JPH0783895B2 - 種々の構成の層から形成されるジルコニウムを基材とするチューブの製造方法 - Google Patents
種々の構成の層から形成されるジルコニウムを基材とするチューブの製造方法Info
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- JPH0783895B2 JPH0783895B2 JP5042874A JP4287493A JPH0783895B2 JP H0783895 B2 JPH0783895 B2 JP H0783895B2 JP 5042874 A JP5042874 A JP 5042874A JP 4287493 A JP4287493 A JP 4287493A JP H0783895 B2 JPH0783895 B2 JP H0783895B2
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
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- C22F1/186—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of zirconium or alloys based thereon
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
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- B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
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- G—PHYSICS
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は種々の構成の層により形
成される、ジルコニウムを基材とするチューブの製造方
法に関する。
成される、ジルコニウムを基材とするチューブの製造方
法に関する。
【０００２】原子核工業におけるケーシング材料の特性
の改良の探求は新型の製品の開発をもたらした。それは
２層のチューブ即ちジュプレックス管と３層のチューブ
即ちトリプレックス管である。
の改良の探求は新型の製品の開発をもたらした。それは
２層のチューブ即ちジュプレックス管と３層のチューブ
即ちトリプレックス管である。
【０００３】ジュプレックス管はジルカロイ２又はジル
カロイ４の芯ブロックから構成され、その厚さはチュー
ブ全体の厚さの80〜95％を示し、沸騰水型又は加圧水型
の原子炉中で耐食性であるジルコニウム合金の層又はケ
ーシングにより外部を被覆されている。
カロイ４の芯ブロックから構成され、その厚さはチュー
ブ全体の厚さの80〜95％を示し、沸騰水型又は加圧水型
の原子炉中で耐食性であるジルコニウム合金の層又はケ
ーシングにより外部を被覆されている。
【０００４】トリプレックス管の場合には、そのケーシ
ングを備えた芯ブロックはジルコニウムにより、又は燃
料中の核分裂生成物に対する隔壁を形成することを目的
とし、かつジルカロイの芯に対し脆化作用を有する別の
合金により内部をめっきされている。
ングを備えた芯ブロックはジルコニウムにより、又は燃
料中の核分裂生成物に対する隔壁を形成することを目的
とし、かつジルカロイの芯に対し脆化作用を有する別の
合金により内部をめっきされている。
【０００５】これらの２つの型のチューブは一般に複合
Ｔｒｅｘ管の名称で呼ばれている。
Ｔｒｅｘ管の名称で呼ばれている。
【０００６】
【従来の技術】米国特許第4,981,527 号に対応するフラ
ンス特許第2 624 136 号は、以下のステップから成るト
リプレックス管の製造方法について記載している。即
ち、 「− 熱間鍛圧と素材間に 0.2〜0.5mm の集成体のクリ
アランスを保有させるような工作による３つのチューブ
状素材の製造、被覆を目的とする素材の熱間鍛圧は、粗
圧延の後に、穿孔ビレットのα領域における押出しか、
それともα領域の逆押出しから成るのが有利であって、
最初の方法は非合金Ｚｒの素材片に対して好ましく、２
番目の方法は直径が更に大きい素材片に対して好まし
い。
ンス特許第2 624 136 号は、以下のステップから成るト
リプレックス管の製造方法について記載している。即
ち、 「− 熱間鍛圧と素材間に 0.2〜0.5mm の集成体のクリ
アランスを保有させるような工作による３つのチューブ
状素材の製造、被覆を目的とする素材の熱間鍛圧は、粗
圧延の後に、穿孔ビレットのα領域における押出しか、
それともα領域の逆押出しから成るのが有利であって、
最初の方法は非合金Ｚｒの素材片に対して好ましく、２
番目の方法は直径が更に大きい素材片に対して好まし
い。
【０００７】− 電子衝撃による３つの素材片の集成、 − β温度領域、好ましくは 920〜1050℃の間に予熱し
た後の集成体の水焼入れ、 − α領域における集成体の押出し、 − 冷間圧延と中間のα領域における熱処理及び最終の
部分的焼きなまし。」
