JPS5919007A - ジルコニウム合金被覆管のピルガ−圧延における水素化物方位の制御方法 - Google Patents
ジルコニウム合金被覆管のピルガ−圧延における水素化物方位の制御方法Info
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- JPS5919007A JPS5919007A JP12948182A JP12948182A JPS5919007A JP S5919007 A JPS5919007 A JP S5919007A JP 12948182 A JP12948182 A JP 12948182A JP 12948182 A JP12948182 A JP 12948182A JP S5919007 A JPS5919007 A JP S5919007A
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- tube
- hydride
- rolled
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B21/00—Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ウム合金管（以下ジルカロイ管という）の圧延方法に係
り、特にジルカロイ管における水素化物の析出方向と円
周方向に制御するだめの方法に関する。
り、特にジルカロイ管における水素化物の析出方向と円
周方向に制御するだめの方法に関する。
核燃料被覆管として広くジルカロイ管が用いられている
ことはつとに周知である。このジルカロイ管はコールド
ピルガ−ミルによる圧延工程を経て製造されている。
ことはつとに周知である。このジルカロイ管はコールド
ピルガ−ミルによる圧延工程を経て製造されている。
第１図はピルガ−ミルによるジルカロイ管の圧延工程の
主要部概略を現わし、図中ｆｉｌ ＋２１は各カム状の
変形加工面を有する上下一対のロールダイス、（３）は
マンドレル（４）の挿通を介しダイス＋１１ ｆｊ２１
間で圧延される母管を示す。すなわち、この種ミルによ
る管圧延方法は、母管（３）を一定角度づつ回転し乍ら
一定量回転するダイスｉｌｌ ＋２１間に送り込んで圧
延し、ダイス１１１ ＋２１と母管（３）との図示の如
き軸方向の間欠相対往復動作により連続的に管径と肉厚
の減少された圧延管（５）を圧延して行く。
主要部概略を現わし、図中ｆｉｌ ＋２１は各カム状の
変形加工面を有する上下一対のロールダイス、（３）は
マンドレル（４）の挿通を介しダイス＋１１ ｆｊ２１
間で圧延される母管を示す。すなわち、この種ミルによ
る管圧延方法は、母管（３）を一定角度づつ回転し乍ら
一定量回転するダイスｉｌｌ ＋２１間に送り込んで圧
延し、ダイス１１１ ＋２１と母管（３）との図示の如
き軸方向の間欠相対往復動作により連続的に管径と肉厚
の減少された圧延管（５）を圧延して行く。
ところで、ジルカロイ管には一般に水素吸収による問題
が知られているが、特に原子炉用被覆管ではジルコニウ
ムと冷却水との反応で発生した水素の一部を吸収し、脆
いジルコニウム水素化物として材質中に析出する。この
さい最も重要なことは、析出する水素化物の板状晶の長
さの方向の如何である。すなわち、被覆管は円周方向に
応力がかかる使用状態におかれるが、このとき水素化物
が管の円周方向に析出していると管の延性は左程損われ
ることはないが、一方管の半径方向つまり応力と直交す
る方向に析出していると被覆管は著しく脆弱なものとな
る。
が知られているが、特に原子炉用被覆管ではジルコニウ
ムと冷却水との反応で発生した水素の一部を吸収し、脆
いジルコニウム水素化物として材質中に析出する。この
さい最も重要なことは、析出する水素化物の板状晶の長
さの方向の如何である。すなわち、被覆管は円周方向に
応力がかかる使用状態におかれるが、このとき水素化物
が管の円周方向に析出していると管の延性は左程損われ
ることはないが、一方管の半径方向つまり応力と直交す
る方向に析出していると被覆管は著しく脆弱なものとな
る。
このようにジルカロイ被覆管の機械的性質特に延性に大
きな影響を与える水素化物の方位については、次のパラ
メータＦｎ値によって定量的に評価することができる。
きな影響を与える水素化物の方位については、次のパラ
メータＦｎ値によって定量的に評価することができる。
すなわち、ジルカロイ管に水素を富化し、水素化物を析
出させてその方向を測定することにより求られる水素化
物方向性パラメータＦｎ値は、次の如く定義される。
出させてその方向を測定することにより求られる水素化
物方向性パラメータＦｎ値は、次の如く定義される。
＊ Ｊ工Ｓ Ｈ４’７５１ （１９８１）上記定義か
