JPH05255832A - 構造物の表面改質方法及び線爆溶射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 オーステナイト系ステンレス鋼から成る構造
物の表面部に、耐食性及び対応力腐食割れ性付与成分を
含有する線材を線爆溶射により微粒子化して衝突させ該
表面部に耐食性及び対応力腐食割れ性付与成分から成る
皮膜を形成する工程と、該皮膜及び前記構造物の表面部
を同時に再溶解して耐食性及び対応力腐食割れ性の表面
に改質する工程と、を有する構造物の表面改質方法。 【効果】 任意の形状を有する軽水炉炉内構造物に対す
る合金化表面改質が可能であり、炉内構造物の耐食性、
耐応力腐食割れ性を向上させることができる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高エネルギー熱源を用
いた金属表面溶融による機能性表面改質の技術に係り、
特に軽水炉炉内構造物の耐食性及び耐応力腐食割れ性改
善及び回復技術である構造物の表面改質方法及び線爆溶
射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】既に運転中の軽水炉炉内構造物の経年劣
化現象として応力腐食割れ発生がある。これは水、応力
及び材料の三因子の重畳する条件で起こる。水質改善に
よる応力腐食割れ防止策として水素注入法が特公昭６３
−１９８３８号公報及び特開昭６２−１２６３９８号公
報にて開示されている。応力除去による応力腐食割れ防
止に関しては現状では有用な技術が提案されていない。
材料に絡む応力腐食割れの原因は粒界でのＣｒ濃度の減
少であり、これについては炉内構造物の溶接部位での熱
履歴に伴うＣｒ炭化物の粒界析出に起因する周辺部での
Ｃｒ欠乏あるいは核反応中性子の照射によって材料中に
形成される欠陥と材料成分元素との相互作用及びそれら
の拡散に伴う粒界Ｃｒの減少が一般的に主要原因と考え
られている。このような炉水に接する材料表面の耐応力
腐食割れ劣化の改善手法としてＴＩＧあるいはレーザの
高エネルギー熱源による表面部溶融急冷の成分均質化方
法がある。この場合単純に対象表面部を溶融する手法と
耐食、耐応力腐食割れに優れた元素を同時に添加溶融す
る合金化法とがある。現在合金化法としては、対象劣化
表面に合金薄板を貼り付け基材表面部まで溶融する方法
と合金粉末を塗布、粉末を供給しつつ溶融する方法及び
プラズマ溶射被膜のレーザ溶融の三つが考えられてい
る。軽水炉ＩＣＭハウジング管内面対象として、レーザ
法では粉末塗布の方法が特開平１−１９９３９７号公報
に開示されている。また一般の合金化表面改質に関し
て、合金粉末供給レーザ溶融肉盛方法が特開平３−６６
４８７号公報に、プラズマ溶射レーザ再溶融法が特開昭
６１−１９４１６７号公報及び特開平１−３９３６０号
公報に開示されている。また、特開昭５１−１４０８４
５号公報に線爆溶射法が開示され、特開昭６２−１０３
３５７号公報に溶射皮膜の表面処理法が開示されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記した粉末塗布施工
のレーザ法の耐食、耐応力腐食割れ向上合金化法はステ
ンレス等の管内面の施工には技術的に可能である。ペー
スト状の合金粉末を均一に管内面に塗布するために内径
よりも小径の金金属棒を挿入する。しかしながら、例え
ば、シュラウド等の垂直に位置する非管状平面あるいは
曲面の炉内構造物表面に対しては前記の手法の適用は、
粉末の均一厚の塗布施工に関して困難である。また後者
の手法では溶融施工時に残部塗布部が熱影響により剥離
する可能性も大きい。一方プラズマ溶射法は溶射トーチ
寸法が制限となって小管の内面の施工が難しい。

【０００４】また、線爆溶射法は、その基本的原理が示
されているにすぎず、オーステナイト系ステンレス鋼等
の具体的な構造物の耐食性及び対応力腐食割れ性を向上
するために、具体的にどのようにするかについての関連
する開示は全くない。溶射皮膜の表面処理法は、その対
象がタービン等の動翼や静翼であると共に、プラズマ溶
射法によって母材上に溶射皮膜を形成する手法であるた
め、管内表面等への形成は不可能であり、外表面に溶射
皮膜を形成することしか考慮されていない。更にその皮
膜に対してレーザビームによる加熱は皮膜だけを対象と
し、母材にはほとんど熱を加えないようにしている。従
って、耐食性及び耐応力腐食割れ性を向上する表面改質
としては不充分なものである。