た後の集成体の水焼入れ、 − α領域における集成体の押出し、 − 冷間圧延と中間のα領域における熱処理及び最終の
部分的焼きなまし。」
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前記に引用した先行技
術によれば、ケーシングを形成することになる、更に大
きい直径の素材片を得るためには、穿孔ビレットのα領
域で逆押出しを行うことが分っている。
術によれば、ケーシングを形成することになる、更に大
きい直径の素材片を得るためには、穿孔ビレットのα領
域で逆押出しを行うことが分っている。
【０００９】その上、今までは、複合チューブを製造す
るためのあらゆる種類の提案はケーシングが均質構造を
有することを確保するために、溶接をしないケーシング
の使用を必要としている。
るためのあらゆる種類の提案はケーシングが均質構造を
有することを確保するために、溶接をしないケーシング
の使用を必要としている。
【００１０】事実、ジルコニウム合金の２枚のシートの
端と端の溶接の実施では、αとβの２相が共存し、溶接
により熱的影響を受ける区域であって、熱の作用の下に
β相の形成をもたらす溶接区域と、α相のままである残
りの区域との間には重大な構造の変化を起すことが知ら
れている。
端と端の溶接の実施では、αとβの２相が共存し、溶接
により熱的影響を受ける区域であって、熱の作用の下に
β相の形成をもたらす溶接区域と、α相のままである残
りの区域との間には重大な構造の変化を起すことが知ら
れている。
【００１１】ここで、この不均質構造により出来上った
チューブのケーシングの厚さに必然的に変化を起し、従
って後続の変形中の挙動の差異と共に、チューブの一端
から他端までに変り易い冶金学的特性をもたらし、その
ためこのようにして製造された複合チューブは、沸騰水
型又は加圧水型の原子炉心の腐食に対する抵抗力の低下
を起す。
チューブのケーシングの厚さに必然的に変化を起し、従
って後続の変形中の挙動の差異と共に、チューブの一端
から他端までに変り易い冶金学的特性をもたらし、その
ためこのようにして製造された複合チューブは、沸騰水
型又は加圧水型の原子炉心の腐食に対する抵抗力の低下
を起す。
【００１２】しかしながら、圧延薄板の使用は小さな中
空ビレットを使用するよりもより有利であり得ることが
理解される。それは後者の製造には孔をあける時著しい
量の削屑の発生と、それにより比較的高価な材料の損失
をもたらし、その部分的リサイクルが原価を大いに圧迫
するためである。
空ビレットを使用するよりもより有利であり得ることが
理解される。それは後者の製造には孔をあける時著しい
量の削屑の発生と、それにより比較的高価な材料の損失
をもたらし、その部分的リサイクルが原価を大いに圧迫
するためである。
【００１３】溶接により起こる構造の不均質により惹起
する難点を回避して、この技術による経済的利点を利用
するためにチューブの外層又はケーシングを形成するこ
とを目的とする管状素材片及び場合によりめっきにより
内部を被覆している更に直径の小さい管状素材片又は芯
ブロックを製造し、そのブロックを絞り加工した小さい
中空ビレットの状態で棒の工作により作る、種々の構成
の層により形成され、ジルコニウムを基材とするチュー
ブの製造方法であって、ケーシングが金属薄板の圧延溶
接により得られ、ブロック上にはめ込みの後、集成体を
その端部で溶接し、次いで加熱によるβ相の溶体化処理
に付して、水焼入れして絞り加工することを特徴とする
前記製造方法を、本発明者が発明した。
する難点を回避して、この技術による経済的利点を利用
するためにチューブの外層又はケーシングを形成するこ
とを目的とする管状素材片及び場合によりめっきにより
内部を被覆している更に直径の小さい管状素材片又は芯
ブロックを製造し、そのブロックを絞り加工した小さい
中空ビレットの状態で棒の工作により作る、種々の構成
の層により形成され、ジルコニウムを基材とするチュー
ブの製造方法であって、ケーシングが金属薄板の圧延溶
接により得られ、ブロック上にはめ込みの後、集成体を
その端部で溶接し、次いで加熱によるβ相の溶体化処理
に付して、水焼入れして絞り加工することを特徴とする
前記製造方法を、本発明者が発明した。
【００１４】よって、外部素材片を逆押出し操作により
作った先行技術とは違って、本発明は金属薄板の圧延溶
接の方法の使用を教示している。
作った先行技術とは違って、本発明は金属薄板の圧延溶
接の方法の使用を教示している。
【００１５】この金属薄板は複合チューブケーシングの
製造に慣用されるジルコニウムのどんな合金からも製造
することができる。
製造に慣用されるジルコニウムのどんな合金からも製造
することができる。
【００１６】それはインゴットを100mm 近くの厚さのシ
ートバーに粗鋳造し、そして10mm近い最終厚まで熱間圧
延する素材作業の公知手段により製造することができ
る。
ートバーに粗鋳造し、そして10mm近い最終厚まで熱間圧
延する素材作業の公知手段により製造することができ
る。
【００１７】このようにして得られたシートを、続いて
は圧延し、次いでＴＩＧ法のような公知方法又は電子衝
撃により向き合う端部の所で溶接する。溶接後、円筒の
内面を加工して、外部母線上で溶接部を平らにする。
