JPH0553860B2 - - Google Patents
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- JPH0553860B2 JPH0553860B2 JP58223329A JP22332983A JPH0553860B2 JP H0553860 B2 JPH0553860 B2 JP H0553860B2 JP 58223329 A JP58223329 A JP 58223329A JP 22332983 A JP22332983 A JP 22332983A JP H0553860 B2 JPH0553860 B2 JP H0553860B2
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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
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
- Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は水冷却型原子炉の制御棒ブレード等、
原子力発電構造物を構成する耐食性に優れた部材
に関する。
原子力発電構造物を構成する耐食性に優れた部材
に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］
チタンTiの引張強さは特に合金元素を添加し
ないまでも他の金属材料に比べると大きく、250
〜500MPaの程度で、鋼や強化アルミニウム合金
に匹敵する。さらに加工硬化や酸素の含有量を調
節してなお若干の強化をはかることができる。
ないまでも他の金属材料に比べると大きく、250
〜500MPaの程度で、鋼や強化アルミニウム合金
に匹敵する。さらに加工硬化や酸素の含有量を調
節してなお若干の強化をはかることができる。
また耐食性はステンレス鋼よりも優れ、各種の
化学薬品の環境で安定で、特に酸化性の酸に対し
ては優れた耐食性を示す。
化学薬品の環境で安定で、特に酸化性の酸に対し
ては優れた耐食性を示す。
さらに、Tiの比重は4.5であり、Fe（比重7.87）
Ni（比重8.9）より軽い、その上、融点が1680℃で
あり、比較的耐熱性がある。
Ni（比重8.9）より軽い、その上、融点が1680℃で
あり、比較的耐熱性がある。
これらの優れた特性のため、Tiを例えば水冷
却型原子炉の制御棒ブレード、復水器などの材料
として使う計画が進行中である。
却型原子炉の制御棒ブレード、復水器などの材料
として使う計画が進行中である。
ところが、最近の研究において、チタンを原子
炉内の高温高圧の水もしくは水蒸気中で使用する
とその使用時間の経過とともに、いわゆるノジユ
ラーコロージヨンと呼ばれる腐食反応による白色
腐食性成物が、その表面に斑点状に生成してくる
おそれのあることが分かつてきた。これはチタン
が高温水と反応し、生成された水素が金属部材と
表面の酸化膜との間に蓄積して腐食生成物を形成
するものである。この腐食生成物は、経時的に表
面に蓄積し、ついには表面から剥離して、チタン
の強度低下を招くおそれがある。また生成された
水素が金属内部に侵入するとチタンの水素化物が
形成され、これが表面と垂直方向に形成されると
連続した水素化物によるいわゆる水素脆性の問題
があつた。
炉内の高温高圧の水もしくは水蒸気中で使用する
とその使用時間の経過とともに、いわゆるノジユ
ラーコロージヨンと呼ばれる腐食反応による白色
腐食性成物が、その表面に斑点状に生成してくる
おそれのあることが分かつてきた。これはチタン
が高温水と反応し、生成された水素が金属部材と
表面の酸化膜との間に蓄積して腐食生成物を形成
するものである。この腐食生成物は、経時的に表
面に蓄積し、ついには表面から剥離して、チタン
の強度低下を招くおそれがある。また生成された
水素が金属内部に侵入するとチタンの水素化物が
形成され、これが表面と垂直方向に形成されると
連続した水素化物によるいわゆる水素脆性の問題
があつた。
［発明の目的］
本発明はかかる従来の問題点に鑑みなされたも
ので、優れた耐ノジユラーコロージヨン性を有す
ると共に、水素脆化による危険性を防止した原子
力発電構造物用部材を提供するものである。
