JPS61210166A - ジルコニウムニオブ合金薄肉管の製造方法 - Google Patents
ジルコニウムニオブ合金薄肉管の製造方法Info
- Publication number
- JPS61210166A JPS61210166A JP61011802A JP1180286A JPS61210166A JP S61210166 A JPS61210166 A JP S61210166A JP 61011802 A JP61011802 A JP 61011802A JP 1180286 A JP1180286 A JP 1180286A JP S61210166 A JPS61210166 A JP S61210166A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- niobium
- zirconium
- weight
- tube member
- annealed
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
- C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
- C22F1/186—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of zirconium or alloys based thereon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Forging (AREA)
- Extrusion Of Metal (AREA)
- Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Metal Extraction Processes (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】
日 の ５
本発明はジルコニウムニオブ合金から高温の水性環境に
対して耐食性をもつ特定のミクロ構造を有する核燃料被
覆管の如き物品の製法に関するものである。
対して耐食性をもつ特定のミクロ構造を有する核燃料被
覆管の如き物品の製法に関するものである。
ジルコニウムニオブ（Ｚｒ−Ｎｂ）二元合金は高強度を
もつために従来から原子力産業にとって関心の的であっ
た。現世代のカナダの重水素ウラニウム（ＣＡ Ｎ Ｄ
Ｕ ）ＪＪＸ子炉用の標準圧力管材料として、２．５
重量％のニオブを含むジルコニウムか金を最終的に選択
するに至らしめたのは良好な耐食性と共にこの特性であ
る。本来ジルコニウムニオブ合金はＺ １ｒｃａｌｏｙ
２またはＺ １ｒｃａｌｏｙ −４の如き現存合金
に比較して放射線照射により促進される腐食に対する抵
抗力が劣るものと考えらていたが、これらのジルコニウ
ムニオブ合金は実際にはＪ 、Ｅ 、ＬｅＳｕｒｆの論
文（＾ＳＴＭ刊、５ＴＰ−４５８）により記載される如
く適正に熱処理を行なった時には、優れた原子炉内の耐
食性を呈することが最終的に明らかになった。この知見
の結果、次の世代の高性能軽水炉における燃料被覆管材
料の候補としてジルコニウムニオブ合金に対する関心は
漸増しつつある。
もつために従来から原子力産業にとって関心の的であっ
た。現世代のカナダの重水素ウラニウム（ＣＡ Ｎ Ｄ
Ｕ ）ＪＪＸ子炉用の標準圧力管材料として、２．５
重量％のニオブを含むジルコニウムか金を最終的に選択
するに至らしめたのは良好な耐食性と共にこの特性であ
る。本来ジルコニウムニオブ合金はＺ １ｒｃａｌｏｙ
２またはＺ １ｒｃａｌｏｙ −４の如き現存合金
に比較して放射線照射により促進される腐食に対する抵
抗力が劣るものと考えらていたが、これらのジルコニウ
ムニオブ合金は実際にはＪ 、Ｅ 、ＬｅＳｕｒｆの論
文（＾ＳＴＭ刊、５ＴＰ−４５８）により記載される如
く適正に熱処理を行なった時には、優れた原子炉内の耐
食性を呈することが最終的に明らかになった。この知見
の結果、次の世代の高性能軽水炉における燃料被覆管材
料の候補としてジルコニウムニオブ合金に対する関心は
漸増しつつある。
現在ノところ、燃料被覆材としてのジルコニウムニオブ
合金を成功裡に採用することを阻み得る１つの大きな短
所がある。この問題は、優れた耐食性が下記の如き多段
階の処理工程の適用の後に始めて得られるという事実に
起因する。即ち、０８５０〜９５０℃で焼なまして水で
急冷し、０１０〜３０％に圧下するように冷間加工しく
任意）、■約５００℃で約２４時間焼なましを行なう、
このような処理はジルコニウムニオブ合金が肉厚圧力管
としてｒＭ発されたものであるから、肉厚の圧力管に対
しては容易に適用されるが、配管の形状の維持と関連す
る諸問題を引き起こす特有の厳しい寸法上の仕様及び長
い長さく４ＩＩｌ！で）を有する工業的に製造された薄
肉管に対しては適用できない。このため、燃料被覆管と
して使用するためには、ジルコニウムニオブ合金からの
薄肉管部材製造のため別の処理方法を用いることが必要
となる。
合金を成功裡に採用することを阻み得る１つの大きな短
所がある。この問題は、優れた耐食性が下記の如き多段
階の処理工程の適用の後に始めて得られるという事実に
起因する。即ち、０８５０〜９５０℃で焼なまして水で
急冷し、０１０〜３０％に圧下するように冷間加工しく
任意）、■約５００℃で約２４時間焼なましを行なう、
このような処理はジルコニウムニオブ合金が肉厚圧力管
としてｒＭ発されたものであるから、肉厚の圧力管に対
しては容易に適用されるが、配管の形状の維持と関連す
る諸問題を引き起こす特有の厳しい寸法上の仕様及び長
い長さく４ＩＩｌ！で）を有する工業的に製造された薄
肉管に対しては適用できない。このため、燃料被覆管と
して使用するためには、ジルコニウムニオブ合金からの
薄肉管部材製造のため別の処理方法を用いることが必要
となる。
また、このような処理方法は優れた耐食性を生ずるもの
でなければならないと同時に、燃料被覆管部材の工業的
製造において用いられる常用手段とも一致しなければな
らない。
でなければならないと同時に、燃料被覆管部材の工業的
製造において用いられる常用手段とも一致しなければな
らない。
