JPS6233748A - 誘導加熱によるジルコニウム基合金管材のアルファー完全再結晶化焼なまし方法 - Google Patents
誘導加熱によるジルコニウム基合金管材のアルファー完全再結晶化焼なまし方法Info
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- JPS6233748A JPS6233748A JP61180253A JP18025386A JPS6233748A JP S6233748 A JPS6233748 A JP S6233748A JP 61180253 A JP61180253 A JP 61180253A JP 18025386 A JP18025386 A JP 18025386A JP S6233748 A JPS6233748 A JP S6233748A
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- 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
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/10—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
-
- 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
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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】
発明の背景
本発明は誘導加熱による冷間加工した反応性金属管の焼
なましに関するものである。特に、本発明はジルコニウ
ム系冷間ピルガ−製管材の誘導アルファー焼なましに関
するものである。
なましに関するものである。特に、本発明はジルコニウ
ム系冷間ピルガ−製管材の誘導アルファー焼なましに関
するものである。
ジルカロイ−２およびジルカロイ−４は商業的に使われ
ている合金であり、その主要用途は沸騰水形原子炉（Ｂ
ＷＲ） 、加圧水彩原子炉（ＰＷＲ）および重水形原子
炉（ＨＷＲ）のような水冷動形原子炉である。これらの
合金はそれらの核特性、機械特性および高温耐水性に基
づいて選択されたものである。
ている合金であり、その主要用途は沸騰水形原子炉（Ｂ
ＷＲ） 、加圧水彩原子炉（ＰＷＲ）および重水形原子
炉（ＨＷＲ）のような水冷動形原子炉である。これらの
合金はそれらの核特性、機械特性および高温耐水性に基
づいて選択されたものである。
ジルカロイ−２とジルカロイ−４の発達の歴史ハエイ・
ニス・チー・エム、スペシアル・テ゛クニカル番パブリ
ケーション（ＡＳＴＭ ５ｐｅｃｉａｌＴｅｃｈｎｉｃ
ａｌ ｐｕｂｌｉｃａｔ、１ｏｎ） ４３６８ （１９
６４） ３−２７頁に記載のスタンレー・カス（Ｓｔａ
ｎｌｅｙＫａｓ ｓ ）の［ザ・デベロップメント・オ
プΦザ・ジ・ルカロイズ（Ｔｈｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅ
ｎｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｚｉｒ −ｋａｌｏｙｓ）及びリ
コバ（Ｒｌｃｌｃｏｖｅｒ）らの「ヒストリー・オブ・
ザ・デベロップメント・オブ・ジルコニウム廖アロイズ
（Ｈｉｓｔｏｒｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｄｅｖｅｌｏｐ−ｍ
ｅｎｔ ｏｆ Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ Ａ１１ａｙｓ）Ｊ
ＮＲ：Ｄ： １９７５に要約されている。ジルカロ
イの発展に関してはさらに米国特許第２．７７２．９６
４号、第３． ｏ ｑ ７．０９４号および第３．１４
８．０５５号に記載されている。
ニス・チー・エム、スペシアル・テ゛クニカル番パブリ
ケーション（ＡＳＴＭ ５ｐｅｃｉａｌＴｅｃｈｎｉｃ
ａｌ ｐｕｂｌｉｃａｔ、１ｏｎ） ４３６８ （１９
６４） ３−２７頁に記載のスタンレー・カス（Ｓｔａ
ｎｌｅｙＫａｓ ｓ ）の［ザ・デベロップメント・オ
プΦザ・ジ・ルカロイズ（Ｔｈｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅ
ｎｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｚｉｒ −ｋａｌｏｙｓ）及びリ
コバ（Ｒｌｃｌｃｏｖｅｒ）らの「ヒストリー・オブ・
ザ・デベロップメント・オブ・ジルコニウム廖アロイズ
（Ｈｉｓｔｏｒｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｄｅｖｅｌｏｐ−ｍ
ｅｎｔ ｏｆ Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ Ａ１１ａｙｓ）Ｊ
ＮＲ：Ｄ： １９７５に要約されている。ジルカロ
イの発展に関してはさらに米国特許第２．７７２．９６
４号、第３． ｏ ｑ ７．０９４号および第３．１４
８．０５５号に記載されている。
、市販の原子炉用ジルカロイ−２合金は約１゜２〜１．
７重量％の錫、約０．０７〜０．２０重量％の鉄、約０
．０５〜０゜１５重量％のクロムおよび約０．０３〜０
゜０８重量％のニッケルを含むジルコニウム合金である
。市販の原子炉用ジルカロイ−４合金は１．２〜１．７
重量％の錫、約０．１８〜０゜２４重量％の鉄および約
０゜０７〜０゜１６重量％のクロムを含むジルコニウム
合金である。ジルカロイ−２および一４用の大抵の原子
炉用化学仕様はＡＳＴＭＢ ３５０−８０ （各々、合
金ＵＮＳ＆ Ｒ６０８０２およびＲ６０８０４用）に公
示された要求を基本的に満している。これらの要求の他
に、これら合金の酸素含有率が通常要求され、その値は
９００〜１６ Ｄ Ｏｐｐｍであるが、より一般的には
燃料被覆用に約１２００±２００ ｐｐｍが要求されて
いる。これらの合金を改変したものも場合によっては用
いられる。この改変例には高延性が必要な場合（例えば
、格子用薄片帯鋼）のための低酸素含有合金が含まれる
。少量且つ有限のケイ素および／または炭素を含むジル
カロイ−２および一４合金も工業的に用いられている。
７重量％の錫、約０．０７〜０．２０重量％の鉄、約０
．０５〜０゜１５重量％のクロムおよび約０．０３〜０
゜０８重量％のニッケルを含むジルコニウム合金である
。市販の原子炉用ジルカロイ−４合金は１．２〜１．７
重量％の錫、約０．１８〜０゜２４重量％の鉄および約
０゜０７〜０゜１６重量％のクロムを含むジルコニウム
合金である。ジルカロイ−２および一４用の大抵の原子
炉用化学仕様はＡＳＴＭＢ ３５０−８０ （各々、合
金ＵＮＳ＆ Ｒ６０８０２およびＲ６０８０４用）に公
示された要求を基本的に満している。これらの要求の他
に、これら合金の酸素含有率が通常要求され、その値は
９００〜１６ Ｄ Ｏｐｐｍであるが、より一般的には
燃料被覆用に約１２００±２００ ｐｐｍが要求されて
いる。これらの合金を改変したものも場合によっては用
いられる。この改変例には高延性が必要な場合（例えば
、格子用薄片帯鋼）のための低酸素含有合金が含まれる
。少量且つ有限のケイ素および／または炭素を含むジル
カロイ−２および一４合金も工業的に用いられている。
ジルカロイ（すなわちジルカロイ−２および４）被覆管
の製造法は一般に、インゴットを熱間加工して中間寸法
のビレットまたはログにし、このビレットをベーター溶
体化処理し、中空ビレットを機械加工し、中空ビレット
を高温アルファー押出しして中空円筒状押出物を造り、
次いで複数の冷間ピルガ−縮径ブレスを通して（典型的
には２〜５回のピルガ−縮径工程で各縮径工程毎に約５
０〜約８５％の断面収縮率で行う）上記押出物を実質的
に最終寸法の被覆管寸法まで圧下させ、各縮径工程の前
にはアルファー再結晶死焼なましを行なうことからなる
。上記の冷間加工した実質的に最終寸法の被覆管は次い
で最終アルファー焼なましされる。この最終焼なましは
応力除去焼なまし、部分的再結晶化焼なましまたは完全
再結晶化焼なましにすることができる。この最終焼なま
しの種類は燃料被覆管材の機械特性に対する設計者の仕
様に基づいて選択される。これらの行程の例は７９年１
１月付ＷＡＰ Ｄ−ＴＭ−８６９および８１年１月付Ｗ
ＡＰＤ−ＴＭ−１２８９に詳細に記載されている。これ
までに造られたジルカロイ燃料被覆管の特徴はローズ（
Ｒｏｓｅ） らの「ククオリティ・コスッ・オプ・ジ
ルカロイ・チューブスＪ （ＱｕａｌｉｔｙＣｏｓｔｓ
ｏｆ Ｚｉｒｃａｌｏｙ Ｃｌａｄｄｉｎｇ Ｔｕｂ
ｅｓ） （ブリツティッシュ・ニューフレア・エネルギ
ー−ソサイエテイ（Ｂｒｉｔｉｓｈ Ｎｕｃｌｅａｒ
Ｅｎｅｒｇｙ ５ｏｃｉｅｔｙ （１９７３））７８．
１〜７８．４頁に記載のニューフレア・ツユエル・パー
フォーマンス（ＮｕｃｌａａｒＦｕｅｌ Ｐｅｒｆｏｒ
ｍａｎｃｅ）に詳細に記載されている。
の製造法は一般に、インゴットを熱間加工して中間寸法
のビレットまたはログにし、このビレットをベーター溶
体化処理し、中空ビレットを機械加工し、中空ビレット
を高温アルファー押出しして中空円筒状押出物を造り、
次いで複数の冷間ピルガ−縮径ブレスを通して（典型的
には２〜５回のピルガ−縮径工程で各縮径工程毎に約５
０〜約８５％の断面収縮率で行う）上記押出物を実質的
に最終寸法の被覆管寸法まで圧下させ、各縮径工程の前
にはアルファー再結晶死焼なましを行なうことからなる
。上記の冷間加工した実質的に最終寸法の被覆管は次い
で最終アルファー焼なましされる。この最終焼なましは
応力除去焼なまし、部分的再結晶化焼なましまたは完全
再結晶化焼なましにすることができる。この最終焼なま
しの種類は燃料被覆管材の機械特性に対する設計者の仕
様に基づいて選択される。これらの行程の例は７９年１
１月付ＷＡＰ Ｄ−ＴＭ−８６９および８１年１月付Ｗ
ＡＰＤ−ＴＭ−１２８９に詳細に記載されている。これ
までに造られたジルカロイ燃料被覆管の特徴はローズ（
Ｒｏｓｅ） らの「ククオリティ・コスッ・オプ・ジ
ルカロイ・チューブスＪ （ＱｕａｌｉｔｙＣｏｓｔｓ
ｏｆ Ｚｉｒｃａｌｏｙ Ｃｌａｄｄｉｎｇ Ｔｕｂ
ｅｓ） （ブリツティッシュ・ニューフレア・エネルギ
ー−ソサイエテイ（Ｂｒｉｔｉｓｈ Ｎｕｃｌｅａｒ
Ｅｎｅｒｇｙ ５ｏｃｉｅｔｙ （１９７３））７８．
１〜７８．４頁に記載のニューフレア・ツユエル・パー
フォーマンス（ＮｕｃｌａａｒＦｕｅｌ Ｐｅｒｆｏｒ
ｍａｎｃｅ）に詳細に記載されている。
上記の従来の管材製造方法では、冷間ピルガ−縮径行程
と最終アルファー焼なましとの間で行われるアルファー
再結晶死焼なましは一般に大型真空炉中で行われており
、この真空炉中では多数のロットの中間寸法管材または
最終寸法管材が一緒に焼なましされる。一般に、冷間ピ
ルガ−加工済みジルカロイ管材の上記バッチ式真空焼な
ましで用いられる温度は以下のようになっている。すな
わち、実質的に再結晶化を行わない応力除去焼なましの
場合には約４５０〜約５００℃、部分的再結晶化焼なま
しの場合には約５００〜約５３０℃、完全アルファ再結
晶死焼なましの場合には約５３０〜約７６０８Ｃ（ただ
し、場合によっては、完全再結晶化焼なましが約７９０
℃の高い温度で行われている）である。これらの温度は
冷間加工の程度および処理されるジルカロイの組成によ
って少し変えることができる。上記のバッチ式真空アル
ファ焼なまし中に炉の装荷物全体が約１〜約４時間、ま
たはそれ以上の間上記の選択された温度になり、その後
、焼なまし済みの管材が真空中またはアルゴン中で冷却
