JP4015789B2

JP4015789B2 - Manufacturing method of heat transfer tube for feed water heater, heat transfer tube for feed water heater manufactured by the method, and feed water heater using the heat transfer tube

Info

Publication number: JP4015789B2
Application number: JP25739499A
Authority: JP
Inventors: 肇平沢; 小林　　実; 長佳市川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-09-10
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2019-09-10
Also published as: JP2001083284A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給水加熱器用伝熱管の製造方法、同方法により製造された給水加熱器用伝熱管および同伝熱管を用いた給水加熱器に係るものであり、特に運転時における伝熱管からのクロムの溶出抑制が有効的に図れる給水加熱器用伝熱管の製造方法、同方法により製造された給水加熱器用伝熱管および同伝熱管を用いた給水加熱器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、原子力発電設備に設けられる給水加熱器の伝熱管には、クロム（Ｃｒ）を含むステンレス鋼が適用されている。従来では、この伝熱管として、製造段階の押出工程あるいは抽伸工程の後に酸洗処理を施すことにより、表面に酸化皮膜がないものが使用されている。
【０００３】
ところが、このような表面に酸化皮膜がない給水加熱器の伝熱管を使用した設備においては、原子炉運転時に伝熱管の表面から多量のクロムが溶出することが判明している。近年の研究によると、原子炉内のクロム量が増加すると、炉水中のＣｏ−６０イオンを増加させるとともに、原子炉内の機器にクロムが付着することによって機器性能を低下させるなどの問題が指摘されている。
【０００４】
そこで、原子炉内のクロム量を減少させるため、主発生源である給水加熱器の伝熱管からのクロム溶出を抑制する必要性が求められているが、これまで確立した技術が知られていない。なお、クロム溶出抑制に類似した公知技術として、高温大気中において伝熱管表面に酸化皮膜を形成し、これによりコバルトの溶出抑制を図る提案はなされている（例えば特開昭６２−８５８９４号公報、特開昭６１−２４５０９４号公報等）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術では、酸化皮膜の形成が不安定で、得られる膜厚が不均一となる等、給水加熱器の伝熱管からのクロム溶出を必ずしも十分に抑制することができない。このため、現在においても給水加熱器の伝熱管が、原子力発電所における主要核種Ｃｏ−６０の親元素コバルト主発生源の一つとなっている。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、クロム溶出抑制手段として、伝熱管の表面にニッケルフェライト酸化膜層を形成し、その際にニッケルフェライト酸化膜層を均一に、かつ効率よく形成することができる給水加熱器用伝熱管の製造方法を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、クロムの溶出抑制が有効的に図れる給水加熱器用伝熱管および同伝熱管を用いた給水加熱器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、請求項１の発明では、クロムを含有するステンレス鋼により、中空管を製造した後、酸素濃度２０〜１００％の処理媒体雰囲気のもとで、２２０℃以上に加熱する表面処理を施すことを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法を提供する。
【０００９】
本発明によれば、給水加熱器用伝熱管材料のクロム溶出抑制に必要なニッケルフェライト酸化皮膜厚さを得るための処理時間の短縮化に対応できる。すなわち、給水加熱器用伝熱管のクロム溶出抑制効果があるニッケルフェライト酸化皮膜厚は、０．０１μｍ以上である。このニッケルフェライト酸化皮膜厚さを得るために、本発明では、酸素量を多く供給することによって伝熱管表面の酸化を促進させる、これによりフェライト酸化皮膜の生成速度を増加させ、処理時間を短縮することができる。なお、処理媒体雰囲気の酸素濃度が２０％未満では酸化が不充分となる。また、加熱温度が２２０℃未満では、この温度に相当する給水加熱器の使用温度で十分な効果が得られない。
【００１０】
請求項２の発明では、請求項１記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法において、処理媒体として、空気もしくは水蒸気、またはこれらにオゾンもしくは過酸化水素を添加したものを用いることを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法を提供する。
【００１１】
本発明によれば、さらに処理時間の短縮化が図れる。すなわち、水蒸気の場合はそれ自体が酸化材として機能し、さらに空気や水蒸気にオゾンまたは過酸化水素を添加した場合には、これらの酸化剤としての機能が増強される。このため、酸素単独含有状態で使用する場合に比し、さらに伝熱管表面の酸化を促進させることができる。これにより、ニッケルフェライト酸化皮膜の生成速度を増加させることができ、処理時間の一層の短縮が図れる。
【００１２】
請求項３の発明では、請求項１記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法において、処理媒体を高周波プラズマに通して用いることを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法を提供する。
【００１３】
本発明によれば、さらに処理時間の短縮化に対応することができる。すなわち、高周波プラズマを通すことにより処理媒体の酸素をラジカル化させ、これにより酸化剤としての機能を増大させ、酸素単独の場合に比して伝熱管表面の酸化を促進させることができる。これにより、ニッケルフェライト酸化皮膜の生成速度を増加させ、処理時間を短縮することができる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１から３までのいずれかに記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法において、電気炉による加熱と処理媒体の流体供給とを連続的または間欠的に行うことを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法を提供する。
【００１５】
本発明によれば、処理媒体を連続的または間欠的に流すことにより、処理媒体を静止させて処理した場合に比し、給水加熱器用伝熱管材料のクロム溶出抑制に必要なニッケルフェライトの酸化皮膜厚さをより均一に生成することができる。
【００１６】
請求項５の発明では、請求項１から３までのいずれかに記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法において、給水加熱器用伝熱管に電流供給による加熱と処理媒体の流体供給とを連続的または間欠的に行うことを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法を提供する。
【００１７】
本発明によれば、クロム溶出抑制に必要なニッケルフェライトの酸化皮膜生成のための加熱工程、および厚さを均一にするための工程について、良好に対応することができる。すなわち、電流供給により加熱処理エリアの小型化が図れるとともに、伝熱管温度の均一化が図れる。しかも、電流を連続的または間欠的に供給することにより、処理媒体を静止で処理する場合に比して、より均一な酸化皮膜が生成できる。
【００１８】
請求項６の発明では、請求項１から３までのいずれかに記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法において、給水加熱器用伝熱管に高周波電流による誘導加熱と処理媒体の流体供給とを連続的または間欠的に行うことを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法を提供する。
【００１９】
本発明によっても、請求項１から３までと同様の効果が奏される。
【００２０】
請求項７の発明では、請求項１から６までのいずれかに記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法において、加熱工程と処理媒体の供給工程とを、製造段階における酸洗工程の後に行なうことを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法を提供する。
【００２１】
本発明によれば、加熱および媒体供給の工程を製造工程における酸洗浄処理後の段階に組入れることにより、容易に各伝熱管の厚さを均一にすることができ、しかも伝熱管全体としての厚さの均一化が図れ、伝熱管１本１本の厚さのばらつきを小さくすることができる。
【００２２】
請求項８の発明では、請求項１から６までのいずれかに記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法において、加熱工程と処理媒体の供給工程とを、製造段階における水素雰囲気での最終熱処理工程の直後に行なうことを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法を提供する。
【００２３】
本発明によれば、加熱工程を製造工程における水素雰囲気で最終熱処理後の工程の中に入れることににより、伝熱管の厚さを均一にし、かつ伝熱管１本１本の厚さのばらつきも小さくすることができる。
【００２４】
請求項９の発明では、請求項１から６までのいずれかに記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法において、加熱工程と処理媒体の供給工程とを、給水加熱器用伝熱管の組立て後に行なうことを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法を提供する。
【００２５】
本発明によれば、加熱および媒体供給工程を給水加熱器製造後に行えるので、処理時間の短縮化に対応することができる。
【００２６】
請求項１０の発明では、請求項１から９までのいずれかに記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法によって製造された給水加熱器用伝熱管であって、クロムを含有するステンレス鋼により構成された給水加熱器用伝熱管であって、その表面に、厚さ０．０１〜５μｍのニッケルフェライト酸化膜を形成したことを特徴とする給水加熱器用伝熱管を提供する。
【００２７】
このような本発明の給水加熱器用伝熱管によると、運転中の給水加熱器における伝熱管からのクロムの溶出抑制が有効的に、かつ安定的に図れるようになる。すなわち、従来技術のもとでは、給水加熱器用伝熱管からのクロム溶出抑制手段としての有効な酸化膜の種類および膜厚等が必ずしも明確ではなかったところ、厚さ０．０１〜５μｍのニッケルフェライト酸化膜を形成した伝熱管によると、伝熱管からのクロム溶出を極めて効果的に抑制することができる。
【００２８】
ここで、ニッケルフェライト酸化膜の厚さが０．０１μｍ未満では、要求されるクロム溶出抑制効果が十分に奏されない。逆に５μｍを超えると、不要厚さとなり、また余分な処理時間がかかる。本発明において、特に効果的なニッケルフェライト酸化膜の厚さは、０．１〜３μｍの範囲である。
【００２９】
ここで、ニッケルフェライト酸化膜の厚さが０．０１μｍ未満では、要求されるクロム溶出抑制効果が十分に奏されない。逆に５μｍを超えると、不要厚さとなり、また余分な処理時間がかかる。本発明において、特に効果的なニッケルフェライト酸化膜の厚さは、０．１〜３μｍの範囲である。
【００３０】
請求項１１の発明では、原子炉の給水系に設置される給水加熱器であって、請求項１０記載の伝熱管を用いて構成したことを特徴とする給水加熱器を提供する。
【００３１】
本発明により、原子炉内でのクロム量低減、ひいてはＣｏ−６０イオンの減少が有効的に図れ、原子炉内の機器性能低下等の問題も解消できる。
【００３２】
ところで、従来行われてきたコバルト抑制技術による処理条件のもとでは、酸化皮膜の厚さが一般的に薄く、クロム抑制の効果が低い。そのため、酸化皮膜を厚くする必要があるが、上述した公知技術等によるこれまでの処理条件では、酸化皮膜の生成速度が遅く、必要厚さの酸化皮膜生成までに時間が多くかかる問題があった。また、雰囲気ガスの対流がないこと等により、酸化皮膜が不均一になり、伝熱管のクロム溶出抑制効果が一定とならない等の問題もあった。
【００３３】
そこで、本発明の製造方法では、伝熱管の表面にニッケルフェライト酸化膜層を形成する場合に、加熱条件ないし加熱方法を改良し、そのニッケルフェライト酸化膜層を均一に、かつ効率よく形成できるようにするものである。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態においては、給水加熱器用伝熱管の材料であるクロムを含むステンレス鋼として、例えばＳＵＳ３０４を適用している。ただし、ＳＵＳ３０４以外のものであっても、クロムを含むステンレス鋼であれば略同様に適用することができる。
【００３５】
［第１実施形態（図１〜図４）］
図１は本実施形態による伝熱管の製造方法における加熱処理工程を説明するための概略図であり、図２は全工程の流れを示す図である。図３および図４は作用説明図である。
【００３６】
まず、製造方法の全工程を図２によって説明する。この図２に示すように、本実施形態では原材料の溶解工程（Ｓ１０１）および造塊工程（Ｓ１０２）の後、圧延工程（Ｓ１０３）により棒材を形成する。そして、加熱工程（Ｓ１０４）および熱間押出し工程（Ｓ１０５）により管の粗加工を行い、酸洗工程（Ｓ１０６）による表面処理を行う。
【００３７】
次に、冷間抽伸工程（Ｓ１０７）、熱処理工程（Ｓ１０８）および酸洗工程（Ｓ１０９）を必要回数繰返した後、仕上抽伸工程（Ｓ１１０）を行い、最終熱処理工程（Ｓ１１１）の後に、酸洗工程（Ｓ１１２）により再び表面処理を行う。
【００３８】
この後、本発明の加熱処理工程（Ｓ１１３）を行い、その後に曲げ加工工程（Ｓ１１４）を行って、Ｕ字管完成（Ｓ１１５）となる。
【００３９】
図１により、上述したステップＳ１１３における本発明の加熱処理工程の詳細を説明する。
【００４０】
図１に示すように、本実施形態では、電気炉１内に、伝熱管としての中空管（なお、図示のものはＵ字状に曲成する前の直管であるが、以下、Ｕ字状に曲成したものも含めて全て「伝熱管」と称する）２を配置し、この伝熱管２に処理媒体としてのガスを供給配管３から供給する。
【００４１】
供給配管３は、電気炉１の外部にガス入口３ａを有し、電気炉１内に熱交換用の配管部分を経て、伝熱管２の端部および外周面側中間部に向う吹出し口３ｂを有する。ガス出口３ｂから離れた電気炉１の炉壁部分には、吹出されたガスを炉外に排出するためのガス排出口４が設けられている。
【００４２】
そして、加熱処理を行う場合には、電気炉１内の温度を２２０℃以上として、ガス入口３ａより酸素濃度２０〜１００％のガス（例えば空気）を注入し、吹出し口３ｂよりガスを吹出す。吹出されたガス５は、図２に示した酸洗工程（Ｓ１１２）によって表面処理された伝熱管２の内外周面に、連続的または間欠的に供給される。これにより、伝熱管２の表面にはニッケルフェライト酸化皮膜が生成される。
【００４３】
図３は、ガス中の酸素濃度を２０〜１００％の範囲で変化させた場合における本実施形態の方法によるニッケルフェライト酸化皮膜の生成時間を、大気中でのクロム抑制効果のあるニッケルフェライト酸化皮膜の生成時間に対する相対生成時間として示したものである。酸素濃度３０％では大気中の場合に比して約０．８と生成時間が短縮され、酸素濃度４０％以上では約０．６まで短縮されることがわかる。
【００４４】
図４は、ニッケルフェライト酸化皮膜の厚さのばらつき（％）を、各種の加熱雰囲気について調べた結果を示している。この図４から明らかなように、静止大気中で生成したニッケルフェライト酸化皮膜厚のばらつきＡは約３０％であるのに対し、本実施形態における電流による加熱方式のもとでガス（酸素濃度４０％）を連続的に供給した場合のばらつきＢ１と、同加熱方式のもとでガス（酸素濃度４０％）を間欠的に供給した場合のばらつきＢ２とは、共に１０％以下であり、ばらつき度合いが従来に比して大幅に低下することがわかる。
【００４５】
［第２実施形態（図１、図５）］
本実施形態でも、図１に示した電気炉１による熱処理方式を適用する。ただし、ガス入口３ａより電気炉１内に供給する処理媒体として、酸素濃度２０〜１００％のガスに加え、水蒸気、過酸化水素もしくはオゾンを注入する。あるいは同ガスに加えて、高周波プラズマを通した酸素濃度２０〜１００％のガスを注入する。このような処理媒体を使用することによって、伝熱管２にニッケルフェライト酸化皮膜を生成させる。
【００４６】
