JPH04154943A - 耐応力腐食割れ性に優れたＺｒ合金被覆管の製造法 - Google Patents
耐応力腐食割れ性に優れたＺｒ合金被覆管の製造法Info
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- JPH04154943A JPH04154943A JP2276862A JP27686290A JPH04154943A JP H04154943 A JPH04154943 A JP H04154943A JP 2276862 A JP2276862 A JP 2276862A JP 27686290 A JP27686290 A JP 27686290A JP H04154943 A JPH04154943 A JP H04154943A
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- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 14
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B21/00—Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills
-
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、原子炉燃料の被覆管として用いた場合に、
優れた耐応力腐食割れ性を示すジルコニウム（以下、Ｚ
ｒで示す。）合金被覆管の製造法に関するものである。
優れた耐応力腐食割れ性を示すジルコニウム（以下、Ｚ
ｒで示す。）合金被覆管の製造法に関するものである。
一般に、原子炉燃料の被覆管としてＺｒ合金被覆管が用
いられることはよく知られている。上記２「合金被覆管
を製造するためのＺｒ合金は、ＪＩＳ規格のＨ４７５１
に規定されているジルカロイ２またはジルカロイ４が用
いられ、そのなかでも加圧水型原子炉の燃料用Ｚｒ合金
被覆管としては特にジルカロイ４が用いられている。
いられることはよく知られている。上記２「合金被覆管
を製造するためのＺｒ合金は、ＪＩＳ規格のＨ４７５１
に規定されているジルカロイ２またはジルカロイ４が用
いられ、そのなかでも加圧水型原子炉の燃料用Ｚｒ合金
被覆管としては特にジルカロイ４が用いられている。
上記Ｚｒ合金被覆管は、押出し成形して得られた肉厚の
Ｚｒ合金素管をピルガ−圧延および再結晶焼鈍をそれぞ
れ１回または複数回繰返し施したのち、最終ピルガ−圧
延および歪取り焼鈍することにより製造され、上記ピル
ガ−圧延は冷間圧延で行われ、上記再結晶焼鈍は真空雰
囲気中、温度５３０〜７６０℃で行われ、最後の歪取り
焼鈍は４３０〜４９０℃で行われる。
Ｚｒ合金素管をピルガ−圧延および再結晶焼鈍をそれぞ
れ１回または複数回繰返し施したのち、最終ピルガ−圧
延および歪取り焼鈍することにより製造され、上記ピル
ガ−圧延は冷間圧延で行われ、上記再結晶焼鈍は真空雰
囲気中、温度５３０〜７６０℃で行われ、最後の歪取り
焼鈍は４３０〜４９０℃で行われる。
このようにして得られたＺｒ合金被覆管には、原子炉燃
料ペレットが充填され、原子炉燃料集合体に組立てられ
、炉心に挿入されて使用される〔これらの点ついては、
社団法人１日本金属学会編Ｕ改訂５版 金属便覧」平成
２年３月３１日、丸善株式会社発行、８１２〜８１５参
照〕。
料ペレットが充填され、原子炉燃料集合体に組立てられ
、炉心に挿入されて使用される〔これらの点ついては、
社団法人１日本金属学会編Ｕ改訂５版 金属便覧」平成
２年３月３１日、丸善株式会社発行、８１２〜８１５参
照〕。
最近、電力供給源として原子力発電の比重が高まるにつ
れて原子力発電の高効率化が求められ、原子炉燃料集合
体の炉内滞在時間の長期化、原子炉燃料の高燃焼度化、
および原子炉の負荷追従運転等が実施され、それに伴っ
て、原子炉燃料ペレットとＺｒ合金被覆管との相互作用
による被覆管の応力腐食割れを起す可能性が高くなり、
