JPH05214500A - ジルコニウム合金管 - Google Patents
ジルコニウム合金管Info
- Publication number
- JPH05214500A JPH05214500A JP4046032A JP4603292A JPH05214500A JP H05214500 A JPH05214500 A JP H05214500A JP 4046032 A JP4046032 A JP 4046032A JP 4603292 A JP4603292 A JP 4603292A JP H05214500 A JPH05214500 A JP H05214500A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy tube
- tube
- zirconium alloy
- quenching
- internal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ジルコニウム合金管の内面および外面の耐食
性を高める。 【構成】 ジルコニウム合金管の少なくとも内面層およ
び外面層をα＋β焼入相またはβ焼入相とする。焼入相
における金属間化合物の平均粒径を0.５μｍ以下とす
る。
性を高める。 【構成】 ジルコニウム合金管の少なくとも内面層およ
び外面層をα＋β焼入相またはβ焼入相とする。焼入相
における金属間化合物の平均粒径を0.５μｍ以下とす
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、沸騰水型原子炉の炉心
部に使用されるウォーターロッドおよびスペーサセルの
素材管として特に適したジルコニウム合金管に関する。
部に使用されるウォーターロッドおよびスペーサセルの
素材管として特に適したジルコニウム合金管に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、沸騰水型原子炉の主要炉心部
材である核燃料被覆管には、ジルコニウム合金管が使用
されている。このジルコニウム合金管は、沸騰水に接触
する外面の耐食性を向上させるために、外面層にのみα
＋β焼入またはβ焼入が施される。この焼入は、特公昭
６３−５０４１６号公報に開示されるように、管内に冷
却水を通した状態で、外面層の軸方向一部を誘導コイル
でα＋β域またはβ域に加熱し、その加熱部を軸方向に
移動させながら順次冷却して行く所謂移動焼入によって
行われる。この外面移動焼入により、外面耐食性の優れ
たジルコニウム合金管が得られる。
材である核燃料被覆管には、ジルコニウム合金管が使用
されている。このジルコニウム合金管は、沸騰水に接触
する外面の耐食性を向上させるために、外面層にのみα
＋β焼入またはβ焼入が施される。この焼入は、特公昭
６３−５０４１６号公報に開示されるように、管内に冷
却水を通した状態で、外面層の軸方向一部を誘導コイル
でα＋β域またはβ域に加熱し、その加熱部を軸方向に
移動させながら順次冷却して行く所謂移動焼入によって
行われる。この外面移動焼入により、外面耐食性の優れ
たジルコニウム合金管が得られる。
【０００３】ところで、沸騰水型原子炉には、炉心部に
ウォーターロッドと呼ばれる冷却管が使用されている。
これは、炉心部の中心部に配設されて中心部の局所的な
過熱を抑えて炉心部の温度分布を平坦化し、操業時の炉
心部内の平均温度を更に引き上げることを目的とするも
のであり、内部に冷却水が流通される。この炉心部材に
もジルコニウム合金管が使用されている。
ウォーターロッドと呼ばれる冷却管が使用されている。
これは、炉心部の中心部に配設されて中心部の局所的な
過熱を抑えて炉心部の温度分布を平坦化し、操業時の炉