図５は、本実施形態の方法によるニッケルフェライト酸化皮膜の生成時間を、大気中でのクロム抑制効果のあるニッケルフェライト酸化皮膜の生成時間に対する相対生成時間として示したものである。この図５から明らかなように、大気中での加熱の場合Ｃに比し、酸素濃度４０％のガスを供給した場合Ｄ１、酸素濃度４０％のガスに水蒸気を５％加えた場合Ｄ２、同じく過酸化水素を５％加えた場合Ｄ３、オゾンを加えた場合Ｄ４、および高周波プラズマを通したガスの場合Ｄ５には、ニッケルフェライト酸化皮膜の生成時間が短縮され、それぞれ約０．６前後まで短縮されることがわかる。
【００４７】
なお、図示しないが、注入ガスの酸素濃度を２０〜１００％の範囲で種々変更し、あるいは水蒸気や過酸化水素の添加割合を種々変化しても前記と略同様の効果が奏される。
【００４８】
［第３実施形態（図６、図７）］
図６は本実施形態による伝熱管の製造方法における加熱処理工程を説明するための概略図であり、図７は作用説明図である。
【００４９】
本実施形態では、加熱媒体として水、例えば純水を適用する。この純水の溶存酸素濃度は２００ｐｐｂ以上とする。図６は、この純水を使用する過熱設備を示している。伝熱管２を収容する加熱容器６に隔壁を介して熱交換器室７が設けられ、これらの加熱容器６内と熱交換器室７とに水８が水循環配管８ａ，８ｂによって循環するようになっている。水循環配管８ａは強制循環用のポンプ９を有する。
【００５０】
加熱処理を行う場合には、加熱容器６内の伝熱管２を、２２０℃以上の水８の循環によって加熱する。この水８が、図２に示した酸洗工程（Ｓ１１２）によって表面処理された伝熱管２の内外周面に、連続的または間欠的に供給される。これにより、伝熱管２の表面にはニッケルフェライト酸化皮膜が生成される。
【００５１】
図７は、本実施形態により形成されるニッケルフェライト酸化皮膜の厚さのばらつき（％）を、各種の加熱雰囲気について調べた結果を示している。この図３から明らかなように、静止大気中で生成したニッケルフェライト酸化皮膜厚のばらつきＥは約３０％であるのに対し、本実施形態における加熱方式のもとで水（２８０℃）を連続的に供給した場合のばらつきＦ１と、間欠的に供給した場合のばらつきＦ２とは、共に１０％以下であり、ばらつき度合いが従来に比して大幅に低下することがわかる。これにより、本実施形態によれば、均一な皮膜が形成されることが確認できる。
【００５２】
［第４実施形態（図８）］
本実施形態は、図１に示した電気炉１による熱処理方式を適用し、ガス入口３ａより電気炉１内に供給する処理媒体として、酸素濃度２０〜１００％のガスに加え、水蒸気、過酸化水素もしくはオゾンを連続的に、または間欠的に注入する。あるいは同ガスに加えて、高周波プラズマを通した酸素濃度２０〜１００％のガスを、連続的または間欠的に注入する。このような処理媒体を使用することによって、伝熱管２にニッケルフェライト酸化皮膜を生成させる。
【００５３】
図８は、本実施形態の方法によるニッケルフェライト酸化皮膜の厚さのばらつき（％）を、大気中でのクロム抑制効果のあるニッケルフェライト酸化皮膜の生成時間に対する相対生成時間として示したものである。この図８から明らかなように、静止大気中での加熱の場合Ｇには、厚さのばらつきが約３０％と高い。これに対し、酸素濃度４０％のガスを連続的に供給した場合Ｈ１、酸素濃度４０％のガスを５分毎に間欠的に供給した場合Ｈ２、酸素濃度４０％のガスに水蒸気を５％加えて連続的に供給した場合Ｈ３、同じく過酸化水素を５％加えて連続的に供給した場合Ｈ４、オゾンを加えて連続的に供給した場合Ｈ５、および高周波プラズマを通したガスを連続的に供給した場合Ｈ６には、ニッケルフェライト酸化皮膜の厚さのばらつきが略１５％以下と、半減以上の値となる。すなわち、ばらつきが小さく均一な皮膜ができる。
【００５４】
［第５実施形態（図９、図１０）］
本実施形態は、給水加熱器用伝熱管に電流供給による加熱と処理媒体の流体供給とを連続的または間欠的に行うものである。なお、本実施形態および次の第６実施形態では、本発明による加熱処理工程を図２に示した場合と異なり、Ｕ字管完成（Ｓ１１５）の後に行う。
【００５５】
図９は本実施形態による伝熱管の製造方法における加熱処理工程を説明するための概略図であり、図１０は作用説明図である。
【００５６】
図９に示すように、空気層１０を有する加熱容器１１内に、Ｕ字状に曲げた伝熱管２を配置し、この伝熱管２の両端に電極１２，１３を接続する。各電極１２，１３は外部設置の電源１４に配線１５を介して接続し、電流を印加する。なお、供給電流は、例えば直流を適用するが、交流電流でもよい。また、加熱媒体５の供給は、前記各実施形態と同様に行う。すなわち、供給配管３、ガス排出口４等が、例えば図１と略同様に設けられる。
【００５７】
皮膜形成時においては、加熱容器１１内の伝熱管２に両端の電極１２，１３を介して電流を供給するとともに、加熱容器１１内にガス入口３ａよりガスを連続的または間欠的に供給する。これにより、クロム抑制効果のあるフェライト酸化皮膜を生成させる。温度条件等については、前記各実施形態と同様である。
【００５８】
本実施形態によると、クロム溶出抑制に必要なニッケルフェライトの酸化皮膜生成のための加熱工程、および厚さを均一にするための工程について、良好に対応することができる。すなわち、電流供給により加熱処理エリアの小型化が図れるとともに、伝熱管温度の均一化が図れる。しかも、電流を連続的または間欠的に供給することにより、処理媒体を静止で処理する場合に比して、より均一な酸化皮膜が生成できる。
【００５９】
図１０は、本実施形態により形成されるニッケルフェライト酸化皮膜の厚さのばらつき（％）を、各種の加熱雰囲気について調べた結果を示している。この図１０から明らかなように、静止大気中で生成したニッケルフェライト酸化皮膜厚のばらつきＩは約３０％であるのに対し、本実施形態における加熱方式のもとで酸素濃度４０％のガスを連続供給した場合のばらつきＪ１と、酸素濃度４０％のガスを５分毎に間欠的に供給した場合のばらつきＪ２とは、共に１０％以下であり、ばらつき度合いが従来に比して大幅に低下することがわかる。これにより、本実施形態によれば、均一な皮膜が形成されることが確認できる。
【００６０】
［第６実施形態（図１１、図１２）］
本実施形態は、上記の第５実施形態の変形例であり、伝熱管２を高周波電流による誘導加熱するものである。
【００６１】
図１１は本実施形態による伝熱管の製造方法における加熱処理工程を説明するための概略図であり、図１２は作用説明図である。
【００６２】
図１１に示すように、空気層１０を有する加熱容器１１内に、誘導加熱用のコイル１６を設け、Ｕ字状に曲げた伝熱管２をコイル１６内に配置する。コイル１６には外部設置の電源１７から配線１８を介して高周波電流を供給する。なお、加熱媒体５の供給は、前記各実施形態と同様に行う。すなわち、供給配管３、ガス排出口４等が、例えば図１と略同様に設けられる。
【００６３】
皮膜形成時においては、加熱容器１１内の伝熱管２を高周波電流により誘導加熱するとともに、加熱容器１１内にガス入口３ａよりガスまたは蒸気等を連続的または間欠的に供給する。これにより、クロム抑制効果のあるフェライト酸化皮膜を生成させる。温度条件等については、前記各実施形態と同様である。
【００６４】
本実施形態によっても、クロム溶出抑制に必要なニッケルフェライトの酸化皮膜生成のための加熱工程、および厚さを均一にするための工程について、良好に対応することができる。すなわち、電流供給により加熱処理エリアの小型化が図れるとともに、伝熱管温度の均一化が図れる。しかも、電流を連続的または間欠的に供給することにより、処理媒体を静止で処理する場合に比して、より均一な酸化皮膜が生成できる。
【００６５】
図１２は、本実施形態により形成されるニッケルフェライト酸化皮膜の厚さのばらつき（％）を、各種の加熱雰囲気について調べた結果を示している。この図１２から明らかなように、静止大気中で生成したニッケルフェライト酸化皮膜厚のばらつきＫは約３０％であるのに対し、本実施形態における加熱方式のもとで酸素濃度４０％のガスを連続供給した場合のばらつきＬ１と、酸素濃度４０％のガスに水蒸気を５％加えたものを連続供給した場合のばらつきＬ２とは、共に１０％前後であり、ばらつき度合いが従来に比して大幅に低下することがわかる。これにより、本実施形態によれば、均一な皮膜が形成されることが確認できる。
【００６６】
［第７実施形態（図１３、図１４）］
本実施形態は、第１実施形態における製造工程（図２）の変形例についてのものである。
【００６７】
図１３は、第１変形例を示すものである。すなわち、本例では図２に示した製造工程のうち、本発明の加熱処理工程（Ｓ１１３）の前における酸洗工程（Ｓ１１２）を省略したものである。その他の工程については、図２のものと同様であるから、図１３に工程記号をＳ２０１〜Ｓ２１４まで付し、説明を省略する。
【００６８】
また、図１４は、第２変形例を示すものである。すなわち、本例では原材料の溶解工程（Ｓ３０１）、造塊工程（Ｓ３０２）、圧延工程（Ｓ３０３）により棒材を形成した後、押出し工程（Ｓ３０４）。
【００６９】
および酸洗工程（Ｓ３０５）を行う。
【００７０】
次に、圧延または抽伸工程（Ｓ３０６）、熱処理工程（Ｓ３０７）および酸洗工程（Ｓ３０８）を必要回数繰返した後、空引抽伸工程（Ｓ３０９）を行い、最終熱処理工程（Ｓ３１０）の後に曲げ加工工程（Ｓ３１１）を行う。
【００７１】
そして、酸洗工程（Ｓ３１２）により再び表面処理を行った後、本発明の加熱処理工程（Ｓ３１３）を行い、Ｕ字管完成（Ｓ３１４）となる。
【００７２】
したがって、本例は、前述した第５実施形態および第６実施形態の場合に適用される。
【００７３】
［第８実施形態（図１５〜図１７）］
本実施形態は、加熱工程と処理媒体の供給工程とを、給水加熱器用伝熱管の組立て後に行なうものである。
【００７４】
図１５は本実施形態による伝熱管の製造方法における加熱処理工程を説明するための概略図であり、加熱媒体としてガスを使用するものである。図１６は作用説明図である。図１７は、図１５の変形例であり、加熱媒体として液体を使用するものである。
【００７５】
図１５に示す実施形態では、複数の電熱管２が給水加熱器１９のケーシング１９ａ内に配置された状態で、それらの全ての伝熱管２に一括して高温ガスを供給して酸化皮膜形成のための加熱処理を施す。すなわち、ケーシング１９ａ内の空間はヘッダ２０によって仕切られており、Ｕ字状の各伝熱管２はヘッダ２０によって仕切られた一方の空間１９ｂ内に配置されている。各伝熱管２の両端部は、ヘッダ２０にあけた孔を介して他方の空間１９ｃに開口している。
【００７６】
ガス供給配管２１は、一つのガス入口２１ａと二つに分岐したガス出口２１ｂ，２１ｃとを有し、これらのガス出口２１ｂ，２１ｃは、ケーシング１９ａ内の各空間１９ｂ，１９ｃにそれぞれ開口している。ガス供給配管２１は、加熱器２２内に通され、ガス入口２１ａから供給されたガスは、加熱器２２で、前記各実施形態と同様の温度に加熱された後、ケーシング１９ａ内の各空間１９ｂ，１９ｃに吹出されるようになっている。ケーシング１９ａには、各空間１９ｂ，１９ｃからガスを排出するためのガス出口２３ａ，２３ｂが設けられている。
【００７７】
このような構成において、ケーシング１９ａ内に加熱媒体としてのガス５が供給されると、ガス供給配管２１の一方のガス出口２１ｂから吹出されたガスは、伝熱管２の外周面を加熱して酸化皮膜の形成に供され、また他方のガス出口２１ｃから吹出されたガスは、伝熱管２の内周面に通されてその部分を加熱して酸化皮膜の形成に供される。
【００７８】
図１６は、本実施形態により形成されるニッケルフェライト酸化皮膜の厚さのばらつき（％）を、各種の加熱雰囲気について調べた結果を示している。この図１６から明らかなように、静止大気中で生成したニッケルフェライト酸化皮膜厚のばらつきＭは約３０％であるのに対し、本実施形態における加熱方式のもとで酸素濃度４０％のガスを連続供給した場合のばらつきＮ１と、酸素濃度４０％のガスに水蒸気を５％加えたものを連続供給した場合のばらつきＮ２とは、共に１０％前後であり、ばらつき度合いが従来に比して大幅に低下することがわかる。これにより、本実施形態によれば、均一な皮膜が形成されることが確認できる。
【００７９】
図１７に示す実施形態でも、給水加熱器の構成および作用については図１５のものと略同様であるが、ガスに代えて液体を使用する点が異なる。すなわち、複数の電熱管２が給水加熱器１９のケーシング１９ａ内に配置された状態で、それらの全ての伝熱管２に一括して高温液体を供給して酸化皮膜形成のための加熱処理を施す。すなわち、ケーシング１９ａ内の空間はヘッダ２０によって仕切られており、Ｕ字状の各伝熱管２はヘッダ２０によって仕切られた一方の空間１９ｂ内に配置されている。各伝熱管２の両端部は、ヘッダ２０にあけた孔を介して他方の空間１９ｃに開口している。
【００８０】
液体供給配管２４は、ポンプ２５を有してループ状に構成されており、二つに分岐した液体出口２４ａ，２４ｂを有する。これらの液体出口２４ａ，２４ｂは、ケーシング１９ａ内の各空間１９ｂ，１９ｃにそれぞれ開口している。液体供給配管２４は、加熱器２２内に通され、液体は加熱器２２で前記各実施形態と同様の温度に加熱された後、ケーシング１９ａ内の各空間１９ｂ，１９ｃに吹出されるようになっている。ケーシング１９ａには、各空間１９ｂ，１９ｃから液体を還流させるための液体還流口２４ｃ，２４ｄが設けられている。
【００８１】
このような構成において、ケーシング１９ａ内に加熱媒体としての液体２６が供給されると、液体供給配管２４の一方の液体出口２４ａから吹出された液体２６は、伝熱管２の外周面を加熱して酸化皮膜の形成に供され、また他方の液体出口２４ｂから吹出された液体は、伝熱管２の内周面に通されてその部分を加熱して酸化皮膜の形成に供される。
【００８２】
このような図１７の実施形態によっても、図１５に示した実施形態と同様の効果が奏される。
【００８３】
【発明の効果】
以上で詳述したように、本発明によれば、給水加熱器用伝熱管の表面にクロム溶出抑制に必要なニッケルフェライト酸化皮膜を十分にかつ均一に生成させることができる。そして、酸素濃度増加および酸素濃度増加とともに添加物を加えることにより、給水加熱器用伝熱管材料のクロム溶出抑制に必要なニッケルフェライト酸化皮膜の厚さを得るための処理時間を短縮化することも可能となる。また、熱処理媒体であるガスまたは液体を、連続的または間欠的に流すことによってニッケルフェライト酸化皮膜厚さを均一にすることができ、さらに電流および高周波による加熱方式等によって加熱エリアの小型化かつ伝熱管温度の均一化によりニッケルフェライト酸化皮膜厚を均一にすることも可能となる。さらにまた、ニッケルフェライト酸化皮膜生成処理を製造工程に入れることにより、ニッケルフェライト酸化皮膜厚をより均一にすることが可能となり、ニッケルフェライト酸化皮膜生成処理を給水加熱器製造後に行うことによって、時間短縮が図れ、かつ処理溶媒を連続的または間欠的に流すことにより、伝熱管のニッケルフェライト酸化皮膜厚を均一にすることができる。そして、本発明の方法により得られる伝熱管およびそれを使用した給水加熱器により、原子炉の被爆低減に優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による伝熱管の製造方法における加熱処理工程を説明するための概略図。
【図２】前記実施形態の全工程の流れを示す図。
【図３】前記実施形態の作用説明図。
【図４】前記実施形態の作用説明図。
【図５】本発明の第２実施形態による作用説明図。
【図６】本発明の第３実施形態による伝熱管の製造方法における加熱処理工程を説明するための概略図。
【図７】前記実施形態の作用説明図
【図８】本発明の第４実施形態の作用説明図。
【図９】本発明の第５実施形態による伝熱管の製造方法における加熱処理工程を説明するための概略図。
【図１０】前記実施形態の作用説明図。
【図１１】本発明の第５実施形態の変形例（第６実施形態）を示す図。
【図１２】前記実施形態による作用説明図。
【図１３】本発明の第７実施形態を示す図。
【図１４】図１３の変形例を示す図。
【図１５】本発明の第８実施形態による伝熱管の製造方法における加熱処理工程を説明するための概略図。
【図１６】前記実施形態の作用説明図。
【図１７】図１５の変形例を示す図。
【符号の説明】
１電気炉
２伝熱管
３供給配管
３ａガス入口
３ｂ吹出し口
４ガス排出口
５加熱媒体
６加熱容器
７熱交換器室
８水
８ａ，８ｂ水循環配管
９ポンプ
１０空気層
１１加熱容器
１２，１３電極
１４電源
１５配線
１６コイル
１７電源
１８配線
１９給水加熱器
１９ａケーシング
１９ｂ，１９ｃ空間
２０ヘッダ
２１ガス供給配管
２１ａガス入口
２１ｂ，２１ｃガス出口
２２加熱器
２３ａ，２３ｂガス出口
２４液体供給配管
２４ａ，２４ｂ液体出口
２４ｃ，２４ｄ液体還流口
２５ポンプ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present inventionMethod for manufacturing heat transfer tube for water heater, heat transfer tube for water heater manufactured by the same method, and water heater using the heat transfer tubeIn particular, it is possible to effectively suppress the elution of chromium from the heat transfer tube during operation.Method for manufacturing heat transfer tube for water heater, heat transfer tube for water heater manufactured by the same method, and water heater using the heat transfer tubeAbout.