ら明らかなように、Ｆｎ値はＯから１までの範囲で与え
られ、１に近い大きな値を示すとき程半径方向に析出し
た水素化物の比率が大きく、逆にＯに近い小さな値を示
すとき根固周方向に析出した水素化物の比率が大きいこ
とを意味している。
ら明らかなように、Ｆｎ値はＯから１までの範囲で与え
られ、１に近い大きな値を示すとき程半径方向に析出し
た水素化物の比率が大きく、逆にＯに近い小さな値を示
すとき根固周方向に析出した水素化物の比率が大きいこ
とを意味している。
従って、ジルカロイ被覆管としてはそのｈ値を可及的小
さな値に調整することが望ましく、さらに製造技術的に
はその最終加工工程に当るピルガ−圧延工程でＦｎｎ全
全適正範囲コントロールする加工手段を確立するのが技
術的課題となる。
さな値に調整することが望ましく、さらに製造技術的に
はその最終加工工程に当るピルガ−圧延工程でＦｎｎ全
全適正範囲コントロールする加工手段を確立するのが技
術的課題となる。
しかして、従来からジルカロイ管における水素化物の析
出方向がその製造条件、特に最終圧延工程における肉厚
方向と軽加工の比に依存することが定性的に知見されて
いる。しかしそれはあくまでも抽象的な認識水準にすぎ
ず、ピルガ−ミルによる製造条件に具体的に反映できる
因果関係については明らかとされていない。
出方向がその製造条件、特に最終圧延工程における肉厚
方向と軽加工の比に依存することが定性的に知見されて
いる。しかしそれはあくまでも抽象的な認識水準にすぎ
ず、ピルガ−ミルによる製造条件に具体的に反映できる
因果関係については明らかとされていない。
本発明はかかる技術的背景に鑑み、ピルガ−ミルによる
ジルカロイ管について、その機械的性質特に延性を確保
し被覆管としての耐用性、安全性を向上する目的から、
定量的かつ一定の確実性をもってその水素化物の析出方
向を管の円周方向に指向化することのできる製造方法を
提供するものである。
ジルカロイ管について、その機械的性質特に延性を確保
し被覆管としての耐用性、安全性を向上する目的から、
定量的かつ一定の確実性をもってその水素化物の析出方
向を管の円周方向に指向化することのできる製造方法を
提供するものである。
すなわち、本発明では前記管の水素化物方向性パラメー
タｈ値と一定の相関関係を有する加工パラメータ：Ｑｋ
値を新たに定義導入し、この４値とＦｎ値との関係から
加工領域においてＱＫ≧１．８の条件が満されるように
ピルガ−圧延を実施することを特徴とするものである。
タｈ値と一定の相関関係を有する加工パラメータ：Ｑｋ
値を新たに定義導入し、この４値とＦｎ値との関係から
加工領域においてＱＫ≧１．８の条件が満されるように
ピルガ−圧延を実施することを特徴とするものである。
なお、この４値の意義については後に詳述される。
ジルカロイ管のピルガ−圧延における肉厚方向と径加工
の比がその水素化物の方向性制御に重要な因子として定
性的に知られることは先に述べた通りであるが、従来か
ら一般に管を加工するときの管径減少と肉厚減少の割合
を加工モードと呼称している。そして、これを表わすパ
ラメータとしてＱ＝（肉厚減少率）／（管径減少率）が
使用されている。まだパラメータＱ値を修正するものと
して、パラメータ（値を使用することも提唱されている
。
の比がその水素化物の方向性制御に重要な因子として定
性的に知られることは先に述べた通りであるが、従来か
ら一般に管を加工するときの管径減少と肉厚減少の割合
を加工モードと呼称している。そして、これを表わすパ
ラメータとしてＱ＝（肉厚減少率）／（管径減少率）が
使用されている。まだパラメータＱ値を修正するものと
して、パラメータ（値を使用することも提唱されている
。
今加工パラメータＱ、 Ｑεについての定義を揚げると
次の通りである。
次の通りである。
Ｑ ＝ −ｔ／φＤ −−−−−−−−−、−−
−−一−−ｔｌ）φｔ：肉厚減少率薯、、−Ｘ １００
、 （％）−〇−外径減少率−下−×１００（％）Ｑ
ε＝ム（”／Ｔ ） ／ ｌＩ！ｌ（’％ｆｉ ）
Ｌりここに、Ｔ、ｔ：母管および圧延管の肉厚
り、ａ：母管および圧延管の外径 ３ａ：母管および圧延管の平均径 （以上第２図参照） 上記！１）、（２）式から理解されるように、ノくラメ
ータＱは肉厚の公称歪と外径の公称歪の比から定義され
るものであり、一方Ｑεは肉厚と平均径の真否の比で定
義されるものである。従って、Ｑεの方が定量的パラメ
ータとして適したものである。このことは次のような例
からも簡単に判断される。
−−一−−ｔｌ）φｔ：肉厚減少率薯、、−Ｘ １００
、 （％）−〇−外径減少率−下−×１００（％）Ｑ
ε＝ム（”／Ｔ ） ／ ｌＩ！ｌ（’％ｆｉ ）
Ｌりここに、Ｔ、ｔ：母管および圧延管の肉厚
り、ａ：母管および圧延管の外径 ３ａ：母管および圧延管の平均径 （以上第２図参照） 上記！１）、（２）式から理解されるように、ノくラメ
