JP2009121616A - Bolt, method of manufacturing bolt and reactor inside structure of nuclear reactor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、強度および耐食性が要求されるボルトおよびボルトの製造方法、原子炉炉内構造物に関する。 The present invention relates to a bolt that requires strength and corrosion resistance, a method for manufacturing the bolt, and a reactor internal structure.
一般に、原子炉内構造物に使用されるボルト材には、強度および耐食性が要求されることから、析出硬化型ニッケル基合金や冷間加工したオーステナイト系ステンレス鋼などが使用されている。しかし、加圧水型原子炉ではバッフルフォーマーボルトと呼ばれる冷間加工したオーステナイト系ステンレス鋼製のボルトが使用されているが、硬度および耐食性に課題があった。 Generally, since bolts used for reactor internal structures are required to have strength and corrosion resistance, precipitation hardened nickel base alloys, cold worked austenitic stainless steels, and the like are used. However, cold-worked austenitic stainless steel bolts called baffle former bolts are used in pressurized water reactors, but there are problems with hardness and corrosion resistance.
そこで、高硬度および高耐食性材料を得る技術として低入熱プロセスである摩擦攪拌技術を利用した表面改質技術が考えられる。近年、開発された摩擦攪拌接合技術は、アルミニウムを中心に実用化されているが、鉄を中心とした高強度部材においては実用化されておらず、中でも表面改質技術については研究段階である。
上述した従来の析出硬化型ニッケル基合金や冷間加工したオーステナイト系ステンレス鋼製ボルトにおいては、原子炉運転中の高温高圧水環境下において硬度および耐食性に劣るという課題があった。 The conventional precipitation hardening nickel-base alloy and cold-worked austenitic stainless steel bolts described above have problems that they are inferior in hardness and corrosion resistance in a high-temperature and high-pressure water environment during reactor operation.
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、ボルト材料を低温プロセスである摩擦攪拌接合技術を用いて製造することにより、高強度および高耐食性を有するボルトを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a bolt having high strength and high corrosion resistance by manufacturing a bolt material using a friction stir welding technique which is a low temperature process. And
上記課題を解決するために本発明のボルトの製造方法は、高硬度高耐食材料を摩擦攪拌によって基材に肉盛りして形成された摩擦肉盛層、またはステンレス鋼基材の上に非消耗の高硬度材を摩擦攪拌させ、ステンレス鋼基材に形成された摩擦攪拌層を切り出し、この切り出された摩擦肉盛層または摩擦攪拌層から形成することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the bolt manufacturing method of the present invention is a non-consumable friction build-up layer formed by overlaying a high-hardness and high-corrosion resistant material on a base material by friction stirring, or a stainless steel base material. The high-hardness material is friction-stirred, and the friction stir layer formed on the stainless steel substrate is cut out. The friction stir layer or the friction stir layer is cut out.
また、本発明のボルトの製造方法は、表面に高硬度高耐食材料を摩擦攪拌により肉盛して摩擦肉盛層を形成し、またはステンレス鋼基材の表面に非消耗の高硬度材を摩擦攪拌して摩擦攪拌層を形成し、この摩擦肉盛層または摩擦攪拌層にねじ山を形成することを特徴とする。 In addition, the bolt manufacturing method of the present invention is configured such that a high hardness and high corrosion resistance material is deposited on the surface by friction stirring to form a friction buildup layer, or a non-consumable high hardness material is rubbed on the surface of the stainless steel substrate. A friction stir layer is formed by stirring, and a thread is formed on the friction build-up layer or the friction stir layer.
またさらに、本発明のボルトの製造方法は、表面に耐食性が良好な箔、粉末、液体のいずれかを塗布し、その表面に非消耗の高硬度材を摩擦攪拌して摩擦攪拌層を形成し、この摩擦攪拌層にねじ山を形成することを特徴とする。 Furthermore, in the bolt manufacturing method of the present invention, a foil, powder, or liquid having good corrosion resistance is applied to the surface, and a non-consumable high hardness material is frictionally stirred on the surface to form a friction stirring layer. In this friction stir layer, a screw thread is formed.
また、本発明は上記製造方法によって製造されたボルトおよびこのボルトが形成された原子炉炉内構造物を特徴とする。 Further, the present invention is characterized by a bolt manufactured by the above-described manufacturing method and a reactor internal structure in which the bolt is formed.