[0002]
[Prior art]
  Generally, stainless steel containing chromium (Cr) is applied to a heat transfer tube of a feed water heater provided in a nuclear power generation facility. Conventionally, as this heat transfer tube, a tube having no oxide film on its surface is used by performing a pickling treatment after an extrusion process or a drawing process in the manufacturing stage.
[0003]
  However, it has been found that a large amount of chromium is eluted from the surface of the heat transfer tube during operation of the reactor in the equipment using the heat transfer tube of the feed water heater having no oxide film on the surface. According to recent research, when the amount of chromium in the reactor increases, Co-60 ions in the reactor water increase, and problems such as deterioration in equipment performance due to chromium adhering to equipment in the reactor are pointed out. Has been.
[0004]
  Therefore, in order to reduce the amount of chromium in the reactor, it is necessary to suppress the elution of chromium from the heat transfer tube of the feed water heater, which is the main source, but no established technology is known so far. . As a known technique similar to chromium elution suppression, a proposal has been made to form an oxide film on the surface of a heat transfer tube in a high-temperature atmosphere, thereby suppressing cobalt elution (for example, JP-A-62-85894, JP-A-61-245094, etc.).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
  However, in the above-described prior art, the elution of chromium from the heat transfer tube of the feed water heater cannot be sufficiently suppressed, for example, the formation of the oxide film is unstable and the obtained film thickness becomes non-uniform. For this reason, even now, the heat transfer tube of the feed water heater is one of the parent element cobalt main generation sources of the main nuclide Co-60 in the nuclear power plant.
[0006]
  The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is as follows.As a means to suppress chromium elution, a nickel ferrite oxide film layer is formed on the surface of the heat transfer tube, and a nickel ferrite oxide film layer can be uniformly and efficiently formed at that time. There is to do.
[0007]
  Another object of the present invention is toAn object of the present invention is to provide a feed water heater heat transfer tube capable of effectively suppressing chromium elution and a feed water heater using the heat transfer tube.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  To achieve the above object, claim 1.In the present invention, the stainless steel containing chromiumMore hollow tubeProvided is a method for producing a heat transfer tube for a feed water heater, characterized in that after the production, a surface treatment is performed by heating to 220 ° C. or higher under a treatment medium atmosphere having an oxygen concentration of 20 to 100%.
[0009]
  ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can respond to shortening of the processing time for obtaining the nickel ferrite oxide film thickness required for chromium elution suppression of the heat exchanger tube material for feedwater heaters. That is, the thickness of the nickel ferrite oxide film having an effect of suppressing chromium elution of the heat transfer tube for the feed water heater is 0.01 μm or more. In order to obtain this nickel ferrite oxide film thickness, the present invention promotes the oxidation of the heat transfer tube surface by supplying a large amount of oxygen, thereby increasing the generation rate of the ferrite oxide film and shortening the processing time. be able to. If the oxygen concentration in the processing medium atmosphere is less than 20%, the oxidation is insufficient. Moreover, if heating temperature is less than 220 degreeC, sufficient effect will not be acquired with the operating temperature of a feed water heater corresponding to this temperature.
[0010]
  Claim2In the invention of claim1In the manufacturing method of the heat exchanger tube for feed water heaters of description, the manufacturing method of the heat exchanger tube for feed water heaters using the thing which added air or water vapor | steam, or ozone or hydrogen peroxide to these as a processing medium is provided. .
[0011]
  According to the present invention, the processing time can be further shortened. That is, in the case of water vapor, it functions as an oxidizing agent, and when ozone or hydrogen peroxide is added to air or water vapor, the function as an oxidizing agent is enhanced. For this reason, it is possible to further promote the oxidation of the surface of the heat transfer tube as compared to the case where the oxygen is contained alone. Thereby, the production | generation speed | rate of a nickel ferrite oxide film can be increased and the processing time can be shortened further.
[0012]
  Claim3In the invention of claim1In the manufacturing method of the heat exchanger tube for feed water heaters of description, the manufacturing method of the heat exchanger tube for feed water heaters characterized by using a processing medium through high frequency plasma is provided.
[0013]
  According to the present invention, the processing time can be further shortened. That is, by passing high-frequency plasma, oxygen in the treatment medium is radicalized, thereby increasing the function as an oxidant and promoting the oxidation of the surface of the heat transfer tube compared to the case of oxygen alone. Thereby, the production | generation speed | rate of a nickel ferrite oxide film can be increased and processing time can be shortened.
[0014]
  Claim4The invention of claim 1 starts from claim 1.3A method for manufacturing a heat transfer tube for a feed water heater according to any one of the preceding claims, wherein the heating by the electric furnace and the fluid supply of the treatment medium are performed continuously or intermittently. provide.
[0015]
  According to the present invention, the nickel ferrite oxide film required for suppressing chromium elution of the heat transfer tube material for the feed water heater is compared with the case where the treatment medium is made to stand still by flowing the treatment medium continuously or intermittently. The thickness can be generated more uniformly.
[0016]
  Claim5In the invention of claim1From3In the method for producing a heat transfer tube for a feed water heater according to any one of the above, heating for supplying water to the heat transfer tube for feed water heater and fluid supply of the treatment medium are performed continuously or intermittently. A method of manufacturing a heat transfer tube is provided.
[0017]
  ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can respond | correspond favorably about the heating process for the oxide film production | generation of nickel ferrite required for chromium elution suppression, and the process for making thickness uniform. That is, the heat treatment area can be reduced in size by supplying current, and the heat transfer tube temperature can be made uniform. In addition, by supplying the current continuously or intermittently, a more uniform oxide film can be generated as compared with the case where the processing medium is processed stationary.
[0018]
  Claim6In the invention of claim1From3In the method for manufacturing a heat transfer tube for a feed water heater according to any of the above, the feed water heating is characterized in that induction heating by high-frequency current and fluid supply of the treatment medium are continuously or intermittently performed on the heat transfer tube for the feed water heater. Provided is a method for manufacturing a heat-transfer tube for equipment.