長期にわたって続けて運転操業すると事故につながる恐
れがあるなどの問題が生じてきた。
れて原子力発電の高効率化が求められ、原子炉燃料集合
体の炉内滞在時間の長期化、原子炉燃料の高燃焼度化、
および原子炉の負荷追従運転等が実施され、それに伴っ
て、原子炉燃料ペレットとＺｒ合金被覆管との相互作用
による被覆管の応力腐食割れを起す可能性が高くなり、
長期にわたって続けて運転操業すると事故につながる恐
れがあるなどの問題が生じてきた。
そのため原子炉燃料ペレットとＺｒ合金被覆管との相互
作用による応力腐食割れを起すことのなＬＩ）Ｚ ｒ合
金被覆管を開発すべくいろいろな研究が成されており、
例えば、米国特許節４．７６５，１７４号明細書では、
Ｚｒ合金素管をピルガ−圧延したのち再結晶焼鈍するこ
とによりＺｒ合金被覆管を製造する工程において、Ｚｒ
合金管の直径を５〜１２％拡管させたのち、約６７Ｇ、
７℃で再結晶焼鈍する工程を、上記ジルコニウム合金被
覆管を製造する工程の中間段階において少なくとも１回
施すことにより耐応力腐食割れ性に優れたジルコニウム
合金被覆管を製造する方法か提案されている。上記Ｚｒ
合金管の直径を拡管前の直径の５〜１２％拡管させたの
ち、約８７６．７°Ｃて再結晶焼鈍する工程を施すこと
により２「合金管の稠密六方晶のＣ軸がＺｒ合金素管の
半径方向に平行に揃い、耐応力腐食割れ性が向上すると
されている。
作用による応力腐食割れを起すことのなＬＩ）Ｚ ｒ合
金被覆管を開発すべくいろいろな研究が成されており、
例えば、米国特許節４．７６５，１７４号明細書では、
Ｚｒ合金素管をピルガ−圧延したのち再結晶焼鈍するこ
とによりＺｒ合金被覆管を製造する工程において、Ｚｒ
合金管の直径を５〜１２％拡管させたのち、約６７Ｇ、
７℃で再結晶焼鈍する工程を、上記ジルコニウム合金被
覆管を製造する工程の中間段階において少なくとも１回
施すことにより耐応力腐食割れ性に優れたジルコニウム
合金被覆管を製造する方法か提案されている。上記Ｚｒ
合金管の直径を拡管前の直径の５〜１２％拡管させたの
ち、約８７６．７°Ｃて再結晶焼鈍する工程を施すこと
により２「合金管の稠密六方晶のＣ軸がＺｒ合金素管の
半径方向に平行に揃い、耐応力腐食割れ性が向上すると
されている。
ところが、上記Ｚｒ合金管の直径を拡管前の直径の５〜
１２％増加させる拡管処理を施すと、上記拡管処理され
たＺｒ合金管に曲りが生じ、そのため、次のピルガ−圧
延においてマンドレルに差し込むことができなくなるな
どの課題があった。
１２％増加させる拡管処理を施すと、上記拡管処理され
たＺｒ合金管に曲りが生じ、そのため、次のピルガ−圧
延においてマンドレルに差し込むことができなくなるな
どの課題があった。
そこで、本発明者等は、かかる曲りを生じることなく拡
管を施す方法を求めて研究した結果、拡管と同時にＺｒ
合金弾性限界内の管軸方向張力、好ましくはＺｒ合金弾
性限界の５Ｏ−１０（１％の管軸方向張力を加えながら
拡管前のＺｒ合金管径寸法に対して５〜１２％増加する
ような平均径寸法となるように拡管すると、従来のよう
に曲りが生じることがないという知見を得たのである。
管を施す方法を求めて研究した結果、拡管と同時にＺｒ
合金弾性限界内の管軸方向張力、好ましくはＺｒ合金弾
性限界の５Ｏ−１０（１％の管軸方向張力を加えながら
拡管前のＺｒ合金管径寸法に対して５〜１２％増加する
ような平均径寸法となるように拡管すると、従来のよう
に曲りが生じることがないという知見を得たのである。
この発明は、かかる知見にもとづいてなされたものであ
って、 Ｚｒ合金管に、ピルガ−圧延および再結晶焼鈍をそれぞ
れ１回または複数回繰返し施したのち、最終ピルガ−圧
延および歪取り焼鈍することによりＺｒ合金被覆管を製
造する工程において、Ｚｒ合金弾性限界内の管軸方向張
力、好ましくはＺｒ合金弾性限界の５０−１００％の範
囲内の管軸−ぺ − 方向張力を加えながら拡管する工程を少くとも１回施す
、耐応力腐食割れ性に優れたＺｒ合金被覆管の製造法に
特徴を有するものである。
って、 Ｚｒ合金管に、ピルガ−圧延および再結晶焼鈍をそれぞ
