JPS6036654A - ジルコニウム合金のオ−トクレ−ブ処理法 - Google Patents

ジルコニウム合金のオ−トクレ−ブ処理法

Info

Publication number
JPS6036654A
JPS6036654A JP58144202A JP14420283A JPS6036654A JP S6036654 A JPS6036654 A JP S6036654A JP 58144202 A JP58144202 A JP 58144202A JP 14420283 A JP14420283 A JP 14420283A JP S6036654 A JPS6036654 A JP S6036654A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
corrosion
treatment
oxygen
autoclave
alloy
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
Application number
JP58144202A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuhiro Abe
安部 勝洋
Makoto Harada
誠 原田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP58144202A priority Critical patent/JPS6036654A/ja
Publication of JPS6036654A publication Critical patent/JPS6036654A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/10Oxidising

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシ゛ルコニウム合金のオートクレーブ処理法に
関し、さらに詳しくは、ジルコニウム合金のノデ゛ニラ
ー腐蝕を防市するジルコニウム合金のオートクレーブ処
理法に関する。
ジルコニウム合金は小さい中性子吸収断面積および優れ
た耐蝕性を有していることから、沸騰水型軽水炉の構造
材料である燃料チャネルや燃料被覆管として広く使用さ
れている。これまでに、最も斡通に使用されているジル
コニウム合金としては、第1IX、に示す斜1成を有す
るジルカロイ−2おJ:びジルカロイ−4と呼ばれてい
る合金である。
しかし、これらの合金の耐蝕性は必ずしも充分ならのと
はいえず、例えば、沸騰水型原子炉に使用すると、ノデ
ュラー腐蝕と呼ばれる白色斑点状の腐蝕か発生すること
がある。この7デユラー腐蝕が進展すると時には剥離現
象を起して肉減りし、構造材料として機械的強度の低下
をもたらす恐れがあり、また、剥離した腐蝕生成物は放
射能を有し取扱い」−好ましくない。そのため、原子炉
の構造材料としてのン゛ルコニウム合金の耐7デユラー
腐蝕性を改善することが注目されるようになってきた。
このような現状に灯して、本発明者は耐蝕性、特に耐7
デユラー腐蝕性を向−1ニさせるべく沸騰水型軽水炉用
の燃料チャネル(ジルカロイ−4)を次の工程により製
造した。
素材→曲げ加工()の字形)工程→溶接工程→焼鈍工程
→酸洗工程→オートクレーブ処理工程この最終工程のオ
ートクレーブ処理は、高圧の水蒸気中で4. O(1’
cX 12 Hr行なう。そして、このオートクレーブ
処理は材料の耐蝕性と検査と被処理材(シ゛ルカロイー
4製燃料チャネル)の表面に保護性の酸化膜を形成させ
ることを目的としている。
しかし最近報告される燃料チャネルの炉内腐蝕状況から
判断して、白色斑点状の局部腐蝕、即ち、7デユラー腐
蝕に対してこのようなオートクレーブ処理は有効な方法
とはいえない。
また、燃料チャネル耐蝕性検査は、50 (1’Cで1
05気圧の水蒸気中に24.8r放置する腐蝕試験によ
り行なわれる。この耐蝕性検査の結果か伝水蒸気中に酸
素が多く含有されると7デユラー腐蝕は全く発生しなく
なることか゛わかった。これを第1図により説明する。
この第1図において、横軸の1は火気封入無脱気、2は
酸素封入無鋭気、3は大気封入脱気(標準腐蝕試験)、
4はAr封封入無電気5はN2月人無鋭気を示し、A域
は(水蒸気+酸素)雰囲気、B域は(水蒸気+Ar又は
N2)雰囲気を示す。そして、試験条件は、温度:50
0゛C1圧力ニ 1 f’l 5 alg、時間:24
Hrである。第1図において、・、Of、tA材(通常
工程材)、ム、△はB +4 (β焼入れを板厚20+
n+nで行なったらの)、■、「1は0材(最終板厚で
a十β熱処理を行なったもの)である。しかして、この
第1図より明らかであるが、水蒸気に酸素か含有されて
いる1および2の場合は、腐蝕増量か(歪めて少なく、
これに反し′乙水蒸気にAr又はN2を含有さぜた場合
には腐蝕増量か格段に多くなっており、水蒸気に酸素か
含有されると7デユラー腐蝕は発生しなくなることがわ
かる。
本発明者は、1.記に説明したノルフニウム合金製描造
材料の原子炉における挙動および燃料チャネルの耐蝕性
検査の結果から、7デユラー腐蝕に−)いて研究した結
果、ノルコニウム合金製(例えば、ノルカロイ−4)の
燃料チャネル、燃料被覆管等の表面に予め緻密な黒色酸
化膜を形成させておくことにより腐蝕増量は減少し、白
色斑点(ノデ゛コール)の発生を抑制することを知見し
、オーlクレープ内でツルコニウム合金を処理する新し
いノj法を見出したのである。
本発明に係るジルコニウム合金のオートクレーブ処理法
の特徴とするところは、ジルコニウム合金を水蒸気に酸
素を含有させた雰囲気中でオートクレーブ処理を行なう
ことにある。
本発明に係るジルコニウム合金のオートクレーブ処理法
に−)いて詳細に説明する。
沸騰水型軽水炉用の燃料チャネル(ン゛ルヵロイー・1
製)を例として説明するが゛、池の原子〜炉および曲の
構造材第1、例えば燃*1被覆管等についても同しであ
る。
オートクレーブの雰囲気は、水蒸気に酸素を含有させる
か、このオートクレーブ処理時の耐蝕性、即ち、耐7デ
ユラー腐蝕向−1−のために必要な酸素分圧は、in’
へH16T)aとする。即ち、通常行なわれている5(
