JP2005213538A - 原子炉用蒸気発生器伝熱管の表面処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 伝熱管からのNi溶出を極力低減させることで、被曝線量の低減を図ることができる伝熱管の表面処理方法を提供する。
【解決手段】 Ni-Cr-Fe合金からなる原子炉用蒸気発生器の伝熱管への表面処理方法であって、該伝熱管の内表面に、微小粒径のビーズを用いてブラスト処理する工程と、該ブラスト処理した伝熱管を高温水中に浸漬、又は、該伝熱管の内表面に高温水を流通させることによって、伝熱管の内表面に皮膜を形成させる工程とを含むことを特徴とする原子炉用蒸気発生器伝熱管の表面処理方法。
【選択図】 図１
【解決手段】 Ni-Cr-Fe合金からなる原子炉用蒸気発生器の伝熱管への表面処理方法であって、該伝熱管の内表面に、微小粒径のビーズを用いてブラスト処理する工程と、該ブラスト処理した伝熱管を高温水中に浸漬、又は、該伝熱管の内表面に高温水を流通させることによって、伝熱管の内表面に皮膜を形成させる工程とを含むことを特徴とする原子炉用蒸気発生器伝熱管の表面処理方法。
【選択図】 図１
Description
本発明は、原子炉用蒸気発生器の伝熱管、例えば加圧水型軽水炉（PWR）の蒸気発生器管のような高温高圧水環境で用いられる伝熱管の表面処理方法に関するものである。
原子炉用蒸気発生器(SG)に用いられている伝熱管は、Ni-Cr-Fe合金（例えば600合金、690合金、800合金など）から構成されており、その化学組成としてはNi含有率30％以上、Cr含有率10％以上残りがFeである。このような伝熱管の内側の接液部分からは、高温水中で合金中のNiの溶解が生じ、水中に溶出が生じる場合がある。この溶出したNiは、循環している高温水と共に移動し、原子炉の炉心の燃料近傍に周り、その部分で核変換が生じNiが放射性物質(Co等)に変わることになる。従って、この放射性物質が循環することで1次系高温水中での放射線量が高まることになり、定検時の作業員に対しては被曝線量が高まる恐れがあり、安全性の観点から問題点とされていた。
現状、被曝低減を図る手法としては、高温水中にZn金属を入れることで被曝低減を図る試み等がなされている（非特許文献１〜２）。しかしながら、新たな元素を添加する必要が生じるとともに、運転条件を監視・制御する必要があることから、システムの運用が複雑化する欠点があった。そこで、伝熱管からのNi溶出を極力低減させることで、被曝線量の低減を図る必要があると考えられた。
C.A.Bergmann, R.E.Gold, J.Sejvar, J.D.Perock,M.Dove, R.S.Pathiania, Water Chemistry of Nuclear Reactor Systems 7,BNES(1996) p.287.
R.S.Pathiana, B.Cheng, M.Dove, R.E.Gold,C.A.Bergmann, Fontevraud IV (1998) p.959.
本発明者らは、上記問題点に鑑み、従来技術の課題を解決するため研究を進め、伝熱管からのNi溶出を極力低減させることで、被曝線量の低減を図ることができる伝熱管の表面処理方法を開発すべく、鋭意検討した。
その結果、本発明者らは、あらかじめ表面皮膜を形成させることで、Ni溶出を低減させる伝熱管の表面処理方法によって、かかる問題点が解決されることを見出した。本発明は、かかる見地より完成されたものである。
その結果、本発明者らは、あらかじめ表面皮膜を形成させることで、Ni溶出を低減させる伝熱管の表面処理方法によって、かかる問題点が解決されることを見出した。本発明は、かかる見地より完成されたものである。
すなわち、本発明の第１の形態は、Ni-Cr-Fe合金からなる原子炉用蒸気発生器の伝熱管への表面処理方法であって、該伝熱管の内表面に、微小粒径のビーズを用いてブラスト処理する工程と、実機HFT（Hot Function Test：ホットファンクションテスト）処理と呼ばれる運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水を流通させる運転において皮膜を形成させる工程とを含む原子炉用蒸気発生器伝熱管の表面処理方法を提供するものである。また、該伝熱管の内表面に、微小粒径のビーズを用いてブラスト処理する工程と、該ブラスト処理した伝熱管を高温水（B、Li、H2を一定濃度溶解した水も含む）中に浸漬、又は、該伝熱管の内表面に高温水を流通させることによって、伝熱管の内表面に皮膜を形成させる工程とを含む原子炉用蒸気発生器伝熱管の表面処理方法を提供するものである。本形態では、あらかじめブラスト処理にて歪を与えておき、高温水中での浸漬、又は、運転開始前の高温水中での試運転（HFT：Hot Function Test）の時に表面皮膜の形成を加速させることにより、伝熱管からのNi溶出を低減させることができる。
本発明の第２の形態は、Ni-Cr-Fe合金からなる原子炉用蒸気発生器の伝熱管への表面処理方法であって、該伝熱管の内表面に硝フッ酸に浸漬させ皮膜を除去させる硝フッ酸処理工程と、HNO3(硝酸)水溶液を接触させて皮膜を形成する不働態化処理工程（硝酸処理工程）、を含む原子炉用蒸気発生器伝熱管の表面処理方法である。ここでは、硝フッ酸処理工程、硝酸処理工程に加えて、前記硝酸処理を行った伝熱管を、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水を流通させる実機HFT処理、若しくは、高温水中に浸漬する、又は、前記伝熱管の内表面に高温水を流通させることによって、該伝熱管の内表面に皮膜を形成させる工程、を含むことができる。本形態では、表面にCrを濃縮させた皮膜を形成させることにより伝熱管からのNi溶出を低減させることができる。