心部内の平均温度を更に引き上げることを目的とするも
のであり、内部に冷却水が流通される。この炉心部材に
もジルコニウム合金管が使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、原子炉の高燃焼
度化が進められており、このためには、ウォーターロッ
ドに使用されるジルコニウム管の耐食性の向上も強く求
められている。しかし、ウォーターロッドに使用される
従来のジルコニウム管は耐食性がいま一歩不足し、その
信頼性は十分ではなかった。また、核燃料被覆管に用い
られている従来のジルコニウム管は、内面の耐食性が外
面の耐食性に比べて劣り、内部に冷却水が流通されるウ
ォーターロッドに使用された場合は、内面腐食が問題に
なることが分かった。さらに、核燃料被覆管に外嵌され
てこれを保持するスペーサセルに従来のジルコニウム合
金管を使用した場合も、その内面が沸騰水にさらされる
ことから、内面腐食が問題になる。
度化が進められており、このためには、ウォーターロッ
ドに使用されるジルコニウム管の耐食性の向上も強く求
められている。しかし、ウォーターロッドに使用される
従来のジルコニウム管は耐食性がいま一歩不足し、その
信頼性は十分ではなかった。また、核燃料被覆管に用い
られている従来のジルコニウム管は、内面の耐食性が外
面の耐食性に比べて劣り、内部に冷却水が流通されるウ
ォーターロッドに使用された場合は、内面腐食が問題に
なることが分かった。さらに、核燃料被覆管に外嵌され
てこれを保持するスペーサセルに従来のジルコニウム合
金管を使用した場合も、その内面が沸騰水にさらされる
ことから、内面腐食が問題になる。
【０００５】本発明は、沸騰水型原子炉のウォーターロ
ッドおよびスペーサセル用管材として、より信頼性の高
い内外面耐食性を示すジルコニウム合金管を提供するこ
とを目的とする。
ッドおよびスペーサセル用管材として、より信頼性の高
い内外面耐食性を示すジルコニウム合金管を提供するこ
とを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】ジルコニウム合金管の耐
食性改善にα＋β焼入またはβ焼入が有効なことは、前
述したとおりである。しかし、これらの焼入は、焼入温
度を規定するもので、必ずしも焼入を終えた後の性能ま
で規定するものではない。本発明者らは、焼入を終えた
後のジルコニウム合金管の耐食性を示す指標を見いだす
べく研究を続けた結果、焼入相における金属間化合物の
粒径が、耐食性に深く関係していることを突き止め、内
外面に付与した焼入相の金属間化合物の平均粒径を規定
することで、ウォーターロッドおよびスペーサーセル用
管材として高信頼性の内外面高耐食性のジルコニウム合
金管が得られることを知見した。
食性改善にα＋β焼入またはβ焼入が有効なことは、前
述したとおりである。しかし、これらの焼入は、焼入温
度を規定するもので、必ずしも焼入を終えた後の性能ま
で規定するものではない。本発明者らは、焼入を終えた
後のジルコニウム合金管の耐食性を示す指標を見いだす
べく研究を続けた結果、焼入相における金属間化合物の
粒径が、耐食性に深く関係していることを突き止め、内
外面に付与した焼入相の金属間化合物の平均粒径を規定
することで、ウォーターロッドおよびスペーサーセル用
管材として高信頼性の内外面高耐食性のジルコニウム合
金管が得られることを知見した。
【０００７】本発明はかかる知見に基づくもので、少な
くとも内面層および外面層がα＋β焼入相またはβ焼入
相であって、両層における金属間化合物の平均粒径が0.
５μｍ以下であることを特徴とするジルコニウム合金管
を要旨とする。
くとも内面層および外面層がα＋β焼入相またはβ焼入
相であって、両層における金属間化合物の平均粒径が0.
