JPS60245773A - 高耐食性Ｎｉ基合金の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明は、Ｎｉ基合金、特に高温高圧水環境で耐応力腐
食割れ性のす（れたＮｉ基合金の製造方法に関する。

（従来技術） インコネル（商品名）などのＮｉ基合金はそのずくれた
耐食性および高温強度の点から、苛酷な条件下で使用さ
れる多くの用途に広く使用されている。

例えば、そのようなＮｉ基合金は加圧水型原子炉（ＰＷ
Ｒ＞の蒸気発生器伝熱管に使用されている。しかしなが
ら、かかる用途に使用される場合、管内例を通る一次側
水素添加脱気高温水中において応力腐食割れ（以下、小
に’ｓｃｃ”とも称する）が発生することがあるばかり
でなく、管外側を通る二次側冷却水において海水漏洩に
起因したＣ４−イオン混入や伝熱管／管支持板隙間部の
アルカリ濃縮による応力腐食割れをも生ずることがある
。このような用途に使用される材料は焼鈍のまま使用さ
れており、そのため結晶粒は比較的大型のまま使用され
ることになり、加熱下での使用中にＣｒ欠乏層の生成が
促進されるからである。したがって、これを改良するた
め焼鈍後７００°Ｃで１５時間のＣｒ欠欠乏四回復熱処
理行うことがすでに提案され、また一部実用化されてい
る。

例えば、特開昭５５１２５２６３号公報Ｇこはアロイ６
００などのＣｒを含をするＮｉ基合金の耐応力腐食割れ
性を改善する熱処理法として、ますＣ含有量によって規
定される温度で最終焼鈍を行った後、６５０〜７５０°
Ｃて熱処理する方法が開示されている。

しかしなから、そのような処理を行ったものでも、長時
間、高温下の使用にさらされるとＣｒ欠乏層が容易に再
生されてしまう欠点がみられた。

（発明の目的） したがって、本発明の目的とするところは、例えば加圧
水型原子炉の一次側脱気高温水ＳＣＣや二次側Ｃβ−お
よびアルカリＳＣＣを効果的に防止できるＮｉ基合金の
製造法を提供することである。

（発明の要約） ここに、本′発明者らは、上述の目的を達成すべく鋭意
研究を続けたところ、製造段階で結晶粒の極微細化を図
るとともに予めクロム炭化物を十分に析出させたうえで
Ｃｒ欠乏層の回復処理を同しく製造段階で行・うことに
よって、使用時のＣｒ欠乏層の再生がほとんどのられな
くなるとの知見を得、さらに実験を重ねたところ、焼鈍
後、クロム炭化物の析出促進をはかるため冷間加工を行
い、次いで６７５〜７２５℃で３〜７時間熱処理して、
クロム炭化物の析出とＣｒ欠乏層の十分なる回復をはか
り、ざらに再結晶温度直下および直上で１回以上の熱処
理を行って結晶粒の極微細化をはかることにより１述の
目的が有利に達成されることを見い出して本発明を完成
した。

本発明の要旨とするところは、重Ｍ％で、ｃ：ｏ、ｏ７
％以下、　Ｓｉ　：　１．０％以下、Ｍｎ　：　１．０
％以下、　Ｃｒ　：　１４−３５％、旧：５０〜８０％
、　Ｔｉ　：　０．０５〜１，０％、八＋：ｏ、ｉ〜１
．０％、Ｎ：０．１５％以下、残部実質的にＦｅおよび
不可避不純物 からなる組成を有する合金に対して焼鈍後冷間加工を３
０％以上加えたのち６７５〜７２５°Ｃで３〜７時間の
熱処理を施してから、両結晶温度直下の７７０〜７９０
℃で０．１時間以上加熱し、次いで必要により３０％以
上の冷間加工を加えたのち、再結晶温度直上の８０５〜
８３０℃で０．１時間以」二加熱する再結晶化熱処理を
１回または２回以上くり返ずことを特徴とする、高温高
圧水環境で耐応力腐食割れ性のすくれたＮｉ基合金の製
造方法である。

（発明の態様） 本発明において合金の組成範囲を制限した理由は次の通
りである。なお、以下において特にことわりがないかぎ
り、「％」は「重量％」である。

ｃ　：　ｃｌをむやみに高くするとＳＣＣに有害となる
ので、本発明では上限を０．０７％とした。好ましくは
、０．０．１％以下である。

Ｓｉ、Ｍｎ：これらの元素はいずれも脱酸元素であり、
それぞれ１．０％以下の添加が必要であるが、１．０％
を越えると合金の・清浄度を劣化させる。

Ｃｒ　：　Ｃｒは耐食性を維持するために必要不可欠の
合金成分である。１４％未満でば本発明において要求さ
れる程度の耐食性が確保されない。一方、３５％を越え
ると熱間加工性が著しく劣化する。よって本発明にあっ
てはＣｒ量を１４〜３５％に限定する。

