JPS60224768A - 原子炉用高耐食ジルコニウム基合金の製造方法 - Google Patents
原子炉用高耐食ジルコニウム基合金の製造方法Info
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- JPS60224768A JPS60224768A JP7968184A JP7968184A JPS60224768A JP S60224768 A JPS60224768 A JP S60224768A JP 7968184 A JP7968184 A JP 7968184A JP 7968184 A JP7968184 A JP 7968184A JP S60224768 A JPS60224768 A JP S60224768A
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、原子炉用高耐食ジルコニウム合金の製造方法
に係り、特に原子炉用高耐食燃料被覆管の製造方法に関
するう 〔発明の背景〕 ジルコニウム基合金は、その耐食性と非常に小さい中性
子吸収断面積により原子カプラントの燃料被ａ管や燃料
チャンネルボックス等に用いられている。これらの楢造
物は炉内で長期間中性子の照射を受け、同時に高温高圧
の水又は水蒸気にさらされるため酸化が進み、時にはノ
ジュラー腐食と呼ばれる斑点状の白色酸化物がその表面
に生成する。この斑点状白色酸化物は腐食反応の進行と
ともに粗大化し、場合によっては剥離するに至ることも
ある。このような異常腐食による部拐の減肉は、炉内構
造部材の強度低下をきたし、炉内構造部材の安全性およ
び信頼性の点から懸念される問題点である、 上記のような観点から、この異常腐食、すなわちノジュ
ラー腐食を防止する方法が検討されている。この中で良
く知られているのが、熱処理、特に高周波焼入れＶＣよ
る耐食性同上技術Ｃあωうジルコニラｌ、合金の代表的
な材料として「ンルカローイ−２」 （主成分：ＺＩ基
に約１５％Ｓｎ。
に係り、特に原子炉用高耐食燃料被覆管の製造方法に関
するう 〔発明の背景〕 ジルコニウム基合金は、その耐食性と非常に小さい中性
子吸収断面積により原子カプラントの燃料被ａ管や燃料
チャンネルボックス等に用いられている。これらの楢造
物は炉内で長期間中性子の照射を受け、同時に高温高圧
の水又は水蒸気にさらされるため酸化が進み、時にはノ
ジュラー腐食と呼ばれる斑点状の白色酸化物がその表面
に生成する。この斑点状白色酸化物は腐食反応の進行と
ともに粗大化し、場合によっては剥離するに至ることも
ある。このような異常腐食による部拐の減肉は、炉内構
造部材の強度低下をきたし、炉内構造部材の安全性およ
び信頼性の点から懸念される問題点である、 上記のような観点から、この異常腐食、すなわちノジュ
ラー腐食を防止する方法が検討されている。この中で良
く知られているのが、熱処理、特に高周波焼入れＶＣよ
る耐食性同上技術Ｃあωうジルコニラｌ、合金の代表的
な材料として「ンルカローイ−２」 （主成分：ＺＩ基
に約１５％Ｓｎ。
０．１％ｐｃ、０．１％Ｃｒ及び００５％Ｎｉを添加）
及び「ジルカロイ−４」（主成分：Ｚｒ基に約１．５％
Ｓｎ、０．２１Ｆｅ、０．１％Ｃｒを添加）が知られて
いる。
及び「ジルカロイ−４」（主成分：Ｚｒ基に約１．５％
Ｓｎ、０．２１Ｆｅ、０．１％Ｃｒを添加）が知られて
いる。
従来の原子炉用高耐食燃料被覆管の製造方法はα＋β、
もしくはβ焼入処理後に施す最初の冷間塑性加工の加工
方法を特に規定はしていない。
もしくはβ焼入処理後に施す最初の冷間塑性加工の加工
方法を特に規定はしていない。
（高耐食燃料被覆管の製造方法としては、特開昭５８−
２２３６４号公報が公知である。）従来の原子炉燃料用
被覆管の製造方法を、上記α十βもしくはβ焼入処理後
の工程に適用すると、焼入処理によるジルコニウム基合