ータＱは肉厚の公称歪と外径の公称歪の比から定義され
るものであり、一方Ｑεは肉厚と平均径の真否の比で定
義されるものである。従って、Ｑεの方が定量的パラメ
ータとして適したものである。このことは次のような例
からも簡単に判断される。
例えば第２図において、各々下記の管寸法が与えられる
管の圧延経過Ａ −＋ Ｂ−＋Ｃを仮定する。
管の圧延経過Ａ −＋ Ｂ−＋Ｃを仮定する。
Ａ：２０φ×４１
Ｂ：１４φ×２１
Ｃ： １０φＸ１ｔ
すると加工パラメータＱ、ＱεはＮ ＋ｔｌ、＋２１式
よりＡ→Ｂ、Ｂ→Ｃ，Ａ−＋Ｃについて、各々下表の如
く求られる。
よりＡ→Ｂ、Ｂ→Ｃ，Ａ−＋Ｃについて、各々下表の如
く求られる。
既知の加工パラメータＱおよびＱεは以上の如く定義さ
れる。しかし乍ら、これらＱ値やＱε値と水素化物の方
向性パラメータｈ値とを定量的に結びつけることは次の
ような理由から適していない。
れる。しかし乍ら、これらＱ値やＱε値と水素化物の方
向性パラメータｈ値とを定量的に結びつけることは次の
ような理由から適していない。
即ち、加工パラメータＱ＋Ｑεはいずれにしても母管寸
法左圧延管寸法により定義されるもので、歪の経路（工
具形状）の影響を無視しているためである。
法左圧延管寸法により定義されるもので、歪の経路（工
具形状）の影響を無視しているためである。
この理由について詳述する。第２図に示すようニ、ヒル
ガー圧延では母管内径とマンドレルの間にクリアランス
が必要であることから、管の圧延は大別して次の２ステ
ツプで加工されて行く。つまり図中Ｘ−ｘ′の領域では
、マンドレルと管との接触は無く管の外径絞りのみが行
われる。従って、この間では（肉歪）／（逆歪）はゼロ
となる。一方図中Ｘ／−Ｙの領域では、管の肉厚と外径
が同時に減少する。今Ｘ／−Ｙの間での歪比を一定に与
え、圧延途中位置と微小歪比の関係を示すと第３図の如
く現わされる。このときＸ′−Ｙ間の歪比は母管とマン
ドレルとのクリアランス量と共に増加する。
ガー圧延では母管内径とマンドレルの間にクリアランス
が必要であることから、管の圧延は大別して次の２ステ
ツプで加工されて行く。つまり図中Ｘ−ｘ′の領域では
、マンドレルと管との接触は無く管の外径絞りのみが行
われる。従って、この間では（肉歪）／（逆歪）はゼロ
となる。一方図中Ｘ／−Ｙの領域では、管の肉厚と外径
が同時に減少する。今Ｘ／−Ｙの間での歪比を一定に与
え、圧延途中位置と微小歪比の関係を示すと第３図の如
く現わされる。このときＸ′−Ｙ間の歪比は母管とマン
ドレルとのクリアランス量と共に増加する。
ところで、ｈ値を支配するのは後に明らかにされるよう
にＸ −Ｘ１間の加工ではな（、Ｘ／−Ｙ間の加工であ
る。この点、既知の加工パラメータＱ１Ｑεではいずれ
もＸ／−Ｙ間の歪比を正しく反映していない。換言すれ
ば、水素化物の方向性パラメータｈはパススケジュール
でなく、工具形状に支配されるものであるからである。
にＸ −Ｘ１間の加工ではな（、Ｘ／−Ｙ間の加工であ
る。この点、既知の加工パラメータＱ１Ｑεではいずれ
もＸ／−Ｙ間の歪比を正しく反映していない。換言すれ
ば、水素化物の方向性パラメータｈはパススケジュール
でなく、工具形状に支配されるものであるからである。
そこで本発明者は、かかる矛盾を解消しピルガ−圧延の
加工領域における歪絡路を正当に評価することができる
ものとして、新たに次の如く定義される加工パラメータ
Ｑεを導入した。
加工領域における歪絡路を正当に評価することができる
ものとして、新たに次の如く定義される加工パラメータ
Ｑεを導入した。
Ｑ； ＝ ｌ！ｎ （ｔ／Ｔ’ ）／ ／ｎ （４／ｉ
５＋ ） −−−−−−−−−（：ｌｌ以上のことから
、ジルカロイ管の水素化物方向性パラメータｈと定量的
に関係づけられる加工パラメータとして、既知のＱや（
に比較し鴫が適したものであることが判る。
５＋ ） −−−−−−−−−（：ｌｌ以上のことから
、ジルカロイ管の水素化物方向性パラメータｈと定量的
に関係づけられる加工パラメータとして、既知のＱや（
に比較し鴫が適したものであることが判る。
次にＱｋとｈ値との具体的な相関関係を明らかにする。
下記表１は各種工程でピルガ−圧延したジルカロイ管に
水素ｉ化を行い、そのｈ値を実測してＱｋ（参考のため
Ｑ１Ｑεを併記）との関係を示したものである。
水素ｉ化を行い、そのｈ値を実測してＱｋ（参考のため
Ｑ１Ｑεを併記）との関係を示したものである。
表１ジルカロイ管圧延スケジュールと加工バラメーター
なお、表１中の管名称（５）と（６）および管名称（７
）と（８）は、各々同一寸法工程に対し２種類のマンド
レルを使用して圧延したもので、この場合ＱとＱεは各
々同一の値を示すのに対し、鴫は異なる値を示す、また
