JPS6386841A - 原子炉内構造物 - Google Patents
原子炉内構造物Info
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- JPS6386841A JPS6386841A JP15769087A JP15769087A JPS6386841A JP S6386841 A JPS6386841 A JP S6386841A JP 15769087 A JP15769087 A JP 15769087A JP 15769087 A JP15769087 A JP 15769087A JP S6386841 A JPS6386841 A JP S6386841A
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Landscapes
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- Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は新規な耐応力腐食割れ性に優れたも４造物に係
り、特に軽水炉の高温高圧の純水中で他の部材と接触し
且つ隙間が形成されているＮｉ基台金からなる部材に関
する。
り、特に軽水炉の高温高圧の純水中で他の部材と接触し
且つ隙間が形成されているＮｉ基台金からなる部材に関
する。
軽水炉の炉内構造物にはＮｉ基合金が使用されている。
なかでも析出硬化型のインコネルスフ５ＯＮｉ基合金は
優れた耐熱性と高強度を有することから高弾性材料とし
て各種部材に使用されている。
優れた耐熱性と高強度を有することから高弾性材料とし
て各種部材に使用されている。
この部材は原子炉炉内ではいずれも他の部材と隙間を形
成しているほか、常に高応力が作用し、また高温高圧の
純水にさらされている。この純水によって腐食されると
ともに隙間と高応力とによって応力腐食割れを生じる可
能性がある。
成しているほか、常に高応力が作用し、また高温高圧の
純水にさらされている。この純水によって腐食されると
ともに隙間と高応力とによって応力腐食割れを生じる可
能性がある。
従来、このＮｉ基合金は固溶体化処理した後、比較的高
い温度（８６０℃前後）で時効処理した後、さらにこれ
より低い温度で時効処理されていた。しかし、このもの
の耐応力腐食割れ性が必ずしも十分でないことが発明者
らの実験の結果判明し、本発明に到った。
い温度（８６０℃前後）で時効処理した後、さらにこれ
より低い温度で時効処理されていた。しかし、このもの
の耐応力腐食割れ性が必ずしも十分でないことが発明者
らの実験の結果判明し、本発明に到った。
本発明の目的は高温高圧純水中で他の部材と接触し且つ
隙間が形成された環境下で耐応力腐食割れ性のすぐれた
Ｎｉ基合金からなる部材を有する原子炉用構造物を提供
するにある。
隙間が形成された環境下で耐応力腐食割れ性のすぐれた
Ｎｉ基合金からなる部材を有する原子炉用構造物を提供
するにある。
本発明は、高温高圧純水環境下で他の部材を接触し且つ
隙間が形成されている部材を有する構造物において、前
記部材は重量でＣ０，０１〜０．２％、Ｓｉ２％以下＋
Ｎｉ ｎ ２％以下、Ｃｒ１Ｃ）〜２Ｓ％、ＡＱ、０
．２〜２％、Ｔｉ０．５〜５％。
隙間が形成されている部材を有する構造物において、前
記部材は重量でＣ０，０１〜０．２％、Ｓｉ２％以下＋
Ｎｉ ｎ ２％以下、Ｃｒ１Ｃ）〜２Ｓ％、ＡＱ、０
．２〜２％、Ｔｉ０．５〜５％。
Ｎｂ０．３〜２％ 、Ｆｅ１０％以下及び残部が実質的
にＮｉであり、オーステナイト基地に主にγ′相及びク
ロム炭化物を有する析出硬化型Ｎｉ基合金からなること
を特徴とする耐応力割れ性に優れた構造物にある。
にＮｉであり、オーステナイト基地に主にγ′相及びク
ロム炭化物を有する析出硬化型Ｎｉ基合金からなること
を特徴とする耐応力割れ性に優れた構造物にある。
Ｔｉ及びＮｂはともに析出硬化に必要なものであり、高
温高圧純水環境下にさらされる原子炉用部材として高温
で高強度及び高靭性の両方をかね備えたものを得るため
