JPS6254189B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6254189B2 JPS6254189B2 JP56016990A JP1699081A JPS6254189B2 JP S6254189 B2 JPS6254189 B2 JP S6254189B2 JP 56016990 A JP56016990 A JP 56016990A JP 1699081 A JP1699081 A JP 1699081A JP S6254189 B2 JPS6254189 B2 JP S6254189B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tube
- heat
- treated
- heat treatment
- thermal expansion
- Prior art date
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Links
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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)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ジルコニウム合金多角形管の高耐食
化と寸法形状整形熱処理法に係わり、特に、沸騰
水型軽水炉に使用されている燃料被覆管並びに燃
料チヤンネルボツクスの高耐食化と寸法形状整形
を図る熱処理法に関する。
化と寸法形状整形熱処理法に係わり、特に、沸騰
水型軽水炉に使用されている燃料被覆管並びに燃
料チヤンネルボツクスの高耐食化と寸法形状整形
を図る熱処理法に関する。
原子力発電所の炉心に装荷される第１図に示し
た燃料体の運転性能は、発電所の円滑な運転計画
を図る上で最も重要なものであり、特に、その構
成部品である燃料チヤンネルボツクス１や燃料被
覆管２はその要目となつているもので、特に、耐
食性や高寸法精度が要求される製品である。この
材質は、「ジルカロイ−２」又は、「ジルカロイ−
４」と呼ばれるジルコニウム合金であり、特に、
耐食性に重点を置き、その他中性子経済、強度を
配慮して選定されている。
た燃料体の運転性能は、発電所の円滑な運転計画
を図る上で最も重要なものであり、特に、その構
成部品である燃料チヤンネルボツクス１や燃料被
覆管２はその要目となつているもので、特に、耐
食性や高寸法精度が要求される製品である。この
材質は、「ジルカロイ−２」又は、「ジルカロイ−
４」と呼ばれるジルコニウム合金であり、特に、
耐食性に重点を置き、その他中性子経済、強度を
配慮して選定されている。
近年、これらの製品、特にチヤンネルボツクス
１に、炉心内で長期間中性子照射され、同時に高
温・高圧の水蒸気雰囲気で運転されるため、酸化
の促進による腐食の進行がみられ、その対策が必
要となつていた。
１に、炉心内で長期間中性子照射され、同時に高
温・高圧の水蒸気雰囲気で運転されるため、酸化
の促進による腐食の進行がみられ、その対策が必
要となつていた。
このため、従来の技術では、これらの製品の製
作途中に耐食性向上につながるβ焼入処理を施こ
し、その後製作工程ではその効果を消さないため
に焼鈍処理を避け、一方、製品の要求である寸法
精度向上を図るために冷間加工を施している。し
かしながら、実用上は、耐食性を維持すると共
に、β−焼入処理法による熱処理歪、溶接による
溶接歪、冷間加工による加工歪を除去した寸法の
安定化並びに耐変形性を図ることが好ましいと考
えられる。
作途中に耐食性向上につながるβ焼入処理を施こ
し、その後製作工程ではその効果を消さないため
に焼鈍処理を避け、一方、製品の要求である寸法
精度向上を図るために冷間加工を施している。し
かしながら、実用上は、耐食性を維持すると共
に、β−焼入処理法による熱処理歪、溶接による
溶接歪、冷間加工による加工歪を除去した寸法の
安定化並びに耐変形性を図ることが好ましいと考
えられる。
本発明の目的は、ジルコニウム合金多角形管の
製作途中に（α＋β）焼入又はβ焼入処理を実施
して耐食性の向上を図り、引続き、製品の歪取り
並びに耐変形性と寸法形状整形を同時に達成し得
るジルコニウム合金多角形管の熱処理法を提供す
るにある。
製作途中に（α＋β）焼入又はβ焼入処理を実施
して耐食性の向上を図り、引続き、製品の歪取り
並びに耐変形性と寸法形状整形を同時に達成し得
るジルコニウム合金多角形管の熱処理法を提供す
るにある。
本発明は耐食性の向上維持と、製作途中の加工
