JPH08174422A - 原子炉炉内構造物の表面改質方法 - Google Patents
原子炉炉内構造物の表面改質方法Info
- Publication number
- JPH08174422A JPH08174422A JP6325031A JP32503194A JPH08174422A JP H08174422 A JPH08174422 A JP H08174422A JP 6325031 A JP6325031 A JP 6325031A JP 32503194 A JP32503194 A JP 32503194A JP H08174422 A JPH08174422 A JP H08174422A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- internal structure
- reactor internal
- polishing
- reactor
- modifying
- 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
Links
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
Landscapes
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】表面の強度を上昇させずに、残留応力を圧縮応
力に変換して応力腐食割れを未然に防止する。 【構成】原子炉炉内構造物の表面またはその構造物の溶
接部表面に、研磨仕上げを施して圧縮応力を形成する
か、高圧空気によって加速された多数の金属またはセラ
ミックスの小球を衝突させた後、研磨仕上げを施して表
面に圧縮応力を形成するか、研磨仕上げにより表面を平
均粗さ（JIS B 0601-1982)２μm 以下に仕上げる。
力に変換して応力腐食割れを未然に防止する。 【構成】原子炉炉内構造物の表面またはその構造物の溶
接部表面に、研磨仕上げを施して圧縮応力を形成する
か、高圧空気によって加速された多数の金属またはセラ
ミックスの小球を衝突させた後、研磨仕上げを施して表
面に圧縮応力を形成するか、研磨仕上げにより表面を平
均粗さ（JIS B 0601-1982)２μm 以下に仕上げる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば原子炉炉内構造
物を構成するオーステナイト系ステンレス鋼またはニッ
ケル基合金の残留応力改善を行う原子炉炉内構造物の表
面改質方法に関する。
物を構成するオーステナイト系ステンレス鋼またはニッ
ケル基合金の残留応力改善を行う原子炉炉内構造物の表
面改質方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】軽水炉炉内構造物はオーステナイト系ス
テンレス鋼またはニッケル基合金などの高温高圧水環境
下において十分な耐食性と高温強度を有する材料で構成
されている。しかしながら、交換不可能な部材に対して
はプラントの長期に渡る運転により長期間高温高圧環境
下中に曝され、しかも炉心材料は中性子照射を受けるた
め、それらが原因となって起こる材料劣化の問題が懸念
されている。
テンレス鋼またはニッケル基合金などの高温高圧水環境
下において十分な耐食性と高温強度を有する材料で構成
されている。しかしながら、交換不可能な部材に対して
はプラントの長期に渡る運転により長期間高温高圧環境
下中に曝され、しかも炉心材料は中性子照射を受けるた
め、それらが原因となって起こる材料劣化の問題が懸念
されている。
【０００３】特に、炉内構造物溶接部近傍は溶接入熱に
よる材料の鋭敏化および引張り残留応力が形成されてる
ため、潜在的な応力腐食割れ発生の可能性を有してい
る。応力腐食割れの発生を未然に防止し、軽水炉プラン
トの信頼性を向上させるため、種々の研究開発が行われ
ている。
よる材料の鋭敏化および引張り残留応力が形成されてる
ため、潜在的な応力腐食割れ発生の可能性を有してい
る。応力腐食割れの発生を未然に防止し、軽水炉プラン
トの信頼性を向上させるため、種々の研究開発が行われ
ている。
【０００４】また、最近、プラントの運転期間の長期化
に対応して予防保全技術の開発が行われている。このよ
うな炉内構造物の耐応力腐食割れ対策のひとつとして、
表面残留応力を積極的に引張りから圧縮に変えるための
施工技術，施工装置が検討されている。
に対応して予防保全技術の開発が行われている。このよ
うな炉内構造物の耐応力腐食割れ対策のひとつとして、
表面残留応力を積極的に引張りから圧縮に変えるための
施工技術，施工装置が検討されている。
【０００５】ところで、表面に圧縮応力を形成する技術
としてはショットピーニングが知られている。ショット
ピーニングは高圧空気または遠心力によって、ショット
と呼ばれる金属またはセラミックスなどの小球を高速に
加速し、その運動エネルギーによって構造材料表面を塑
性加工する技術である。
としてはショットピーニングが知られている。ショット
ピーニングは高圧空気または遠心力によって、ショット
と呼ばれる金属またはセラミックスなどの小球を高速に
加速し、その運動エネルギーによって構造材料表面を塑
性加工する技術である。
【０００６】その効果として疲労強度が飛躍的に改善さ
れ、自動車，航空機等種々の産業分野で広く応用されて
いる技術である。また、疲労強度改善と同時に表面の応
力状態を圧縮応力にする効果も知られており、その効果
を積極的に表面の引張り残留応力が原因となって起こる
応力腐食割れ対策として技術開発も行われている。
れ、自動車，航空機等種々の産業分野で広く応用されて
いる技術である。また、疲労強度改善と同時に表面の応