[0019]
  The invention also claims1 to 3The same effect as above is produced.
[0020]
  Claim7In the invention of claim1From6The method for producing a heat transfer tube for a feed water heater according to any of the preceding claims, wherein the heating step and the supply step for the treatment medium are performed after the pickling step in the production stage. I will provide a.
[0021]
  According to the present invention, the thickness of each heat transfer tube can be easily made uniform by incorporating the heating and medium supply steps into the stage after the acid cleaning treatment in the manufacturing process, and the thickness of the entire heat transfer tube. The thickness can be made uniform, and variations in the thickness of each heat transfer tube can be reduced.
[0022]
  Claim8In the invention of claim1From6In the method for manufacturing a heat transfer tube for a feed water heater according to any of the above, the heating step and the supply step of the treatment medium are performed immediately after the final heat treatment step in a hydrogen atmosphere in the production stage. A method of manufacturing a heat transfer tube is provided.
[0023]
  According to the present invention, the heating process is put in the process after the final heat treatment in the hydrogen atmosphere in the manufacturing process, so that the thickness of the heat transfer tube is made uniform and the thickness of each heat transfer tube varies. Can be small.
[0024]
  Claim9In the invention of claim1From6The method for manufacturing a heat transfer tube for a feed water heater according to any one of the preceding claims, wherein the heating step and the supply step for the treatment medium are performed after the assembly of the heat transfer tube for the feed water heater. I will provide a.
[0025]
  According to the present invention, since the heating and medium supply process can be performed after the feed water heater is manufactured, the processing time can be shortened.
[0026]
  In invention of Claim 10, it manufactured with the manufacturing method of the heat exchanger tube for feedwater heaters in any one of Claim 1-9A heat transfer tube for a feed water heater, wherein the heat transfer tube for a feed water heater is made of chromium-containing stainless steel, and a nickel ferrite oxide film having a thickness of 0.01 to 5 μm is formed on the surface thereof. A heat transfer tube for a feed water heater is provided.
[0027]
  According to the heat transfer tube for a feed water heater of the present invention, the elution suppression of chromium from the heat transfer tube in the feed water heater during operation can be effectively and stably achieved. That is, under the prior art, the type and thickness of an effective oxide film as a means for suppressing chromium elution from a heat transfer tube for a feed water heater was not necessarily clear, but a nickel ferrite having a thickness of 0.01 to 5 μm According to the heat transfer tube in which the oxide film is formed, elution of chromium from the heat transfer tube can be extremely effectively suppressed.
[0028]
  Here, if the thickness of the nickel ferrite oxide film is less than 0.01 μm, the required chromium elution suppressing effect is not sufficiently achieved. On the other hand, if the thickness exceeds 5 μm, the thickness becomes unnecessary and extra processing time is required. In the present invention, the particularly effective thickness of the nickel ferrite oxide film is in the range of 0.1 to 3 μm.
[0029]
  Here, if the thickness of the nickel ferrite oxide film is less than 0.01 μm, the required chromium elution suppressing effect is not sufficiently achieved. On the other hand, if the thickness exceeds 5 μm, the thickness becomes unnecessary and extra processing time is required. In the present invention, the particularly effective thickness of the nickel ferrite oxide film is in the range of 0.1 to 3 μm.
[0030]
  ClaimIn 11 inventions,A water heater installed in a water supply system of a nuclear reactor, wherein10Provided is a feed water heater characterized by using the heat transfer tube described above.
[0031]
  According to the present invention, it is possible to effectively reduce the amount of chromium in the nuclear reactor, and consequently reduce the amount of Co-60 ions, and to solve problems such as deterioration in equipment performance in the nuclear reactor.
[0032]
  By the way, the thickness of the oxide film is generally thin and the effect of chromium suppression is low under the processing conditions by the cobalt suppression technology that has been conventionally performed. Therefore, it is necessary to increase the thickness of the oxide film. However, under the conventional processing conditions such as the above-described known techniques, there is a problem that the generation rate of the oxide film is slow and it takes a long time to generate the oxide film of the required thickness. . In addition, due to the absence of convection of the atmospheric gas, the oxide film becomes non-uniform, and the effect of suppressing the elution of chromium in the heat transfer tube is not constant.
[0033]
  Therefore, in the manufacturing method of the present invention, when the nickel ferrite oxide film layer is formed on the surface of the heat transfer tube, the heating condition or the heating method is improved so that the nickel ferrite oxide film layer can be formed uniformly and efficiently. It is to make.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiment, for example, SUS304 is applied as stainless steel containing chromium, which is a material of the heat transfer tube for the feed water heater. However, even a material other than SUS304 can be applied in substantially the same manner as long as it is stainless steel containing chromium.
[0035]
[FirstImplementationForm (FIGS. 1 to 4)]
  FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a heat treatment process in the method of manufacturing a heat transfer tube according to the present embodiment, and FIG. 2 is a diagram showing a flow of all processes. 3 and 4 are explanatory diagrams of operation.
[0036]
  First, all steps of the manufacturing method will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, in this embodiment, after the raw material melting step (S101) and the ingot forming step (S102), the bar is formed by the rolling step (S103). And a rough process of a pipe | tube is performed by a heating process (S104) and a hot extrusion process (S105), and the surface treatment by a pickling process (S106) is performed.
[0037]
  Next, after the cold drawing step (S107), the heat treatment step (S108) and the pickling step (S109) are repeated as many times as necessary, a finish drawing step (S110) is performed, and after the final heat treatment step (S111), pickling is performed. Surface treatment is performed again in the step (S112).
[0038]
  Thereafter, the heat treatment step (S113) of the present invention is performed, and then the bending step (S114) is performed to complete the U-shaped tube (S115).
[0039]
  The details of the heat treatment process of the present invention in step S113 described above will be described with reference to FIG.
[0040]
  As shown in FIG. 1, in this embodiment, in the electric furnace 1, a hollow tube as a heat transfer tube (note that the illustrated one is a straight tube before being bent into a U-shape. All of them including the one bent in a letter shape are referred to as “heat transfer tubes”) 2, and a gas as a processing medium is supplied to the heat transfer tubes 2 from the supply pipe 3.