金の延性低下、硬度上昇が原因で、焼入処理後に施す最
初の冷間圧延中にしばしば割れを発生するという欠点が
あった。
２２３６４号公報が公知である。）従来の原子炉燃料用
被覆管の製造方法を、上記α十βもしくはβ焼入処理後
の工程に適用すると、焼入処理によるジルコニウム基合
金の延性低下、硬度上昇が原因で、焼入処理後に施す最
初の冷間圧延中にしばしば割れを発生するという欠点が
あった。
本発明の目的は、原子炉用高耐食燃料被覆管の製造方法
を提供することにある。
を提供することにある。
本発明は、α＋βもしくはβ焼入処理材の硬さおよび延
性が、硬さ試験実施時および引張試験実施時の上記焼入
処理材の保持温度に依存するという知見に基づいている
。α＋βもしくはβ焼入処理後の最初の冷間塑性加工に
上記知見を適用することにより、上記焼入処理材を従来
の冷間塑性加工の加工度で圧延することが可能と１．ｃ
、ｉ７＋。
性が、硬さ試験実施時および引張試験実施時の上記焼入
処理材の保持温度に依存するという知見に基づいている
。α＋βもしくはβ焼入処理後の最初の冷間塑性加工に
上記知見を適用することにより、上記焼入処理材を従来
の冷間塑性加工の加工度で圧延することが可能と１．ｃ
、ｉ７＋。
以下本発明の詳細な説明する。
使用［７た燃料破イ；（青用ジルコニウム合金は、ジル
カロイ−２（主成分：Ｚｒ基に約１．５％Ｓｎ。
カロイ−２（主成分：Ｚｒ基に約１．５％Ｓｎ。
約０１チｐ６．約ｏ、１ｓｃｒおよび約０，０５％Ｎｉ
を添Ｊｏｎ ）であ＾。α＋７？焼入処理ｔよ、一般に
素行と呼ばれる外所約６４ｔｓｒｑ、肉厚約１１調、長
さ約４０００・ｆｆ１ｌｌなる円筒管にノ；（ｑしたっ
）尭人処理を施した上記素むに通常実施されている断面
減少率７５％の冷間塑性加工を施したところ、冷間塑性
加工はぼ経丁時に刈れを生じた。上記冷間塑性加工は、
ピルガ−ミルによるものである。すなわち、α＋β焼入
処理後の最初の冷間塑性加工の限界断面減少率は約７５
％ということになる。すなわち加熱騒、冷処理後に施す
最初の冷間塑性加工の断面減少率ｉ７５％以［とするこ
とによって上記焼入処理を癲した水管を３パスで現用燃
料被徨管寸法（外径約１２３間、肉厚約０．９ ｒｔｒ
ｍ ）にまで加工するとと７バｎＩ能となる２、しかし
、上記（’１７面減少率７５％け冷間圧延限界ｉｌ／Ｌ
を示すものであり、大量生産時には、上記斯１７＋ｊ減
少率に安全係数を考慮し、６０〜６５チ程度の断面減少
率もしくは、６０％以下の断面減少・１５を満足するよ
うな冷間圧延とするのが望ましい５本実施例においては
、焼入処理を施した木−ｉｆを、最初の冷間圧延による
１所面減少率をＧＯｆｉとして合計３回の冷間圧延によ
り、外径約１２、３ ｍ＋＋＋Ｉ、肉ｎ約０．９間なる
高耐食燃料被覆管ｔで加工した１２１１を示す。外イー
も約６４血、肉厚約１１７・晴、長さ約４０００＋ｉｍ
なる燃料被覆管用素管を高岡７）ｌ ＋’Ｍ導加熱加熱
１ノ約９０ＣＩ’に加熱しその後冷却７に髪こより油、
冷処理を施（−１焼入素管を製作した。
を添Ｊｏｎ ）であ＾。α＋７？焼入処理ｔよ、一般に
素行と呼ばれる外所約６４ｔｓｒｑ、肉厚約１１調、長
さ約４０００・ｆｆ１ｌｌなる円筒管にノ；（ｑしたっ
）尭人処理を施した上記素むに通常実施されている断面
減少率７５％の冷間塑性加工を施したところ、冷間塑性
加工はぼ経丁時に刈れを生じた。上記冷間塑性加工は、
ピルガ−ミルによるものである。すなわち、α＋β焼入
処理後の最初の冷間塑性加工の限界断面減少率は約７５
％ということになる。すなわち加熱騒、冷処理後に施す
最初の冷間塑性加工の断面減少率ｉ７５％以［とするこ
とによって上記焼入処理を癲した水管を３パスで現用燃
料被徨管寸法（外径約１２３間、肉厚約０．９ ｒｔｒ
ｍ ）にまで加工するとと７バｎＩ能となる２、しかし
、上記（’１７面減少率７５％け冷間圧延限界ｉｌ／Ｌ
を示すものであり、大量生産時には、上記斯１７＋ｊ減