本発明の第３の形態は、Ni-Cr-Fe合金からなる原子炉用蒸気発生器の伝熱管への表面処理方法であって、該伝熱管の内表面に、硝フッ酸に浸漬させて皮膜を除去する工程と、クエン酸水溶液を接触させて表面を不働態化処理する工程（クエン酸処理工程）とを含むことができる。ここでは、硝フッ酸処理工程、クエン酸処理工程に加えて、前記クエン酸処理を行った伝熱管を、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水を流通させる実機HFT処理、若しくは、高温水中に浸漬する、又は、前記伝熱管の内表面に高温水を流通させることによって、該伝熱管の内表面に皮膜を形成させる工程を含むことができる。本形態では、表面にCrを濃縮させた皮膜を形成させることにより伝熱管からのNi溶出を低減させることができる。
本発明の第４の形態は、Ni-Cr-Fe合金からなる原子炉用蒸気発生器の伝熱管への表面処理方法であって、該伝熱管の内表面に、微小粒径のビーズを用いてブラスト処理する工程と、該ブラスト処理した伝熱管の内表面に、HNO3（硝酸）水溶液を接触させて皮膜を形成する不働態化処理工程（硝酸処理工程）とを含む表面処理方法である。本形態では、あらかじめブラスト処理にて歪を与えておき、硝酸処理工程で選択的にNi、Feを溶解させるととともに、表面にCrを濃縮させた皮膜をブラスト処理時の歪付与から加速的に形成させることにより伝熱管からのNi溶出量を低減させることができる。
本発明の第５の形態は、Ni-Cr-Fe合金からなる原子炉用蒸気発生器の伝熱管への表面処理方法であって、該伝熱管の内表面に、微小粒径のビーズを用いてブラスト処理する工程と、該ブラスト処理した伝熱管の内表面に、クエン酸水溶液を接触させて表面を不働態化処理する工程（クエン酸処理工程）と、該クエン酸処理した伝熱管を、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水を流通させる実機HFT処理、若しくは、高温水中に浸漬する、又は、該伝熱管の内表面に高温水を流通させることによって、該伝熱管の内表面に皮膜を形成させる工程とを含む表面処理方法である。
本発明の第６の形態は、Ni-Cr-Fe合金からなる原子炉用蒸気発生器の伝熱管への表面処理方法であって、該伝熱管の内表面に、微小粒径のビーズを用いてブラスト処理する工程と、該ブラスト処理した伝熱管の内表面に、硝フッ酸に浸漬させ皮膜を除去させる工程と、該硝フッ酸処理した伝熱管をHNO3（硝酸）水溶液を接触させて皮膜を形成する不働態化処理工程（硝酸処理工程）、さらに加えて、前記ブラスト処理、硝フッ酸処理および硝酸処理を行った伝熱管を、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水を流通させる実機HFT処理、若しくは、高温水中に浸漬する、又は、前記伝熱管の内表面に高温水を流通させることによって、該伝熱管の内表面に皮膜を形成させる工程とを含むことを特徴とする原子炉用蒸気発生器伝熱管の表面処理方法である。
本発明の第７の形態は、Ni-Cr-Fe合金からなる原子炉用蒸気発生器の伝熱管への表面処理方法であって、該伝熱管の内表面に、微小粒径のビーズを用いてブラスト処理する工程と、該ブラスト処理した伝熱管の内表面に、硝フッ酸に浸漬させ皮膜を除去させる工程と、該硝フッ酸処理した伝熱管をクエン酸水溶液に接触させて皮膜を形成する不働態化処理する工程（クエン酸処理工程）、さらに加えて、前記ブラスト処理、硝フッ酸処理およびクエン酸処理を行った伝熱管を、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水を流通させる実機HFT処理、若しくは、高温水中に浸漬する、又は、前記伝熱管の内表面に高温水を流通させることによって該伝熱管の内表面に皮膜を形成させる工程とを含むことを特徴とする原子炉用蒸気発生器伝熱管の表面処理方法である。
以上説明したように、本発明の表面処理方法によれば、原子炉用蒸気発生器伝熱管の内面にあらかじめ表面皮膜を形成させることで、伝熱管からのNi溶出を極力低減させることができる。これによって、原子力施設内における被曝線量の低減を図ることができる。
以下、本発明を実施する最良の形態によって詳細に説明するが、本発明はこれらの実施の形態によって何ら限定されるものではない。
以下、本発明を実施する最良の形態によって詳細に説明するが、本発明はこれらの実施の形態によって何ら限定されるものではない。
本発明の表面処理方法の対象となるのは、Ni-Cr-Fe合金からなる原子炉用蒸気発生器の伝熱管である。Ni-Cr-Fe合金の化学組成としては、通常、10〜40%Cr、30〜80%Ni、および残りがFeの組成であり、具体的には、例えば690合金の30%Cr、60%Ni、残りがFeの組成、あるいは、600合金の15%Cr、70%Ni、残りがFeの組成、あるいは、800合金の20%Cr、35%Ni、残りがFeの組成などが挙げられる。