【０００５】本発明の目的は、上述した合金化表面改質
手法の限られた汎用性の課題を克服するために、コンデ
ンサ放電による衝撃大電流を金属線に通電、爆発させる
過渡現象を利用し、溶融溶滴微粒子を溶射する線爆溶射
法をオーステナイト系ステンレス鋼及びＮｉ基合金製の
管内面、平面あるいは曲面状の対象部表面の皮膜形成に
適用し、その後の高エネルギー熱源により前記皮膜及び
母材表面の両方を溶融施工することにより優れた耐食、
耐応力腐食割れ性を有する改質合金化表面にすることの
できる構造物の表面改質方法及びそれに用いる線爆溶射
装置を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、稼働軽水炉の
経年的劣化現象の一つである水環境に接するオーステナ
イト系ステンレス鋼やＮｉ基合金より成る炉内構造物の
腐食及び応力腐食割れを予防するために対象劣化表面部
の合金化改質を行うものである。

【０００７】すなわち本発明は、オーステナイト系ステ
ンレス鋼から成る構造物の表面部に、耐食性及び対応力
腐食割れ性付与成分を含有する線材を線爆溶射により微
粒子化して衝突させ該表面部に耐食性及び対応力腐食割
れ性付与成分から成る皮膜を形成する工程と、該皮膜及
び前記構造物の表面部を同時に再溶解して耐食性及び対
応力腐食割れ性の表面に改質する工程と、を有する構造
物の表面改質方法である。

【０００８】前記構造物の表面改質方法において、オー
ステナイト系ステンレス鋼から成る軽水炉炉内構造物の
表面部に、３１６Ｌオーステナイト系ステンレス鋼から
成る線材を用いて線爆溶射するものがよい。または、オ
ーステナイト系ステンレス鋼から成る軽水炉炉内構造物
の表面部に、重量％でＣ；０．０３％以下、Ｃｒ；１７
〜２０％、Ｎｉ；１５〜２０％、Ｍｏ；５〜７％、Ｓ
ｉ；１．０％以下、Ｍｎ；０．５％以下、Ｐ；０．０４
５％以下、Ｓ；０．０３％以下、及びＴｉ；０．２５〜
０．５％とＮｂ；０．５〜１．０％のいずれか１種以上
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物から成る低Ｃ
のＦｅ基合金線材を用いて線爆溶射するものがよい。ま
たは、オーステナイト系ステンレス鋼から成る軽水炉炉
内構造物の表面部に、重量％でＣ；０．０３％以下、Ｃ
ｒ；２０〜３０％、Ｍｏ；２５〜３０％を含有し、残部
がＮｉ及び不可避的不純物から成る低ＣのＮｉ基合金線
材を用いて線爆溶射するものがよい。

【０００９】また本発明は、Ｎｉ基合金から成る構造物
の表面部に、耐食性及び対応力腐食割れ性付与成分を含
有する線材を線爆溶射により微粒子化して衝突させ該表
面部に耐食性及び対応力腐食割れ性付与成分から成る皮
膜を形成する工程と、該皮膜及び前記構造物の表面部を
同時に再溶解して耐食性及び対応力腐食割れ性の表面に
改質する工程と、を有する構造物の表面改質方法であ
る。ここで、重量％でＣ；０．０３％以下、Ｃｒ；１５
〜１７％、Ｆｅ；７〜８％、Ｓｉ；０．５％以下、Ｍ
ｎ；１．０％以下、Ｓ；０．０１５％以下、Ｃｕ；０．
５％以下及びＮｂ；３〜５％を含有し、残部がＮｉ及び
不可避的不純物から成る低ＣのＮｉ基合金線材を用いて
線爆溶射するものがよい。

【００１０】また本発明は、絶縁棒を介して互いに離間
して配置された一対の＋電極及び−電極と、この両電極
間に溶射用線材を供給し且つ両電極に接触状態で架橋さ
せる線材供給部と、線材の架橋された部分とその供給基
部側とを切断して分離するカッターとを備え、前記電極
を通じて架橋された溶射用線材に大電流が投入されて線
爆溶射することを特徴とする線爆溶射装置である。ここ
で、線爆溶射による皮膜が不要な側に溶射粒子の付着を
防ぐシールドを設けたものがよい。

