JP4989597B2 - 使用済核燃料貯蔵ラックの製造方法、その方法に用いられる溶加材及びその方法により製造された使用済核燃料貯蔵ラック - Google Patents
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Description
[C:0.1質量%以下]
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、含有量は0.1質量%以下が好ましい。さらに好ましくは、ボロン添加ステンレス鋼の溶接部及び溶加材のC量を極力抑え、耐応力腐食割れ性を維持するためには、含有量は0.03質量%以下が望ましい。
[Si:0.05〜0.65質量%]
Siは、脱酸剤として用いられる。ボロン添加ステンレス鋼の溶接部及び溶加材のSi含有量は、0.05〜0.65質量%が望ましい。すなわち、Si含有量が0.05質量%未満だと溶接部の脱酸作用が低く、0.65質量%を超えると耐食性及び靭性が劣化する。
[Mn:1.0〜2.5質量%]
Mnは、溶接時に脱酸作用及び脱硫作用があり、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。この効果を高めるためには、1.0質量%以上必要であり、Mn量が2.5質量%を超えると、溶接時の湯流れが悪くなり、作業性に問題が生じる。
[P:0.03質量%以下]
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質量%以下とすることが好ましい。
[S:0.03質量%以下]
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質量%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.005質量%以下である。
[Ni:9.0〜12.0質量%、12.0〜15.0質量%]
Niは、2相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。そのためには、溶加材のNi含有量を9.0〜15.0質量%とする必要がある。溶加材のNi含有量が9.0質量%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含有量が15.0質量%を超えると、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:19.5〜23.5質量%、23.0〜27.0質量%]
Crは、2相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、2相ステンレス合金の耐食性の向上に寄与する元素である。
[N:0.1質量%以下]
Nは、強力なオーステナイト生成元素であり、C,Cr,Ti,Mo,Nb,Ta,Vなどと窒化物あるいは炭窒化物を形成し、析出効果によって強度を向上するが、多量に添加すると溶接欠陥の原因となるため、溶加材のN含有量は0.1質量%以下が好ましい。
[Mo:1.0質量%以下]
MoもCr同様、耐食性の向上に寄与する元素であるが、ボロン添加ステンレス鋼の溶接に用いる溶加材のMo含有量は1.0質量%以下とすることが好ましい。溶加材にMoが多量に含有していると、MoがBと反応し、MoB2等の高融点ホウ化物を生成するため、溶接部に発生するヒーリング現象を低下させ、高温割れた発生しやすくなる。
[Cu:1.0質量%以下]
Cuは、オーステナイト鋼に約3.0質量%まで均一に固溶し基地を強化するが、若干靭性を損ない、多量に添加されると高温割れに敏感になるため、溶加材のCu含有量は1.0質量%以下とすることが好ましい。
Claims (10)
- ボロンを含有するオーステナイト系ステンレス鋼を溶接して製造する使用済核燃料貯蔵ラックの製造方法において、
前記溶接に用いる溶加材は、C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、N、Mo、Cu、及びFeを含有してなり、組成は、C:0.1質量%以下、Si:0.05〜0.65質量%、Mn:1.0〜2.5質量%、P:0.03質量%以下、S:0.03質量%以下、Ni:9.0〜12.0質量%、Cr:19.5〜23.5質量%、N:0.1質量%以下、Mo:1.0質量%以下、Cu:1.0質量%以下を含有し、残部不可避的不純物及びFeからなることを特徴とする使用済核燃料貯蔵ラックの製造方法。 - ボロンを含有するオーステナイト系ステンレス鋼を溶接して製造する使用済核燃料貯蔵ラックの製造方法において、
