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溶接継手付きラッパ管及びその製造方法

国内特許コード P100001180
整理番号 11242
掲載日 2010年11月5日
出願番号 特願2001-352806
公開番号 特開2003-149366
登録番号 特許第3572285号
出願日 平成13年11月19日(2001.11.19)
公開日 平成15年5月21日(2003.5.21)
登録日 平成16年7月2日(2004.7.2)
発明者
  • 畠山 耕一
  • 鵜飼 重治
  • 奥田 隆成
  • 藤原 優行
出願人
  • 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
発明の名称 溶接継手付きラッパ管及びその製造方法
発明の概要 (57)【要約】【課題】 オーステナイト系ステンレス鋼製のハンドリングヘッドあるいはエントランスノズルとの溶接部にδフェライト相の生成がない溶接構造を実現できるようなフェライト鋼製ラッパ管及びその製造方法を提供する。【解決手段】 両端部にオーステナイト系ステンレス鋼製のハンドリングヘッド22とエントランスノズル24が接合される高速炉燃料集合体用のフェライト鋼製ラッパ管20である。該ラッパ管は、フェライト鋼製のラッパ管本体26の両端に、オーステナイト系ステンレス鋼製の短尺管状の溶接継手28が溶接され、焼ならしにて溶接部のδフェライト相が消失した状態になっている。このような溶接継手付きラッパ管は、フェライト鋼丸管とオーステナイト系ステンレス鋼丸管とを接合溶接し、六角管状に抽伸した後、焼ならしにて溶接部に生成したδフェライト相を消失させることによって製造することができる。
従来技術、競合技術の概要



高速増殖炉用燃料集合体は、例えば図4に示すように、六角管であるラッパ管10内に、スペーサワイヤが巻装されている多数本の燃料ピンを集束して構成された燃料要素12が収納されており、ラッパ管10の上端口は、ハンドリングヘッド14と称する上側の端管栓が溶接手段によって接合され、ラッパ管10の下端口は、エントランスノズル16と呼ばれる下側の端管栓が溶接手段によって接合されている構造である。なお、符号18はスペーサパッドを表している。





従来の高速増殖炉用燃料集合体にあっては、ラッパ管10と上側と下側の端管栓(ハンドリングヘッド14とエントランスノズル16)は、全てオーステナイト系ステンレス鋼で製造されていた。





しかし、ラッパ管にオーステナイト系ステンレス鋼を用いると、ラッパ管が炉内での高速中性子の照射を受けることで、スウェリング(体積膨張)により、かなりの変形を起こし易いという問題がある。そこで、耐スウェリング性材料としてフェライト鋼等が開発され、ラッパ管の耐スウェリング性向上のために、オーステナイト系ステンレス鋼からフェライト鋼等への材質の変更が必要となってきている。





これに対して高速増殖炉の炉内材料としては、液体ナトリウム環境下での耐食性と中性子照射脆化に対する抵抗性に比較的優れたオーステナイト系ステンレス鋼が用いられており、そのため炉心支持板もオーステナイト系ステンレス鋼で製作されている。従って、もしエントランスノズルをフェライト鋼で製作すると、熱膨張差に起因して炉心支持板とエントランスノズルの嵌合部からの液体ナトリウムの漏洩が懸念されることになる。そこで、エントランスノズルは、炉心支持板と同様、オーステナイト系ステンレス鋼にすることが望ましい。





このような理由から、ラッパ管素材にフェライト鋼を適用する場合、ラッパ管素材であるフェライト鋼とエントランスノズル素材であるオーステナイト系ステンレス鋼との異材溶接を行う必要が生じる。

産業上の利用分野



本発明は、両端部にオーステナイト系ステンレス鋼製のハンドリングヘッドとエントランスノズルが接合溶接される構造の高速炉燃料集合体用のフェライト鋼製ラッパ管及びその製造方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】両端部にオーステナイト系ステンレス鋼製のハンドリングヘッドとエントランスノズルが接合溶接される高速炉燃料集合体用のフェライト鋼製ラッパ管であって、
フェライト鋼製のラッパ管本体の両端に、オーステナイト系ステンレス鋼製の短尺管状の溶接継手が溶接され、焼ならしにて溶接部のδフェライト相が消失した状態になっていることを特徴とする溶接継手付きラッパ管。
【請求項2】請求項1記載の溶接継手付きラッパ管を製造する方法であって、
フェライト鋼丸管とオーステナイト系ステンレス鋼丸管とを接合溶接し、六角管状に抽伸した後、焼ならしにて溶接部に生成したδフェライト相を消失させることを特徴とする溶接継手付きラッパ管の製造方法。
【請求項3】フェライト鋼丸管は、その化学成分が、C=0.09~0.15重量%、Si≦0.10重量%、Mn=0.40~0.80重量%、P≦0.030重量%、S≦0.030重量%、Ni=0.20~0.60重量%、Cr=10.0~12.0重量%、Mo=0.30~0.70重量%、W=1.70~2.30重量%、V=0.15~0.25重量%、Nb=0.020~0.080重量%、N=0.030~0.070重量%である請求項2記載の溶接継手付きラッパ管の製造方法。
【請求項4】焼ならしを1025℃~1075℃で行う請求項3記載の溶接継手付きラッパ管の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
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