JPH04154944A - 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 - Google Patents
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Info
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- JPH04154944A JPH04154944A JP2276863A JP27686390A JPH04154944A JP H04154944 A JPH04154944 A JP H04154944A JP 2276863 A JP2276863 A JP 2276863A JP 27686390 A JP27686390 A JP 27686390A JP H04154944 A JPH04154944 A JP H04154944A
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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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- 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Ｚｒ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Ｚｒ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
Ｚ「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。
Ｚ「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「改訂５版 金属便覧ｊ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「改訂５版 金属便覧ｊ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
れか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
れか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いＺｒ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４．７Ｇ５．１７４号明細書では、Ｚｒ合
金素管ををピルガ−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［ｉ７８．７
℃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が提案されている。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６７８．７℃で再結晶焼鈍する工程を施すことによ
りＺｒ合金管の稠密六方晶のＣ軸がＺ「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いＺｒ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４．７Ｇ５．１７４号明細書では、Ｚｒ合
金素管ををピルガ−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［ｉ７８．７
℃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が提案されている。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６７８．７℃で再結晶焼鈍する工程を施すことによ
りＺｒ合金管の稠密六方晶のＣ軸がＺ「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。
しかし、上記Ｚｒ合金管の直径を拡管前の直径の５〜１
２％増加させる拡管処理を施しても、得られたＺｒ合金
被覆管の耐応力１１食割れ性は十分でなく、上記最近の
原子力発電用原子炉の運転状況に鑑みて、なお−層耐応
力腐食割れ性の優れたＺｒ合金被覆管が求められていた
。
２％増加させる拡管処理を施しても、得られたＺｒ合金
被覆管の耐応力１１食割れ性は十分でなく、上記最近の
原子力発電用原子炉の運転状況に鑑みて、なお−層耐応
力腐食割れ性の優れたＺｒ合金被覆管が求められていた
。
そこで、本発明者等は、Ｚｒ合金被覆管の耐応力腐食割
れ性を一層改善すべく研究を行った結果、Ｚｒ合金管を
拡管と同時にまたは拡管に続いて、管軸方向に伸びｌ：
２０％以下の引張り加工を施すと、上記拡管処理のみを
施す場合よりも一層耐応力腐食割れ性が改善されるとい
う知見を得たのである。
れ性を一層改善すべく研究を行った結果、Ｚｒ合金管を
拡管と同時にまたは拡管に続いて、管軸方向に伸びｌ：
２０％以下の引張り加工を施すと、上記拡管処理のみを
施す場合よりも一層耐応力腐食割れ性が改善されるとい
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ｒ、
− 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、上記Ｚｒ合金管を拡管と
同時にまたは拡管に続いて管軸方向に伸び率２２０％以
下の引張り加工を施す工程を少なくとも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ｒ、
− 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、上記Ｚｒ合金管を拡管と
同時にまたは拡管に続いて管軸方向に伸び率２２０％以
下の引張り加工を施す工程を少なくとも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合金管を拡管と同時にまたは拡管に続いて管軸
方向に伸び率：２０％以下の引張り加工を施す工程は、
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してもよい。
方向に伸び率：２０％以下の引張り加工を施す工程は、
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してもよい。
上記引張り加工による管軸方向の伸び率は、２０％を越
えると局部変形を起すので好ましくなく、したがって、
その上限を２０％に定めた。
えると局部変形を起すので好ましくなく、したがって、
その上限を２０％に定めた。
つぎに、この発明を実施例に基づいて具体的に説明する
。
。
外径：３，４インチ（８Ｇ、４ｍｍ） 、肉厚＋０．Ｇ
インチ（１５，２順）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。
インチ（１５，２順）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（３１，７５＋ｏｎ＋）、内径
： ０．８５インチ（２１，５９＋ｍ１１）、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（３１，７５＋ｏｎ＋）、内径
： ０．８５インチ（２１，５９＋ｍ１１）、の寸法を
有するＺｒ合金管を製造した。
上記Ｚｒ合金管に直径が拡管前の直径よりも８％拡大す
