JPS6270556A - 耐食性ジルコニウム合金の製造方法 - Google Patents
耐食性ジルコニウム合金の製造方法Info
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- JPS6270556A JPS6270556A JP21012785A JP21012785A JPS6270556A JP S6270556 A JPS6270556 A JP S6270556A JP 21012785 A JP21012785 A JP 21012785A JP 21012785 A JP21012785 A JP 21012785A JP S6270556 A JPS6270556 A JP S6270556A
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- zirconium alloy
- alloy
- cooling
- corrosion
- corrosion resistance
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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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、原子炉の構造材あるいは化学装置の構造材な
ど耐食性を要求される構造材として用いられる耐食性ジ
ルコニウム合金の製造方法に関する。
ど耐食性を要求される構造材として用いられる耐食性ジ
ルコニウム合金の製造方法に関する。
現在、ジルコニウム合金は沸騰水型軽水炉および加圧水
型軽水炉における燃料被覆管および炉心構造材料として
広く使用されている。かかる基体材料は強度や延性など
の適当な機械的特性と熱中性子吸収断面積が小さいこと
および良好な耐食性とをあわせ持っている。必要がある
これまで最も普通に使用されてきたジルコニウムを合金
としては純ジルコニウムジルカロイ−２およびジルカロ
イ−４と呼称されているもので第１表に示す組成を有し
ている。
型軽水炉における燃料被覆管および炉心構造材料として
広く使用されている。かかる基体材料は強度や延性など
の適当な機械的特性と熱中性子吸収断面積が小さいこと
および良好な耐食性とをあわせ持っている。必要がある
これまで最も普通に使用されてきたジルコニウムを合金
としては純ジルコニウムジルカロイ−２およびジルカロ
イ−４と呼称されているもので第１表に示す組成を有し
ている。
第 １ 表
これらのジルコニウム合金から構成された炉心構造物に
ついてみると、実装運転において、ノジュラーコロージ
ョンと呼ばれる腐食反応による斑点状の白色腐食生成物
が構造物表面に生成する。上記白色腐食生成物はノジュ
ラーコロージョンの進展に伴ない次第に成長して時には
剥落することもある。しかし、現在の実炉の運転条件下
ではこのような現象は問題とはならず、構造物はその機
能を充分に果たしている。とは言うもののこれら構造物
の炉内滞留時間をさらに長くする計画があることから、
剥落による肉減りはチャンネルボックスや燃料被覆管等
の炉心構造物の機械的強度の低下を招来する恐れがある
。
ついてみると、実装運転において、ノジュラーコロージ
ョンと呼ばれる腐食反応による斑点状の白色腐食生成物
が構造物表面に生成する。上記白色腐食生成物はノジュ
ラーコロージョンの進展に伴ない次第に成長して時には
剥落することもある。しかし、現在の実炉の運転条件下
ではこのような現象は問題とはならず、構造物はその機
能を充分に果たしている。とは言うもののこれら構造物
の炉内滞留時間をさらに長くする計画があることから、
剥落による肉減りはチャンネルボックスや燃料被覆管等
の炉心構造物の機械的強度の低下を招来する恐れがある
。
従って、耐ノジユラーコロ−ジョン性に優れたジルコニ
ウム合金の出現が強く要請されている。
ウム合金の出現が強く要請されている。
本発明は上記事情に２みなされたもので、チャンネルボ
ックス、燃料被覆管、燃料スペーサなど炉心材等に適す
るすぐれた耐食性を有するジルコニウム合金の製造方法
を提供しようとしたものである。
ックス、燃料被覆管、燃料スペーサなど炉心材等に適す
るすぐれた耐食性を有するジルコニウム合金の製造方法
を提供しようとしたものである。