表１の結果から、ｈ値はＱｒによく対応するのに対し、
ＱやＱεには対応しないことが裏付けられる（特に管名
称（５）と（６）、管名称（７）と（８）の比較による
）。
なお、表１中の管名称（５）と（６）および管名称（７
）と（８）は、各々同一寸法工程に対し２種類のマンド
レルを使用して圧延したもので、この場合ＱとＱεは各
々同一の値を示すのに対し、鴫は異なる値を示す、また
表１の結果から、ｈ値はＱｒによく対応するのに対し、
ＱやＱεには対応しないことが裏付けられる（特に管名
称（５）と（６）、管名称（７）と（８）の比較による
）。
第５図は上記表１の結果を図示するものであって、この
図から鴫とｈ値との間に一定の相関関係があること、ま
たｈ値の増加傾向にはＱｃ値に対応して一定の臨界点が
存在することが理解される。
図から鴫とｈ値との間に一定の相関関係があること、ま
たｈ値の増加傾向にはＱｃ値に対応して一定の臨界点が
存在することが理解される。
すなわち、Ｆｎ値は鴫の減少につれて次第に増大しＱト
１．８を臨界値として、Ｑ；＜ １．８ではｈ値が急増
することが判る。従って、鴫≧１．８を満足する圧延条
件の下ではジルカロイ管にある一定値以下の低いｈ値を
有するものが得られ、しかもそれが第５図から明らかな
ように少なくともｆ”ｎ ＜ ０．２の満足すべき範囲
にあることが理解される。
１．８を臨界値として、Ｑ；＜ １．８ではｈ値が急増
することが判る。従って、鴫≧１．８を満足する圧延条
件の下ではジルカロイ管にある一定値以下の低いｈ値を
有するものが得られ、しかもそれが第５図から明らかな
ように少なくともｆ”ｎ ＜ ０．２の満足すべき範囲
にあることが理解される。
以上の事実から、被覆管として望ましい水素化物の方向
性を有するジルカロイ管を得るためには、ＱＫ≧１．８
を満足することが必要十分条件であると結論される。換
言すれば、ジルカロイ管のピルガ−圧延にさいして、こ
の条件を満足するように工具設計すれば、その圧延管に
は必ず所望の水素化物の方向性を有したものが得られる
。
性を有するジルカロイ管を得るためには、ＱＫ≧１．８
を満足することが必要十分条件であると結論される。換
言すれば、ジルカロイ管のピルガ−圧延にさいして、こ
の条件を満足するように工具設計すれば、その圧延管に
は必ず所望の水素化物の方向性を有したものが得られる
。
本発明は以上に詳述した通りであって、ジルカロイ管の
ｈ値と定量的に関係づけられる加工パラメータとして新
たにＱｋを定義導入し、この加工パラメータＱεと水素
化物方向性パラメータｈとの間の一定相関関係にもとづ
き、ジルカロイ管のピルガ−圧延における加工条件Ｑｋ
≧１．８ を見出したものである。従って、本発明に
従いこの条件を満足するように工具設計されたピルガ−
ミルにより圧延すれば、ＰＨ（０，２、即ち管の円周方
同圧析出する水素化物の比率の大きいジルカロイ管が一
定の確実性をもって製造することができ、被覆管として
機緘的性質特に延性に優れ、耐用性、安全性に優れる使
用性能を具備したものが得られる。
ｈ値と定量的に関係づけられる加工パラメータとして新
たにＱｋを定義導入し、この加工パラメータＱεと水素
化物方向性パラメータｈとの間の一定相関関係にもとづ
き、ジルカロイ管のピルガ−圧延における加工条件Ｑｋ
≧１．８ を見出したものである。従って、本発明に
従いこの条件を満足するように工具設計されたピルガ−
ミルにより圧延すれば、ＰＨ（０，２、即ち管の円周方
同圧析出する水素化物の比率の大きいジルカロイ管が一
定の確実性をもって製造することができ、被覆管として
機緘的性質特に延性に優れ、耐用性、安全性に優れる使
用性能を具備したものが得られる。
第１図はコールドピルガ−ミルの要部を示す側面断面図
である。第２図はピルガ−圧延における工具と管の配置
状態を示す側断面図である。第３図は管圧延における母
管とマンドレル間のクリアランスと歪比の関係を示す図
である。第４図はジルカロイの歪の履歴と水素化物の析
出方向の関係を説明するだめの図である。第５図は加工
パラメータＱｋと水素化物方向性パラメータｈ値との関
係を示す図である。 第７図 第４図 第５図
である。第２図はピルガ−圧延における工具と管の配置
状態を示す側断面図である。第３図は管圧延における母
管とマンドレル間のクリアランスと歪比の関係を示す図
である。第４図はジルカロイの歪の履歴と水素化物の析
出方向の関係を説明するだめの図である。第５図は加工
パラメータＱｋと水素化物方向性パラメータｈ値との関
係を示す図である。 第７図 第４図 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ジルコニウム合金管のピルガ−圧延にさいし、加工
領域における加エバラメーターＱシ＝ｌｎ（ｔ／ ”
