of the chromium oxide layer. It may be formed.

本発明によれば、含Crニッケル基合金管の内面に、安価で、かつ均一にクロム酸化物被膜を形成させることができる。本発明方法により製造された含Crニッケル基合金管は、高温水環境、例えば、原子力発電プラントにおける高温水環境で長時間にわたり使用してもNiの溶出が極めて少ないから、蒸気発生器管(Steam Generator tubing)等の高温水中で使用される部材、特に原子力プラント用部材に最適である。   According to the present invention, a chromium oxide film can be uniformly and inexpensively formed on the inner surface of a Cr-containing nickel-based alloy tube. The Cr-containing nickel-base alloy tube produced by the method of the present invention has a very low elution of Ni even when used for a long time in a high-temperature water environment, for example, a high-temperature water environment in a nuclear power plant. It is most suitable for members used in high-temperature water such as generator tubing, especially for nuclear power plants.

1.雰囲気ガスの供給方法について
1−1.請求項1に係る発明(第1発明)における雰囲気ガス供給方法について
図1は、第1発明に係る含Crニッケル基合金管の製造方法の一実施態様の例を示す平面図(炉内部分は炉中の平面図)である。図1(a)は先行の熱処理中のワーク管群1aと後続の熱処理前のワーク管群1bに対する管の内部への雰囲気ガスの供給態様を示す。図1(b)は熱処理中の先行ワーク管群1aと後続ワーク管群1bに対する管の内部への雰囲気ガスの供給態様を示す。図1(c)は熱処理中の後続ワーク管群1bに対する管の内部への雰囲気ガスの供給切り替え態様を示す。図2は、図1におけるガス導入管およびヘッダーを示す拡大平面図である。
1. 1. About supply method of atmospheric gas 1-1. FIG. 1 is a plan view showing an example of an embodiment of a method for producing a Cr-containing nickel-base alloy tube according to the first invention (inside the furnace part) It is a plan view in the furnace). FIG. 1A shows a supply mode of atmospheric gas to the inside of the pipe for the workpiece tube group 1a during the preceding heat treatment and the workpiece tube group 1b before the subsequent heat treatment. FIG. 1B shows a supply mode of atmospheric gas to the inside of the pipes for the preceding work tube group 1a and the subsequent work tube group 1b during the heat treatment. FIG. 1C shows a mode of switching the supply of atmospheric gas to the inside of the tube for the subsequent workpiece tube group 1b during the heat treatment. FIG. 2 is an enlarged plan view showing the gas introduction pipe and the header in FIG.

図1において、連続式熱処理炉(以下、単に熱処理炉という)5は、加熱帯5aと冷却帯5bとを備えている。この熱処理炉5の炉内雰囲気は水素ガス雰囲気で、大気が流入しないように大気圧よりも若干高い炉圧に設定されている。   In FIG. 1, a continuous heat treatment furnace (hereinafter simply referred to as a heat treatment furnace) 5 includes a heating zone 5a and a cooling zone 5b. The furnace atmosphere of the heat treatment furnace 5 is a hydrogen gas atmosphere, and is set to a furnace pressure slightly higher than the atmospheric pressure so that air does not flow in.

熱処理炉5の出側(図中の右方)には、2基のガス供給装置4a、4bが設けられている。このガス供給装置4a、4bは、いずれも、白抜き矢印の方向に搬送されるワーク管群1a、1bと同じ方向へ進退可能に設けられている。なお、図示例のガス供給装置4aと4bは、干渉しないように、紙面に対して垂直な方向に位置をずらして配置されている。   Two gas supply devices 4 a and 4 b are provided on the exit side (right side in the drawing) of the heat treatment furnace 5. Each of the gas supply devices 4a and 4b is provided so as to be able to advance and retreat in the same direction as the workpiece tube groups 1a and 1b conveyed in the direction of the white arrow. Note that the gas supply devices 4a and 4b in the illustrated example are arranged with their positions shifted in a direction perpendicular to the paper surface so as not to interfere.

図2の拡大平面図に示すように、先行のワーク管群1aと後続のワーク管群1bとは、いずれもガス導入管3が並設されたヘッダー2の先細のノズル2aにその先端部が差し込まれている。ここで、ヘッダー2とガス導入管3は導通していない。   As shown in the enlarged plan view of FIG. 2, the leading work tube group 1a and the succeeding work tube group 1b are each provided with a tip portion of a tapered nozzle 2a of a header 2 in which a gas introduction tube 3 is arranged in parallel. Plugged in. Here, the header 2 and the gas introduction pipe 3 are not electrically connected.

図1に示す方法においては、雰囲気ガスを、熱処理中の先行のワーク管群1aの管の内部にはガス供給装置4aから供給し、熱処理前の後続のワーク管群1bの管の内部には先行のワーク管群1aのヘッダー2に併設されたガス導入管3を介してガス供給装置4bから供給する(同図(a)参照)。   In the method shown in FIG. 1, the atmospheric gas is supplied from the gas supply device 4a to the inside of the pipe of the preceding work tube group 1a during the heat treatment, and inside the pipe of the subsequent work tube group 1b before the heat treatment. The gas is supplied from the gas supply device 4b through the gas introduction pipe 3 provided alongside the header 2 of the preceding work pipe group 1a (see FIG. 5A).

次いで、上記の状態を保持したまま、先行のワーク管群1aと後続のワーク管群1bを白抜き矢印の方向に搬送して、熱処理炉5に装入して、両群のワーク管を熱処理する(同図(b)参照)。   Next, while maintaining the above state, the preceding workpiece tube group 1a and the succeeding workpiece tube group 1b are transported in the direction of the white arrow and charged into the heat treatment furnace 5 to heat treat the workpiece tubes of both groups. (Refer to (b) in the figure).

そして、後続のワーク管群1bの先端が熱処理炉5の加熱帯5aの出側に到達した後、ワーク管の内部への雰囲気ガスの供給を他のガス供給装置からの供給に切り替える。即ち、次の(1)〜(5)の操作を行う。   And after the front-end | tip of the subsequent workpiece tube group 1b arrives at the exit side of the heating zone 5a of the heat treatment furnace 5, the supply of the atmospheric gas into the workpiece tube is switched to the supply from another gas supply device. That is, the following operations (1) to (5) are performed.

(1) 先行のワーク管群1aのヘッダー2とガス供給装置4aの接続を解除する。
(2) 先行のワーク管群1aのガス導入管3と後続のワーク管群1bのヘッダー2の接続を解除する。
(3) 後続のワーク管群1bのヘッダー2とガス供給装置4aを接続する。即ち、後続のワーク管群1bの接続をガス供給装置4bからガス供給装置4aに切り替える。
(4) 先行のワーク管群1aのガス導入管3とガス供給装置4bの接続を解除する。
(5) ガス供給装置4bを次の後続のワーク管群1cの管内部へ雰囲気ガスを供給するために、ワーク管群1cのガス導入管3に接続すべく待機させる(同図(c)参照)。
(1) Release the connection between the header 2 of the preceding work tube group 1a and the gas supply device 4a.
(2) Release the connection between the gas introduction pipe 3 of the preceding work pipe group 1a and the header 2 of the subsequent work pipe group 1b.
(3) Connect the header 2 of the subsequent work tube group 1b and the gas supply device 4a. That is, the connection of the subsequent work tube group 1b is switched from the gas supply device 4b to the gas supply device 4a.
(4) Release the connection between the gas introduction pipe 3 and the gas supply device 4b of the preceding work pipe group 1a.
(5) In order to supply the atmospheric gas into the tube of the next succeeding work tube group 1c, the gas supply device 4b is put on standby to be connected to the gas introduction tube 3 of the work tube group 1c (see FIG. 5C). ).