冷間加工工程と最終低温焼なまし工程との間に比較的低
温の焼なまし工程を用いることにより、非常に長い最終
焼なまし時間を必要としない方法によって、ジルコニウ
ムニオブ合金の約１．０２１（０，０４０インチ）以下
の薄い肉厚の管部材に製造することができ、これが優れ
た耐食性を呈することを見出した０本発明の処理技法を
用いることにより、二次相のβニオブ粒子が非常に微細
な粒子としてジルコニウムのマトリックス中に均一に分
散されたミクロ組織をもち且つ原子炉内及び原子炉外の
両方の条件下で優れた耐食性をもつ薄肉管部材を製造す
ることができる。
温の焼なまし工程を用いることにより、非常に長い最終
焼なまし時間を必要としない方法によって、ジルコニウ
ムニオブ合金の約１．０２１（０，０４０インチ）以下
の薄い肉厚の管部材に製造することができ、これが優れ
た耐食性を呈することを見出した０本発明の処理技法を
用いることにより、二次相のβニオブ粒子が非常に微細
な粒子としてジルコニウムのマトリックス中に均一に分
散されたミクロ組織をもち且つ原子炉内及び原子炉外の
両方の条件下で優れた耐食性をもつ薄肉管部材を製造す
ることができる。
Ｈの
本発明によれば薄肉管部材が１〜２．５重量％のニオブ
を含むジルコニウムニオブ合金から形成され、得られた
管部材は低い押出し温度及び冷間加工／低い焼なまし温
度及び低い最終焼なまし温度を用いてニオブ粒子が材料
中に約８００Å以下の粒子として均一に分散されたミク
ロ構造となすことによって優れた耐食性を有するものと
なる。
を含むジルコニウムニオブ合金から形成され、得られた
管部材は低い押出し温度及び冷間加工／低い焼なまし温
度及び低い最終焼なまし温度を用いてニオブ粒子が材料
中に約８００Å以下の粒子として均一に分散されたミク
ロ構造となすことによって優れた耐食性を有するものと
なる。
ジルコニウムニオブのビレットは、最初にβ焼入れを行
なって急速に冷却し、次いで６５０”Ｃ以下の温度で押
出成形して被覆管部材（ｔｕｂｅ ５ｈｅｌｌ）を形成
し、被覆管部材はその後ピルガ−（ｐｉｌｇｅｒ）圧延
等により複数工程において冷間加工される。
なって急速に冷却し、次いで６５０”Ｃ以下の温度で押
出成形して被覆管部材（ｔｕｂｅ ５ｈｅｌｌ）を形成
し、被覆管部材はその後ピルガ−（ｐｉｌｇｅｒ）圧延
等により複数工程において冷間加工される。
冷間加工工程間に、被覆管部材は６５０’Ｃ以下の低い
温度で焼なましが行なわれる。こうして得られた被覆管
部材は６００℃以下の温度、望ましくは５００℃以下の
低い温度で最終焼なましを行なって薄肉管部材に所要の
ミクロ構造が付与される。
温度で焼なましが行なわれる。こうして得られた被覆管
部材は６００℃以下の温度、望ましくは５００℃以下の
低い温度で最終焼なましを行なって薄肉管部材に所要の
ミクロ構造が付与される。
本発明の上記及び他の特質については、以下の記述及び
図に関する説明がら明らかになるであろう。
図に関する説明がら明らかになるであろう。
Ｋ−」Ｌ」」
本発明によればジルコニウムニオブ合金から優れた耐食
性及び難水素化物形成性の薄肉管部材が構造される。
性及び難水素化物形成性の薄肉管部材が構造される。
本発明方法の対象となる合金は約１．０〜２．５重量％
のニオブを含むジルコニウム合金である。
のニオブを含むジルコニウム合金である。
特に、１．０重量％のニオブ及び２．５重量％のニオブ
を含有するジルコニウム合金が有用である。
を含有するジルコニウム合金が有用である。
ジルコニウムニオブ合金は、銅、鉄、モリブデン、ニッ
ケル、タングステン、バナジウム及びクロムのような第
３元素を約０．５重量％以下の少量含んでいてもよい６
例えば、ニオブ２．５重量％及び銅０．５重量％を含む
ジルコニウム合金が使用可能である。
ケル、タングステン、バナジウム及びクロムのような第
３元素を約０．５重量％以下の少量含んでいてもよい６
例えば、ニオブ２．５重量％及び銅０．５重量％を含む
ジルコニウム合金が使用可能である。
本発明の合金は、合金を約９５０〜１０００’Ｃまで加
熱してこれをα＋β相からα相への転移温度以下の温度
に水で焼入れを行なうことにより最初にβ処理される０
次にビレットに、その中心線に沿って軸方向の穴を窄孔
し、所要寸法まで外径を加工し、ビレットの表面に潤滑
剤を塗布することにより押出し工程の用意をする０次い
で、ビレットの直径を従来の温度よりも低い温度、即ち
約７００℃以下の温度で台形円錐形状のダイを通してマ
ンドレル上で押出成形により細くする０合金に応じて約
８５０〜１０５０℃に加熱した後急冷することにより、
押出成形した被覆管部材のβ焼なましを行なうことがで
きる。次に、ビレットは一次加工工程において肉厚及び
外径を減少するためにピルガ−圧延によって冷間加工す
ることができる。この中間的な製品はＴＲＥＸ（管材圧
下押出）材と呼ばれ、次に冷間加工、低温焼なましと最
終的な焼なましによる加工のため管材ミルに送られて所
要の薄肉管部材を製造する。薄肉管部材の形成において
は、材料はピルガ−圧延により冷間加工され、３〜５工
程もしくは３〜４工程の冷間加工が行なわれる。
熱してこれをα＋β相からα相への転移温度以下の温度
に水で焼入れを行なうことにより最初にβ処理される０
次にビレットに、その中心線に沿って軸方向の穴を窄孔
し、所要寸法まで外径を加工し、ビレットの表面に潤滑
剤を塗布することにより押出し工程の用意をする０次い
で、ビレットの直径を従来の温度よりも低い温度、即ち
約７００℃以下の温度で台形円錐形状のダイを通してマ
ンドレル上で押出成形により細くする０合金に応じて約
８５０〜１０５０℃に加熱した後急冷することにより、
押出成形した被覆管部材のβ焼なましを行なうことがで
きる。次に、ビレットは一次加工工程において肉厚及び
外径を減少するためにピルガ−圧延によって冷間加工す
ることができる。この中間的な製品はＴＲＥＸ（管材圧
下押出）材と呼ばれ、次に冷間加工、低温焼なましと最
終的な焼なましによる加工のため管材ミルに送られて所
要の薄肉管部材を製造する。薄肉管部材の形成において
は、材料はピルガ−圧延により冷間加工され、３〜５工
程もしくは３〜４工程の冷間加工が行なわれる。
本発明は、合金元素が細かく粉砕された状態でジルコニ