本発明者等は、ジルコニウム合金の耐ノジュラーコロー
ジョン性を改善するため、熱処理条件と耐ノジュラーコ
ロージョン性との関係を研究したところ、熱処理温度と
冷却速度とが耐ノジユラーコロ−ジョン性に強い影響を
及ぼし、それらがある範囲にある時、得られたジルコニ
ウム合金は優れた耐ノジユラーコロ−ジョン性を示すこ
とを見い出した。
ジョン性を改善するため、熱処理条件と耐ノジュラーコ
ロージョン性との関係を研究したところ、熱処理温度と
冷却速度とが耐ノジユラーコロ−ジョン性に強い影響を
及ぼし、それらがある範囲にある時、得られたジルコニ
ウム合金は優れた耐ノジユラーコロ−ジョン性を示すこ
とを見い出した。
即ち、本発明は、ジルコニウム合金を８６０℃以上の温
度から冷却する際に、少なくとも最初の１００℃の温度
領域を毎分５０℃以上６００℃未満の速さで冷却するこ
とを特徴とした耐食ジルコニウム合金の製造方法を要旨
としたものである。
度から冷却する際に、少なくとも最初の１００℃の温度
領域を毎分５０℃以上６００℃未満の速さで冷却するこ
とを特徴とした耐食ジルコニウム合金の製造方法を要旨
としたものである。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明に用いるジルコニウム合金としては、第１表のジ
ルカロイ−２およびジルカロイ−４の他に、ジルコニウ
ム−２，５％二゛オブ系、ジルコニウムー１％ニオブ系
、またはオーゼナイトなどの一般に原子炉用として知ら
れているジルコニウム合金を用いることができる。
ルカロイ−２およびジルカロイ−４の他に、ジルコニウ
ム−２，５％二゛オブ系、ジルコニウムー１％ニオブ系
、またはオーゼナイトなどの一般に原子炉用として知ら
れているジルコニウム合金を用いることができる。
第２表は種々の温度に２分間保持したのち、種々の冷却
速度（最初の１００’Ｃの温度領域での冷却速度）で冷
却して得られた各種ジルカロイ−４試料を５００℃、
１０７ｋｇ／ａｄの水蒸気腐食環境中に２４時間放置し
た後の重量増加の測定結果を示す。この腐食条件はノジ
ュラーコロージョンを発生させるための炉外加速条件で
ある。
速度（最初の１００’Ｃの温度領域での冷却速度）で冷
却して得られた各種ジルカロイ−４試料を５００℃、
１０７ｋｇ／ａｄの水蒸気腐食環境中に２４時間放置し
た後の重量増加の測定結果を示す。この腐食条件はノジ
ュラーコロージョンを発生させるための炉外加速条件で
ある。
以下余白
第２表から明らかなように、保持温度が８６０℃以上で
かつ冷却速度が５０℃／分以上６００℃／分未満の時、
腐食による増量は１００■／ｄｍ２未満となるのに対し
、その他の熱処理条件で得られた試料はいずれも１２０
■／ｄｍ”以上の腐食増量を示している。また、腐食後
の表面状態も前者が光沢のある黒色酸化膜が形成されて
いるのに（ただし、冷却速度が５５０℃／分および５９
０℃７分の試料はわずかながら斑点状腐食生成物が形成
された）、後者は班点状白色成物もしくは全面白色生成
物が形成された。
かつ冷却速度が５０℃／分以上６００℃／分未満の時、
腐食による増量は１００■／ｄｍ２未満となるのに対し
、その他の熱処理条件で得られた試料はいずれも１２０
■／ｄｍ”以上の腐食増量を示している。また、腐食後
の表面状態も前者が光沢のある黒色酸化膜が形成されて
いるのに（ただし、冷却速度が５５０℃／分および５９
０℃７分の試料はわずかながら斑点状腐食生成物が形成
された）、後者は班点状白色成物もしくは全面白色生成
物が形成された。
以上のことから、８６０℃以上の温度から５０℃／分以
上６００℃／分未満の速度で冷却すれば耐ノジユラーコ
ロ−ジョン性のすぐれたジルコニウム合金が製造される
ことがわかる。このうち、特に５００℃／分以下の冷却
速度が好ましい。
上６００℃／分未満の速度で冷却すれば耐ノジユラーコ
ロ−ジョン性のすぐれたジルコニウム合金が製造される
ことがわかる。このうち、特に５００℃／分以下の冷却
速度が好ましい。
なお８６０℃以上の温度での保持時間は、保持温度とも
関係するが通常３０秒以上であれば充分である。
関係するが通常３０秒以上であれば充分である。
また、保持時間があまり長過ぎると、集合組織等が劣化
する等の悪影響をもたらすので、通常は１０分以内にと
どめる。
する等の悪影響をもたらすので、通常は１０分以内にと
どめる。
次に本発明の製造方法について説明する。
