JPS6318032A

JPS6318032A - 沸騰水型原子炉用バネ

Info

Publication number: JPS6318032A
Application number: JP61159770A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Kawai; 光雄河合
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-07-09
Filing date: 1986-07-09
Publication date: 1988-01-25

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は沸騰水型原子力発電プラントの高温水中での使
用に好適なバネに関する。

（従来の技術）沸騰水型原子力発電プラントにはコイルスプリング、フ
ィンガスプリング、チャンネルファスナなどのバネが多
数使用されている。

これらバネは機械的強度や耐食性の観点から通称インコ
ネルＸ７５０と呼ばれるニッケル基析出強化型合金で構
成されており、バネ形状に成形したのち時効処理の状態
で使用されている。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、原子力発電プラントにおいては稼動率の向上
や安全性の一層の向上を目的として、炉水中に含まれる
放射性腐食生成物の低減が進められており、例えばＣＯ
の低減にはプラント使用材中のコバルト含有量の低減や
規制をしたり、コバルトを合金元素として含まない材料
を使用したりするなどの他各種の方法がとられている。

しかし、より一層放射性腐食生成物の低減をはかるため
にはＣＯの低減の他、中性子の照射される場所で使用さ
れるニッケル基析出強化型合金製バネより発生するＣｏ
（Ｎｌ　　の核反応で生成）の低減、言い変えるとＣｏ
　　の炉水中への溶出抑制が必要となる。

また、今後経済性の観点から燃料の高燃焼度化が進んだ
場合にはＣｏ　の炉水中への溶出の抑制がさらに必要と
なる。

本発明は上記点に鑑み、種々の実験、検討の結果得られ
たもので、ニッケル基析出強化型合金製バネが中性子の
照射を受け、バネの素材に含まれるＮ＋　　がＣｏ　　
となっても炉水中への溶出が少なく、炉水中の放射性腐
食生成物の増加が抑制される、沸騰水型原子力発電プラ
ント用として好適なバネを提供することを目的とするも
のである。

〔発明の構成〕

（問題を解決するための手段と方法）本発明は重量パーセントで炭素ｏ、　ｏ　ｓ　％以下、
マンガン０．３５　％以下、シリコン０．３５　％以下
、クロム１７．０〜２１．０％、ニッケル４５．０〜５
５．０％、コバルト０．１％以下、モリブデン２８〜３
．３％、ニオブ４．７〜５．５％、チタン０．６〜１．
２％、アルミニウム０．２〜０．８％、残部鉄および付
随的不純物より成る合金で構成された事を特徴とする沸
騰水型原子力発電プラント用バネである。

ここで、本発明に係る沸騰水型原子力発電プラント用バ
ネの限定理由について説明する。

Ｃは強度を維持するに必要な元素であるが、多量の含有
は耐食性を害するので０．０８％以下とする。なお望ま
しくは０．０２〜０．０６　％が良い。

Ｓｔは脱酸剤として添加するものであるが多量の添加は
靭性を害することから０．３５　％以下とする。

Ｍｎは脱酸、脱硫剤として添加するものであるが、多量
添加しても効果がないことから０．３５　％以下とする
。

Ｃｒは耐食性を維持、向上させるに必要不可欠の元素で
少なくとも１７．０％は必要である。しかし、多量の含
有は加工性を悪くするので２１．０　％までとする。

Ｎｉはオーステナイト相を安定化するとともに強度を維
持させるに必要であり少なくとも４５．０チは必要であ
るが、多量の含有はＣＯの生成量を増すことから少ない
方がよく、５５．０　％までとする。

ＣＯはＮｉその他の付随的不純物として含有されるがＣ
Ｏを生成することから少なければ少ないほど望ましいこ
とから０．１％以下とした。なお望ましくは０．０５　
％以下が良い。

ＭＯは耐食性、特に耐応力腐食割れ性を向上させるに必
要な元素で少なくとも２８％以上は必要である。しかし
多量の含有はオーステナイト相を不安定にするとともに
加工性を悪くすることから３．３チまでとする。

Ｎｂはニッケルと金属間化合物を作り強度を向上させる
とともに、バネ強さの経時劣下を小さくするに必要な元
素で少なくとも４．７９６は必要であるが、多量の含有
は粗大な金属間化合物を生成し靭性や耐食性を害するの
で５．５％までとする。

Ｔｉは強度を向上させるに必要な元素であるが、０．６
チ未満ではその効果が少なく、また、多量に含有すると
粗大な金属間化合物を生成し靭性を低下させることから
１．２チまでとする。

８ｔはチタンやニオブと同様強度を向上させるに必要な
元素であるが０．２％未満ではその効果が少なく、また
０、８俤を越えると靭性や耐食性を害するのでこの範囲
とする。

なお付随的不純物としてはＳ　、　Ｐ　、　Ｂ　、　Ｃ
ｕその他があるがこれら元素は少ない方が良く、その総
量としては０．５　％以下が良く、Ｎｂの一部をＴａで
置きかえてもさしつかえない。