ので、優れた耐ノジユラーコロージヨン性を有す
ると共に、水素脆化による危険性を防止した原子
力発電構造物用部材を提供するものである。
［発明の概要］
本発明者等は、チタンの耐ノジユラーコロージ
ヨン性を改善するため、水蒸気環境下における金
属部材表面の腐食状態を研究したところ、部材表
面の結晶軸配向によつて、白色腐食生成物の発生
状態が異なることを見い出し、本発明はこの知見
に基づいてなされたものである。
ヨン性を改善するため、水蒸気環境下における金
属部材表面の腐食状態を研究したところ、部材表
面の結晶軸配向によつて、白色腐食生成物の発生
状態が異なることを見い出し、本発明はこの知見
に基づいてなされたものである。
即ち、本発明はチタンで形成された原子力発電
構造物用部材において、前記部材の少なくとも表
面近傍に位置するチタン六方格子の＜0001＞軸
が、前記部材の表面に対して垂直方向に配向して
いることを特徴とする原子力発電構造物用部材で
ある。
構造物用部材において、前記部材の少なくとも表
面近傍に位置するチタン六方格子の＜0001＞軸
が、前記部材の表面に対して垂直方向に配向して
いることを特徴とする原子力発電構造物用部材で
ある。
本発明に用いるチタンに係る原材料は市販され
ている工業生産のチタン材であり、主な不純分と
して酸素、窒素、水素および炭素などのガス成分
やFe，Mn，Siなどの金属元素を含む純度99.5〜
99％程度のものである。また添加元素としてAl，
Sn，Ｖなどを含むチタン基合金にも本発明を適
用することができる。
ている工業生産のチタン材であり、主な不純分と
して酸素、窒素、水素および炭素などのガス成分
やFe，Mn，Siなどの金属元素を含む純度99.5〜
99％程度のものである。また添加元素としてAl，
Sn，Ｖなどを含むチタン基合金にも本発明を適
用することができる。
以下本発明を詳細に説明する。
第１図は従来のチタンの集合組織を示す模式図
でチタン六方格子＜0001＞軸を矢印１で示してお
り、＜0001＞軸は比較的ランダムな配向となつて
いる。なお図中２は結晶粒を、３は結晶粒界を、
４はチタンからなる構造体の表面をそれぞれ示
す。これに対して本発明金属は第２図に示すよう
に表面に対して垂直な方向に揃つて配向されてい
る。
でチタン六方格子＜0001＞軸を矢印１で示してお
り、＜0001＞軸は比較的ランダムな配向となつて
いる。なお図中２は結晶粒を、３は結晶粒界を、
４はチタンからなる構造体の表面をそれぞれ示
す。これに対して本発明金属は第２図に示すよう
に表面に対して垂直な方向に揃つて配向されてい
る。
この＜0001＞軸が、金属表面に対して垂直に配
向する割合を表わす指標として集合組織のfR値が
用いられているが、本発明金属ではこのfR値が
0.45以上であり、経済的な実用範囲では0.67〜
0.72が望ましい。
向する割合を表わす指標として集合組織のfR値が
用いられているが、本発明金属ではこのfR値が
0.45以上であり、経済的な実用範囲では0.67〜
0.72が望ましい。
次に本発明の金属の製造方法の一例（鍛造加
工）について説明する。チタン素材に数回の鍛造
工程を行つて所定の厚さの中間製品を得る。ここ
で初期の鍛造工程の温度は930℃未満とし、また
最終鍛造工程の温度は645℃以上とする。またチ
タン素材の厚さをＴ、中間製品の厚さをｔとして
加工率（Ｔ−ｔ）／Ｔ×100％が40％を超え、97
％以下、望ましくは45〜95％になるようにする。
さらに鍛造工程で得られた中間製品を焼鈍する。
即ち、816℃以上882℃以下の温度で加熱を行つた
後、空冷する。この結果、鍛造工程で表面に対し
てやや傾いた状態で配向していたチタン六方格子
の＜0001＞軸は、この焼鈍により表面に垂直に揃
つた状態になる。従来のチタンの鍛造加工では加
工率（Ｔ−ｔ）／Ｔ×100％が25％以上40％以下
でしかも、焼鈍は通常サイジング等のために行わ
れるもので、816℃未満での加熱を行つていた。
しかしながら、本発明金属の製造方法では、加工
率を大きくし、しかも焼鈍を高温度で実用的には
816℃以上882℃以下の高温加熱を１〜５時間程度
行うことにより、チタン六方格子の＜0001＞軸を
積極的に規制配向して耐食性の向上を図つたもの
である。
工）について説明する。チタン素材に数回の鍛造
工程を行つて所定の厚さの中間製品を得る。ここ
で初期の鍛造工程の温度は930℃未満とし、また
