JPH0649608A - 高耐食性ジルコニウム基合金材の製造方法 - Google Patents
高耐食性ジルコニウム基合金材の製造方法Info
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- JPH0649608A JPH0649608A JP22793692A JP22793692A JPH0649608A JP H0649608 A JPH0649608 A JP H0649608A JP 22793692 A JP22793692 A JP 22793692A JP 22793692 A JP22793692 A JP 22793692A JP H0649608 A JPH0649608 A JP H0649608A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 優れた耐食性を示すジルコニウム基合金材を
提供する。 【構成】 ジルコニウム基合金素材に、式ΣＡi ＝Σｔ
i ・ exp(-40000／Ｔi ）｛ｔi : 熱間加工前の加熱又は
焼なまし時における加熱保持時間(hr), Ｔi ：熱間加工
前の加熱又は焼なまし時における加熱保持温度（Ｋ）｝
で表される“熱間加工前加熱，焼なまし時加熱における
加熱処理パラメ−タΣＡi " を３×10-18〜２×10-16
の範囲に設定し、溶体化処理，熱間加工，焼なまし，冷
間加工と焼なまし（１回又は複数回繰り返す），を順次
施してジルコニウム基合金材を製造する方法において、
熱間加工前加熱の温度を７００〜８００℃に、また焼な
まし温度（熱間加工後及び冷間加工後とも）を４００〜
６５０℃にそれぞれ制御して処理を行う。
提供する。 【構成】 ジルコニウム基合金素材に、式ΣＡi ＝Σｔ
i ・ exp(-40000／Ｔi ）｛ｔi : 熱間加工前の加熱又は
焼なまし時における加熱保持時間(hr), Ｔi ：熱間加工
前の加熱又は焼なまし時における加熱保持温度（Ｋ）｝
で表される“熱間加工前加熱，焼なまし時加熱における
加熱処理パラメ−タΣＡi " を３×10-18〜２×10-16
の範囲に設定し、溶体化処理，熱間加工，焼なまし，冷
間加工と焼なまし（１回又は複数回繰り返す），を順次
施してジルコニウム基合金材を製造する方法において、
熱間加工前加熱の温度を７００〜８００℃に、また焼な
まし温度（熱間加工後及び冷間加工後とも）を４００〜
６５０℃にそれぞれ制御して処理を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば原子炉の燃料
被覆管等のような高耐食性が要求される原子力設備用ジ
ルコニウム基合金材の製造方法に関するものである。
被覆管等のような高耐食性が要求される原子力設備用ジ
ルコニウム基合金材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術とその課題】ジルコニウム基合金は、比較的
強度が高いことは勿論、耐食性にも優れ、また中性子吸
収断面積が小さいことから、原子炉の燃料被覆管，スペ
−サ，ウォ−タロッド，チャンネルボックス等、原子力
設備用構造材として欠くことのできない材料とされてい
る。そして、現在、これらの用途に供されている実用ジ
ルコニウム基合金の代表例としては、ジルカロイ−２
（商品名：JIS Ｈ４７５１のZrＴＮ８０２Ｄ相当材）と
ジルカロイ−４（商品名：JIS Ｈ４７５１のZrＴＮ８０
４Ｄ相当材）が挙げられる。
強度が高いことは勿論、耐食性にも優れ、また中性子吸
収断面積が小さいことから、原子炉の燃料被覆管，スペ
−サ，ウォ−タロッド，チャンネルボックス等、原子力
設備用構造材として欠くことのできない材料とされてい
る。そして、現在、これらの用途に供されている実用ジ
ルコニウム基合金の代表例としては、ジルカロイ−２
（商品名：JIS Ｈ４７５１のZrＴＮ８０２Ｄ相当材）と
ジルカロイ−４（商品名：JIS Ｈ４７５１のZrＴＮ８０
４Ｄ相当材）が挙げられる。
【０００３】なお、これらジルコニウム基合金製の原子
力設備用部材は次の工程で製造されるのが一般的であ
る。即ち、溶解・鋳造により得たジルコニウム基合金か
ら成る素材に a) 溶体化処理， b) 熱間加工， c) 焼なまし， d) 冷間加工と焼なまし（１回又は複数回繰り返す）を
順次施して所望製品とする工程である。
力設備用部材は次の工程で製造されるのが一般的であ
る。即ち、溶解・鋳造により得たジルコニウム基合金か