されるようにすることが一般に望ましい。
と最終アルファー焼なましとの間で行われるアルファー
再結晶死焼なましは一般に大型真空炉中で行われており
、この真空炉中では多数のロットの中間寸法管材または
最終寸法管材が一緒に焼なましされる。一般に、冷間ピ
ルガ−加工済みジルカロイ管材の上記バッチ式真空焼な
ましで用いられる温度は以下のようになっている。すな
わち、実質的に再結晶化を行わない応力除去焼なましの
場合には約４５０〜約５００℃、部分的再結晶化焼なま
しの場合には約５００〜約５３０℃、完全アルファ再結
晶死焼なましの場合には約５３０〜約７６０８Ｃ（ただ
し、場合によっては、完全再結晶化焼なましが約７９０
℃の高い温度で行われている）である。これらの温度は
冷間加工の程度および処理されるジルカロイの組成によ
って少し変えることができる。上記のバッチ式真空アル
ファ焼なまし中に炉の装荷物全体が約１〜約４時間、ま
たはそれ以上の間上記の選択された温度になり、その後
、焼なまし済みの管材が真空中またはアルゴン中で冷却
されるようにすることが一般に望ましい。
上記のバッチ式真空アルファー焼なましは従来法では十
分解明されていなかった問題点を生じさせた。この問題
点はバッチ式真空焼なましに本質的な熱伝導状態の悪さ
に関連する。すなわち、大きな束（例えば、最終寸法の
燃料被覆管では約６００本を含む束）の外側の管は約１
〜２時間以内に上記の選択された温度に到達するが、束
の中心にある管は７〜１０時間後（この時には焼なまし
は終って冷却を開始しなければならない）でも上記温度
に到達しなかったり、やっと到達したばかりであったり
、あるいは３０分以内しか前記温度に保たれていない状
態である。一つのロット内の個々の管が受ける焼なまし
サイクルがこのように異るため、得られた燃料被覆管の
性質は管毎に大巾に変化してしまう。この性質の変動は
応力除去焼なましあるいは部分的再結晶死焼なましを行
った管の場合に最も著しく、完全再結晶化焼なましを行
う場合には少なくなることが予想される。燃料被覆の設
計上から応力除去ミクロ組織や部分的再結晶化ミクロ組
織が要求される場合には、完全再結晶化による最終焼な
ましを実行することばできない。こうした場合には真空
焼なましサイクルの時間を延長することが提案されてい
るが、この方法は管を装填して加熱を開始してから冷却
が完了するまでに既に１６時間程度を必要としている長
時間を要する熱処理にエネルギーと時間を加えることに
なるからコスト高になる。
分解明されていなかった問題点を生じさせた。この問題
点はバッチ式真空焼なましに本質的な熱伝導状態の悪さ
に関連する。すなわち、大きな束（例えば、最終寸法の
燃料被覆管では約６００本を含む束）の外側の管は約１
〜２時間以内に上記の選択された温度に到達するが、束
の中心にある管は７〜１０時間後（この時には焼なまし
は終って冷却を開始しなければならない）でも上記温度
に到達しなかったり、やっと到達したばかりであったり
、あるいは３０分以内しか前記温度に保たれていない状
態である。一つのロット内の個々の管が受ける焼なまし
サイクルがこのように異るため、得られた燃料被覆管の
性質は管毎に大巾に変化してしまう。この性質の変動は
応力除去焼なましあるいは部分的再結晶死焼なましを行
った管の場合に最も著しく、完全再結晶化焼なましを行
う場合には少なくなることが予想される。燃料被覆の設
計上から応力除去ミクロ組織や部分的再結晶化ミクロ組
織が要求される場合には、完全再結晶化による最終焼な
ましを実行することばできない。こうした場合には真空
焼なましサイクルの時間を延長することが提案されてい
るが、この方法は管を装填して加熱を開始してから冷却
が完了するまでに既に１６時間程度を必要としている長
時間を要する熱処理にエネルギーと時間を加えることに
なるからコスト高になる。
従来の他のジルカロイ管材製造法とその変形法の他の例
は以下の文献に記載されている。すなわち、「プロパ・
テイーズ命オプ・ジルカロイ−４−チュービングズＪ
、ＷＡＰＤ−ＴＭ−５８５゜ニドストローム（Ｅｄｓｔ
ｒｏｍ）らの米国特許第４４８７、６７５号；マチンラ
スイ（Ｍａｔｉｎｌａｓｓｉ）の米国特許第４．２５３
，８３４号；ネイラー（Ｎａｙｌｏｒ）の米国％許第４
．０９０．３８６号、ホフペンスタム（Ｈｏｆｖｅｎｓ
ｔａｍ）らの米国特許第５．８６５．６３５号、アンダ
ーソン（Ａｎｄ４ｒｓｓｏｎ）らの「ベーター・クエン
チング・オブ・ジルカロイ・クラツディング・チュープ
ズ・イン・インターメデイエートーオアーファイナルー
サイズ」、ジルコニウム・イン・ザ・ニュウクレア・イ
ンダストリー：第５回会議、ＡＳＴＭ ５ＴＰ７５４
（１９８２）７５〜９５頁マクドナルドらの米国特許出
願第５７１，１２２号（１９８２年１月２９日出願の出
願第３４３，７８７号（現在は放棄）の継続出願でウェ
スチングハウス・エレクトリック・コーポレーションに
譲渡済）；サボールらの米国特許願第５７１，１２３号
（１９８２年１月２９日出願で且つ現在放棄されている
出願第３４５．７８８号の継続出願で、ウェスチングハ
ウス・エレクトリック・コーポレーションに譲渡済）；
アーミジョウ（Ａｒｍｉｊ ｏ ）らの米国特許第４，
３７２．８１７号； Ｒｏｓｅｎｂａｕｍ達の米国特許
第４．３９０．４９７号； Ｖｅｓｔｅｒｌｕｎｄ 達
の米国特許第４，４５０，０１６号； Ｖｅｓｔｅｒｌ
ｕｎｄの米国特許第４．４５０．０２０号； Ｖｅｓｔ
ｅｒｌｕｎｄの仏国特許出願公開第２．５０９．５１０
号（１９８３年１月１４日公開）。
は以下の文献に記載されている。すなわち、「プロパ・
テイーズ命オプ・ジルカロイ−４−チュービングズＪ
、ＷＡＰＤ−ＴＭ−５８５゜ニドストローム（Ｅｄｓｔ
ｒｏｍ）らの米国特許第４４８７、６７５号；マチンラ
スイ（Ｍａｔｉｎｌａｓｓｉ）の米国特許第４．２５３
，８３４号；ネイラー（Ｎａｙｌｏｒ）の米国％許第４
．０９０．３８６号、ホフペンスタム（Ｈｏｆｖｅｎｓ
ｔａｍ）らの米国特許第５．８６５．６３５号、アンダ
ーソン（Ａｎｄ４ｒｓｓｏｎ）らの「ベーター・クエン
チング・オブ・ジルカロイ・クラツディング・チュープ
ズ・イン・インターメデイエートーオアーファイナルー
サイズ」、ジルコニウム・イン・ザ・ニュウクレア・イ
ンダストリー：第５回会議、ＡＳＴＭ ５ＴＰ７５４
（１９８２）７５〜９５頁マクドナルドらの米国特許出
願第５７１，１２２号（１９８２年１月２９日出願の出
願第３４３，７８７号（現在は放棄）の継続出願でウェ
スチングハウス・エレクトリック・コーポレーションに
譲渡済）；サボールらの米国特許願第５７１，１２３号
（１９８２年１月２９日出願で且つ現在放棄されている
出願第３４５．７８８号の継続出願で、ウェスチングハ
ウス・エレクトリック・コーポレーションに譲渡済）；
アーミジョウ（Ａｒｍｉｊ ｏ ）らの米国特許第４，
３７２．８１７号； Ｒｏｓｅｎｂａｕｍ達の米国特許
第４．３９０．４９７号； Ｖｅｓｔｅｒｌｕｎｄ 達
の米国特許第４，４５０，０１６号； Ｖｅｓｔｅｒｌ
ｕｎｄの米国特許第４．４５０．０２０号； Ｖｅｓｔ
ｅｒｌｕｎｄの仏国特許出願公開第２．５０９．５１０
号（１９８３年１月１４日公開）。
発明の概要
本発明者は焼なまし時間と処理の均一性との両方で上記
の従来法による焼なまし法を大巾に改良した新規なアル
ファー焼なまし法を見出した。本発明方法は誘導加熱を
利用して加工済みのジルコニウム系物品を高温度に急速
加熱し、次いで冷却するものである。上記で利用した高
温度は応力除去組織を与えるか、部分的再結晶化組織ま
たは完全アルファー再結晶化組織を与えるように選択さ
れる。選択された上記高温度での時間は１秒以下で、最
も好ましくは基本的に保持時間ゼロである。
の従来法による焼なまし法を大巾に改良した新規なアル
ファー焼なまし法を見出した。本発明方法は誘導加熱を
利用して加工済みのジルコニウム系物品を高温度に急速
加熱し、次いで冷却するものである。上記で利用した高
温度は応力除去組織を与えるか、部分的再結晶化組織ま
たは完全アルファー再結晶化組織を与えるように選択さ
れる。選択された上記高温度での時間は１秒以下で、最
も好ましくは基本的に保持時間ゼロである。
本発明の好ましい一実施例では、５０〜８５チに冷間ピ
ルガ−加工ずみジルカロイの応力除去部分的再結晶化ま
たは完全再結晶化焼なましが付勢された誘導コイルによ
ってピルガ−加工ずみ管を走査して管を温度上昇速度ａ
で最高温度Ｔ、まで急速加熱することによって達成でき
る。誘導コイルから出た瞬間に管の冷却が始まり、冷却
速度すで少な（とも約Ｔ、−７５℃の温度まで下げる。
ルガ−加工ずみジルカロイの応力除去部分的再結晶化ま
たは完全再結晶化焼なましが付勢された誘導コイルによ
ってピルガ−加工ずみ管を走査して管を温度上昇速度ａ
で最高温度Ｔ、まで急速加熱することによって達成でき
る。誘導コイルから出た瞬間に管の冷却が始まり、冷却
速度すで少な（とも約Ｔ、−７５℃の温度まで下げる。
Ｔ、とＩｂｌは以下の条件の一つを満足するように制御
される： または、Ｂ。部分的再結晶死焼なまし 上記条件において、 Ａ０／Ａ＝冷間ピルガ−処理前後の管の横断面積比 Ｋ 二５ Ｘ ｊ Ｏ” 時−１ １ｂｌ ＝冷却速度 ＯＫ／時時 間、 ＝最大温度０に 且つ ａ＞＞ｌｂｉ 本発明による誘導加熱により与えられる急速昇温速度は
毎秒１６７°Ｃ（己ｏｏ°Ｆ）以上であり、好ましくは
毎秒４４４°Ｃ（８００°Ｆ）以上である。最も好まし
くは、上記昇温速度は毎秒１６６７°Ｃ（３０００６Ｆ
″）以上である。
される： または、Ｂ。部分的再結晶死焼なまし 上記条件において、 Ａ０／Ａ＝冷間ピルガ−処理前後の管の横断面積比 Ｋ 二５ Ｘ ｊ Ｏ” 時−１ １ｂｌ ＝冷却速度 ＯＫ／時時 間、 ＝最大温度０に 且つ ａ＞＞ｌｂｉ 本発明による誘導加熱により与えられる急速昇温速度は
毎秒１６７°Ｃ（己ｏｏ°Ｆ）以上であり、好ましくは
毎秒４４４°Ｃ（８００°Ｆ）以上である。最も好まし
くは、上記昇温速度は毎秒１６６７°Ｃ（３０００６Ｆ
″）以上である。
本発明による冷却速度は毎秒２°Ｃ（５°Ｆ）から５５
６°Ｃ（１０００″Ｆ） が好ましく、より好ましく
は２°Ｃ（５下）から２７８°ｃ（ｓ ｏ ｏ下）であ
る。
６°Ｃ（１０００″Ｆ） が好ましく、より好ましく
は２°Ｃ（５下）から２７８°ｃ（ｓ ｏ ｏ下）であ
る。
最も好ましい冷却速度は毎秒２°Ｃ（５下）から５６°
Ｃ（１００″Ｆ）である。上記加熱速度は上記冷却速度
の少な（とも１０倍であるのが好ましい０ ７０〜８５％の冷間ピルガ−加工ずみジルカロイ管材は
本発明により５４０〜６５０℃の温度に誘導加熱し、該
温度での保持時間を実質上ゼロとした後毎秒１０°Ｃ（
２０下）から１７°Ｃ（６０″Ｆ）の速度で冷却するこ
とによって応力除去されると考えられる。
Ｃ（１００″Ｆ）である。上記加熱速度は上記冷却速度
の少な（とも１０倍であるのが好ましい０ ７０〜８５％の冷間ピルガ−加工ずみジルカロイ管材は
本発明により５４０〜６５０℃の温度に誘導加熱し、該
温度での保持時間を実質上ゼロとした後毎秒１０°Ｃ（
２０下）から１７°Ｃ（６０″Ｆ）の速度で冷却するこ
とによって応力除去されると考えられる。
７０〜８５チの冷間ピルガ−加工ずみジルカロイ管材は
本発明により６５０〜７６０°Ｃの温度に誘導加熱し、
該温度での保持時間を実質上ゼロとした後、毎秒１０℃
（２０”Ｆ）から１７°Ｃ（６０下）の速度で冷却する
ことにより部分的再結晶化ができると考えられる。
本発明により６５０〜７６０°Ｃの温度に誘導加熱し、
該温度での保持時間を実質上ゼロとした後、毎秒１０℃
（２０”Ｆ）から１７°Ｃ（６０下）の速度で冷却する
ことにより部分的再結晶化ができると考えられる。
７０〜８５チの冷間ピルガ−加工ずみジルカロイ管材は
本発明により７６０〜９００℃の温度に誘導加熱し、該