【００１１】

【作用】本発明における線爆溶射は、衝撃大電流を金属
線に通電してなすものであり、線材の溶融微粒子は改質
すべき基材表面での衝突により基材原子と固溶し、密着
力は強固となる。線爆溶射現象は線材を中心に放射状に
起こるため、管内面の溶射膜形成に好適である。また基
材が平面あるいは曲率の大きな曲面である場合には、線
材の反溶射側にカバーを設けて基材上に被膜を形成でき
る。一回の溶射膜厚さは約５μｍ程度である。多数回の
溶射により膜厚を大きくすることができるが、特にレー
ザ及びＴＩＧによる溶融深さを小さくする場合には、薄
膜形成が容易な線爆溶射法が好適である。この線爆溶射
に続いて皮膜及び母材表面を再溶解させる理由は、線爆
溶射だけでは空孔が存在し、密着性にバラツキがあるた
め、それをなくすためである。

【００１２】本発明において、耐食性及び耐応力腐食割
れ性合金化表面を得るために線爆溶射線材として低Ｃの
３１６Ｌ鋼を使用する理由は、対象炉内構造物が３０４
鋼であり、溶射合金皮膜との組成的連続性が得られるこ
と及び高エネルギー熱源により皮膜及び構造物表面の両
方を同時に再溶解することによる溶融急冷凝固層の成分
が高Ｎｉ量、Ｍｏ含有となり、耐食性に優れ、材料の鋭
敏化主因であるＣ量を低下させることにある。

【００１３】本発明の３１６Ｌオーステナイト系ステン
レス鋼組成に近く、ＴｉあるいはＮｂを含むＦｅ基合金
線材において、３０４鋼基材の溶け込み深さが、その上
に形成される溶射膜厚さの１〜１.５倍である施工条件
下で、溶融後の改質層の合金組成が３１６Ｌオーステナ
イト系ステンレス鋼のそれに近似できるためには、多少
の溶け込み深さの変動も考えて、重量％で、Ｃｒ：１７
〜２０％，Ｎｉ：１５〜２０％，Ｍｏ：５〜７％が好ま
しい。Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ量は３１６Ｌオーステナイト
系ステンレス鋼中のそれらの基準に収まるのが好まし
い。これにＴｉ，Ｎｂが含有する場合には、Ｔｉ，Ｎｂ
は改質層に混入される基材３０４鋼のＣ及び線材のＣを
それら炭化物として固定化する。固定化のための添加適
量としては溶け込み深さの変動を考慮して、Ｔｉ：０.
２５〜０.５％，Ｎｂ：０.５〜１.０％の範囲が好まし
い。

【００１４】溶射膜厚が薄くかつ３０４鋼基材の溶け込
み深さの１／１０程度であり、溶融凝固層が３１６Ｌオ
ーステナイト系ステンレス鋼組成に近似化されるために
はＮｉ基合金線材のＣ，Ｃｒ，Ｍｏ量は、Ｃ：０.３
％，Ｃｒ：２０〜３０％，Ｍｏ：２５〜３０％の範囲が
好適である。

【００１５】アロイ６００対象のＮｉ基合金線材におい
て、基材の溶け込み深さが溶射膜厚の１〜１.５倍であ
る場合には、溶融凝固層の組成がＣ量を低く押さえたア
ロイ６００のそれに近似できるためにはＣ，Ｃｒ，Ｆｅ
の適量は、重量で、Ｃ：０.０３％以下，Ｃｒ：１５〜
２５％，Ｆｅ：７〜１０％の範囲が好ましい。Ｓｉ，Ｍ
ｎ，Ｓ，Ｃｕはアロイ６００の基準に収まるのが好まし
い。またＮｂの添加は基材中のＣの効率的な固定化のた
めにも高めの３〜５％の範囲が好適である。

【００１６】尚、本発明の改質方法の適用対象としては
軽水炉のシュラウド、上部格子板、炉心支持板、差圧検
出／ほう酸水注水配管、ＩＣＭ案内管及びスタビライ
ザ、シュラウドヘッド、気水分離器、炉心スプレイ配
管、炉心スプレイスパージャ、ガイドロッド、再循環水
出口ノズルセーフェンド、シュラウドサポートリング、
シュラウドサポート、ＩＣＭハウジング及びＣＲＤハウ
ジング／スタッブジェットポンプディフューザ等及びそ
れらの溶接部が挙げられる。