[0041]
  The supply pipe 3 has a gas inlet 3 a outside the electric furnace 1, a heat exchange pipe part in the electric furnace 1, and an outlet 3 b that faces the end of the heat transfer tube 2 and the outer peripheral surface side intermediate part. Have. A gas discharge port 4 for discharging the blown-out gas to the outside of the furnace is provided in a furnace wall portion of the electric furnace 1 away from the gas outlet 3b.
[0042]
  And when performing heat processing, the temperature in the electric furnace 1 shall be 220 degreeC or more, gas (for example, air) with an oxygen concentration of 20-100% is inject | poured from the gas inlet 3a, and gas is blown out from the blower outlet 3b. . The blown out gas 5 is continuously or intermittently supplied to the inner and outer peripheral surfaces of the heat transfer tube 2 subjected to the surface treatment in the pickling step (S112) shown in FIG. As a result, a nickel ferrite oxide film is generated on the surface of the heat transfer tube 2.
[0043]
  FIG. 3 shows a nickel ferrite oxide film having an effect of suppressing chromium in the atmosphere in terms of the generation time of the nickel ferrite oxide film by the method of this embodiment when the oxygen concentration in the gas is changed in the range of 20 to 100%. It is shown as a relative generation time with respect to the generation time. It can be seen that when the oxygen concentration is 30%, the generation time is shortened to about 0.8 as compared with the case in the atmosphere, and when the oxygen concentration is 40% or more, it is shortened to about 0.6.
[0044]
  FIG. 4 shows the results of examining the thickness variation (%) of the nickel ferrite oxide film in various heating atmospheres. As can be seen from FIG. 4, the variation A in the thickness of the nickel ferrite oxide film generated in the static atmosphere is about 30%, whereas the gas (oxygen concentration 40) under the current heating method in this embodiment. %) Is continuously 10% or less, and the variation B2 when gas (oxygen concentration 40%) is intermittently supplied under the same heating method is 10% or less. It can be seen that the value is significantly lower than that of the prior art.
[0045]
[SecondImplementationForm (FIGS. 1 and 5)]
  Also in this embodiment, the heat treatment method using the electric furnace 1 shown in FIG. 1 is applied. However, as a processing medium supplied into the electric furnace 1 from the gas inlet 3a, water vapor, hydrogen peroxide or ozone is injected in addition to a gas having an oxygen concentration of 20 to 100%. Or the same gasPlus highA gas having an oxygen concentration of 20 to 100% through a frequency plasma is injected. By using such a treatment medium, a nickel ferrite oxide film is formed on the heat transfer tube 2.
[0046]
  FIG. 5 shows the generation time of the nickel ferrite oxide film by the method of this embodiment as a relative generation time with respect to the generation time of the nickel ferrite oxide film having a chromium suppression effect in the atmosphere. As is apparent from FIG. 5, D1 when a gas with an oxygen concentration of 40% is supplied compared to C when heating in the atmosphere, D2 when a gas with oxygen concentration of 40% is added with 5% of water vapor, and D2. When D3 is added with 5% hydrogen peroxide, D4 when ozone is added, and D5 when gas is passed through high-frequency plasma, the nickel ferrite oxide film formation time is shortened to about 0.6 each. You can see that
[0047]
  Although not shown in the drawing, substantially the same effect as described above can be obtained even if the oxygen concentration of the injection gas is variously changed in the range of 20 to 100% or the addition ratio of water vapor or hydrogen peroxide is variously changed.
[0048]
[ThirdImplementationForm (FIGS. 6 and 7)]
  FIG. 6 is a schematic view for explaining a heat treatment step in the method of manufacturing a heat transfer tube according to the present embodiment, and FIG. 7 is an operation explanatory view.
[0049]
  In this embodiment, water, for example, pure water is applied as the heating medium. The dissolved oxygen concentration of this pure water is 200 ppb or more. FIG. 6 shows an overheating facility using this pure water. A heat exchanger chamber 7 is provided in the heating container 6 that accommodates the heat transfer tube 2 via a partition wall, and water 8 is circulated in the heating container 6 and the heat exchanger chamber 7 through water circulation pipes 8a and 8b. It has become. The water circulation pipe 8a has a pump 9 for forced circulation.
[0050]
  When performing the heat treatment, the heat transfer tube 2 in the heating container 6 is heated by circulating water 8 at 220 ° C. or higher. This water 8 is continuously or intermittently supplied to the inner and outer peripheral surfaces of the heat transfer tube 2 subjected to the surface treatment by the pickling step (S112) shown in FIG. As a result, a nickel ferrite oxide film is generated on the surface of the heat transfer tube 2.
[0051]
  FIG. 7 shows the results of examining the thickness variation (%) of the nickel ferrite oxide film formed according to this embodiment in various heating atmospheres. As is apparent from FIG. 3, the variation E of the nickel ferrite oxide film thickness generated in the static atmosphere is about 30%, whereas water (280 ° C.) is continuously applied under the heating method in this embodiment. Both the variation F1 when supplied intermittently and the variation F2 when intermittently supplied are 10% or less, and it can be seen that the degree of variation is greatly reduced as compared with the conventional case. Thereby, according to this embodiment, it can confirm that a uniform membrane | film | coat is formed.
[0052]
[4thImplementationForm (FIG. 8)]
  In this embodiment, the heat treatment method by the electric furnace 1 shown in FIG. 1 is applied, and as a processing medium supplied into the electric furnace 1 from the gas inlet 3a, in addition to a gas having an oxygen concentration of 20 to 100%, water vapor, peroxidation Hydrogen or ozone is injected continuously or intermittently. Alternatively, in addition to the same gas, a gas having an oxygen concentration of 20 to 100% through high-frequency plasma is injected continuously or intermittently. By using such a treatment medium, a nickel ferrite oxide film is formed on the heat transfer tube 2.
[0053]
  FIG. 8 shows the thickness variation (%) of the nickel ferrite oxide film by the method of this embodiment as a relative generation time with respect to the generation time of the nickel ferrite oxide film having a chromium suppression effect in the atmosphere. . As is apparent from FIG. 8, in the case of heating in a static atmosphere, the thickness variation is as high as about 30%. In contrast, H1 when a gas with an oxygen concentration of 40% is continuously supplied, H2 when a gas with an oxygen concentration of 40% is intermittently supplied every 5 minutes, and 5% of water vapor is added to the gas with an oxygen concentration of 40% H3 when supplied continuously, H4 when hydrogen peroxide is added continuously for 5%, H5 when supplied continuously with ozone, H5 when supplied continuously with ozone, and gas through high-frequency plasma continuously supplied In this case, the variation in the thickness of the nickel ferrite oxide film is about 15% or less and a value of half or more in H6. That is, a uniform film with little variation can be formed.
[0054]
[5thImplementationForm (FIGS. 9 and 10)]