最終鍛造工程の温度は645℃以上とする。またチ
タン素材の厚さをＴ、中間製品の厚さをｔとして
加工率（Ｔ−ｔ）／Ｔ×100％が40％を超え、97
％以下、望ましくは45〜95％になるようにする。
さらに鍛造工程で得られた中間製品を焼鈍する。
即ち、816℃以上882℃以下の温度で加熱を行つた
後、空冷する。この結果、鍛造工程で表面に対し
てやや傾いた状態で配向していたチタン六方格子
の＜0001＞軸は、この焼鈍により表面に垂直に揃
つた状態になる。従来のチタンの鍛造加工では加
工率（Ｔ−ｔ）／Ｔ×100％が25％以上40％以下
でしかも、焼鈍は通常サイジング等のために行わ
れるもので、816℃未満での加熱を行つていた。
しかしながら、本発明金属の製造方法では、加工
率を大きくし、しかも焼鈍を高温度で実用的には
816℃以上882℃以下の高温加熱を１〜５時間程度
行うことにより、チタン六方格子の＜0001＞軸を
積極的に規制配向して耐食性の向上を図つたもの
である。
なお、本発明は板材に限らず管材においてもそ
の内表面、外表面に対して垂直方向に＜0001＞軸
が配向していることを規制する。
の内表面、外表面に対して垂直方向に＜0001＞軸
が配向していることを規制する。
［発明の効果］
このようにして得られた本発明の耐食チタンは
少なくとも表面近傍に位置するチタン六方格子の
＜0001＞軸が、金属表面に対して垂直に配向して
いるので耐ノジユラーコロージヨン性に優れてい
る。これはチタン六方格子の＜0001＞軸が、金属
表面に対して垂直に配向していると、高温水との
接触によつて生成された水素が配向方向に沿つて
内部に侵入し、表面のチタン酸化膜部分での水素
の蓄積が防止乃至抑制され、この結果、白色腐食
生成物の発生を防止して耐コロージヨン性が向上
するものであると考えられる。
少なくとも表面近傍に位置するチタン六方格子の
＜0001＞軸が、金属表面に対して垂直に配向して
いるので耐ノジユラーコロージヨン性に優れてい
る。これはチタン六方格子の＜0001＞軸が、金属
表面に対して垂直に配向していると、高温水との
接触によつて生成された水素が配向方向に沿つて
内部に侵入し、表面のチタン酸化膜部分での水素
の蓄積が防止乃至抑制され、この結果、白色腐食
生成物の発生を防止して耐コロージヨン性が向上
するものであると考えられる。
従つて原子力発電構造物用の部材の材料として
用いられた場合、その優れた耐食性を長期にわた
つて発揮することは明らかである。
用いられた場合、その優れた耐食性を長期にわた
つて発揮することは明らかである。
［発明の実施例］
市販の厚さ50mmのチタン素材を６回の鍛造工程
を繰り返し行つて、最終的に厚さ16mmの中間製品
を得た。この場合、加工率は68％である。得られ
た中間製品をさらに837℃で３時間加熱した後、
空冷した。
を繰り返し行つて、最終的に厚さ16mmの中間製品
を得た。この場合、加工率は68％である。得られ
た中間製品をさらに837℃で３時間加熱した後、
空冷した。
得られたチタンをＸ線回析して＜0001＞軸の配
向状態を調べたところ、fR値は0.698であつた。
この金属板から試験片を切り出し、この表面を
600番の炭化ケイ素粉で研摩した後、弗酸と硝酸
の混合水溶液で室温において約２分間、化学研摩
した。この後、水、エタノールで洗浄後、乾燥し
た。その後、500℃、107Kg〜cm2の水蒸気環境中に
保持した。
向状態を調べたところ、fR値は0.698であつた。
この金属板から試験片を切り出し、この表面を
600番の炭化ケイ素粉で研摩した後、弗酸と硝酸
の混合水溶液で室温において約２分間、化学研摩
した。この後、水、エタノールで洗浄後、乾燥し
た。その後、500℃、107Kg〜cm2の水蒸気環境中に
保持した。
上記試験において、保持時間100時間において
も表面には斑点状の白色腐食生成物の発生は全く
認められなかつた。
も表面には斑点状の白色腐食生成物の発生は全く
認められなかつた。
また本発明と比較するため、市販の厚さ50mmの
チタン素材を６回の鍛造工程を繰り返して、最終
的に厚さ33mmの中間製品を得た（加工率34％）。
得られた中間製品をさらに789℃で２時間加熱し
た。空冷するという焼鈍処理を施した。
チタン素材を６回の鍛造工程を繰り返して、最終
的に厚さ33mmの中間製品を得た（加工率34％）。
