JPS63100146A - 高耐食性ジルコニウム合金 - Google Patents
高耐食性ジルコニウム合金Info
- Publication number
- JPS63100146A JPS63100146A JP24531886A JP24531886A JPS63100146A JP S63100146 A JPS63100146 A JP S63100146A JP 24531886 A JP24531886 A JP 24531886A JP 24531886 A JP24531886 A JP 24531886A JP S63100146 A JPS63100146 A JP S63100146A
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- JP
- Japan
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- zirconium
- alloy
- corrosion resistance
- grain
- precipitates
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- Pending
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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】
〔発明の目の〕
（産業上の利用分野）
本珀明は、原子炉の炉心部材あるいは化学装置のｍｅ材
など耐食性′＠要求される１＊造材としで用いられる耐
食ジルコニウム合金に関するものである。
など耐食性′＠要求される１＊造材としで用いられる耐
食ジルコニウム合金に関するものである。
（従来の技術）
一般にジルカロイ−２，ジルカロイ−４などのジルコニ
ウム合金は、熱中性子吸収断面積が小さいこと、原子炉
内環境に対する耐食性に優れでいること％構造材料とし
て機械的性質を充分ζこ備えでいることなどの１由から
原子炉の炉心部材としで多く用いられＣいる。
ウム合金は、熱中性子吸収断面積が小さいこと、原子炉
内環境に対する耐食性に優れでいること％構造材料とし
て機械的性質を充分ζこ備えでいることなどの１由から
原子炉の炉心部材としで多く用いられＣいる。
列えば、軽水炉の燃料集合率の’！＆、第１図に示すよ
うな構造となっている。この燃料果合本は上部タイプレ
ート１と、下部メイプレート２との間に核・燃料ペレッ
トを被覆管３内に湊填した複数本の核燃料棒４が取付け
られＣいる。これら核燃料棒４は、ａ宜の間隔で水平に
配置されたスペーサー５に挿着支持されで整列し、＠方
向への移動が抑制されＣいると共に、核燃料棒４間に冷
却材の流路２形成するようになっている。これら全体は
チャンネルボックス６内に収納されて一体となっでいる
、この燃料集会本は、−店の原子炉に数百本寝荷されで
論る。
うな構造となっている。この燃料果合本は上部タイプレ
ート１と、下部メイプレート２との間に核・燃料ペレッ
トを被覆管３内に湊填した複数本の核燃料棒４が取付け
られＣいる。これら核燃料棒４は、ａ宜の間隔で水平に
配置されたスペーサー５に挿着支持されで整列し、＠方
向への移動が抑制されＣいると共に、核燃料棒４間に冷
却材の流路２形成するようになっている。これら全体は
チャンネルボックス６内に収納されて一体となっでいる
、この燃料集会本は、−店の原子炉に数百本寝荷されで
論る。
前記スペーサー５は第２図に示すように、外枠７で囲ま
れた四角平面の中に、縦横に配置した複数本のバー８と
、ｖｌ数本のデイバイダー９が、水平面で交差して格子
′次に形成されている。またバー８とデイバイダー９の
端部は外枠７に纏接され。
れた四角平面の中に、縦横に配置した複数本のバー８と
、ｖｌ数本のデイバイダー９が、水平面で交差して格子
′次に形成されている。またバー８とデイバイダー９の
端部は外枠７に纏接され。