)0℃X i f)5 th/cm2の水蒸気中に24
時間保持する腐蝕試験時に、火気封入ままで■温冷中に
脱気を行なわないと腐蝕増量が少なく、ノデュラー腐蝕
を起さなくなり、この雰囲気中で形成された酸化膜が耐
7デユラー腐蝕性を向」ニさせる性質を有するもので、
酸素分圧は5×H’l’Paであり、また、550”C
X2411rのオ5− 一トクレーブ処理法として、酸素を]4人してIIJ′
L気を行なわなければ、7・〜3(μm程度の酸化膜か
形成され(1(15K8/<:■o”の水蒸気+酸素)
、この試11にa常の5 (10’(”X 1 (15
Kg/c1o’水蒸気×2=1.llrの腐蝕試験を行
なってち/デュラー腐蝕は起らず、この時の酸素分圧は
2 、8 X l (’l 5Y”aである。そして、
このような実験結果より、オートクレーブ処理時の酸素
分圧は形成される酸化膜の特性を大きく左右するもので
・あり、酸素分圧がIf)3Pa未渦では要求される酸
化膜を形成するのに処理時間が長くかかったり、処理温
度を−1−げなければならず、また、酸素分圧か10’
Paを越えても酸化反応を促進して酸化膜が形成し易く
なることもなく、逆に高圧の酸素を取扱うことによる処
理時の操作が作力化くなり、か一つ、不経済である。よ
って、オートクレーブ処理に際しての水蒸気と酸素との
雰囲気の酸素分圧は103Pa・〜l f−16P a
とするのがiM当で゛ある。
オートクレーブにおける処理温度と処理時間は1、i 
0 (1’C−5f’l (1’Cおよび121−1r
−241(rであ6− リ、4 +10 ’C未満の温1文、+211r未満の
時間では耐7デユラー腐蝕向を向−1ニさせる酸化膜の
形成か充分ではなく、また、50 fi ’Cを越える
温度、24時間を越える時間では酸化膜は必要1:月−
には形成されず、不経済である。
次に、本発明に係るノルコニウム合金のオー1クレープ
処理法におけるL記に説明したオートクレーブ処理温度
と耐蝕性との関係に−〕いて第2図により説明すると、
オートクレーブ処理温度が、1 f)(1’CC10シ
1では腐蝕増量が多くなり、また、50(1’Cを越え
ると腐蝕増量か多くなることがわかる。
従って、オートクレーブ処理温度は400°C〜50t
i ’Cの範囲が適当である。なお、第2図において、
×はA +、1、△はB材、○はC村である。腐蝕検査
は、5 t’+ n ℃で2411r、](’15aL
g水蒸気+酸素の条(+1で行なっtこ。
8− 本発明に係るン゛ルコニウ!、合金のオー1クレーブ処
理法の実施例を説明する。
実施例 (1)使用供試+( 0、・・・・A材(通常上程率() /\、ム・・司書((β焼入れを板厚20mmで行なり
t、−もの) I−1、■・・・C材(最終板厚で・α→−β熱処理を
行ったしの) (2)処、pl法 ○、△、[]・・・オートり1/−ブ処理(水蒸気」−
酸素) ・、ム、■・・・混合ガスによる酸化処理(酸素+Ar
);比較例処理法 (:()比較例の混合ガスによる酸化処理法の酸化条1
′I A・・・、ム、−の場合 5(’) (’l ’CX 2 IIr、8 (1%A
rと20%0.混合ガス流中、酸素分圧2Xlr)’P
a、膜厚1.2〜1、:)μmn 「う・・・、ム、−の場合 5f)f) ’(: X 611r、))0%Arと:
?0%02混合り゛大流中、酸素分圧2 X I fl
 ’ I’a、膜厚11.1−1、iμハ) (・1)本発明のオートクレーフ処j111法(二・・
(、)、△、[lの場合 、i it O’CX 241b(酸素飼犬11q4気
なし)、105に8/′(ln゛の水蒸気−1−酸素、
酸素分子+l<J2 、3 XI fl 51”a、膜
厚1.1メl[111)・・0、△、1−1の場合 45 i)’CX 2411r(酸素旧人11(L気な
し)、105Kg1cなの水蒸気士酸素、酸素分圧2.
4. Xl 0 ’ l)a、膜厚的1.!〕μ口1こ
のようにして、処理された各使用供試材に−)いて腐蝕
検査(5f−1(”l ’Cl2−Dir、I (15
at、g水蒸気)を行なった結1jを第:3図により説
明する。
オートクレーフ処理を行なったCおよびl)は何れの供
試+(においても腐蝕増電は少なく、litに混合力゛
ス中で゛酸化処理したAIjよび[3の場合は何れの供
試杓においても腐蝕増Vは多いことかわかる。
9− 従って、この実施例からもわかるように本発明に係るジ
ルコニウム合金のオートクレーブ処理法によれば膚1蝕
f]の陵れた構造材か1:1られる。
以」−説明したように、本発明に係るノルコニウム合金
のオー1クレープ処理法は上記の描成を有しているから
、ジルコニウム合金に対して極めて優れた耐ノデュラー
腐蝕性を付り−することがで゛きるという効果を奏する
【図面の簡単な説明】
第1図は封入ガスの違いによる腐蝕増量を示す図、第2
図はオートクレーブ処理時の温度と腐蝕増h1を示す図
、第3図は本発明に係るジルコニウム合金のオートクレ
ーブ処理法とそれl:J、外の処理法との腐蝕増電を示
す図である。 11− 一1〇−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ン′ルフニウム合金を水蒸気に酸素を含有させた雰囲気
    中でオートクレーブ処理を行なうことを特徴とするジル
    コニウム合金のオートクレーブ処理法。
JP58144202A 1983-08-06 1983-08-06 ジルコニウム合金のオ−トクレ−ブ処理法 Pending JPS6036654A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58144202A JPS6036654A (ja) 1983-08-06 1983-08-06 ジルコニウム合金のオ−トクレ−ブ処理法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58144202A JPS6036654A (ja) 1983-08-06 1983-08-06 ジルコニウム合金のオ−トクレ−ブ処理法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6036654A true JPS6036654A (ja) 1985-02-25