に前者が０．５％以上及び後者が０．３以上必要であり
、これらの単独では得られない。しかし、Ｔｉは５重量
％及びＮｂは２重量％を越えると靭性が低下し、耐応力
腐食割れ性を損う、特にＴｉは２〜３％及びＮｂは０．
５〜１．５％ が好ましい。
温高圧純水環境下にさらされる原子炉用部材として高温
で高強度及び高靭性の両方をかね備えたものを得るため
に前者が０．５％以上及び後者が０．３以上必要であり
、これらの単独では得られない。しかし、Ｔｉは５重量
％及びＮｂは２重量％を越えると靭性が低下し、耐応力
腐食割れ性を損う、特にＴｉは２〜３％及びＮｂは０．
５〜１．５％ が好ましい。
Ｃｒは原子炉用部材として高温高圧の純水中での耐酸化
性を得るために１０％以上必要であり、さらにマトリッ
クス（γ相）中にα相（Ｃｒリッチな相）晶出による強
度低下を防止することから２５％以下にすることが必要
である。
性を得るために１０％以上必要であり、さらにマトリッ
クス（γ相）中にα相（Ｃｒリッチな相）晶出による強
度低下を防止することから２５％以下にすることが必要
である。
特に１４〜１７重量％が好ましい。
Ｃは、クロム炭化物を形成させ、耐応力腐食割れ性を高
めるために０．０１％以上必要であるが、逆に０．２
重量％を越えると靭性を低める。特に０．０２〜Ｏ，Ｏ
Ｓ％が好ましい。
めるために０．０１％以上必要であるが、逆に０．２
重量％を越えると靭性を低める。特に０．０２〜Ｏ，Ｏ
Ｓ％が好ましい。
Ａｆｌはγ′相を析出させ、高温強度を高めるのに０．
１ ％以上必要である。しかし、５％より多すぎると
靭性を低下させるとともに、鍛造性を損い製造を困難に
する。Ｓｉ及びＭ ｎは脱酸剤として加えられるが、２
％を越えると強度を低める。
１ ％以上必要である。しかし、５％より多すぎると
靭性を低下させるとともに、鍛造性を損い製造を困難に
する。Ｓｉ及びＭ ｎは脱酸剤として加えられるが、２
％を越えると強度を低める。
特に０．１〜０．５％が好ましい。ＦｅはＮｂ。
Ｔｉ、Ｓｉ及びＭｎを合金中に添加する際にこれらをフ
ェロ合金として加えるために必要であるとともにその添
加によって強化及び靭性の向上につながる。しかし１０
％を越えると強度が低下する。
ェロ合金として加えるために必要であるとともにその添
加によって強化及び靭性の向上につながる。しかし１０
％を越えると強度が低下する。
特に５〜８％が好ましい。
本発明の構造物は、前述した化学組成を有するＮｉ基合
金を熱間塑性加工し、又は熱間塑性加工後１０００〜１
２５０℃で固溶化処理し、次いでγ′相とクロム炭化物
が析出する６５０〜７５０℃の温度域で時効処理するこ
とによって得ることができる。
金を熱間塑性加工し、又は熱間塑性加工後１０００〜１
２５０℃で固溶化処理し、次いでγ′相とクロム炭化物
が析出する６５０〜７５０℃の温度域で時効処理するこ
とによって得ることができる。
固溶化処理は合金を単相にし、その後の時効処理によっ
て好ましい析出物を形成させるための前処理である。従
って、鋳造及び鋳造中に形成された析出物及び晶出物を
完全にマトリックス中に固溶させることが好ましいが、
完全に固溶させることはきわめて高い温度が必要である
。しかし、あまり高い温度で固溶化させることは結晶粒
の成長を招き、靭性が低下し、耐応力腐食割れ性を低下
させるので、そのようなことがない。１２５０９Ｃ以下
がよい。逆に、１０００°Ｃより低い温度で処理するの
は長時間かかるので好ましくない、特に１０２０〜１１
５０℃が好ましい。
て好ましい析出物を形成させるための前処理である。従
って、鋳造及び鋳造中に形成された析出物及び晶出物を
完全にマトリックス中に固溶させることが好ましいが、
完全に固溶させることはきわめて高い温度が必要である
。しかし、あまり高い温度で固溶化させることは結晶粒
の成長を招き、靭性が低下し、耐応力腐食割れ性を低下
させるので、そのようなことがない。１２５０９Ｃ以下
がよい。逆に、１０００°Ｃより低い温度で処理するの
は長時間かかるので好ましくない、特に１０２０〜１１
５０℃が好ましい。
時効処理はγ′相とクロム単化物が析出させる６５０〜