【００１７】

【実施例】 （実施例１）図４乃至図７に板材及び管状構造物に対す
る線爆溶射及びその後の表面溶融処理の説明のための概
略斜視図を示す。図４は線爆溶射による板材表面への溶
射皮膜形成の模式図である。＋電極６と−電極７との間
に直径０.８〜１.２mmのフィラー状の溶射線１０が架橋
される。放電回路３のスイッチを入れることにより、電
極を通じて溶射線１０に衝撃大電流が投入され、溶射線
１０は加熱、爆発して溶射粒子となり放電エネルギーが
もたらす衝撃波によって、溶射粒子は飛散し、基材２７
の表面部に付着して、溶射皮膜５が形成される。板材に
対する施工の場合、電極及び溶射線の板材に面する方向
以外の方向にシールド２６をセットして溶射粒子の飛散
による汚染を防止し、基材２７表面のみに溶射皮膜５が
形成されるようにする。均一で強固に付着する溶射皮膜
を形成するための放電条件は、３１６Ｌ系オーステナイ
ト系ステンレス鋼や低ＣのＦｅ基合金線爆溶射用線材
（請求項２，３）を用いる場合は、コンデンサ容量を８
０μＦ、放電電圧を６.５〜７.５ｋＶに制御する。ま
た、低ＣのＮｉ基合金線爆溶射用線材（請求項４又は
６）を用いる場合は、コンデンサ容量を８０μＦ、放電
電圧を６.０〜７.０ｋＶに制御する。

【００１８】このように形成された１回の線爆溶射皮膜
の厚さは約５μｍと薄いため、１回の線爆溶射の後、新
たな溶射線を架橋して２回目の線爆溶射を行う。このよ
うにして溶射及び溶射線供給を１０〜２０回繰り返して
基材表面に厚さ５０〜１００μｍの均一な溶射層５が形
成される。

【００１９】次に、図５に模式的に示すようにレーザ照
射トーチ１７を板材２７に対して相対的に平行移動させ
ながらレーザ光１８を照射して、溶射層５及び基材２７
の表面部を同時に再溶解して表面に合金層２５を形成さ
せる。溶射線の組成が３１６系オーステナイト系ステン
レス鋼や低ＣのＦｅ基合金（請求項２，３）の場合は、
溶射皮膜と母材との希釈を極力低減するようなレーザ照
射条件の下で処理することによって、耐食性及び耐応力
腐食割れ性に優れた該構造物表面を得ることが出来る。
また、溶射線の組成がＭｏ含有の低ＣのＮｉ基合金（請
求項４）の場合は、溶射皮膜と母材とある程度希釈する
ようなレーザ照射条件の下で、表面合金化層２５を低
Ｃ、高Ｃｒ、Ｍｏ含有のＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金にする
ことによって、耐食性及び耐応力腐食割れ性に優れた該
構造物表面を得ることが出来る。また、溶射線の組成が
Ｆｅ含有の低ＣのＮｉ基合金（請求項６）の場合は、溶
射皮膜と母材との希釈を極力低減するようなレーザ照射
条件の下で処理することによって、耐食性及び耐応力腐
食割れ性に優れた該構造物表面を得ることが出来る。レ
ーザの代わりにＴＩＧアークを熱源として用いても良
い。

【００２０】図６は線爆溶射による管状構造物４の内面
への溶射皮膜形成の模式図である。管状構造物内面に対
する施工の場合、全方位に溶射粒子が飛散するのは好都
合であるためシールドの必要は無い。施工手順及び施工
条件は板材の場合と同様である。このようにして溶射−
溶射線供給を１０〜２０回繰り返して管内面に厚さ５０
〜１００μｍの均一な溶射層５が形成される。

【００２１】次に、図７に模式的に示すようにレーザ照
射トーチ１７を回転させながらレーザ光１８を照射し
て、溶射層５及び基材２７の表面部を同時に再溶解して
表面に合金層２５を形成させる。溶射線の組成が３１６
Ｌ系オーステナイト系ステンレス鋼や低ＣのＦｅ基合金
（請求項２，３）の場合は、溶射皮膜と母材との希釈を
極力低減するようなレーザ照射条件の下で処理すること
によって、耐食性及び耐応力腐食割れ性に優れた該構造
物表面をる得ることが出来る。また、溶射線の組成がＭ
ｏ含有の低ＣのＮｉ基合金（請求項４）の場合は、溶射
皮膜と母材とある程度希釈するようなレーザ照射条件の
下で、表面合金化層２５を低Ｃ、高Ｃｒ、Ｍｏ含有のＦ
ｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金にすることによって、耐食性及び
耐応力腐食割れ性に優れた該構造物表面を得ることが出
来る。また、溶射線の組成がＦｅ含有の低ＣのＮｉ基合
金（請求項６）の場合は、溶射皮膜と母材との希釈を極
力低減するようなレーザ照射条件の下で処理することに
よって、耐食性及び耐応力腐食割れ性に優れた管状構造
物を得ることが出来る。レーザの代わりにＴＩＧアーク
を熱源として用いても良い。