は圧延し、次いでＴＩＧ法のような公知方法又は電子衝
撃により向き合う端部の所で溶接する。溶接後、円筒の
内面を加工して、外部母線上で溶接部を平らにする。
【００１８】これらの条件下に、1000kgの有用な金属に
対して必要なジルコニウムの使用量が著しく改良され
る。
対して必要なジルコニウムの使用量が著しく改良され
る。
【００１９】複合チューブの他の製造方法の場合のよう
に、めっきしてあるか又はしていない芯ブロック上にケ
ーシングを垂直にはめ込み、次いで集成体の端部を、た
とえば電子衝撃のような公知の種類の溶接方法により溶
接する。
に、めっきしてあるか又はしていない芯ブロック上にケ
ーシングを垂直にはめ込み、次いで集成体の端部を、た
とえば電子衝撃のような公知の種類の溶接方法により溶
接する。
【００２０】その上、圧延溶接方法は、１０２０〜１１
５０℃の間の温度に加熱することによりβ溶体化処理と
組合わせ、続いて水焼入により構造をβに統一させた
後、チューブの外部ケーシングの表面全体の腐食に対す
る均質な耐性を確保できるようにする。
５０℃の間の温度に加熱することによりβ溶体化処理と
組合わせ、続いて水焼入により構造をβに統一させた
後、チューブの外部ケーシングの表面全体の腐食に対す
る均質な耐性を確保できるようにする。
【００２１】βの処理は30〜180 秒の間の短時間で実施
し、誘導式加熱の方法を使用してβ粒子の過度の粗大化
を避け、かつ表面酸化を最低にすることが好ましい。
し、誘導式加熱の方法を使用してβ粒子の過度の粗大化
を避け、かつ表面酸化を最低にすることが好ましい。
【００２２】これらの条件下では、酸化物層の除去を必
要とすることなく熱間絞り加工の操作を行うことがで
き、この洗浄操作は熱間変態の終りで冷間変態を開始す
る前に行なう。
要とすることなく熱間絞り加工の操作を行うことがで
き、この洗浄操作は熱間変態の終りで冷間変態を開始す
る前に行なう。
【００２３】次に、製造工程は慣用法であって、即ち − 使用合金のタイプに応じ 550〜750 ℃の温度での所
定直径の素材片への熱間絞り加工、 − 膨脹とか再結晶とかの素材片の熱処理、 − ピルガー段階式冷間圧延、 − 真空中又は中性ガス中の焼なまし。
定直径の素材片への熱間絞り加工、 − 膨脹とか再結晶とかの素材片の熱処理、 − ピルガー段階式冷間圧延、 − 真空中又は中性ガス中の焼なまし。
【００２４】これらの最後の２つの操作は、所望の寸法
を得るまで１回以上繰返すことができる。
を得るまで１回以上繰返すことができる。
【００２５】次いで、得られた製品に手入れを行って、
製品の仕様（すべての構成部品の寸法上、冶金上及び衛
生上の）に合うように検査する。
製品の仕様（すべての構成部品の寸法上、冶金上及び衛
生上の）に合うように検査する。
【００２６】超音波とかフーコー電流とかによる検査に
より、チューブの構成部品が均一の厚さを有しているこ
とと同時に種々の内層と外層の間の界面に非密着のない
ことが調べられる。
より、チューブの構成部品が均一の厚さを有しているこ
とと同時に種々の内層と外層の間の界面に非密着のない
ことが調べられる。
【００２７】
【実施例】トリプレックス管に関して次の実施例を利用
して本発明を説明することができる。
して本発明を説明することができる。
【００２８】− 外部素材片の製造：主要元素として
0.5重量％の錫、0.25重量％の鉄及び0.10重量％のクロ
ムを含有するジルコニウム合金を使用し、粗鋳造したイ
ンゴットを厚さ 100mmのシートバーに鋳造した後、熱間
圧延して10mmの最終厚さの金属薄板を得た。
0.5重量％の錫、0.25重量％の鉄及び0.10重量％のクロ
ムを含有するジルコニウム合金を使用し、粗鋳造したイ
ンゴットを厚さ 100mmのシートバーに鋳造した後、熱間
圧延して10mmの最終厚さの金属薄板を得た。
【００２９】この金属薄板を機械的手段により洗浄にし
た後洗った。
た後洗った。
【００３０】次いでそれを圧延して外径168mm で長さ43
0mm の円筒にし、電子衝撃により溶接した。
0mm の円筒にし、電子衝撃により溶接した。
【００３１】それから円筒の内面を工作して152mm の直
径にし、円筒の外母線の溶接部を平らにした。
径にし、円筒の外母線の溶接部を平らにした。
【００３２】− 芯ブロックの製造：芯ブロックは脱ハ
フニウムしたジルコニウムで内部をめっきしたジルカロ
イ２の管状ブロックの形態である。
フニウムしたジルコニウムで内部をめっきしたジルカロ
イ２の管状ブロックの形態である。
【００３３】前記ブロックはインゴットを棒にした後、
その棒の工作により、次の寸法を有するビレットを製造
することにより得られる： − 外径： 152mm、 − 口径：79mm、 − 長さ： 430mm。
その棒の工作により、次の寸法を有するビレットを製造
することにより得られる： − 外径： 152mm、 − 口径：79mm、 − 長さ： 430mm。
【００３４】このビレットは脱ハフニウムしたジルコニ
ウムのケーシングで内張りした。ケーシングは直径 168
mm、内径48mm、長さ 450mmのビレットの絞り加工より外
径81mmで内径47mmのチューブにし、次いでこれを外径7