更にバー８とバー８およびデイバイダー９とデイバイダ
ー９との交差点も溶接により固定されでいる。バー８と
バー８の交差点には、夫々四角枠状にランタンスプリン
グ１０が支持されでいる。このようにしで、複数個の小
仕切りが形成され、この小仕切りの中に第１図に示す燃
″＃＋俸４が挿着されるようになうでいる。
ー９との交差点も溶接により固定されでいる。バー８と
バー８の交差点には、夫々四角枠状にランタンスプリン
グ１０が支持されでいる。このようにしで、複数個の小
仕切りが形成され、この小仕切りの中に第１図に示す燃
″＃＋俸４が挿着されるようになうでいる。
これら燃料果合ｔ＄を形成する炉心部材のりち、列えば
、チャンネルボックス６や・＃！、科被覆被覆管３るい
はランタンスプリングｌＯ’Ｅ−除くスペーサー５の構
成部材などの炉心部材は、一般にシルカロイ−２やジル
カロイ−４などのジルコニウム合金が用いられでいる。
、チャンネルボックス６や・＃！、科被覆被覆管３るい
はランタンスプリングｌＯ’Ｅ−除くスペーサー５の構
成部材などの炉心部材は、一般にシルカロイ−２やジル
カロイ−４などのジルコニウム合金が用いられでいる。
しかしながら、これらジルコニウム合金で形成された炉
心部材は、その使用時間の経過とともに。
心部材は、その使用時間の経過とともに。
いわゆるノジュラーコロージョンと呼ばれる腐食反応に
よる白色腐食生成物が、その技部に斑薇状に生成しでく
ることがある。これはジルコニウム合金が高畠水と反応
し、この表面に酸化臭が形成！Ｊ度低下を招くおそれが
ある。また生成された水素が合金内部に浸入するとジル
コニウムの水素化物が形成され、これが表面と垂直方間
に形成されると、連成した水素化物による。いわゆる水
素宛性の問題があった。
よる白色腐食生成物が、その技部に斑薇状に生成しでく
ることがある。これはジルコニウム合金が高畠水と反応
し、この表面に酸化臭が形成！Ｊ度低下を招くおそれが
ある。また生成された水素が合金内部に浸入するとジル
コニウムの水素化物が形成され、これが表面と垂直方間
に形成されると、連成した水素化物による。いわゆる水
素宛性の問題があった。
と一連の工機を経て、最終の焼鈍工程におい′Ｃ。
β焼入する方法（特開昭５５−１００９４７．）および
ジルコニウム合金部材の表面２急熱弓融ｔ！に、急冷す
る方法（特開昭５５−５０４５３）などが提案されてい
る。これらの方法は、何れもジルコニウム合金部材の少
くとも表面部の結晶構造を焼入により。
ジルコニウム合金部材の表面２急熱弓融ｔ！に、急冷す
る方法（特開昭５５−５０４５３）などが提案されてい
る。これらの方法は、何れもジルコニウム合金部材の少
くとも表面部の結晶構造を焼入により。
針状結晶粒のβ相（体心立方格子）に変えることにより
耐ノジユラーコロ−ジョン性を向上させるものである。
耐ノジユラーコロ−ジョン性を向上させるものである。
い■が解決する間、電点）
しかしながら、これら焼入による方法は、耐ノジユラー
コロ−ジョン性品上さぜる反（２）、炉心部材としての
！Ｎ ＬＡ的時特性劣化する上、肉厚が１ｍｍ１ｉ度以
下の：４板で長尺であるため、焼入時憂こ曲９やねじれ
を生ずる間櫃があり、満足すべきもので社なかった。
コロ−ジョン性品上さぜる反（２）、炉心部材としての
！Ｎ ＬＡ的時特性劣化する上、肉厚が１ｍｍ１ｉ度以
下の：４板で長尺であるため、焼入時憂こ曲９やねじれ
を生ずる間櫃があり、満足すべきもので社なかった。
本発明は、かかる従来の間呟点に鑑みなされたもので、
ｆれた耐ノジユラーコロ−ジョン性を有すると共に、機
械的時性にも優れ、しかも曲りやねじれが少なく、原子
炉の炉心部材や化学装置の構造材として好適な耐食ジル
コニウム合金２央供するものである。
ｆれた耐ノジユラーコロ−ジョン性を有すると共に、機
械的時性にも優れ、しかも曲りやねじれが少なく、原子
炉の炉心部材や化学装置の構造材として好適な耐食ジル
コニウム合金２央供するものである。
（間咀点を解決する為の手段）
本発明者らは上記目的を連成する為鋭意研究を重ねる過