） ／ ｆｆｎ （δ１５′）≧１．８の条件の下に圧
延することを特徴とするジルコニウム合金被覆管のピル
ガ−圧延における水素化物方位の制御方法。 但し、ｔ：圧延管肉厚 ｄ：圧延管平均径 Ｔ′：圧延途中で肉厚加工が開始される位置での母管肉
厚 Ｄ／ 、 Ｅ延途中で肉厚加工が開始される位置での母
管平均径
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12948182A JPS5919007A (ja) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | ジルコニウム合金被覆管のピルガ−圧延における水素化物方位の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12948182A JPS5919007A (ja) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | ジルコニウム合金被覆管のピルガ−圧延における水素化物方位の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5919007A true JPS5919007A (ja) | 1984-01-31 |
| JPS6128402B2 JPS6128402B2 (ja) | 1986-06-30 |
Family
ID=15010545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12948182A Granted JPS5919007A (ja) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | ジルコニウム合金被覆管のピルガ−圧延における水素化物方位の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5919007A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6144143A (ja) * | 1984-08-06 | 1986-03-03 | シーメンス、アクチエンゲゼルシヤフト | ジルコニウム合金製被覆管とその製法 |
| US5058639A (en) * | 1989-11-15 | 1991-10-22 | 501 Meinan Machinery Works, Inc. | Method for applying pressure to a driving roller for a veneer lathe |
| US5411066A (en) * | 1993-10-29 | 1995-05-02 | Tsuda; Sotaro | Method of producing veneer |
| CN110918675A (zh) * | 2019-12-07 | 2020-03-27 | 西北有色金属研究院 | 一种低氢化物取向因子薄壁锆合金管的制备方法 |
-
1982
- 1982-07-23 JP JP12948182A patent/JPS5919007A/ja active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ZIRCONIUM IN THE NUCLEAR INDUSTRY=1980 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6144143A (ja) * | 1984-08-06 | 1986-03-03 | シーメンス、アクチエンゲゼルシヤフト | ジルコニウム合金製被覆管とその製法 |
| US5058639A (en) * | 1989-11-15 | 1991-10-22 | 501 Meinan Machinery Works, Inc. | Method for applying pressure to a driving roller for a veneer lathe |
| US5411066A (en) * | 1993-10-29 | 1995-05-02 | Tsuda; Sotaro | Method of producing veneer |
| CN110918675A (zh) * | 2019-12-07 | 2020-03-27 | 西北有色金属研究院 | 一种低氢化物取向因子薄壁锆合金管的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6128402B2 (ja) | 1986-06-30 |
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