温度でσ）保持時間を実質上ゼロとじた後、毎秒＋ｏ’
Ｃ（ｚｏ″Ｆ）から１７°Ｃ（３０下）の速度で冷却す
ることによって完全アルファー再結晶化ができると考え
られる。
本発明により７６０〜９００℃の温度に誘導加熱し、該
温度でσ）保持時間を実質上ゼロとじた後、毎秒＋ｏ’
Ｃ（ｚｏ″Ｆ）から１７°Ｃ（３０下）の速度で冷却す
ることによって完全アルファー再結晶化ができると考え
られる。
以上およびその他の本発明の特色は以下の詳細な説明お
よび図面を注意深く読むことによって明らかになるであ
ろう。
よび図面を注意深く読むことによって明らかになるであ
ろう。
本発明により冷間加工ずみジルカロイ物品の従来のアル
ファー真空焼なましを急速誘導焼なましに代えることが
できるということがわかった。ジルカロイ管材の誘導焼
なましでは６管が誘導コイルを出る時の管温度を制御し
且つ次の冷却速度を制御することによって６管を実質的
に同一温度履歴を通ってサイクルさせることができると
考える。この方法により６管の温度履歴を独立に制御で
き、且つモニターできるから、一本の管内、管と管の間
およびロットとロットの間で均一な熱処理が行われる。
ファー真空焼なましを急速誘導焼なましに代えることが
できるということがわかった。ジルカロイ管材の誘導焼
なましでは６管が誘導コイルを出る時の管温度を制御し
且つ次の冷却速度を制御することによって６管を実質的
に同一温度履歴を通ってサイクルさせることができると
考える。この方法により６管の温度履歴を独立に制御で
き、且つモニターできるから、一本の管内、管と管の間
およびロットとロットの間で均一な熱処理が行われる。
本発明の温度サイクルのための焼なまし処理時間はバッ
チ式真空炉焼なましの場合の数時間に比べて秒単位の時
間である。このように時間が短（なるので、それを埋め
合せるためにバッチ式真空炉焼なましで一般に用いられ
ている温度より高い温度が要求される。本発明の短時間
高温度誘導焼なましは得られたジルカロイ管材の特性に
悪い影響は与えないことが見出された。
チ式真空炉焼なましの場合の数時間に比べて秒単位の時
間である。このように時間が短（なるので、それを埋め
合せるためにバッチ式真空炉焼なましで一般に用いられ
ている温度より高い温度が要求される。本発明の短時間
高温度誘導焼なましは得られたジルカロイ管材の特性に
悪い影響は与えないことが見出された。
表面汚染を最小にするために、加熱と高温度からの冷却
の全てを保護雰囲気（例、Ａｒ、ＨｅまたはＮ２）中で
行うのが好ましい。本発明では６管が誘導加熱コイルに
より走査されるので、管の各点が順次（すなわち次々と
）時間／温度サイクルを受け、このサイクルにおいて各
点は約５４０°Ｃ〜９００℃、好ましくは５９０°Ｃ〜
８７ｏ℃の温度に急速に加熱される。この昇温速度は１
６７０Ｃ（３００′Ｆ）７秒以上、より好ましくは少な
くとも４４４（８００”Ｆ）／秒である。最も好しくは
材料を１６６７℃（３０００下）７秒以上の速度で加熱
する。このように高温昇温することは管を高速でコイル
を通過させる〔例えば、約１３２４：ｎ／分（６００イ
ンチ／分）以上の通過速度で〕ことな可能にすると同時
に、必要なコイル長さを最小にする上で好ましい。
の全てを保護雰囲気（例、Ａｒ、ＨｅまたはＮ２）中で
行うのが好ましい。本発明では６管が誘導加熱コイルに
より走査されるので、管の各点が順次（すなわち次々と
）時間／温度サイクルを受け、このサイクルにおいて各
点は約５４０°Ｃ〜９００℃、好ましくは５９０°Ｃ〜
８７ｏ℃の温度に急速に加熱される。この昇温速度は１
６７０Ｃ（３００′Ｆ）７秒以上、より好ましくは少な
くとも４４４（８００”Ｆ）／秒である。最も好しくは
材料を１６６７℃（３０００下）７秒以上の速度で加熱
する。このように高温昇温することは管を高速でコイル
を通過させる〔例えば、約１３２４：ｎ／分（６００イ
ンチ／分）以上の通過速度で〕ことな可能にすると同時
に、必要なコイル長さを最小にする上で好ましい。
コイルを出た時の材料は最高温度にあり、直ちに冷却を
開始するのが好ましい。この冷却速度は約２℃（５下）
／秒〜約５５６℃（＋ｏｏｏ下）７秒、好ましくは２°
Ｃ（５°′Ｆ）７秒から２７８°Ｃ（５００下）７秒、
最も好ましくは２℃（５下）７秒〜５６℃（１Ｑ ｌ］
°Ｆ）７秒である。材料がその最高温度の約７５℃下、
好ましくは約１５０°Ｃ下まで冷却された後は、材料を
より急速に冷却することができる。その理由はこのよう
な相対的に低い温度における時間／温度効果は応力除去
または再結晶化の程度に大きく作用しないからである。
開始するのが好ましい。この冷却速度は約２℃（５下）
／秒〜約５５６℃（＋ｏｏｏ下）７秒、好ましくは２°
Ｃ（５°′Ｆ）７秒から２７８°Ｃ（５００下）７秒、
最も好ましくは２℃（５下）７秒〜５６℃（１Ｑ ｌ］
°Ｆ）７秒である。材料がその最高温度の約７５℃下、
好ましくは約１５０°Ｃ下まで冷却された後は、材料を
より急速に冷却することができる。その理由はこのよう
な相対的に低い温度における時間／温度効果は応力除去
または再結晶化の程度に大きく作用しないからである。
従って、（昇温速度に比較して）相対的に遅い冷却速度
にすることによって焼なましサイクルに必要な最高温度
を下げることができる。本発明による時間／温度サイク
ルはアルファからベーターへの変態を避けるように選択
されている。高温度での時間を短時間にすることにより
、観察可能な（光学的金属組織学的方法で）アルファー
からベーターへの変態無しに、アルファー組織とベータ
ー組織に通常一致する温度範囲（約８１［］’Ｃ，〜約
９００℃）内でアルファー焼なましすることができろ。
にすることによって焼なましサイクルに必要な最高温度
を下げることができる。本発明による時間／温度サイク
ルはアルファからベーターへの変態を避けるように選択
されている。高温度での時間を短時間にすることにより
、観察可能な（光学的金属組織学的方法で）アルファー
からベーターへの変態無しに、アルファー組織とベータ
ー組織に通常一致する温度範囲（約８１［］’Ｃ，〜約
９００℃）内でアルファー焼なましすることができろ。
本発明をさらに説明する前に、説明に必要な用語を以下
に定義する： １、 アルファー焼なましとは光学的金属組織学手法で
検査した時にベーター相変態が全く見られないような応
力除去、部分的再結晶化または完全再結晶化組織を生ず
る焼なまし方法を意味する。
に定義する： １、 アルファー焼なましとは光学的金属組織学手法で
検査した時にベーター相変態が全く見られないような応
力除去、部分的再結晶化または完全再結晶化組織を生ず
る焼なまし方法を意味する。
２、 応力除去焼なましとは実質的に等方性再結晶化粒
子が体積（または面積）で約１％以下となる焼なまし方
法を（・う。
子が体積（または面積）で約１％以下となる焼なまし方
法を（・う。
６ 再結晶死焼なましとは実質的に等方性再結晶化粒子
が体積（または面積）で１〜＋００嘱となるアルファー
焼なまし方法をいう。
が体積（または面積）で１〜＋００嘱となるアルファー
焼なまし方法をいう。
４、 部分的再結晶死焼なましとは実質的に等方性再結
晶化粒子が体積（または面積）で１〜９５％となるアル
ファー焼なまし方法をいう。
晶化粒子が体積（または面積）で１〜９５％となるアル
ファー焼なまし方法をいう。
５、完全再結晶化焼なましとは実質的に等方性再結晶化
粒子が体積（または面積）で約９５チ以上となるアルフ
ァー焼なまし方法をいう。
粒子が体積（または面積）で約９５チ以上となるアルフ
ァー焼なまし方法をいう。
理論に拘束されることは望まないが、本発明の理解、用
途および利点は以下の理論によってさらによく理解でき
よう。
途および利点は以下の理論によってさらによく理解でき
よう。
冷間加工したジルカロイの微細構造におけるアルファー
焼なまし処理の効果は焼なまし時間ｔと焼なまし温度Ｔ
との両方に依存する。焼なましサイクルを単一パラメー
タ＼で説明するために、ガーゼＮ （ｏａｒｚａｒｏｌ
ｌｉ）ら（「インフルエンス・オン・ファイナル・アニ
ーリング・オン・メカニカル蜘ブロバテイーズ・オン・
ジルカロイ・ビフオー・エンド・アフターφイラデエー
ション」、原子炉技術における構造機械に関する第６回
国際会議議事録、Ｖｏｌ。Ｃ２／１、パリ、＋９１＋
）は以下で定義される標準死焼なまし時間Ａの使用を提
案している： Ａ ＝ ｔｅ ”ＲＴ（＋） ここで、 ｔ＝待時間時） ｑ＝活活性化エシルキーカロリー・モル−１）Ｒ＝＝際
ガス定数（１，９８７カロリー・モル−１ｏＫ−１） Ｔ＝湿温度０Ｋ） このパラメータＮは特定の方法、例えばその方法に必要
な適当な活性化エネルギーが既知の場合の回復すなわち
再結晶化のような方法の・焼なましサイクルの効果を特
徴付けるのに有用である。ジルカロイの再結晶化りため
のＱ／Ｈの実験値は４００００°に〜４１５５００にの
範囲であるが、ジルカロイの応力除去を説明するために
は別の活性化エネルギーが適当であろう。
焼なまし処理の効果は焼なまし時間ｔと焼なまし温度Ｔ
との両方に依存する。焼なましサイクルを単一パラメー
タ＼で説明するために、ガーゼＮ （ｏａｒｚａｒｏｌ
ｌｉ）ら（「インフルエンス・オン・ファイナル・アニ
ーリング・オン・メカニカル蜘ブロバテイーズ・オン・
ジルカロイ・ビフオー・エンド・アフターφイラデエー
ション」、原子炉技術における構造機械に関する第６回
国際会議議事録、Ｖｏｌ。Ｃ２／１、パリ、＋９１＋
）は以下で定義される標準死焼なまし時間Ａの使用を提
案している： Ａ ＝ ｔｅ ”ＲＴ（＋） ここで、 ｔ＝待時間時） ｑ＝活活性化エシルキーカロリー・モル−１）Ｒ＝＝際
ガス定数（１，９８７カロリー・モル−１ｏＫ−１） Ｔ＝湿温度０Ｋ） このパラメータＮは特定の方法、例えばその方法に必要
な適当な活性化エネルギーが既知の場合の回復すなわち
再結晶化のような方法の・焼なましサイクルの効果を特
徴付けるのに有用である。ジルカロイの再結晶化りため
のＱ／Ｈの実験値は４００００°に〜４１５５００にの
範囲であるが、ジルカロイの応力除去を説明するために
は別の活性化エネルギーが適当であろう。
時間／温度をサンプルの加熱および冷却に必要な時間と
比較する場合のより一般的なへの形は次のようになる： ここで、Ｔは時間ｔの関数、ｔよおよびｔｆは暁なまし
サイクルの開始時と終了時である。加熱速度ａをＴｏか
らＴ、まで一定とし、保持時間をＴ１ の温度でｔと
し、Ｔ、からＴ２ までの冷却速度すを一定とすると
、Ａは次のようになる二式（３）の積分は次のように書
き替えできる：ここで Ｉ（Ｘ）を７５０°Ｋ（８９０６Ｆ）かｌ：）１２００
°Ｋ（＋７ｏｏ’Ｆ”）までのＸの範囲に対して数字的
に求めた。数字的積分用に温度増加は０．１ °Ｋを
用い、Ｑ／Ｒはジルカロイの再結晶化に適した値の４０
０００°Ｋをとった。（ジルカロイの回復法用のＱ／Ｈ
の実験値は入手できなかった）。
比較する場合のより一般的なへの形は次のようになる： ここで、Ｔは時間ｔの関数、ｔよおよびｔｆは暁なまし
サイクルの開始時と終了時である。加熱速度ａをＴｏか
らＴ、まで一定とし、保持時間をＴ１ の温度でｔと
し、Ｔ、からＴ２ までの冷却速度すを一定とすると
、Ａは次のようになる二式（３）の積分は次のように書
き替えできる：ここで Ｉ（Ｘ）を７５０°Ｋ（８９０６Ｆ）かｌ：）１２００
°Ｋ（＋７ｏｏ’Ｆ”）までのＸの範囲に対して数字的
に求めた。数字的積分用に温度増加は０．１ °Ｋを
用い、Ｑ／Ｒはジルカロイの再結晶化に適した値の４０
０００°Ｋをとった。（ジルカロイの回復法用のＱ／Ｈ
の実験値は入手できなかった）。
この数字的積分結果は表１にまとめである。
表１の数字的積分をより利用し易い形にするため、結果
を指数関数に当てはめた。式（４）中の積分に近似する