程でジルコニウム合金の合金添加元素が耐ノジユラーコ
ロ−ジョン性に与える影響についで考案した。従来、原
子炉内で用いられるジルコニウム合金としでは、例えば
重量比でスズ１．２〜１．７幅、鉄０．０７〜０．２０
俤、クロム０．０５〜０．１５東ニッケル０．０３〜０
．０８１残部ジルコニウムよりなるジルカロイ−２と呼
称されでいるもの、スズ１．２〜１．７俤、鉄０．１８
〜０．２４俤、クロム０，０７〜０．１３１残部ジルコ
ニウムよりなるジルカロイ−４と呼称されているもの、
あるいはジルコニウム−２，５チニオプ系、ジルコニウ
ム−１チニオプ系、またはオーゼナイトなどがある。こ
れは通常α相といい、ｈ ｃ ｐ （ｈｅｘａｇｏｎａ
ｌ ｃｌｏｓｅｄ ｐａｃｋｅｄ ）構造をしている０
例えばジルカロイ−２及びジルカロイ−４のα相では会
金添乃口物である鉄、ニッケル、クロムはジルコニウム
と金ｍ＋ｉｉ）化合物２作り微細な析出物となりで均−
ｌこ分散している。Ｉ耐ノジェラーコロージ叢ン性を向
上させる為；こ長施するβ売人れは、析出物の大きさが
さらに小さく。
程でジルコニウム合金の合金添加元素が耐ノジユラーコ
ロ−ジョン性に与える影響についで考案した。従来、原
子炉内で用いられるジルコニウム合金としでは、例えば
重量比でスズ１．２〜１．７幅、鉄０．０７〜０．２０
俤、クロム０．０５〜０．１５東ニッケル０．０３〜０
．０８１残部ジルコニウムよりなるジルカロイ−２と呼
称されでいるもの、スズ１．２〜１．７俤、鉄０．１８
〜０．２４俤、クロム０，０７〜０．１３１残部ジルコ
ニウムよりなるジルカロイ−４と呼称されているもの、
あるいはジルコニウム−２，５チニオプ系、ジルコニウ
ム−１チニオプ系、またはオーゼナイトなどがある。こ
れは通常α相といい、ｈ ｃ ｐ （ｈｅｘａｇｏｎａ
ｌ ｃｌｏｓｅｄ ｐａｃｋｅｄ ）構造をしている０
例えばジルカロイ−２及びジルカロイ−４のα相では会
金添乃口物である鉄、ニッケル、クロムはジルコニウム
と金ｍ＋ｉｉ）化合物２作り微細な析出物となりで均−
ｌこ分散している。Ｉ耐ノジェラーコロージ叢ン性を向
上させる為；こ長施するβ売人れは、析出物の大きさが
さらに小さく。
綱目状に連鎖し析出物の奴はα１４１會宍ツより増加し
ている。この多数の析出物の数が耐ノジユラーコロ−ジ
ョン性を高めているのであり小さな析出物が多ければ多
いほど討ノジェラーコロージッン性は良いことがわかっ
てきた。
ている。この多数の析出物の数が耐ノジユラーコロ−ジ
ョン性を高めているのであり小さな析出物が多ければ多
いほど討ノジェラーコロージッン性は良いことがわかっ
てきた。
発明者らは、耐ノジュラーコロージョン性の良い材料の
析出物と悪論材料の析出物を良く調べたところ、析出物
中に含まれて“八る錫の量に明らかな差のあることを見
い出した。即ち、耐ノジユラーコロ−ジョン性の良いも
のの析出物には錫が多くａ縮しでおらず、耐ノジュラー
コロージ目ｙｉの悪いものの析出物には錫が多量にｆ／
Ｉｉ縮して１ハた。
析出物と悪論材料の析出物を良く調べたところ、析出物
中に含まれて“八る錫の量に明らかな差のあることを見
い出した。即ち、耐ノジユラーコロ−ジョン性の良いも
のの析出物には錫が多くａ縮しでおらず、耐ノジュラー
コロージ目ｙｉの悪いものの析出物には錫が多量にｆ／
Ｉｉ縮して１ハた。
又沼明春らは耐ノジュラーコロージョン性ノ良いだけで
なく、一般腐食と％優れた合金成分としで、錫％ ０．
５〜３．０％、鉄を０．０７〜０．６ ％ 、 二ｙケ
ル′ｆ：０−０．５憾、クロムをＯ〜０．２チ、ニオブ
をθ〜２、ＯＬ４残りジルコニウム２見い出した。この
成分のせ改で析出物中の錫の濃縮が４．０％以下である
様な合金の粒界や粒内に存在する析出物に錫がａｍしで
いないことが望ましい。
なく、一般腐食と％優れた合金成分としで、錫％ ０．
５〜３．０％、鉄を０．０７〜０．６ ％ 、 二ｙケ
ル′ｆ：０−０．５憾、クロムをＯ〜０．２チ、ニオブ
をθ〜２、ＯＬ４残りジルコニウム２見い出した。この