ら成る素材に a) 溶体化処理， b) 熱間加工， c) 焼なまし， d) 冷間加工と焼なまし（１回又は複数回繰り返す）を
順次施して所望製品とする工程である。
【０００４】ここで、溶体化処理はβ領域加熱下で行な
われており、これは溶解，鋳造により発生する粗大な結
晶粒を微細かつ均一化するためである。また、その後の
“熱間加工に際しての加工前加熱”並びに“焼なまし
（熱間加工後の焼なまし及び冷間加工後の焼なましと
も）”時の加熱温度は何れも“α相領域温度”で行われ
ており、これは溶体化処理で得られた特性を変化させる
ことなく加工・処理し、良好な耐食性を確保するためで
ある。
われており、これは溶解，鋳造により発生する粗大な結
晶粒を微細かつ均一化するためである。また、その後の
“熱間加工に際しての加工前加熱”並びに“焼なまし
（熱間加工後の焼なまし及び冷間加工後の焼なましと
も）”時の加熱温度は何れも“α相領域温度”で行われ
ており、これは溶体化処理で得られた特性を変化させる
ことなく加工・処理し、良好な耐食性を確保するためで
ある。
【０００５】ところで、現行の原子炉としては沸騰水型
（ＢＷＲ）と加圧水型（ＰＷＲ）のものが稼働してお
り、何れにおいてもジルコニウム基合金材は重要な位置
を占めている。ただ、その使用環境はＰＷＲの方がＢＷ
Ｒよりも高温高圧であるが、何れの場合も耐食性に対し
ては特に高い要求がなされている。
（ＢＷＲ）と加圧水型（ＰＷＲ）のものが稼働してお
り、何れにおいてもジルコニウム基合金材は重要な位置
を占めている。ただ、その使用環境はＰＷＲの方がＢＷ
Ｒよりも高温高圧であるが、何れの場合も耐食性に対し
ては特に高い要求がなされている。
【０００６】しかし、耐食性に優れるとされる上記ジル
コニウム基合金も、高温高圧に長時間曝され長期間にわ
たって中性子放射を受けると表面酸化が進み、白色の酸
化皮膜を形成する傾向がある。そして、腐食反応の進行
と共にその白色酸化皮膜の膜厚は増加し、場合によって
は剥離を生じる可能性もある。
コニウム基合金も、高温高圧に長時間曝され長期間にわ
たって中性子放射を受けると表面酸化が進み、白色の酸
化皮膜を形成する傾向がある。そして、腐食反応の進行
と共にその白色酸化皮膜の膜厚は増加し、場合によって
は剥離を生じる可能性もある。
【０００７】なお、ジルコニウム基合金材の腐食形態と
しては“ノジュラ−腐食”と“一様腐食”があるが、
“ノジュラ−腐食”は例えば「温度５００℃，圧力１０
５kgf/cm2 で２４時間保持した場合の腐食増量」にて、
また“一様腐食”は例えば「温度４２０℃，圧力１０５
kgf/cm2 で２５０日間保持した場合の腐食増量」にてそ
れぞれ耐食性の評価がなされており、通常、ＢＷＲ用は
ノジュラ−腐食に対する抵抗性で、ＰＷＲ用は一様腐食
に対する抵抗性でそれぞれ“耐食性”が評価されてい
る。
しては“ノジュラ−腐食”と“一様腐食”があるが、
“ノジュラ−腐食”は例えば「温度５００℃，圧力１０
５kgf/cm2 で２４時間保持した場合の腐食増量」にて、
また“一様腐食”は例えば「温度４２０℃，圧力１０５
kgf/cm2 で２５０日間保持した場合の腐食増量」にてそ
れぞれ耐食性の評価がなされており、通常、ＢＷＲ用は
ノジュラ−腐食に対する抵抗性で、ＰＷＲ用は一様腐食
に対する抵抗性でそれぞれ“耐食性”が評価されてい
る。
【０００８】しかるに、近年、原子炉では原子力燃料の
高燃焼度化，運転周期の長期化を目指す傾向が高まり、
特に軽水炉においてその寿命をより一層伸ばす計画が鋭
意進められているが、そのためには炉内材として使用さ
れているジルコニウム基合金材の信頼性，安全性を向上
させることが不可欠であり、上述した腐食問題への対策
は重要な課題となっている。
高燃焼度化，運転周期の長期化を目指す傾向が高まり、
特に軽水炉においてその寿命をより一層伸ばす計画が鋭
意進められているが、そのためには炉内材として使用さ
れているジルコニウム基合金材の信頼性，安全性を向上
させることが不可欠であり、上述した腐食問題への対策
は重要な課題となっている。
【０００９】前記ノジュラ−腐食に対するジルコニウム
基合金材の耐食性を向上させる技術としては、特公昭６
１−４９０９号公報に記載されたものが知られている。
この技術は、ジルコニウム基合金素材をβ領域の温度
（例えば１０５０℃）に加熱後急速冷却して溶体化処理
した後、熱間加工前の加熱温度及び冷間加工後の最終焼
なまし温度をα相領域温度である５４０〜６８０℃とし