力状態を圧縮応力にする効果も知られており、その効果
を積極的に表面の引張り残留応力が原因となって起こる
応力腐食割れ対策として技術開発も行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ショッ
トピーニングの場合、表面に圧縮応力を形成するのと同
時に、表面近くを塑性変形させるため、表面近傍は加工
硬化により強度が上昇する。このような強度上昇は、被
施工部材が受ける外部応力条件によっては逆に応力腐食
割れを助長する恐れが指摘されている課題がある。した
がって、表面の強度を上昇させずに圧縮応力を形成する
技術が求められている。
トピーニングの場合、表面に圧縮応力を形成するのと同
時に、表面近くを塑性変形させるため、表面近傍は加工
硬化により強度が上昇する。このような強度上昇は、被
施工部材が受ける外部応力条件によっては逆に応力腐食
割れを助長する恐れが指摘されている課題がある。した
がって、表面の強度を上昇させずに圧縮応力を形成する
技術が求められている。
【０００８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、軽水炉炉内構造物の構成部材であるオーステ
ナイト系ステンレス鋼またはニッケル基合金、あるいは
中性子照射により強度が上昇した照射硬化材に対して、
表面の強度を上昇させずに残留応力を圧縮応力に変換し
応力腐食割れを未然に防止することができる原子炉炉内
構造物の表面改質方法を提供することにある。
たもので、軽水炉炉内構造物の構成部材であるオーステ
ナイト系ステンレス鋼またはニッケル基合金、あるいは
中性子照射により強度が上昇した照射硬化材に対して、
表面の強度を上昇させずに残留応力を圧縮応力に変換し
応力腐食割れを未然に防止することができる原子炉炉内
構造物の表面改質方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、原子炉炉内構
造物の表面またはその構造物の溶接部表面に研磨仕上げ
を施して圧縮応力を形成することを特徴とする。また、
本発明は原子炉炉内構造物の表面またはその構造物の溶
接部表面に高圧空気によって加速された多数の金属また
はセラミックスの小球を衝突させた後、研磨仕上げを行
い、表面に圧縮応力を形成することを特徴とする。さら
に本発明は原子炉炉内構造物溶接部または構造物表面を
研磨仕上げにより表面を平均粗さ（JIS B 0601-1982)２
μm 以下に仕上げることを特徴とする。
造物の表面またはその構造物の溶接部表面に研磨仕上げ
を施して圧縮応力を形成することを特徴とする。また、
本発明は原子炉炉内構造物の表面またはその構造物の溶
接部表面に高圧空気によって加速された多数の金属また
はセラミックスの小球を衝突させた後、研磨仕上げを行
い、表面に圧縮応力を形成することを特徴とする。さら
に本発明は原子炉炉内構造物溶接部または構造物表面を
研磨仕上げにより表面を平均粗さ（JIS B 0601-1982)２
μm 以下に仕上げることを特徴とする。
【００１０】
【作用】一般に、原子炉炉内構造物のような溶接構造物
表面は熱処理または溶接入熱による表面酸化膜あるいは
汚れの除去，平滑化の目的で表面研磨仕上げが行われて
いる。本発明は、従来そのような目的で使われてきた表
面研磨技術を原子炉炉内構造物表面の応力改善の手段と
して用いるものである。
表面は熱処理または溶接入熱による表面酸化膜あるいは
汚れの除去，平滑化の目的で表面研磨仕上げが行われて
いる。本発明は、従来そのような目的で使われてきた表
面研磨技術を原子炉炉内構造物表面の応力改善の手段と
して用いるものである。
【００１１】研磨仕上げの磨き工具（ツール）の形状
は、シート，ロール，ディスク，ベルトまたはフラップ
ホィールと呼ばれる回転軸まわりに半径方向にシートを
取り付けたものなどいずれのものでもよい。
は、シート，ロール，ディスク，ベルトまたはフラップ
ホィールと呼ばれる回転軸まわりに半径方向にシートを
取り付けたものなどいずれのものでもよい。
【００１２】本発明者らは種々の磨き工具の研磨条件と
表面に形成される残留応力の関係を実験的に明らかにし
た。材質はエメリー紙または樹脂製，化学繊維を接着剤
で固めた母材にセラミックス製研磨材を含浸させたもの
を用いることにより表面に確実に圧縮応力を形成できる
ことを確認した。また、研磨仕上げ後の材料表面粗さと
表面残留応力の間にはある相関関係があることを見い出
した。
表面に形成される残留応力の関係を実験的に明らかにし
た。材質はエメリー紙または樹脂製，化学繊維を接着剤
で固めた母材にセラミックス製研磨材を含浸させたもの
を用いることにより表面に確実に圧縮応力を形成できる
ことを確認した。また、研磨仕上げ後の材料表面粗さと
表面残留応力の間にはある相関関係があることを見い出
した。
【００１３】図１にフラップホィール加工面の加工方向
に直角方向の表面平均表面粗さと磨き方向に平行方向の
表面残留応力の関係を示す。平均表面粗さの値が２μm
を境界に圧縮から引張りに変化することがわかる。
に直角方向の表面平均表面粗さと磨き方向に平行方向の
表面残留応力の関係を示す。平均表面粗さの値が２μm
を境界に圧縮から引張りに変化することがわかる。
【００１４】また、圧縮応力の領域では表面粗さが小さ
い（平滑）であるほど、応力値が大きくなる傾向があ
る。表面粗さは研磨に用いるエメリー紙の粗さ、手動で
施工する際には作業者の押し付け力，回転数などで決ま
るため、表面に圧縮応力を形成するにはそれらの作業条
件の変動を小さく抑える必要がある。
い（平滑）であるほど、応力値が大きくなる傾向があ
る。表面粗さは研磨に用いるエメリー紙の粗さ、手動で