得られた経験式は以下で与えられる： Ｊ （Ｘ ）：１５５．１ ｅ ””２／ｘ（ｓ）表
Ｉ 式４ｂおよび５の評価 ７５０ ９、＋３Ｘ１０ ” ９゜０４Ｘ１０
０．９６９８００ ２．９７ＸｊＯ” ２．
９５Ｘ１０ ” ０．９９５Ｂ５０ ６，５３Ｘ１０
−２０６．４１Ｘ１（１−２’ １，０１２９００
９．６８Ｘ１０ ” ９．８７Ｘ１０ ” １
，０２０９５０ １１２Ｘ１０ ” １゜１４
Ｘ１０ １．０２２＋０００ ＋、０１Ｘ１０
” ｉ、０３ＸｊＯ” １，０１８＋０５０
７．４８Ｘ＋０ ” ７，５６Ｘ１０ １
．Ｑ１＋１１００ ４．６３Ｘ１０ ” ４．
６３Ｘ１０ ” ｊ、０００１１５０ ２．４５Ｘ１
０ ” ２．４２Ｘ１０ ０，９８６１２０
０ １．１４ＸｊＯ−１３１，ｊＯＸｌｏ ０
゜９７０Ｊ（ｘ）ハフ５０°Ｋ（８９０ｅ′Ｆ：）カラ
１２０００Ｋ（１７００下）の温度範囲で評価した（表
Ｉ参照）。
を指数関数に当てはめた。式（４）中の積分に近似する
得られた経験式は以下で与えられる： Ｊ （Ｘ ）：１５５．１ ｅ ””２／ｘ（ｓ）表
Ｉ 式４ｂおよび５の評価 ７５０ ９、＋３Ｘ１０ ” ９゜０４Ｘ１０
０．９６９８００ ２．９７ＸｊＯ” ２．
９５Ｘ１０ ” ０．９９５Ｂ５０ ６，５３Ｘ１０
−２０６．４１Ｘ１（１−２’ １，０１２９００
９．６８Ｘ１０ ” ９．８７Ｘ１０ ” １
，０２０９５０ １１２Ｘ１０ ” １゜１４
Ｘ１０ １．０２２＋０００ ＋、０１Ｘ１０
” ｉ、０３ＸｊＯ” １，０１８＋０５０
７．４８Ｘ＋０ ” ７，５６Ｘ１０ １
．Ｑ１＋１１００ ４．６３Ｘ１０ ” ４．
６３Ｘ１０ ” ｊ、０００１１５０ ２．４５Ｘ１
０ ” ２．４２Ｘ１０ ０，９８６１２０
０ １．１４ＸｊＯ−１３１，ｊＯＸｌｏ ０
゜９７０Ｊ（ｘ）ハフ５０°Ｋ（８９０ｅ′Ｆ：）カラ
１２０００Ｋ（１７００下）の温度範囲で評価した（表
Ｉ参照）。
この温度範囲でのＩ （Ｘ）からの最大ずれは単に３チ
であり、このことはＪｏｏが式（４ｂ）を評価するのに
適した表現であるということを示している。Ｊ（Ｘ）を
導いた理由はサンプルの直線的加熱または冷却から得ら
れる焼なましパラメータへの貢献度を計算するために使
うことができる表現を提供するためである。
であり、このことはＪｏｏが式（４ｂ）を評価するのに
適した表現であるということを示している。Ｊ（Ｘ）を
導いた理由はサンプルの直線的加熱または冷却から得ら
れる焼なましパラメータへの貢献度を計算するために使
うことができる表現を提供するためである。
式（４）および（５）を用いることにより再結晶化に必
要な標準化された焼なまし時間ＡＲｘは以下のように表
わされる： この第１項は加熱中のＡＲｘへの寄与であり、第２項は
保持時間中のＡＲｘへの寄与、そして第６項は冷却中の
ＡＲｘへの寄与である。Ｔｏ＜＜Ｔ。
要な標準化された焼なまし時間ＡＲｘは以下のように表
わされる： この第１項は加熱中のＡＲｘへの寄与であり、第２項は
保持時間中のＡＲｘへの寄与、そして第６項は冷却中の
ＡＲｘへの寄与である。Ｔｏ＜＜Ｔ。
で且つＴ２＜＜Ｔ、の場合、Ｊ（Ｔｏ）およびＪ（Ｔ２
）の寄与はほとんどないので、八〇は次のように書ける
： なお、冷却速度すは負であるので冷却中のＡへの全体的
寄与（−Ｊ（Ｔ、）／ｂ） は正である。
）の寄与はほとんどないので、八〇は次のように書ける
： なお、冷却速度すは負であるので冷却中のＡへの全体的
寄与（−Ｊ（Ｔ、）／ｂ） は正である。
本発明による以下の実施例で用いられる誘導焼なましサ
イクルでは急速加熱と、ゼロ保持時間と、相対的に低速
冷却が行われる。実際にはミクロ組織変化は管の冷却中
に主として起る。
イクルでは急速加熱と、ゼロ保持時間と、相対的に低速
冷却が行われる。実際にはミクロ組織変化は管の冷却中
に主として起る。
上記の誘導焼なましサイクルを説明するための標準死焼
なまし時間ＡＲｘを式（７）を用いて計算した。加熱速
度は公称上１゜７Ｘ１０”Ｋ／時（８４−０’Ｆ／秒）
にし、保持時間ｔは０゜０に設定し、冷却速度−６，Ｏ
Ｘ １０’ から−４，ＯＸ ４０’ｏＫ／時（−３
０°〜−２０’Ｆ／秒）の範囲とみなした。（この加熱
速度は管の温度上昇と、コイルの長さと、変位速度とを
基にして予測したあ７つの焼なまし温度に対するＡＲｘ
の計算値と得られた機械的特性および金属組織的特性と
を表■にまとめた。
なまし時間ＡＲｘを式（７）を用いて計算した。加熱速
度は公称上１゜７Ｘ１０”Ｋ／時（８４−０’Ｆ／秒）
にし、保持時間ｔは０゜０に設定し、冷却速度−６，Ｏ
Ｘ １０’ から−４，ＯＸ ４０’ｏＫ／時（−３
０°〜−２０’Ｆ／秒）の範囲とみなした。（この加熱
速度は管の温度上昇と、コイルの長さと、変位速度とを
基にして予測したあ７つの焼なまし温度に対するＡＲｘ
の計算値と得られた機械的特性および金属組織的特性と
を表■にまとめた。
表 ■
誘導加熱によるジルカロイ被覆管の再結晶化のための標
準化焼なまし時間 １０４５ ４．８２−７．１５ＸＩ０ ４，６６−
６．９９ＸｊＯ−２５１１０５３，２９−４，８８Ｘ１
０ Ｋ、１８−４．７７Ｘ１０ ”Ｎ２５ ６゜
０４−８．９５Ｘｊ０ ５．８３−３，７５Ｘ＋０
”Ｎ７５ ２゜５８−６．８３．１０ ２．５０
−３．７４Ｘ＋Ｏ”１２０５ ５．９６−８゜７９ Ｘ
Ｉ ０ ５゜７！ｌ−８，５９Ｘｉ Ｏ−”＋２５
０ ＋。９５−２゜８９Ｘ１０ ｊ。８８−２
．８３ＸｊＯ”１己Ｏｎ ６．８２−１０゜ＮＸｊ
ｏ ６゜５９−９．８８Ｘ１１］ ”評価での誘
導加熱サイクル用のＡＲｘに適した近似式は以下の通り
である： この近似式は加熱速度が冷却速度よりはるかに大きい、
すなわちｌａｌ＞＞ｌｂｌ の焼なましサイクルで有
効である。式（８）を上記の７つの焼なまし温度と−６
，０×１０ から−４，ＯＸ＋ Ｏ’０に７時（−６０
〜２０″Ｆ／秒）のｂに対して評価した、結果は表■に
示した。式（７）で計算したＡＲｘＯ値と比較すると、
式（８）は合理的な近似式であることがわかる。
準化焼なまし時間 １０４５ ４．８２−７．１５ＸＩ０ ４，６６−
６．９９ＸｊＯ−２５１１０５３，２９−４，８８Ｘ１
０ Ｋ、１８−４．７７Ｘ１０ ”Ｎ２５ ６゜
０４−８．９５Ｘｊ０ ５．８３−３，７５Ｘ＋０
”Ｎ７５ ２゜５８−６．８３．１０ ２．５０
−３．７４Ｘ＋Ｏ”１２０５ ５．９６−８゜７９ Ｘ
Ｉ ０ ５゜７！ｌ−８，５９Ｘｉ Ｏ−”＋２５
０ ＋。９５−２゜８９Ｘ１０ ｊ。８８−２
．８３ＸｊＯ”１己Ｏｎ ６．８２−１０゜ＮＸｊ
ｏ ６゜５９−９．８８Ｘ１１］ ”評価での誘
導加熱サイクル用のＡＲｘに適した近似式は以下の通り
である： この近似式は加熱速度が冷却速度よりはるかに大きい、
すなわちｌａｌ＞＞ｌｂｌ の焼なましサイクルで有
効である。式（８）を上記の７つの焼なまし温度と−６
，０×１０ から−４，ＯＸ＋ Ｏ’０に７時（−６０
〜２０″Ｆ／秒）のｂに対して評価した、結果は表■に
示した。式（７）で計算したＡＲｘＯ値と比較すると、
式（８）は合理的な近似式であることがわかる。
誘導焼なましサイクル用の標準化焼なまし時間を計算し
た理由は２つある。その第１は誘導焼なましの特徴化を
２つのパラメータ（冷却速度と焼なまし温度）から１つ
のパラメータに減ずためである。これによって異る冷却
速度と焼なまし温度の影響を単一パラメータで定量化し
て異る焼なましサイクルを直接比較することができる。
た理由は２つある。その第１は誘導焼なましの特徴化を
２つのパラメータ（冷却速度と焼なまし温度）から１つ
のパラメータに減ずためである。これによって異る冷却
速度と焼なまし温度の影響を単一パラメータで定量化し
て異る焼なましサイクルを直接比較することができる。
Ａを計算する第２の理由は短時間高温の誘導焼なましと
それより長い従来の炉焼なましとを比較できるようにす
るためである。しかし、解決しなければならないもつと
基本的な問題は全く異る加熱温度の特徴付は化に上記パ
ラメータが適しているか否かということである。例えば
、炉焼なましは数時間の加熱であり、−力木発明による
誘導焼なましはミクロ組織変化が主として冷却中に起る
瞬間的加熱によるものである。
それより長い従来の炉焼なましとを比較できるようにす
るためである。しかし、解決しなければならないもつと
基本的な問題は全く異る加熱温度の特徴付は化に上記パ
ラメータが適しているか否かということである。例えば
、炉焼なましは数時間の加熱であり、−力木発明による
誘導焼なましはミクロ組織変化が主として冷却中に起る
瞬間的加熱によるものである。
こうした大巾に異る焼なましサイクルを単一パラメータ
で説明することができればジルカロイの回復すなわち再
結晶化がＡに依存して、焼なまし経路には依存しないと
いうことを証明する手段となる。
で説明することができればジルカロイの回復すなわち再
結晶化がＡに依存して、焼なまし経路には依存しないと
いうことを証明する手段となる。
既に述べたように、ジルカロイの回復のためのＱ、／Ｈ
の実験値は応力除去焼なましパラメータ特性（Ａ８ＲＡ
）を計算するために入手できなかった。しかし、そのよ
うなパラメータに対する表現は回復用のＱ／Ｒが一旦得
られればＡＲｘを得るのに用いた式から展開できる。
の実験値は応力除去焼なましパラメータ特性（Ａ８ＲＡ
）を計算するために入手できなかった。しかし、そのよ
うなパラメータに対する表現は回復用のＱ／Ｒが一旦得
られればＡＲｘを得るのに用いた式から展開できる。
ＡｓＲＡ は応力除去焼なましを％機付けるために最も
重要なパラメータであるのは明らかであるが、ＡＲｘで
下限ＡＲｘ（この人Ｒｘ はそれ以上では再結晶化が起
る値）が定義される。従って、Ａ＊ヶ が応力除去焼な
ましと一組の再結晶開始との間の境界を規定する。従っ
て、応力除去焼なましに用いられる焼なまし温度と冷却
速度は焼なましパラメータがＡ＊Ｒｘ 以下にならなけ
ればならない。
重要なパラメータであるのは明らかであるが、ＡＲｘで
下限ＡＲｘ（この人Ｒｘ はそれ以上では再結晶化が起
る値）が定義される。従って、Ａ＊ヶ が応力除去焼な
ましと一組の再結晶開始との間の境界を規定する。従っ
て、応力除去焼なましに用いられる焼なまし温度と冷却
速度は焼なましパラメータがＡ＊Ｒｘ 以下にならなけ
ればならない。
スタイ、ンバーグ（Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇ）ら〔アナリテ
イカル・アプローチズ・エンド・エクスベリメンタル・
ベリフィケーション・トウ・デスクライプ・ザ・インフ
ルエンス・オン・コールドΦワーク・エンド・ヒート・
トリートメント・オン・ザ・メカニカル・プロパティー
ズ・オン・ジルカロイ・クラツディング・テユープズ〕
（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ ａｎ
ｄ ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＶｅｒｉｆｉｃａｔｉｏ
ｎ ｔｏ Ｄｅｓｃｒｉｂｅ ｔｈｅ Ｉｎｆｌｕｅｎ
ｃｅ ｏｆＣｏｌｄ Ｗｏｒｋ ａｎｄ Ｈｅａｔ Ｔ
ｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ Ｍｅｃｈａ−ｎｉｃ
ａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｒｉｓ ｏｆ Ｚｉｒｃａｌｏｙ
ＣｌａｄｄｉｎｇＴｕｂｅｓ）、原子産業におけるジ
ルコニウム：第６回国際シンポジウム； ＡＳＴＭ ５
ＴＰ８２４；フランクリン（Ｆｒａｎｋｌｉｎ）ら、ア
メリカン・ソサイテイ・フォア・テスティング・エンド
・マテリアルズ（Ａｍｅｒｉｃａｎ ５ｏｃｉｅｔｙ
ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
）、３９８４年、１０６〜１２２頁〕は焼なましノくラ