（実施例）現在ＢＷＲプラントのコイルスプリング、フィンガスプ
リング、チャンネルファスナなどのバネとして使用され
ている通称インコネルＸ７５０と呼ばれているニッケル
基析出強化型合金の溶体化処理された板材を用意した。

なおこの板材の化学組成はクロム１５．１７９６、鉄６
、２１　％、チタン２．５５％、：ｌハルト０．００３
’％、マンガン０．７８％、ニオブ１．０１％、アルミ
ニウム０．７５％、炭素０．０５％、硅素０．２６％、
銅０．０１％、硫黄０．００３％、残部ニッケルであっ
た。

また、本発明に係るニッケル基析出強化型合金の溶体化
処理された板材を用意した。

なおこの板材の化学組成はクロム１８．７１ニッケル５
３．４％、チタン１．０５％、アルミニウム０．５８％
、コバルト０．０３％、ニオブ５．１８％、モリブデン
２９２％、炭素０．０５％、マンガン０．１３％、シリ
：ｌン０．１６　％、硫黄０．００２％、銅０．０２％
、残部鉄であった。

次いでこれら板材より厚さ０．５ミリ、幅１０ミリ、長
さ１５ミリの試験片を採取し、表面をパフ研摩後アセト
ンで脱脂した。

引続いて、従来のバネ材であるインコネルＸ７５０には
現在実施されている熱処理すなわち、真空炉中で７０５
℃、２０時間の時効硬化処理を施した。

一方、本発明に係るバネ材は真空中で７１８℃。

８時間、６２１℃、８時間の２投時効処理を施こした。

なお、時効処理後の試料表面は前者の従来バネ材は薄い
灰色、角度を変えてみると金色に見えるテンパーカラー
が見られた。また、後者の本発明に係るバネ材において
は青色、青紫、あるいは藍色に見えるテンパーカラーが
見られた。

このようにして準備した試験片をそれぞれ内径３０ミリ
、外径４０ミリ、長さ２２０ミリのテフロン製試験管に
純水１００ｍｔとともに装入し、これをオートクレーブ
に入れ脱気し溶存酸素量を炉水と同様０．２１）ｐｍ以
下としたのち、２８８℃に加熱し、５時間後とり出し、
テフロン製試験管中の水のニッケル含有量を分析した。

また、この操作を数回繰返した。なお、試験後の試験管
の中の水の量は６３．５〜６４．５ｍｔであった。

試験結果を表１に示す。なお表中のニッケル溶出量は試
験後の試験管内の水の量が若干具なっていたため、水の
量を６４．５ｍｔとした場合の値に相当するよう計算に
より合せた値である。

第　　１　　表表より明らかなように従来のバネ素材からのニッケルの
溶出量が多いの番こ対し、本発明に係るバネ素材からの
ニッケルの溶出量は１／２以下と少なく、ＣＯの低減に
有効であることが判る。

次に前述したそれぞれの合金から直径１．４ミリの線材
を作り、それぞれ溶体化処理後、１．２　ミＩＪまで冷
間伸線したのち、中心径１１ミリ、自由長２１．５　ミ
ＩＪ、有効差数４．５回、全差数６．５回のコイルバネ
を成形したのち、従来のバネには７０５℃、２０時間の
時効処理をまた本発明に係るバネには７１８℃、８時間
、６２１℃、８時間の二股時効を施こした。次いでこれ
らのバネを１２ミリに圧縮固定した状態で、６００℃の
電気炉中に装入し、５００時間放置後とり出し、固定治
具をとりはずしバネの自由長さを測定したところ従来材
のバネは自由長さが１４．８ミリであったのに対し本発
明に係る合金製のバネは１９．３ミリとへたりが小さか
った。また、１２ミリに圧縮するに要する荷重を測定し
た結果、従来材のバネは０．９　＃であったのに対し本
発明に係る合金製バネは２．１に９とバネ強さの減少が
はるかに小さかった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る沸騰水型原子力発電
プラント用バネは原子力発電プラントの炉水中に含まれ
る放射性腐食生成物であるＣｏ　を低減させることが出
来、定期点検や補修時の作業が容易となることから、原
子力発電プラントの稼動率の向上が図れる他高温水中で
長期間使用してもバネとしてのへたりが少ないなど、工
業上顕著な効果を表わすものである。

代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　　　竹　花　喜久男

Claims

【特許請求の範囲】

重量パーセントで炭素０．０８％以下、マンガン０．３
５％以下、シリコン０．３５％以下、クロム１７．０〜
２１．０％、ニッケル４５．０〜５５．０％、コバルト
０．１％以下、モリブデン２．８〜３．３％、ニオブ４
．７〜５．５％、チタン０．６〜１．２％、アルミニウ
ム０．２〜０．８％、残部鉄および付随的不純物より成
る合金で構成された事を特徴とする沸騰水型原子炉用バ
ネ。