[发明专利]Ni基合金管

说明书

一种Ni基合金管，其母材的化学组成以质量％计为C：0.15％以下、Si：1.0％以下、Mn：2.0％以下、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Cr：10.0～40.0％、Ni：50.0～80.0％、Ti：0.50％以下、Cu：0.60％以下、Al：0.20％以下、N：0.20％以下、余量：Fe和杂质，至少在该母材的内表面上具备厚度为25nm以下的低Cr复合氧化物覆膜，该覆膜中的Al、Ni、Si、Ti和Cr的含量满足[at％Al/at％Cr≤2.00]、[at％Ni/at％Cr≤1.40]和[(at％Si+at％Ti)/at％Cr≥0.10]。

技术领域

本发明涉及即使在高温水环境下历经长时间使用时、Ni的溶出也少的Ni基合金管，特别是涉及适合于原子能发电站用构件等用途的Ni基合金管。

背景技术

Ni基合金由于机械性质优异，因此作为各种构件而使用。特别是原子反应堆的构件被暴露于高温水，因此，已使用耐腐蚀性优异的Ni基合金。例如，压水型原子反应堆(PWR)的蒸汽发生器的构件使用有60％Ni-30％Cr-10％Fe合金等。

这些构件在作为原子反应堆的炉水环境的300℃左右的高温水环境下使用数年至数十年的时间。作为原子能发电站用的蒸汽发生器用导热管使用的Ni基合金，包含大量Ni而耐腐蚀性优异，腐蚀速度慢，但由于长时间使用而微量的Ni从母材溶出。

溶出后的Ni在炉水循环的过程中被运至核心部，在燃料的附近受到中子的照射。Ni受到中子照射时，由于核反应而转化成放射性Co。该放射性Co的半衰期非常长，长时间地持续释放辐射线。因此，Ni的溶出量变多时，无法着手于定期检查直至释放的辐射线量降低至合适值，因此延长定期检查的时间，遭受经济损失。

在历经长期使用轻水反应堆的方面，减少Ni的溶出量是非常重要的课题。因此，至此采用了如下对策：通过改善材料侧的耐腐蚀性、控制原子反应堆水的水质，从而防止Ni基合金中的Ni的溶出。

专利文献1中公开了如下方法：在10^-2～10^-4托这样的真空度的气氛中、在400～750℃的温度域内，将Ni基合金导热管退火，形成以铬氧化物为主体的氧化物覆膜，来改善耐整面腐蚀性。

专利文献2中公开了如下原子能发电站用构件的制造方法，在Ni基析出强化型合金的溶体化处理后，在10^-3托～大气压空气下的氧化气氛中，实施兼顾进行时效固化处理和氧化物覆膜形成处理中的至少一部分而进行的加热处理。

专利文献3中公开了，对Ni基合金制品在露点为-60℃～+20℃的氢气或氢气和氩气的混合气氛中进行热处理的Ni基合金制品的制造方法。

专利文献4中公开了，将含有镍和铬的合金工件暴露于水蒸汽和至少1种的非氧化性气体的气体混合物，而形成铬富集层的方法。

专利文献5中，作为在Ni基合金管的内表面上确实且高效率地生成在高温水环境下抑制Ni的溶出的2层结构的氧化物覆膜的热处理方法，公开了如下热处理方法：在连续式热处理炉的出侧设置至少2台气体供给装置，或者在出侧和入侧分别设置1台气体供给装置，使用这些气体供给装置中的1台和贯通炉内的气体导入管，在装入至热处理炉前的工件管的内部，从其行进方向的前端侧供给露点处于-60℃至+20℃为止的范围内的由氢气或氢气与氩气的混合气体形成的气氛气体，同时将管装入至炉，在650～1200℃下保持1～1200分钟时，管的前端到达炉的出侧后，将管向内部的气氛气体的供给转换为自其他气体供给装置的供给，重复该操作。

专利文献6中公开了，通过在由包含二氧化碳的非氧化性气体形成的气氛中对含Cr镍基合金管进行处理，从而在管内面形成具有规定厚度的铬氧化物覆膜的制造方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭64-55366号公报