ウム中に均一に分散された薄い肉厚のジルコニウム合金
管部材を製造する。均一に分散された粒子は８００オン
グストローム（λ）以下の平均粒度を呈し、平均粒度は
約５００Å以下であることが望ましい。
ウム中に均一に分散された薄い肉厚のジルコニウム合金
管部材を製造する。均一に分散された粒子は８００オン
グストローム（λ）以下の平均粒度を呈し、平均粒度は
約５００Å以下であることが望ましい。
本発明によれば、ニオブを含むジルコニウム合金が第１
図の工程概要図で示すように被覆管に加工される。
図の工程概要図で示すように被覆管に加工される。
ニオブ１，０重量％と残りがジルコニウムであるニオブ
含有ジルコニウム合金（Ａ）のインゴットを従来通り直
径が約１５ｃｍ（６インチ）のビレットに荒延べする（
工程１）０次いで直径が約１５ｃｍ（６インチ）のビレ
ットをβ処理（工程２）するが、この工程はビレットを
約９６８〜９９６℃（１７７５〜１８２５下）で約１５
分間炉内で保持した後ビレットを水で焼入れすることか
らなっている。この時点において、β処理されたビレッ
トを機械加工し、ビレットに穴を室孔し、押出成形に備
えて検査が行なわれる０次いで、中空のニオブ含有ジル
コニウム合金のビレットを約６４９℃（１２００下）に
加熱し、外径が約６．４ｃ＋＋＋（２，５インチ）、肉
厚が約１．１ｃｍ（０，４３インチ）の中空の管部材に
押出成形する。
含有ジルコニウム合金（Ａ）のインゴットを従来通り直
径が約１５ｃｍ（６インチ）のビレットに荒延べする（
工程１）０次いで直径が約１５ｃｍ（６インチ）のビレ
ットをβ処理（工程２）するが、この工程はビレットを
約９６８〜９９６℃（１７７５〜１８２５下）で約１５
分間炉内で保持した後ビレットを水で焼入れすることか
らなっている。この時点において、β処理されたビレッ
トを機械加工し、ビレットに穴を室孔し、押出成形に備
えて検査が行なわれる０次いで、中空のニオブ含有ジル
コニウム合金のビレットを約６４９℃（１２００下）に
加熱し、外径が約６．４ｃ＋＋＋（２，５インチ）、肉
厚が約１．１ｃｍ（０，４３インチ）の中空の管部材に
押出成形する。
押出成形された中空の管部材は、これを最初の冷間加工
（ピルガ−圧延）工程（工程５）に備えて１５分間９４
５℃（１７５０下）でβ焼なましく工程４）する、この
焼なまし押出成形材は工程５において約４．４５ ａｍ
（１，７５インチ）の外径及び約０．７６ｃｍ（０，３
インチ）の肉厚を有するＴＲＥＸにピルガ−圧延され、
このＴＲＥＸは次いで、約５００℃（９３２下）で８時
間焼なましが行なわれる（工程６）０次にＴＲＥＸの焼
なましに続いて、これを約３．１８ｃ＋ｅ（１，２５イ
ンチ）の外径及び約０．４１ｅａ（０，１６インチ）の
肉厚を有する被覆管部材に冷間ピルガ−圧延する（工程
７）０次いで被覆管部材は更に焼なましを行ない、以下
の手順に従って冷間加工される。被覆管部材を７．５時
間約５２４℃（９７５下）で焼なましを行ない（工程８
）、更にこの被覆管部材を約２．２２ｃｍ（０，８７５
インチ）の外径及び約０−２２ｃｍ（０，０８５インチ
）の肉厚を有する被覆管部材へ圧下するため冷間ピルガ
−圧延を行なった（工程９）、この被覆管部材を再び７
゜５時間約５２４℃（９７６下）で焼なましを行なった
（工程１ｏ）、焼なました被覆管部材は再び冷間ピルガ
−圧延されて（工程１１）、約１．５３ｃｍ（０，６０
２インチ）の外径及び約０．１１ａｍ（０，０４５イン
チ）の肉厚を有する被覆管部材を得た。更に、７．５時
間約５２４（９７５下）で冷間焼なましを行ない（工程
１２）、被覆管部材を最終的に冷間ピルガ−圧延（工程
１３）して約１．０７ｃ＋＊（０，４２３インチ）の外
径及び約０．０６ｅ輪（０，０２５インチ）の肉厚を有
する管部材を得た。この管部材は次に４時間約４２７℃
（８００下）で最終的な焼なましが行なわれた（工程１
４）。
（ピルガ−圧延）工程（工程５）に備えて１５分間９４
５℃（１７５０下）でβ焼なましく工程４）する、この
焼なまし押出成形材は工程５において約４．４５ ａｍ
（１，７５インチ）の外径及び約０．７６ｃｍ（０，３
インチ）の肉厚を有するＴＲＥＸにピルガ−圧延され、
このＴＲＥＸは次いで、約５００℃（９３２下）で８時
間焼なましが行なわれる（工程６）０次にＴＲＥＸの焼
なましに続いて、これを約３．１８ｃ＋ｅ（１，２５イ
ンチ）の外径及び約０．４１ｅａ（０，１６インチ）の
肉厚を有する被覆管部材に冷間ピルガ−圧延する（工程
７）０次いで被覆管部材は更に焼なましを行ない、以下
の手順に従って冷間加工される。被覆管部材を７．５時
間約５２４℃（９７５下）で焼なましを行ない（工程８
）、更にこの被覆管部材を約２．２２ｃｍ（０，８７５
インチ）の外径及び約０−２２ｃｍ（０，０８５インチ
）の肉厚を有する被覆管部材へ圧下するため冷間ピルガ
−圧延を行なった（工程９）、この被覆管部材を再び７
゜５時間約５２４℃（９７６下）で焼なましを行なった
（工程１ｏ）、焼なました被覆管部材は再び冷間ピルガ
−圧延されて（工程１１）、約１．５３ｃｍ（０，６０
２インチ）の外径及び約０．１１ａｍ（０，０４５イン
チ）の肉厚を有する被覆管部材を得た。更に、７．５時
間約５２４（９７５下）で冷間焼なましを行ない（工程
１２）、被覆管部材を最終的に冷間ピルガ−圧延（工程
１３）して約１．０７ｃ＋＊（０，４２３インチ）の外
径及び約０．０６ｅ輪（０，０２５インチ）の肉厚を有
する管部材を得た。この管部材は次に４時間約４２７℃
（８００下）で最終的な焼なましが行なわれた（工程１
４）。
ニオブ２．５重量％を含み、残りがジルコニウムである
第２のニオブ含有合金（Ｂ）のインゴットを本発明方法
に従って処理し、下記の点で変えた以外は組成りのイン
ゴットを組成Ａと同様に処理した。ＴＲＥＸを調べた結
果、組成りは適正なβ焼なましが行なわれず、工程７に
先立って更に８時間約５８０℃（１０７６下）で別の焼
なましを行なった。また、組成りから形成された管部材
に対する冷間加工は８時間約５８０℃（１０７６下）で
行なった［Ａの場合には約５２４℃（９７５下）の温度
で７．５時間である］。最終的な焼なましを含む残りの
処理工程は組成Ａに用いたものと同じであった。
第２のニオブ含有合金（Ｂ）のインゴットを本発明方法