1−2.請求項2に係る発明(第2発明)における雰囲気ガス供給方法について
図3は、第2発明の含Crニッケル基合金管の製造方法の一実施態様の例を示す平面図(炉内部分は炉中の平面図)である。図3(a)は熱処理前の先行のワーク管群1aに対する管の内部への雰囲気ガスの供給態様を示す。図3(b)は熱処理中の先行のワーク管群1aの管の内部への雰囲気ガスの供給切り替え態様を示す。図3(c)は熱処理中の先行のワーク管群1aと後続のワーク管群1bの管の内部への雰囲気ガスの供給態様を示す。図4は、図3におけるガス導入管およびヘッダーを示す拡大平面図である。なお、図3において、熱処理炉5は図1の場合と同じである。
1-2. FIG. 3 is a plan view showing an example of an embodiment of a method for producing a Cr-containing nickel-based alloy tube according to the second invention (the furnace interior portion is a furnace). It is a plan view inside). FIG. 3 (a) shows the supply mode of the atmospheric gas to the inside of the pipe with respect to the preceding work pipe group 1a before the heat treatment. FIG. 3B shows an aspect of switching the supply of the atmospheric gas into the pipes of the preceding work tube group 1a during the heat treatment. FIG. 3 (c) shows an aspect of supplying atmospheric gas into the pipes of the preceding work tube group 1a and the subsequent work tube group 1b during the heat treatment. FIG. 4 is an enlarged plan view showing the gas introduction pipe and the header in FIG. In FIG. 3, the heat treatment furnace 5 is the same as that in FIG.

この方法では、図1の場合と異なり、熱処理炉5の入側(図中の左方)と出側(図中の右方)に、それぞれガス供給装置4aと4bが設けられている。このガス供給装置4a、4bは、図1の場合と同様に、いずれも、白抜き矢印の方向に搬送されるワーク管群1a、1bと同じ方向へ進退可能に設けられている。   In this method, unlike the case of FIG. 1, gas supply devices 4a and 4b are provided on the entry side (left side in the figure) and the exit side (right side in the figure) of the heat treatment furnace 5, respectively. As in the case of FIG. 1, the gas supply devices 4a and 4b are provided so as to be able to advance and retreat in the same direction as the work tube groups 1a and 1b conveyed in the direction of the white arrow.

図4に示すように、熱処理前の先行のワーク管群1aおよび後続のワーク管群1bは、いずれも長手方向の中央部に設けられ、その右端部に開閉可能な栓体2bが装着された突起部2cを有するヘッダー2の先細のノズル2aにその先端部が差し込まれている。また、ガス導入管3は、ヘッダー2の長手方向の中央部に位置する先細のノズル2aにその先端部が差し込まれている。ここで、ガス導入管3の左端部の内部には、矢印方向へのガス流れのみを許容する逆止弁(図示省略)が装着されているのがよい。但し、逆止弁はなくてもよい。   As shown in FIG. 4, the preceding work tube group 1a and the subsequent work tube group 1b before the heat treatment are both provided at the center in the longitudinal direction, and a plug body 2b that can be opened and closed is attached to the right end thereof. The tip portion is inserted into the tapered nozzle 2a of the header 2 having the protruding portion 2c. Further, the gas introduction pipe 3 has a tip end inserted into a tapered nozzle 2 a located at the center in the longitudinal direction of the header 2. Here, a check valve (not shown) that allows only the gas flow in the direction of the arrow may be mounted inside the left end portion of the gas introduction pipe 3. However, the check valve may not be provided.

この図3に示す方法においては、ガス導入管3と栓体2bで閉じられたヘッダー2を介してガス供給装置(連続式熱処理炉の入側に設けられたガス供給装置)4aから前記と同じ雰囲気ガスを熱処理前の先行のワーク管群1aの管の内部に供給する(同図(a)参照)。   In the method shown in FIG. 3, the same as described above from the gas supply device (gas supply device provided on the inlet side of the continuous heat treatment furnace) 4a through the header 2 closed by the gas introduction pipe 3 and the plug 2b. Atmospheric gas is supplied to the inside of the tube of the preceding workpiece tube group 1a before the heat treatment (see FIG. 5A).

次いで、ガス供給装置4aによる雰囲気ガスの供給を保持したまま、先行のワーク管群1aを白抜き矢印の方向に搬送して、熱処理炉5の装入し、熱処理する。そして、ワーク管群1aの先端が熱処理炉5の加熱帯5aの出側に到達した後、その管の内部への雰囲気ガス供給を入側のガス供給装置4aから出側のガス供給装置4bからの供給に切り替え、入側のガス供給装置4aを後続のワーク管群の管の内部への雰囲気ガス供給に備えさせる(同図(b)参照)。この時、ヘッダー2の突起部2cの右端部に装着された栓体2bは当然のことながら「開」とされる。   Next, while maintaining the supply of the atmospheric gas by the gas supply device 4a, the preceding work tube group 1a is transported in the direction of the white arrow, charged in the heat treatment furnace 5, and heat-treated. And after the front-end | tip of the workpiece tube group 1a arrives at the exit side of the heating zone 5a of the heat treatment furnace 5, the atmosphere gas supply to the inside of the tube is made from the entrance side gas supply device 4a to the exit side gas supply device 4b. The inlet side gas supply device 4a is provided for supplying atmospheric gas to the inside of the tube of the subsequent work tube group (see FIG. 5B). At this time, the plug 2b attached to the right end of the protrusion 2c of the header 2 is naturally “open”.

図3の(c)は、前述したように、入側のガス供給装置4aからの雰囲気ガス供給を受けた後続のワーク管群1bと、出側のガス供給装置4bからの雰囲気ガス供給を受けた先行のワーク管群1aとの同時熱処理態様を示している。   In FIG. 3C, as described above, the subsequent work tube group 1b that has received the atmospheric gas supply from the inlet side gas supply device 4a and the atmospheric gas supply from the outlet side gas supply device 4b are received. The simultaneous heat treatment mode with the preceding work tube group 1a is shown.

なお、図1および図3に示す方法において、ワーク管の長さが極端に短い場合には、2本以上のワーク管をその管端部が内嵌する継手部材を用いて接続し、その長さを長くしてワーク管群1a(1b、1c)を構成する各ワーク管としてもよい。   In the method shown in FIGS. 1 and 3, when the length of the work pipe is extremely short, two or more work pipes are connected using a joint member in which the pipe end is fitted, and the length of the work pipe is long. It is good also as each work pipe | tube which comprises the work pipe | tube group 1a (1b, 1c) by lengthening.

上記図1および図3に示す方法においては、ヘッダー2とガス導入管3のセットは、これを循環使用することはいうまでもない。また、ヘッダー2の形状は、図1〜4に示すような、ガス供給装置からの雰囲気ガスを分岐した複数の管を通して各ワーク管の内部に流す形状にしてもよいし、各ワーク管へより均一な流量でガスを供給できるように、ヘッダー2をBOX形状にしてもよい。   In the method shown in FIGS. 1 and 3, it goes without saying that the set of the header 2 and the gas introduction pipe 3 is circulated. Moreover, the shape of the header 2 may be configured to flow into each work pipe through a plurality of pipes branched from the gas supply device as shown in FIGS. The header 2 may have a BOX shape so that the gas can be supplied at a uniform flow rate.

上記のように、熱処理炉に入る前のワーク管の内部に雰囲気ガスを流すことにより、管内部の空気がパージされる。従って、熱処理中に管の内表面に目標とするCr酸化物被膜が形成される。雰囲気ガスは、常にワーク管の進行方向の先端側から供給されるので、熱処理炉内でも管の進行方向とは逆方向に管内を流れる。これにより、洗浄後で熱処理前の管内面残留物は、熱処理の高温部で気化し、管外に放出させる。   As described above, the air inside the pipe is purged by flowing the atmospheric gas into the work pipe before entering the heat treatment furnace. Therefore, a target Cr oxide film is formed on the inner surface of the tube during the heat treatment. Since the atmospheric gas is always supplied from the front end side in the traveling direction of the work tube, it flows in the tube in the direction opposite to the traveling direction of the tube even in the heat treatment furnace. As a result, the tube inner surface residue after the cleaning and before the heat treatment is vaporized at the high temperature portion of the heat treatment and discharged outside the tube.

なお、気化した管内面残留物は、管内のガス流れで移動して未加熱部に達した所で再凝縮し、管内表面に再付着することもあるが、管内のガス流れを上記の方向とすることによって、たとえ再付着してもその後昇温され再気化するので、最終的には全て管内から排出される。その結果、EP管のように事前の電解研磨等を行わなくても、その内表面に所望の性能を有する均一な酸化被膜が形成される。   The vaporized pipe inner surface residue is moved by the gas flow in the pipe and recondensed when it reaches the unheated part, and may reattach to the pipe inner surface. By doing so, even if it is reattached, the temperature is raised and then re-vaporized, so that everything is finally discharged from the pipe. As a result, a uniform oxide film having a desired performance can be formed on the inner surface of the EP tube without the need for prior electrolytic polishing or the like.