まず、８６０℃以上の温度に加熱する方法としては公知
の方法、例えば、電気炉、高周波加熱炉または赤外線加
熱炉を用いた加熱や直接通電による加熱方法を採用でき
る。さらに、耐食性に関係するのはジルコニウム合金の
表面近傍のみであるから、レーザーなどのエネルギービ
ームでジルコニウム合金の表面近傍のみを８６０℃以上
に加熱してもよい。次に冷却方法について述べる。
の方法、例えば、電気炉、高周波加熱炉または赤外線加
熱炉を用いた加熱や直接通電による加熱方法を採用でき
る。さらに、耐食性に関係するのはジルコニウム合金の
表面近傍のみであるから、レーザーなどのエネルギービ
ームでジルコニウム合金の表面近傍のみを８６０℃以上
に加熱してもよい。次に冷却方法について述べる。
冷却方法は加熱方法に関係し、各加熱方法に適した冷却
方法があるので、特定の方法に限定することはできない
。例えば電気炉による加熱のあとは、アルゴンなどの不
活性ガスを適切に吹きつけることにより、５０℃／分以
上６００℃／分未満の速さで冷却することができる。さ
ら゛に、ジルコニウム合金の表面近傍のみをレーザーで
熱処理する際に、環境が室温であると１通常は加熱後の
自然の冷却速度が大きすぎるので、ジルコニウム合金全
体を適当な温度（例えば７００ ’Ｃ）に加熱しながら
レーザーで熱処理すれば冷却速度を５０℃／分以上６０
０℃／分未満に調節することが可能である。
方法があるので、特定の方法に限定することはできない
。例えば電気炉による加熱のあとは、アルゴンなどの不
活性ガスを適切に吹きつけることにより、５０℃／分以
上６００℃／分未満の速さで冷却することができる。さ
ら゛に、ジルコニウム合金の表面近傍のみをレーザーで
熱処理する際に、環境が室温であると１通常は加熱後の
自然の冷却速度が大きすぎるので、ジルコニウム合金全
体を適当な温度（例えば７００ ’Ｃ）に加熱しながら
レーザーで熱処理すれば冷却速度を５０℃／分以上６０
０℃／分未満に調節することが可能である。
なお熱処理温度の上限は特に規定されるものではないが
、あまり高すぎても効果はなく、かえって変形・酸化・
集合組織変化等が起こりやすくなるため、１１００℃以
下としたことが好ましい。特に８６０〜１０５０℃が有
効である。
、あまり高すぎても効果はなく、かえって変形・酸化・
集合組織変化等が起こりやすくなるため、１１００℃以
下としたことが好ましい。特に８６０〜１０５０℃が有
効である。
また少なくとも最初の１００℃の冷却の間、５０℃以上
６００℃未満の速度で冷却すれば耐ノジユラーコロ−ジ
ョン特性向上の効果があられれるが、より好ましくは７
６０℃の温度までその冷却速度を維持することが好まし
い。７６０’Ｃ以下では、特に冷却速度は限定されるも
のではない。
６００℃未満の速度で冷却すれば耐ノジユラーコロ−ジ
ョン特性向上の効果があられれるが、より好ましくは７
６０℃の温度までその冷却速度を維持することが好まし
い。７６０’Ｃ以下では、特に冷却速度は限定されるも
のではない。
また冷却速度であるが、５００℃／分以下としたとさら
に優れた耐ノジユラーコロ−ジョン特性向上の効果が得
られる。
に優れた耐ノジユラーコロ−ジョン特性向上の効果が得
られる。
さらに熱処理雰囲気としては、酸化防止のため減圧下も
しくは不活性気体中が好ましい。
しくは不活性気体中が好ましい。
本発明に係る製造方法を燃料被覆管や燃料チャンネル等
のジルコニウム合金部材の耐食性向上に適用する場合に
は、これら部材の製造工程のどこかに、本発明に係る製
造方法を少なくとも１回導入すれば良いが、少なくとも
１回は製造工程の最終段階に近いところで、導入するよ
り効果が太きａ 〔発明の実施例〕 従来のジルカロイ−２をアルゴン気流下、電気炉により
９００℃で１分間加熱後、ジルカロイ−２をアルゴン気
流下に置いたままで電気炉を取り除いた。９００℃から
８００℃になるまでの冷却速度は約り００℃／分であっ
た。
のジルコニウム合金部材の耐食性向上に適用する場合に
は、これら部材の製造工程のどこかに、本発明に係る製
造方法を少なくとも１回導入すれば良いが、少なくとも
１回は製造工程の最終段階に近いところで、導入するよ
り効果が太きａ 〔発明の実施例〕 従来のジルカロイ−２をアルゴン気流下、電気炉により
９００℃で１分間加熱後、ジルカロイ−２をアルゴン気
流下に置いたままで電気炉を取り除いた。９００℃から
８００℃になるまでの冷却速度は約り００℃／分であっ