メータＡＲｘと冷間加工φの関数として再結晶化した材
料の割合なＲで表わし、このＲは以下で与えられる： ここで、 ＡＲｘ＝標準化焼な死焼時間（時間） Ｋ：５，０Ｘ１０時 φ＝ ｌｏｇｅ （□１０） ＝ ｌｏｇｅ （Ａ、／
Ａ）’０９ＡＯ””冷間縮径前の長さと管断面積１、Ａ
＝冷間縮径後の長さと管断面積 式（９）を導（のに用いたデータは冷間加工範囲が０．
５１〜１．４４の炉焼なまししたジルカロイ−４から得
られた。式（９）においてＡＲｘの代りに式（８）を代
入すると、０．０１〜０゜９９の範囲の再結晶割合につ
いての等割合線を焼なまし温度と冷却速度の関数として
計算した。φの値は我々の管材〔外径＝９．５ ｍｍ
（０４７４インチ）、肉厚＝５．８ ｍｍ （０゜２６
インチ）〕の最最終冷間径で計算して１゜７０を得た。
イカル・アプローチズ・エンド・エクスベリメンタル・
ベリフィケーション・トウ・デスクライプ・ザ・インフ
ルエンス・オン・コールドΦワーク・エンド・ヒート・
トリートメント・オン・ザ・メカニカル・プロパティー
ズ・オン・ジルカロイ・クラツディング・テユープズ〕
（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ ａｎ
ｄ ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＶｅｒｉｆｉｃａｔｉｏ
ｎ ｔｏ Ｄｅｓｃｒｉｂｅ ｔｈｅ Ｉｎｆｌｕｅｎ
ｃｅ ｏｆＣｏｌｄ Ｗｏｒｋ ａｎｄ Ｈｅａｔ Ｔ
ｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ Ｍｅｃｈａ−ｎｉｃ
ａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｒｉｓ ｏｆ Ｚｉｒｃａｌｏｙ
ＣｌａｄｄｉｎｇＴｕｂｅｓ）、原子産業におけるジ
ルコニウム：第６回国際シンポジウム； ＡＳＴＭ ５
ＴＰ８２４；フランクリン（Ｆｒａｎｋｌｉｎ）ら、ア
メリカン・ソサイテイ・フォア・テスティング・エンド
・マテリアルズ（Ａｍｅｒｉｃａｎ ５ｏｃｉｅｔｙ
ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
）、３９８４年、１０６〜１２２頁〕は焼なましノくラ
メータＡＲｘと冷間加工φの関数として再結晶化した材
料の割合なＲで表わし、このＲは以下で与えられる： ここで、 ＡＲｘ＝標準化焼な死焼時間（時間） Ｋ：５，０Ｘ１０時 φ＝ ｌｏｇｅ （□１０） ＝ ｌｏｇｅ （Ａ、／
Ａ）’０９ＡＯ””冷間縮径前の長さと管断面積１、Ａ
＝冷間縮径後の長さと管断面積 式（９）を導（のに用いたデータは冷間加工範囲が０．
５１〜１．４４の炉焼なまししたジルカロイ−４から得
られた。式（９）においてＡＲｘの代りに式（８）を代
入すると、０．０１〜０゜９９の範囲の再結晶割合につ
いての等割合線を焼なまし温度と冷却速度の関数として
計算した。φの値は我々の管材〔外径＝９．５ ｍｍ
（０４７４インチ）、肉厚＝５．８ ｍｍ （０゜２６
インチ）〕の最最終冷間径で計算して１゜７０を得た。
得られた等割合線は第１図にプロットした。
この図の左上には完全再結晶化（すなわち〉９９％Ｒｘ
）が期待される焼なまし温度と冷却速度を規定し、右下
は実質的に再結晶化が生じない（すなわち〈１％Ｒｘ）
焼なまし温度と冷却速度を規定している。図の中心のバ
ンドは再結晶死焼なましく１〜９９％Ｒｘ）に適したパ
ラメータを示している。さらに第１図の長四角は表■で
報告する機械特性と金属組織学的特性を与える７つの誘
導焼なまし〔約４０６ｃｍ／分（約１６０インチ／分）
〕の焼なまし温度〔±５゜６°Ｃ（±１ｏ下）〕と冷却
速度〔約１１゜１〜１６．７°Ｃ／秒（約２０〜６０下
／秒）〕を示している。
）が期待される焼なまし温度と冷却速度を規定し、右下
は実質的に再結晶化が生じない（すなわち〈１％Ｒｘ）
焼なまし温度と冷却速度を規定している。図の中心のバ
ンドは再結晶死焼なましく１〜９９％Ｒｘ）に適したパ
ラメータを示している。さらに第１図の長四角は表■で
報告する機械特性と金属組織学的特性を与える７つの誘
導焼なまし〔約４０６ｃｍ／分（約１６０インチ／分）
〕の焼なまし温度〔±５゜６°Ｃ（±１ｏ下）〕と冷却
速度〔約１１゜１〜１６．７°Ｃ／秒（約２０〜６０下
／秒）〕を示している。
第１図は炉で焼なましされた材料で得られた実験データ
に基づ（再結晶化に関する誘導焼なましパラメータ（焼
なまし温度と冷却速度）とを予知させるという点で重要
である。これらの再結晶化等割合線は標準死焼なまし時
間ＡＲＸが焼なましサイクルとは無関係なただ１つのパ
ラメータであるという前提で計算されている。
に基づ（再結晶化に関する誘導焼なましパラメータ（焼
なまし温度と冷却速度）とを予知させるという点で重要
である。これらの再結晶化等割合線は標準死焼なまし時
間ＡＲＸが焼なましサイクルとは無関係なただ１つのパ
ラメータであるという前提で計算されている。
ＡＲｘがただ１つの焼なましのパラメータであることの
実験的確認は第１図に示した誘導焼なまし処理で与えら
れている。部分的再結晶化は６７７°Ｃ（ｊ２５０″Ｆ
）と７０５℃（＋３ｏｏｏＦ）で焼なまししたサンプル
で見られ、６５２°Ｃ（＋２ｏ５°Ｆ）以下で焼なまし
したサンプルは光学顕微鏡や室温での張力特性で測定し
た場合に再結晶化の証拠は全く見られなかった。約６５
０’Ｃ（約１２００°Ｆ）の焼なまし温度で約１％の再
結晶化となるという仮定を解くにはＴＥＭ （）ランジ
ション電子顕微鏡）のようなより高感度の方法が必要で
あろう。確実ではないが、上記観察結果は上記で予知し
た誘導焼なまししたジルカロイの再結晶化の挙動と特に
良く一致していると゛ 判断される。
実験的確認は第１図に示した誘導焼なまし処理で与えら
れている。部分的再結晶化は６７７°Ｃ（ｊ２５０″Ｆ
）と７０５℃（＋３ｏｏｏＦ）で焼なまししたサンプル
で見られ、６５２°Ｃ（＋２ｏ５°Ｆ）以下で焼なまし
したサンプルは光学顕微鏡や室温での張力特性で測定し
た場合に再結晶化の証拠は全く見られなかった。約６５
０’Ｃ（約１２００°Ｆ）の焼なまし温度で約１％の再
結晶化となるという仮定を解くにはＴＥＭ （）ランジ
ション電子顕微鏡）のようなより高感度の方法が必要で
あろう。確実ではないが、上記観察結果は上記で予知し
た誘導焼なまししたジルカロイの再結晶化の挙動と特に
良く一致していると゛ 判断される。
観察結果と予知との上記の良い一致は単一パラメータで
炉内焼なましと誘導焼なましの両方に対してジルカロイ
被覆管材の再結晶化挙動を説明できるということを示し
ている。このことの意味は広範囲の焼なまし温度におい
て単一の活性化エネルギー（Ｑ／Ｒ：＝４００００ ’
Ｋ ”’ｉなわちＱ ＝＝ ７９４８０ Ｃａｌ／ｍｏ
ｌｅ ）を用いて再結晶化が説明でき、このことは炉内
焼なましと誘導焼なましの両方の再結晶化機構が同じで
あるということを示唆している。
炉内焼なましと誘導焼なましの両方に対してジルカロイ
被覆管材の再結晶化挙動を説明できるということを示し
ている。このことの意味は広範囲の焼なまし温度におい
て単一の活性化エネルギー（Ｑ／Ｒ：＝４００００ ’
Ｋ ”’ｉなわちＱ ＝＝ ７９４８０ Ｃａｌ／ｍｏ
ｌｅ ）を用いて再結晶化が説明でき、このことは炉内
焼なましと誘導焼なましの両方の再結晶化機構が同じで
あるということを示唆している。
ＡＳ ＲＡ の情報が入手できなくても、誘導焼なま
し中に制御すべき重要なパラメータは管がコイルから出
る時の管の温度と次の冷却速度であるということばＡＲ
ｘの誘導式から明らかである〔式（８）参照〕。興味深
いことに、これらのパラメータは生産速度に直接関係し
ていない。このことは焼なまし温度と冷却速度とを同じ
に維持すれば４０６ｃｒｎ１分（１６０インチ／分）で
誘導焼なましした管でも１５２４ｃｍ／分（６００イン
チ７分）で誘導焼なましした管でも同じ物理特性が期待
できるということを意味する。特性と生産速度との間に
関係がないという証拠は第２図から与えられる。すなわ
ちこの図には１９０〜２０３ｃｍ／分（→〔７５〜８０
インチ／分（ト）〕、３４３〜４２７ｃｍ／分（に〔１
３５〜１６８インチ／分（×）〕および１３４６〜１６
７６ｃｍＺ分（△）〔５′５０〜６６０インチ／分（△
）〕で焼なましした管の焼なまし温度の関数としてのＹ
Ｓ（降伏強さ）とＵＴＳ （極限引張強さ）が示してあ
り、６組のデータは互いによく一致している。
し中に制御すべき重要なパラメータは管がコイルから出
る時の管の温度と次の冷却速度であるということばＡＲ
ｘの誘導式から明らかである〔式（８）参照〕。興味深
いことに、これらのパラメータは生産速度に直接関係し
ていない。このことは焼なまし温度と冷却速度とを同じ
に維持すれば４０６ｃｒｎ１分（１６０インチ／分）で
誘導焼なましした管でも１５２４ｃｍ／分（６００イン
チ７分）で誘導焼なましした管でも同じ物理特性が期待
できるということを意味する。特性と生産速度との間に
関係がないという証拠は第２図から与えられる。すなわ
ちこの図には１９０〜２０３ｃｍ／分（→〔７５〜８０
インチ／分（ト）〕、３４３〜４２７ｃｍ／分（に〔１
３５〜１６８インチ／分（×）〕および１３４６〜１６
７６ｃｍＺ分（△）〔５′５０〜６６０インチ／分（△
）〕で焼なましした管の焼なまし温度の関数としてのＹ
Ｓ（降伏強さ）とＵＴＳ （極限引張強さ）が示してあ
り、６組のデータは互いによく一致している。
この結果は生産速度が誘導加熱中に生じる金属組織学的
変化に大きな影響を与えないことを示している。以下の
実施例は本発明による誘導処理がジルカロイ管材の応力
除去、部分的再結晶化および完全再結晶化に利用できる
ことを明らかに実証している。また、以下の実施例は本
発明をさらに明瞭にするためのものであるが、それは単
なる例示のためのものである。
変化に大きな影響を与えないことを示している。以下の
実施例は本発明による誘導処理がジルカロイ管材の応力
除去、部分的再結晶化および完全再結晶化に利用できる
ことを明らかに実証している。また、以下の実施例は本
発明をさらに明瞭にするためのものであるが、それは単
なる例示のためのものである。
最終寸法〔外径９．５ ｍｍ （Ｏｊ ７４インチ）Ｘ
肉厚０．５８ ｍｍ （０゜０２３インチ）〕の〕ジル
カロイー４管への誘導焼なましをＲＦ（ラジオ周波数）
発生器（最大比カニ ２５ ｋｗ ）を用いて行った。
肉厚０．５８ ｍｍ （０゜０２３インチ）〕の〕ジル
カロイー４管への誘導焼なましをＲＦ（ラジオ周波数）
発生器（最大比カニ ２５ ｋｗ ）を用いて行った。
ＲＦ範囲の周波数は薄肉のジルカロイ管材の壁貫通加熱
に適している。第６図に模式的に示すように、誘導焼な
ましはアルゴン雰囲気中でジルカロイ管１をマルチタτ
ンコイル５中を通して移送且つ回転させることによって
行った。
に適している。第６図に模式的に示すように、誘導焼な
ましはアルゴン雰囲気中でジルカロイ管１をマルチタτ
ンコイル５中を通して移送且つ回転させることによって
行った。
温度は温度範囲が４２７℃（ａｏｏ°Ｆ）から８７１°
Ｃ（１６００°Ｆ）のイルコン（工ＲＣＯＮ） （）シ
リーズのパイロメーター１０によって管１がコイル５か
ら出た時にモニターした。輻射率はＩＲＣＯＮ Ｒシリ
ーズの２色パイロメータで測定して管が７０５°ｃ（１
５０ｏ°Ｆ）に加熱され且つ上記Ｇシリーズパイロメー
タ上での読みが７０５°Ｃ（＋３００′Ｆ） となる
輻射率に調節することによってセットした。得られた輻
射率値はＯｊ Ｏ〜０．３５の範囲であった。これらの
パイロメーターは米国、イリノイ州、ナイルのスクエア
・ディ（５ｑｕａｒｅ Ｄ）社の子会社であるイルコン
・インコーホレーテッド（ＩＲＣＯＮ ＩｎＣ）社から
供給される。