8.8mm、内径48mm及び長さ 430mmの円筒部材に工作し
た。
ウムのケーシングで内張りした。ケーシングは直径 168
mm、内径48mm、長さ 450mmのビレットの絞り加工より外
径81mmで内径47mmのチューブにし、次いでこれを外径7
8.8mm、内径48mm及び長さ 430mmの円筒部材に工作し
た。
【００３５】ジルカロイ２と脱ハフニウムしたジルコニ
ウムの２つの構成部品は次のようにして集成した： − 表面の洗浄、 − 弗化水素酸洗い、 − ジルカロイ２の芯上に、脱ハフニウムしたジルコニ
ウム製のケーシングを重力により垂直に搭載すること、 − 真空下の電子衝撃による円状溶接により、２つの構
成部品を２つの端部で溶接。
ウムの２つの構成部品は次のようにして集成した： − 表面の洗浄、 − 弗化水素酸洗い、 − ジルカロイ２の芯上に、脱ハフニウムしたジルコニ
ウム製のケーシングを重力により垂直に搭載すること、 − 真空下の電子衝撃による円状溶接により、２つの構
成部品を２つの端部で溶接。
【００３６】− トリプレックス管の製造：芯ブロック
の２つの構成部品と同様にして、外部ケーシングと芯ブ
ロックを集成し、集成体のクリアランスが 0.2mmより小
さいか等しくなるようにした。
の２つの構成部品と同様にして、外部ケーシングと芯ブ
ロックを集成し、集成体のクリアランスが 0.2mmより小
さいか等しくなるようにした。
【００３７】次いで、誘導加熱炉中での加熱により６０
秒間１１００℃での溶体化処理と水焼入れを行った。
秒間１１００℃での溶体化処理と水焼入れを行った。
【００３８】それから、集成体を 700℃の温度に加熱
し、絞り加工して外径80mmで厚さ17mmの素材片にした。
熱膨脹処理と表面酸化物の除去の後、素材片をピルガー
段階式冷間圧延により最終寸法である外径63.5mm、厚さ
10.9mmにして、真空下に 650℃で焼なましに付した。
し、絞り加工して外径80mmで厚さ17mmの素材片にした。
熱膨脹処理と表面酸化物の除去の後、素材片をピルガー
段階式冷間圧延により最終寸法である外径63.5mm、厚さ
10.9mmにして、真空下に 650℃で焼なましに付した。
【００３９】前記実施例は沸騰水型原子炉を目的とする
トリプレックス管について説明している。
トリプレックス管について説明している。
【００４０】同じ方法はジュプレックス管に適用され
る。
る。
【００４１】
【発明の効果】本発明は複合チューブの製造に応用さ
れ、得られる複合チューブの構成部品間の良好な接着を
得ると共に、1000kgの有用な金属を作るのに必要なジル
コニウム使用量の低減をもたらす。
れ、得られる複合チューブの構成部品間の良好な接着を
得ると共に、1000kgの有用な金属を作るのに必要なジル
コニウム使用量の低減をもたらす。
Claims (4)
- 【請求項１】 チューブの外層又はケーシングを形成す
るための管状素材片及び絞り加工した小さい中空ビレッ
トの状態の棒の加工により、内部を任意にメッキにより
被覆されている更に直径の小さい管状素材片又は芯ブロ
ックを用いる、種々の構成の層により形成されるジルコ
ニウムを基材とするチューブの製造方法であって、チュ
ーブの外層又はケーシングを金属薄板の圧延−溶接によ
り得て、直径の小さい管状素材片又は芯ブロックにはめ
込んだ後、得られた集成体の端部を溶接し、次いで加熱
によりβ相の溶体化処理に付して、水焼入れして絞り加
工することを特徴とする前記製造方法。 - 【請求項２】 加熱時間が30〜180 秒の間に入ることを
特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 加熱を誘導加熱炉中で行うことを特徴と
する請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 加熱温度が1020〜1150℃の間に入ること
を特徴とする請求項１に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9202799A FR2688232B1 (fr) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | Procede de fabrication de tubes a base de zirconium formes de couches de composition differente. |
| FR9202799 | 1992-03-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0615350A JPH0615350A (ja) | 1994-01-25 |
| JPH0783895B2 true JPH0783895B2 (ja) | 1995-09-13 |
Family
ID=9427504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5042874A Expired - Lifetime JPH0783895B2 (ja) | 1992-03-04 | 1993-03-03 | 種々の構成の層から形成されるジルコニウムを基材とするチューブの製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5249730A (ja) |
