JPS6046357A - 高耐食ジルコニウム基合金の製造方法 - Google Patents
高耐食ジルコニウム基合金の製造方法Info
- Publication number
- JPS6046357A JPS6046357A JP15322883A JP15322883A JPS6046357A JP S6046357 A JPS6046357 A JP S6046357A JP 15322883 A JP15322883 A JP 15322883A JP 15322883 A JP15322883 A JP 15322883A JP S6046357 A JPS6046357 A JP S6046357A
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- JP
- Japan
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- eddy current
- corrosion resistance
- zirconium
- alloy
- corrosion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、ジルコニウム基合金、特に高耐食ジルコニウ
ム基合金の製造方法に関するものである。
ム基合金の製造方法に関するものである。
ジルコニウム合金は、優れた耐食性と小さい中性子吸収
断面積とを有しているため、原子カプラント炉内構造部
材である燃料棒被他管、燃料集合体チャンネルボックス
等に使用される。ＩＹＩ記用途に使用されるジルコニウ
ム合金は、ジルカロイ−２（ジルコニウムにＳｎ：約１
．５’％、Ｃｒ：約０．１％＋ Ｆ ｅ”約０．１％、
Ｎｉ：約０．０５’％’！ｉ−添加したもの）及びジル
カロイ−４（ジルコニウムにＳｎ：約１．５％、Ｆｅ：
約０．２％、Ｃｒ：約０．１％を添加したもの）の２種
類である。しかし、耐食性の優れたジルコニウム合金に
おいても、炉内で長時間にわたり高温高圧の水あるいは
水蒸気にさらされると、厚膜化した酸化被膜のために熱
伝達係数が低下したり１局所的過熱を生じｉすして１時
には原子炉の運転に支障をきたす場合がある。かかる事
故を防止するために、熱処理により耐食性を向上させる
方法は従来公知である。
断面積とを有しているため、原子カプラント炉内構造部
材である燃料棒被他管、燃料集合体チャンネルボックス
等に使用される。ＩＹＩ記用途に使用されるジルコニウ
ム合金は、ジルカロイ−２（ジルコニウムにＳｎ：約１
．５’％、Ｃｒ：約０．１％＋ Ｆ ｅ”約０．１％、
Ｎｉ：約０．０５’％’！ｉ−添加したもの）及びジル
カロイ−４（ジルコニウムにＳｎ：約１．５％、Ｆｅ：
約０．２％、Ｃｒ：約０．１％を添加したもの）の２種
類である。しかし、耐食性の優れたジルコニウム合金に
おいても、炉内で長時間にわたり高温高圧の水あるいは
水蒸気にさらされると、厚膜化した酸化被膜のために熱
伝達係数が低下したり１局所的過熱を生じｉすして１時
には原子炉の運転に支障をきたす場合がある。かかる事
故を防止するために、熱処理により耐食性を向上させる
方法は従来公知である。
純ジルコニウムは、約８６ＣＶｃＪメ下でｈ稠密六方晶
（α相）の結晶１〜造を有し、それ以上の温度では体心
立方晶（β相）の結晶唱造を有する。ジルコニウム合金
においては、一般に、α相安定化元素であるＳｎ及びβ
相安定化元素であるＦＣｌＣｒ、Ｎ；あるいはＮｂが添
加されているため・α相とβ相とが共存する温度範囲（
以後〔α＋β〕相温度範囲と記す）がある。ジルカロイ
−２あるいはジルカロイ−４においては、前記〔α・ト
β〕相只度範囲は、＃１ぼ８３０℃〜９６０ｔである。
（α相）の結晶１〜造を有し、それ以上の温度では体心
立方晶（β相）の結晶唱造を有する。ジルコニウム合金
においては、一般に、α相安定化元素であるＳｎ及びβ
相安定化元素であるＦＣｌＣｒ、Ｎ；あるいはＮｂが添
加されているため・α相とβ相とが共存する温度範囲（
以後〔α＋β〕相温度範囲と記す）がある。ジルカロイ
−２あるいはジルカロイ−４においては、前記〔α・ト
β〕相只度範囲は、＃１ぼ８３０℃〜９６０ｔである。
約９６０ ’ｃ以上では、β相単位（以後、β相温度範
囲と記す）となる。〔α＋β〕相温度範囲あるいはβ相
温度範囲から急冷されたジルコニウム合金は・マルテン
サイト状組織を有し、合金添加元素の一部あるい（１犬
部分はジルコニウムマトリックス中１ｃ過飽和１（固溶
している。しかし、冷却速度が遅いと、主としてＦｃ、
Ｃｒけ冷却Ｊ程でジルコニウムとの全域間化合物とし