本発明によれば、高硬度高耐食材料を摩擦攪拌により形成された肉盛層をボルト材料とすることにより、高硬度かつ高耐食性を有するボルトおよび原子炉炉内構造物を得ることが出来る。 According to the present invention, a bolt and a reactor internal structure having high hardness and high corrosion resistance can be obtained by using a built-up layer formed by friction stir of a high hardness and high corrosion resistance material as a bolt material.
また、本発明によれば、非消耗型の高硬度材料を摩擦攪拌により形成された摩擦攪拌層をボルト材料またはボルトのねじ部とすることにより、高硬度かつ高耐食を有するボルトおよび原子炉炉内構造物を得ることが出来る。 Further, according to the present invention, a bolt and a nuclear reactor having high hardness and high corrosion resistance can be obtained by using a friction stir layer formed by friction stir of a non-consumable high hardness material as a bolt material or a screw portion of the bolt. An internal structure can be obtained.
以下、本発明に係る摩擦攪拌技術を用いたボルトの実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of a bolt using the friction stir technique according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施例1)
まず、図1を参照して実施例1を説明する。本実施例1は、基材1、高硬度高耐食材料による回転治具2、摩擦攪拌により形成された肉盛層3から構成されている。
Example 1
First,
このように構成された本実施の形態において、図1(a)に示すように基材1に対し回転治具2を摩擦攪拌により肉盛りする。
In the present embodiment configured as described above, as shown in FIG. 1A, the rotating
図2に高硬度ステンレス鋼であるSUS440Cを回転冶具2とし、基材1をSUS316Lで加圧荷重22500N、回転数400rpmの施工条件で摩擦攪拌による肉盛を行った後の肉盛層の断面観察例を示す。肉盛層の結晶粒は1μm以下と微細になっており、一般的に微細材料は高硬度で、耐食性に優れていることがわかっている。
FIG. 2 shows cross-sectional observation of the built-up layer after SUS440C, which is a high-hardness stainless steel, is used as the rotating
従って、図1(b)に示すように、肉盛層3からボルト材3aを採取することにより、高硬度かつ高耐食を有するボルト材料3aを得ることが出来る。そして採取されたボルト材3aからボルトを切り出し、高硬度かつ高耐食性を有するボルトを製作することができる。
Therefore, as shown in FIG. 1B, by extracting the
また、図3に示すようにボルト11のねじ部4となる丸棒状態の部材の表面に回転冶具2による摩擦攪拌による肉盛層3を形成させた場合においても、肉盛層3からねじを切り出してねじ部4を形成することにより、高硬度かつ高耐食性を有するボルトを得ることが出来る。
Also, as shown in FIG. 3, even when the build-up
また、本実施例に示した耐食性材料による回転治具2に肉盛溶接材料として実績があるコルモノイなどのニッケル基合金を適用することで、高硬度かつ高耐食を有するボルト材料を得ることが出来る。
In addition, a bolt material having high hardness and high corrosion resistance can be obtained by applying a nickel-based alloy such as Colmonoy, which has a proven record as a build-up welding material, to the
また、本実施例に示した耐食性材料による回転治具2に肉盛溶接材料として実績があるステライトなどのコバルト基合金を適用することで、高硬度かつ高耐食を有するボルト材料を得ることが出来る。
Moreover, the bolt material which has high hardness and high corrosion resistance can be obtained by applying cobalt base alloys, such as stellite, which has a track record as overlay welding material to the
本実施の形態によれば、高硬度高耐食材料を摩擦攪拌により形成された肉盛層をボルト材料とすることにより、高硬度かつ高耐食性を有するボルトを得ることが出来る。 According to the present embodiment, a bolt having high hardness and high corrosion resistance can be obtained by using a built-up layer formed by friction stir of a high hardness and high corrosion resistance material as a bolt material.