７５０℃の温度がよい。γ′相は一般にＮ１５（ＡＱ、
Ｔｉ）金属間化合物からなる。クロム単化物は一般にＣ
ｒｚａＣｅからなる。従来、Ｔｉ及びＮｂを含む合金は
これらの炭化物を析出させる比較的高い温度（８６０℃
前後）の中間温度で時効処理して、引き続いてこれより
低い温度で時効処理してγ′相を析出させ強化されてい
た。
７５０℃の温度がよい。γ′相は一般にＮ１５（ＡＱ、
Ｔｉ）金属間化合物からなる。クロム単化物は一般にＣ
ｒｚａＣｅからなる。従来、Ｔｉ及びＮｂを含む合金は
これらの炭化物を析出させる比較的高い温度（８６０℃
前後）の中間温度で時効処理して、引き続いてこれより
低い温度で時効処理してγ′相を析出させ強化されてい
た。
しかし、この処理は耐応力腐食割れ性が低いことを発明
者らは見い出した。
者らは見い出した。
そして、この低い温度での処理しこ際してはもはやＣｒ
炭化物はほとんど析出されなかった。即ち、従来の処理
は中間温度で処理することによりＮｂ。
炭化物はほとんど析出されなかった。即ち、従来の処理
は中間温度で処理することによりＮｂ。
Ｔｉ炭化物を析出させより低温でのＣｒ炭化物の析出を
阻止してＣｒ欠乏による腐食防止をはかつていた。
阻止してＣｒ欠乏による腐食防止をはかつていた。
また、一般にオーステナイト系ステンレス鋼。
インコネル６００系合金は本発明の時効温度（５５０〜
８００℃）で処理するとＣｒ炭化物が形成され、著しく
応力腐食割れを生じることが知られている。しかし、本
発明ではこのような中間温度での時効処理を行なわずに
、鍛造後又は鍛造後置溶化処理して直接γ′相を析出さ
せる処理を行うことによって耐応力腐食割れ、特に隙間
を伴う耐応力腐食割れ性を顕著に高めろことができた。
８００℃）で処理するとＣｒ炭化物が形成され、著しく
応力腐食割れを生じることが知られている。しかし、本
発明ではこのような中間温度での時効処理を行なわずに
、鍛造後又は鍛造後置溶化処理して直接γ′相を析出さ
せる処理を行うことによって耐応力腐食割れ、特に隙間
を伴う耐応力腐食割れ性を顕著に高めろことができた。
従って、６５０℃より低い温度では時効処理に長時間要
し、逆に７５０℃を越えると過時効になるとともにＴｉ
、Ｎｂ炭化物が形成され、耐応力腐食割れを低下させる
傾向がある。
し、逆に７５０℃を越えると過時効になるとともにＴｉ
、Ｎｂ炭化物が形成され、耐応力腐食割れを低下させる
傾向がある。
以上の如く１本発明は従来技術の予想に反して耐応力腐
食割れを防止することを見い出しなされたものである。
食割れを防止することを見い出しなされたものである。
第１表に市原のインコネルＸ７５０合金の化学組成（重
量％）を示す。この合金を使用し、種々あ熱処理を施し
、図に示す治具を使用して、酸緊２６ｐｐｍを含有する
２８８°Ｃの高温高圧純水中で５００時間の浸漬による
隙間応力腐食割れ試験を行った。
量％）を示す。この合金を使用し、種々あ熱処理を施し
、図に示す治具を使用して、酸緊２６ｐｐｍを含有する
２８８°Ｃの高温高圧純水中で５００時間の浸漬による
隙間応力腐食割れ試験を行った。
第１表
図において、ステンレス１ｇ製の押え治具２をボルト１
で黒鉛３を介して試片４に曲げ応力を与える構造になっ
ている。
で黒鉛３を介して試片４に曲げ応力を与える構造になっ
ている。
表中の固溶化処理は１１００℃以下では１時間の加熱及
び１１５０”Ｃ以上で１５分の加熱を行い、その温度よ
り水冷したものである。８４０ ’Ｃ及び８８５℃での
加熱時間は２４時間、６５０〜７５０℃での加熱時間は
２０時間である。
び１１５０”Ｃ以上で１５分の加熱を行い、その温度よ
り水冷したものである。８４０ ’Ｃ及び８８５℃での
加熱時間は２４時間、６５０〜７５０℃での加熱時間は
２０時間である。
第２表は、固溶化処理温度、中間時刻処理温度第２表
隙間腐食割れ深さくμｍ） Ｏ：＜５０゜０：５０〜
１００ ・：＞１００ 及び時効処理温度と隙間腐食割れ深さとの関係を示すも
のである。
１００ ・：＞１００ 及び時効処理温度と隙間腐食割れ深さとの関係を示すも
のである。
表に示すように、固溶化処理した後、中間熱処理した従