に従って処理し、下記の点で変えた以外は組成りのイン
ゴットを組成Ａと同様に処理した。ＴＲＥＸを調べた結
果、組成りは適正なβ焼なましが行なわれず、工程７に
先立って更に８時間約５８０℃（１０７６下）で別の焼
なましを行なった。また、組成りから形成された管部材
に対する冷間加工は８時間約５８０℃（１０７６下）で
行なった［Ａの場合には約５２４℃（９７５下）の温度
で７．５時間である］。最終的な焼なましを含む残りの
処理工程は組成Ａに用いたものと同じであった。
ニオブ２．５重量％と銅０．５重量％を含み、残りがジ
ルコニウムである第３のニオブ含有合金（Ｃ）のインゴ
ットを本発明に従って処理したが、組成Ｃのインゴット
は工程５までは組成Ａと同様に処理した。次いでＴＲＥ
Ｘを８時間約６００℃（１１１２下）で工程６において
焼なましを行なった。工程７の冷間加工を試みた時、横
断亀裂が現れた。従って、この材料を更に約６８５℃（
１２６５下）で３時間別の焼なましを行ない、次いでこ
の材料を工程７を施したが、うまくピルガ−圧延が行な
われた。また、被覆管部材の最初の焼なまし工程即ち工
程８を約５９３℃（１１００下）で８時間行なった。そ
の後、組成りの場合と同様に約５８０℃（１０７６下）
で行なった。最終冷却加工工程即ち工程１３の後、管部
材は最終焼なまし即ち工程１４を約４８０℃（８９６下
）で７．５時間行なった。
ルコニウムである第３のニオブ含有合金（Ｃ）のインゴ
ットを本発明に従って処理したが、組成Ｃのインゴット
は工程５までは組成Ａと同様に処理した。次いでＴＲＥ
Ｘを８時間約６００℃（１１１２下）で工程６において
焼なましを行なった。工程７の冷間加工を試みた時、横
断亀裂が現れた。従って、この材料を更に約６８５℃（
１２６５下）で３時間別の焼なましを行ない、次いでこ
の材料を工程７を施したが、うまくピルガ−圧延が行な
われた。また、被覆管部材の最初の焼なまし工程即ち工
程８を約５９３℃（１１００下）で８時間行なった。そ
の後、組成りの場合と同様に約５８０℃（１０７６下）
で行なった。最終冷却加工工程即ち工程１３の後、管部
材は最終焼なまし即ち工程１４を約４８０℃（８９６下
）で７．５時間行なった。
上記の如く処理した組成Ａ、Ｂ及びＣの管材の応力除去
部分を１０．３ＭＰａのスチーム中４２７℃で及び１８
．７ＭＰａの水中３６０℃で静止オートクレーブ内で腐
食試験を行ない、Ｚ １ｒｃａｌｏｙ−４の類似の腐食
試験の結果と比較した。この腐食試験の結果を表１に示
す。本発明により処理したジルコニウムニオブ合金がＺ
１ｒｃａｌｏｙ −４の耐食性よりも優れた耐食性を
有することを示している。
部分を１０．３ＭＰａのスチーム中４２７℃で及び１８
．７ＭＰａの水中３６０℃で静止オートクレーブ内で腐
食試験を行ない、Ｚ １ｒｃａｌｏｙ−４の類似の腐食
試験の結果と比較した。この腐食試験の結果を表１に示
す。本発明により処理したジルコニウムニオブ合金がＺ
１ｒｃａｌｏｙ −４の耐食性よりも優れた耐食性を
有することを示している。
更に、本発明により処理した合金の耐食性の確証はＪ
、Ｅ 、ＬｅＳ ｕｒｆ著ｒ２．５Ｎｂジルコニウム合
金の腐食挙動−ニオブジルコニウム及びその合金に関す
る用途と関連する現象」［＾ＳＴＭ （米国材料試験協
会）ＳＴＰ４５Ｂ、１９６９年刊、２８６〜３００頁コ
に記載される如き「熱処理を施した」条件下の２．５％
のジルコニウムニオブの腐食率を特徴とする公表された
データに対し、２．５重量％のニオブを含むニオブ含有
合金（合金Ｂ）の管部材の腐食率を比較することによっ
て得られる。この比較を表■に示す：東−り 管部材及びへＥＣＬ熱処理板材 Ｂ Ｏ，２１＊熱処
理を施したＡＥＣＬ： ａ）焼入れ＋時効 ０．４３ｂ）焼
入れ＋１０％冷間加工十時効 ０，３９Ｃ）焼入れ＋
２０％冷間加工十時効 ０．１３ｄ）焼入れ＋３０％
冷間加工＋時効 ０．０８＊（註）：焼入れ温度＝８
８０℃ 時効処理＝２４時間、５００℃ 本発明により処理された合金の優れた耐食性の別の確証
は、燃料棒の被覆に対して行なった照射後の試験によっ
て得られる。ベルギーのモルに設置されたＢＲ−３型加
圧水型原子炉において、約７箇月半にわたって〈出力状
態で）実験用の２種のＺｒ−Ｎｂ合金が被曝状態に置か
れた。５本の高出力燃料棒を取外して５つの高さに分け
、１つの部分の高さをピーク出力位置に、２つの部分を
ピーク出力位置の上下９０％出力位置に、また２つの部
分を端部付近の５０％出力位置に置いた。これら５つの
部分から酸化物の最小、最大及び平均の厚さをＺ １ｒ
ｃａｌｏｙ −４と比較して表■に列挙する。
、Ｅ 、ＬｅＳ ｕｒｆ著ｒ２．５Ｎｂジルコニウム合
金の腐食挙動−ニオブジルコニウム及びその合金に関す
る用途と関連する現象」［＾ＳＴＭ （米国材料試験協
会）ＳＴＰ４５Ｂ、１９６９年刊、２８６〜３００頁コ
に記載される如き「熱処理を施した」条件下の２．５％
のジルコニウムニオブの腐食率を特徴とする公表された
データに対し、２．５重量％のニオブを含むニオブ含有
合金（合金Ｂ）の管部材の腐食率を比較することによっ
て得られる。この比較を表■に示す：東−り 管部材及びへＥＣＬ熱処理板材 Ｂ Ｏ，２１＊熱処
理を施したＡＥＣＬ： ａ）焼入れ＋時効 ０．４３ｂ）焼
入れ＋１０％冷間加工十時効 ０，３９Ｃ）焼入れ＋
２０％冷間加工十時効 ０．１３ｄ）焼入れ＋３０％
冷間加工＋時効 ０．０８＊（註）：焼入れ温度＝８
８０℃ 時効処理＝２４時間、５００℃ 本発明により処理された合金の優れた耐食性の別の確証
は、燃料棒の被覆に対して行なった照射後の試験によっ
て得られる。ベルギーのモルに設置されたＢＲ−３型加
圧水型原子炉において、約７箇月半にわたって〈出力状
態で）実験用の２種のＺｒ−Ｎｂ合金が被曝状態に置か
れた。５本の高出力燃料棒を取外して５つの高さに分け
、１つの部分の高さをピーク出力位置に、２つの部分を
ピーク出力位置の上下９０％出力位置に、また２つの部
分を端部付近の５０％出力位置に置いた。これら５つの
部分から酸化物の最小、最大及び平均の厚さをＺ １ｒ
ｃａｌｏｙ −４と比較して表■に列挙する。
Ｚｒ−１＄Ｎｂ（＾） １．９６２ ３．８７５
３．０１１Ｚｒ−２，５＄Ｎｂ（Ｂ） ２．２１
０ ３．０２２ ２．６６９Ｚｉｒｃａｌｏｙ