て加工・熱処理する点に特徴を有するものであり、ＢＷ
Ｒ用ジルコニウム基合金材の製造に適する技術であると
言える。
基合金材の耐食性を向上させる技術としては、特公昭６
１−４９０９号公報に記載されたものが知られている。
この技術は、ジルコニウム基合金素材をβ領域の温度
（例えば１０５０℃）に加熱後急速冷却して溶体化処理
した後、熱間加工前の加熱温度及び冷間加工後の最終焼
なまし温度をα相領域温度である５４０〜６８０℃とし
て加工・熱処理する点に特徴を有するものであり、ＢＷ
Ｒ用ジルコニウム基合金材の製造に適する技術であると
言える。
【００１０】また、ＰＷＲに用いられるジルコニウム基
合金材の製造にあっては、従来、溶体化処理をβ領域温
度である１０００〜１１００℃に、そして熱間加工前の
加熱温度及びその後の焼なまし温度をα相領域温度であ
る４５０〜６８０℃に調整して処理がなされていた。
合金材の製造にあっては、従来、溶体化処理をβ領域温
度である１０００〜１１００℃に、そして熱間加工前の
加熱温度及びその後の焼なまし温度をα相領域温度であ
る４５０〜６８０℃に調整して処理がなされていた。
【００１１】ところが、近年、ジルコニウム基合金材の
耐食性に影響を及ぼす指標として なる式で表される加熱処理パラメ−タ（アニ−リングパ
ラメ−タ）ΣＡi (hr)を導入し、この加熱処理パラメ−
タΣＡi を適性な範囲とすることで耐食性を向上させ得
るとの報告がなされた。そして、この報告に照らすと、
ＰＷＲ用ジルコニウム基合金材の製造工程における前記
従来の熱間加工条件，焼なまし条件ではΣＡi の値が10
-19 のオ−ダ−となり、“一様腐食に対して優れた効果
を発揮する範囲”よりも低く外れていることが明らかと
なった。
耐食性に影響を及ぼす指標として なる式で表される加熱処理パラメ−タ（アニ−リングパ
ラメ−タ）ΣＡi (hr)を導入し、この加熱処理パラメ−
タΣＡi を適性な範囲とすることで耐食性を向上させ得
るとの報告がなされた。そして、この報告に照らすと、
ＰＷＲ用ジルコニウム基合金材の製造工程における前記
従来の熱間加工条件，焼なまし条件ではΣＡi の値が10
-19 のオ−ダ−となり、“一様腐食に対して優れた効果
を発揮する範囲”よりも低く外れていることが明らかと
なった。
【００１２】なお、この熱処理パラメ−タΣＡi とは、
α相領域温度への加熱保持を複数回繰り返す場合の、各
回における加熱温度（Ｔ）と保持時間（ｔ）とから を求めて各回におけるＡを加算したものである。
α相領域温度への加熱保持を複数回繰り返す場合の、各
回における加熱温度（Ｔ）と保持時間（ｔ）とから を求めて各回におけるＡを加算したものである。
【００１３】そこで、優れた耐食性が得られる範囲にま
でΣＡi を大きくするためには、前記計算式から分かる
ように保持時間（ｔ）よりも加熱温度（Ｔ）の方が大き
く影響するので、α相領域への加熱温度を高くすれば良
いと考えられる。ただ、焼なまし温度は製品の強度に大
きく影響し、特に最終焼なまし温度を高くすると製品の
強度が低下する不都合がもたらされることから、これを
避けるべく熱間加工後の焼なましでの温度を高くしてΣ
Ａi を10-17 程度にまで大きくする試験を行ったとこ
ろ、一様腐食に対する耐食性がより向上することが確認
された。
でΣＡi を大きくするためには、前記計算式から分かる
ように保持時間（ｔ）よりも加熱温度（Ｔ）の方が大き
く影響するので、α相領域への加熱温度を高くすれば良
いと考えられる。ただ、焼なまし温度は製品の強度に大
きく影響し、特に最終焼なまし温度を高くすると製品の
強度が低下する不都合がもたらされることから、これを
避けるべく熱間加工後の焼なましでの温度を高くしてΣ
Ａi を10-17 程度にまで大きくする試験を行ったとこ
ろ、一様腐食に対する耐食性がより向上することが確認
された。
【００１４】しかしながら、原子力燃料の高燃焼度化，
運転周期の長期化に対する要求は一層切実となってお
り、この要求に応えつつ原子炉の炉内材等としての更に
十分な信頼性，安全性を確保するには、ジルコニウム基
合金材に高い強度を保持させたままで一段と優れた一様
腐食に対する耐食性を付与する必要があった。
運転周期の長期化に対する要求は一層切実となってお
り、この要求に応えつつ原子炉の炉内材等としての更に
十分な信頼性，安全性を確保するには、ジルコニウム基
合金材に高い強度を保持させたままで一段と優れた一様