歪除去並びに寸法高精度化を図つたものであり、
耐食性向上維持にはβ焼入処理による効果を防害
することがなく、残留歪を除去し得ると共に耐変
形性を増加し得る熱処理条件を確認し、又、この
残留歪取り時に被熱処理多角形管をその内側又は
外側から治具により拘束支持して、寸法並びに形
状を制御し、高整形化を図るようにした熱処理法
に係わるものである。
歪除去並びに寸法高精度化を図つたものであり、
耐食性向上維持にはβ焼入処理による効果を防害
することがなく、残留歪を除去し得ると共に耐変
形性を増加し得る熱処理条件を確認し、又、この
残留歪取り時に被熱処理多角形管をその内側又は
外側から治具により拘束支持して、寸法並びに形
状を制御し、高整形化を図るようにした熱処理法
に係わるものである。
第２図に燃料チヤンネルボツクス１のコーナ断
面部の硬さに及ぼす焼鈍温度並びに焼鈍時間の違
いによる影響を示す。この図から、歪が最も蓄積
されるコーナー部は、その除去の尺度となる硬さ
が温度が550℃から650℃、保持時間が2hr以上に
なると、ほぼ平担化傾向となり、これは歪が除去
できたことを示している。第３図に焼入処理をし
ない場合と、（α＋β）及びβ領域での焼入処理
を実施した場合と、これらの焼入処理後、熱処理
（600℃）を実施した場合の、高温高加速水蒸気雰
囲気下でのオートクレーブ腐食試験結果を示す。
この結果から、焼入処理を実施したものは、実施
しないものに比べ、約1/2に腐食の進行が軽減で
き、また、焼入処理後に焼鈍処理を実施した結果
は、焼入処理のみの場合と有意な差はないことを
示している。
面部の硬さに及ぼす焼鈍温度並びに焼鈍時間の違
いによる影響を示す。この図から、歪が最も蓄積
されるコーナー部は、その除去の尺度となる硬さ
が温度が550℃から650℃、保持時間が2hr以上に
なると、ほぼ平担化傾向となり、これは歪が除去
できたことを示している。第３図に焼入処理をし
ない場合と、（α＋β）及びβ領域での焼入処理
を実施した場合と、これらの焼入処理後、熱処理
（600℃）を実施した場合の、高温高加速水蒸気雰
囲気下でのオートクレーブ腐食試験結果を示す。
この結果から、焼入処理を実施したものは、実施
しないものに比べ、約1/2に腐食の進行が軽減で
き、また、焼入処理後に焼鈍処理を実施した結果
は、焼入処理のみの場合と有意な差はないことを
示している。
すなわちこれは、焼入処理後に焼鈍処理（550
〜600℃）を実施しても、β焼入処理による耐食
性向上を著るしく阻害することなく、維持出来る
ことを示している。
〜600℃）を実施しても、β焼入処理による耐食
性向上を著るしく阻害することなく、維持出来る
ことを示している。
第３図に、焼入材のままと、焼入後、600℃で
熱処理を施こした場合の、耐変形性についての比
較を示す。この結果から、わかるように、焼入後
600℃で熱処理を示したものの延性は、焼入材の
ままに比べて、24/20＝1.2倍となり、20％の延性
増加が認められる。このことは、単的に言えば、
焼入材のままの引張ないしは曲げに関する耐変形
性に対し、1.2倍の性能的な裕度を有することに
なり、このような特長は、欧米諸国と異なり、地
震発生の多い我国の事情から言つても、その実用
に供すると言える。
熱処理を施こした場合の、耐変形性についての比
較を示す。この結果から、わかるように、焼入後
600℃で熱処理を示したものの延性は、焼入材の
ままに比べて、24/20＝1.2倍となり、20％の延性
増加が認められる。このことは、単的に言えば、
焼入材のままの引張ないしは曲げに関する耐変形
性に対し、1.2倍の性能的な裕度を有することに
なり、このような特長は、欧米諸国と異なり、地
震発生の多い我国の事情から言つても、その実用
に供すると言える。
以上、本発明に係わる本技術を治金的な性能的
特長から纒めて示すと、(i)耐食性が良好で、残留
歪みが少なく、かつ、耐変形性にも優れた特殊熱
処理技術を提供したものであると言える。ことを
示している。第４図に、焼鈍時にジルコニウム合
金多角形管の寸法並びに形状整形を図る一実施例
として、燃料チヤンネルボツクス１に関する熱処
理拘束治具を示す。図の構造は被熱処理管３に隣
接し、内側スペーサ４とその外周に位置する外側
スペーサ５とこれらを軸方向に連成するボルト６
とから成つている。
特長から纒めて示すと、(i)耐食性が良好で、残留
歪みが少なく、かつ、耐変形性にも優れた特殊熱
処理技術を提供したものであると言える。ことを
示している。第４図に、焼鈍時にジルコニウム合
金多角形管の寸法並びに形状整形を図る一実施例
として、燃料チヤンネルボツクス１に関する熱処
理拘束治具を示す。図の構造は被熱処理管３に隣