Ｎｉ：耐食性向上に有効な元素であり、特にＣｒ−イオ
ン含有高温水およびブルカ’Ｊ　（Ｎ　ａ　ＯＨ）環境
における耐ＳＣＣ性を向上させる。このためにＮｉは５
０％以上必要である。一方、８０％を越えるとその効果
は飽和し、添加できるＣｒ量が制限されるので８０％以
下とした。

Ｔｉ　：　０．０５％以上添加することによって熱間加
工性を向上さ一已る。一方、１．０％を越えて添加して
もその効果が飽和するため１．０％以下とする。

ＡＩ：／ｌ］は通常この種の合金には脱酸利として添加
されており、その場合、少なくとも０．１　％以」二の
添加を必要とするが、１．０％を越えて加えてもその効
果は飽和してしまうので、本・発明においてＡＩは０．
１′〜１．０％に制限する。

Ｎ：結晶粒細粒化に有効な元素であり、本発明において
Ｎは積極的な添加元素であるが、０．１５％を越えると
Ｃｒ窒化物（Ｃｒ２Ｎ＞ができ副食性に悪い影響をあた
えるので」二限を０．１５％とした。

その他、本発明における合金にはＳ、Ｐ等の不純物が通
常の上限値以下の量だげ含をされるが、さらに必要に応
し　Ｎｂ、Ｗ、■、Ｍｏ等の合金元素を添加することも
、本発明の趣旨に反しない限り、許容される。

次に、本発明においては、焼鈍後、３０％以上の冷間加
工を行うか、このように焼鈍後例えば圧下率で３０％以
上の加工率の冷間加工を施す理由は、その後の６７５〜
７２５°Ｃて３〜７時間加熱というクロム安定化熱処理
によるＣｒ炭化物の析出を促進さゼる作用と再結晶化熱
処理による結晶粒微細化の駆動力を与えるためである。

６７５〜７２５℃で３〜７時間加熱というクロム安定化
熱処理条件はこの範囲を下層ると上針な安定化が達成さ
れず、一方それを上廻ってもそれ以上の９」果がないた
め、本発明では上記範囲に限定する。

なお、」１記の焼鈍温度は９００〜１１００°Ｃ１好ま
しくは１０００へ一１１００℃と通常用いられている温
度範囲で十分である。

Ｎｉ基合金の再結晶温度は３０％以上の冷間加工材につ
いてはおよそ８００℃付近にありその直下および直］二
で１回または２回以上加熱する再結晶化熱処理を行うこ
とにより結晶粒は数μｍ以下になる。具体的には再結晶
温度直下の温度としては７７０へ・７９０℃が、再結晶
温度直上の温度とし２ては８０５〜８３０°Ｃが好まし
い。加熱時間はいずれの場合も所期の目的達成にはｏ、
ｉ時間以」−要する。

ここで添付図面によって本発明をさらに説明すると、第
１図および第２図は本発明に係る方法の製造履歴を示す
線図てあり、第１図の場合、通常の方法にしたがって例
えば９００〜＋１００’ｃて最終焼鈍した飼料は、本発
明にしたがって３０％ワ上の冷間加工を行い、次いで６
７５〜７２５°ＣＸ３〜７時間のクロム安定化熱処理、
そしてその後、再結晶温度直下の７７０〜７９０°Ｃて
０．１時間以上加熱してから再結晶温廉直」二の８０５
〜８３０℃で０．１時間以上加熱することから成る再結
晶化熱処理を少なくとも１回行うのである。

第２図に示す場合にあっては、再結晶化熱処理の途中に
３０％以上の冷間加工を施すのであり、これにより、結
晶粒の極微細化はさらに促進されることになる。

なお、従来例にあっては、９００〜１１００°Ｃでの最
終焼鈍まで行うだけであるか、あるいは最終焼鈍後、そ
のまま冷間加工を行うことなく、クロム安定化熱処理を
行うだけにすぎない。

このようにして本発明により製造された合金は、極微細
組織を有すると共に使用峙にあ−っでもＣｒ欠乏層の形
成がほとんどみられないため、原子力用の熱交換用機器
、容器に使用される管祠、板、丸棒などに有利に使用さ
れるばかりでなく、化学工業プラン１−用の容器、材料
としても使用できるなど、本発明の利益は大きい。