【００２２】（実施例２）図１に軽水炉炉内管状溶接構
造物４の内面の溶接熱影響や中性子照射の影響などによ
る耐食性及び耐応力腐食割れ性劣化表面部を含む領域を
前処理として、該劣化表面上に耐食性及び耐応力腐食割
れ性付与合金成分を含有する線材を使用し線爆溶射合金
皮膜を形成せしめる施工を模式的に示す。線爆溶射装置
は、図２に示した如く、線爆溶射トーチ１、ケーブル
２、放電回路及び制御回路３から構成されている。線爆
溶射トーチ１は＋電極６、−電極７、絶縁電極支持棒
８、絶縁板９、溶射線材１０、溶射線材固定具１１、溶
射線材切断カッター１２、溶射線材供給用ロール１３、
溶射線材支持管１４、制御装置１５、リード線１６から
なり溶射線材の逐次投入が可能である。

【００２３】＋電極６及び−電極７、溶射線材投入用制
御装置１５はリード線１６によってケーブル２を介して
放電回路４に接続されている。電極はセラミックあるい
はテフロンなどの絶縁材で出来ている中心角１２０度の
等間隔の３本の支持棒８によって固定されており、電極
部分は制御装置１５により回転可能に形成されている。
電極６は支持棒の中の１本の内部の電線によって出力ケ
ーブルに接続されている。この電極６及び７に直径０.
８〜１.２mmのフィラー状の溶射線１０が溶射線材供給
用ロール１３の回転、溶射線材支持管１４による直線
化、及び溶射線材固定具１１によって、架橋され電極６
及び７に接するように固定される。次に溶射線材切断カ
ッター１２で溶射線の架橋部分を切り離す。次に放電回
路３のスイッチを入れることにより、電極６，７を通じ
て溶射線１０に衝撃大電流が投入され、溶射線１０は加
熱、爆発して溶射粒子となり放電エネルギーがもたらす
衝撃波によって、溶射粒子は飛散し、劣化表面部を含む
領域に付着して、溶射皮膜が形成される。

【００２４】均一で強固に付着する溶射皮膜を形成する
ための放電条件は、実施例１と同様である。すなわち３
１６Ｌオーステナイト系ステンレス鋼や低ＣのＦｅ基合
金線爆溶射用線材を用いる場合は、コンデンサ容量を８
０μＦ、放電電圧を６.５〜７.５ｋＶに制御する。ま
た、低ＣのＮｉ基合金線爆溶射用線材を用いる場合は、
コンデンサ容量を８０μＦ、放電電圧を６.０〜７.０ｋ
Ｖに制御する。

【００２５】このように形成された１回の線爆溶射皮膜
の厚さは約５μｍと薄く、また３本の支持棒８の影のた
め付着の不十分な部分が存在する。従って、１回の線爆
溶射の後、電極部を少し回転させて２回目の線爆溶射を
行い、１回目では付着の不十分な部分にも付着させるよ
うにする。溶射線１０は溶射線材供給用ロール１３を回
転させることによって電極に架橋され、カッター１２に
よって切断される。このようにして回転−溶射−溶射線
供給を１０〜２０回繰り返して管状構造物４の内面に厚
さ５０〜１００μｍの均一な溶射層５が形成される。