2.管内に供給する雰囲気ガスについて
本発明の含Crニッケル基合金管の製造方法では、含Crニッケル基合金管を、従来酸化性ガスとして用いられてきた水蒸気と、二酸化炭素ガスとからなる雰囲気ガス、更に5Vol.%以下の酸素ガスを含む雰囲気ガス、または更に、非酸化性ガスを含む雰囲気ガスで加熱することにより、含Crニッケル基合金管内面にクロム酸化物被膜を形成させることを最大の特徴とする。
2. About the atmospheric gas supplied into the tube In the method for producing a Cr-containing nickel-based alloy tube of the present invention, the Cr-containing nickel-based alloy tube is an atmospheric gas composed of water vapor and carbon dioxide gas, which has been conventionally used as an oxidizing gas, The greatest feature is that a chromium oxide film is formed on the inner surface of the Cr-containing nickel-based alloy tube by heating with an atmospheric gas containing 5% or less oxygen gas, or an atmospheric gas containing a non-oxidizing gas. And

二酸化炭素は、微量でも含まれておれば、クロム酸化物を形成するため、特に下限を定めないが、0.0001Vol.%以上含まれる場合にその効果が顕著となる。好ましくは0.01Vol%以上、より好ましくは0.1%Vol%以上である。二酸化炭素ガスの濃度の上限については、特に限定しないが、製造コストを低減させる観点からは、50Vol.%以下とするのが好ましく、10Vol.%以下とするのが更に好ましい。更には薄い緻密な被膜を形成するには4Vol%以下がより好ましい。なお、この場合、二酸化炭素ガスの一部を非酸化性ガスに置き換えればよい。   If carbon dioxide is contained even in a trace amount, it forms a chromium oxide, and therefore there is no particular lower limit. However, the effect becomes remarkable when 0.0001 vol. Preferably it is 0.01 Vol% or more, More preferably, it is 0.1% Vol% or more. The upper limit of the concentration of carbon dioxide gas is not particularly limited, but is preferably 50 Vol.% Or less, and more preferably 10 Vol.% Or less, from the viewpoint of reducing manufacturing costs. Furthermore, 4Vol% or less is more preferable for forming a thin dense film. In this case, a part of the carbon dioxide gas may be replaced with a non-oxidizing gas.

酸素ガスも二酸化炭素ガスと同様に、クロム酸化物を形成するため、二酸化炭素ガスの一部に代えて、雰囲気ガスに含まれていても良い。しかし、酸素ガスを多量に含有させると、クロム酸化物被膜の形成を促進して母材中のCr濃度を低下させ、耐食性を劣化させる。このため、酸素ガスを含有させる場合には、その濃度を5Vol.%以下とするのがよい。酸素は、微量でも含まれておれば、上記の効果を有するため、特に下限を定めないが、その効果が顕著となるのは、0.0001Vol.%以上含まれる場合である。   Oxygen gas, like carbon dioxide gas, forms chromium oxide, so it may be contained in the atmospheric gas instead of part of carbon dioxide gas. However, when a large amount of oxygen gas is contained, the formation of a chromium oxide film is promoted, the Cr concentration in the base material is lowered, and the corrosion resistance is deteriorated. For this reason, when oxygen gas is contained, the concentration is preferably 5% by volume or less. If oxygen is contained even in a trace amount, the above-described effect is obtained. Therefore, the lower limit is not particularly set, but the effect becomes remarkable when 0.0001 Vol.% Or more is contained.

なお、二酸化炭素ガスの一部に代えて酸素ガスを含有させる場合には、必要に応じて、非酸化性ガスを含有させると良い。   In addition, when oxygen gas is contained instead of part of the carbon dioxide gas, a non-oxidizing gas is preferably contained as necessary.

このように、本発明においては、従来、酸化性ガス用いられてきた水蒸気と、二酸化炭素ガスとからなる雰囲気ガスまたは更に酸素ガスを含む雰囲気ガスを供給して、含Crニッケル基合金管内面の酸化処理を行なうと、水蒸気がCr酸化物を生成させるだけでなく、二酸化炭素ガスまたは更に酸素ガスが含Crニッケル基合金に吸着され、含Crニッケル基合金に取り込まれた酸素が直接Cr酸化物を生成させるのである。   As described above, in the present invention, an atmospheric gas composed of water vapor and carbon dioxide gas, which has been conventionally used as an oxidizing gas, or an atmospheric gas further containing oxygen gas is supplied to the inner surface of the Cr-containing nickel-based alloy tube. When oxidation treatment is performed, water vapor not only generates Cr oxides, but also carbon dioxide gas or oxygen gas is adsorbed to the Cr-containing nickel-based alloy, and oxygen taken into the Cr-containing nickel-based alloy directly becomes Cr oxide. Is generated.

二酸化炭素は、水蒸気よりも拡散性が小さいため、形成される酸化皮膜の厚さが供給されるガス濃度、流量等の酸化処理条件による影響を受けにくい。このため、従来の水蒸気および非酸化性ガスの雰囲気下で行なう酸化処理よりも均一な酸化皮膜を合金表面に形成させることができるのである。   Since carbon dioxide is less diffusive than water vapor, the thickness of the formed oxide film is less affected by the oxidation treatment conditions such as the gas concentration and flow rate to be supplied. For this reason, a more uniform oxide film can be formed on the alloy surface than the oxidation treatment performed in the conventional atmosphere of water vapor and non-oxidizing gas.

雰囲気ガスの水蒸気の濃度は、特に限定しないが、0.01Vol.%未満ではNi溶出の抑制に有効なクロム酸化被膜が十分に形成されない場合があり、7.5Vol%を超えると、Niの酸化が起こりやすくなり、被膜中のNi濃度が増加し、使用環境中においてNiが溶出するおそれがある。このため、雰囲気ガスの水蒸気の濃度は、0.01〜7.5Vol.%の範囲(露点で表すと、概ね−40〜+40℃の範囲)とするのが好ましい。より好ましいのは、0.1〜2.5Vol.%の範囲(露点で表すと、概ね−20〜+20℃の範囲)である。   The concentration of water vapor in the atmospheric gas is not particularly limited, but if it is less than 0.01 Vol.%, A chromium oxide film effective for suppressing Ni elution may not be formed sufficiently. If it exceeds 7.5 Vol%, Ni oxidation occurs. It becomes easier, the Ni concentration in the coating increases, and Ni may be eluted in the use environment. For this reason, it is preferable that the concentration of the water vapor of the atmospheric gas is in the range of 0.01 to 7.5 Vol. More preferably, it is in the range of 0.1 to 2.5 Vol.% (In terms of dew point, it is generally in the range of −20 to + 20 ° C.).

雰囲気ガスは、水蒸気の濃度および二酸化炭素ガスの濃度、または更に酸素ガスの濃度を調整するために、Cr酸化物の形成に寄与しない非酸化性ガスが含まれていてもよい。非酸化性ガスとしては、例えば、水素ガス、希ガス(Ar、He等)、一酸化炭素ガス、窒素ガス、炭化水素ガスなどが挙げられる。これらの非酸化性ガスのうち、一酸化炭素ガス、窒素ガス、炭化水素ガスを用いた場合は、浸炭や窒化の懸念があるため、水素ガスおよび希ガスの少なくとも1種が含まれるのが好ましい。これらの非酸化性ガスのガス濃度を調整することで、水蒸気および二酸化炭素ガス、または更に酸素ガスの濃度を適宜調整できる。   The atmospheric gas may contain a non-oxidizing gas that does not contribute to the formation of Cr oxide in order to adjust the concentration of water vapor and carbon dioxide gas, or further the concentration of oxygen gas. Examples of the non-oxidizing gas include hydrogen gas, rare gas (Ar, He, etc.), carbon monoxide gas, nitrogen gas, hydrocarbon gas, and the like. Among these non-oxidizing gases, when carbon monoxide gas, nitrogen gas, or hydrocarbon gas is used, there is a concern of carburizing or nitriding, and therefore it is preferable that at least one of hydrogen gas and rare gas is included. . By adjusting the gas concentration of these non-oxidizing gases, the concentration of water vapor and carbon dioxide gas or further oxygen gas can be adjusted as appropriate.