来のものは割れの深さが１００μｍ以上となり、耐応力
腐食割れ性が低いことがわかる。
来のものは割れの深さが１００μｍ以上となり、耐応力
腐食割れ性が低いことがわかる。
また、固溶化処理温度が９８２℃ではその処理時間が十
分でないこともあって割れの深さが１００μｍ以上で、
討割れ性が低い。さらに、１２００℃以上になると結晶
粒が阻大化するためと考えられるが耐割れ性が若干低い
ことがわかる。しかし、固溶化処理を１０００℃以上の
温度で部分に行い、中間処理を行わずに時効処理したも
のはいずれも割れ深さが５０μｍ以下で、きわめて耐割
れ性がすぐれていることが確認された。
分でないこともあって割れの深さが１００μｍ以上で、
討割れ性が低い。さらに、１２００℃以上になると結晶
粒が阻大化するためと考えられるが耐割れ性が若干低い
ことがわかる。しかし、固溶化処理を１０００℃以上の
温度で部分に行い、中間処理を行わずに時効処理したも
のはいずれも割れ深さが５０μｍ以下で、きわめて耐割
れ性がすぐれていることが確認された。
さらに、本発明の処理は熱間鍛造又はｆ：、ｈ間圧延し
たままのものに直接時効処理しても割れ深さが５０〜１
００μｍで、耐割れ性が改善されることが確認された。
たままのものに直接時効処理しても割れ深さが５０〜１
００μｍで、耐割れ性が改善されることが確認された。
試料Ｎｏ １４の従来処理のもの及び試料Ｎ＋１２０の
本発明の処理のものの断面顕微鏡写真（２０００倍）を
観察した結果、気１４の析出物はＮｂ。
本発明の処理のものの断面顕微鏡写真（２０００倍）を
観察した結果、気１４の析出物はＮｂ。
Ｔｉ炭化物及びγ′相が主であり、 Ｎｏ ２０のもの
はγ′相及びＣｒ炭化物が主であった。
はγ′相及びＣｒ炭化物が主であった。
本発明のＮｉ基合金は原子炉のジェットポンプ押えビー
ム、ボルト、シェラウドヘッドのｔｔｇピン及びバネ用
材として隙間が形成されている部分における耐応力腐食
割れが防止されるより長寿命を有するすぐれた効果が発
揮された。
ム、ボルト、シェラウドヘッドのｔｔｇピン及びバネ用
材として隙間が形成されている部分における耐応力腐食
割れが防止されるより長寿命を有するすぐれた効果が発
揮された。
以上の如く、本発明によれば高温高圧純水中での耐応力
腐食割れ性の高い析出硬化型Ｎｉ基合金が得られ、安全
性の高い原子炉用構造物としてすぐれた効果が発揮され
る。
腐食割れ性の高い析出硬化型Ｎｉ基合金が得られ、安全
性の高い原子炉用構造物としてすぐれた効果が発揮され
る。
第１図は隙間腐食試験の方法を示す断面構成図である。
茅１ 目
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、高温水環境下で他の部材を接触し且つ隙間が形成さ
れている部材を有する構造物において、前記部材は重量
でＣ０．０１〜０．２％、Ｓｉ２％以下、Ｍｎ２％以下
、Ｃｒ１０〜２５％、Ａｌ０．１〜２％、Ｔｉ０．５〜
５％、Ｎｂ０．３〜２％、Ｆｅ１０％以下及び残部が実
質的にＮｉであり、オーステナイト基地に主にγ′相及
びクロム炭化物を有する析出硬化型Ｎｉ基合金からなる
ことを特徴とする耐応力腐食割れ性に優れた構造物。 ２、前記部材は、重量でＣ０．０２〜０．０８％、Ｓｉ
０．１〜０．５％、Ｍｎ０．１〜０．５％、Ｃｒ１４〜
１７％、Ａｌ０．３〜１％、Ｔｉ２〜３％、Ｎｂ０．５
〜１．５％、Ｆｅ５〜８％及び残部が実質的にＮｉであ
る特許請求の範囲第１項に記載の耐応力腐食割れ性に優
れた構造物。 ３、前記部材は原子炉内で他の部材と接触し曲げ応力が
付加されているバネである特許請求の範囲第１項又は第
２項のいずれかに記載の耐応力腐食割れ性に優れた構造
物。 ４、前記部材は原子炉に水を撹拌するジェットポンプ本
体に前記炉水の水流を反転させるエルボ管を固定するビ
ームである特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の耐
応力腐食割れ性に優れた構造物。 ５、前記部材は原子炉内シユラウドヘツド用ピンである
特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の耐応力腐食割