接し、内側スペーサ４とその外周に位置する外側
スペーサ５とこれらを軸方向に連成するボルト６
とから成つている。
本案は、拘束治具を被熱処理３管の熱膨張係数
よりも大きくし、また、おのおの異なる二種類の
材料の組合せからなる層状形態とし、被熱処理管
と隣接する内側スペーサ４の形状をその形状に見
合つた相似形状とし、一方、それに隣接しない外
側スペーサ５と被熱処理管３の相対熱膨張量と隣
接する内側スペーサ４の熱膨張量を等しくし、あ
たかも、これらが一体構造として挙動することを
特徴としている。また、これらのスペーサの特徴
は以下のとおりである。
よりも大きくし、また、おのおの異なる二種類の
材料の組合せからなる層状形態とし、被熱処理管
と隣接する内側スペーサ４の形状をその形状に見
合つた相似形状とし、一方、それに隣接しない外
側スペーサ５と被熱処理管３の相対熱膨張量と隣
接する内側スペーサ４の熱膨張量を等しくし、あ
たかも、これらが一体構造として挙動することを
特徴としている。また、これらのスペーサの特徴
は以下のとおりである。
(1) 内側スペーサ４と外側スペーサ５の熱膨張係
数は、被熱処理管３のそれに比べ大きく、内側
スペーサ４のそれは最も大きい。
数は、被熱処理管３のそれに比べ大きく、内側
スペーサ４のそれは最も大きい。
(2) 内側スペーサ４は、被熱処理管３の形状（平
担部と曲げ部の連成体）に見合つて隣接する相
似形状である。
担部と曲げ部の連成体）に見合つて隣接する相
似形状である。
(3) 内側スペーサ４の肉厚は、所定の熱処理温度
に到るまでの外側スペーサ５と被熱処理管３と
の相対熱膨張差に等しい熱膨張量となるように
決定されていること。
に到るまでの外側スペーサ５と被熱処理管３と
の相対熱膨張差に等しい熱膨張量となるように
決定されていること。
被熱処理管３は、滑り嵌めに近い状態で熱処理
治具内に装着される。このことから、装着後の配
置を熱膨張係数に着目した場合、中間層に最も熱
膨張係数の大きい内側スペーサ４その外側に隣接
して次に熱膨張係数の高い外側スペーサ５、その
内側に熱膨張係数の最も低い被熱処理管３の配列
状態となる。
治具内に装着される。このことから、装着後の配
置を熱膨張係数に着目した場合、中間層に最も熱
膨張係数の大きい内側スペーサ４その外側に隣接
して次に熱膨張係数の高い外側スペーサ５、その
内側に熱膨張係数の最も低い被熱処理管３の配列
状態となる。
熱処理施行時において、以下の基本原理によつ
て、熱処理拘束治具と被熱処理管３は、あたかも
一体の構造物であるかのように熱サイクルに伴な
つて膨張・収縮することになる。
て、熱処理拘束治具と被熱処理管３は、あたかも
一体の構造物であるかのように熱サイクルに伴な
つて膨張・収縮することになる。
(i) 内側スペーサ４は、その幅方向に、内側スペ
ーサ４、外側スペーサ５および被熱処理管３と
によつて形成される空隙７を有し、この空隙７
によつて、幅方向膨張が吸収されること。
ーサ４、外側スペーサ５および被熱処理管３と
によつて形成される空隙７を有し、この空隙７
によつて、幅方向膨張が吸収されること。
(ii) 内側スペーサ４の板厚方向の膨張は、幅方向
膨張が拘束されないこと、並びに前述したよう
にその膨張量が外側スペーサ５と被熱処理管３
との相対熱膨張量に等価となるように板厚を決
定していることから、次に熱膨張の、大きくな
る外側スペーサ５の方向へ前記した相対熱膨張
量だけ移動することになること。
膨張が拘束されないこと、並びに前述したよう
にその膨張量が外側スペーサ５と被熱処理管３
との相対熱膨張量に等価となるように板厚を決
定していることから、次に熱膨張の、大きくな
る外側スペーサ５の方向へ前記した相対熱膨張
量だけ移動することになること。
(iii) 内側スペーサ４の拘束形状が、被熱処理管３
の形状上の特徴である平坦部と曲げ部の連成体
と相似な形状であるため、被熱処理管３は内側
スペーサ４によつて密着型の完全拘束となるこ
と。
の形状上の特徴である平坦部と曲げ部の連成体
と相似な形状であるため、被熱処理管３は内側
スペーサ４によつて密着型の完全拘束となるこ
と。
本発明の一実施例によつて、耐食性の向上を図
ることができると共に、歪取りと良好な寸法並び
に形状整形の効果がある。
ることができると共に、歪取りと良好な寸法並び
に形状整形の効果がある。
なお拘束治具の経済性を図る意味で、これらの
スペーサの材質はSUS系が好ましい。
スペーサの材質はSUS系が好ましい。
第４図は、焼入処理に続く、歪取り寸法形状整
形処理焼鈍時の熱処理治具に関するものである。
第３図と異なる大きな点は、被熱処理管３の内側
にそれよりも熱膨張係数の大きい中子治具８が収