なお、水素ガスは、工業的に熱処理の雰囲気ガスとしてよく利用されており、これを二酸化炭素ガスの希釈に用いれば、製造コストを下げることができる。よって、雰囲気ガスを二酸化炭素ガスおよび水素ガスからなるガス雰囲気として熱処理をすることが最も好ましい。   Note that hydrogen gas is often used industrially as an atmosphere gas for heat treatment, and if it is used for dilution of carbon dioxide gas, the production cost can be reduced. Therefore, it is most preferable to perform the heat treatment with the atmosphere gas as a gas atmosphere composed of carbon dioxide gas and hydrogen gas.

雰囲気ガスの濃度は、水蒸気および二酸化炭素ガスの濃度、更には酸素ガスの濃度、または更に非酸化性ガスの濃度を調整した後、露点管理により水蒸気濃度を調整することにより管理できる。また、非酸化性ガスを用いて露点を調整した後、二酸化炭素ガスまたは更に酸素ガスを添加してもよい。   The concentration of the atmospheric gas can be controlled by adjusting the water vapor concentration by dew point management after adjusting the concentration of water vapor and carbon dioxide gas, further the concentration of oxygen gas, or further the concentration of non-oxidizing gas. Further, after adjusting the dew point using a non-oxidizing gas, carbon dioxide gas or further oxygen gas may be added.

なお、雰囲気ガスは、酸素ガスを水素ガスまたは炭化水素ガスと混合する場合は、安全上の観点から、爆発が起きないように配慮する必要がある。そのため、水素ガスまたは炭化水素ガスを用いる場合は、水蒸気および二酸化炭素ガスまたは更に非酸化性ガスの混合ガス雰囲気下で加熱処理を行なうのが望ましい。   In addition, as for the atmospheric gas, when oxygen gas is mixed with hydrogen gas or hydrocarbon gas, it is necessary to consider from the viewpoint of safety so that no explosion occurs. Therefore, when hydrogen gas or hydrocarbon gas is used, it is desirable to perform the heat treatment in a mixed gas atmosphere of water vapor and carbon dioxide gas or further non-oxidizing gas.

3.加熱処理温度および加熱処理時間について
加熱温度:500〜1250℃
加熱温度は、適切な酸化被膜の厚さおよび組成ならびに合金の強度特性を得ることができる範囲であればよい。具体的には、加熱温度が500℃未満の場合、クロムの酸化が不十分となる場合があるが、1250℃を超えると、含Crニッケル基合金材の強度を確保できなくなるおそれがある。従って、加熱温度は500〜1250℃の範囲とするのが望ましい。
3. Heat treatment temperature and heat treatment time Heating temperature: 500-1250 ° C
The heating temperature only needs to be within a range where appropriate thickness and composition of the oxide film and strength characteristics of the alloy can be obtained. Specifically, when the heating temperature is less than 500 ° C., the oxidation of chromium may be insufficient, but when it exceeds 1250 ° C., the strength of the Cr-containing nickel-based alloy material may not be ensured. Therefore, the heating temperature is preferably in the range of 500 to 1250 ° C.

加熱時間:10秒〜35時間
加熱時間は、適切な酸化被膜の厚さと組成を得ることができる範囲で設定すればよい。即ち、クロム酸化物を主体とする酸化被膜を形成するためには、10秒以上加熱することが望ましいが、35時間を超えて加熱しても、酸化被膜はほとんど生成しなくなる。従って、加熱時間は10秒〜35時間の範囲とするのが望ましい。
Heating time: 10 seconds to 35 hours The heating time may be set within a range in which an appropriate oxide film thickness and composition can be obtained. That is, in order to form an oxide film mainly composed of chromium oxide, it is desirable to heat for 10 seconds or more. However, even if it is heated for more than 35 hours, the oxide film hardly forms. Therefore, the heating time is desirably in the range of 10 seconds to 35 hours.

加熱時間は、加熱温度が高いほど短くできるので、例えば、加熱温度を1000〜1200℃の範囲とする場合には加熱時間を10秒〜60分の範囲とすればよい。   Since the heating time can be shortened as the heating temperature increases, for example, when the heating temperature is in the range of 1000 to 1200 ° C., the heating time may be in the range of 10 seconds to 60 minutes.

以上、加熱温度および加熱時間ならびにガス濃度条件を適宜調整することにより、被膜の厚さおよび組成の調整が可能である。   As described above, the thickness and composition of the coating can be adjusted by appropriately adjusting the heating temperature, heating time, and gas concentration conditions.

4.含Crニッケル基合金の素管の化学組成について
本発明の製造方法に供される含Crニッケル基合金の素管の化学組成としては、例えば、質量%で、C:0.15%以下、Si:1.00%以下、Mn:2.0%以下、P:0.030%以下、S:0.030%以下、Cr:10.0〜40.0%、Fe:15.0%以下、Ti:0.5%以下、Cu:0.50%以下およびAl:2.00%以下を含有し、残部がNiおよび不純物からなるものである。各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「%」は、「質量%」を意味する。
4). Regarding chemical composition of element tube of Cr-containing nickel-based alloy As a chemical composition of element tube of Cr-containing nickel-based alloy used in the production method of the present invention, for example, by mass, C: 0.15% or less, Si: 1.00 %: Mn: 2.0% or less, P: 0.030% or less, S: 0.030% or less, Cr: 10.0-40.0%, Fe: 15.0% or less, Ti: 0.5% or less, Cu: 0.50% or less, and Al: 2.00% It contains the following, and the balance consists of Ni and impurities. The reasons for limiting each element are as follows. In the following description, “%” for the content means “% by mass”.

C:0.15%以下
Cは、0.15%を超えて含有させると、耐応力腐食割れ性が劣化するおそれがある。従って、Cを含有させる場合には、その含有量を0.15%以下にするのが望ましい。更に望ましいのは、0.06%以下である。なお、Cは、合金の粒界強度を高める効果を有する。この効果を得るためには、Cの含有量は0.01%以上とするのが望ましい。
C: 0.15% or less If C exceeds 0.15%, the stress corrosion cracking resistance may deteriorate. Therefore, when C is contained, the content is desirably 0.15% or less. More desirable is 0.06% or less. C has the effect of increasing the grain boundary strength of the alloy. In order to obtain this effect, the C content is desirably 0.01% or more.

Si:1.00%以下
Siは製錬時の脱酸材として使用され、合金中に不純物として残存する。このとき、1.00%以下に制限する必要がある。その含有量が0.50%を超えると合金の清浄度が低下することがあるため、Si含有量は0.50%以下に制限するのが望ましい。
Si: 1.00% or less
Si is used as a deoxidizer during smelting and remains as an impurity in the alloy. At this time, it is necessary to limit to 1.00% or less. If the content exceeds 0.50%, the cleanliness of the alloy may decrease, so it is desirable to limit the Si content to 0.50% or less.

Mn:2.0%以下
Mnは、2.0%を超えると合金の耐食性を低下させるので、2.0%以下とするのが望ましい。Mnは、Crと比べ酸化物の生成自由エネルギーが低く、加熱によりMnCr24として析出する。また、拡散速度も比較的早いため、通常は、加熱により母材近傍にCr23が優先的に生成し、その外側に上層としてMnCr24が形成される。MnCr24層が存在すれば、使用環境中においてCr23層が保護され、また、Cr23層が何らかの理由で破壊された場合でもMnCr24によりCr23の修復が促進される。このような効果が顕著となるのは、0.1%以上含有させた場合である。従って、望ましいMn含有量は0.1〜2.0%であり、更に望ましいのは、0.1〜1.0%である。
Mn: 2.0% or less
If Mn exceeds 2.0%, the corrosion resistance of the alloy is lowered, so it is desirable to make it 2.0% or less. Mn has a lower free energy of formation of oxide than Cr and precipitates as MnCr 2 O 4 by heating. Further, since the diffusion rate is relatively fast, usually, Cr 2 O 3 is preferentially generated in the vicinity of the base material by heating, and MnCr 2 O 4 is formed as an upper layer outside thereof. If the MnCr 2 O 4 layer is present, the Cr 2 O 3 layer is protected in the use environment, and even if the Cr 2 O 3 layer is destroyed for some reason, the MnCr 2 O 4 repairs the Cr 2 O 3 Is promoted. Such an effect becomes remarkable when the content is 0.1% or more. Therefore, the desirable Mn content is 0.1 to 2.0%, and more desirably 0.1 to 1.0%.

