JPS60116754A - 原子力発電構造物用部材 - Google Patents
原子力発電構造物用部材Info
- Publication number
- JPS60116754A JPS60116754A JP58223329A JP22332983A JPS60116754A JP S60116754 A JPS60116754 A JP S60116754A JP 58223329 A JP58223329 A JP 58223329A JP 22332983 A JP22332983 A JP 22332983A JP S60116754 A JPS60116754 A JP S60116754A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- titanium
- intermediate product
- thickness
- forging
- corrosion
- 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.)
- Granted
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-
- 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
- Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (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】
［発明の技術分野］
本発明は水冷却型原子炉の制御棒ブレードなど耐食性を
要求される炉内材料として用いられる耐食性チタンに関
するものである。
要求される炉内材料として用いられる耐食性チタンに関
するものである。
し発明の技術的背景とその問題点］
チタン（ＴＪ）の引張強さは暦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、２５０〜５００
ＭＰａの程度で、鋼や強力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。
までも他の金属材料に比べると大きく、２５０〜５００
ＭＰａの程度で、鋼や強力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シも優れ、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
也を示す。
の環境で安定で、特に酸化性の酸に対しては優れた耐食
也を示す。
さらに、ＴＩの比重は４．５であり、Ｆｅ（比重７．８
７）やＮｉ （比重８．９）よシ軽い。その上、融点が
１６８０υであシ、比較的耐熱性がある。
７）やＮｉ （比重８．９）よシ軽い。その上、融点が
１６８０υであシ、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
炉の制御棒プレードなどの材料として使う計画が進行中
である。
炉の制御棒プレード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、いわゆるノジュ２−コロージ冒ンと呼
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ととが分かってきた０
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った。
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、いわゆるノジュ２−コロージ冒ンと呼
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ととが分かってきた０
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った。
［発明の目的コ
本発明はかかる従来の問題点に鑑みなさ些たもので、優
れた耐ノジュラーコロージ目ン性を有する耐食性チタン
を提供するものである。
れた耐ノジュラーコロージ目ン性を有する耐食性チタン
を提供するものである。
［発明の概要コ
本発明者等は、チタンの耐ノジェラーコロージ曹ン性を
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っ
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。
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っ
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Ｊ前記チタンの表面
に対して垂直忙配向していることを特徴とした耐食を要
旨とする″ものである。
チタン六方格子の（０００１＞軸がＪ前記チタンの表面
に対して垂直忙配向していることを特徴とした耐食を要
旨とする″ものである。
本発ｒＩＡＶｃ用いるチタンは市販されてい８る工業牢
／産のチタン材であシ、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、８ムなど
の金属元素を含む純度９９．５〜９９チ程度のものであ
る。また添加元素としてＡＪ、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、 以下本発明の詳細な説明する。
／産のチタン材であシ、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、８ムなど
の金属元素を含む純度９９．５〜９９チ程度のものであ
る。また添加元素としてＡＪ、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、 以下本発明の詳細な説明する。
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
六方格子の（０００１＞軸を矢印１で示しておシ、（０
００１＞軸は比較的ランダムな配向となっ′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忙対して曇直な方向に
揃って配向されている。
六方格子の（０００１＞軸を矢印１で示しておシ、（０
００１＞軸は比較的ランダムな配向となっ′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忙対して曇直な方向に
揃って配向されている。
この＜ｏｏｏｉ＞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
０、経済的な実用範囲では０．６７〜。
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
０、経済的な実用範囲では０．６７〜。
０．７２が望まし、い０
次に本発明金属の製造方法の・−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って所定
の厚さの中間製品を得る。と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６４
５℃以上とする。またチタン素材の厚さをＴ１中間製品
の厚さを、ｔとして加工率（Ｔ−ｔ ）４！ＴＸ１００
チが４０チを超え、９７チ、以下、望ましくは４５〜９
５％になるようにする。さ５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
温度で加熱を行っ、た後、空冷するうこの結果、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、この焼鈍によシ表面に垂
直に揃った状態になる。従来のチタンの鍛造加工では加
工率（Ｔ−ｔ）／ＴＸＩＧ（１が２５％以上４０Ｉｓ以
下テしかも、焼鈍は通常サイジング等のために行われる
もので、８．１６℃未満での加熱を行って−た。しかし
ながら、本発明金属の製造方法で杖、加工率を大きくし
、しかも焼鈍を高温度で実用的に社８１６”０以上８８
２°Ｃ以下の高温加熱を１〜５時間時間性うこと罠より
、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りたものである。