Ｃ（１６００°Ｆ）のイルコン（工ＲＣＯＮ） （）シ
リーズのパイロメーター１０によって管１がコイル５か
ら出た時にモニターした。輻射率はＩＲＣＯＮ Ｒシリ
ーズの２色パイロメータで測定して管が７０５°ｃ（１
５０ｏ°Ｆ）に加熱され且つ上記Ｇシリーズパイロメー
タ上での読みが７０５°Ｃ（＋３００′Ｆ） となる
輻射率に調節することによってセットした。得られた輻
射率値はＯｊ Ｏ〜０．３５の範囲であった。これらの
パイロメーターは米国、イリノイ州、ナイルのスクエア
・ディ（５ｑｕａｒｅ Ｄ）社の子会社であるイルコン
・インコーホレーテッド（ＩＲＣＯＮ ＩｎＣ）社から
供給される。
誘導コイル５は不活性雰囲気室の役目をするアルミニウ
ムボックス１５の内側に取付けられる。テフロンインサ
ートを有する案内管２０はコイル５０入口側に配置され
て管１をコイルに対して整合させる。アルゴンパージ管
２４と水冷管２６の後には第２チユーブ２２が設けられ
ている。アルミニウムボックス１５０入口側と出口側に
設けられた２個の６あご調節自在チャック３０によって
管１はさらに支持される。チャック３０のこれらのあご
は直径４４．４ ｍｍ （１，７５インチ）のローラで
、これにより管１はチャックを通して自由回転され且つ
中間管支持が行われる。入口側のローラはテフロンであ
り、出口側のローラは高温エポキシ樹脂である。アルミ
ニウムボックス１５０入口側近（に設けられた追加の支
持体は３組の３本の固定自由回転ローラ３２とボックス
からさらに離れた２つの自由回転ローラ（図示せず）で
構成される。
ムボックス１５の内側に取付けられる。テフロンインサ
ートを有する案内管２０はコイル５０入口側に配置され
て管１をコイルに対して整合させる。アルゴンパージ管
２４と水冷管２６の後には第２チユーブ２２が設けられ
ている。アルミニウムボックス１５０入口側と出口側に
設けられた２個の６あご調節自在チャック３０によって
管１はさらに支持される。チャック３０のこれらのあご
は直径４４．４ ｍｍ （１，７５インチ）のローラで
、これにより管１はチャックを通して自由回転され且つ
中間管支持が行われる。入口側のローラはテフロンであ
り、出口側のローラは高温エポキシ樹脂である。アルミ
ニウムボックス１５０入口側近（に設けられた追加の支
持体は３組の３本の固定自由回転ローラ３２とボックス
からさらに離れた２つの自由回転ローラ（図示せず）で
構成される。
コイル５の出口側に設けられた水冷管２６はジルカロイ
管１が空気中に出る前に冷却するのを補助する。（注：
水はジルカロイ管１と接触しない）。水冷管２６の内部
とアルミニウムボックス１５（不活性雰囲気室）中との
アルゴンガス流は管１の外壁の酸化を最小に維持する。
管１が空気中に出る前に冷却するのを補助する。（注：
水はジルカロイ管１と接触しない）。水冷管２６の内部
とアルミニウムボックス１５（不活性雰囲気室）中との
アルゴンガス流は管１の外壁の酸化を最小に維持する。
しかし、管１がアルミニウムボックスの外へ出た時に管
１の外壁上に薄い酸化物膜が形成されているから管１を
十分に冷却できる装置は現在のところない。この酸化物
は管１の外壁表面を酸洗および研摩することによって除
去される。
１の外壁上に薄い酸化物膜が形成されているから管１を
十分に冷却できる装置は現在のところない。この酸化物
は管１の外壁表面を酸洗および研摩することによって除
去される。
管１の内側表面上での酸化物が形成されるのを防止する
ために管１の内側にアルゴンを導入した。
ために管１の内側にアルゴンを導入した。
管１の移送と回転は焼なまし室（アルミニウムボックス
）の出口側に設けた２つの変速直流モーター３５および
４０で行った。これらのモーターは第１変速直流モータ
ー（移送モーター）６５と歯車装置により駆動される軌
道５０に沿って移動するアルミニウムプレート４５上に
取付けられている。第２変速直流モニター４０はチャッ
ク４２を有し、このチャック４２は管１と係合し且つ管
１を２５０ ＯＲＰＭまでの回転数で回転させる。チェ
ーン５２上に取付けられてモーター３５で駆動される対
を成す自由回転ローラ６０は管１を支持し且つ管１と共
に移動する。
）の出口側に設けた２つの変速直流モーター３５および
４０で行った。これらのモーターは第１変速直流モータ
ー（移送モーター）６５と歯車装置により駆動される軌
道５０に沿って移動するアルミニウムプレート４５上に
取付けられている。第２変速直流モニター４０はチャッ
ク４２を有し、このチャック４２は管１と係合し且つ管
１を２５０ ＯＲＰＭまでの回転数で回転させる。チェ
ーン５２上に取付けられてモーター３５で駆動される対
を成す自由回転ローラ６０は管１を支持し且つ管１と共
に移動する。
ピルガ−処理済みのジルカロイ−４被覆管材の予備誘導
加熱処理を１９０〜２０３ｃｍ／分（７５〜８０インチ
／分）の公称移送速度で行った。誘導加熱パラメータは
表■に要約した。室温での張力特性は表ＩＶに示すよう
に５９６℃（ｚｏｏ６Ｆ）〜６４９°Ｃ（１２００″°
Ｆ）で焼なましした管部分で測定した。
加熱処理を１９０〜２０３ｃｍ／分（７５〜８０インチ
／分）の公称移送速度で行った。誘導加熱パラメータは
表■に要約した。室温での張力特性は表ＩＶに示すよう
に５９６℃（ｚｏｏ６Ｆ）〜６４９°Ｃ（１２００″°
Ｆ）で焼なましした管部分で測定した。
管ハンドリング系とコイル設計を適当に変更した後に、
公称移送速度を３４０〜４２３ｃｍ／分（１５４〜１６
８インチ／分）にして第２回の誘導焼なましを行った。
公称移送速度を３４０〜４２３ｃｍ／分（１５４〜１６
８インチ／分）にして第２回の誘導焼なましを行った。
この誘導加熱パラメータは表■に要約した。誘導焼なま
しは出力を一定にし且つ管速度を調節して所定焼なまし
温度にして行った。
しは出力を一定にし且つ管速度を調節して所定焼なまし
温度にして行った。
２４本の全長（３９４ｃｍ（１５５インチ）のビルガー
ド管が得られた。我々の実験室規模の管ノ１ンドリング
系では単に管の一部〔約ｚｚ４ｃｍ（８８インチ）〕シ
か誘導焼なましできなかった。
ド管が得られた。我々の実験室規模の管ノ１ンドリング
系では単に管の一部〔約ｚｚ４ｃｍ（８８インチ）〕シ
か誘導焼なましできなかった。
誘導焼なまし温度は５２１°Ｃ（９７０°Ｆ）から７３
２°Ｃ（１３５Ｑ下）、管の長手方向に沿った温度制御
は大体一般に±５．６°Ｃ（±１０′Ｆ″）であった。
２°Ｃ（１３５Ｑ下）、管の長手方向に沿った温度制御
は大体一般に±５．６°Ｃ（±１０′Ｆ″）であった。
６管に対する焼なまし温度、移送速度および回転速度は
表Ｖに要約した。
表Ｖに要約した。
管は輻射損失および冷却管のアルゴン気流による強制流
で冷却される。この冷却速度は以下のよう１にして予測
した。管を温度上昇させコイルへの出力を切った後に、
管の加熱された部分をパイロメーターの下へ再配置して
、時間の関数としで温度をモニターした。こうして測定
した冷却速度は１１〜１６゜７°Ｃ／秒（２０〜３０’
Ｆ／秒）であった。誘導焼なまし中の冷却速度制御（測
定）はアルゴン流を一定に維持し且つ管の幾何学構成を
一定にする以外特に何もしなくても行えた。
で冷却される。この冷却速度は以下のよう１にして予測
した。管を温度上昇させコイルへの出力を切った後に、
管の加熱された部分をパイロメーターの下へ再配置して
、時間の関数としで温度をモニターした。こうして測定
した冷却速度は１１〜１６゜７°Ｃ／秒（２０〜３０’
Ｆ／秒）であった。誘導焼なまし中の冷却速度制御（測
定）はアルゴン流を一定に維持し且つ管の幾何学構成を
一定にする以外特に何もしなくても行えた。
誘導焼なましの次に、管は最終仕上げ加工と後焼なまし
のＵＴ検査を受けた。管の外表面の酸化物は酸洗では完
全に除去できなかった。しかし、後で研摩した５本の管
の表面の外観は許容可能なものであった。
のＵＴ検査を受けた。管の外表面の酸化物は酸洗では完
全に除去できなかった。しかし、後で研摩した５本の管
の表面の外観は許容可能なものであった。
室温張力特性は５６３℃（＋０４５下）〜７０５’（：
、（１５００″Ｆ）で焼なましした７本の管から切り出
したサンプルで測定した。６管からの６つのサンプルの
張力試験を行って管の長さに沿った変化を確認し、焼な
まし温度の関数としての張力特性を確立した。これら６
つのサンプルは焼なましした管の初めと、中間と、後端
であった。
、（１５００″Ｆ）で焼なましした７本の管から切り出
したサンプルで測定した。６管からの６つのサンプルの
張力試験を行って管の長さに沿った変化を確認し、焼な
まし温度の関数としての張力特性を確立した。これら６
つのサンプルは焼なましした管の初めと、中間と、後端
であった。
管は酸洗後の状態で試験した。ミクロ組織と対応張力特
性との関係を求めるために、７つの焼なまし温度の金属
組織サンプル例を造った。これらの結果を表■に示す。
性との関係を求めるために、７つの焼なまし温度の金属
組織サンプル例を造った。これらの結果を表■に示す。
また、加工した３つのジルカロイ−４０ロツトのインゴ
ットの化学特性を表■に示す。
ットの化学特性を表■に示す。
表 ■
誘導焼なまし用のコイル設計と周波数
（外径９．５ｍｍ（０，３７４インチ）×肉厚０．５８
ｍｍ（０゜０２６ インチ）の管） コイル巻数 ４ ８ ８
周波数（ｋＷ２） ５２５ ５７５
３８５表■ 誘導加熱温度 ジルカロイ−４管材ロット４３７７ ４ ６５２ （１１７０） ＋９４ ７６゜５
９００２ ６４９ （＋２００） ７５ ７
５．０ ９００酉−ｖ− 誘導加熱処理 （ジルカロイ−４管ロットＭ５５９５）２２ ５３８
（１０００） ５７７゜４（１４８゜６）
６００＊２４ ５６３（＋ｏ４ｓ） ３８５
．８（１５１，９） ６００７ ５６８（＋０５５
） ４３２゜６（１７０，３） ６００１４
５８８（＋０９０） ４１９．６（＋６５
゜２）６００−４００＊ ９ ５９６（１１０５）
４１８．１（１６４，６） ６００１５
５９９（１１１０） ４１５゜０（１６３，４）
２５０５ ６０４（１４２０） ４０８
．９（１６１，０） ６００＊ ６ ６０７（１
１２５） ４０８．９（１６１，０） ６（
１０２６４８（Ｎ４５） ３９８．０（１５６
，７） ６００１０ ６２１（Ｎ５０）
４００゜３（１５７，６） ６００１８ ６２１（
１１５０） ４０８．４（１６０，８） ６
００２５ ６２７（Ｎ６０） ４０６．４（
１６０，０） ６００１７ ６ｓ２（ｔ＋７ｏ）
ａｏｏ、＋（＋ｓ７゜５） ６ｏ。
ｍｍ（０゜０２６ インチ）の管） コイル巻数 ４ ８ ８
周波数（ｋＷ２） ５２５ ５７５
３８５表■ 誘導加熱温度 ジルカロイ−４管材ロット４３７７ ４ ６５２ （１１７０） ＋９４ ７６゜５
９００２ ６４９ （＋２００） ７５ ７
５．０ ９００酉−ｖ− 誘導加熱処理 （ジルカロイ−４管ロットＭ５５９５）２２ ５３８
（１０００） ５７７゜４（１４８゜６）
６００＊２４ ５６３（＋ｏ４ｓ） ３８５
．８（１５１，９） ６００７ ５６８（＋０５５
） ４３２゜６（１７０，３） ６００１４
５８８（＋０９０） ４１９．６（＋６５
゜２）６００−４００＊ ９ ５９６（１１０５）
４１８．１（１６４，６） ６００１５
５９９（１１１０） ４１５゜０（１６３，４）
２５０５ ６０４（１４２０） ４０８
．９（１６１，０） ６００＊ ６ ６０７（１
１２５） ４０８．９（１６１，０） ６（
１０２６４８（Ｎ４５） ３９８．０（１５６
，７） ６００１０ ６２１（Ｎ５０）
４００゜３（１５７，６） ６００１８ ６２１（
１１５０） ４０８．４（１６０，８） ６
００２５ ６２７（Ｎ６０） ４０６．４（
１６０，０） ６００１７ ６ｓ２（ｔ＋７ｏ）
ａｏｏ、＋（＋ｓ７゜５） ６ｏ。
＊ｊ６ ６３５（ＬＩ７５） ３９５．５（
＋５５．７） ４００２０ ６４６（Ｎ９５）