５μｍ以下であることを特徴とするジルコニウム合金管
を要旨とする。
【０００８】
【作用】図１はジルコニウム合金管にα＋β焼入または
β焼入を施したときの、焼入相における金属間化合物の
平均粒径と耐食性との関係を示す図表である。耐食性は
オートクレーブ試験（５００℃×１０５ｋｇ／ｃｍ2 ×
２４Ｈｒ）での腐食増量により評価した。焼入相におけ
る金属間化合物の平均粒径を0.５μｍ以下に規定するこ
とで、腐食増量を１００ｍｇ／ｄｍ2 以下に抑えること
ができる。
β焼入を施したときの、焼入相における金属間化合物の
平均粒径と耐食性との関係を示す図表である。耐食性は
オートクレーブ試験（５００℃×１０５ｋｇ／ｃｍ2 ×
２４Ｈｒ）での腐食増量により評価した。焼入相におけ
る金属間化合物の平均粒径を0.５μｍ以下に規定するこ
とで、腐食増量を１００ｍｇ／ｄｍ2 以下に抑えること
ができる。
【０００９】そして、ジルコニウム合金管の少なくとも
内面層および外面層をα＋β焼入相またはβ焼入相とし
て、両層における金属間化合物の平均粒径0.５μｍ以下
とすることにより、内外面同等の高耐食性ジルコニウム
合金管が得られる。内面層および外面層をこの焼入層と
し、内外面層に挟まれた中間層を非焼入層とした場合
は、中間層の焼入に伴う延性低下がないので、延性確保
の面で有利となる。この焼入相は、管表面から肉厚の１
０％以上の範囲とするのがよく、管の肉厚方向全体にわ
たってもよい。
内面層および外面層をα＋β焼入相またはβ焼入相とし
て、両層における金属間化合物の平均粒径0.５μｍ以下
とすることにより、内外面同等の高耐食性ジルコニウム
合金管が得られる。内面層および外面層をこの焼入層と
し、内外面層に挟まれた中間層を非焼入層とした場合
は、中間層の焼入に伴う延性低下がないので、延性確保
の面で有利となる。この焼入相は、管表面から肉厚の１
０％以上の範囲とするのがよく、管の肉厚方向全体にわ
たってもよい。
【００１０】本発明に係るジルコニウム合金管は、例え
ば熱間押出しで製管され、その成分組成は、通常重量比
でＳｎ：0.５〜2.０％，Ｆｅ：0.０５〜0.３％，Ｃｒ：
0.０５〜0.３％，Ｎｉ：0.０２〜0.１５％，Ｏ：0.０５
〜0.２％，Ｎｂ：1.２％以下、残Ｚｒおよび不可避不純
物である。
ば熱間押出しで製管され、その成分組成は、通常重量比
でＳｎ：0.５〜2.０％，Ｆｅ：0.０５〜0.３％，Ｃｒ：
0.０５〜0.３％，Ｎｉ：0.０２〜0.１５％，Ｏ：0.０５
〜0.２％，Ｎｂ：1.２％以下、残Ｚｒおよび不可避不純
物である。
【００１１】熱間押出しを終えたジルコニウム合金管に
は、必要に応じて応力除去焼鈍を施した後、冷間圧延加
工と焼鈍を複数回繰り返して製品管に仕上げる。そして
焼入処理は、複数回の焼鈍のうちいずれかで行う。
は、必要に応じて応力除去焼鈍を施した後、冷間圧延加
工と焼鈍を複数回繰り返して製品管に仕上げる。そして
焼入処理は、複数回の焼鈍のうちいずれかで行う。
【００１２】
【実施例】図２は本発明のジルコニウム合金管の製造に
適した焼入装置を示す。
適した焼入装置を示す。
【００１３】高周波誘導加熱コイル１の下方に環状の水
冷ジャケット２を配し、ジルコニウム合金管３をジョイ
ント４，４およびロータリージョイント５，５を介して
鉛直に支持して、加熱コイル１内および水冷ジャケット
２内に上方から下方へ挿通させる。ジルコニウム合金管
３の内部に冷却水を流通させないことにより、そのジル
コニウム合金管３は、下端部から肉厚方向全体に均一加
熱され、その加熱部が順次上方へ広がる一方、水冷ジャ
ケット２から噴射される冷却水により下方から順次水冷
されて肉厚方向全体にα＋β焼入相またはβ焼入相が付
与される。６はジルコニウム合金管３の加熱温度を測定
する放射温度計、７は水冷ジャケット２からジルコニウ
ム合金管３の外面へ噴射される冷却水の流量を監視する
流量計である。
冷ジャケット２を配し、ジルコニウム合金管３をジョイ
ント４，４およびロータリージョイント５，５を介して
鉛直に支持して、加熱コイル１内および水冷ジャケット
２内に上方から下方へ挿通させる。ジルコニウム合金管
３の内部に冷却水を流通させないことにより、そのジル
コニウム合金管３は、下端部から肉厚方向全体に均一加
熱され、その加熱部が順次上方へ広がる一方、水冷ジャ
ケット２から噴射される冷却水により下方から順次水冷
されて肉厚方向全体にα＋β焼入相またはβ焼入相が付
与される。６はジルコニウム合金管３の加熱温度を測定
する放射温度計、７は水冷ジャケット２からジルコニウ
ム合金管３の外面へ噴射される冷却水の流量を監視する