納されているものである。以下に、本治具につい
て説明する。
形処理焼鈍時の熱処理治具に関するものである。
第３図と異なる大きな点は、被熱処理管３の内側
にそれよりも熱膨張係数の大きい中子治具８が収
納されているものである。以下に、本治具につい
て説明する。
８は中子治具、３は被熱処理管、９はピンを示
す。中子治具８は被熱処理管３の熱膨張係数より
も大きい熱膨張係数をもつ材料より成つている。
中子治具８のコーナ部の外幅寸法は、熱処理施行
時（高温時）に被熱処理管の高温時仕上り寸法と
なるように決められている。つまり室温時におい
ては、中子治具８の外幅寸法は被熱処理管３の熱
処理前内幅寸法よりも小さく、中子治具８と被熱
処理管３の相対熱膨張差は中子治具８の材質の選
択により選べる。熱処理施行時には、中子治具８
のコーナ部が被熱処理管３のコーナ部を高温時の
仕上り寸法に拡大拘束し、長時間高温に保持する
ことにより、被熱処理管は精度よく所定寸法に仕
上る。なお辺中央部においては中子治具８に逃げ
を設け、コーナ部のみで被熱処理管３を突張るこ
とによつてコーナ部の寸法のみならず、側面の寸
法精度も高く仕上る。次にピン９の機能について
説明する。ピン９は被熱処理管１の両端部近くに
設けられた孔１０を貫通して中子治具８にネジ止
めされている。熱処理施行時には、中子治具８と
被熱処理管３の軸方向熱膨張差により被熱処理管
３は軸方向に引張られ変形する。ピン９は被熱処
理管の側面の内側方向への動きを拘束しない。な
お、変形の量は被熱処理管３の両端近くにあけた
孔の４の寸法により調節可能である。中子治具８
による周方向引張り力とピン９による軸方向引張
り力の組み合わせにより被熱処理３を効果的に拘
束焼鈍することができる。
す。中子治具８は被熱処理管３の熱膨張係数より
も大きい熱膨張係数をもつ材料より成つている。
中子治具８のコーナ部の外幅寸法は、熱処理施行
時（高温時）に被熱処理管の高温時仕上り寸法と
なるように決められている。つまり室温時におい
ては、中子治具８の外幅寸法は被熱処理管３の熱
処理前内幅寸法よりも小さく、中子治具８と被熱
処理管３の相対熱膨張差は中子治具８の材質の選
択により選べる。熱処理施行時には、中子治具８
のコーナ部が被熱処理管３のコーナ部を高温時の
仕上り寸法に拡大拘束し、長時間高温に保持する
ことにより、被熱処理管は精度よく所定寸法に仕
上る。なお辺中央部においては中子治具８に逃げ
を設け、コーナ部のみで被熱処理管３を突張るこ
とによつてコーナ部の寸法のみならず、側面の寸
法精度も高く仕上る。次にピン９の機能について
説明する。ピン９は被熱処理管１の両端部近くに
設けられた孔１０を貫通して中子治具８にネジ止
めされている。熱処理施行時には、中子治具８と
被熱処理管３の軸方向熱膨張差により被熱処理管
３は軸方向に引張られ変形する。ピン９は被熱処
理管の側面の内側方向への動きを拘束しない。な
お、変形の量は被熱処理管３の両端近くにあけた
孔の４の寸法により調節可能である。中子治具８
による周方向引張り力とピン９による軸方向引張
り力の組み合わせにより被熱処理３を効果的に拘
束焼鈍することができる。
本発明の熱処理拘束治具による方法によれば非
常に寸法精度の高い熱処理管を得ることができ
る。
常に寸法精度の高い熱処理管を得ることができ
る。
本発明によれば、焼入処理並びに歪取り、寸法
形状整形熱処理ができるので、耐食性の向上と寸
法精度向上の効果がある。
形状整形熱処理ができるので、耐食性の向上と寸
法精度向上の効果がある。
第１図は燃料集合体の構造を示す側面図、第２
図は燃料チヤンネルボツクスの硬さに及ぼす焼鈍
条件の影響を示す線図、第３図はオートクレープ
腐食試験結果を示す熱処理条件への対応図、第４
図は耐変形性の効果を示す線図、第５図、第６図
ａ，ｂは熱処理治具の一例を示す平面図及び正面
図である。 １……燃料チヤンネルボツクス、２……燃料被
覆管、３……被熱処理管、４……内側スペーサ、
５……外側スペーサ、６……ボルト、７……空
隙、８……中子治具、９……ピン、１０……孔。
図は燃料チヤンネルボツクスの硬さに及ぼす焼鈍
条件の影響を示す線図、第３図はオートクレープ
腐食試験結果を示す熱処理条件への対応図、第４
図は耐変形性の効果を示す線図、第５図、第６図
ａ，ｂは熱処理治具の一例を示す平面図及び正面
図である。 １……燃料チヤンネルボツクス、２……燃料被
覆管、３……被熱処理管、４……内側スペーサ、
５……外側スペーサ、６……ボルト、７……空
隙、８……中子治具、９……ピン、１０……孔。
Claims (1)
- １ ジルコニウム合金多角形管の表面層のみ、又
は肉厚断面全体に到るまでを、一度に若しくは連