(実施例2)
次に、本発明に係る実施例2について図4を参照して説明する。本実施例2は、基材1、非消耗型の高硬度を有する回転治具22、摩擦攪拌層23から構成されている。
(Example 2)
Next,
このように構成された本実施の形態において、基材1に対し非消耗型の高硬度を有する回転治具22を摩擦攪拌することにより基材1内に摩擦攪拌層23が形成される。摩擦攪拌層23は、結晶粒が微細化することから高硬度かつ高耐食性材料に変換される。従って、摩擦攪拌層23から図1(b)と同様にボルト材を採取することにより、高硬度かつ高耐食を有するボルト材を得ることが出来る。そして採取されたボルト材からボルトを切り出し、高硬度かつ高耐食性を有するボルトを製作することができる。
In the present embodiment configured as described above, the
また、図3と同様にボルト11のねじ部となる丸棒状態の部材の表面に非消耗型の高硬度を有する回転治具22を摩擦攪拌することによりボルト11表面に摩擦攪拌層23を形成する。従って、摩擦攪拌層23からねじを切り出してねじ部を形成することにより、ボルト11表面に高硬度かつ高耐食を有する摩擦攪拌層23を有するボルトを得ることが出来る。
Further, as in FIG. 3, a
本実施の形態によれば、非消耗型の高硬度材料を摩擦攪拌により形成された摩擦攪拌層をボルト材料またはボルトのねじ部とすることにより、高硬度かつ高耐食を有するボルトを得ることが出来る。 According to the present embodiment, a bolt having high hardness and high corrosion resistance can be obtained by using a friction stir layer formed by friction stir of a non-consumable high hardness material as a bolt material or a screw portion of the bolt. I can do it.
(実施例3)
次に、本発明に係る実施例3について図5を用いて説明する。本実施例3は、基材1、耐食性材料31、非消耗型の高硬度を有する回転治具22、摩擦攪拌層23から構成されている。
(Example 3)
Next,
このように構成された本実施の形態において、基材1に対し耐食性が良好な薄板、箔、粉末、液体のいずれかから成る耐食性材料31を塗布または接触させ、非消耗型の高硬度を有する回転治具22を摩擦攪拌することにより基材1と耐食性材料31を接合させる。形成された摩擦攪拌層23は、耐食性材料31と同一材料であるため、基材に比べ耐食性が良好である。
In the present embodiment configured as described above, the
本実施の形態によれば、基材に耐食性材料を接触させ、非消耗型の高硬度を有する回転治具を用いて摩擦攪拌することにより摩擦攪拌層を得ることが出来る。 According to the present embodiment, a friction stir layer can be obtained by bringing a corrosion-resistant material into contact with a base material and performing friction stir using a non-consumable high-hardness rotating jig.
従って、摩擦攪拌層23から図1(b)と同様にボルト材を採取することにより、高硬度かつ高耐食を有するボルト材を得ることが出来る。そして採取されたボルト材からボルトを切り出し、高硬度かつ高耐食性を有するボルトを製作することができる。
Therefore, a bolt material having high hardness and high corrosion resistance can be obtained by collecting the bolt material from the
また、図3と同様にボルト11のねじ部となる丸棒状態の部材の表面に非消耗型の高硬度を有する回転治具22を摩擦攪拌することによりボルト11表面に摩擦攪拌層23を形成する。従って、摩擦攪拌層23からねじを切り出してねじ部を形成することにより、ボルト11表面に高硬度かつ高耐食を有する摩擦攪拌層23を有するボルトを得ることが出来る。
Further, as in FIG. 3, a
本実施の形態によれば、非消耗型の高硬度材料を摩擦攪拌により形成された摩擦攪拌層をボルト材料またはボルトのねじ部とすることにより、高硬度かつ高耐食性を有するボルトを得ることが出来る。 According to the present embodiment, a bolt having high hardness and high corrosion resistance can be obtained by using a friction stir layer formed by friction stirring of a non-consumable high hardness material as a bolt material or a screw portion of the bolt. I can do it.
また、上記実施例1から3のボルトを原子炉炉内構造物を構成する沸騰水型原子炉においてはシュラウドヘッドボルト、加圧水型原子炉ではバッフルフォーマーボルトに採用することによって当該部分の硬度かつ耐食性を向上させることができる。 Further, the bolts of Examples 1 to 3 are adopted as shroud head bolts in boiling water reactors constituting the reactor internal structure, and baffle former bolts in pressurized water reactors, thereby increasing the hardness of the parts. Corrosion resistance can be improved.
1…基材
2…耐食材料で構成された回転冶具
3…肉盛層
11…ボルト
22…非消耗型回転冶具
23…摩擦攪拌層
31…耐食材料
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007297092A JP2009121616A (en) | 2007-11-15 | 2007-11-15 | Bolt, method of manufacturing bolt and reactor inside structure of nuclear reactor |
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WO2019158661A1 (en) * | 2018-02-14 | 2019-08-22 | Ejot Gmbh & Co. Kg | Connecting element |
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-
2007
- 2007-11-15 JP JP2007297092A patent/JP2009121616A/en active Pending
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