流量計である。
【００１４】本焼入により外径６3.５ｍｍ×肉厚１0.９
ｍｍ×長さ４ｍのジルコニウム合金管（ジルカロイ２押
出管）の肉厚方向全体にα＋β焼入相またはβ焼入相を
付与した。このとき、ジルコニウム合金管の加熱温度お
よび冷却水量を種々に変更して焼入相における金属間化
合物の粒径を様々に変化させ、その平均粒径と耐食性の
関係を調査した。耐食性は、前述したオートクレーブ試
験（５００℃×１０５ｋｇ／ｃｍ2 ×２４Ｈｒ）での腐
食量（ｍｇ／ｄｍ2 ）により評価した。調査結果を表１
に示す。
ｍｍ×長さ４ｍのジルコニウム合金管（ジルカロイ２押
出管）の肉厚方向全体にα＋β焼入相またはβ焼入相を
付与した。このとき、ジルコニウム合金管の加熱温度お
よび冷却水量を種々に変更して焼入相における金属間化
合物の粒径を様々に変化させ、その平均粒径と耐食性の
関係を調査した。耐食性は、前述したオートクレーブ試
験（５００℃×１０５ｋｇ／ｃｍ2 ×２４Ｈｒ）での腐
食量（ｍｇ／ｄｍ2 ）により評価した。調査結果を表１
に示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１から明らかなように、α＋β焼入相ま
たはβ焼入相における金属間化合物の平均粒径を0.５μ
ｍ以下とすることにより、優れた耐食性が安定して得ら
れる。従って、この焼入相を肉厚方向全体に有するジル
コニウム合金管は、内外面の耐食性が非常に高い。
たはβ焼入相における金属間化合物の平均粒径を0.５μ
ｍ以下とすることにより、優れた耐食性が安定して得ら
れる。従って、この焼入相を肉厚方向全体に有するジル
コニウム合金管は、内外面の耐食性が非常に高い。
【００１７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のジルコニウム合金管は、α＋β焼入相またはβ焼入相
における金属間化合物の粒径規定により、内外面の耐食
性が著しく優れ、沸騰水型原子炉のウォーターロッドお
よびスペーサセル用管材として用いた場合、その信頼性
が高まる。
のジルコニウム合金管は、α＋β焼入相またはβ焼入相
における金属間化合物の粒径規定により、内外面の耐食
性が著しく優れ、沸騰水型原子炉のウォーターロッドお
よびスペーサセル用管材として用いた場合、その信頼性
が高まる。
【図１】焼入相における金属間化合物の平均粒径と腐食
量との関係を示す図表である。
量との関係を示す図表である。
【図２】本発明のジルコニウム合金管の製造に適した焼
入装置の概略構成図である。
入装置の概略構成図である。
１ 加熱コイル ２ 冷却ジャケット ３ ジルコニウム合金管
Claims (1)
- 【請求項１】 少なくとも内面層および外面層がα＋β
焼入相またはβ焼入相であって、両層における金属間化
合物の平均粒径が0.５μｍ以下であることを特徴とする
ジルコニウム合金管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4046032A JPH05214500A (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | ジルコニウム合金管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4046032A JPH05214500A (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | ジルコニウム合金管 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05214500A true JPH05214500A (ja) | 1993-08-24 |
Family
ID=12735703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4046032A Pending JPH05214500A (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | ジルコニウム合金管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05214500A (ja) |
-
1992
- 1992-01-31 JP JP4046032A patent/JPH05214500A/ja active Pending
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