施工する際には作業者の押し付け力，回転数などで決ま
るため、表面に圧縮応力を形成するにはそれらの作業条
件の変動を小さく抑える必要がある。
【００１５】ナイロン繊維を高分子接着剤で結合した母
材にアルミナを含浸させた磨き工具を用いた場合は表面
粗さが最大でも 1.7μm であり、どのような条件（押し
付け強さ，回転数）で施工しても表面には圧縮応力が形
成された。
材にアルミナを含浸させた磨き工具を用いた場合は表面
粗さが最大でも 1.7μm であり、どのような条件（押し
付け強さ，回転数）で施工しても表面には圧縮応力が形
成された。
【００１６】図２は同一材質の磨き工具の研磨材気孔率
と磨き方向に平行の表面残留応力との関係を示してい
る。気孔率が大きいほど圧縮応力が大きくなる傾向があ
る。原子炉炉内構造物溶接線には500MPa以上の高い残留
応力が形成されている可能性があり、応力腐食割れ感受
性が十分に低いレベルまで応力値を下げるには、気孔率
の高い磨き工具を使用すべきである。
と磨き方向に平行の表面残留応力との関係を示してい
る。気孔率が大きいほど圧縮応力が大きくなる傾向があ
る。原子炉炉内構造物溶接線には500MPa以上の高い残留
応力が形成されている可能性があり、応力腐食割れ感受
性が十分に低いレベルまで応力値を下げるには、気孔率
の高い磨き工具を使用すべきである。
【００１７】例えば、あらかじめ表面に500MPa程度の引
張り残留応力が存在した場合には表面応力を圧縮するた
めに気孔率10％以上が必要であることがわかる。また、
含浸させる研磨材の種類は表面応力に顕著な影響はな
く、研磨効率を上げる材質であれば、アルミナ，炭素珪
素，炭化タングステンなどの少なくとも一種から選ば
れ、これらを適宜混合して使用することもできる。
張り残留応力が存在した場合には表面応力を圧縮するた
めに気孔率10％以上が必要であることがわかる。また、
含浸させる研磨材の種類は表面応力に顕著な影響はな
く、研磨効率を上げる材質であれば、アルミナ，炭素珪
素，炭化タングステンなどの少なくとも一種から選ば
れ、これらを適宜混合して使用することもできる。
【００１８】以上のように研磨によって表面に圧縮応力
を形成できるが、ショットピーニングにより確実に圧縮
応力を形成した後、表面の冷間加工層を研磨仕上げによ
って除去してもよい。ショットピーニングによって形成
される冷間加工層の厚さは、施工条件に依存することが
知られている。
を形成できるが、ショットピーニングにより確実に圧縮
応力を形成した後、表面の冷間加工層を研磨仕上げによ
って除去してもよい。ショットピーニングによって形成
される冷間加工層の厚さは、施工条件に依存することが
知られている。
【００１９】図３は高圧空気で直圧式ショットピーニン
グ装置で施工した場合のスチールショット径とショット
ピーニングによる表面冷間加工層厚さとの関係を示して
いる。投射圧力は５kgf/cm2 である。冷間加工層の厚さ
は、ショットピーニング後の断面硬度測定の結果から母
材硬度より高い値を示す領域の厚さとした。ショット径
が小さくなるにつれて冷間加工層は薄くなり、 0.3mm以
下のショットの場合には、冷間加工層は70μm 以下にな
ることがわかる。
グ装置で施工した場合のスチールショット径とショット
ピーニングによる表面冷間加工層厚さとの関係を示して
いる。投射圧力は５kgf/cm2 である。冷間加工層の厚さ
は、ショットピーニング後の断面硬度測定の結果から母
材硬度より高い値を示す領域の厚さとした。ショット径
が小さくなるにつれて冷間加工層は薄くなり、 0.3mm以
下のショットの場合には、冷間加工層は70μm 以下にな
ることがわかる。
【００２０】図４は 0.3mmショット（SUS304) を用いた
場合の、ビッカーズ硬度と表面からの距離との関係、つ
まり深さ方向依存性を示している。ショットピーニング
により顕著な硬度上昇の起きている部分はさらに表層部
のごく薄い層に限られていることがわかる。 0.3mmショ
ットを用いた場合には表面から約30μm を研磨仕上げに
より除去すれば、応力腐食割れを助長することが懸念さ
れる冷間加工層を取り除けることがわかる。
場合の、ビッカーズ硬度と表面からの距離との関係、つ
まり深さ方向依存性を示している。ショットピーニング
により顕著な硬度上昇の起きている部分はさらに表層部
のごく薄い層に限られていることがわかる。 0.3mmショ
ットを用いた場合には表面から約30μm を研磨仕上げに
より除去すれば、応力腐食割れを助長することが懸念さ
れる冷間加工層を取り除けることがわかる。
【００２１】エメリーフラップホイールにより表面から
約30μm 除去後の表面残留応力をＸ線応力測定法によっ
て評価したところ550MPaの圧縮応力が形成されているこ
とが確認された。
約30μm 除去後の表面残留応力をＸ線応力測定法によっ
て評価したところ550MPaの圧縮応力が形成されているこ
とが確認された。
【００２２】それよりも大きなショットを用いた場合に
は冷間加工層が厚く形成されるため、研磨仕上げにより
除去するには施工効率を考慮すると現実的でないことが
確認された。
は冷間加工層が厚く形成されるため、研磨仕上げにより
除去するには施工効率を考慮すると現実的でないことが
確認された。
【００２３】したがって、ショット径としては 0.3mm以
下のショットを用いることが望ましい。このような技術
を気中で適用する場合のショットを加速する手段として
は遠心力を用いてもよい。また、予防保全技術として運
転プラントに適用する場合には、施工環境が水中である
ことが考えられるため、高圧空気の代わりに高圧水また
は超音波振動を用いてもよい。
下のショットを用いることが望ましい。このような技術