成分のせ改で析出物中の錫の濃縮が４．０％以下である
様な合金の粒界や粒内に存在する析出物に錫がａｍしで
いないことが望ましい。
（作用）
４、鉄、ニッケル、クロム、ニオブはジルコニウムに添
加して次の働きをする。錫は０．１チ以上で一般腐食を
良くする元素であるが耐ノジユラーコロ−ジョン性は３
．０チ以下が良い、小さい析出物が分散しで、その結果
耐ノジュラーコロージョン性の良いものは析出物に錫が
ｒｌｋ縮していない。
加して次の働きをする。錫は０．１チ以上で一般腐食を
良くする元素であるが耐ノジユラーコロ−ジョン性は３
．０チ以下が良い、小さい析出物が分散しで、その結果
耐ノジュラーコロージョン性の良いものは析出物に錫が
ｒｌｋ縮していない。
比較的大きな析出物が敗在していてその結果耐ノジュラ
ーコロージ繋ン性の良くないものは析出物に錫が４チ以
上濃縮し［Ｉｘる。したがって析出物に錫が濃縮するほ
どに錫が多量に入らない方が良い。
ーコロージ繋ン性の良くないものは析出物に錫が４チ以
上濃縮し［Ｉｘる。したがって析出物に錫が濃縮するほ
どに錫が多量に入らない方が良い。
鉄は析出物の数を増加し、Ｎｉは析出、勿の大きさ￥：
増す。析出物は鉄が核になっていてそのまわ°９にＮｉ
か寄っている。だから鉄％Ｎｉ％多くする必要がある。
増す。析出物は鉄が核になっていてそのまわ°９にＮｉ
か寄っている。だから鉄％Ｎｉ％多くする必要がある。
又、Ｎｉは水素をよく吸収し、その結果、耐ノジュラー
コロージョン性？高めるので必須の成分である。
コロージョン性？高めるので必須の成分である。
クロムは一般に腐食性を高める元素であり一般腐食の為
に入れた方が良い元素である。
に入れた方が良い元素である。
ニオブはβ領域を広げる働きをするβ相安定元素である
為合金成分とじＣ添加すると耐ノジュラージコン性？強
くするが２％以上の添加では機械的性質が劣化するため
２チ以下の添加が望ましい。
為合金成分とじＣ添加すると耐ノジュラージコン性？強
くするが２％以上の添加では機械的性質が劣化するため
２チ以下の添加が望ましい。
（＊、ｍ イ列 ）
実施例１
錫１．２幅、鉄０．２５侵、ニッケル０．１５係、クロ
処理）、熱間圧延、冷間圧低、尭鈍（５００℃、２Ｈ）
のニブで２．Ｏｍｍ庫の板材２咋った。
処理）、熱間圧延、冷間圧低、尭鈍（５００℃、２Ｈ）
のニブで２．Ｏｍｍ庫の板材２咋った。
実施列２
錫１．２％、鉄０．２５チ、ニッケル０．１５係、クロ
ム０． Ｉ Ｏ’６ ｔニオブ１．２％ａｒＪ口したジ
ルコニウム合金を、＠堺し、実施例１と同じ方法で０．
８６ｍｍ肉厚、外径１：）、５ｍｍφの・燃料被覆管２
作った。
ム０． Ｉ Ｏ’６ ｔニオブ１．２％ａｒＪ口したジ
ルコニウム合金を、＠堺し、実施例１と同じ方法で０．
８６ｍｍ肉厚、外径１：）、５ｍｍφの・燃料被覆管２
作った。
ころ、４８時間のυ口速腐該試蹟でも実施例１．実施例
２ともにノジュラーコロージ日ソは現出しなかった。比
較例１．２は実施例２と同様の方法で製造したジルカロ
イ−２［材と被１管の最終熱処ジュラ−が多量した。
２ともにノジュラーコロージ日ソは現出しなかった。比
較例１．２は実施例２と同様の方法で製造したジルカロ
イ−２［材と被１管の最終熱処ジュラ−が多量した。
第１艮は実施例１．実施列２．及び比較列の夫々の析出
物の元素分析の結果である。
物の元素分析の結果である。
第 １ 表
〔発明の効果〕
ノジュラーコロージ運ン性を良くすることが出来る。更
に従来の製造方法の他に製造工程の途中あるいは環路に
β相、α十β相、α相の高温領域から急冷することによ
り１合金成分をさらに微細な析出物としで合致させると
錫がａＪａしずらく耐ノジュラーコロージ１ン性はます
ます高まる。
に従来の製造方法の他に製造工程の途中あるいは環路に
β相、α十β相、α相の高温領域から急冷することによ
り１合金成分をさらに微細な析出物としで合致させると
錫がａＪａしずらく耐ノジュラーコロージ１ン性はます
ます高まる。