P:0.030%以下
Pは合金中に不純物として存在する元素である。その含有量が0.030%を超えると耐食性に悪影響を及ぼすことがある。従って、P含有量は0.030%以下に制限するのが望ましい。
P: 0.030% or less P is an element present as an impurity in the alloy. If its content exceeds 0.030%, corrosion resistance may be adversely affected. Therefore, it is desirable to limit the P content to 0.030% or less.

S:0.030%以下
Sは合金中に不純物として存在する元素である。その含有量が0.030%を超えると耐食性に悪影響を及ぼすことがある。従って、S含有量は0.030%以下に制限するのが望ましい。
S: 0.030% or less S is an element present as an impurity in the alloy. If its content exceeds 0.030%, corrosion resistance may be adversely affected. Therefore, it is desirable to limit the S content to 0.030% or less.

Cr:10.0〜40.0%
Crは、クロム酸化物からなる酸化被膜を生成させるために必要な元素である。合金表面にそのような酸化被膜を生成させるためには、10.0%以上含有させるのが望ましい。しかし、40.0%を超えると相対的にNi含有量が少なくなり、合金の耐食性が低下するおそれがある。従って、Crの含有量は10.0〜40.0%が望ましい。特に、Crを14.0〜17.0%含む場合には、塩化物を含む環境での耐食性に優れ、Crを27.0〜31.0%含む場合には、更に、高温における純水やアルカリ環境での耐食性にも優れる。
Cr: 10.0-40.0%
Cr is an element necessary for generating an oxide film made of chromium oxide. In order to form such an oxide film on the alloy surface, it is desirable to contain 10.0% or more. However, if it exceeds 40.0%, the Ni content is relatively reduced, which may reduce the corrosion resistance of the alloy. Accordingly, the Cr content is desirably 10.0 to 40.0%. In particular, when Cr is contained in 14.0 to 17.0%, it is excellent in corrosion resistance in an environment containing chloride, and in the case where Cr is contained in 27.0 to 31.0%, it is further excellent in corrosion resistance in pure water and alkaline environments at high temperatures. .

Fe:15.0%以下
Feは、15.0%超えると含Crニッケル基合金の耐食性が損なわれるおそれがある。そのため、15.0%以下とする。また、Niに固溶し高価なNiの一部に替えて使用できる元素であるので、4.0%以上含有させることが望ましい。Feの含有量は、NiとCrのバランスから決めればよく、Crを14.0〜17.0%含む場合には、6.0〜10.0%とし、Crを27.0〜31.0%含む場合には、7.0〜11.0%とするのが望ましい。
Fe: 15.0% or less
If Fe exceeds 15.0%, the corrosion resistance of the Cr-containing nickel-base alloy may be impaired. Therefore, it shall be 15.0% or less. Further, since it is an element that can be used in place of a part of expensive Ni dissolved in Ni, it is desirable to contain 4.0% or more. The Fe content may be determined from the balance between Ni and Cr. If the Cr content is 14.0 to 17.0%, the content is 6.0 to 10.0%. If the Cr content is 27.0 to 31.0%, the content is 7.0 to 11.0%. Is desirable.

Ti:0.5%以下
Tiは、その含有量が0.5%を超えると、合金の清浄性を劣化させるおそれがあるので、その含有量は0.5%以下とするのが望ましい。更に望ましいのは、0.4%以下である。但し、合金の加工性向上および溶接時における粒成長の抑制の観点からは、0.1%以上の含有させることが望ましい。
Ti: 0.5% or less
If the Ti content exceeds 0.5%, the cleanliness of the alloy may be deteriorated, so the content is desirably 0.5% or less. More desirable is 0.4% or less. However, from the viewpoint of improving the workability of the alloy and suppressing grain growth during welding, it is desirable to contain 0.1% or more.

Cu:0.50%以下
Cuは合金中に不純物として存在する元素である。その含有量が0.50%を超えると合金の耐食性が低下することがある。従って、Cu含有量は0.50%以下に制限するのが望ましい。
Cu: 0.50% or less
Cu is an element present as an impurity in the alloy. If the content exceeds 0.50%, the corrosion resistance of the alloy may be lowered. Therefore, it is desirable to limit the Cu content to 0.50% or less.

Al:2.00%以下
Alは製鋼時の脱酸材として使用され、合金中に不純物として残存する。残存したAlは、合金中で酸化物系介在物となり、合金の清浄度を劣化させ、合金の耐食性および機械的性質に悪影響を及ぼすおそれがある。従って、Al含有量は2.00%以下に制限するのが望ましい。
Al: 2.00% or less
Al is used as a deoxidizer during steelmaking and remains as an impurity in the alloy. The remaining Al becomes oxide inclusions in the alloy, which deteriorates the cleanliness of the alloy and may adversely affect the corrosion resistance and mechanical properties of the alloy. Therefore, it is desirable to limit the Al content to 2.00% or less.

上記の含Crニッケル基合金は、上記の元素を含み、残部はNiおよび不純物からなるものであればよいが、耐食性、強度などの性能の向上を目的として、Nb、Ta、Moを適量添加してもよい。   The above-mentioned Cr-containing nickel-based alloy may contain any of the above-mentioned elements, and the balance may be made of Ni and impurities. For the purpose of improving performance such as corrosion resistance and strength, an appropriate amount of Nb, Ta, and Mo is added. May be.

Nbおよび/またはTa:いずれか単体または合計で3.15〜4.15%
NbおよびTaは、炭化物を形成しやすいので、合金の強度を向上させるのに有効である。また、合金中のCを固定するので、粒界のCr欠乏を抑制し、粒界の耐食性を向上させる効果もある。従って、これらの元素の一方または両方を含有させてもよい。上記の効果は、いずれか一方の元素を含有させる場合にはその単体の含有量、両方の元素を含有させる場合にはその合計の含有量が3.15%以上で顕著となる。
Nb and / or Ta: 3.15 to 4.15% either alone or in total
Nb and Ta are effective in improving the strength of the alloy because they easily form carbides. Moreover, since C in the alloy is fixed, there is an effect of suppressing Cr deficiency at the grain boundary and improving the corrosion resistance of the grain boundary. Accordingly, one or both of these elements may be contained. The above effect becomes significant when the content of one element is contained when any one element is contained, and when the total content is 3.15% or more when both elements are contained.

しかし、Nbおよび/またはTaの含有量が過剰な場合には、熱間加工性および冷間加工性を損なうとともに、加熱脆化に対する感受性が高くなるおそれがある。従って、いずれか一方の元素を含有させる場合にはその単体の含有量、両方の元素を含有させる場合にはその合計の含有量が4.15%以下とするのが望ましい。従って、NbおよびTaの一方または両方を含有させる場合の含有量は、単体または合計で3.15〜4.15%とするのが望ましい。   However, when the content of Nb and / or Ta is excessive, hot workability and cold workability may be impaired and sensitivity to heat embrittlement may be increased. Therefore, when either one element is contained, the content of the single element is desirable, and when both elements are contained, the total content is desirably 4.15% or less. Therefore, the content when one or both of Nb and Ta is contained is desirably 3.15 to 4.15% as a single substance or in total.

Mo:8〜10%
Moは、耐孔食性を向上させる効果があり、必要に応じて含有させてもよい。上記の効果は8%以上で顕著となるが、10%を超えると、金属間化合物が析出して耐食性を劣化させるおそれがある。従って、Moを含有させる場合の含有量は8〜10%とするのが望ましい。
Mo: 8-10%
Mo has an effect of improving pitting corrosion resistance, and may be contained as necessary. The above effect becomes remarkable at 8% or more, but when it exceeds 10%, an intermetallic compound may be precipitated and the corrosion resistance may be deteriorated. Therefore, the content when Mo is contained is desirably 8 to 10%.