た。
この熱処理の後、ＳＯＯ℃、１０７ｋｇ／ａＪの水蒸気
腐食環境中に２４時間放置した。その後、腐食増量を測
定した結果、わずか４１■／ ６ｍ２であった。また表
面は光沢のある黒色酸化膜でおおわれ、ノジュラーコロ
ージョンの発生は全く認められなかった。
腐食環境中に２４時間放置した。その後、腐食増量を測
定した結果、わずか４１■／ ６ｍ２であった。また表
面は光沢のある黒色酸化膜でおおわれ、ノジュラーコロ
ージョンの発生は全く認められなかった。
なお、同腐食条件下での従来のジルコニウム合金の腐食
増加は３７４０■／ ｄ、２であり、また全面に白色腐
食生成物が発生した。
増加は３７４０■／ ｄ、２であり、また全面に白色腐
食生成物が発生した。
上記具体例かり明らかのように本発明に係る耐食ジルコ
ニウム合金の製造方法はすぐれた耐ノジユラーコロ−ジ
ョン性を示すジルコニウム合金を与える。かくして本発
明で得られるジルコニウム合金は、例えばチャンネルボ
ックス、燃料被覆管、燃料スペーサなどの炉心構造物の
材料として用いた場合も長期間に亘って構造物として所
要の機能を果たし得る。
ニウム合金の製造方法はすぐれた耐ノジユラーコロ−ジ
ョン性を示すジルコニウム合金を与える。かくして本発
明で得られるジルコニウム合金は、例えばチャンネルボ
ックス、燃料被覆管、燃料スペーサなどの炉心構造物の
材料として用いた場合も長期間に亘って構造物として所
要の機能を果たし得る。
代理人 弁理士 則 近 憲 佑
同 竹 花 喜久男
Claims (2)
- （１）ジルコニウム合金を８６０℃以上の温度に加熱し
た後、少なくとも最初の１００℃は毎分５０℃以上６０
０℃未満の冷却速度で冷却することを特徴とした耐食性
ジルコニウム合金の製造方法。 - （２）前記冷却速度での冷却を７６０℃以下の温度まで
行なうことを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の耐
食性ジルコニウム合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21012785A JPS6270556A (ja) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | 耐食性ジルコニウム合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21012785A JPS6270556A (ja) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | 耐食性ジルコニウム合金の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6270556A true JPS6270556A (ja) | 1987-04-01 |
Family
ID=16584235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21012785A Pending JPS6270556A (ja) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | 耐食性ジルコニウム合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6270556A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6149738A (en) * | 1996-04-26 | 2000-11-21 | Abb Atom Ab | Fuel boxes and a method for manufacturing fuel boxes |
-
1985
- 1985-09-25 JP JP21012785A patent/JPS6270556A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6149738A (en) * | 1996-04-26 | 2000-11-21 | Abb Atom Ab | Fuel boxes and a method for manufacturing fuel boxes |
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