Niは放射化されると58Coとなり最も放射線被曝に対する線量率の寄与の大きい元素であるが、一方で、高温水中での耐粒界応力腐食割れ性に優れるのは、Niの含有量が50％以上のNi-Cr-Fe合金である。本発明の表面処理方法で対象とするNi-Cr-Fe合金は、Niの含有量が50％以上好ましくは55％以上の優れた耐粒界応力腐食割れ性を有する合金である。
Crは合金の耐食性を維持するため必要不可欠な元素である。10％以下では伝熱管の用途で要求される耐食性を確保できず、40％を超えると一般に熱間加工性が悪くなる。
Niは放射化されると58Coとなり最も放射線被曝に対する線量率の寄与の大きい元素であるが、一方で、高温水中での耐粒界応力腐食割れ性に優れるのは、Niの含有量が50％以上のNi-Cr-Fe合金である。本発明の表面処理方法で対象とするNi-Cr-Fe合金は、Niの含有量が50％以上好ましくは55％以上の優れた耐粒界応力腐食割れ性を有する合金である。
Crは合金の耐食性を維持するため必要不可欠な元素である。10％以下では伝熱管の用途で要求される耐食性を確保できず、40％を超えると一般に熱間加工性が悪くなる。
本発明方法の対象となる伝熱管材料(合金)は、上記のNiおよびCrの外に合金の強度確保のために他の元素を必要に応じて含有していても良い。具体的には、例えばＣを0.015〜0.025％、Mnを0.5%まで、Moを0.2%まで、Nb+Taを0.1%まで含有することができる。また、不純物元素の中では、Co、Ｂ、ＰおよびＳの含有量が制限される。
伝熱管は、上記の合金を素材として、通常の製管方法、例えば、熱間押出し法で素管を製造し、これを冷間引抜きまたは冷間圧延して製品寸法に仕上げる方法で製造することができる。次いで、固溶化熱処理や炭化物析出処理（粒界強化熱処理）のような熱処理を施しても良い。
以下、本実施の形態による原子炉用蒸気発生器伝熱管の表面処理方法について図面を参照しながら説明する。
伝熱管は、上記の合金を素材として、通常の製管方法、例えば、熱間押出し法で素管を製造し、これを冷間引抜きまたは冷間圧延して製品寸法に仕上げる方法で製造することができる。次いで、固溶化熱処理や炭化物析出処理（粒界強化熱処理）のような熱処理を施しても良い。
以下、本実施の形態による原子炉用蒸気発生器伝熱管の表面処理方法について図面を参照しながら説明する。
実施の形態（その１）
本発明の第１の形態は、伝熱管の内表面に、微小粒径のビーズを用いてブラスト処理する工程と、該ブラスト処理した伝熱管を、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水を流通させる実機HFT処理、若しくは、高温水（B、Li,H2を一定濃度溶解した水も含む。以下同じ）中に浸漬する、又は、該伝熱管の内表面に高温水を流通させることによって、伝熱管の内表面に皮膜を形成させる工程（皮膜処理工程）とを含む原子炉用蒸気発生器伝熱管の表面処理方法である。図１に、本形態の方法を工程順に模式的に示す。
本形態では、先ず伝熱管の内表面４をブラスト処理する。ブラスト処理により伝熱管内面４のみに歪を与えることによって、表層の歪層２が生じる。さらに、この伝熱管を高温水中での浸漬することで表面皮膜３の形成する。または、管内面４に、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水中での試運転(HFT: Hot Function Testでの皮膜処理)を行うことにより、表面皮膜３の形成を加速させる。本発明で高温水とは、通常150〜400℃の水である。運転開始前の高温水中での試運転により、表面皮膜の形成を上記のブラスト処理での歪に伴う拡散速度を早め、形成された皮膜に伴い伝熱管からのNi溶出量を低減させることができる。
本発明の第１の形態は、伝熱管の内表面に、微小粒径のビーズを用いてブラスト処理する工程と、該ブラスト処理した伝熱管を、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水を流通させる実機HFT処理、若しくは、高温水（B、Li,H2を一定濃度溶解した水も含む。以下同じ）中に浸漬する、又は、該伝熱管の内表面に高温水を流通させることによって、伝熱管の内表面に皮膜を形成させる工程（皮膜処理工程）とを含む原子炉用蒸気発生器伝熱管の表面処理方法である。図１に、本形態の方法を工程順に模式的に示す。
本形態では、先ず伝熱管の内表面４をブラスト処理する。ブラスト処理により伝熱管内面４のみに歪を与えることによって、表層の歪層２が生じる。さらに、この伝熱管を高温水中での浸漬することで表面皮膜３の形成する。または、管内面４に、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水中での試運転(HFT: Hot Function Testでの皮膜処理)を行うことにより、表面皮膜３の形成を加速させる。本発明で高温水とは、通常150〜400℃の水である。運転開始前の高温水中での試運転により、表面皮膜の形成を上記のブラスト処理での歪に伴う拡散速度を早め、形成された皮膜に伴い伝熱管からのNi溶出量を低減させることができる。
上記ブラスト処理条件としては、粒径100〜500μmのガラスビーズ、ジルコニアビーズ、ステンレス鋼ビーズ、共材となるNi基合金のビーズ等のブラスト球１を用いて、圧力3〜5kg/cm２、施工速度100〜500mm/minの条件で管内面のみに施工する。より具体的には、180〜250μmのガラスビーズ１を用いて4kg/cm２、施工速度200mm/minの条件で施工することが好適である。