Family

ID=15356592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58144202A Pending JPS6036654A (ja) 1983-08-06 1983-08-06 ジルコニウム合金のオ−トクレ−ブ処理法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6036654A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003008657A1 (en) * 2001-07-20 2003-01-30 Smith & Newphew, Inc. Method of surface oxidizing zirconium and zirconium alloys and resulting product
US7582117B2 (en) 1997-03-27 2009-09-01 Smith & Nephew Inc. Method of surface oxidizing zirconium and zirconium alloys and resulting product
US7968209B2 (en) 2005-12-15 2011-06-28 Smith & Nephew, Inc. Diffusion-hardened medical implant

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7582117B2 (en) 1997-03-27 2009-09-01 Smith & Nephew Inc. Method of surface oxidizing zirconium and zirconium alloys and resulting product
WO2003008657A1 (en) * 2001-07-20 2003-01-30 Smith & Newphew, Inc. Method of surface oxidizing zirconium and zirconium alloys and resulting product
US7968209B2 (en) 2005-12-15 2011-06-28 Smith & Nephew, Inc. Diffusion-hardened medical implant
US8647701B2 (en) 2005-12-15 2014-02-11 Smith & Nephew, Inc. Diffusion-hardened medical implant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0181192B1 (en) Method of reducing radioactivity in nuclear plant
EP0155168B1 (en) Composite nuclear fuel element cladding tube
EP0326896A1 (en) Nuclear fuel element having oxidation resistant cladding
EP0399223A1 (en) Corrosion resistant cladding for nuclear fuel rods
JPH0790522A (ja) 亀裂成長抵抗性に優れたジルカロイ管の製造方法
KR19990035962A (ko) 핵연료 어셈블리용 튜브 및 튜브 제조방법
JP2846266B2 (ja) 被覆管
CN109628830A (zh) 一种核反应堆燃料包壳及包壳涂层用的FeCrSi合金材料及热处理方法
US5188676A (en) Method for annealing zircaloy to improve nodular corrosion resistance
US4613479A (en) Water reactor fuel cladding
JPS6036654A (ja) ジルコニウム合金のオ−トクレ−ブ処理法
KR101779128B1 (ko) 경수로 사고저항성이 우수한 듀플렉스 조직을 갖는 스테인리스강 핵연료 피복관 및 이의 제조방법
JPS6224182A (ja) 原子炉燃料被覆管
Fujita et al. Stress corrosion cracking of sensitized type 304 stainless steel in high temperature water under gamma ray irradiation
JPH09502533A (ja) 高温水中で低腐食電位を保つための酸化物皮膜導電率の調整
EP3093369B1 (en) Method for inner-contour passivation of steel surfaces of nuclear reactor
KR940003704B1 (ko) 수형 원자로 연료 피복관
US20010038677A1 (en) Catalytic hydrogen peroxide decomposer in water-cooled reactors
Grönwall et al. Intercrystalline stress corrosion cracking of INCONEL 600 inspection tubes in the Ågesta reactor
Sabol et al. Improved PWR fuel cladding
JPH01159362A (ja) Ni基合金伝熱管の熱処理方法
US5761263A (en) Nuclear fuel rod and method of manufacturing the same
US4169743A (en) Zirconium-base alloy nuclear fuel container and method
JPH07248391A (ja) 核燃料被覆管およびその製造方法
JP2500165B2 (ja) 燃料被覆管の製造方法