上記含Crニッケル基合金の素管の組成として代表的なものは、以下の二種類である。   The following two types are typical as the composition of the raw tube of the Cr-containing nickel base alloy.

(a) C:0.15%以下、Si:1.00%以下、Mn:2.0%以下、P:0.030%以下、S:0.030%以下、Cr:14.0〜17.0%、Fe:6.0〜10.0%、Ti:0.5%以下、Cu:0.50%以下およびAl:2.00%以下を含有し、残部がNiおよび不純物からなる含Crニッケル基合金。   (a) C: 0.15% or less, Si: 1.00% or less, Mn: 2.0% or less, P: 0.030% or less, S: 0.030% or less, Cr: 14.0 to 17.0%, Fe: 6.0 to 10.0%, Ti: 0.5 %, Cu: 0.50% or less, and Al: 2.00% or less, the balance being nickel-containing Cr-containing alloy consisting of Ni and impurities.

(b) C:0.06%以下、Si:1.00%以下、Mn:2.0%以下、P:0.030%以下、S:0.030%以下、Cr:27.0〜31.0%、Fe:7.0〜11.0%、Ti:0.5%以下、Cu:0.50%以下およびAl:2.00%以下を含有し、残部がNiおよび不純物からなる含Crニッケル基合金。   (b) C: 0.06% or less, Si: 1.00% or less, Mn: 2.0% or less, P: 0.030% or less, S: 0.030% or less, Cr: 27.0-31.0%, Fe: 7.0-11.0%, Ti: 0.5 %, Cu: 0.50% or less, and Al: 2.00% or less, the balance being nickel-containing Cr-containing alloy consisting of Ni and impurities.

上記(a)の合金は、Crを14.0〜17.0%含み、Niを75%程度含むため塩化物を含む環境での耐食性に優れる合金である。この合金においては、Ni含有量とCr含有量のバランスの観点からFeの含有量は6.0〜10.0%とするのが望ましい。   The alloy (a) contains 14.0 to 17.0% of Cr and contains about 75% of Ni, so that it has excellent corrosion resistance in an environment containing chloride. In this alloy, the content of Fe is preferably 6.0 to 10.0% from the viewpoint of the balance between the Ni content and the Cr content.

上記(b)の合金は、Crを27.0〜31.0%含み、Niを60%程度含むため、塩化物を含む環境のほか、高温における純水やアルカリ環境での耐食性にも優れる合金である。この合金においてもNi含有量とCr含有量のバランスの観点からFeの含有量は7.0〜11.0%とするのが望ましい。   The alloy (b) contains 27.0 to 31.0% of Cr and contains about 60% of Ni, so that it is excellent in corrosion resistance in high-temperature pure water or alkaline environments in addition to chloride-containing environments. In this alloy as well, the Fe content is preferably 7.0 to 11.0% from the viewpoint of the balance between the Ni content and the Cr content.

6.含Crニッケル基合金の素管の製造方法
本発明が対象とする含Crニッケル基合金の素管の製造方法としては、所定の化学組成の含Crニッケル基合金を溶製してインゴットとした後、通常、熱間加工−焼きなましの工程、または、熱間加工―冷間加工―焼きなましの工程で製造される。さらに、母材の耐食性を向上させるため、TT処理(Thermal Treatment)と呼ばれる特殊熱処理が施されることもある。
6). Method for Producing Cr-containing Nickel-Base Alloy Tube The method for producing a Cr-containing nickel-base alloy tube targeted by the present invention is to melt a Cr-containing nickel-base alloy having a predetermined chemical composition into an ingot. Usually, it is manufactured by a hot working-annealing process or a hot working-cold working-annealing process. Furthermore, in order to improve the corrosion resistance of the base material, a special heat treatment called TT treatment (Thermal Treatment) may be performed.

本発明の熱処理方法は、上記の焼きなましの後に行ってもよく、また焼きなましを兼ねて行ってもよい。焼きなましを兼ねて行えば、従来の製造工程に加えて酸化被膜形成のための熱処理工程を追加する必要がなくなり、製造コストが嵩まない。また、前述したように、焼きなまし後にTT処理を行う場合は、これを酸化被膜形成の熱処理と兼ねて行ってもよい。さらには、焼きなましとTT処理の両者を酸化被膜形成の処理としてもよい。   The heat treatment method of the present invention may be performed after the above-mentioned annealing or may be performed also as annealing. If annealing is performed, it is not necessary to add a heat treatment process for forming an oxide film in addition to the conventional manufacturing process, and the manufacturing cost is not increased. Further, as described above, when the TT treatment is performed after annealing, this may be performed in combination with the heat treatment for forming the oxide film. Furthermore, both the annealing and the TT treatment may be used as the oxide film formation treatment.

実験に供する素管は、下記の製造方法により製造した。まず、表1に示す化学組成の合金を真空中で溶解、鋳造し、インゴットを得た。このインゴットを熱間鍛造してビレットにした後、熱間押出製管法により管に成形した。このようにして得た管をコールドピルガーミルによる冷間圧延により、外径23.0mm、肉厚1.4mmとした。次いで、この冷間圧延後の管を1100℃の水素雰囲気中で焼きなました後、冷間抽伸法により製品寸法が外径16.0mm、肉厚1.0mm、長さ18000mm(断面減少率=50%)の管に仕上げた。その後、各管の内外面をアルカリ性脱脂液およびリンス水で洗い、さらに内面をアセトン洗浄した。このようにして得た素管に対し、表2に示す条件の熱処理を実施した。   The raw tube used for the experiment was manufactured by the following manufacturing method. First, an alloy having a chemical composition shown in Table 1 was melted and cast in a vacuum to obtain an ingot. This ingot was hot forged into a billet and then formed into a tube by a hot extrusion tube manufacturing method. The tube thus obtained was cold-rolled with a cold pilger mill to have an outer diameter of 23.0 mm and a wall thickness of 1.4 mm. Next, after the cold-rolled tube was annealed in a hydrogen atmosphere at 1100 ° C., the product dimensions were 16.0 mm in outer diameter, 1.0 mm in thickness, and 18000 mm in length by the cold drawing method (section reduction rate = 50). %) Tube. Thereafter, the inner and outer surfaces of each tube were washed with an alkaline degreasing solution and rinse water, and the inner surface was further washed with acetone. The base tube thus obtained was subjected to heat treatment under the conditions shown in Table 2.

Figure 2007224372
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Figure 2007224372
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なお、管の内部への雰囲気ガスの供給は、図3に示す方法により行った(21本同時処理)。ただし、No.17、20、23および26については、ヘッダー2を管の進行方向に対して後端側(即ち、本発明方法とは反対側)に設置し、雰囲気ガスを供給した。また、雰囲気ガスの供給量は、いずれの場合も21本に対して合計で7Nm3/hとした。 The atmosphere gas was supplied into the tube by the method shown in FIG. 3 (21 simultaneous processing). However, for Nos. 17, 20, 23, and 26, the header 2 was installed on the rear end side (that is, the side opposite to the method of the present invention) with respect to the direction of travel of the pipe, and atmospheric gas was supplied. The supply amount of the atmospheric gas was 7 Nm 3 / h in total in each case with respect to 21 tubes.

熱処理後の管の両端を切り出し、EDX(Energy Dispersive X-ray micro-analyzer)にて被膜組成を調査したところ、クロム酸化物からなる酸化被膜が形成されていることが判明した。その横断面を走査型電子顕微鏡(SEM ;Scanning Electron Microscope)で観察して酸化被膜の厚さを測定し、ガス上流側の酸化被膜の厚さをtin、ガス下流側の酸化被膜の厚さをtoutとして、両厚さのバラツキを│tin-tout│/tinとして評価した。そして、表2には、0.50以下の場合を「◎」、0.50より大きく1.00以下の場合を「○」、1.00を超える場合を「×」として示した。 When both ends of the tube after the heat treatment were cut out and the coating composition was investigated by EDX (Energy Dispersive X-ray micro-analyzer), it was found that an oxide coating made of chromium oxide was formed. The thickness of observing with; (Scanning Electron Microscope SEM) to measure the thickness of the oxide film, the thickness of the oxide film of the gas upstream t in, the gas downstream of the oxidation film that the cross-sectional scanning electron microscope as t out, it was to evaluate the variation of both the thickness as │t in -t out │ / t in . In Table 2, “◎” indicates a case of 0.50 or less, “◯” indicates a value greater than 0.50 and 1.00 or less, and “x” indicates a value exceeding 1.00.