  In the present embodiment, heating by current supply and fluid supply of a processing medium are continuously or intermittently performed on a heat transfer tube for a feed water heater. In the present embodiment and the next sixth embodiment, unlike the case shown in FIG. 2, the heat treatment process according to the present invention is performed after completion of the U-shaped tube (S115).
[0055]
  FIG. 9 is a schematic view for explaining a heat treatment step in the method of manufacturing a heat transfer tube according to the present embodiment, and FIG.
[0056]
  As shown in FIG. 9, a heat transfer tube 2 bent in a U shape is disposed in a heating container 11 having an air layer 10, and electrodes 12 and 13 are connected to both ends of the heat transfer tube 2. Each of the electrodes 12 and 13 is connected to an externally installed power source 14 via a wiring 15 to apply a current. For example, a direct current is applied as the supply current, but an alternating current may be used. Further, the heating medium 5 is supplied in the same manner as in the above embodiments. That is, the supply pipe 3, the gas discharge port 4, and the like are provided, for example, in substantially the same manner as in FIG.
[0057]
  At the time of film formation, a current is supplied to the heat transfer tube 2 in the heating container 11 via the electrodes 12 and 13 at both ends, and a gas is supplied into the heating container 11 continuously or intermittently from the gas inlet 3a. As a result, a ferrite oxide film having a chromium suppressing effect is generated. About temperature conditions etc., it is the same as that of each said embodiment.
[0058]
  According to the present embodiment, it is possible to satisfactorily cope with the heating step for producing an oxide film of nickel ferrite necessary for suppressing chromium elution and the step for making the thickness uniform. That is, the heat treatment area can be reduced in size by supplying current, and the heat transfer tube temperature can be made uniform. In addition, by supplying the current continuously or intermittently, a more uniform oxide film can be generated as compared with the case where the processing medium is processed stationary.
[0059]
  FIG. 10 shows the results of examining the thickness variation (%) of the nickel ferrite oxide film formed according to this embodiment in various heating atmospheres. As is apparent from FIG. 10, the variation I of the thickness of the nickel ferrite oxide film generated in the static atmosphere is about 30%, whereas a gas having an oxygen concentration of 40% is used under the heating method in this embodiment. The variation J1 in the case of continuous supply and the variation J2 in the case of intermittently supplying a gas with an oxygen concentration of 40% every 5 minutes are both 10% or less, and the degree of variation is significantly lower than in the past. I understand that Thereby, according to this embodiment, it can confirm that a uniform membrane | film | coat is formed.
[0060]
[6thImplementationForm (FIGS. 11 and 12)]
  This embodiment is a modification of the fifth embodiment described above, in which the heat transfer tube 2 is induction-heated by a high-frequency current.
[0061]
  FIG. 11 is a schematic view for explaining a heat treatment step in the method of manufacturing a heat transfer tube according to the present embodiment, and FIG. 12 is an operation explanatory view.
[0062]
  As shown in FIG. 11, a coil 16 for induction heating is provided in a heating container 11 having an air layer 10, and the heat transfer tube 2 bent in a U shape is disposed in the coil 16. A high frequency current is supplied to the coil 16 from an externally installed power source 17 through a wiring 18. The supply of the heating medium 5 is performed in the same manner as in the above embodiments. That is, the supply pipe 3, the gas discharge port 4, and the like are provided, for example, in substantially the same manner as in FIG.
[0063]
  At the time of film formation, the heat transfer tube 2 in the heating container 11 is induction-heated by a high-frequency current, and gas or vapor is supplied into the heating container 11 continuously or intermittently from the gas inlet 3a. As a result, a ferrite oxide film having a chromium suppressing effect is generated. About temperature conditions etc., it is the same as that of each said embodiment.
[0064]
  Also according to the present embodiment, it is possible to satisfactorily cope with the heating process for generating an oxide film of nickel ferrite necessary for suppressing chromium elution and the process for making the thickness uniform. That is, the heat treatment area can be reduced in size by supplying current, and the heat transfer tube temperature can be made uniform. In addition, by supplying the current continuously or intermittently, a more uniform oxide film can be generated as compared with the case where the processing medium is processed stationary.
[0065]
  FIG. 12 shows the results of examining the thickness variation (%) of the nickel ferrite oxide film formed according to this embodiment in various heating atmospheres. As can be seen from FIG. 12, the variation K in the thickness of the nickel ferrite oxide film generated in the static atmosphere is about 30%, whereas a gas having an oxygen concentration of 40% is used under the heating method in this embodiment. The variation L1 in the case of continuous supply and the variation L2 in the case of continuous supply of a gas having an oxygen concentration of 40% added with 5% of steam are both around 10%, and the degree of variation is much larger than before. It turns out that it falls to. Thereby, according to this embodiment, it can confirm that a uniform membrane | film | coat is formed.
[0066]
[SeventhImplementationForm (FIGS. 13 and 14)]
  This embodiment is about the modification of the manufacturing process (FIG. 2) in 1st Embodiment.
[0067]
  FIG. 13 shows a first modification. That is, in this example, the pickling process (S112) before the heat treatment process (S113) of the present invention is omitted from the manufacturing process shown in FIG. Since the other steps are the same as those in FIG. 2, step symbols S201 to S214 are attached to FIG.
[0068]
  FIG. 14 shows a second modification. That is, in this example, the bar is formed by the raw material melting step (S301), the ingot forming step (S302), and the rolling step (S303), and then the extrusion step (S304).
[0069]
  And a pickling process (S305) is performed.
[0070]
  Next, after repeating the rolling or drawing process (S306), the heat treatment process (S307), and the pickling process (S308) as many times as necessary, the empty drawing process (S309) is performed, and the bending process is performed after the final heat treatment process (S310). A process (S311) is performed.
[0071]
  And after performing a surface treatment again by a pickling process (S312), the heat processing process (S313) of this invention is performed, and it becomes a U-shaped pipe completion (S314).
[0072]
  Therefore, this example is applied to the case of the fifth embodiment and the sixth embodiment described above.
[0073]
[EighthImplementationForm (FIGS. 15 to 17)]
  In the present embodiment, the heating step and the processing medium supply step are performed after the assembly of the heat transfer tube for the feed water heater.
[0074]
  FIG. 15 is a schematic view for explaining a heat treatment step in the method of manufacturing a heat transfer tube according to the present embodiment, and uses a gas as a heating medium. FIG. 16 is an explanatory diagram of operation. FIG. 17 is a modification of FIG. 15 and uses a liquid as a heating medium.
[0075]