−４２，６３３４，２３４３，６５８これらの試験は、
本発明のニオブ含有ジルコニウム合金管がＺ １ｒｅａ
ｌｏｙ −４の炉内耐食性に勝る炉内耐食性を有するこ
とを示している。これは、過去においては「熱処理を施
した」２．５％のジルコニウムニオブ合金のみに拠って
得られた性状である（Ｊ 、Ｅ 、ＬｅＳ ｕｒｆ及び
Ａ 、Ｂ 、Ｊ ｏｈｎｓｏｎ Ｊ ｒ、著の［２，５
重量％のニオブ含有ジルコニウムの腐食に対する時効及
び照射の効果」［Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ３１（１９７
５年）（１５）コ参照）。
３．０１１Ｚｒ−２，５＄Ｎｂ（Ｂ） ２．２１
０ ３．０２２ ２．６６９Ｚｉｒｃａｌｏｙ
−４２，６３３４，２３４３，６５８これらの試験は、
本発明のニオブ含有ジルコニウム合金管がＺ １ｒｅａ
ｌｏｙ −４の炉内耐食性に勝る炉内耐食性を有するこ
とを示している。これは、過去においては「熱処理を施
した」２．５％のジルコニウムニオブ合金のみに拠って
得られた性状である（Ｊ 、Ｅ 、ＬｅＳ ｕｒｆ及び
Ａ 、Ｂ 、Ｊ ｏｈｎｓｏｎ Ｊ ｒ、著の［２，５
重量％のニオブ含有ジルコニウムの腐食に対する時効及
び照射の効果」［Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ３１（１９７
５年）（１５）コ参照）。
本発明により調製された管部材の優れた点の別の確証は
、１重量％のニオブを含むジルコニウム合金について２
つのグループの腐食データを提供する第２図に示されて
いる。第１のグループのデータ（破線：３５０℃、４０
０℃及び４５０℃）はソ連の標準的な処理技術により調
製された板材料についてのデータを報告すものである［
Ａ 、Ａ 。
、１重量％のニオブを含むジルコニウム合金について２
つのグループの腐食データを提供する第２図に示されて
いる。第１のグループのデータ（破線：３５０℃、４０
０℃及び４５０℃）はソ連の標準的な処理技術により調
製された板材料についてのデータを報告すものである［
Ａ 、Ａ 。
Ｋ １ｓｅｌｅｖ等のＡ Ｅ ＣＬ −１７２４（１９
６３年）参照］。
６３年）参照］。
第２のグループのデータ（実線＝３６０℃及び４２７℃
）は本発明により処理された管材から得たデータである
。ソ連の材料はそれぞれ３５０℃及び４００℃の比較的
低い腐食温度に曝されたものであるが、本発明の管部材
の優れた点はソ連の材料よりも高い温度の３６０℃及び
４２７℃においても重量増加が少ない事実によって示さ
れる。
）は本発明により処理された管材から得たデータである
。ソ連の材料はそれぞれ３５０℃及び４００℃の比較的
低い腐食温度に曝されたものであるが、本発明の管部材
の優れた点はソ連の材料よりも高い温度の３６０℃及び
４２７℃においても重量増加が少ない事実によって示さ
れる。
本処理法は、ニオブを含有するジルコニウム合金のミク
ロ構造における非常に微細な析出粒子の均一な分布を生
ずる。完全に焼なましを行なった管部材のミクロ構造は
、組成「Ａ」については第３Ａ図、第３Ｂ図、第３Ｃ図
及び第３Ｄ図において示され、組成ｒＢＪについては第
４Ａ図、第４Ｂ図、第４Ｃ図及び第４Ｄ図に、組成「Ｃ
」については第５Ａ図、第５Ｂ図、第５Ｃ図及び第５Ｄ
図に示されている。得られる微細な粒度の故に、透過電
子顕微鏡写真（Ｔ Ｅ Ｍ ）が撮影された。変形した
材料では、結晶粒界及び転位による回折効果が粒子の解
像力に影響を及ぼす、従って、分散の検討は完全な焼な
ましを行なった管材の最終製品について行なった０組成
Ａに対する最終焼なましサイクルは約５００℃（９３２
下）、８時間であり、組成り及びＣに対しては約６００
℃＜１１１２下）、８時間であった。焼なましな材料に
おける粒子の分布の特徴の結果は下記の如く表■に示さ
れる。
ロ構造における非常に微細な析出粒子の均一な分布を生
ずる。完全に焼なましを行なった管部材のミクロ構造は
、組成「Ａ」については第３Ａ図、第３Ｂ図、第３Ｃ図
及び第３Ｄ図において示され、組成ｒＢＪについては第
４Ａ図、第４Ｂ図、第４Ｃ図及び第４Ｄ図に、組成「Ｃ
」については第５Ａ図、第５Ｂ図、第５Ｃ図及び第５Ｄ
図に示されている。得られる微細な粒度の故に、透過電
子顕微鏡写真（Ｔ Ｅ Ｍ ）が撮影された。変形した
材料では、結晶粒界及び転位による回折効果が粒子の解
像力に影響を及ぼす、従って、分散の検討は完全な焼な
ましを行なった管材の最終製品について行なった０組成
Ａに対する最終焼なましサイクルは約５００℃（９３２
下）、８時間であり、組成り及びＣに対しては約６００
℃＜１１１２下）、８時間であった。焼なましな材料に
おける粒子の分布の特徴の結果は下記の如く表■に示さ
れる。
表−」Ｌ
焼なましを行なった製品の管部材に
Ａ ２３０ １１ × １０
′４Ｂ ４２０ １２ｘｌ
Ｏ”Ｃ４５０８ｘｌＯ” 観察された粒度及び密度数は比較的微細な分散を示して
いる。このことは、こ′れらのデータを従来の方法で処
理したＺ １ｒｅａｌｏｙ −４における粒度が３００
０人の範囲の平均粒子径と比較する時明らかである。
′４Ｂ ４２０ １２ｘｌ
Ｏ”Ｃ４５０８ｘｌＯ” 観察された粒度及び密度数は比較的微細な分散を示して
いる。このことは、こ′れらのデータを従来の方法で処
理したＺ １ｒｅａｌｏｙ −４における粒度が３００
０人の範囲の平均粒子径と比較する時明らかである。
第１図は本発明方法の一実施態様の工程図、第２図は本
発明方法により得られたニオブ１％を含むジルコニウム
ニオブ合金の優れた耐食性を既知のこの種の合金の耐食
性と比較して示すグラフ図、第３Ａ図、第３Ｂ図、第３
Ｃ図及び第３Ｄ図は本発明方法により調製されたニオブ
１．０重量％含有ジルコニウム合金から形成された完全
焼なまじ管材において観察された典型的な析出物分布及
び粒度を示す透過電子顕微鏡写真、第４Ａ図、第４Ｂ図
、第４Ｃ図及び第４Ｄ図は本発明方法により調製された
ニオブ２．５重量％含有ジルコニウム合金から形成され
た完全焼なまし管材において観察された典型的な析出物
分布及び粒度を示す透過電子顕微鏡写真、及び第５Ａ図
、第５Ｂ図、第５Ｃ図及び第５Ｄ図は本発明方法により
調製されたニオブ２．５重量％及び銅０．５重量％含有