て説明する。チタン素材に数回の鍛造工程を行って所定
の厚さの中間製品を得る。と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６４
５℃以上とする。またチタン素材の厚さをＴ１中間製品
の厚さを、ｔとして加工率（Ｔ−ｔ ）４！ＴＸ１００
チが４０チを超え、９７チ、以下、望ましくは４５〜９
５％になるようにする。さ５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
温度で加熱を行っ、た後、空冷するうこの結果、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、この焼鈍によシ表面に垂
直に揃った状態になる。従来のチタンの鍛造加工では加
工率（Ｔ−ｔ）／ＴＸＩＧ（１が２５％以上４０Ｉｓ以
下テしかも、焼鈍は通常サイジング等のために行われる
もので、８．１６℃未満での加熱を行って−た。しかし
ながら、本発明金属の製造方法で杖、加工率を大きくし
、しかも焼鈍を高温度で実用的に社８１６”０以上８８
２°Ｃ以下の高温加熱を１〜５時間時間性うこと罠より
、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りたものである。
〔発明の効果コ
このようＫ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（位置するチタン六方格子の＜０．００１＞
軸が、金属表面に対して垂直忙配向しているので耐ノジ
エラーコロージ１ン性に優れている。これはチタン六方
格子の＜ｏｏｏｉ＞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って生成された水素が
、配向方向に沿って内部に侵入し、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冒ン性が向上
するものであると考えられる。
も表面近傍（位置するチタン六方格子の＜０．００１＞
軸が、金属表面に対して垂直忙配向しているので耐ノジ
エラーコロージ１ン性に優れている。これはチタン六方
格子の＜ｏｏｏｉ＞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って生成された水素が
、配向方向に沿って内部に侵入し、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冒ン性が向上
するものであると考えられる。
従って水冷却型原子炉の炉内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って発揮するととは明
らかで弗る。
、その優れた耐食性を長期にわたって発揮するととは明
らかで弗る。
［発明の実施例］
市販の厚さ５０１ＩｉＩのチタン素材を６回の鍛造工程
を繰シ返し行って、最終的に蝉さ１６１１１の中間製品
を得た０この場合、加工率は６８チである。得られた中
間製品をさらに８３７°０で３時間加熱した後、空冷し
た。
を繰シ返し行って、最終的に蝉さ１６１１１の中間製品
を得た０この場合、加工率は６８チである。得られた中
間製品をさらに８３７°０で３時間加熱した後、空冷し
た。
得られたチタンをＸ線回折して＜ｏ ｏ ｏ ｉ＞軸の
配向状態を調べたところ、ｆＲ値は０．６９８であった
。
配向状態を調べたところ、ｆＲ値は０．６９８であった
。
この金ＩＡ板から試験片を切シ出し、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、乾燥したつその後、５００’Ｃ
１ｉ ｏ ７ ｋｇ／ａｌｌの水蒸気環境中に保持した
。
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、乾燥したつその後、５００’Ｃ
１ｉ ｏ ７ ｋｇ／ａｌｌの水蒸気環境中に保持した
。
」二記試験において、保持時間１００時間後においても
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
なかった。
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
なかった。
また本発明と比較するため、市販の厚さ５ＱＩＩＩＩ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３３龍の中間製品を得た（加工率３４チ）。
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３３龍の中間製品を得た（加工率３４チ）。
得られた中間製品をさらに７８９°Ｃで２時間加熱した
後、空冷するという焼鈍処理を施した。
後、空冷するという焼鈍処理を施した。
得られたチタンをＸ線回折して、（０００１＞軸の配向
状態を調べたととる、７Ｒ値は０．４１６であった。ま
た水蒸気中の腐食試験では、切時間経過後斑点状の白色
腐食生成物ｆｉ３発生し、時間とともに大きく成長した
。
状態を調べたととる、７Ｒ値は０．４１６であった。ま
た水蒸気中の腐食試験では、切時間経過後斑点状の白色
腐食生成物ｆｉ３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文４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罠対して画直な断
面の（０００１＞軸の方向を示す模式図でらる０ １・・・（０００１＞軸、 ２・結晶粒、 ３・・・結晶粒界、 ４・・・表 面。 第１ ブ ーく 謂 第２し ７ノ タ ■ ！ ■ Ｚ
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罠対して画直な断
面の（０００１＞軸の方向を示す模式図でらる０ １・・・（０００１＞軸、 ２・結晶粒、 ３・・・結晶粒界、 ４・・・表 面。 第１ ブ ーく 謂 第２し ７ノ タ ■ ！ ■ Ｚ
Claims (1)
- チタン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、前記チタン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耐食性チタン。
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 true JPS60116754A (ja) | 1985-06-24 |
| JPH0553860B2 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) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009258126A (ja) * | 2002-06-25 | 2009-11-05 | Framatome Anp | 原子炉の炉心の反応を調節するためのクラスター、クラスターの吸収ロッド、及び吸収ロッドを摩耗に対して保護するための方法 |
| JP2013001961A (ja) * | 2011-06-16 | 2013-01-07 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | 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 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009258126A (ja) * | 2002-06-25 | 2009-11-05 | Framatome Anp | 原子炉の炉心の反応を調節するためのクラスター、クラスターの吸収ロッド、及び吸収ロッドを摩耗に対して保護するための方法 |
| JP2013001961A (ja) * | 2011-06-16 | 2013-01-07 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | α型チタン部材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0553860B2 (ja) | 1993-08-11 |
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