  In the embodiment shown in FIG. 15, a plurality of electric heating tubes 2 are arranged in the casing 19 a of the feed water heater 19, and a hot gas is supplied to all of the heat transfer tubes 2 to form an oxide film. Heat treatment is performed. That is, the space in the casing 19 a is partitioned by the header 20, and each U-shaped heat transfer tube 2 is disposed in one space 19 b partitioned by the header 20. Both end portions of each heat transfer tube 2 are opened to the other space 19 c through holes formed in the header 20.
[0076]
  The gas supply pipe 21 has one gas inlet 21a and two branched gas outlets 21b and 21c. The gas outlets 21b and 21c open to the spaces 19b and 19c in the casing 19a, respectively. Yes. The gas supply pipe 21 is passed through the heater 22, and the gas supplied from the gas inlet 21 a is heated by the heater 22 to the same temperature as in each of the above embodiments, and then each space 19 b in the casing 19 a. , 19c. The casing 19a is provided with gas outlets 23a and 23b for discharging gas from the spaces 19b and 19c.
[0077]
  In such a configuration, when the gas 5 as a heating medium is supplied into the casing 19a, the gas blown out from one gas outlet 21b of the gas supply pipe 21 heats the outer peripheral surface of the heat transfer tube 2 and is oxidized. The gas used for forming the film and blown out from the other gas outlet 21c is passed through the inner peripheral surface of the heat transfer tube 2 to heat the portion and used for forming the oxide film.
[0078]
  FIG. 16 shows the results of examining the thickness variation (%) of the nickel ferrite oxide film formed according to this embodiment in various heating atmospheres. As apparent from FIG. 16, the variation M of the thickness of the nickel ferrite oxide film generated in the static atmosphere is about 30%, whereas a gas having an oxygen concentration of 40% is used under the heating method in this embodiment. The variation N1 in the case of continuous supply and the variation N2 in the case of continuously supplying a gas having an oxygen concentration of 40% with 5% water vapor are both around 10%, and the degree of variation is much larger than in the past. It turns out that it falls to. Thereby, according to this embodiment, it can confirm that a uniform membrane | film | coat is formed.
[0079]
  Also in the embodiment shown in FIG. 17, the configuration and operation of the feed water heater are substantially the same as those in FIG. 15 except that a liquid is used instead of gas. That is, in a state where the plurality of electric heat pipes 2 are arranged in the casing 19a of the feed water heater 19, a high temperature liquid is supplied to all of the heat transfer pipes 2 to perform heat treatment for forming an oxide film. . That is, the space in the casing 19 a is partitioned by the header 20, and each U-shaped heat transfer tube 2 is disposed in one space 19 b partitioned by the header 20. Both end portions of each heat transfer tube 2 are opened to the other space 19 c through holes formed in the header 20.
[0080]
  The liquid supply pipe 24 has a pump 25 and is configured in a loop shape, and has liquid outlets 24a and 24b branched into two. These liquid outlets 24a and 24b open to the spaces 19b and 19c in the casing 19a, respectively. The liquid supply pipe 24 is passed through the heater 22, and the liquid is heated to the same temperature as in each of the embodiments by the heater 22 and then blown out to the spaces 19 b and 19 c in the casing 19 a. ing. The casing 19a is provided with liquid reflux ports 24c and 24d for refluxing the liquid from the spaces 19b and 19c.
[0081]
  In such a configuration, when the liquid 26 as a heating medium is supplied into the casing 19a, the liquid 26 blown out from one liquid outlet 24a of the liquid supply pipe 24 heats the outer peripheral surface of the heat transfer tube 2. The liquid used for forming the oxide film and blown out from the other liquid outlet 24b is passed through the inner peripheral surface of the heat transfer tube 2 to heat the portion and used for forming the oxide film.
[0082]
  Such an embodiment of FIG. 17 also has the same effects as the embodiment shown in FIG.
[0083]
【The invention's effect】
  As described in detail above, according to the present invention, the nickel ferrite oxide film necessary for suppressing the elution of chromium can be sufficiently and uniformly formed on the surface of the heat transfer tube for the feed water heater. And by adding additives along with oxygen concentration increase and oxygen concentration increase, it is also possible to shorten the processing time to obtain the thickness of nickel ferrite oxide film necessary for chromium elution suppression of heat transfer tube material for feed water heater It becomes. In addition, the thickness of the nickel ferrite oxide film can be made uniform by continuously or intermittently flowing a gas or liquid as a heat treatment medium, and the heating area can be reduced in size and transmitted by a heating method using current and high frequency. It is also possible to make the nickel ferrite oxide film thickness uniform by equalizing the heat tube temperature. Furthermore, it is possible to make the nickel ferrite oxide film thickness more uniform by putting the nickel ferrite oxide film generation process into the manufacturing process. In addition, the thickness of the nickel ferrite oxide film of the heat transfer tube can be made uniform by flowing the treatment solvent continuously or intermittently. And the heat transfer tube obtained by the method of the present invention and the feed water heater using the same provide an excellent effect in reducing the exposure of the nuclear reactor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a heat treatment step in a method of manufacturing a heat transfer tube according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a flow of all steps of the embodiment.
FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the embodiment.
FIG. 4 is an operation explanatory diagram of the embodiment.
FIG. 5 is an operation explanatory diagram according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic view for explaining a heat treatment step in a method for manufacturing a heat transfer tube according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram of the operation of the embodiment.
FIG. 8 is an operation explanatory diagram of a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic view for explaining a heat treatment step in a method for manufacturing a heat transfer tube according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an operation explanatory diagram of the embodiment.
FIG. 11 shows a modification of the fifth embodiment of the present invention.(Sixth embodiment)FIG.
FIG. 12 is an operation explanatory diagram according to the embodiment.
FIG. 13 is a diagram showing a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a view showing a modification of FIG.
FIG. 15 shows the eighth embodiment of the present invention.EmbodimentSchematic for demonstrating the heat processing process in the manufacturing method of the heat exchanger tube by AA.
FIG. 16 is a diagram illustrating the operation of the embodiment.
FIG. 17 is a view showing a modification of FIG.
[Explanation of symbols]
1 Electric furnace
2 Heat transfer tubes
3 Supply piping
3a Gas inlet
3b outlet
4 Gas outlet
5 Heating medium
6 Heating container
7 Heat exchanger room
8 water
8a, 8b Water circulation piping
9 Pump
10 Air layer
11 Heating vessel
12,13 electrode
14 Power supply
15 Wiring
16 coils
17 Power supply
18 Wiring
19 Water heater
19a casing
19b, 19c space
20 header
21 Gas supply piping
21a Gas inlet
21b, 21c Gas outlet
22 Heater
23a, 23b Gas outlet
24 Liquid supply piping
24a, 24b Liquid outlet
24c, 24d Liquid reflux port
25 pump