を気中で適用する場合のショットを加速する手段として
は遠心力を用いてもよい。また、予防保全技術として運
転プラントに適用する場合には、施工環境が水中である
ことが考えられるため、高圧空気の代わりに高圧水また
は超音波振動を用いてもよい。
【００２４】特に、運転プラントに適用する場合、高圧
空気加速では投射されたショットの回収が困難になる恐
れがあり、その点、高圧水あるいは超音波による加速が
有利である。
空気加速では投射されたショットの回収が困難になる恐
れがあり、その点、高圧水あるいは超音波による加速が
有利である。
【００２５】以上、応力腐食割れを防止するための表面
改質方法を原子力プラント建設時に適用することによっ
て、プラントの信頼性向上，長寿命化につながる。ま
た、既設原子炉の予防保全技術として定期検査時に炉内
構造物溶接線に適用しても十分な効果が期待できる。運
転プラントに適用する場合は遠隔自動施工になるが、原
子炉炉内構造物の建設時に適用する場合には手動でもよ
い。
改質方法を原子力プラント建設時に適用することによっ
て、プラントの信頼性向上，長寿命化につながる。ま
た、既設原子炉の予防保全技術として定期検査時に炉内
構造物溶接線に適用しても十分な効果が期待できる。運
転プラントに適用する場合は遠隔自動施工になるが、原
子炉炉内構造物の建設時に適用する場合には手動でもよ
い。
【００２６】施工対象材料は原子炉炉内構造物用材料で
あるSUS304あるいはSUS316L のオーステナイト系ステン
レス鋼およびインコネル660,182 などのニッケル基合金
であり、それぞれの溶接線に対する有効性を確認してい
る。
あるSUS304あるいはSUS316L のオーステナイト系ステン
レス鋼およびインコネル660,182 などのニッケル基合金
であり、それぞれの溶接線に対する有効性を確認してい
る。
【００２７】
【実施例】つぎに本発明に係る原子炉炉内構造物の表面
改質方法の第１から第７までの実施例を説明する。 （第１の実施例）ナイロン繊維を高分子接着剤で固めた
母材中に、アルミナ研磨材を含浸させた磨きディスクを
圧縮空気で駆動する工具に取り付け、SUS304板材の表面
に研磨加工を施した。同一箇所５回施工した後、表面応
力をＸ線応力測定法により、表面粗さを触針式の表面粗
さ計によって測定した。表面には560MPaの圧縮応力が形
成されており、平均表面粗さは0.88μm であった。
改質方法の第１から第７までの実施例を説明する。 （第１の実施例）ナイロン繊維を高分子接着剤で固めた
母材中に、アルミナ研磨材を含浸させた磨きディスクを
圧縮空気で駆動する工具に取り付け、SUS304板材の表面
に研磨加工を施した。同一箇所５回施工した後、表面応
力をＸ線応力測定法により、表面粗さを触針式の表面粗
さ計によって測定した。表面には560MPaの圧縮応力が形
成されており、平均表面粗さは0.88μm であった。
【００２８】（第２の実施例）ナイロン繊維を高分子接
着剤で固めた母材中に、アルミナ研磨材を含浸させた磨
きディスクを圧縮空気で駆動する工具に取り付け、イン
コネル600 板材の表面に研磨加工を施した。同一箇所を
５回施工した後、表面応力をＸ線応力測定法により、表
面粗さを触針式の表面粗さ計によって測定した。表面に
は610MPaの圧縮応力が形成されており、平均表面粗さは
1.20μm であった。
着剤で固めた母材中に、アルミナ研磨材を含浸させた磨
きディスクを圧縮空気で駆動する工具に取り付け、イン
コネル600 板材の表面に研磨加工を施した。同一箇所を
５回施工した後、表面応力をＸ線応力測定法により、表
面粗さを触針式の表面粗さ計によって測定した。表面に
は610MPaの圧縮応力が形成されており、平均表面粗さは
1.20μm であった。
【００２９】（第３の実施例）本実施例は、運転プラン
トに適用する際の炉心に近い材料は中性子照射により強
度が上昇していることが知られているので、そのような
高強度材に対する有効性を調べるため、冷間加工した材
料を用いて試験を行った。
トに適用する際の炉心に近い材料は中性子照射により強
度が上昇していることが知られているので、そのような
高強度材に対する有効性を調べるため、冷間加工した材
料を用いて試験を行った。
【００３０】ナイロン繊維を高分子接着剤で固めた母材
中に炭化珪素研磨材を含浸させた磨きディスクを圧縮空
気で駆動する工具に取り付け30％冷間加工したSUS304板
材の表面に研磨加工を施した。
中に炭化珪素研磨材を含浸させた磨きディスクを圧縮空
気で駆動する工具に取り付け30％冷間加工したSUS304板
材の表面に研磨加工を施した。
【００３１】同一箇所を７回施工した後、表面応力をＸ
線応力測定法により、表面粗さを触針式の表面粗さ計に
よって測定した。表面には635MPaの圧縮応力が形成され
ており、平均表面粗さは1.13μm であった。
線応力測定法により、表面粗さを触針式の表面粗さ計に
よって測定した。表面には635MPaの圧縮応力が形成され
ており、平均表面粗さは1.13μm であった。
【００３２】（第４の実施例）本実施例では、建設プラ
ントのシュラウドに対する有効性を確認するため、シュ
ラウド横溶接線を模擬したSUS316L 製シュラウドモック
アップ試験体を作製した。２枚の板厚40mmで500mm ×50
0m板材の端面を開先加工後、両板材を拘束状態で実機溶
接施工手順に従い作製した40mm×1000mm×1000m の試験
体溶接部に、ナイロン繊維を高分子接着剤で固めた母材
中にアルミナ研磨材を含浸させた磨きディスクを圧縮空
気で駆動する工具に取り付け研磨加工を施した。
ントのシュラウドに対する有効性を確認するため、シュ
ラウド横溶接線を模擬したSUS316L 製シュラウドモック