て析出しイ且大化する。
囲と記す）となる。〔α＋β〕相温度範囲あるいはβ相
温度範囲から急冷されたジルコニウム合金は・マルテン
サイト状組織を有し、合金添加元素の一部あるい（１犬
部分はジルコニウムマトリックス中１ｃ過飽和１（固溶
している。しかし、冷却速度が遅いと、主としてＦｃ、
Ｃｒけ冷却Ｊ程でジルコニウムとの全域間化合物とし
て析出しイ且大化する。
かかるジルコニウム合金の性質を利用し、従来〔α＋β
〕相温度軛囲あるいはβ相温度範囲から急冷させてジル
コニウム合金部材の金属組織を改善することにより耐食
性を向上させる熱処理が公知である。前者は（α＋β）
クエンチ、後者はβクエンチと称されている。
〕相温度軛囲あるいはβ相温度範囲から急冷させてジル
コニウム合金部材の金属組織を改善することにより耐食
性を向上させる熱処理が公知である。前者は（α＋β）
クエンチ、後者はβクエンチと称されている。
焼入温度、冷却速度を充分に管理することにより・高耐
食ジルコニウム基合金を製造できることは明らかである
が、焼入処理を施したジルコニウム基合金の耐食性を評
価するためには、適当な条件下での腐食試験あるいは金
属組織、特に金属間化合物の析出状態を詳細にπシ察１
分析すること。
食ジルコニウム基合金を製造できることは明らかである
が、焼入処理を施したジルコニウム基合金の耐食性を評
価するためには、適当な条件下での腐食試験あるいは金
属組織、特に金属間化合物の析出状態を詳細にπシ察１
分析すること。
すなわち破壊検査全実施する必要があった。このため、
焼入処理を施した材料、焼入処理を施した後加工を加え
製造した部材の耐食性を非破壊試験で評価すること（１
、従来技術の範囲でれ１困雑であった。
焼入処理を施した材料、焼入処理を施した後加工を加え
製造した部材の耐食性を非破壊試験で評価すること（１
、従来技術の範囲でれ１困雑であった。
本発明の目的は、上記の如き欠点を解消し、渦電流探傷
装置を利用して非破壊でジルコニウム基合金およびジル
コニウム基合金よりなる部材の耐食性評価方法を提供す
るとともに、上記評価工程を製造工程途中あるいはＱ’
：’Ｑに遠用した高耐食ジルコニウム基合金および部利
の製造方法全提供することにある。
装置を利用して非破壊でジルコニウム基合金およびジル
コニウム基合金よりなる部材の耐食性評価方法を提供す
るとともに、上記評価工程を製造工程途中あるいはＱ’
：’Ｑに遠用した高耐食ジルコニウム基合金および部利
の製造方法全提供することにある。
本発明は、渦電流探傷装＠全利用して、被測定物表面層
に誘導される渦電流の強ｄ ｋ ８ｉ’）定することに
よりジルコニウム基合金および部材の耐食性を評価する
工程を備えたことを特徴とする高耐食ジルコニウム合金
および部材の製造方法に関するものである。本発明は、
ジルコニウム基合金および部材の耐食性と上記誘導渦電
流の強さとの相関関係を明確化し、耐食性全渦電流の強
さから評価することを可能とした点にある。焼入処理を
施すことによりジルコニウム基合金の耐食性は向上し・
それとともに誘導渦電流の強さも増大するのである。使
用する周波数を高くすることにより・誘導される渦電流
は表皮効果により被測定物外表面に集中し、−ｆ：の結
果として腐食環境ＶＣ直接触れる外表面の耐食性ｔ’Ａ
択的に評価することも可能である・このよりに・誘導さ
れる渦電流の強さは被測定物の副食性評価手段となるわ
けであるが、検出さまた渦電流の強さは、一般的に渦電
流探傷装置−７″４１のリアクタンス変化量もしくは誘
起電圧として検出される。
に誘導される渦電流の強ｄ ｋ ８ｉ’）定することに
よりジルコニウム基合金および部材の耐食性を評価する
工程を備えたことを特徴とする高耐食ジルコニウム合金
および部材の製造方法に関するものである。本発明は、
ジルコニウム基合金および部材の耐食性と上記誘導渦電
流の強さとの相関関係を明確化し、耐食性全渦電流の強
さから評価することを可能とした点にある。焼入処理を
施すことによりジルコニウム基合金の耐食性は向上し・
それとともに誘導渦電流の強さも増大するのである。使
用する周波数を高くすることにより・誘導される渦電流
は表皮効果により被測定物外表面に集中し、−ｆ：の結
果として腐食環境ＶＣ直接触れる外表面の耐食性ｔ’Ａ
択的に評価することも可能である・このよりに・誘導さ
れる渦電流の強さは被測定物の副食性評価手段となるわ
けであるが、検出さまた渦電流の強さは、一般的に渦電
流探傷装置−７″４１のリアクタンス変化量もしくは誘
起電圧として検出される。
′″ゝ非破麺査方法を・−３＝、４基合金３よ０“′°