【００２６】次に溶射トーチ１を取外した後、図３に模
式的に示すようにレーザ照射トーチ１７を回転しながら
レーザ光１８を照射する。レーザ光１８は、発振器２２
より発振したあと光ファイバー等による伝送系１９によ
って照射トーチ１７まで伝送され、照射光学系によって
集光されながら照射される。蒸気、プラズマ等を除去
し、照射雰囲気をＡｒ等のガス雰囲気とするために、ガ
スボンベ２４からガス供給系２０を通って照射トーチよ
りガスを射出する。施工時の状況はモニターファイバー
２１を通じて赤外線モニター２３でモニタリングされ
る。こうして集光されたレーザの熱エネルギーにより、
溶射層５及び劣化表面層４を同時に再溶解して表面に合
金層２５を形成させる。溶射線の組成が３１６Ｌオース
テナイト系ステンレス鋼や低ＣのＦｅ基合金の場合は、
溶射皮膜と母材との希釈を極力低減するようなレーザ照
射条件の下で処理することによって、耐食性及び耐応力
腐食割れ性に優れた該構造物表面を得ることが出来る。
また、溶射線の組成がＭｏ含有の低ＣのＮｉ基合金の場
合は、溶射皮膜と母材とある程度希釈するようなレーザ
照射条件の下で、表面合金化層を低Ｃ、高Ｃｒ、Ｍｏ含
有のＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金にすることによって、耐食
性及び耐応力腐食割れ性に優れた該構造物表面を得るこ
とが出来る。また、溶射線の組成がＦｅ含有の低ＣのＮ
ｉ基合金の場合は、溶射皮膜と母材との希釈を極力低減
するようなレーザ照射条件の下で処理することによっ
て、耐食性及び耐応力腐食割れ性に優れた管状構造物を
得ることが出来る。レーザの代わりにＴＩＧアークを熱
源として用いても良い。

【００２７】水中においても溶射トーチ、レーザ照射ト
ーチのそれぞれに水排除のためのワイヤーブラシやシー
ルドガス供給装置を取り付けることによって、改質部を
含む領域の水を排除して気中雰囲気とすることにより、
線爆溶射、レーザ照射といった上記の施工が可能であ
る。

【００２８】（実施例３）図８はシュラウド等の垂直に
位置する非管状平面あるいは曲面２８の炉内構造物表面
に対する線爆溶射施工の模式図である。電極及び溶射線
の板材に面する方向以外の方向に絶縁物で出来たシール
ド２６が設置されているほかは図１と同様である。シー
ルドすることにより、溶射粒子は全方位に飛散すること
なく当該板状構造物１４の表面のみに付着させることが
出来る。実施例２の場合と同様に１回の線爆溶射のみで
は膜厚が不十分なので、溶射−溶射線供給を繰り返して
厚さ５０〜１００μｍの均一な溶射層５を形成させる。
構造物表面が曲面の場合は常に電極及び溶射線の板材に
面する方向以外の方向にシールド２６がくるようにす
る。

【００２９】溶射層５を形成させた後、図９に示すよう
に実施例２と同様のレーザ照射施工を施すことによっ
て、耐食性及び耐応力腐食割れ性に優れた該構造物を得
ることが出来る。レーザの代わりにＴＩＧアークを熱源
として用いても良い。

【００３０】水中においても溶射トーチ、レーザ照射ト
ーチのそれぞれに水排除のためのワーイヤーブラシやシ
ールドガス供給装置を取り付けることによって、改質部
を含む領域の水を排除して気中雰囲気とすることによ
り、線爆溶射、レーザ照射といった上記の施工が可能で
ある。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、任意の形状を有する軽
水炉炉内構造物に対する合金化表面改質が可能であり、
炉内構造物の耐食性、耐応力腐食割れ性を向上させるこ
とができるので、軽水炉の事故防止あるいは長寿命化に
大きな効果がある。また、本発明の線爆溶射装置を用い
れば上記表面改質を簡単に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による軽水炉炉内管状構造物に対する線
爆溶射によって溶射層を形成させる工程を示す概略断面
図である。