アップ試験体を作製した。２枚の板厚40mmで500mm ×50
0m板材の端面を開先加工後、両板材を拘束状態で実機溶
接施工手順に従い作製した40mm×1000mm×1000m の試験
体溶接部に、ナイロン繊維を高分子接着剤で固めた母材
中にアルミナ研磨材を含浸させた磨きディスクを圧縮空
気で駆動する工具に取り付け研磨加工を施した。
【００３３】同一箇所を５回施工した後、表面応力をＸ
線応力測定法により測定した。施工前後の表面残留応力
測定結果を図５に示す。図５は溶接線に平行の表面残留
応力と溶接金属／母材境界からの距離との関係を溶接後
と研磨後で示している。図５から明らかなように、溶接
により形成された引張り残留応力が400 〜550MPaの圧縮
応力に変換されていることがわかる。
線応力測定法により測定した。施工前後の表面残留応力
測定結果を図５に示す。図５は溶接線に平行の表面残留
応力と溶接金属／母材境界からの距離との関係を溶接後
と研磨後で示している。図５から明らかなように、溶接
により形成された引張り残留応力が400 〜550MPaの圧縮
応力に変換されていることがわかる。
【００３４】（第５の実施例）板厚40mmで500mm ×500m
２枚の板材端面を開先加工後、両板材を拘束状態で実
機溶接施工手順に従いつき合わせ溶接し、40mm×1000mm
×1000m のシュラウド横溶接線を模擬したSUS316L 製シ
ュラウドモックアップ試験体を作製した。
２枚の板材端面を開先加工後、両板材を拘束状態で実
機溶接施工手順に従いつき合わせ溶接し、40mm×1000mm
×1000m のシュラウド横溶接線を模擬したSUS316L 製シ
ュラウドモックアップ試験体を作製した。
【００３５】溶接線と母材境界から40mmの範囲を0.2mm
のスチールショットを用いてショットピーニングを施し
た後、180 番のエメリーフラップホイールを圧縮空気で
駆動する工具に取り付け研磨加工を施した。同一箇所を
３回施工した後、Ｘ線応力測定法により表面残留応力を
測定した。
のスチールショットを用いてショットピーニングを施し
た後、180 番のエメリーフラップホイールを圧縮空気で
駆動する工具に取り付け研磨加工を施した。同一箇所を
３回施工した後、Ｘ線応力測定法により表面残留応力を
測定した。
【００３６】施工前後の測定結果を図６に示す。図６
中、たて軸とよこ軸は図５と同様である。溶接により形
成された引張り残留応力が350 〜500MPaの圧縮応力に変
換されていることが認められる。また、応力測定後試験
体を切断して施工部断面の硬さ分布を測定した結果、表
面近傍にはショットピーニングによる顕著な強度上昇が
見られないことが確認された。
中、たて軸とよこ軸は図５と同様である。溶接により形
成された引張り残留応力が350 〜500MPaの圧縮応力に変
換されていることが認められる。また、応力測定後試験
体を切断して施工部断面の硬さ分布を測定した結果、表
面近傍にはショットピーニングによる顕著な強度上昇が
見られないことが確認された。
【００３７】（第６の実施例）板厚40mmで500mm ×500m
２枚の板材端面を開先加工後、両板材を拘束状態で実
機溶接施工手順に従いつき合わせ溶接し40mm×1000mm×
1000m のシュラウド横溶接線を模擬したSUS304製シュラ
ウドモックアップ試験体を作製した。
２枚の板材端面を開先加工後、両板材を拘束状態で実
機溶接施工手順に従いつき合わせ溶接し40mm×1000mm×
1000m のシュラウド横溶接線を模擬したSUS304製シュラ
ウドモックアップ試験体を作製した。
【００３８】溶接線と母材境界から40mmの範囲を 0.2mm
のスチールショットを用いてショットピーニングを施し
た後、 180番のエメリーフラップホイールを圧縮空気で
駆動する工具に取り付け研磨加工を行った。同一箇所を
３回施工した後Ｘ線応力測定法により表面残留応力を測
定した。
のスチールショットを用いてショットピーニングを施し
た後、 180番のエメリーフラップホイールを圧縮空気で
駆動する工具に取り付け研磨加工を行った。同一箇所を
３回施工した後Ｘ線応力測定法により表面残留応力を測
定した。
【００３９】溶接により形成された引張り残留応力が、
300〜450MPaの圧縮応力に変換されていることがわか
る。また、応力測定後試験体を切断して施工部断面の硬
さ分布を測定した結果、表面近傍にはショットピーニン
グによる強度上昇が見られないことが認められた。
300〜450MPaの圧縮応力に変換されていることがわか
る。また、応力測定後試験体を切断して施工部断面の硬
さ分布を測定した結果、表面近傍にはショットピーニン
グによる強度上昇が見られないことが認められた。
【００４０】（第７の実施例）超音波振動ショットピー
ニングは、主に配管内外面溶接部あるいはＣＲＤハウジ
ング、ＩＣＭ（インコアモニター）ハウジングなどの炉
底部の溶接部の残留応力改善に適した施工方法である。
ニングは、主に配管内外面溶接部あるいはＣＲＤハウジ
ング、ＩＣＭ（インコアモニター）ハウジングなどの炉
底部の溶接部の残留応力改善に適した施工方法である。
【００４１】溶接部を囲むようにシール構造のチャンバ
ーを設置し、チャンバー内に超音波の媒体となる液体
（水）と一定量のショットをチャンバー内に注入し、チ
ャンバーの容量に合わせた出力および振動数で一定時間
加振し、溶接部全体を同時に応力改善する施工方法であ
る。チャンバーを設置すれば比較的短時間で全体が均一
に施工できるのが特徴である。
ーを設置し、チャンバー内に超音波の媒体となる液体
（水）と一定量のショットをチャンバー内に注入し、チ
ャンバーの容量に合わせた出力および振動数で一定時間
加振し、溶接部全体を同時に応力改善する施工方法であ