実−施涜 第１表に化学成分を示す合金を容Ｅｌ　１７　ｋ　８の
真空炉で／８製し、鍛造、熱間圧延して７部厚とし、次
いで厚さ４．９龍まて冷間圧延した。

この材料に第１図および第２図に示ず本発明に係る方法
の製造履歴を与えたのち、厚さ２龍×幅１ｏＩＩ１１×
長さ７５部の応力腐食割れ試験片を採取した。

ｃｐ−高温水用応力腐食割れ試験片は研磨後Ｕ字型に曲
げて２枚重ね合わせて５市拘束し、このようにして得た
ダブルＵヘンド試験片をオートクレーブ容器を用いて３
００℃、１２５　ｋｇ／　ｃｎｔ　ノ圧力下テ５００　
ｐｐｍ　Ｃ６−（ＮａＣ＋２としテ）ノ非脱気溶液中６
ｍ１０００時間浸漬して応力腐食割れ試験を行った。

アルカリ応力腐食割れ試験は１枚の上記試験片を研磨後
Ｕ字型に曲げて５１拘束し２．３２５℃で１０％Ｎａ０
１１の脱気溶液中に５００時間浸漬して行７った。

一方、一次側脱気高温水応力腐食割れ試験は、予め試験
片に引張り歪を３０％付与したのちこの試験片の両端が
密着するまで拘束してから、３６０℃、５００ｐｐｍ　
Ｂ”、ｌｐｐｍＬｉ”、かつ３０ｃｃ／　ＩＩ　２０　
ｋｇの水素添加脱気溶液中に３０００時間浸漬して行っ
た。

以上の各試験終了後側れ深さを顕微鏡で測定した。

結果を第２表にまとめて示す。

なお、ＳＣＣ判定基準は以下の１ｆｆｌりてあった。

○：割れなし △：微小割れ（１００μ０１以下）ありＸ：１００〜２
０００μｍの割れあり ××；貫通割れ これらの結果より、本発明方法により製造したＮ１基合
金は一次側および二次側（Ｃ，６−、アルカリ）再加速
模擬環境下で耐応力腐食割れ性が良好であることが分か
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図６．ｊ、本発明乙、二係る方法を模
式的に示す線図である。 出願人　住友金属下業株式会社 代理人　弁理士　広　溜　章　− 第１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、 Ｃ：０．０７％以下、　Ｓｉ　：　１．０％以下、Ｍｎ
   　：　］−、Ｑ％以Ｑ％以下　ｃｒ：１４〜３５％、Ｎ
   ｉ　：　５０〜８０％、　Ｔｉ　：　０．０５〜１．０
   ％、Ａｌ　：　０．１　〜１．０　％、　Ｎ　：　Ｏ，
   １，５％以下、残部実質的にＦｅおよび不可避不純物 からなる組成を有する合金に対して焼鈍後冷間加工を３
   ０％以上加えたのち６７５〜７２５°Ｃで３〜７時間の
   熱処理を施してから、再結晶温度直下の７７０〜７９０
   °Ｃて０．１時間以上加熱し、次いて再結晶温度直上の
   ８０５〜８３０　’Ｃで０．１時間以上加熱する再結晶
   化熱処理を１回または２回以上くり返すことを特徴とす
   る、高温高圧水環境で耐応力腐食割れ性のすくれたＮｉ
   基合金の製造方法。
2. （２）重量％て、 Ｃ：０．０７％以下、　Ｓｉ　：　１．０％以下、Ｍｎ
   　：　１．Ｑ％以下、　Ｃｒ　：　１４〜３５％、Ｎｊ
   ；５０〜８０％、　Ｔｉ　：　０．０５〜１．０％１、
   八＋：０．１〜１．０％、Ｎ：０．１５％以下、残部実
   質的にｒｅおよび不可避不純物 からなる組成を有する合金に対して焼鈍後冷間加工を３
   ０％以上加えたのち６７５〜７２５°Ｃで３〜７時間の
   熱処理を施してから、再結°晶温度直下の７７０〜７９
   ０　ｃで０．１時間以」二加熱し、次いで３０％以上の
   冷間加工を加えたのち、再結晶温度面」二の８０５〜８
   ３０℃で０．１時間以上加熱する再結晶化熱処理を１回
   または２回置−ヒくり返すことを特徴とする、高温高圧
   水環境で耐応力腐食割れ性のすくれたＮｉ基合金の製造
   方法。