高温水中での皮膜処理工程の条件としては、実機運転開始前の試運転(HFT)条件を模擬し、例えばPWR一次系模擬環境水中(285℃、B(ホウ素):2,300 ppm、Li(リチウム):3 ppm、DH2(溶存水素):25cc/kg)で2日(約50時間)の浸漬を行い、表面に皮膜を形成させる。
高温水中での皮膜処理工程の条件としては、実機運転開始前の試運転(HFT)条件を模擬し、例えばPWR一次系模擬環境水中(285℃、B(ホウ素):2,300 ppm、Li(リチウム):3 ppm、DH2(溶存水素):25cc/kg)で2日(約50時間)の浸漬を行い、表面に皮膜を形成させる。
実施の形態（その２）
本発明の第２の形態は、伝熱管の内表面を、硝フッ酸に浸漬させ皮膜を除去させる硝フッ酸処理工程と、HNO3（硝酸）水溶液を接触させて皮膜を形成する不働態化処理工程（硝酸処理工程）、を含む表面処理方法である。ここでは、硝フッ酸処理工程、硝酸処理工程に加えて、前記硝酸処理を行った伝熱管を、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水を流通させる実機HFT処理、若しくは、高温水中に浸漬する、又は、前記伝熱管の内表面に高温水を流通させることによって、該伝熱管の内表面に皮膜を形成させる工程、を含むことができる。図２に、本形態の方法を工程順に模式的に示す。
本発明の第２の形態は、伝熱管の内表面を、硝フッ酸に浸漬させ皮膜を除去させる硝フッ酸処理工程と、HNO3（硝酸）水溶液を接触させて皮膜を形成する不働態化処理工程（硝酸処理工程）、を含む表面処理方法である。ここでは、硝フッ酸処理工程、硝酸処理工程に加えて、前記硝酸処理を行った伝熱管を、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水を流通させる実機HFT処理、若しくは、高温水中に浸漬する、又は、前記伝熱管の内表面に高温水を流通させることによって、該伝熱管の内表面に皮膜を形成させる工程、を含むことができる。図２に、本形態の方法を工程順に模式的に示す。
本形態では、伝熱管の内表面４を硝フッ酸処理し、皮膜を溶解させた後、硝酸処理して、Crリッチな皮膜６を形成させる。さらに、必要により高温水中での浸漬、あるいは、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水中での試運転(HFT皮膜処理)により、表面皮膜の形成を追加させることもできる。硝酸処理工程で伝熱管内表面の金属について、表面にCrを濃縮させた皮膜を形成させることにより伝熱管からのNi溶出量を低減させる。
上記硝フッ酸処理工程としては、1〜5％HF、3〜30％HNO3水溶液を用いて、室温〜100℃にて１〜60分間の処理が好適に挙げられる。
また、上記硝酸処理工程としては、5〜50%HNO3水溶液を用いて、室温〜100℃にて30〜120分間の処理条件が挙げられる。より具体的には、10%HNO3水溶液、50℃、60分間の処理、あるいは、30%HNO3水溶液、50℃、60分間の処理が好適に挙げられる。
上記硝フッ酸処理工程としては、1〜5％HF、3〜30％HNO3水溶液を用いて、室温〜100℃にて１〜60分間の処理が好適に挙げられる。
また、上記硝酸処理工程としては、5〜50%HNO3水溶液を用いて、室温〜100℃にて30〜120分間の処理条件が挙げられる。より具体的には、10%HNO3水溶液、50℃、60分間の処理、あるいは、30%HNO3水溶液、50℃、60分間の処理が好適に挙げられる。
実施の形態（その３）
本発明の第３の形態は、伝熱管の内表面を、硝フッ酸に浸漬させ皮膜を除去させる硝フッ酸工程と、クエン酸（あるいはクエン酸アンモン、以下同じ）水溶液を接触させて表面を不働態化処理する工程（クエン酸処理工程）とを含む表面処理方法である。ここでは、前記クエン酸処理した伝熱管を、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水を流通させる実機HFT処理、若しくは、高温水中に浸漬する、又は、前記伝熱管の内表面に高温水を流通させることによって、該伝熱管の内表面に皮膜を形成させる工程を含むことができる。図３に、本形態の方法を工程順に模式的に示す。
本発明の第３の形態は、伝熱管の内表面を、硝フッ酸に浸漬させ皮膜を除去させる硝フッ酸工程と、クエン酸（あるいはクエン酸アンモン、以下同じ）水溶液を接触させて表面を不働態化処理する工程（クエン酸処理工程）とを含む表面処理方法である。ここでは、前記クエン酸処理した伝熱管を、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水を流通させる実機HFT処理、若しくは、高温水中に浸漬する、又は、前記伝熱管の内表面に高温水を流通させることによって、該伝熱管の内表面に皮膜を形成させる工程を含むことができる。図３に、本形態の方法を工程順に模式的に示す。
本形態では、先ず伝熱管の内表面４を硝フッ酸に接触させて表面皮膜を溶解させた後、クエン酸等に接触させて、Crリッチな層８を形成する。次いで、高温水中での浸漬、あるいは、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水中での試運転(HFT皮膜処理)により、表面皮膜３の形成を追加させる。
クエン酸処理工程では、表面にCrを濃縮させた状態にする。さらに、上記実施の形態（その１）と同様に、例えば運転開始前のPWR一次系模擬環境下の高温水中での試運転(HFT皮膜処理)を行って表面皮膜を形成させることにより、伝熱管からのNi溶出量を低減させる。