| EP (1) | EP0559588B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0783895B2 (ja) |
| DE (1) | DE69302308T2 (ja) |
| FR (1) | FR2688232B1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2884321B2 (ja) * | 1994-07-12 | 1999-04-19 | 住友金属工業株式会社 | 異材管継手の製造方法 |
| US5711826A (en) * | 1996-04-12 | 1998-01-27 | Crs Holdings, Inc. | Functionally gradient cladding for nuclear fuel rods |
| US6880220B2 (en) * | 2003-03-28 | 2005-04-19 | John Gandy Corporation | Method of manufacturing cold worked, high strength seamless CRA PIPE |
| ITMI20061223A1 (it) * | 2006-06-26 | 2007-12-27 | Snam Progetti | Tubo bimetallico resistente alla corrosione e suo utilizzo in apparecchiature a fascio tubiwero |
| CN103817168B (zh) * | 2014-02-21 | 2015-06-17 | 无锡隆达金属材料有限公司 | 蒙乃尔合金管的盘拉生产工艺 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2608824A1 (de) * | 1975-03-14 | 1976-09-23 | Asea Atom Ab | Verfahren zur antikorrosionsbehandlung von zirkoniumlegierungen |
| JPS5519456A (en) * | 1978-07-28 | 1980-02-12 | Toshiba Corp | Production of hard-to-work metal pipe |
| CH655986A5 (fr) * | 1984-03-16 | 1986-05-30 | Pabreco Sa | Procede de fabrication d'un tube composite. |
| JPS619564A (ja) * | 1984-06-25 | 1986-01-17 | Nippon Nuclear Fuel Dev Co Ltd | 原子炉用複合被覆管の製造方法 |
| EP0198570B1 (en) * | 1985-01-22 | 1990-08-29 | Westinghouse Electric Corporation | Process for producing a thin-walled tubing from a zirconium-niobium alloy |
| JPS62187583A (ja) * | 1986-02-14 | 1987-08-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 異材接合継手 |
| FR2624136B1 (fr) * | 1987-12-07 | 1992-06-05 | Cezus Co Europ Zirconium | Tube, barre ou tole en alliage de zirconium, resistant a la fois a la corrosion uniforme et a la corrosion nodulaire et procede de fabrication correspondant |
| US4894203A (en) * | 1988-02-05 | 1990-01-16 | General Electric Company | Nuclear fuel element having oxidation resistant cladding |
| US4995548A (en) * | 1989-04-10 | 1991-02-26 | Teledyne Industries, Inc. | Preparation process for coextrusion billets with multiple metallic cylindrical layers |
-
1992
- 1992-03-04 FR FR9202799A patent/FR2688232B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1993
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