得られた中間製品をさらに789℃で２時間加熱し
た。空冷するという焼鈍処理を施した。
得られたチタンをＸ線回析して、＜0001＞軸の
配向状態を調べたところ、fR値は0.416であつた。
また水蒸気中の腐食試験では、50時間経過後斑点
状の白色腐食生成物が発生し、時間とともに大き
く成長した。
配向状態を調べたところ、fR値は0.416であつた。
また水蒸気中の腐食試験では、50時間経過後斑点
状の白色腐食生成物が発生し、時間とともに大き
く成長した。
第１図は従来のチタンの表面近傍の表面に対し
て垂直な断面の＜0001＞軸の方向を示す模式図、
第２図は本発明の耐食チタンの表面近傍の表面に
対して垂直な断面の＜0001＞軸の方向を示す模式
図である。 １……＜0001＞軸、２……結晶粒、３……結晶
粒界、４……表面。
て垂直な断面の＜0001＞軸の方向を示す模式図、
第２図は本発明の耐食チタンの表面近傍の表面に
対して垂直な断面の＜0001＞軸の方向を示す模式
図である。 １……＜0001＞軸、２……結晶粒、３……結晶
粒界、４……表面。
Claims (1)
- １ チタンで形成された原子力発電構造物用部材
において、前記部材の少なくとも表面近傍に位置
するチタン六方格子の＜0001＞軸が、前記部材の
表面に対して垂直方向に配向していることを特徴
とする原子力発電構造物用部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58223329A JPS60116754A (ja) | 1983-11-29 | 1983-11-29 | 原子力発電構造物用部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58223329A JPS60116754A (ja) | 1983-11-29 | 1983-11-29 | 原子力発電構造物用部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60116754A JPS60116754A (ja) | 1985-06-24 |
| JPH0553860B2 true JPH0553860B2 (ja) | 1993-08-11 |
Family
ID=16796444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58223329A Granted JPS60116754A (ja) | 1983-11-29 | 1983-11-29 | 原子力発電構造物用部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60116754A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2841368B1 (fr) * | 2002-06-25 | 2004-09-24 | Framatome Anp | Grappe de reglage de la reactivite du coeur d'un reacteur nucleaire, crayon absorbant de la grappe et procede de protection contre l'usure du crayon absorbant |
| JP5843094B2 (ja) * | 2011-06-16 | 2016-01-13 | 新日鐵住金株式会社 | α型チタン部材 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5087913A (ja) * | 1973-12-10 | 1975-07-15 |
-
1983
- 1983-11-29 JP JP58223329A patent/JPS60116754A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5087913A (ja) * | 1973-12-10 | 1975-07-15 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60116754A (ja) | 1985-06-24 |
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