クエン酸処理工程では、表面にCrを濃縮させた状態にする。さらに、上記実施の形態（その１）と同様に、例えば運転開始前のPWR一次系模擬環境下の高温水中での試運転(HFT皮膜処理)を行って表面皮膜を形成させることにより、伝熱管からのNi溶出量を低減させる。
上記硝フッ酸処理工程としては、1〜5％HF、3〜30％HNO3水溶液を用いて、室温〜100℃にて１〜60分間の処理が好適に挙げられる。
また、上記クエン処理工程としては、通常5〜20%クエン酸水溶液、室温〜100℃、30〜150分間の処理条件が挙げられる。より具体的には、15%クエン酸水溶液、65℃、120分間の処理条件が好適である。
また、クエン酸アンモンを用いる場合、5〜20%クエン酸２水素アンモニウム水溶液、50〜100℃、30〜150分間の処理条件が挙げられる。より具体的には、10%クエン酸２水素アンモニウム水溶液、95℃、120分間の処理条件が好適である。
また、上記クエン処理工程としては、通常5〜20%クエン酸水溶液、室温〜100℃、30〜150分間の処理条件が挙げられる。より具体的には、15%クエン酸水溶液、65℃、120分間の処理条件が好適である。
また、クエン酸アンモンを用いる場合、5〜20%クエン酸２水素アンモニウム水溶液、50〜100℃、30〜150分間の処理条件が挙げられる。より具体的には、10%クエン酸２水素アンモニウム水溶液、95℃、120分間の処理条件が好適である。
実施の形態（その４）
本発明の第４の形態は、伝熱管の内表面に、微小粒径のビーズを用いてブラスト処理する工程と、該ブラスト処理した伝熱管の内表面に、HNO3水溶液を接触させて皮膜を形成する、硝酸処理工程と、を含む表面処理方法である。図４に、本形態の方法を工程順に模式的に示す。
本発明の第４の形態は、伝熱管の内表面に、微小粒径のビーズを用いてブラスト処理する工程と、該ブラスト処理した伝熱管の内表面に、HNO3水溶液を接触させて皮膜を形成する、硝酸処理工程と、を含む表面処理方法である。図４に、本形態の方法を工程順に模式的に示す。
本形態では、先ず伝熱管の内表面４をブラスト処理して、表層の歪層２を形成する。次いで、このブラスト処理した表面上に、硝酸処理を追加して緻密なCrリッチな皮膜６を形成させる。さらに、必要により高温水中での浸漬、あるいは、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水中での試運転(HFT皮膜処理)により、表面皮膜の形成を追加させることもできる。このような工程により、あらかじめブラスト処理にて歪を与えておき、硝酸処理で表面にCrを濃縮させた皮膜をブラスト処理時の歪付与から加速的に形成させることによって、伝熱管からのNi溶出量を低減させる。
ブラスト処理工程および硝酸処理工程の条件は、上記実施の形態（その１）および（その２）と同様である。
ブラスト処理工程および硝酸処理工程の条件は、上記実施の形態（その１）および（その２）と同様である。
実施の形態（その５）
本発明の第５の形態は、伝熱管の内表面に、微小粒径のビーズを用いてブラスト処理する工程と、該ブラスト処理した伝熱管の内表面に、クエン酸水溶液を接触させて表面をクエン酸処理する工程と、該クエン酸処理した伝熱管を、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水を流通させる実機HFT処理、若しくは、高温水中に浸漬する、又は、該伝熱管の内表面に高温水を流通させることによって、該伝熱管の内表面に皮膜を形成させる工程とを含む表面処理方法である。図５に、本形態の方法を工程順に模式的に示す。
本発明の第５の形態は、伝熱管の内表面に、微小粒径のビーズを用いてブラスト処理する工程と、該ブラスト処理した伝熱管の内表面に、クエン酸水溶液を接触させて表面をクエン酸処理する工程と、該クエン酸処理した伝熱管を、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水を流通させる実機HFT処理、若しくは、高温水中に浸漬する、又は、該伝熱管の内表面に高温水を流通させることによって、該伝熱管の内表面に皮膜を形成させる工程とを含む表面処理方法である。図５に、本形態の方法を工程順に模式的に示す。
本形態では、先ず伝熱管の内表面４をブラスト処理して、表層の歪層２を形成する。次いで、このブラスト処理した表面上に、クエン酸等の処理をしてCrリッチな層８を形成する。さらに、高温水中での浸漬、あるいは、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水中での試運転(HFT皮膜処理)により、表面皮膜６を形成する。
本形態の処理方法では、伝熱管内表面をあらかじめブラスト処理にて表面のみに歪を与え、表面にCrを濃縮させた状態にする。さらに、実施の形態（その１）と同様に運転開始前のPWR一次系模擬境下の高温水での運転(HFT皮膜処理)により、表面皮膜を形成させることによって、伝熱管からのNi溶出量を低減させる。
ブラスト処理工程およびクエン処理工程の条件は、上記実施の形態（その１）および（その４）と同様である。
本形態の処理方法では、伝熱管内表面をあらかじめブラスト処理にて表面のみに歪を与え、表面にCrを濃縮させた状態にする。さらに、実施の形態（その１）と同様に運転開始前のPWR一次系模擬境下の高温水での運転(HFT皮膜処理)により、表面皮膜を形成させることによって、伝熱管からのNi溶出量を低減させる。