少率に安全係数を考慮し、６０〜６５チ程度の断面減少
率もしくは、６０％以下の断面減少・１５を満足するよ
うな冷間圧延とするのが望ましい５本実施例においては
、焼入処理を施した木−ｉｆを、最初の冷間圧延による
１所面減少率をＧＯｆｉとして合計３回の冷間圧延によ
り、外径約１２、３ ｍ＋＋＋Ｉ、肉ｎ約０．９間なる
高耐食燃料被覆管ｔで加工した１２１１を示す。外イー
も約６４血、肉厚約１１７・晴、長さ約４０００＋ｉｍ
なる燃料被覆管用素管を高岡７）ｌ ＋’Ｍ導加熱加熱
１ノ約９０ＣＩ’に加熱しその後冷却７に髪こより油、
冷処理を施（−１焼入素管を製作した。
その後断面減少率６０％、８０％、８０％なる３回の冷
間圧延を施し、高耐食燃料被覆管を製作した。冷間圧延
後は、約ｆｊｏＯＣ２時間の、へ空焼鈍を施１７てから
次工程の冷間圧延を施した。最後の離間圧延後ｔよ、約
５８０ｔｌ’２時間の最終焼鈍を施した。このように、
最初の冷間圧延の断面減少率を６０％とすることによ９
３回の冷間圧延で高耐食燃料被覆管を製造することかで
きた。
間圧延を施し、高耐食燃料被覆管を製作した。冷間圧延
後は、約ｆｊｏＯＣ２時間の、へ空焼鈍を施１７てから
次工程の冷間圧延を施した。最後の離間圧延後ｔよ、約
５８０ｔｌ’２時間の最終焼鈍を施した。このように、
最初の冷間圧延の断面減少率を６０％とすることによ９
３回の冷間圧延で高耐食燃料被覆管を製造することかで
きた。
次に上記と同様の焼入処理を施した最初の冷間塑性加工
に本発明である温間カロエ方法を適用した例を示す。第
２図に硬さ試験実験時のα＋β焼入処浬材およびα焼鈍
材の保持温度と硬さの関係を示す。本図に示す様にα十
β焼入処理材の保持温度を約１０ Ｏｒｌ試上とするこ
とにより、焼入処理材の６！！！畑は、十分再結晶組織
を有するα焼鈍材の呻キと同等もしくはそれ以下となる
ことが確認できる。上記温度条件下では、焼入処理材に
α焼鈍材）１１２の加工性を与えることが可能となる。
に本発明である温間カロエ方法を適用した例を示す。第
２図に硬さ試験実験時のα＋β焼入処浬材およびα焼鈍
材の保持温度と硬さの関係を示す。本図に示す様にα十
β焼入処理材の保持温度を約１０ Ｏｒｌ試上とするこ
とにより、焼入処理材の６！！！畑は、十分再結晶組織
を有するα焼鈍材の呻キと同等もしくはそれ以下となる
ことが確認できる。上記温度条件下では、焼入処理材に
α焼鈍材）１１２の加工性を与えることが可能となる。
第１図にα十β焼入処理を施した素管の最初の冷間塑性
加工に本発明でめる温同加工法を適用した例を示す。図
中、 ［１」Ｑよα十β焼入処理を施した素管を、「２
」はダイスを、「３」はマンドレルを、「４」はパイプ
状のマンドレルサポート内、「５」はマンドレルサポー
ト内を通して供給されるマンドレル潤滑油を、「６」は
ダイス潤滑油を示す。
加工に本発明でめる温同加工法を適用した例を示す。図
中、 ［１」Ｑよα十β焼入処理を施した素管を、「２
」はダイスを、「３」はマンドレルを、「４」はパイプ
状のマンドレルサポート内、「５」はマンドレルサポー
ト内を通して供給されるマンドレル潤滑油を、「６」は
ダイス潤滑油を示す。
マンドレル潤滑油およびダイス潤滑油を２００Ｃに保ち
、前者は該素管内部に流入（循環）させ、後者は該素管
外表面およびダイスに噴射させた。
、前者は該素管内部に流入（循環）させ、後者は該素管
外表面およびダイスに噴射させた。
素管は塑性加工中に加工熱を発生するが、素管の最高到
達温度はジルカロイの豊結晶温度（約５５０Ｃ）以下に
なるよう上記潤滑油の温度を設定したう上記方法すなわ
ち本発明の温間加工方法をα十β焼入処理を施した素管
の最初の塑性加工に適用したところ、断面減少率７５％
の加工が可能となったっ 本発明の温間塑性加工を施した後、約６００Ｃの焼鈍、
冷間塑性加工、約６００Ｃの焼鈍、冷間塑性加工、約５
８００の焼鈍を順に施して外径約１２．３ｙｏ＋、肉厚