ゝ造工８′適・・・・・・Ｚ り 、＠実。
ゝ造工８′適・・・・・・Ｚ り 、＠実。
耐食性０優味合金シよび部材−、、製造、提供ス。
ことゝ可能となる・又・耐食性と−う観点Ｖｃ ｂ ケ
るＢ材０均貿性を評価することによ”信頼ｑ。
るＢ材０均貿性を評価することによ”信頼ｑ。
高い製品を提供することが可能となる。さらに・上記方
法により耐食性の優劣を判断し、腐食灸件の厳しさに応
じて使い分けることも容易となるＯ〔発明の実施例〕 以下１本発明全実施例により更に具体的に説明する。
法により耐食性の優劣を判断し、腐食灸件の厳しさに応
じて使い分けることも容易となるＯ〔発明の実施例〕 以下１本発明全実施例により更に具体的に説明する。
実施例１
使用したジルコニウム基合金はジルカロイ−４合金であ
る。その主な成分は、３ｎ：約１．５チーＦｅ：約０．
２％、Ｃｒ：約０．１ ％と残Ｚｒｆある０上記成分か
ら成る冷間圧延板材を高周波によりＣα＋β）相に相当
する温度まで、＠、速加熱し・−〇後直ちに急冷して焼
入処理を施した。焼入処理に施したジルカロイ−４板材
と焼入処理を族サスに別途保管しておいたジルカロイ−
４板材に一２Ｖ′て誘動渦電流の強さを測定し、引き続
き腐食試醪を実施した。使用した渦電流探傷装置のフロ
コイル１は外径１８ｒ＋ｎ、長さ７０ｇであり・使Ｈａ
波数は２，５Ｎ汗１ｚ であ乙。このち）合、電流浸透
深す１６約２５μｎ１となる。腐食試験のσミ件ｉｄ：
５００℃．１０５Ｋｇ／ｃｍ２高温高圧水蒸気６０時間
保持とした。
る。その主な成分は、３ｎ：約１．５チーＦｅ：約０．
２％、Ｃｒ：約０．１ ％と残Ｚｒｆある０上記成分か
ら成る冷間圧延板材を高周波によりＣα＋β）相に相当
する温度まで、＠、速加熱し・−〇後直ちに急冷して焼
入処理を施した。焼入処理に施したジルカロイ−４板材
と焼入処理を族サスに別途保管しておいたジルカロイ−
４板材に一２Ｖ′て誘動渦電流の強さを測定し、引き続
き腐食試醪を実施した。使用した渦電流探傷装置のフロ
コイル１は外径１８ｒ＋ｎ、長さ７０ｇであり・使Ｈａ
波数は２，５Ｎ汗１ｚ であ乙。このち）合、電流浸透
深す１６約２５μｎ１となる。腐食試験のσミ件ｉｄ：
５００℃．１０５Ｋｇ／ｃｍ２高温高圧水蒸気６０時間
保持とした。
誘導渦電流の強さは、誘起電圧による信号として検出し
た。誘起電圧による信号と誘導渦電流の強さとの相関を
得るべく以下に示す予備実験を実施した。
た。誘起電圧による信号と誘導渦電流の強さとの相関を
得るべく以下に示す予備実験を実施した。
ジルカロイ−４板材の表面に厚さ２０μｍ、３６μｍ、
７２μｍ、１２５μｍのポリシート膜を密着し、それぞ
れについて渦電流探傷装置の出力信号との関係をめた。
７２μｍ、１２５μｍのポリシート膜を密着し、それぞ
れについて渦電流探傷装置の出力信号との関係をめた。
結果を第１図に示す。
ポリシート膜厚が厚い程出力信号は大きくなる。
すなわち、出力信号が大きい程、プローブのリアクタン
スは大きく、誘起渦電流は弱くなるのである。
スは大きく、誘起渦電流は弱くなるのである。
次に焼入処理材と未処理材の渦電流探傷出力信号の比較
実験を実施した。焼入処理材の信号をゼロとした場合の
結果を第２図に示す。焼入処理材の出力信号は、未処理
材に比べ小さくなっているのが確認できる。
実験を実施した。焼入処理材の信号をゼロとした場合の
結果を第２図に示す。焼入処理材の出力信号は、未処理
材に比べ小さくなっているのが確認できる。
さらに上記板材の腐食試験を実施し、第３図に示す結果
を得た。第２図と比較することにより、板材の耐食性を
渦電流掃３装置の出方信号から識別することが可能であ
ることがわかる。
を得た。第２図と比較することにより、板材の耐食性を
渦電流掃３装置の出方信号から識別することが可能であ
ることがわかる。
実施例２
本実施例は、渦電流探鵠装置全利用して焼入処理を飾す
べき低耐食ジルコニウム合金を識別し、低耐食合金のみ
を焼入処理の対象とし、効率（９）く高耐食ジルコニウ
ム合金あるいけ部材を製造した例である。本実施例はジ
ルカロイ−２より成る原子炉用燃料：８．覆管全対象と
したものである。
べき低耐食ジルコニウム合金を識別し、低耐食合金のみ
を焼入処理の対象とし、効率（９）く高耐食ジルコニウ
ム合金あるいけ部材を製造した例である。本実施例はジ
ルカロイ−２より成る原子炉用燃料：８．覆管全対象と
したものである。
・燃料被覆管は熱間押出し後ピルガ−ミルにょる冷間圧
延と、真空焼鈍を繰り返し施して製造する。
延と、真空焼鈍を繰り返し施して製造する。
被＃′５管の耐食性は熱間押出し後のジルカロイ−２管
の耐食性に左右される傾向にあるので、熱間押出し後の
