JP4961154B2 - 沸騰水型原子炉用制御棒の製造方法 - Google Patents
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Description
0.03 wt%以下を含有し、残部不可避的不純物及びFeからなるオーステナイトステンレス鋼であり、Cr/Ni比(Cr当量:Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb,Ni当量:Ni+0.5Mn+30C+30N)が1.6〜1.9 で、かつフェライト量を12%〜16%とすると良い。
Cはオーステナイト安定化元素であり、強度向上に寄与するためC含有量0.03wt%以下が望ましい。好ましくは、オーステナイトステンレス鋼の沸騰水型原子炉用制御棒のC量を極力低く抑え、耐応力腐食割れ性を維持するため、C含有量0.03 wt%以下が望ましい。
Siは脱酸剤として用いられるほか、Cr当量にも影響する。オーステナイトステンレス鋼の沸騰水型原子炉用制御棒のSi含有量は、0.65 wt%望ましい。Si含有量が0.65wt%以上多く含有すると耐食性及び靭性が劣化する。
Mnは溶接時に脱酸作用及び脱硫作用があり、オーステナイト安定化元素である。また高温割れに有害なSを固定し、耐高温割れ性を抑制する効果がある。この効果を高めるには、1.0wt%以上必要であり、Mn量が2.5wt%以上になると、溶接時の湯流れが悪くなり、作業性に問題が生じる。
Niはオーステナイトステンレス鋼の必須成分であり、オーステナイト相を安定化させる。そのため、オーステナイトステンレス鋼製の溶接ワイヤのNi含有量を11.0 〜
14.0 wt%とする必要がある。溶加材のNi含有量が11.0wt%未満では、溶接部のフェライト相が増えて靭性が低下する。溶加材のNi含有量を14.0 wt%以上になるとオーステナイト相が増えて高温割れが発生しやすくなる。
Crはオーステナイトステンレス鋼の必須成分であり、フェライト相を安定化させる効果がある。またオーステナイトステンレス鋼の耐食性の向上に寄与する元素である。オーステナイトステンレス鋼の沸騰水型原子炉用制御棒に用いる溶接ワイヤのCr含有量を
18.0〜20.0wt%とする必要がある。溶加材のCr含有量が18.0 wt%未満では、Crがフェライト相を安定化させる効果が低下し、高温割れが発生しやすくなる。溶加材のCr含有量が20.0 wt%以上含有するとフェライト量が増加しすぎるため、延性が低下する。
MoもCr同様、耐食性の向上に寄与する元素であるが、オーステナイトステンレス鋼製の沸騰水型原子炉用制御棒に用いる溶接ワイヤのMo含有量を2.0〜3.0wt%とさせることが好ましい。溶接ワイヤのMo含有量を2.0 wt%未満では、Moがフェライト相を安定化させる効果が低下し、高温割れが発生しやすくなる。溶接ワイヤのCr含有量が3.0wt%以上含有するとフェライト量が増加しすぎるため、延性が低下する。
Pは低融点化合物を生成する元素であり、極力抑える必要があり、溶加材のP含有量を0.03%以下とさせることが好ましい。
Sは低融点化合物を生成する元素であり、極力抑える必要があり、溶加材のS含有量を0.03%以下とさせることが好ましい。より好ましいのは0.005%以下である。
Nはオーステナイト安定化元素であり、強度向上に寄与するためC含有量0.03wt%以下が望ましい。
Cr/Ni比(Cr当量:Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb ,Ni当量:Ni+0.5Mn+30C+30N)は、タイロッド材:1.37,シース材:1.60である。これらに対し、本発明の溶接ワイヤのCr/Ni比(Cr当量:Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb,Ni当量:Ni+0.5Mn+30C+30N)は1.88である。
11(φ1.2)がワイヤ送給装置12より送給され(ワイヤ送給量:1.5m/min )、タイロッドのフィン段差部3とレーザ溶接ワイヤ11が接触したら、シース側より斜め
70°に設置されたYAGレーザヘッド10より、レーザビーム9(焦点位置:JUST)されるのと同時にYAGレーザヘッド10が走行(溶接速度:0.5m/min)し、レーザ熔接を開始する。
15…落下速度リミッタ。
Claims (3)
- 十字形横断面形状のオーステナイトステンレス鋼製タイロッドのフィン段差部と、U字形横断面形状のオーステナイトステンレス鋼製シースの凸型先端部とを一定箇所重ね合わせた後、前記タイロッドのフィン段差部と前記シースの凸型先端部とをレーザ溶接してなる沸騰水型原子炉用制御棒の製造方法において、
前記タイロッドのフィン段差部と前記シースの凸型先端部とのレーザ溶接では、レーザ照射位置をシース側より斜め60〜80°からレーザ照射し、前記タイロッドのフィン段差部から溶接ワイヤを加えながらレーザ溶接を開始し、前記タイロッドのフィン段差部と前記シースの凸型先端部との始端部分を通過し、所定位置までレーザ出力をアップスロープ制御し、前記タイロッドのフィン段差部と前記シースの凸型先端部の重ね中央部分のレーザ出力を一定制御し、前記タイロッドのフィン段差部と前記シースの凸型先端部との終端部手前の所定位置からレーザ出力をダウンスロープ制御し、前記タイロッドのフィン段差部でレーザ溶接を終了することを特徴とする沸騰水型原子炉用制御棒の製造方法。 - 請求項1において、前記タイロッドのフィン段差部と前記シースの凸型先端部とのレーザ溶接部へのタイロッドの溶け込み比率を30%〜50%としたことを特徴とする沸騰水型原子炉用制御棒の製造方法。
- 請求項1または2において、前記溶接ワイヤは、C:0.03wt%以下,Si:0.65wt%以下,Mn:1.0〜2.5wt%,Ni:11.0〜14.0wt%,Cr:18.0〜20.0wt%,Mo:2.0〜3.0wt%,P:0.03wt%以下,S:0.03wt%以下,N:0.03wt% 以下を含有し、残部が不可避的不純物及びFeからなるオーステナイトステンレス鋼であり、Cr/Ni比(Cr当量:Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb ,Ni当量:Ni+0.5Mn+30C+30N)が1.6〜1.9で、かつフェライト量を12%〜16%としたことを特徴とする沸騰水型原子炉用制御棒の製造方法。
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