約０．９ ｔａｒｔなる高耐食燃料被覆管を製造した。
達温度はジルカロイの豊結晶温度（約５５０Ｃ）以下に
なるよう上記潤滑油の温度を設定したう上記方法すなわ
ち本発明の温間加工方法をα十β焼入処理を施した素管
の最初の塑性加工に適用したところ、断面減少率７５％
の加工が可能となったっ 本発明の温間塑性加工を施した後、約６００Ｃの焼鈍、
冷間塑性加工、約６００Ｃの焼鈍、冷間塑性加工、約５
８００の焼鈍を順に施して外径約１２．３ｙｏ＋、肉厚
約０．９ ｔａｒｔなる高耐食燃料被覆管を製造した。
上記二種類の高耐食燃料被覆管を５００ｔｌ’１５０に
？ ／ ｃｍ ”高温高圧水蒸気中２５時間保持なる腐
食試験に供した。この条件は、炉内腐食を７ユミレート
させたものである。腐食試験には、リファレンスとして
、通常燃料被覆管も供した。耐食性は管外表面に発生し
たノジュラーの占有率で評価した。本発明である加工方
法により製造した燃料被覆管り外表ｕｌｊは、黒色の光
沢ある様相を示し、かつノジュラー腐食は全く発生して
いなかった。、一方、従来被曖管の外表面にｅよノン−
１ラ一腐食が著しく発生していた。このようＫ、本発明
方法により製造した燃料被覆管は耐ノジユラー腐食性の
優れた性質を有する。
？ ／ ｃｍ ”高温高圧水蒸気中２５時間保持なる腐
食試験に供した。この条件は、炉内腐食を７ユミレート
させたものである。腐食試験には、リファレンスとして
、通常燃料被覆管も供した。耐食性は管外表面に発生し
たノジュラーの占有率で評価した。本発明である加工方
法により製造した燃料被覆管り外表ｕｌｊは、黒色の光
沢ある様相を示し、かつノジュラー腐食は全く発生して
いなかった。、一方、従来被曖管の外表面にｅよノン−
１ラ一腐食が著しく発生していた。このようＫ、本発明
方法により製造した燃料被覆管は耐ノジユラー腐食性の
優れた性質を有する。
上記の様に本発明により、焼入処理を施した素管を３回
の塑性加工で原子炉用島耐食燃料被覆管まで加−［ｒる
ことかできた。ま７′ｃ塑性加工による割れ発生防止に
をよ、焼入処理を施した素行をｌＯＯ′？、：〜５５０
Ｃ程度に保持し、かつ断面減少率を７５％以下とする方
法も効果的である−１〔光間の効果〕 本発明Ｖ〔よれば、αトβ焼入処理を廁した従来寸法形
状の素′ｌ！ｆを３回の塑性加工もしくは、；３回の冷
間塑性加工で原子り・用燃料被摂管にまで加工できるの
で、焼入処理を施した素管全従来パススケジュールで加
工できるという効果がある、
の塑性加工で原子炉用島耐食燃料被覆管まで加−［ｒる
ことかできた。ま７′ｃ塑性加工による割れ発生防止に
をよ、焼入処理を施した素行をｌＯＯ′？、：〜５５０
Ｃ程度に保持し、かつ断面減少率を７５％以下とする方
法も効果的である−１〔光間の効果〕 本発明Ｖ〔よれば、αトβ焼入処理を廁した従来寸法形
状の素′ｌ！ｆを３回の塑性加工もしくは、；３回の冷
間塑性加工で原子り・用燃料被摂管にまで加工できるの
で、焼入処理を施した素管全従来パススケジュールで加
工できるという効果がある、
第１図は本発明の好適な一実施例を示す説明図１、Ｊ２
図は’ｔｒｙ−２祠の保持温度と硬さ測定値の関係を示
す特性図Ｃある、 １・・・α＋β熱処理’ｔｒｙ−２素管、２・・・ダイ
ス、３・・マンドレル、４・・・マンドレルサポート内
、５・・・第１図 ５２図 Ｚｒｙ−２１シｔイ’ｉＲ温皮（’の 第１頁の続き ＠発明者 高瀬 磐雄 日立市！ 所内 ０発 明 者 浅 野 林 −日立市幸田社内
図は’ｔｒｙ−２祠の保持温度と硬さ測定値の関係を示
す特性図Ｃある、 １・・・α＋β熱処理’ｔｒｙ−２素管、２・・・ダイ
ス、３・・マンドレル、４・・・マンドレルサポート内
、５・・・第１図 ５２図 Ｚｒｙ−２１シｔイ’ｉＲ温皮（’の 第１頁の続き ＠発明者 高瀬 磐雄 日立市！ 所内 ０発 明 者 浅 野 林 −日立市幸田社内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ジルコニウム基合金を最終熱間加工後、前記合金の