また、熱処理後の各管から試験片を採取して溶出試験に供した。溶出試験では、オートクレープを使用し、原子炉一次系模擬水中でNiイオンの溶出量を測定した。その際、試験片の内表面にTi製ロックを用いて原子炉一次系模擬水を封じ込めることにより、冶具等から溶出してくるイオンにより試験液が汚染するのを防いだ。試験温度は320℃とし、1000時間原子炉一次系模擬水である500ppmB+2ppmLi+30ccH2/kgH2O(STP)中に潰漬した。試験終了後、直ちに溶液を高周波プラズマ溶解法(ICP)により分析し、Niイオンの溶出量を調べた。以上の結果を、表2に併せて示す。0.05ppm以下の場合を「◎」、0.05ppmより大きく0.30ppm以下の場合を「○」、0.30ppmを超える場合を「×」として示した。 Moreover, the test piece was extract | collected from each tube after heat processing, and it used for the elution test. In the dissolution test, an autoclave was used to measure the dissolution amount of Ni ions in the reactor primary system simulated water. At that time, the reactor primary system simulated water was contained on the inner surface of the test piece using a Ti lock, thereby preventing the test solution from being contaminated by ions eluted from the jig or the like. The test temperature was 320 ° C., and the mixture was immersed in 500 ppm B + 2 ppm Li + 30 cc H 2 / kgH 2 O (STP), which is a primary reactor simulated water for 1000 hours. Immediately after completion of the test, the solution was analyzed by high-frequency plasma dissolution (ICP) to examine the elution amount of Ni ions. The above results are also shown in Table 2. The case of 0.05 ppm or less is indicated by “◎”, the case of greater than 0.05 ppm and 0.30 ppm or less is indicated by “◯”, and the case of exceeding 0.30 ppm is indicated by “X”.

表2に示すように、本発明で規定される条件を満足する方法で熱処理を行ったNo.1〜14、18、19、21、22、24および25では、管内面にクロム酸化物被膜は、管長手方向での酸化被膜厚さのバラツキは小さく、Ni溶出量は0.30ppm以下の範囲で少ない。   As shown in Table 2, in Nos. 1-14, 18, 19, 21, 22, 24, and 25 where heat treatment was performed by a method satisfying the conditions specified in the present invention, the chromium oxide coating was formed on the inner surface of the tube. The variation of the oxide film thickness in the tube longitudinal direction is small, and the Ni elution amount is small in the range of 0.30 ppm or less.

これに対し、酸化性ガスとして水蒸気のみを用いたNo.15および16、ならびに雰囲気ガスは本発明で規定される条件を満たすものの、雰囲気ガスの供給方向が本発明とは逆であるNo.17、20、23および26では、管長手方向での酸化被膜厚さのバラツキが大きく、Ni溶出量も0.30ppmを超えていた。   In contrast, No. 15 and 16 using only water vapor as the oxidizing gas, and the atmospheric gas satisfy the conditions defined in the present invention, but the supply direction of the atmospheric gas is the reverse of the present invention No. 17 20, 23, and 26, the variation in the oxide film thickness in the longitudinal direction of the tube was large, and the Ni elution amount exceeded 0.30 ppm.

本発明によれば、含Crニッケル基合金管の内面に、安価で、かつ均一にクロム酸化物被膜を形成させることができる。本発明方法により製造された含Crニッケル基合金管は、高温水環境、例えば、原子力発電プラントにおける高温水環境で長時間にわたり使用してもNiの溶出が極めて少ないから、蒸気発生器管(Steam Generator tubing)等の高温水中で使用される部材、特に原子力プラント用部材に最適である。   According to the present invention, a chromium oxide film can be uniformly and inexpensively formed on the inner surface of a Cr-containing nickel-based alloy tube. The Cr-containing nickel-base alloy tube produced by the method of the present invention has a very low elution of Ni even when used for a long time in a high-temperature water environment, for example, a high-temperature water environment in a nuclear power plant. It is most suitable for members used in high-temperature water such as generator tubing, especially for nuclear power plants.

第1発明に係る含Crニッケル基合金管の製造方法の一実施態様の例を示す平面図(炉内部分は炉中の平面図)である。(a)は先行の熱処理中のワーク管群1aと後続の熱処理前のワーク管群1bに対する管の内部への雰囲気ガスの供給態様を示す。(b)は熱処理中の先行ワーク管群1aと後続ワーク管群1bに対する管の内部への雰囲気ガスの供給態様を示す。(c)は熱処理中の後続ワーク管群1bに対する管の内部への雰囲気ガスの供給切り替え態様を示す。It is a top view which shows the example of one embodiment of the manufacturing method of the Cr containing nickel base alloy pipe concerning the 1st invention (the part in a furnace is a top view in a furnace). (A) shows the supply mode of the atmospheric gas to the inside of the pipe for the workpiece tube group 1a during the preceding heat treatment and the workpiece tube group 1b before the subsequent heat treatment. (B) shows the supply mode of the atmospheric gas to the inside of the pipe for the preceding work tube group 1a and the subsequent work tube group 1b during the heat treatment. (C) shows the supply switching mode of the atmospheric gas to the inside of the tube for the subsequent work tube group 1b during the heat treatment. 図1におけるガス導入管およびヘッダーを示す拡大平面図である。FIG. 2 is an enlarged plan view showing a gas introduction pipe and a header in FIG. 1. 第2発明の含Crニッケル基合金管の製造方法の一実施態様の例を示す平面図(炉内部分は炉中の平面図)である。(a)は熱処理前の先行のワーク管群1aに対する管の内部への雰囲気ガスの供給態様を示す。(b)は熱処理中の先行のワーク管群1aの管の内部への雰囲気ガスの供給切り替え態様を示す。(c)は熱処理中の先行のワーク管群1aと後続のワーク管群1bの管の内部への雰囲気ガスの供給態様を示す。It is a top view which shows the example of one embodiment of the manufacturing method of the Cr containing nickel base alloy pipe of the 2nd invention (the inside of a furnace is a top view in a furnace). (A) shows the supply mode of the atmospheric gas to the inside of the pipe for the preceding work pipe group 1a before the heat treatment. (B) shows the supply switching mode of the atmospheric gas into the tube of the preceding workpiece tube group 1a during the heat treatment. (C) shows the supply mode of the atmospheric gas into the pipes of the preceding work tube group 1a and the subsequent work tube group 1b during the heat treatment. 図3におけるガス導入管およびヘッダーを示す拡大平面図である。FIG. 4 is an enlarged plan view showing a gas introduction pipe and a header in FIG. 3.

符号の説明Explanation of symbols

1a、1b、1c:ワーク管(含Crニッケル基合金管)群、
2:ヘッダー、
2a:ノズル、
2b:栓体、
2c:突起部、
3:ガス導入管、
4a、4b:ガス供給装置、
5:連続式熱処理炉、
5a:加熱帯、
5b:冷却帯、
1a, 1b, 1c: Work tube (Cr-containing nickel-based alloy tube) group,
2: Header,
2a: nozzle,
2b: plug body,
2c: protrusion,
3: Gas introduction pipe,
4a, 4b: gas supply device,
5: Continuous heat treatment furnace,
5a: heating zone,
5b: cooling zone,

Claims (11)