れ１回または複数回繰返し施したのち、最終ピルガ−圧
延および歪取り焼鈍することによりＺｒ合金被覆管を製
造する工程において、Ｚｒ合金弾性限界内の管軸方向張
力、好ましくはＺｒ合金弾性限界の５０−１００％の範
囲内の管軸−ぺ − 方向張力を加えながら拡管する工程を少くとも１回施す
、耐応力腐食割れ性に優れたＺｒ合金被覆管の製造法に
特徴を有するものである。
上記Ｚｒ合金弾性限界内の管軸方向張力を加えながら拡
管する工程は、上記通常のピルガ−圧延によるＺｒ合金
被覆管の製造工程のいずれの段階に挿入されてもよい。
管する工程は、上記通常のピルガ−圧延によるＺｒ合金
被覆管の製造工程のいずれの段階に挿入されてもよい。
上記Ｚｒ合金弾性限界内の管軸方向張力はＺｒ合金弾性
限界の５０〜１００％の範囲内の管軸方向張力であるの
が好ましい。
限界の５０〜１００％の範囲内の管軸方向張力であるの
が好ましい。
管軸方向張力がＺｒ合金弾性限界の５０％未満の場合は
拡管による曲りを矯正する効果が認められず、また１０
０％を越える場合は、拡管による径方向の寸法変化と共
に軸方向に対しても寸法変化を生じるため、寸法をコン
トロールすることが難しくなる。したがって管軸方向張
力はＺｒ合金弾性限界の５０〜１［１０％とした。
拡管による曲りを矯正する効果が認められず、また１０
０％を越える場合は、拡管による径方向の寸法変化と共
に軸方向に対しても寸法変化を生じるため、寸法をコン
トロールすることが難しくなる。したがって管軸方向張
力はＺｒ合金弾性限界の５０〜１［１０％とした。
〔実 施 例〕
つぎに、この発明を実施例に基づいて具体的に説明する
。
。
−６＝
外径：３．４インチ（８Ｂ、４關）、肉厚：Ｄ、８イン
チ（１５，２關）の寸法を有し、 Ｓｎ：１．５重量％、 Ｆｅ：０．２重量％、Ｃｒ：０
．１重量％、 を含有し、残りがＺｒおよび不可避不純物からなる組成
のＺｒ合金押出し素管を用意した。
チ（１５，２關）の寸法を有し、 Ｓｎ：１．５重量％、 Ｆｅ：０．２重量％、Ｃｒ：０
．１重量％、 を含有し、残りがＺｒおよび不可避不純物からなる組成
のＺｒ合金押出し素管を用意した。
上記Ｚｒ合金押出し素管を、ピルガ−圧延したのち引続
いて真空雰囲気中、温度＝６８０℃、２時間保持の条件
で再結晶焼鈍する工程を３回繰返すことにより、 外径： １．２５インチ（３１，７５ｍｍ）、内径７０
．８５インチ（２１，５９ｍｍ）、の寸法を有するＺｒ
合金管を製造した。
いて真空雰囲気中、温度＝６８０℃、２時間保持の条件
で再結晶焼鈍する工程を３回繰返すことにより、 外径： １．２５インチ（３１，７５ｍｍ）、内径７０
．８５インチ（２１，５９ｍｍ）、の寸法を有するＺｒ
合金管を製造した。
上記Ｚｒ合金管にＺ「合金弾性限界（３０ｋｇ／ｍＪ）
内の第１表に示される実施例１〜５および比較例１〜２
の張力を加えながら管の直径が拡管前の直径よりも８％
拡大する拡管処理を施し、得られた２「合金管を第１図
に示されるように水平面に置き、その時の高さＨ（＋ｎ
ｍ）および長さＬ （ｍ）を求め、単位長さ当りの管の
曲り： Ｈ／ Ｌ ｌｎｎ＋／ｍ）＝ ７− を求めてその結果を第１表に示した。
内の第１表に示される実施例１〜５および比較例１〜２
の張力を加えながら管の直径が拡管前の直径よりも８％
拡大する拡管処理を施し、得られた２「合金管を第１図
に示されるように水平面に置き、その時の高さＨ（＋ｎ
ｍ）および長さＬ （ｍ）を求め、単位長さ当りの管の
曲り： Ｈ／ Ｌ ｌｎｎ＋／ｍ）＝ ７− を求めてその結果を第１表に示した。
さらに、上記実施例１〜５および比較例１〜２でＺｒ合
金弾性限界内管軸方向張力を伴う拡管したＺ「合金管を
再結晶焼鈍したのち、さらにピルガ−圧延および同一条
件で再結晶焼鈍する工程を実施し、ついで最終ピルガ−
圧延および真空雰囲気中、温度：４７０℃、２時間保持
の歪取り焼鈍することにより、外径： ０．３７４イン
チ（９，５ｍｍ＋） 、肉厚７０．００２インチ（０，
５７ｍｍ）の寸法を有する実施例１〜５および比較例１
〜２の最終製品であるＺｒ合金被覆管を製造した。
金弾性限界内管軸方向張力を伴う拡管したＺ「合金管を