前記溶接に用いる溶加材は、C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、N、Mo、Cu、及びFeを含有してなり、組成は、C:0.1質量%以下、Si:0.05〜0.65質量%、Mn:1.0〜2.5質量%、P:0.03質量%以下、S:0.03質量%以下、Ni:12.0〜15.0質量%、Cr:23.0〜27.0質量%、N:0.1質量%以下、Mo:1.0質量%以下、Cu:1.0質量%以下を含有し、残部不可避的不純物及びFeからなることを特徴とする使用済核燃料貯蔵ラックの製造方法。 - 請求項1又は2に記載の使用済核燃料貯蔵ラックの製造方法において、
溶接継手部の形状、溶接開先、母材のボロン量と溶接金属量とのバランスに基づいて設定される溶接条件で、前記溶加材の組成に加えて、前記オーステナイト系ステンレス鋼に含有する前記ボロンの10〜20質量%が溶融混合した溶接金属を形成することを特徴とする使用済核燃料貯蔵ラックの製造方法。 - 請求項1又は2に記載の使用済核燃料貯蔵ラックの製造方法において、
前記オーステナイト系ステンレス鋼に前記ボロンが1.0〜2.0質量%含有することを特徴とする使用済核燃料貯蔵ラックの製造方法。 - ボロンを含有するオーステナイト系ステンレス鋼の溶接に用いる溶加材であって、該溶加材は、C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、N、Mo、Cu、及びFeを含有してなり、組成は、C:0.1質量%以下、Si:0.05〜0.65質量%、Mn:1.0〜2.5質量%、P:0.03質量%以下、S:0.03質量%以下、Ni:9.0〜12.0質量%、Cr:19.5〜23.5質量%、N:0.1質量%以下、Mo:1.0質量%以下、Cu:1.0質量%以下を含有し、残部不可避的不純物及びFeからなる溶加材。
- ボロンを含有するオーステナイト系ステンレス鋼の溶接に用いる溶加材であって、該溶加材は、C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、N、Mo、Cu、及びFeを含有してなり、組成は、C:0.1質量%以下、Si:0.05〜0.65質量%、Mn:1.0〜2.5質量%、P:0.03質量%以下、S:0.03質量%以下、Ni:12.0〜15.0質量%、Cr:23.0〜27.0質量%、N:0.1質量%以下、Mo:1.0質量%以下、Cu:1.0質量%以下を含有し、残部不可避的不純物及びFeからなる溶加材。
- ボロンを含有するオーステナイト系ステンレス鋼を溶接して製造された使用済核燃料貯蔵ラックにおいて、
溶加材を用いた溶接により形成された溶接金属は、C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、N、Mo、Cu、及びFeを含有してなり、組成は、C:0.1質量%以下、Si:0.05〜0.65質量%、Mn:1.0〜2.5質量%、P:0.03質量%以下、S:0.03質量%以下、Ni:9.0〜12.0質量%、Cr:19.5〜23.5質量%、N:0.1質量%以下、Mo:1.0質量%以下、Cu:1.0質量%以下、残部不可避的不純物及びFeからなり、前記溶接金属中のδフェライト量が4.8〜15質量%であることを特徴とする使用済核燃料貯蔵ラック。 - ボロンを含有するオーステナイト系ステンレス鋼を溶接して製造された使用済核燃料貯蔵ラックにおいて、
溶加材を用いた溶接により形成された溶接金属は、C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、N、Mo、Cu、及びFeを含有してなり、組成は、C:0.1質量%以下、Si:0.05〜0.65質量%、Mn:1.0〜2.5質量%、P:0.03質量%以下、
S:0.03質量%以下、Ni:12.0〜15.0質量%、Cr:23.0〜27.0質量%、N:0.1質量%以下、Mo:1.0質量%以下、Cu:1.0質量%以下、及び残部不可避的不純物及びFeからなり、前記溶接金属中のδフェライト量が4.8〜15質量%であることを特徴とする使用済核燃料貯蔵ラック。 - 請求項7又は8に記載に使用済核燃料貯蔵ラックにおいて、
前記溶接金属は、前記オーステナイト系ステンレス鋼に含有する前記ボロンの10〜20質量%を含有することを特徴とする使用済核燃料貯蔵ラック。 - 請求項7又は8に記載に使用済核燃料貯蔵ラックにおいて、
前記オーステナイト系ステンレス鋼に前記ボロンが1.0〜2.0質量%含有することを特徴とする使用済核燃料貯蔵ラック。
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