る。チャンバーを設置すれば比較的短時間で全体が均一
に施工できるのが特徴である。
【００４２】配管溶接部を模擬した直径 170mm、肉厚６
mmの溶接継手管材外面溶接部を包み込むようにチャンバ
ーを設置し、チャンバー内に100gの0.3mm ショットと媒
体として水を注入し、周波数30kHz の磁歪型振動子を用
いて20秒間ショットピーニングした。
mmの溶接継手管材外面溶接部を包み込むようにチャンバ
ーを設置し、チャンバー内に100gの0.3mm ショットと媒
体として水を注入し、周波数30kHz の磁歪型振動子を用
いて20秒間ショットピーニングした。
【００４３】その後、チャンバーを取り外しショットピ
ーニング施工部をエメリーフラップホイール仕上げし
た。施工部表面の残留応力を測定したところ387MPaの圧
縮応力が形成されていることが認められた。
ーニング施工部をエメリーフラップホイール仕上げし
た。施工部表面の残留応力を測定したところ387MPaの圧
縮応力が形成されていることが認められた。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、原子炉炉内構造物の応
力腐食割れ対策として原子炉炉内構造物の表面または溶
接部に表面研磨またはショットピーニング処理後、表面
研磨して原子炉炉内構造物表面または溶接部の表面応力
を圧縮応力に変換する。これにより、炉内構造物または
その溶接部の応力腐食割れを未然に防止し、機器の長寿
命化をはかることができる。
力腐食割れ対策として原子炉炉内構造物の表面または溶
接部に表面研磨またはショットピーニング処理後、表面
研磨して原子炉炉内構造物表面または溶接部の表面応力
を圧縮応力に変換する。これにより、炉内構造物または
その溶接部の応力腐食割れを未然に防止し、機器の長寿
命化をはかることができる。
【図１】本発明の作用を説明するための表面平均粗さと
表面残留応力の関係を示す特性図。
表面残留応力の関係を示す特性図。
【図２】図１と同じく、研磨材気孔率と表面残留応力の
関係を示す特性図。
関係を示す特性図。
【図３】図１と同じく、ショット径と冷間加工層厚さの
関係を示す特性図。
関係を示す特性図。
【図４】図１と同じく、ショットピーニング材のビッカ
ーズ硬度と表面からの距離の関係を示す特性図。
ーズ硬度と表面からの距離の関係を示す特性図。
【図５】本発明に係る第４の実施例における研磨仕上げ
前後の表面残留応力を示す特性図。
前後の表面残留応力を示す特性図。
【図６】本発明に係る第５の実施例におけるショットピ
ーニングと研磨仕上げ前後の表面残留応力を示す特性
図。
ーニングと研磨仕上げ前後の表面残留応力を示す特性
図。
Claims (12)
- 【請求項１】 原子炉炉内構造物の表面またはその構造
物の溶接部表面に研磨仕上げを施して圧縮応力を形成す
ることを特徴とする原子炉炉内構造物の表面改質方法。 - 【請求項２】 原子炉炉内構造物の表面またはその構造
物の溶接部表面に高圧空気によって加速された多数の金
属またはセラミックスの小球を衝突させた後、研磨仕上
げを行い、表面に圧縮応力を形成することを特徴とする
原子炉炉内構造物の表面改質方法。 - 【請求項３】 原子炉炉内構造物溶接部または構造物表
面を研磨仕上げにより表面を平均粗さ（JIS B 0601-198
2)２μm 以下に仕上げることを特徴とする原子炉炉内構
造物の表面改質方法。 - 【請求項４】 前記多数の金属またはセラミックスの小
球の加速手段は遠心力であることを特徴とする請求項２
記載の原子炉炉内構造物の表面改質方法。 - 【請求項５】 多数の金属またはセラミックスの小球の
加速手段は高圧水であることを特徴とする請求項２記載
の原子炉炉内構造物の表面改質方法。 - 【請求項６】 多数の金属またはセラミックスの小球の
加速手段は超音波振動であることを特徴とする請求項２
記載の原子炉炉内構造物の表面改質方法。 - 【請求項７】 前記請求項１ないし請求項３の表面改質
方法を原子炉炉内構造物の建設時に前記原子炉炉内構造
物の表面またはその構造物の溶接部表面に施工すること
を特徴とする請求項１ないし３記載の原子炉炉内構造物
の表面改質方法。 - 【請求項８】 前記請求項１ないし請求項３の表面改質
方法を既設原子炉の原子炉炉内構造物の表面またはその
構造物の溶接部表面に施工することを特徴とする請求項
１ないし３記載の原子炉炉内構造物の表面改質方法。 - 【請求項９】 前記研磨仕上げは高速で回転する軸の半
径方向に２枚以上のエメリー紙を取り付けた磨き工具に
より行うことを特徴とする請求項１ないし３記載の原子
炉炉内構造物の表面改質方法。 - 【請求項１０】 前記研磨仕上げは前記高速で回転する
軸に取り付けた磨き工具により行い、この磨き工具はセ
ラミックス研磨材を含浸させた樹脂製あるいは化学繊維
製であることを特徴とする請求項１ないし３記載の原子
炉炉内構造物の表面改質方法。 - 【請求項１１】 前記高速で回転する軸に取り付ける磨
き工具に含浸させるセラミックス研磨材はアルミナ，炭
素珪素，炭化タングステンの少なくとも一種からなるこ
とを特徴とする請求項１ないし３記載の原子炉炉内構造
物の表面改質方法。 - 【請求項１２】 前記樹脂製または化学繊維製磨き工具
は、気孔率が10％以上であることを特徴とする請求項１