腐食に対する耐食性を付与する必要があった。
【００１５】このようなことから、本発明が目的とした
のは、製品強度の低下につながるところの“熱間加工後
の焼なまし温度を高める手法”によることなく、従来材
よりも顕著に優れた耐食性を示すジルコニウム基合金材
を提供することである。
のは、製品強度の低下につながるところの“熱間加工後
の焼なまし温度を高める手法”によることなく、従来材
よりも顕著に優れた耐食性を示すジルコニウム基合金材
を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく様々な観点に立って鋭意研究を重ねた結
果、「ジルコニウム基合金材を製造するに際して、 熱間
加工後の焼なましや冷間加工後の焼なましでの温度を従
来よりも高くすることなく、 熱間加工に際しての加工前
加熱温度を特定の高い範囲に制御してΣＡi を好適範囲
に調整すると、 製品強度の格別な低下なしに一様腐食に
対する耐食性が著しく向上し、 得られるジルコニウム基
合金材は“焼なまし温度を高めて製造されたもの”をも
凌駕する耐食性を示すようになる」との知見を得るに至
った。
を達成すべく様々な観点に立って鋭意研究を重ねた結
果、「ジルコニウム基合金材を製造するに際して、 熱間
加工後の焼なましや冷間加工後の焼なましでの温度を従
来よりも高くすることなく、 熱間加工に際しての加工前
加熱温度を特定の高い範囲に制御してΣＡi を好適範囲
に調整すると、 製品強度の格別な低下なしに一様腐食に
対する耐食性が著しく向上し、 得られるジルコニウム基
合金材は“焼なまし温度を高めて製造されたもの”をも
凌駕する耐食性を示すようになる」との知見を得るに至
った。
【００１７】本発明は、上記知見事項等を基にして完成
されたものであり、「ジルコニウム基合金素材に、 式 で表されるところの“熱間加工前加熱及び焼なまし時加
熱における加熱処理パラメ−タΣＡi (hr)”を３×10
-18 〜２×10-16 の範囲に設定して a) 溶体化処理， b) 熱間加工， c) 焼なまし， d) 冷間加工と焼なまし（１回又は複数回繰り返す）を
順次施しジルコニウム基合金材を製造する方法におい
て、 熱間加工前加熱の温度を７００〜８００℃に、 また
焼なまし温度（熱間加工後及び冷間加工後とも）を４０
０〜６５０℃にそれぞれ制御することにより、 耐食性の
優れたジルコニウム基合金材を安定して製造できるよう
にした点」に大きな特徴を有している。
されたものであり、「ジルコニウム基合金素材に、 式 で表されるところの“熱間加工前加熱及び焼なまし時加
熱における加熱処理パラメ−タΣＡi (hr)”を３×10
-18 〜２×10-16 の範囲に設定して a) 溶体化処理， b) 熱間加工， c) 焼なまし， d) 冷間加工と焼なまし（１回又は複数回繰り返す）を
順次施しジルコニウム基合金材を製造する方法におい
て、 熱間加工前加熱の温度を７００〜８００℃に、 また
焼なまし温度（熱間加工後及び冷間加工後とも）を４０
０〜６５０℃にそれぞれ制御することにより、 耐食性の
優れたジルコニウム基合金材を安定して製造できるよう
にした点」に大きな特徴を有している。
【００１８】ここで、本発明法を適用できるジルコニウ
ム基合金に格別な制限はないが、好ましくは、構成成分
として例えばSn：0.5 〜2.0 ％（以降、 成分割合を示す
％は重量％とする),Fe：0.05〜0.30％， Cr：0.05〜
0.30％を含むジルコニウム合金や、これらの成分の他に
Ni：0.008 〜0.100 ％，Nb：0.05〜1.00％の１種以上を
含むジルコニウム合金が用いられる。
ム基合金に格別な制限はないが、好ましくは、構成成分
として例えばSn：0.5 〜2.0 ％（以降、 成分割合を示す
％は重量％とする),Fe：0.05〜0.30％， Cr：0.05〜
0.30％を含むジルコニウム合金や、これらの成分の他に
Ni：0.008 〜0.100 ％，Nb：0.05〜1.00％の１種以上を
含むジルコニウム合金が用いられる。
【００１９】上記ジルコニウム基合金において、Snは
0.5％以上の添加により原子力設備用として十分な強
度，耐食性を付与するが、 2.0％を超える量では著しく
耐食性を劣化する。また、Fe及びCrはそれぞれ0.05％以
上の添加により耐食性向上に著しい効果を発揮するが、
これらの元素は室温での固溶限が小さくてZr(Fe,Cr)2系
の金属間化合物を形成しやすく、Fe及びCrがそれぞれ0.