ブラスト処理工程およびクエン処理工程の条件は、上記実施の形態（その１）および（その４）と同様である。
実施の形態（その６）
本形態の処理方法では、先ず伝熱管の内表面４をブラスト処理して、表層の歪層２を形成する。次いで、このブラスト処理した表面上に、硝フッ酸による表面皮膜溶解処理をしてブラストによる表面粗さを低減する。該ブラスト、硝フッ酸処理した伝熱管表面を硝酸処理による不働態化処理にすることでCrリッチな層８を形成する。さらに、高温水中での浸漬、あるいは、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水中での試運転(HFT皮膜処理)により、表面皮膜６を形成する。
本形態の処理方法では、伝熱管内表面をあらかじめブラスト処理にて表面のみに歪を与え、表面にCrを濃縮させた状態にする。さらに、実施の形態（その１）と同様に運転開始前のPWR一次系模擬境下の高温水での運転(HFT皮膜処理)により、表面皮膜を形成させることによって、伝熱管からのNi溶出量を低減させる。
ブラスト処理工程および硝フッ酸処理工程、硝酸処理工程の条件は、上記実施の形態（その１）および（その２）と同様である。図６に、本形態の方法を工程順に模式的に示す。
本形態の処理方法では、先ず伝熱管の内表面４をブラスト処理して、表層の歪層２を形成する。次いで、このブラスト処理した表面上に、硝フッ酸による表面皮膜溶解処理をしてブラストによる表面粗さを低減する。該ブラスト、硝フッ酸処理した伝熱管表面を硝酸処理による不働態化処理にすることでCrリッチな層８を形成する。さらに、高温水中での浸漬、あるいは、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水中での試運転(HFT皮膜処理)により、表面皮膜６を形成する。
本形態の処理方法では、伝熱管内表面をあらかじめブラスト処理にて表面のみに歪を与え、表面にCrを濃縮させた状態にする。さらに、実施の形態（その１）と同様に運転開始前のPWR一次系模擬境下の高温水での運転(HFT皮膜処理)により、表面皮膜を形成させることによって、伝熱管からのNi溶出量を低減させる。
ブラスト処理工程および硝フッ酸処理工程、硝酸処理工程の条件は、上記実施の形態（その１）および（その２）と同様である。図６に、本形態の方法を工程順に模式的に示す。
実施の形態（その７）
本形態の処理方法では、先ず伝熱管の内表面４をブラスト処理して、表層の歪層２を形成する。次いで、このブラスト処理した表面上に、硝フッ酸による表面皮膜溶解処理をしてブラストによる表面粗さを低減する。該ブラスト、硝フッ酸処理した伝熱管表面をクエン酸等処理による不働態化処理にすることでCrリッチな層８を形成する。さらに、高温水中での浸漬、あるいは、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水中での試運転(HFT皮膜処理)により、表面皮膜６を形成する。
本形態の処理方法では、伝熱管内表面をあらかじめブラスト処理にて表面のみに歪を与え、表面にCrを濃縮させた状態にする。さらに、実施の形態（その１）と同様に運転開始前のPWR一次系模擬境下の高温水での運転(HFT皮膜処理)により、表面皮膜を形成させることによって、伝熱管からのNi溶出量を低減させる。
ブラスト処理工程および硝フッ酸処理工程、クエン酸等処理工程の条件は、上記実施の形態（その１）および（その３）と同様である。図６に、本形態の方法を工程順に模式的に示す。
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら制限されるものでない。
本形態の処理方法では、先ず伝熱管の内表面４をブラスト処理して、表層の歪層２を形成する。次いで、このブラスト処理した表面上に、硝フッ酸による表面皮膜溶解処理をしてブラストによる表面粗さを低減する。該ブラスト、硝フッ酸処理した伝熱管表面をクエン酸等処理による不働態化処理にすることでCrリッチな層８を形成する。さらに、高温水中での浸漬、あるいは、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水中での試運転(HFT皮膜処理)により、表面皮膜６を形成する。
本形態の処理方法では、伝熱管内表面をあらかじめブラスト処理にて表面のみに歪を与え、表面にCrを濃縮させた状態にする。さらに、実施の形態（その１）と同様に運転開始前のPWR一次系模擬境下の高温水での運転(HFT皮膜処理)により、表面皮膜を形成させることによって、伝熱管からのNi溶出量を低減させる。
ブラスト処理工程および硝フッ酸処理工程、クエン酸等処理工程の条件は、上記実施の形態（その１）および（その３）と同様である。図６に、本形態の方法を工程順に模式的に示す。
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら制限されるものでない。
例A〜N
図７に示すバッチ式オートクレーブ装置により、上記実施の形態（その１）〜（その７）に該当する各表面処理を行った合金処理材について、Ni溶出試験を行った。合金としては、TT690合金を用いた。
〔試験手法〕
1) SG伝熱管供試体１４の内面に、上記の各実施の形態（その１）〜（その７）の表面処理を行った（試験材A〜N）。皮膜形成のために、表面処理後には、一度高温水中で約50時間程度浸漬させ、表面に皮膜を形成させた状態のものを用いた。
2) SG伝熱管１４の片端部を、溶接またはスウェージロック等を用いて栓１３を行った。