ジルコニウム合金から形成された完全焼なまし管材にお
いて観察される典型的な析出物分布及び粒度を示す透過
電子顕微鏡写真である。 手続補正書 昭和６１年３月１４日
発明方法により得られたニオブ１％を含むジルコニウム
ニオブ合金の優れた耐食性を既知のこの種の合金の耐食
性と比較して示すグラフ図、第３Ａ図、第３Ｂ図、第３
Ｃ図及び第３Ｄ図は本発明方法により調製されたニオブ
１．０重量％含有ジルコニウム合金から形成された完全
焼なまじ管材において観察された典型的な析出物分布及
び粒度を示す透過電子顕微鏡写真、第４Ａ図、第４Ｂ図
、第４Ｃ図及び第４Ｄ図は本発明方法により調製された
ニオブ２．５重量％含有ジルコニウム合金から形成され
た完全焼なまし管材において観察された典型的な析出物
分布及び粒度を示す透過電子顕微鏡写真、及び第５Ａ図
、第５Ｂ図、第５Ｃ図及び第５Ｄ図は本発明方法により
調製されたニオブ２．５重量％及び銅０．５重量％含有
ジルコニウム合金から形成された完全焼なまし管材にお
いて観察される典型的な析出物分布及び粒度を示す透過
電子顕微鏡写真である。 手続補正書 昭和６１年３月１４日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 均一に分散した微粒子として１〜２．５重量％のニオブ
を含むジルコニウムニオブ合金の薄肉管の製造方法にお
いて、 １〜２．５重量％のニオブを含むジルコニウム合金のビ
レットをβ処理し、 β処理されたビレットを６５０℃以下の温度で押出成形
して被覆管部材を形成し、 更に、該被覆管部材を複数の冷間加工工程において冷間
加工することにより変形し、 該各加工工程間において、６５０℃以下の温度で前記被
覆管部材の焼きなましを行ない、 得られた管部材を６００℃以下の温度で最終的に焼きな
ましを行なって８００Å以下の小さな粒度のニオブ粒子
が均一に分散したミクロ組織をもつ材料を生じさせる工
程からなる、均一に分散した微粒子として１〜２．５重
量％のニオブを含むジルコニウムニオブ合金の薄肉管の
製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US69354685A | 1985-01-22 | 1985-01-22 | |
| US693546 | 1985-01-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61210166A true JPS61210166A (ja) | 1986-09-18 |
Family
ID=24785106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61011802A Pending JPS61210166A (ja) | 1985-01-22 | 1986-01-22 | ジルコニウムニオブ合金薄肉管の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0198570B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61210166A (ja) |
| KR (1) | KR930009986B1 (ja) |
| ES (1) | ES8708021A1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62180047A (ja) * | 1986-02-03 | 1987-08-07 | Hitachi Ltd | ジルコニウム基合金部材の製造法 |
| JPH0615350A (ja) * | 1992-03-04 | 1994-01-25 | Europ De Zirconium Cezus:Co | 種々の構成の層から形成されるジルジルコニウムを基材とするチューブの製造方法 |
| JP2008045739A (ja) * | 2006-06-26 | 2008-02-28 | Snamprogetti Spa | 耐食性バイメタル管およびその、管束装置における使用 |
| CN109692880A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-04-30 | 西部超导材料科技股份有限公司 | 一种Zr-Nb合金棒材及其挤压加工方法 |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4649023A (en) * | 1985-01-22 | 1987-03-10 | Westinghouse Electric Corp. | Process for fabricating a zirconium-niobium alloy and articles resulting therefrom |
| SE463790B (sv) * | 1989-10-27 | 1991-01-21 | Sandvik Ab | Metod foer framstaellning av kapslingsroer foer braenslestavar i kaernreaktorer |
| WO1992002654A1 (en) * | 1990-08-03 | 1992-02-20 | Teledyne Industries, Inc. | Fabrication of zircaloy mill products for improved microstructure and properties |
| US5266131A (en) * | 1992-03-06 | 1993-11-30 | Westinghouse Electric Corp. | Zirlo alloy for reactor component used in high temperature aqueous environment |
| US20020159559A1 (en) * | 2001-01-09 | 2002-10-31 | Takeshi Isobe | Fuel cladding pipe made of Zr alloy for nuclear reactor |