続的に少なくともα相がβ相に部分的に相変態す
る温度まで加熱し、その後、急冷して該表面層の
み、又は、肉厚断面全体を焼入組織とし、その
後、引続いて、本多角形被熱処理管の内部に本多
角形管の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数をも
つ中子治具を収納した状態で、550℃から650℃の
温度範囲で焼鈍処理することを特徴とするジルコ
ニウム合金多角形管の熱処理法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1699081A JPS57131354A (en) | 1981-02-09 | 1981-02-09 | Heat treatment of polygonal zirconium alloy pipe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1699081A JPS57131354A (en) | 1981-02-09 | 1981-02-09 | Heat treatment of polygonal zirconium alloy pipe |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57131354A JPS57131354A (en) | 1982-08-14 |
| JPS6254189B2 true JPS6254189B2 (ja) | 1987-11-13 |
Family
ID=11931461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1699081A Granted JPS57131354A (en) | 1981-02-09 | 1981-02-09 | Heat treatment of polygonal zirconium alloy pipe |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57131354A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2560571B2 (ja) * | 1991-07-15 | 1996-12-04 | 株式会社日立製作所 | 燃料チャンネルボックスの製造方法及び燃料チャンネルボックス |
| CN109913632B (zh) * | 2017-12-13 | 2024-04-16 | 鼎今金属（大连）有限公司 | 一种防止高强度薄壁铸铁管在高温退火过程中管道变形的退火装置及方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS4934877A (ja) * | 1972-07-31 | 1974-03-30 | ||
| JPS5270917A (en) * | 1975-11-17 | 1977-06-13 | Gen Electric | Heat treatment of zirconium base alloy and product obtained thereby |
| JPS5282670A (en) * | 1975-11-05 | 1977-07-11 | Carpenter Technology Corp | Method of making tubular metal member |
-
1981
- 1981-02-09 JP JP1699081A patent/JPS57131354A/ja active Granted
Patent Citations (3)
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| JPS5282670A (en) * | 1975-11-05 | 1977-07-11 | Carpenter Technology Corp | Method of making tubular metal member |
| JPS5270917A (en) * | 1975-11-17 | 1977-06-13 | Gen Electric | Heat treatment of zirconium base alloy and product obtained thereby |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57131354A (en) | 1982-08-14 |
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