れ性に優れた構造物。 ６、前記部材は原子炉内で使用されるボルトである特許
請求の範囲第１項又は第２項に記載の耐応力腐食割れ性
に優れた構造物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15769087A JPS6386841A (ja) | 1987-06-26 | 1987-06-26 | 原子炉内構造物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15769087A JPS6386841A (ja) | 1987-06-26 | 1987-06-26 | 原子炉内構造物 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55073208A Division JPS604895B2 (ja) | 1980-05-30 | 1980-05-30 | 耐応力腐食割れ性に優れた構造物及びその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6386841A true JPS6386841A (ja) | 1988-04-18 |
| JPH0232338B2 JPH0232338B2 (ja) | 1990-07-19 |
Family
ID=15655257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15769087A Granted JPS6386841A (ja) | 1987-06-26 | 1987-06-26 | 原子炉内構造物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6386841A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013049902A (ja) * | 2011-08-31 | 2013-03-14 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | Ｎｉ基合金およびＮｉ基合金の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5698464A (en) * | 1980-01-11 | 1981-08-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Treating method for improving resistance to stress and corrosion cracking of ni-based alloy |
-
1987
- 1987-06-26 JP JP15769087A patent/JPS6386841A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5698464A (en) * | 1980-01-11 | 1981-08-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Treating method for improving resistance to stress and corrosion cracking of ni-based alloy |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013049902A (ja) * | 2011-08-31 | 2013-03-14 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | Ｎｉ基合金およびＮｉ基合金の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0232338B2 (ja) | 1990-07-19 |
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