含Crニッケル基合金からなるワーク管を連続式熱処理炉で加熱保持しつつ、連続式熱処理炉の出側にワーク管の進行方向に移動自在に設けた少なくとも2基のガス供給装置により、ワーク管の内部に雰囲気ガスを供給して、ワーク管の内面にクロム酸化物被膜を形成させる含Crニッケル基合金管の製造方法であって、下記の(1)〜(3)の工程を有することを特徴とする含Crニッケル基合金管の製造方法。
(1)連続式熱処理炉に装入する前のワーク管の内部に、1基のガス供給装置と、連続式熱処理炉内を貫通するように配置されたガス導入管とを用いて、その進行方向の先端側から、二酸化炭素ガスおよび水蒸気からなる雰囲気ガスを供給する工程、
(2)ワーク管を、その内部に二酸化炭素ガスおよび水蒸気からなる雰囲気ガスを供給しつつ、連続式熱処理炉内に装入する工程、
(3)ワーク管の先端が連続式熱処理炉の加熱帯の出側に到達した後に、ワーク管の内部への二酸化炭素ガスおよび水蒸気からなる雰囲気ガスの供給を他のガス供給装置からの供給に切り替える工程。
A work tube made of Cr-containing nickel-base alloy is heated and held in a continuous heat treatment furnace, and at least two gas supply devices are provided on the outlet side of the continuous heat treatment furnace so as to be movable in the moving direction of the work tube. Is a method for producing a Cr-containing nickel-base alloy tube in which an atmosphere gas is supplied to form a chromium oxide film on the inner surface of the workpiece tube, and includes the following steps (1) to (3): A method for producing a Cr-containing nickel-base alloy tube.
(1) Progress using a gas supply device and a gas introduction pipe arranged so as to penetrate through the inside of the work pipe before charging into the continuous heat treatment furnace Supplying an atmospheric gas composed of carbon dioxide gas and water vapor from the leading end side in the direction;
(2) A step of charging the work tube into a continuous heat treatment furnace while supplying an atmosphere gas composed of carbon dioxide gas and water vapor therein.
(3) After the tip of the work tube reaches the exit side of the heating zone of the continuous heat treatment furnace, supply of atmospheric gas consisting of carbon dioxide gas and water vapor into the work tube is supplied from another gas supply device. Switching process.
含Crニッケル基合金からなるワーク管を連続式熱処理炉で加熱保持しつつ、連続式熱処理炉の入側および出側それぞれに、ワーク管の進行方向に移動自在に設けたガス供給装置により、ワーク管の内部に雰囲気ガスを供給して、ワーク管の内面にクロム酸化物被膜を形成させる含Crニッケル基合金管の製造方法であって、下記の(1)〜(3)の工程を有することを特徴とする含Crニッケル基合金管の製造方法。
(1)連続式熱処理炉に装入する前のワーク管の内部に、連続式熱処理炉の入側に設けたガス供給装置と、ワーク管よりも長くかつ連続式熱処理炉内を貫通するように配置されるガス導入管とを用いて、その進行方向の先端側から、二酸化炭素ガスおよび水蒸気からなる雰囲気ガスを供給する工程、
(2)ワーク管を、その内部に二酸化炭素ガスおよび水蒸気からなる雰囲気ガスを供給しつつ、連続式熱処理炉内に装入する工程、
(3)ワーク管の先端が連続式熱処理炉の加熱帯の出側に到達した後に、ワーク管の内部への二酸化炭素ガスおよび水蒸気からなる雰囲気ガスの供給を連続式熱処理炉の出側に設けたガス供給装置からの供給に切り替える工程。
The work tube made of a Cr-containing nickel-base alloy is heated and held in a continuous heat treatment furnace, while the work supply is provided on each of the inlet side and the outlet side of the continuous heat treatment furnace by a gas supply device that is movable in the moving direction of the work tube. A method for producing a Cr-containing nickel-based alloy tube in which an atmospheric gas is supplied to the inside of the tube to form a chromium oxide film on the inner surface of the work tube, and the method includes the following steps (1) to (3) A method for producing a Cr-containing nickel-base alloy tube characterized by
(1) Inside the work tube before charging into the continuous heat treatment furnace, a gas supply device provided on the entry side of the continuous heat treatment furnace, and longer than the work tube and passing through the continuous heat treatment furnace A step of supplying an atmospheric gas composed of carbon dioxide gas and water vapor from the leading end side in the traveling direction using a gas introduction pipe disposed;
(2) A step of charging the work tube into a continuous heat treatment furnace while supplying an atmosphere gas composed of carbon dioxide gas and water vapor therein.
(3) After the tip of the work tube reaches the exit side of the heating zone of the continuous heat treatment furnace, an atmosphere gas supply made of carbon dioxide gas and water vapor is provided on the exit side of the continuous heat treatment furnace. Switching to supply from a gas supply device.
雰囲気ガスが、二酸化炭素ガスの一部に代えて、5Vol.%以下の酸素ガスを含むことを特徴とする請求項1または2に記載の含Crニッケル基合金管の製造方法。   The method for producing a Cr-containing nickel-based alloy pipe according to claim 1 or 2, wherein the atmospheric gas contains 5 vol.% Or less of oxygen gas in place of part of the carbon dioxide gas. 雰囲気ガスが、二酸化炭素ガスの一部に代えて、非酸化性ガスを含むことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の含Crニッケル基合金管の製造方法。   The method for producing a Cr-containing nickel-based alloy pipe according to any one of claims 1 to 3, wherein the atmospheric gas contains a non-oxidizing gas instead of a part of the carbon dioxide gas. 非酸化性ガスが、水素ガス、希ガス、一酸化炭素ガス、窒素ガスもしくは炭化水素ガスまたはこれらの混合物からなることを特徴とする請求項4に記載の含Crニッケル基合金管の製造方法。   The method for producing a Cr-containing nickel-based alloy pipe according to claim 4, wherein the non-oxidizing gas is made of hydrogen gas, rare gas, carbon monoxide gas, nitrogen gas or hydrocarbon gas, or a mixture thereof. 雰囲気ガスの二酸化炭素ガスの濃度が、50Vol.%以下であることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれかに記載の含Crニッケル基合金管の製造方法。   The method for producing a Cr-containing nickel-based alloy pipe according to any one of claims 1 to 5, wherein the concentration of carbon dioxide gas in the atmospheric gas is 50 Vol.% Or less. 雰囲気ガスの水蒸気の濃度が、0.01〜7.5Vol%であることを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれかに記載の含Crニッケル基合金管の製造方法。   The method for producing a Cr-containing nickel-based alloy pipe according to any one of claims 1 to 6, wherein the concentration of water vapor in the atmospheric gas is 0.01 to 7.5 Vol%. 含Crニッケル基合金管が、質量%で、C:0.15%以下、Si:1.00%以下、Mn:2.0%以下、P:0.030%以下、S:0.030%以下、Cr:10.0〜40.0%、Fe:15.0%以下、Ti:0.5%以下、Cu:0.50%以下およびAl:2.00%以下を含有し、残部がNiおよび不純物からなることを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれかに記載の含Crニッケル基合金管の製造方法。   Cr-containing nickel-base alloy tube is mass%, C: 0.15% or less, Si: 1.00% or less, Mn: 2.0% or less, P: 0.030% or less, S: 0.030% or less, Cr: 10.0-40.0%, Fe : 15.0% or less, Ti: 0.5% or less, Cu: 0.50% or less, and Al: 2.00% or less, with the balance consisting of Ni and impurities. A method for producing a Cr-containing nickel-base alloy tube as described. 含Crニッケル基合金管が、Niの一部に代えて、質量%で、Nbおよび/またはTaをいずれか単体または合計で3.15〜4.15%含有することを特徴とする請求項8に記載の含Crニッケル基合金管の製造方法。   9. The inclusion according to claim 8, wherein the Cr-containing nickel-base alloy tube contains Nb and / or Ta alone or a total of 3.15 to 4.15% in mass% instead of a part of Ni. Manufacturing method of Cr nickel base alloy tube. 含Crニッケル基合金管が、Niの一部に代えて、質量%で、Moを8〜10%含有することを特徴とする請求項8または請求項9に記載の含Crニッケル基合金管の製造方法。   10. The Cr-containing nickel-based alloy tube according to claim 8, wherein the Cr-containing nickel-based alloy tube contains 8 to 10% of Mo in mass% instead of a part of Ni. Production method. 含Crニッケル基合金管が原子力プラント用部材として用いられることを特徴とする請求項1から請求項10までのいずれかに記載の含Crニッケル基合金管の製造方法。
The method for producing a Cr-containing nickel-based alloy pipe according to any one of claims 1 to 10, wherein the Cr-containing nickel-based alloy pipe is used as a member for a nuclear power plant.
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