30％を超えると該化合物が増加して合金の加工性が著し
く劣化する。一方、NiもFeやCrと同様、 0.008％以上の
添加で合金の耐食性向上に著しい効果を発揮するが、
0.100％を超える含有量では水素吸収量を増加させて水
素脆化を促進させるというNi添加の弊害が問題になる。
Nbは、0.05％以上添加することで加工性や耐食性を向上
させる効果を発揮するが、1.00％を超える含有量では相
変態（α相→β相）を起こすようになる。
0.5％以上の添加により原子力設備用として十分な強
度，耐食性を付与するが、 2.0％を超える量では著しく
耐食性を劣化する。また、Fe及びCrはそれぞれ0.05％以
上の添加により耐食性向上に著しい効果を発揮するが、
これらの元素は室温での固溶限が小さくてZr(Fe,Cr)2系
の金属間化合物を形成しやすく、Fe及びCrがそれぞれ0.
30％を超えると該化合物が増加して合金の加工性が著し
く劣化する。一方、NiもFeやCrと同様、 0.008％以上の
添加で合金の耐食性向上に著しい効果を発揮するが、
0.100％を超える含有量では水素吸収量を増加させて水
素脆化を促進させるというNi添加の弊害が問題になる。
Nbは、0.05％以上添加することで加工性や耐食性を向上
させる効果を発揮するが、1.00％を超える含有量では相
変態（α相→β相）を起こすようになる。
【００２０】次に、本発明において 「加熱処理パラメ−
タΣＡi 」, 「熱間加工前加熱の温度」 並びに 「焼なまし
温度」 を前記の如くに限定した理由を、その作用と共に
説明する。
タΣＡi 」, 「熱間加工前加熱の温度」 並びに 「焼なまし
温度」 を前記の如くに限定した理由を、その作用と共に
説明する。
【００２１】
A) 加熱処理パラメ−タ（アニ−リングパラメ−タ）Σ
Ａi ジルコニウム基合金素材に“溶体化処理", "熱間加工",
"焼なまし”及び“１回又は複数回繰り返す冷間加工と
焼なまし”を順次施してジルコニウム基合金材を製造す
る際、前記ΣＡi の値を「３×10-18 〜２×10-16 」の
範囲に設定するのは、ΣＡi の値が３×10-18 より小さ
くても２×10-16 より大きくても十分な耐食性が確保で
きず、原子力設備の性能向上につながる所望の耐食性目
標値を達成できないからである。
Ａi ジルコニウム基合金素材に“溶体化処理", "熱間加工",
"焼なまし”及び“１回又は複数回繰り返す冷間加工と
焼なまし”を順次施してジルコニウム基合金材を製造す
る際、前記ΣＡi の値を「３×10-18 〜２×10-16 」の
範囲に設定するのは、ΣＡi の値が３×10-18 より小さ
くても２×10-16 より大きくても十分な耐食性が確保で
きず、原子力設備の性能向上につながる所望の耐食性目
標値を達成できないからである。
【００２２】B) 熱間加工前加熱の温度 本発明に係る一連のジルコニウム基合金材の製造工程に
おいては、溶体化処理後に実施される熱間加工の加工前
加熱温度を７００〜８００℃（より好ましくは７００〜
７５０℃）の高温に調整することは極めて重要であり、
これによって初めて従来材に見られない高耐食性を得る
ことができる。つまり、この加熱温度が７００℃未満の
ままで熱間圧延を行うと、ΣＡi 値が好適値よりも小さ
い温度領域に入るため製品の耐食性が悪くなり、一方、
加工前加熱温度を８００℃超の高温にすると、（α＋
β）２相領域に加熱することになるためα相以外の他相
（β相）が出現し耐食性向上効果が確保できなくなる。
おいては、溶体化処理後に実施される熱間加工の加工前
加熱温度を７００〜８００℃（より好ましくは７００〜
７５０℃）の高温に調整することは極めて重要であり、
これによって初めて従来材に見られない高耐食性を得る
ことができる。つまり、この加熱温度が７００℃未満の
ままで熱間圧延を行うと、ΣＡi 値が好適値よりも小さ
い温度領域に入るため製品の耐食性が悪くなり、一方、
加工前加熱温度を８００℃超の高温にすると、（α＋
β）２相領域に加熱することになるためα相以外の他相
（β相）が出現し耐食性向上効果が確保できなくなる。
【００２３】C) 焼なまし温度 “熱間加工後の焼なまし”及びその後に施される“冷間
加工後の焼なまし”時の温度は、特に４００〜６５０℃
に制御する必要がある。これは、焼なまし温度が４００
℃未満であると材料が軟化せず、従って加工性が悪くて
加工割れを生じることが懸念され、一方、焼なまし温度
が６５０℃を超えると材料強度が低下しすぎて所要の製
品要求強度を達成できなくなるためである。
加工後の焼なまし”時の温度は、特に４００〜６５０℃
に制御する必要がある。これは、焼なまし温度が４００
℃未満であると材料が軟化せず、従って加工性が悪くて
加工割れを生じることが懸念され、一方、焼なまし温度