る拡管処理を施し、続いて第１表に示される実施例１〜
５および比較例１〜２の伸び率の引張り加工を施した。
る拡管処理を施し、続いて第１表に示される実施例１〜
５および比較例１〜２の伸び率の引張り加工を施した。
また、上記Ｚｒ合金管に同様の拡管処理を施すと同時に
第１表に示される実施例６〜１０および比較例３の伸び
率の引張り加工を施した。
第１表に示される実施例６〜１０および比較例３の伸び
率の引張り加工を施した。
−上記引張り加工を施すことにより、従来の拡管処理時
に発生すると言われている曲りもほとんど生じなかった
。上記実施例１〜ｌＯおよび比較例１〜３で引張り加工
を施したＺｒ合金管を再結晶焼鈍したのち、さらに通常
のピルガ−圧延および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：４
７０℃、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：０．００
２インチ（０，５７ｎｕｓ）の寸法を有する実施例１〜
１０および比較例１〜３の最終製品であるＺｒ合金被覆
管を製造した。
に発生すると言われている曲りもほとんど生じなかった
。上記実施例１〜ｌＯおよび比較例１〜３で引張り加工
を施したＺｒ合金管を再結晶焼鈍したのち、さらに通常
のピルガ−圧延および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：４
７０℃、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：０．００
２インチ（０，５７ｎｕｓ）の寸法を有する実施例１〜
１０および比較例１〜３の最終製品であるＺｒ合金被覆
管を製造した。
上記最終製品であるＺｒ合金被覆管を３６０℃に保持し
、腐食性ガスとしてヨウ素ガスを濃度：８、ＯＩＩｇ／
ｃＩ＃となるように充填し、さらにアルゴンガスにより
内側から応カニ ２８．１ｋｇ／−で加圧した状態に保
持し、破損に至るまでの時間を測定する耐応力腐食割れ
試験を実施し、それらの測定結果をそれぞれ第１表に示
した。
、腐食性ガスとしてヨウ素ガスを濃度：８、ＯＩＩｇ／
ｃＩ＃となるように充填し、さらにアルゴンガスにより
内側から応カニ ２８．１ｋｇ／−で加圧した状態に保
持し、破損に至るまでの時間を測定する耐応力腐食割れ
試験を実施し、それらの測定結果をそれぞれ第１表に示
した。
第１表の結果から、Ｚｒ合金管拡管と同時または拡管後
の引張り加工による管軸方向伸び率が２０％以下の範囲
内であれば、局部変形を起すことなく、従来よりも耐応
力腐食割れ性に優れた最終製品のＺｒ合金被覆管を製造
することができることがわかる。
の引張り加工による管軸方向伸び率が２０％以下の範囲
内であれば、局部変形を起すことなく、従来よりも耐応
力腐食割れ性に優れた最終製品のＺｒ合金被覆管を製造
することができることがわかる。
上述のように、この発明によると、最近の原子力発電の
効率化による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
転等に対して、応力腐食割れを起す可能性が少なく、長
期にわたって続けて運転操業できることができるＺｒ合
金被覆管を提供することができる。
効率化による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
転等に対して、応力腐食割れを起す可能性が少なく、長
期にわたって続けて運転操業できることができるＺｒ合
金被覆管を提供することができる。
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、 ジルコニウム合金管を拡管し、続いて管軸方向に伸び率
：２０％以下の引張り加工を施す工程を少なくとも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）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、 ジルコニウム合金管を拡管すると同時に管軸方向に伸び
率：２０％以下の引張り加工を施す工程を少なくとも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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2276863A JPH04154944A (ja) | 1990-10-16 | 1990-10-16 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2276863A JPH04154944A (ja) | 1990-10-16 | 1990-10-16 | 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 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04154944A true JPH04154944A (ja) | 1992-05-27 |
Family
ID=17575466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2276863A Pending JPH04154944A (ja) | 1990-10-16 | 1990-10-16 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04154944A (ja) |
Cited By (2)
| 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 |
| WO2014041127A1 (de) * | 2012-09-14 | 2014-03-20 | Sandvik Materials Technology Deutschland Gmbh | Pilgerwalzstrasse |
-
1990
- 1990-10-16 JP JP2276863A patent/JPH04154944A/ja active Pending
Cited By (6)
| 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 |
| WO2014041127A1 (de) * | 2012-09-14 | 2014-03-20 | Sandvik Materials Technology Deutschland Gmbh | Pilgerwalzstrasse |
| KR20150067195A (ko) * | 2012-09-14 | 2015-06-17 | 산드빅 마테리알스 테크놀로지 도이칠란트 게엠베하 | 필거 롤링 트레인 |
| CN104781020A (zh) * | 2012-09-14 | 2015-07-15 | 山特维克原料技术德国公开股份有限公司 | 皮尔格式轧机机列 |
| CN104781020B (zh) * | 2012-09-14 | 2017-05-10 | 山特维克原料技术德国公开股份有限公司 | 皮尔格式轧机机列 |
| US9776228B2 (en) | 2012-09-14 | 2017-10-03 | Sandvik Materials Technology Deutschland Gmbh | Pilger rolling train |
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