Claims

After manufacturing a hollow tube with stainless steel containing chromium, a surface treatment for heating to 220 ° C. or higher is performed in a treatment medium atmosphere having an oxygen concentration of 20 to 100%. Manufacturing method of heat tube.

2. The method for producing a heat transfer tube for a feed water heater according to claim 1, wherein the treatment medium is air or water vapor, or a solution obtained by adding ozone or hydrogen peroxide thereto. .

The method for manufacturing a heat transfer tube for a feed water heater according to claim 1, wherein the treatment medium is used by passing it through a high frequency plasma.

The method for manufacturing a heat transfer tube for a feed water heater according to any one of claims 1 to 3, wherein the heating by the electric furnace and the fluid supply of the treatment medium are performed continuously or intermittently. Manufacturing method of heat tube.

Wherein the manufacturing method of the feed water heating dexterity heat exchanger tube according to any one of claims 1 to 3, a continuously or intermittently to perform a fluid supply of the heating and the processing medium by the current supplied to the feed water heater dexterity heat transfer tube The manufacturing method of the heat exchanger tube for feed water heaters.

In the manufacturing method of the heat exchanger tube for feed water heaters in any one of Claim 1 to 3 , performing the induction heating by a high frequency current and the fluid supply of a processing medium to a heat exchanger tube for feed water heaters continuously or intermittently. A method for producing a heat transfer tube for a feed water heater.

In the manufacturing method of the heat exchanger tube for feed water heaters in any one of Claim 1-6 , a heating process and the supply process of a processing medium are performed after the pickling process in a manufacture stage, The feed water heater characterized by the above-mentioned. Manufacturing method of heat transfer tube.

In the manufacturing method of the heat exchanger tube for feed water heaters in any one of Claim 1-6 , a heating process and the supply process of a processing medium are performed immediately after the last heat treatment process in the hydrogen atmosphere in a manufacture stage. The manufacturing method of the heat exchanger tube for feed water heaters.

In the manufacturing method of the heat exchanger tube for feed water heaters in any one of Claim 1-6 , a heating process and the supply process of a processing medium are performed after the assembly of the heat exchanger tube for feed water heaters, Manufacturing method of heat transfer tube.

A heat transfer tube for a feed water heater manufactured by the method for manufacturing a heat transfer tube for a feed water heater according to any one of claims 1 to 9, wherein the heat transfer tube for the feed water heater is made of chromium-containing stainless steel. A heat transfer tube for a feed water heater, wherein a nickel ferrite oxide film having a thickness of 0.01 to 5 μm is formed on the surface.

It is a feed water heater installed in the feed system of a nuclear reactor, Comprising: The feed water heater characterized by using the heat exchanger tube of Claim 10 .