【図２】（ａ）は図１のレーザ照射トーチの平面図であ
り、（ｂ）は同側面図である。

【図３】図１の処理に続くレーザ照射を施すことによる
合金化表面改質の施工模式図である。

【図４】本発明による板状構造物表面に対する線爆溶射
によって溶射層を形成させる工程の斜視図である。

【図５】レーザ照射を施すことによる合金化表面改質の
施工模式図である。

【図６】本発明による管状構造物内面に対する線爆溶射
によって溶射層を形成させる工程の斜視図である。

【図７】レーザ照射を施すことによる合金化表面改質の
施工模式図である。

【図８】本発明による軽水炉炉内非管状構造物に対する
線爆溶射によって溶射層を形成させる工程の斜視図であ
る。

【図９】レーザ照射を施すことによる合金化表面改質の
施工模式図である。

【符号の説明】

１ 線爆溶射トーチ ２ 伝送ケーブル ３ 放電回路及び制御回路 ４ 管状構造物 ５ 溶射層 ６ ＋電極 ７ −電極 ８ 絶縁電極支持棒 １０ 溶射線材 １２ 溶射線材切断カッター １３ 溶射線材供給用ロール １７ レーザ照射トーチ １８ レーザ光 １９ レーザ光伝送系 ２０ シールドガス供給系 ２５ 合金層 ２６ シールド ２７ 板状構造物 ２８ 炉内非管状構造物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 英世 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 黒沢 孝一 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 辻村 浩 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 福田 重久 福岡県粕屋郡篠栗町大字篠栗4905−５

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オーステナイト系ステンレス鋼から成る
   構造物の表面部に、耐食性及び対応力腐食割れ性付与成
   分を含有する線材を線爆溶射により微粒子化して衝突さ
   せ該表面部に耐食性及び対応力腐食割れ性付与成分から
   成る皮膜を形成する工程と、該皮膜及び前記構造物の表
   面部を同時に再溶解して耐食性及び対応力腐食割れ性の
   表面に改質する工程と、を有する構造物の表面改質方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の構造物の表面改質方法
   において、オーステナイト系ステンレス鋼から成る軽水
   炉炉内構造物の表面部に、３１６Ｌオーステナイト系ス
   テンレス鋼から成る線材を用いて線爆溶射することを特
   徴とする軽水炉炉内の構造物の表面改質方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の構造物の表面改質方法
   において、オーステナイト系ステンレス鋼から成る軽水
   炉炉内構造物の表面部に、重量％でＣ；０．０３％以
   下、Ｃｒ；１７〜２０％、Ｎｉ；１５〜２０％、Ｍｏ；
   ５〜７％、Ｓｉ；１．０％以下、Ｍｎ；０．５％以下、
   Ｐ；０．０４５％以下、Ｓ；０．０３％以下、及びＴ
   ｉ；０．２５〜０．５％とＮｂ；０．５〜１．０％のい
   ずれか１種以上を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純
   物から成る低ＣのＦｅ基合金線材を用いて線爆溶射する
   ことを特徴とする軽水炉炉内の構造物の表面改質方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の構造物の表面改質方法
   において、オーステナイト系ステンレス鋼から成る軽水
   炉炉内構造物の表面部に、重量％でＣ；０．０３％以
   下、Ｃｒ；２０〜３０％、Ｍｏ；２５〜３０％を含有
   し、残部がＮｉ及び不可避的不純物から成る低ＣのＮｉ
   基合金線材を用いて線爆溶射することを特徴とする軽水
   炉炉内の構造物の表面改質方法。
5. 【請求項５】 Ｎｉ基合金から成る構造物の表面部に、
   耐食性及び対応力腐食割れ性付与成分を含有する線材を
   線爆溶射により微粒子化して衝突させ該表面部に耐食性
   及び対応力腐食割れ性付与成分から成る皮膜を形成する
   工程と、該皮膜及び前記構造物の表面部を同時に再溶解
   して耐食性及び対応力腐食割れ性の表面に改質する工程
   と、を有する構造物の表面改質方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の構造物の表面改質方法
   において、重量％でＣ；０．０３％以下、Ｃｒ；１５〜
   １７％、Ｆｅ；７〜８％、Ｓｉ；０．５％以下、Ｍｎ；
   １．０％以下、Ｓ；０．０１５％以下、Ｃｕ；０．５％
   以下及びＮｂ；３〜５％を含有し、残部がＮｉ及び不可
   避的不純物から成る低ＣのＮｉ基合金線材を用いて線爆
   溶射することを特徴とする軽水炉炉内の構造物の表面改
   質方法。
7. 【請求項７】 絶縁棒を介して互いに離間して配置され
   た一対の＋電極及び−電極と、この両電極間に溶射用線
   材を供給し且つ両電極に接触状態で架橋させる線材供給
   部と、線材の架橋された部分とその供給基部側とを切断
   して分離するカッターとを備え、前記電極を通じて架橋
   された溶射用線材に大電流が投入されて線爆溶射するこ
   とを特徴とする線爆溶射装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の線爆溶射装置におい
   て、線爆溶射による皮膜が不要な側に溶射粒子の付着を
   防ぐシールドを設けたことを特徴とする線爆溶射装置。