が６５０℃を超えると材料強度が低下しすぎて所要の製
品要求強度を達成できなくなるためである。
【００２４】なお、本発明法によると、途中焼なまし温
度を高温化してΣＡi 値を大きくした場合よりも一段と
優れた耐食性を確保することができるが、このように
「途中焼なまし温度を高温化しないで加工前加熱温度を
高くすること」によってジルコニウム基合金材の耐食性
がより向上する理由は未だ明らかとなっていない。
度を高温化してΣＡi 値を大きくした場合よりも一段と
優れた耐食性を確保することができるが、このように
「途中焼なまし温度を高温化しないで加工前加熱温度を
高くすること」によってジルコニウム基合金材の耐食性
がより向上する理由は未だ明らかとなっていない。
【００２５】続いて、本発明を実施例により更に具体的
に説明する。
に説明する。
〈実施例１〉まず、常法通りの溶解，鋳造，鍛造により
表１に示す成分組成のジルコニウム合金｛ジルカロイ-4
（商品名）相当合金｝から成る素材を準備した。
表１に示す成分組成のジルコニウム合金｛ジルカロイ-4
（商品名）相当合金｝から成る素材を準備した。
【００２６】
【表１】
【００２７】次に、この素材を図１に示す工程で処理
し、板厚が１mmのジルコニウム合金板を製造した。な
お、この時の“熱間圧延前加熱の条件", "熱間圧延後で
冷間圧延前の焼なまし条件”及び“ΣＡi " は表２に示
す通りであった。
し、板厚が１mmのジルコニウム合金板を製造した。な
お、この時の“熱間圧延前加熱の条件", "熱間圧延後で
冷間圧延前の焼なまし条件”及び“ΣＡi " は表２に示
す通りであった。
【００２８】
【表２】
【００２９】そして、得られた各ジルコニウム合金板に
ついて、これを温度：４２０℃，圧力：１０５kgf/cm2
の加圧水蒸気中で２５０日間保持する腐食試験を実施
し、その耐食性を評価するために腐食増量を測定した。
この試験での耐食性評価結果を図２に示す。
ついて、これを温度：４２０℃，圧力：１０５kgf/cm2
の加圧水蒸気中で２５０日間保持する腐食試験を実施
し、その耐食性を評価するために腐食増量を測定した。
この試験での耐食性評価結果を図２に示す。
【００２８】図２に示される結果からも明らかなよう
に、７３０℃の高温に加熱して熱間圧延を行った本発明
法に係るジルコニウム合金板（焼なまし温度は低い）
は、 730℃の高温焼なましを施す比較法に係るジルコニ
ウム合金板（熱間圧延前の加熱温度は低い）よりも一段
と優れた耐食性を示すことが分かる。
に、７３０℃の高温に加熱して熱間圧延を行った本発明
法に係るジルコニウム合金板（焼なまし温度は低い）
は、 730℃の高温焼なましを施す比較法に係るジルコニ
ウム合金板（熱間圧延前の加熱温度は低い）よりも一段
と優れた耐食性を示すことが分かる。
【００２９】〈実施例２〉実施例１の場合と同様の手法
で、前記表１に示した成分組成のジルコニウム合金から
成る素材を準備し、この素材を前記図１に示す工程で処
理し、何れも板厚が１mmのジルコニウム合金板を製造し
た。なお、この時の“熱間圧延前加熱の条件", "熱間圧
延後で冷間圧延前の焼なましの条件”及び“ΣＡi " は
表３に示す通りであった。
で、前記表１に示した成分組成のジルコニウム合金から
成る素材を準備し、この素材を前記図１に示す工程で処
理し、何れも板厚が１mmのジルコニウム合金板を製造し
た。なお、この時の“熱間圧延前加熱の条件", "熱間圧
延後で冷間圧延前の焼なましの条件”及び“ΣＡi " は
表３に示す通りであった。
【００３０】
【表３】
【００３１】そして、得られた各ジルコニウム合金板に
ついて、これを温度：４２０℃，圧力：１０５kgf/cm2
の加圧水蒸気中で２５０日間保持する腐食試験を実施
し、その耐食性を評価するために腐食増量を測定した。
この結果を図３に示す。
ついて、これを温度：４２０℃，圧力：１０５kgf/cm2
の加圧水蒸気中で２５０日間保持する腐食試験を実施
し、その耐食性を評価するために腐食増量を測定した。
この結果を図３に示す。
【００３２】図３に示される結果からも明らかなよう
に、熱間圧延前の加熱温度が７００〜８００℃の範囲で
あったジルコニウム合金板の耐食性は非常に優れてお
り、特に該温度が７００〜７５０℃の場合に著しく優れ
た耐食性を示すようになることが分かる。
に、熱間圧延前の加熱温度が７００〜８００℃の範囲で
あったジルコニウム合金板の耐食性は非常に優れてお
り、特に該温度が７００〜７５０℃の場合に著しく優れ
た耐食性を示すようになることが分かる。
【００３３】〈実施例３〉まず、常法通りの溶解，鋳
造，鍛造により表４に示す成分組成のジルコニウム合金
から成る素材を準備した。
造，鍛造により表４に示す成分組成のジルコニウム合金
から成る素材を準備した。
【００３４】
【表４】