３８９．ｊ（＋５３．２） ９０ＯＮ ６
４９（１２００） ３８１．３（１５０，１）
６００＊ ｉ ６５２（１２０５） ５
７７．４（１４８，６） ６００＋９ ６６６（１
２ｉ） ５７３゜ｏ（＋５ｏ。４） ６００
＊ ８ ６７７（＋２５０） ３６６．０
（＋４４゜１） ６００＋３ ７（Ｎ（１２９５）
５５７゜９（１４０，９） ６００３
７０４（１３００） ３５４．８（１３９，７
） ６００＊１２ ７ｏ４（ｔ３ｏｏ）
５５４゜８（１３９゜７） ６００＋ ７３２（
１３５０） ５３９．３（１３３，６） ６
００＊これらの管は室温張力試験と光学顕微鏡で評価さ
れた。
＋５５．７） ４００２０ ６４６（Ｎ９５）
３８９．ｊ（＋５３．２） ９０ＯＮ ６
４９（１２００） ３８１．３（１５０，１）
６００＊ ｉ ６５２（１２０５） ５
７７．４（１４８，６） ６００＋９ ６６６（１
２ｉ） ５７３゜ｏ（＋５ｏ。４） ６００
＊ ８ ６７７（＋２５０） ３６６．０
（＋４４゜１） ６００＋３ ７（Ｎ（１２９５）
５５７゜９（１４０，９） ６００３
７０４（１３００） ３５４．８（１３９，７
） ６００＊１２ ７ｏ４（ｔ３ｏｏ）
５５４゜８（１３９゜７） ６００＋ ７３２（
１３５０） ５３９．３（１３３，６） ６
００＊これらの管は室温張力試験と光学顕微鏡で評価さ
れた。
注：１． 管２４および管８の温度チャートを検査し
た結果、張力サンプル２４−１と ８−５は誘導焼なましした被覆管材の 特徴の有る区域から切り出されていな かった。
た結果、張力サンプル２４−１と ８−５は誘導焼なましした被覆管材の 特徴の有る区域から切り出されていな かった。
２、 表Ｖｌ、ＩＸの張力試験はＡＳＴＭＥ−８により
行った。降伏するまでクロスヘッド速 度をｏ 、１２７ ｍｍ／ｍｍ ７分（ｏ、ｏ ｏ ｓ
インチ／インチ／分）で行い、次いでクロス ヘッド速度１．２７ ｍｍ／ｒｒ、ｍ７分（０，０５０
インチ／インチ／分）でＡ ５０．８ ｍｍ （２イン
チ）ゲージ長を用いて行った。
行った。降伏するまでクロスヘッド速 度をｏ 、１２７ ｍｍ／ｍｍ ７分（ｏ、ｏ ｏ ｓ
インチ／インチ／分）で行い、次いでクロス ヘッド速度１．２７ ｍｍ／ｒｒ、ｍ７分（０，０５０
インチ／インチ／分）でＡ ５０．８ ｍｍ （２イン
チ）ゲージ長を用いて行った。
３、 ５ＲＡ＝応力除去焼なまし、ＰＲＡ＝部分的再結
晶化焼な死焼。
晶化焼な死焼。
冷間ピルガ−処理ずみの最終寸法の燃料被覆管材として
のジルカロイ−４の３番目のロッド（ロツｌ−６０８２
、表ｖｎ参照）は誘導最終焼なましした。
のジルカロイ−４の３番目のロッド（ロツｌ−６０８２
、表ｖｎ参照）は誘導最終焼なましした。
この組の例では１４本のピルガ−処理したままの管を表
■の第６欄に示すコイルと周波数を用いて公称生産速度
１５２４ｃｍｒｒｙ／分（６００インチ／分）で誘導焼
なましした。応力除去焼なましまたは部分的再結晶死焼
なましのいずれかに対する誘導焼なましパラメータは表
ｖｍに要約して示しである。
■の第６欄に示すコイルと周波数を用いて公称生産速度
１５２４ｃｍｒｒｙ／分（６００インチ／分）で誘導焼
なましした。応力除去焼なましまたは部分的再結晶死焼
なましのいずれかに対する誘導焼なましパラメータは表
ｖｍに要約して示しである。
６管は第６図に似た装置を用いて順次焼なましした。管
温度は工ＲＣＯＮ（［）シリーズ）パイロメーターを用
いてモニターした。記載した温度はパイロメータを０．
２９の輻射率にセットした場合に対応している。全ての
焼なましはアルゴン雰囲気中で行った。
温度は工ＲＣＯＮ（［）シリーズ）パイロメーターを用
いてモニターした。記載した温度はパイロメータを０．
２９の輻射率にセットした場合に対応している。全ての
焼なましはアルゴン雰囲気中で行った。
焼なまし後、全ての管を超音波で検査し、通常の最終仕
上げ処理をした。誘導焼なましした管の張力特性は表■
に示す。
上げ処理をした。誘導焼なましした管の張力特性は表■
に示す。
鴨も
上記の例は応力除去と部分的再結晶化用誘導焼なましの
ものである。以下の例は完全再結晶化焼なましを目的に
している。
ものである。以下の例は完全再結晶化焼なましを目的に
している。
従来のジルカロイ−４管材の製法では例えば冷間ピルガ
−加工で公称３１．７５ ｍ冨（１，２５インチ）外径
Ｘ５．Ｉｎ（０，２インチ）肉厚にし、その後真空中間
焼なましを約６７７°Ｃ（１２５０″Ｆ）で約３．５時
間かげて行っている。この真嬌焼なましでは平均ＡＳＴ
Ｍ粒子寸法数が７より小さく、一般にはＡＳＴＭ Ａ
１１〜１２である。この材料を次いでピルガ−加工して
１７．８ ）Ｉｌｌ （０，７０インチ）外径×Ｌ７８
ａｍ （０，０ツイフチ）肉厚にする。この時一般に
材料をさらに真空中間・焼なましする。本発明ではこの
真空焼なましの代りに誘導完全再結晶化焼なましを用い
た。冷間ピルガ−加工した管を大径管を収容するために
改変した第３図と類似の装置で誘導焼なましした。誘導
加熱は１０ＫＨ２の周波数で行った。使用コイルは６，
４１１１１（１／４インチ） Ｘ １２．７龍（１／２
インチ）の四角管の６巻コイル〔コイル半径方向寸法は
１２．７ｍｍ（１／２インチ）〕であった。このコイル
は３８．１絽（１’／２インチ）内径、６３．５ ｍｍ
（２７２インチ）外径、約８２．６ ｍｔｘ （３，
２５インチ）長さであった。完全再結晶化焼なましは表
Ｘに示す２組のプロセスパラメータを用いて行われた。
−加工で公称３１．７５ ｍ冨（１，２５インチ）外径
Ｘ５．Ｉｎ（０，２インチ）肉厚にし、その後真空中間
焼なましを約６７７°Ｃ（１２５０″Ｆ）で約３．５時
間かげて行っている。この真嬌焼なましでは平均ＡＳＴ
Ｍ粒子寸法数が７より小さく、一般にはＡＳＴＭ Ａ
１１〜１２である。この材料を次いでピルガ−加工して
１７．８ ）Ｉｌｌ （０，７０インチ）外径×Ｌ７８
ａｍ （０，０ツイフチ）肉厚にする。この時一般に
材料をさらに真空中間・焼なましする。本発明ではこの
真空焼なましの代りに誘導完全再結晶化焼なましを用い
た。冷間ピルガ−加工した管を大径管を収容するために
改変した第３図と類似の装置で誘導焼なましした。誘導
加熱は１０ＫＨ２の周波数で行った。使用コイルは６，
４１１１１（１／４インチ） Ｘ １２．７龍（１／２
インチ）の四角管の６巻コイル〔コイル半径方向寸法は
１２．７ｍｍ（１／２インチ）〕であった。このコイル
は３８．１絽（１’／２インチ）内径、６３．５ ｍｍ
（２７２インチ）外径、約８２．６ ｍｔｘ （３，
２５インチ）長さであった。完全再結晶化焼なましは表
Ｘに示す２組のプロセスパラメータを用いて行われた。
この管の製造は冷間ピルガ−加工後に通常の真空最終焼
なましか、より好ましくは本発明の最終誘導焼なましを
行って基本的には終了する。さらに追加の中間真空焼な
ましを本発明の誘導焼なましに代えることもできる。さ
らに、全ての真空焼なましを誘導焼なましに代えること
もできる。
なましか、より好ましくは本発明の最終誘導焼なましを
行って基本的には終了する。さらに追加の中間真空焼な
ましを本発明の誘導焼なましに代えることもできる。さ
らに、全ての真空焼なましを誘導焼なましに代えること
もできる。
表 Ｘ
中間寸法〔外径１７．８正（０，ツイフチ）×肉厚１．
７８龍（０，０ツイフチ）〕 管材用完全丙結晶化焼な
ましパラメータ ９−７ ８７１（１６００） １３９
５４．８ ５００９−２ ８１６（１５００）
１５２ ６０．０ ５００９−９
７６０（１４００） １６５ ６５．０
５００最後の詳細例の組では、ピルガ−加工したま
まのジルカロイ−４管材〔ロット４６９０・・・・外径
３１．２ｙｎ （１，２５インチ）Ｘ肉厚５．１翼菖（
０，２インチ）、表ＸＶの化学組成参照〕は第６図に類
似の装置で誘導加熱してベーター処理した。この場合用
いたコイルは長四角形の６．４ ｖｍ （１／４インチ
） Ｘ １２．７ ｓｎ （１／２インチ）管の５回巻
きコイル〔直径方向寸法１２．７ ｍ （１／２インチ
）〕であった。このコイルは内径５０．８ｍ（２インチ
）外径７６．２ｉｎ（３インチ）で、長さは６６．７鰭
（２５７ｓインチ）であった。このコイルは最大出力定
格１５０ ｋｗの１０ＫＨ２発生器に接続された。水冷
スプレーリングをアルゴンパージ管と水冷管の代りに用
いた。冷却リングは内径に沿って均一分布した１０個の
孔を有しｙ、ｂ７！／分（２ガロン／分１の流速で水を
誘導コイルの出口から約８．４ｃｍ（約６．３インチ）
後の距離の所で誘導コイルから出た加熱された管の表面
に散布した。この水冷法により冷却速度は約９００〜１
０００°Ｃ／秒になるものと予測された。
７８龍（０，０ツイフチ）〕 管材用完全丙結晶化焼な
ましパラメータ ９−７ ８７１（１６００） １３９
５４．８ ５００９−２ ８１６（１５００）
１５２ ６０．０ ５００９−９
７６０（１４００） １６５ ６５．０
５００最後の詳細例の組では、ピルガ−加工したま
まのジルカロイ−４管材〔ロット４６９０・・・・外径
３１．２ｙｎ （１，２５インチ）Ｘ肉厚５．１翼菖（
０，２インチ）、表ＸＶの化学組成参照〕は第６図に類
似の装置で誘導加熱してベーター処理した。この場合用
いたコイルは長四角形の６．４ ｖｍ （１／４インチ
） Ｘ １２．７ ｓｎ （１／２インチ）管の５回巻
きコイル〔直径方向寸法１２．７ ｍ （１／２インチ
）〕であった。このコイルは内径５０．８ｍ（２インチ
）外径７６．２ｉｎ（３インチ）で、長さは６６．７鰭
（２５７ｓインチ）であった。このコイルは最大出力定
格１５０ ｋｗの１０ＫＨ２発生器に接続された。水冷
スプレーリングをアルゴンパージ管と水冷管の代りに用
いた。冷却リングは内径に沿って均一分布した１０個の
孔を有しｙ、ｂ７！／分（２ガロン／分１の流速で水を
誘導コイルの出口から約８．４ｃｍ（約６．３インチ）
後の距離の所で誘導コイルから出た加熱された管の表面
に散布した。この水冷法により冷却速度は約９００〜１
０００°Ｃ／秒になるものと予測された。
また、第２案内管２２を外し、室内に出口側調節自在チ
ャックＳＯを配置した。この装置を用いて、６本の中間
寸法の管を表■に示すノくラメータを用いて処理した。
ャックＳＯを配置した。この装置を用いて、６本の中間
寸法の管を表■に示すノくラメータを用いて処理した。
誘導ベーター処理パラメータ
７ １０８２（１９８０） ４３．４ １７．１
１１．６ ７５０８ １０９９（２０１０）
４３．４ １７．１ １１．６ ８２０８
Ａ １Ｇ！１８（１９００１４５，７１Ｂ、０ １
１．０ ８２０※コイルを出てから水冷を受けるまでの
時間これらのベータ処理した管は次いで外径１７．８１
１１１（０，ツイフチ）×肉厚１．７８詣（０，［ｌ
ツイフチ）に冷間ピルガ−加工されてから、管の一部を
本発明による中間焼なましの例で既に述べた装置を用い
て誘導再結晶死焼なましした。ここで用いた焼なましパ
ラメータは表■に示した。
１１．６ ７５０８ １０９９（２０１０）
４３．４ １７．１ １１．６ ８２０８
Ａ １Ｇ！１８（１９００１４５，７１Ｂ、０ １
１．０ ８２０※コイルを出てから水冷を受けるまでの
時間これらのベータ処理した管は次いで外径１７．８１
１１１（０，ツイフチ）×肉厚１．７８詣（０，［ｌ
ツイフチ）に冷間ピルガ−加工されてから、管の一部を
本発明による中間焼なましの例で既に述べた装置を用い
て誘導再結晶死焼なましした。ここで用いた焼なましパ
ラメータは表■に示した。
表 ｘ■
ベータ処理と冷間ピルガ−加工
後の中間再結晶死焼なまし
７−２ ８３８（１５４０） １３７ ５４
．１ ７００７−３ ８７１（１６００）
１３８ ５４．５ ７００７−４ ７９３（１
４６０） １４６ ５７．４ ７００８−１
８９９（１６５０） １２１ ４７．
６ ７００８Ａ−１７６０（１４００） １５
４ ６０．８ ７００８Ａ−４８６０（１５８０）