α相とβ相とを含む温度領域またはβ相の温度領域まで
加熱して冷却したあと、複数回の冷間塑性加工と複数回
の焼なまし処理とを行う方法においで、前記加熱急冷処
理後に施す最初の冷間加工における断面減少率を７５チ
以下とすることを特徴とする原子炉用高耐食ジルコニウ
ム基合金の製造方法。 ２、最終熱間加工の次にα相とβ相とを含む温度領域に
加熱して急冷し、さらに引続いて断面減少率７５％以下
の冷間加工を行い、その後２回以上の冷間加工と３回以
上の焼なまし処理を行う特許請求の範囲第１項記載の原
子炉用高耐食ジルコニウム基合金の製造方法。 ３、ジルコニウム基合金を最終熱間加工後、前記合金の
α相とβ相とを含む温度領域またはβ相の温度領域まで
加熱して急冷したあと、複数回の塑性加工と複数回の焼
なまし処理とを行う方法において、前記加熱急冷処理後
に施す最初の塑性加工を１００Ｃ以上５５０Ｃ以下の温
間で行ない、その後の塑性加工は冷間で行うことを特徴
とする原子炉用高耐食ジルコニウム基合金の製造方法。 ４、最終熱間加工の次にα相とβ相とを含む温度領域に
加熱して急冷し、さらに引続いて１００Ｃ以上で５５０
Ｃ以下の温度で塑性加工を施し、その後２回以上の冷間
加工と３回以上の焼なまし処理とを行う特許請求の範囲
第３項記載の高耐食ジルコニウム基合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7968184A JPS60224768A (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | 原子炉用高耐食ジルコニウム基合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7968184A JPS60224768A (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | 原子炉用高耐食ジルコニウム基合金の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60224768A true JPS60224768A (ja) | 1985-11-09 |
Family
ID=13696940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7968184A Pending JPS60224768A (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | 原子炉用高耐食ジルコニウム基合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60224768A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6439358A (en) * | 1987-08-03 | 1989-02-09 | Kobe Steel Ltd | Production of zircaloy atomic fuel shielding pipe |
-
1984
- 1984-04-19 JP JP7968184A patent/JPS60224768A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6439358A (en) * | 1987-08-03 | 1989-02-09 | Kobe Steel Ltd | Production of zircaloy atomic fuel shielding pipe |
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