ないし３記載の原子炉炉内構造物の表面改質方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6325031A JPH08174422A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 原子炉炉内構造物の表面改質方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6325031A JPH08174422A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 原子炉炉内構造物の表面改質方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08174422A true JPH08174422A (ja) | 1996-07-09 |
Family
ID=18172382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6325031A Pending JPH08174422A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 原子炉炉内構造物の表面改質方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08174422A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007178157A (ja) * | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Toshiba Corp | 原子力プラント構造物の予防保全方法 |
| JP2009216576A (ja) * | 2008-03-11 | 2009-09-24 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 機械加工層の除去方法、原子力構造部材の残留応力改善方法及び炉心シュラウド取り替え方法 |
| US7754033B2 (en) | 2002-10-30 | 2010-07-13 | Nippon Steel Corporation | Method of improvement of toughness of heat affected zone at welded joint of steel plate |
| JP2011038127A (ja) * | 2009-08-06 | 2011-02-24 | Toyota Motor Corp | 浸炭処理部品の強化方法 |
| JP2014034725A (ja) * | 2012-08-10 | 2014-02-24 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | オーステナイト系耐熱合金部材 |
| WO2015166732A1 (ja) * | 2014-04-30 | 2015-11-05 | 新東工業株式会社 | 鋼管矢板の製造方法 |
| JP2016087634A (ja) * | 2014-10-31 | 2016-05-23 | 三菱重工業株式会社 | 溶接方法 |
| CN109794813A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-05-24 | 武汉理工大学 | 一种考虑加工弹性变形的机器人砂带磨抛表面粗糙度预测方法 |
-
1994
- 1994-12-27 JP JP6325031A patent/JPH08174422A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7754033B2 (en) | 2002-10-30 | 2010-07-13 | Nippon Steel Corporation | Method of improvement of toughness of heat affected zone at welded joint of steel plate |
| JP2007178157A (ja) * | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Toshiba Corp | 原子力プラント構造物の予防保全方法 |
| JP2009216576A (ja) * | 2008-03-11 | 2009-09-24 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 機械加工層の除去方法、原子力構造部材の残留応力改善方法及び炉心シュラウド取り替え方法 |
| JP2011038127A (ja) * | 2009-08-06 | 2011-02-24 | Toyota Motor Corp | 浸炭処理部品の強化方法 |
| JP2014034725A (ja) * | 2012-08-10 | 2014-02-24 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | オーステナイト系耐熱合金部材 |
| WO2015166732A1 (ja) * | 2014-04-30 | 2015-11-05 | 新東工業株式会社 | 鋼管矢板の製造方法 |
| JP2016087634A (ja) * | 2014-10-31 | 2016-05-23 | 三菱重工業株式会社 | 溶接方法 |
| CN109794813A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-05-24 | 武汉理工大学 | 一种考虑加工弹性变形的机器人砂带磨抛表面粗糙度预测方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Soyama | Comparison between the improvements made to the fatigue strength of stainless steel by cavitation peening, water jet peening, shot peening and laser peening | |