3) 一方から、PWR一次系模擬環境水１５(液組成：B:1,200 ppm、Li:2 ppm、H2:25cc/kg)を一定量注入した。
4) もう一方を溶接またはスウェージロック等を用いて栓１３を閉じ、閉塞状態した。
5) オートクレーブ１０に、両端を閉じたSG伝熱管１４を浸漬させる。
6) オートクレーブ１０を高温高圧環境にする。
7) 約300時間後および1,000時間後におけるSG伝熱管内のPWR一次系模擬環境水(B:1,200 ppm、Li:2 ppm、H2:25cc/kg、温度:320℃)をサンプリングし、水に溶出したNi, Cr, Fe量を測定した。
8) 主として、試験前と約300時間試験後および1,000時間試験後の水中のNi量の変化量を求めることで、各処理を行った試験片についてそれぞれNi溶出量および溶出速度を求めた。結果を表１に示す。
図７に示すバッチ式オートクレーブ装置により、上記実施の形態（その１）〜（その７）に該当する各表面処理を行った合金処理材について、Ni溶出試験を行った。合金としては、TT690合金を用いた。
〔試験手法〕
1) SG伝熱管供試体１４の内面に、上記の各実施の形態（その１）〜（その７）の表面処理を行った（試験材A〜N）。皮膜形成のために、表面処理後には、一度高温水中で約50時間程度浸漬させ、表面に皮膜を形成させた状態のものを用いた。
2) SG伝熱管１４の片端部を、溶接またはスウェージロック等を用いて栓１３を行った。
3) 一方から、PWR一次系模擬環境水１５(液組成：B:1,200 ppm、Li:2 ppm、H2:25cc/kg)を一定量注入した。
4) もう一方を溶接またはスウェージロック等を用いて栓１３を閉じ、閉塞状態した。
5) オートクレーブ１０に、両端を閉じたSG伝熱管１４を浸漬させる。
6) オートクレーブ１０を高温高圧環境にする。
7) 約300時間後および1,000時間後におけるSG伝熱管内のPWR一次系模擬環境水(B:1,200 ppm、Li:2 ppm、H2:25cc/kg、温度:320℃)をサンプリングし、水に溶出したNi, Cr, Fe量を測定した。
8) 主として、試験前と約300時間試験後および1,000時間試験後の水中のNi量の変化量を求めることで、各処理を行った試験片についてそれぞれNi溶出量および溶出速度を求めた。結果を表１に示す。
上記結果より、表1中のAの皮膜処理していないもの（リファレンス）に比較して、皮膜処理したBからNのすべてにおいてNi溶出量の低減が1/3程度図れるということが証明された。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形及び変更が可能である。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形及び変更が可能である。
本発明の表面処理方法によれば、伝熱管からのNi溶出を極力低減させることで、作業員の被曝線量の低減を図ることが可能である。よって、原子炉用蒸気発生器の伝熱管に適用することで、原子力発電システムの安全性向上に大きく貢献することが期待でき、産業上の意義は極めて大きい。
１ ブラスト球
２ 表層の歪層
３ 皮膜
４ 管内面
５ 管外面
６ Ｃｒリッチな皮膜
８ Ｃｒリッチな層
１０ オートクレーブ
１１ 窒素
１２ 純水
１３ 栓（キャップ）
１４ 伝熱管供試体
１５ 模擬RCS
１６ 混合ガス
２ 表層の歪層
３ 皮膜
４ 管内面
５ 管外面
６ Ｃｒリッチな皮膜
８ Ｃｒリッチな層
１０ オートクレーブ
１１ 窒素
１２ 純水
１３ 栓（キャップ）
１４ 伝熱管供試体
１５ 模擬RCS
１６ 混合ガス
Claims (14)
- Ni-Cr-Fe合金からなる原子炉用蒸気発生器の伝熱管への表面処理方法であって、
該伝熱管の内表面に、微小粒径のビーズを用いてブラスト処理する工程と、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水を流通させる実機HFT処理で皮膜を形成させる工程とを含むことを特徴とする原子炉用蒸気発生器伝熱管の表面処理方法。 - Ni-Cr-Fe合金からなる原子炉用蒸気発生器の伝熱管への表面処理方法であって、
該伝熱管の内表面に、微小粒径のビーズを用いてブラスト処理する工程と、
該ブラスト処理した伝熱管を高温水中に浸漬、又は、該伝熱管の内表面に高温水を流通させることによって、伝熱管の内表面に皮膜を形成させる工程とを含むことを特徴とする原子炉用蒸気発生器伝熱管の表面処理方法。 - Ni-Cr-Fe合金からなる原子炉用蒸気発生器の伝熱管への表面処理方法であって、
該伝熱管の内表面に、硝フッ酸に浸漬させ皮膜を除去させる硝フッ酸処理工程と、該硝フッ酸処理した伝熱管をHNO3水溶液を接触させて皮膜を形成する不働態化処理工程とを含むことを特徴とする原子炉用蒸気発生器伝熱管の表面処理方法。 - さらに加えて、前記不働態化処理を行った伝熱管を、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水を流通させる実機HFT処理、若しくは、高温水中に浸漬する、又は、前記伝熱管の内表面に高温水を流通させることによって、該伝熱管の内表面に皮膜を形成させる工程、を含むことを特徴とする請求項３記載の原子炉用蒸気発生器伝熱管の表面処理方法。
- Ni-Cr-Fe合金からなる原子炉用蒸気発生器の伝熱管への表面処理方法であって、