| KR100382997B1 (ko) † | 2001-01-19 | 2003-05-09 | 한국전력공사 | 고연소도 핵연료 용 니오븀 함유 지르코늄 합금 관재 및판재의 제조방법 |
| SE525808C2 (sv) | 2002-10-30 | 2005-05-03 | Westinghouse Atom Ab | Förfarande, användning och anordning avseende kapslingrör för kärnbränsle samt en bränslepatron för en nukleär tryckvattenreaktor |
| SE528120C2 (sv) | 2004-07-06 | 2006-09-05 | Westinghouse Electric Sweden | Förfarande för framställning av plåt för användning i en kokarvattenkärnreaktor, plåt samt förfarande för framställning av bränslebox, samt bränslebox |
| JP5197007B2 (ja) * | 2004-07-06 | 2013-05-15 | ウェスティングハウス エレクトリック スウェーデン アーベー | 沸騰水型原子炉において使用するためのシート状金属の製造方法 |
| CN103650659B (zh) * | 2005-12-27 | 2010-03-10 | 西北有色金属研究院 | 一种核反应堆用锆基合金板材的制备方法 |
| SE530673C2 (sv) | 2006-08-24 | 2008-08-05 | Westinghouse Electric Sweden | Vattenreaktorbränslekapslingsrör |
| KR20080074568A (ko) | 2007-02-09 | 2008-08-13 | 한국원자력연구원 | 우수한 내식성을 갖는 고농도 철 함유 지르코늄 합금조성물 및 이의 제조방법 |
| KR100999387B1 (ko) * | 2008-02-29 | 2010-12-09 | 한국원자력연구원 | 다양한 산소화합물 및 석출상의 제어를 통한 우수한내식성을 갖는 지르코늄 합금 조성물 및 이의 제조방법 |
| KR101552514B1 (ko) | 2014-04-25 | 2015-09-14 | 한전원자력연료 주식회사 | 냉간 필거 압연기의 필거 다이 조립체의 갭 조절장치 |
| CN104550311B (zh) * | 2014-12-05 | 2017-06-13 | 宁夏东方钽业股份有限公司 | 一种生产超导铌管材的方法 |
| KR101630403B1 (ko) | 2016-01-27 | 2016-06-14 | 한전원자력연료 주식회사 | 다단 열간압연을 적용한 핵연료용 지르코늄 부품의 제조방법 |
| KR102324087B1 (ko) | 2019-12-18 | 2021-11-10 | 한전원자력연료 주식회사 | 페라이트계 합금 및 이를 이용한 핵연료 피복관의 제조방법 |
| CN112775203B (zh) * | 2020-12-23 | 2024-01-19 | 西部新锆核材料科技有限公司 | 一种锆或锆合金挤压型材的制备方法 |
| CN113201666A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-08-03 | 中广核研究院有限公司 | 用于燃料组件的锆合金及其制作方法、燃料组件的包壳管 |
| CN113976657B (zh) * | 2021-10-21 | 2024-04-23 | 西安赛特思迈钛业有限公司 | 一种超大口径钛合金薄壁无缝管材的制备方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2894866A (en) * | 1958-01-21 | 1959-07-14 | Marion L Picklesimer | Method for annealing and rolling zirconium-base alloys |
| DE1207096B (de) * | 1961-03-23 | 1965-12-16 | Euratom | Verfahren zur Verbesserung der Korrosionsbestaendigkeit von Zirkoniumlegierungen |
| GB988069A (en) * | 1962-09-26 | 1965-04-07 | Imp Metal Ind Kynoch Ltd | Improvements in or relating to zirconium-base alloys |
| US3865635A (en) * | 1972-09-05 | 1975-02-11 | Sandvik Ab | Method of making tubes and similar products of a zirconium alloy |
| DE3278571D1 (en) * | 1981-07-29 | 1988-07-07 | Hitachi Ltd | Process for producing zirconium-based alloy |
| CA1214978A (en) * | 1982-01-29 | 1986-12-09 | Samuel G. Mcdonald | Zirconium alloy products and fabrication processes |
| US4649023A (en) * | 1985-01-22 | 1987-03-10 | Westinghouse Electric Corp. | Process for fabricating a zirconium-niobium alloy and articles resulting therefrom |
-
1986