第１図は燃料集合体の−ｇを切欠しで示す縦断面図、第
２図はスペーサーの侠部を示す平面図。 第３図は本発明によるジルコニウム合金と従来のジルカ
ロイ被覆管との腐食増量の時間変化を示すグラフである
。 ｌ・・・上部タイプレート、２・・・下部タイプレート
。 ３・・・被覆管、４・・・核燃料棒、５・・・スペーサ
ー、６・・・チャンネルボックス、７・・・外枠％３・
・・バー、９・・・デイバイター、１０・・・ランタン
スプリング。 第 ｌ 図 ｆＷ ２ 。
２図はスペーサーの侠部を示す平面図。 第３図は本発明によるジルコニウム合金と従来のジルカ
ロイ被覆管との腐食増量の時間変化を示すグラフである
。 ｌ・・・上部タイプレート、２・・・下部タイプレート
。 ３・・・被覆管、４・・・核燃料棒、５・・・スペーサ
ー、６・・・チャンネルボックス、７・・・外枠％３・
・・バー、９・・・デイバイター、１０・・・ランタン
スプリング。 第 ｌ 図 ｆＷ ２ 。
Claims (2)
- （１）少なくともスズ（Ｓｎ）を０．５〜３．０ｗｔ％
及び鉄（Ｆｅ）を０．０７〜０．６ｗｔ％含有するジル
コニウム基合金において、結晶粒界及び粒内に分散又は
連鎖している析出物であるジルコニウム（Ｚｒ）と添加
元素の金属間化合物中のＳｎの量が４．０ｗｔ％未満で
あることを特徴とする高耐食性ジルコニウム合金。 - （２）ジルコニウム合金が０．５ｗｔ％以下のニッケル
（Ｎｉ）、０．２ｗｔ％以下のクロム（Ｃｒ）及び２．
０ｗｔ％以下のニオブ（Ｎｂ）の少なくとも一種を含有
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の高耐
食性ジルコニウム合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24531886A JPS63100146A (ja) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | 高耐食性ジルコニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24531886A JPS63100146A (ja) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | 高耐食性ジルコニウム合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63100146A true JPS63100146A (ja) | 1988-05-02 |
Family
ID=17131881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24531886A Pending JPS63100146A (ja) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | 高耐食性ジルコニウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63100146A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01306535A (ja) * | 1988-06-06 | 1989-12-11 | Mitsubishi Atom Power Ind Inc | ジルコニウム基合金とその製造方法 |
-
1986
- 1986-10-17 JP JP24531886A patent/JPS63100146A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01306535A (ja) * | 1988-06-06 | 1989-12-11 | Mitsubishi Atom Power Ind Inc | ジルコニウム基合金とその製造方法 |
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