該伝熱管の内表面に、硝フッ酸に浸漬させ皮膜を除去させる硝フッ酸処理工程と、該硝フッ酸処理した伝熱管をクエン酸若しくはクエン酸アンモンの水溶液を接触させて表面を不働態化処理する工程とを含むことを特徴とする原子炉用蒸気発生器伝熱管の表面処理方法。 - さらに加えて、前記不働態化処理する工程を行った伝熱管を、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水を流通させる実機HFT処理、若しくは、高温水中に浸漬する、又は、前記伝熱管の内表面に高温水を流通させることによって、該伝熱管の内表面に皮膜を形成させる工程、を含むことを特徴とする請求項５記載の原子炉用蒸気発生器伝熱管の表面処理方法。
- Ni-Cr-Fe合金からなる原子炉用蒸気発生器の伝熱管への表面処理方法であって、
該伝熱管の内表面に、微小粒径のビーズを用いてブラスト処理する工程と、
該ブラスト処理した伝熱管の内表面に、HNO3水溶液を接触させて皮膜を形成する不働態化処理工程とを含むことを特徴とする原子炉用蒸気発生器伝熱管の表面処理方法。 - さらに加えて、前記ブラスト処理および不働態化処理工程を行った伝熱管を、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水を流通させる実機HFT処理、若しくは、高温水中に浸漬する、又は、前記伝熱管の内表面に高温水を流通させることによって、該伝熱管の内表面に皮膜を形成させる工程、を含むことを特徴とする請求項７記載の原子炉用蒸気発生器伝熱管の表面処理方法。
- Ni-Cr-Fe合金からなる原子炉用蒸気発生器の伝熱管への表面処理方法であって、
該伝熱管の内表面に、微小粒径のビーズを用いてブラスト処理する工程と、
該ブラスト処理した伝熱管の内表面に、クエン酸若しくはクエン酸アンモンの水溶液を接触させて表面を不働態化処理する工程とを含むことを特徴とする原子炉用蒸気発生器伝熱管の表面処理方法。 - さらに加えて、前記ブラスト処理および不働態化処理する工程を行った伝熱管を、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水を流通させる実機HFT処理、若しくは、高温水中に浸漬する、又は、該伝熱管の内表面に高温水を流通させることによって、該伝熱管の内表面に皮膜を形成させる工程とを含むことを特徴とする請求項9記載の原子炉用蒸気発生器伝熱管の表面処理方法。
- Ni-Cr-Fe基合金からなる原子炉用蒸気発生器の伝熱管への表面処理方法であって、
該伝熱管の内表面に、微小粒径のビーズを用いてブラスト処理する工程と、該ブラスト処理した伝熱管の内表面に、硝フッ酸に浸漬させ皮膜を除去させる硝フッ酸処理工程と、該硝フッ酸処理した伝熱管をHNO3水溶液に接触させて皮膜を形成する不働態化処理工程とを含むことを特徴とする原子炉用蒸気発生器伝熱管の表面処理方法。 - さらに加えて、前記ブラスト処理、硝フッ酸処理および不働態化処理工程を行った伝熱管を、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水を流通させる実機HFT処理、若しくは、高温水中に浸漬する、又は、前記伝熱管の内表面に高温水を流通させることによって、該伝熱管の内表面に皮膜を形成させる工程、を含むことを特徴とする請求項１１記載の原子炉用蒸気発生器伝熱管の表面処理方法。
- Ni-Cr-Fe合金からなる原子炉用蒸気発生器の伝熱管への表面処理方法であって、
該伝熱管の内表面に、微小粒径のビーズを用いてブラスト処理する工程と、該ブラスト処理した伝熱管の内表面に、硝フッ酸に浸漬させ皮膜を除去させる硝フッ酸処理工程と、該硝フッ酸処理した伝熱管をクエン酸若しくはクエン酸アンモンの水溶液を接触させて表面を不働態化処理する工程とを含むことを特徴とする原子炉用蒸気発生器伝熱管の表面処理方法。 - さらに加えて、前記ブラスト処理、硝フッ酸処理および不働態化処理する工程を行った伝熱管を、運転開始前のPWR一次系模擬環境の高温水を流通させる実機HFT処理、若しくは、高温水中に浸漬する、又は、該伝熱管の内表面に高温水を流通させることによって、該伝熱管の内表面に皮膜を形成させる工程とを含むことを特徴とする請求項１３記載の原子炉用蒸気発生器伝熱管の表面処理方法。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008214725A (ja) * | 2007-03-07 | 2008-09-18 | Nippon Control Kogyo Co Ltd | ステンレス鋼の表面処理方法及びその方法を用いた電磁ポンプなどの流体機器 |
| JP2014109034A (ja) * | 2012-11-30 | 2014-06-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 構造部材の表面処理方法 |
| CN107464587A (zh) * | 2017-07-13 | 2017-12-12 | 东方电气(广州)重型机器有限公司 | 核电蒸汽发生器局部热处理防止传热管凹痕的系统及方法 |
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- 2004-01-28 JP JP2004019290A patent/JP2005213538A/ja not_active Withdrawn
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