| Soyama et al. | Improvement of fatigue strength of aluminum alloy by cavitation shotless peening | |
| US7159425B2 (en) | Method and apparatus for providing a layer of compressive residual stress in the surface of a part | |
| US7431779B2 (en) | Ultrasonic impact machining of body surfaces to correct defects and strengthen work surfaces | |
| JP2003113418A (ja) | 疲労寿命向上処理法およびそれによる長寿命金属材 | |
| US7399371B2 (en) | Treatment method for improving fatigue life and long-life metal material treated by using same treatment | |
| JPH08174422A (ja) | 原子炉炉内構造物の表面改質方法 | |
| Soyama et al. | Improving effects of cavitation peening, using a pulsed laser or a cavitating jet, and shot peening on the fatigue properties of additively manufactured titanium alloy Ti6Al4V | |
| CN109576484B (zh) | 一种复合尺度织构的加工方法 | |
| CA2479373C (en) | Method and apparatus for providing a layer of compressive residual stress in the surface of a part | |
| Hornbach et al. | The effect of prior cold work on tensile residual stress development in nuclear weldments | |
| Jaske | Fatigue-strength-reduction factors for welds in pressure vessels and piping | |
| JP2008137141A (ja) | 表面改質方法及び装置 | |
| Zheng et al. | Effects of cavitation jet peening treatment on the residual stress and fatigue properties of SAF2205 cruciform welded joints | |
| Buisine et al. | Stress corrosion cracking in the vessel closure head penetrations of French PWR's | |
| Hayashi et al. | Residual-stress measurement in socket welded joints by neutron diffraction | |
| Baqué et al. | In service inspection and repair developments for SFRs | |
| Higuchi et al. | Fatigue strength of socket welded pipe joint | |
| Liu et al. | Effect of Bending Load on Burst Pressure of Nuclear Power Plant Steam Generator Tubes With Uniform Wall Thinning | |
| Leea et al. | Evaluation of Residual Stress on Welds of Spent Fuel Dry Storage Canisters by Peening Technology | |
| So¨ derberg et al. | Ultrasonic fretting wear of a plain carbon steel | |
| Wei et al. | Surveillance of the fracture behavior of zircaloy-4 welds using the small punch test | |
| Adachi et al. | Laser Peening Qualification for the US Application | |
| Katsuyama et al. | Residual stress and hardness distributions by surface-machining near the circumferential welding zone | |
| Li et al. | Monitoring Elastoplastic Deformation in Ductile Metallic Materials Using Sideband Peak Count-Index Technique |