再結晶焼鈍したのち、さらにピルガ−圧延および同一条
件で再結晶焼鈍する工程を実施し、ついで最終ピルガ−
圧延および真空雰囲気中、温度：４７０℃、２時間保持
の歪取り焼鈍することにより、外径： ０．３７４イン
チ（９，５ｍｍ＋） 、肉厚７０．００２インチ（０，
５７ｍｍ）の寸法を有する実施例１〜５および比較例１
〜２の最終製品であるＺｒ合金被覆管を製造した。
第１表の結果から、Ｚｒ合金弾性限界に対するＺｒ合金
管軸方向張力の割合が５０〜１００％の張力を加えるこ
とにより拡管時の曲りを極めて小さくすることができ、
次のピルガ−圧延を円滑に行うことができることがわか
る。
管軸方向張力の割合が５０〜１００％の張力を加えるこ
とにより拡管時の曲りを極めて小さくすることができ、
次のピルガ−圧延を円滑に行うことができることがわか
る。
第１図は、管の曲りを測定する方法を示す説明−〇
− 図である。 ＝ １０ ＝
− 図である。 ＝ １０ ＝
Claims (2)
- （１）ジルコニウム合金管に、ピルガー圧延および再結
晶焼鈍をそれぞれ１回または複数回繰返し施したのち、
最終ピルガー圧延および歪取り焼鈍することによりジル
コニウム合金被覆管を製造する工程において、 ジルコニウム合金弾性限界内の張力を管の軸方向に加え
ながら拡管する工程を少くとも１回施すことを特徴とす
る耐応力腐食割れ性に優れたジルコニウム合金被覆管の
製造法。 - （２）上記ジルコニウム合金弾性限界内の管軸方向張力
は、ジルコニウム合金弾性限界の５０〜１００％の張力
であることを特徴とする請求項１記載の耐応力腐食割れ
性に優れたジルコニウム合金被覆管の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2276862A JPH04154943A (ja) | 1990-10-16 | 1990-10-16 | 耐応力腐食割れ性に優れたＺｒ合金被覆管の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2276862A JPH04154943A (ja) | 1990-10-16 | 1990-10-16 | 耐応力腐食割れ性に優れたＺｒ合金被覆管の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04154943A true JPH04154943A (ja) | 1992-05-27 |
Family
ID=17575451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2276862A Pending JPH04154943A (ja) | 1990-10-16 | 1990-10-16 | 耐応力腐食割れ性に優れたＺｒ合金被覆管の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04154943A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8257518B2 (en) | 2003-01-08 | 2012-09-04 | Westinghouse Electric Sweden Ab | Method, use and device relating to nuclear light water reactors |
-
1990
- 1990-10-16 JP JP2276862A patent/JPH04154943A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8257518B2 (en) | 2003-01-08 | 2012-09-04 | Westinghouse Electric Sweden Ab | Method, use and device relating to nuclear light water reactors |
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