【００３５】次に、この素材を図４に示す工程で処理
し、板厚が 0.8mmのジルコニウム合金板を製造した。な
お、この時の“熱間圧延前加熱の条件", "熱間圧延後で
冷間圧延前の焼なましの条件”及び“ΣＡi " は表４に
併記した通りであった。そして、得られた各ジルコニウ
ム合金板について、これを温度：４２０℃，圧力：１０
５kgf/cm2 の加圧水蒸気中で３６０日間保持する腐食試
験を実施し、その耐食性を評価するために腐食増量を測
定した。この結果も表４に併記した。
し、板厚が 0.8mmのジルコニウム合金板を製造した。な
お、この時の“熱間圧延前加熱の条件", "熱間圧延後で
冷間圧延前の焼なましの条件”及び“ΣＡi " は表４に
併記した通りであった。そして、得られた各ジルコニウ
ム合金板について、これを温度：４２０℃，圧力：１０
５kgf/cm2 の加圧水蒸気中で３６０日間保持する腐食試
験を実施し、その耐食性を評価するために腐食増量を測
定した。この結果も表４に併記した。
【００３６】表４に示される結果からも、本発明法に従
うと優れた耐食性を示すジルコニウム合金材を得られる
ことが明らかであるが、この結果は、ジルコニウム合金
材の成分組成としてSn：0.5 〜2.0 ％，Fe：0.05〜0.30
％，Cr：0.05〜0.30％を含むものが、望ましくは更にN
i：0.01〜0.10％又はNb：0.05〜1.00％を含むものがよ
り優れた耐食性を示すことをも示している。
うと優れた耐食性を示すジルコニウム合金材を得られる
ことが明らかであるが、この結果は、ジルコニウム合金
材の成分組成としてSn：0.5 〜2.0 ％，Fe：0.05〜0.30
％，Cr：0.05〜0.30％を含むものが、望ましくは更にN
i：0.01〜0.10％又はNb：0.05〜1.00％を含むものがよ
り優れた耐食性を示すことをも示している。
【００３７】〈実施例４〉溶解・鋳造，鍛造により表５
に示す成分組成のジルコニウム合金から成るビレットを
準備した。そして、このビレットを図５に示す工程で外
径:10.75mm，肉厚:0.725mmのジルコニウム合金管を製造
した。なお、このときの熱間押出前加熱の条件Ｐ第１回
冷間圧延後の焼なまし条件及びΣＡi は表５に併記した
通りであった。
に示す成分組成のジルコニウム合金から成るビレットを
準備した。そして、このビレットを図５に示す工程で外
径:10.75mm，肉厚:0.725mmのジルコニウム合金管を製造
した。なお、このときの熱間押出前加熱の条件Ｐ第１回
冷間圧延後の焼なまし条件及びΣＡi は表５に併記した
通りであった。
【００３８】
【表５】
【００３９】次に、このようにして得られたジルコニウ
ム合金管につき、温度：４２０℃， 圧力：１０５kgf/cm2 の加圧水蒸気中で６０日間保持す
る試験を実施した。これらの結果も表５に併せて示し
た。表５に示される結果も、実施例３での結果と同様の
ことを示しており、本発明法に従った場合には優れた耐
食性を示すジルコニウム合金材が得られることを確認で
きる。
ム合金管につき、温度：４２０℃， 圧力：１０５kgf/cm2 の加圧水蒸気中で６０日間保持す
る試験を実施した。これらの結果も表５に併せて示し
た。表５に示される結果も、実施例３での結果と同様の
ことを示しており、本発明法に従った場合には優れた耐
食性を示すジルコニウム合金材が得られることを確認で
きる。
【００４０】
【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、非常に優れた耐食性を有するジルコニウム基合金材
を強度の劣化につながる高温焼なましを施すことなく安
定して製造することができ、原子炉の高燃焼度化要求等
への対応や、原子力設備の更なる信頼性向上をも可能と
するなど、産業上極めて有用な効果がもたらされる。
ば、非常に優れた耐食性を有するジルコニウム基合金材
を強度の劣化につながる高温焼なましを施すことなく安
定して製造することができ、原子炉の高燃焼度化要求等
への対応や、原子力設備の更なる信頼性向上をも可能と
するなど、産業上極めて有用な効果がもたらされる。
【図１】実施例におけるジルコニウム合金板の製造工程
に関する説明図である。
に関する説明図である。
【図２】実施例におけるジルコニウム合金板製造時の温
度条件と耐食性との関係を示すグラフである。
度条件と耐食性との関係を示すグラフである。
【図３】実施例におけるジルコニウム合金板製造時の熱
延温度と耐食性の関係を示すグラフである。
延温度と耐食性の関係を示すグラフである。
【図４】別の実施例におけるジルコニウム合金板の製造
工程に関する説明図である。
工程に関する説明図である。
【図５】更に別の実施例における、ジルコニウム合金管
の製造工程に関する説明図である。