- 1986-01-16 EP EP86300259A patent/EP0198570B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-01-20 ES ES551049A patent/ES8708021A1/es not_active Expired
- 1986-01-22 JP JP61011802A patent/JPS61210166A/ja active Pending
- 1986-01-22 KR KR1019860000376A patent/KR930009986B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62180047A (ja) * | 1986-02-03 | 1987-08-07 | Hitachi Ltd | ジルコニウム基合金部材の製造法 |
| JPH0422982B2 (ja) * | 1986-02-03 | 1992-04-21 | Hitachi Ltd | |
| JPH0615350A (ja) * | 1992-03-04 | 1994-01-25 | Europ De Zirconium Cezus:Co | 種々の構成の層から形成されるジルジルコニウムを基材とするチューブの製造方法 |
| JP2008045739A (ja) * | 2006-06-26 | 2008-02-28 | Snamprogetti Spa | 耐食性バイメタル管およびその、管束装置における使用 |
| CN109692880A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-04-30 | 西部超导材料科技股份有限公司 | 一种Zr-Nb合金棒材及其挤压加工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0198570A3 (en) | 1987-10-14 |
| ES551049A0 (es) | 1987-09-01 |
| KR860005894A (ko) | 1986-08-16 |
| ES8708021A1 (es) | 1987-09-01 |
| KR930009986B1 (ko) | 1993-10-13 |
| EP0198570B1 (en) | 1990-08-29 |
| EP0198570A2 (en) | 1986-10-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS61210166A (ja) | ジルコニウムニオブ合金薄肉管の製造方法 | |
| JP2575644B2 (ja) | スズおよび第３の合金元素を含有するジルコニウムーニオブ合金からなる物品の製造方法 | |
| US4450020A (en) | Method of manufacturing cladding tubes of a zirconium-based alloy for fuel rods for nuclear reactors | |
| JP3844256B2 (ja) | 亀裂成長抵抗性に優れたジルカロイ管の製造方法 | |
| US4450016A (en) | Method of manufacturing cladding tubes of a zirconium-based alloy for fuel rods for nuclear reactors | |
| US4584030A (en) | Zirconium alloy products and fabrication processes | |
| US5560790A (en) | Zirconium-based material, products made from said material for use in the nuclear reactor core, and process for producing such products | |
| JPH04358048A (ja) | ジルコニウム合金材料の処理方法 | |
| JPH08239740A (ja) | 核燃料集合体用の管の製造方法及びこれによって得られる管 | |
| US3645800A (en) | Method for producing wrought zirconium alloys | |
| US4360389A (en) | Zirconium alloy heat treatment process | |
| US3346427A (en) | Dispersion hardened metal sheet and process | |
| JPS6234095A (ja) | 核燃料被覆管 | |
| JPH11148990A (ja) | 核燃料棒を被覆する管の製造法、核燃料被覆管、ジルコニウム合金の製造法および構造部材の製造法 | |
| JPS5825467A (ja) | ジリコニウム基合金のクラツド管の製造方法 | |
| JPS5825466A (ja) | ジリコニウム基合金のクラツド管の製造方法 | |
| EP1408128B1 (en) | Method for producing oxide dispersion strengthened ferritic steel tube | |
| JPS5822365A (ja) | ジルコニウム基合金の製造方法 | |
| JP2921783B2 (ja) | 水素遅延破壊抵抗性ジルコニウム合金無継目圧力管とその製造方法 | |
| JP3910645B2 (ja) | 沸騰水型原子炉燃料要素のための燃料棒用の被覆管及びその製造方法 | |
| JPS6026650A (ja) | 原子炉燃料用被覆管 | |
| US4169743A (en) | Zirconium-base alloy nuclear fuel container and method | |
| Klepfer et al. | SPECIFIC ZIRCONIUM ALLOY DESIGN PROGRAM. FINAL SUMMARY REPORT. | |
| JPH0421746B2 (ja) | ||
| EP0065816A2 (en) | Zirconium based alloy |