ｊ２９．５ ５０．９ ７００管は次いで冷間
ピルガ−加工されて最終燃料被覆管〔外径９．５ ｍｍ
（０，３７４インチ）Ｘ肉厚０．５８ｍ翼（０，０２
３インチ）〕にされる。これらの管は好ましくは本発明
の誘導焼なまし法で応力除去、部分的再結晶化あるいは
完全再結晶化される。
．１ ７００７−３ ８７１（１６００）
１３８ ５４．５ ７００７−４ ７９３（１
４６０） １４６ ５７．４ ７００８−１
８９９（１６５０） １２１ ４７．
６ ７００８Ａ−１７６０（１４００） １５
４ ６０．８ ７００８Ａ−４８６０（１５８０）
ｊ２９．５ ５０．９ ７００管は次いで冷間
ピルガ−加工されて最終燃料被覆管〔外径９．５ ｍｍ
（０，３７４インチ）Ｘ肉厚０．５８ｍ翼（０，０２
３インチ）〕にされる。これらの管は好ましくは本発明
の誘導焼なまし法で応力除去、部分的再結晶化あるいは
完全再結晶化される。
これら材料のサンプルは最終真空応力除去焼なましされ
た〔約４６６℃（約８７０”Ｆ）で約７．５〜９．５時
間〕。これら材料の５００℃、１０５に９／儒２（１５
００ｐｓｉ）２４時間の腐食特性は表■に示した。試験
後の全てのサンプルは基本的に黒い連続酸化物膜（すな
わち主要表面上の節無し）を有していた。
た〔約４６６℃（約８７０”Ｆ）で約７．５〜９．５時
間〕。これら材料の５００℃、１０５に９／儒２（１５
００ｐｓｉ）２４時間の腐食特性は表■に示した。試験
後の全てのサンプルは基本的に黒い連続酸化物膜（すな
わち主要表面上の節無し）を有していた。
５００°Ｃ腐食重量増加
１５８０下 ６８．１ １２６．９同様に、ジ
ルカロイ−２の中間寸法の管〔外径２８．５ ｍｍ、
（１，１２インチ）×内径１５．７ ｍｍ（０，６２イ
ンチ）〕をベータ処理し、冷間ピルガ−加工し、約８４
９°Ｃ（約１５６０下）で本発明の誘導焼なましし〔外
径１７．０ ｍ （０，６フインチ）Ｘ肉厚２．５４
ｍｍ （０，１インチ）〕、最終寸法にピルガ−加工し
、真空応力除去焼なましした〔最終寸法＝外径１２．２
ｍ（０，４８２インチ）Ｘ内径１２．２＋ｎ（０，４
１８インチ）〕。この材料のサンプルを次いで５００°
Ｃ，１０５ＩＫｇ／ｃｒＩＬ２（１５００ｐｓｉ ）蒸
気で２４時間腐食試験した。試験後の検査で全てのサン
プルの主要表面上に黒い連続、酸化物膜が見られた。重
量増加量を表ＸＩＶに示す。
ルカロイ−２の中間寸法の管〔外径２８．５ ｍｍ、
（１，１２インチ）×内径１５．７ ｍｍ（０，６２イ
ンチ）〕をベータ処理し、冷間ピルガ−加工し、約８４
９°Ｃ（約１５６０下）で本発明の誘導焼なましし〔外
径１７．０ ｍ （０，６フインチ）Ｘ肉厚２．５４
ｍｍ （０，１インチ）〕、最終寸法にピルガ−加工し
、真空応力除去焼なましした〔最終寸法＝外径１２．２
ｍ（０，４８２インチ）Ｘ内径１２．２＋ｎ（０，４
１８インチ）〕。この材料のサンプルを次いで５００°
Ｃ，１０５ＩＫｇ／ｃｒＩＬ２（１５００ｐｓｉ ）蒸
気で２４時間腐食試験した。試験後の検査で全てのサン
プルの主要表面上に黒い連続、酸化物膜が見られた。重
量増加量を表ＸＩＶに示す。
表 ＸＩＶ
ジルカロイ−２腐食試験結果
サンプル状態 重量増加（ｍｙ／ｄｍ ２）酸
洗 ６１．１酸 洗
６５．５研磨時 １０
８．６ 研磨時 １１１．２ 中間および最終焼なましとしてベータ処理した後に本発
明の誘導焼なましを用いると、ベータ処理後に従来の真
空焼なましを用いた場合に見られるものよりも析出粒の
粗さは小さくなると考えられる。従って、ベータ処理後
に従来の真空焼なましの代りに本発明の誘導焼なましを
用いることによりジルカロイの腐食性が向上することが
期待できる。
洗 ６１．１酸 洗
６５．５研磨時 １０
８．６ 研磨時 １１１．２ 中間および最終焼なましとしてベータ処理した後に本発
明の誘導焼なましを用いると、ベータ処理後に従来の真
空焼なましを用いた場合に見られるものよりも析出粒の
粗さは小さくなると考えられる。従って、ベータ処理後
に従来の真空焼なましの代りに本発明の誘導焼なましを
用いることによりジルカロイの腐食性が向上することが
期待できる。
表 Ｗ
Ｓｎ Ｃ４７−Ｌ５６ｗ／。
Ｆｅ 、２０−．２３ｗ／。
Ｏｒ 、１０−、＋２ｗ／。
ＣＤ、０Ｌ４−０．０＋９［］ｗ／。
Ａｌ ４３４３−４６ｐ
ｐ （０，２
ｃａ ＜０．２
Ｃ１（１０−２０
ＣＯ＜１０
Ｃｕ＜２５
Ｈｆ５３−５７
Ｐｂ〈５０
Ｍｎ （２５
Ｍｇ〈１０
Ｍ○ ＜２５
Ｎｉ （２５
Ｎｂ＜５０
Ｓｉ ６９−７９
Ｔａ （１００
Ｔｉ （２５
Ｗ＜５０
■〈２５
Ｕ ２．５−２．７
Ｈ（（１２）
Ｎ （３１−３６）
０ （、＋３−、＋４ ｗｌｏ）
合金元素は重ｔ％で示してあり、不純物は全てＩ）１）
ｍで示しである。値の範囲は種々のインゴット位置から
得られた試験結果の範囲を示す。
ｍで示しである。値の範囲は種々のインゴット位置から
得られた試験結果の範囲を示す。
０内の値は管外殻上で測定された。
前記例でベータ粒の寸法を減すためにはベータ処理温度
の時間を短くしなければならないと思われる。そのため
には、例えば、冷却リングを誘導コイルの端により近す
け及び／または管の移送速度を速くすればよいであろう
。従って、管は誘導コイルを出てから２秒以内、より好
ましくは１秒以内に冷却しなければならないと思われる
。さらに、全肉厚ベーター処理の代りに部分肉厚ベータ
ー処理を用いることも考えられる。さらに、最終寸法か
らはるか前の複数のピルガ−加工工程を行ってからベー
タ処理を最終冷間ピルガ一工程の前に直ちに行うことも
考えられる。
の時間を短くしなければならないと思われる。そのため
には、例えば、冷却リングを誘導コイルの端により近す
け及び／または管の移送速度を速くすればよいであろう
。従って、管は誘導コイルを出てから２秒以内、より好
ましくは１秒以内に冷却しなければならないと思われる
。さらに、全肉厚ベーター処理の代りに部分肉厚ベータ
ー処理を用いることも考えられる。さらに、最終寸法か
らはるか前の複数のピルガ−加工工程を行ってからベー
タ処理を最終冷間ピルガ一工程の前に直ちに行うことも
考えられる。
以上の説明と例は本発明をピルガ−加工したジルカロイ
管材に適用した場合の説明である。
管材に適用した場合の説明である。
本発明の焼なましパラメータは冷間ピルガ−加工前のジ
ルカロイのミクロ組織とここで説明した焼なまし処理と
共に起る析出硬化反応とによって影響されるということ
を当業者は理解できよう。ここで述べた焼なましパラメ
ータは被処理材料の組成の影響を受けることも理解でき
ょう。本発明方法はジルカロイ−２とジルカロイ−４以
外のジルコニウムおよびジルコニウム合金の管材に、こ
れら材料の焼なまし速度の差に基づく適当な変更を行っ
て適用することができる。特に、本発明は内面に結合し
たジルコニウムの層をもつジルカロイ管または他のペレ
ット被覆耐相互反応材料の層を有するジルカロイ管材に
も適用できる。この用途では誘導焼なましにより内張り
の粒寸法の制御ができると同時に応力除去された、ある
いは部分的再結晶化されたジルカロイに結合した完全再
結晶化した内張りを再現性よく製造することができる。
ルカロイのミクロ組織とここで説明した焼なまし処理と
共に起る析出硬化反応とによって影響されるということ
を当業者は理解できよう。ここで述べた焼なましパラメ
ータは被処理材料の組成の影響を受けることも理解でき
ょう。本発明方法はジルカロイ−２とジルカロイ−４以
外のジルコニウムおよびジルコニウム合金の管材に、こ
れら材料の焼なまし速度の差に基づく適当な変更を行っ
て適用することができる。特に、本発明は内面に結合し
たジルコニウムの層をもつジルカロイ管または他のペレ
ット被覆耐相互反応材料の層を有するジルカロイ管材に
も適用できる。この用途では誘導焼なましにより内張り
の粒寸法の制御ができると同時に応力除去された、ある
いは部分的再結晶化されたジルカロイに結合した完全再
結晶化した内張りを再現性よく製造することができる。
さらに、本発明により製造した管は高温度で互いに上下
に積まれた管が所望の円形断面から変形する恐れのある
従来のバッチ式真空焼なまし炉中での管の焼なましに比
べて品質が向上する。
に積まれた管が所望の円形断面から変形する恐れのある
従来のバッチ式真空焼なまし炉中での管の焼なましに比
べて品質が向上する。
前記の例では、本発明者らの実験室的装置のために管の
全長の一部分のみしか誘導焼なましできなかったが、以
上の説明を基にして各管の全長を誘導焼なましできる装
置を造ることは当業者には理解できよう。
全長の一部分のみしか誘導焼なましできなかったが、以
上の説明を基にして各管の全長を誘導焼なましできる装
置を造ることは当業者には理解できよう。
以上の例は明らかに本発明で得られる利点を示している
。本発明の他の具体例は本明細書またはここに記載した
本発明を実際に実行することにより当業者には明らかに
なるであろう。以上の例は単なる例示であって、本発明
の真の範囲と精神は特許請求の範囲によって示される。
。本発明の他の具体例は本明細書またはここに記載した
本発明を実際に実行することにより当業者には明らかに
なるであろう。以上の例は単なる例示であって、本発明
の真の範囲と精神は特許請求の範囲によって示される。
第１図は本発明の理論に従った誘導焼なまし温度と冷却
速度の両方の関数として得られたミクロ組織を示すグラ
フ、 第２図は本発明による３つの異る誘導速度（×、＋、Δ
）（１９０〜２０３α／分（＋）、６４３〜４２７ｃｍ
（Ｘンおよび１６４６〜１６７６α７分（Δ）〕 に対
する誘導焼なまし温度の関数での降伏強さくＹＳ）と極
限引張り強さくＵＴＳ）を示すグラフ、 第６図は本発明の誘導アルファー焼なましを実施するの
に用いられる装置の一実施例の晴念図である。図中： １ ・・ジルカロイ管、５・・コイル、１０・・パイロ
メーター、１５・・アルミニウムボックス、２０・・案
内管、２４・・アルゴンパージ管、２６・・水冷管、６
０・・チャック、６２・・ローラ、３５．４０・・モー
ター、４２・・チャック、５２・・チェーン、６０・・
ローフ。 特許出願人代理人 曽 我 道 照 ゛（
口、１ｒＶ ＦＩＧ、 ２
速度の両方の関数として得られたミクロ組織を示すグラ
フ、 第２図は本発明による３つの異る誘導速度（×、＋、Δ
）（１９０〜２０３α／分（＋）、６４３〜４２７ｃｍ
（Ｘンおよび１６４６〜１６７６α７分（Δ）〕 に対
する誘導焼なまし温度の関数での降伏強さくＹＳ）と極
限引張り強さくＵＴＳ）を示すグラフ、 第６図は本発明の誘導アルファー焼なましを実施するの
に用いられる装置の一実施例の晴念図である。図中： １ ・・ジルカロイ管、５・・コイル、１０・・パイロ
メーター、１５・・アルミニウムボックス、２０・・案
内管、２４・・アルゴンパージ管、２６・・水冷管、６
０・・チャック、６２・・ローラ、３５．４０・・モー
ター、４２・・チャック、５２・・チェーン、６０・・
ローフ。 特許出願人代理人 曽 我 道 照 ゛（
口、１ｒＶ ＦＩＧ、 ２
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ７０％から８５％冷間加工したジルカロイ管材をアルフ
ァー完全再結晶化焼なましする方法において、 上記の冷間加工済みジルカロイを走査誘導加熱コイルを
用いて毎秒１６７℃（３００°Ｆ）を超える速度で７６
０℃〜９００℃の温度に急速加熱し、次いで上記ジルカ
ロイ管材が上記コイルを出た時に毎秒２．８〜５６℃（
５〜１００°Ｆ）の速度で上記ジルカロイ管材を冷却す
ることによつて上記ジルカロイ管材中に完全に再結晶化
したミクロ組織を造ることを包含する冷間加工したジル
カロイ管材のα完全再結晶化焼なまし方法。
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