の製造工程に関する説明図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 ジルコニウム基合金素材に、下記式で表
される“熱間加工前加熱及び焼なまし時加熱における加
熱処理パラメ−タΣＡi ”を３×10-18 〜２×10-16 の
範囲に設定して a) 溶体化処理， b) 熱間加工， c) 焼なまし， d) 冷間加工と焼なまし（１回又は複数回繰り返す）を
順次施しジルコニウム基合金材を製造する方法におい
て、熱間加工前加熱の温度を７００〜８００℃に、また
焼なまし温度を４００〜６５０℃にそれぞれ制御するこ
とを特徴とする高耐食性ジルコニウム基合金材の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22793692A JPH0649608A (ja) | 1992-08-04 | 1992-08-04 | 高耐食性ジルコニウム基合金材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22793692A JPH0649608A (ja) | 1992-08-04 | 1992-08-04 | 高耐食性ジルコニウム基合金材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0649608A true JPH0649608A (ja) | 1994-02-22 |
Family
ID=16868607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22793692A Pending JPH0649608A (ja) | 1992-08-04 | 1992-08-04 | 高耐食性ジルコニウム基合金材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0649608A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5487797A (en) * | 1994-03-02 | 1996-01-30 | Cezus Compagnie Europeenne Du Zirconium | Process for the manufacture of a flat product of zirconoum alloy or hafnium alloy comprising a continuation of hot rolling after infrared reheating, and its utilizations |
| US5702544A (en) * | 1995-01-30 | 1997-12-30 | Framatome | Zirconium-based alloy tube for a nuclear reactor fuel assembly and a process for producing such a tube |
| US5735978A (en) * | 1993-11-25 | 1998-04-07 | Framatome | Sheathing tube for a nuclear fuel rod |
-
1992
- 1992-08-04 JP JP22793692A patent/JPH0649608A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5735978A (en) * | 1993-11-25 | 1998-04-07 | Framatome | Sheathing tube for a nuclear fuel rod |
| US5487797A (en) * | 1994-03-02 | 1996-01-30 | Cezus Compagnie Europeenne Du Zirconium | Process for the manufacture of a flat product of zirconoum alloy or hafnium alloy comprising a continuation of hot rolling after infrared reheating, and its utilizations |
| US5702544A (en) * | 1995-01-30 | 1997-12-30 | Framatome | Zirconium-based alloy tube for a nuclear reactor fuel assembly and a process for producing such a tube |
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