管に焼入処理１ｃ施し耐食性を同上させる技術か開発さ
れてｂる。しかし、熱間押出し後のジルカロイ管は耐食
性にばらつきがあるので・耐食性の低いもののみを選び
焼入処理の対象とするのが望ましい。実施例１で示した
方法で押出し管の耐食性を評価し、耐食性の低いものの
みに焼入処理を施した結果、燃料被覆管の耐食性のバラ
ツキを充分に小さくすることができた。
の耐食性に左右される傾向にあるので、熱間押出し後の
管に焼入処理１ｃ施し耐食性を同上させる技術か開発さ
れてｂる。しかし、熱間押出し後のジルカロイ管は耐食
性にばらつきがあるので・耐食性の低いもののみを選び
焼入処理の対象とするのが望ましい。実施例１で示した
方法で押出し管の耐食性を評価し、耐食性の低いものの
みに焼入処理を施した結果、燃料被覆管の耐食性のバラ
ツキを充分に小さくすることができた。
実施例３
本実施例は、製造され喪燃料被覆管全数に実施例１で示
した耐食性評価を実施したものである。
した耐食性評価を実施したものである。
、れにより、確実に耐食性の優れた製品を提供できるこ
とのみならず、炉内腐食環境の厳しい位置により耐食性
の擾れた被覆管全配置することが可能となり、信頼性を
向上させることができた。
とのみならず、炉内腐食環境の厳しい位置により耐食性
の擾れた被覆管全配置することが可能となり、信頼性を
向上させることができた。
第１図は渦電流探傷装置の出力信号とポリシート厚さと
の関係図、第２図は焼入処理材の信号をゼロとした場合
を示す図、第３図は板材の腐食試験を実施した結果を示
す図である。 代理人 弁理士 高橋明夫
の関係図、第２図は焼入処理材の信号をゼロとした場合
を示す図、第３図は板材の腐食試験を実施した結果を示
す図である。 代理人 弁理士 高橋明夫
Claims (1)
- １、高耐食ジルコニウム基合金を製造する工程において
、耐食性を渦電流採傷装置により評価する！ｉを挿入し
たことを特徴とする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 |
|---|---|---|---|
| JP15322883A JPS6046357A (ja) | 1983-08-24 | 1983-08-24 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP15322883A JPS6046357A (ja) | 1983-08-24 | 1983-08-24 | 高耐食ジルコニウム基合金の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6046357A true JPS6046357A (ja) | 1985-03-13 |
Family
ID=15557852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15322883A Pending JPS6046357A (ja) | 1983-08-24 | 1983-08-24 | 高耐食ジルコニウム基合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6046357A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0221187A (ja) * | 1988-07-09 | 1990-01-24 | Noritake Co Ltd | 燃焼式連続焼成トンネル炉 |
| JPH02175668A (ja) * | 1988-12-28 | 1990-07-06 | Kokusai Chiyoudendou Sangyo Gijutsu Kenkyu Center | 酸化物超電導体焼成用装置 |
-
1983
- 1983-08-24 JP JP15322883A patent/JPS6046357A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0221187A (ja) * | 1988-07-09 | 1990-01-24 | Noritake Co Ltd | 燃焼式連続焼成トンネル炉 |
| JPH02175668A (ja) * | 1988-12-28 | 1990-07-06 | Kokusai Chiyoudendou Sangyo Gijutsu Kenkyu Center | 酸化物超電導体焼成用装置 |
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