[发明专利]原子能用高强度Ni基合金管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在原子能发电站的高温高压水环境下的耐腐蚀性优良的Ni基合金管及其制造方法。尤其涉及适合加压水型原子反应堆(PWR)的反应堆容器的盖用管台等的结构构件的Ni基合金管及其制造方法。

背景技术

反应堆容器的结构构件要求在高温高压水环境下具有耐应力腐蚀裂纹性等耐腐蚀性，因此，作为耐腐蚀性优良的Ni基合金，一直使用镍铬铁耐热耐蚀合金(inconel)600(15％Cr-75％Ni)和镍铬铁耐热耐蚀合金690(30％Cr-60％Ni)。

为了进一步提高这些Ni基合金的耐腐蚀性，提出了以下的多种方案。

例如在专利文献1及2中公开了一种在挤压加工(extruding working)和冷加工之后通过规定加热温度和保持时间的方式实施最终退火来改良了耐应力腐蚀裂纹性的Ni基合金。在专利文献3中，公开了一种通过在表层形成非晶形化后的合金层而使晶界消失、从而改良了耐晶界损伤性的Ni基合金。在专利文献4中，公开了一种通过形成使Y基体中含有Y′相及Y″相中的至少一种并使M₂₃C₆以半连续状优先在结晶晶界处析出的组织来提高耐应力腐蚀裂纹性而成的高强度Ni基合金。在专利文献5中，公开了一种通过适当地平衡C、N、Nb各成分的含有量而改良了焊接热影响部的耐晶界腐蚀性、耐晶界应力腐蚀裂纹性及机械强度的Ni基合金。在专利文献6中，公开了一种通过形成结晶晶界的小角度晶界比率为4％以上的组织来提高耐晶界应力腐蚀裂纹性而成的Ni基合金。

专利文献1：日本特开昭60-245773号公报

专利文献2：日本特开昭58-67854号公报

专利文献3：日本特开昭61-69938号公报

专利文献4：日本特开昭62-167836号公报

专利文献5：日本特开平1-132731号公报

专利文献6：日本特开2004-218076号公报

像上述那样以提高Ni基合金管的耐腐蚀性为目的的方案有很多。但是，在Ni基合金管中，固溶处理(solutionannealing)、之后的用于碳化物的析出的时效处理的结果，Ni基合金管的结晶粒度、强度差异变大，因此，存在例如管端部等强度变弱的情况。因此，有时不得不将不良部分切下，存在产量下降这样的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决这些问题点，提供一种原子能用高强度Ni基合金管的管全长具有均匀的高温强度的Ni基合金管及其制造方法。

本发明人对提高原子能用高强度Ni基合金管的高温强度的因素进行了多种讨论和实验，结果得到了如(a)～(j)所示的见解。

(a)为提高原子能用高强度Ni基合金管的高温强度，可使其含有Ti和Nb。Ti和Nb与C、N结合，析出具有使晶粒微细化效果的碳氮化物。

(b)热挤压加工前的加热温度优选为结晶不会粗粒化且Cr碳氮化物固溶、但是具有使晶粒微细化效果的Ti、Nb的碳氮化物不固溶的温度。

(c)为了谋求结晶的细粒化，优选不仅限制热挤压加工中的挤压温度，还提高加工度(working ratio)。

(d)在热挤压加工原料中存在Cr偏析时，由于各局部的Cr碳氮化物的完全固溶温度不同，因此，导致局部析出Cr碳氮化物。并且，局部析出Cr碳氮化物时，相应地导致局部阻碍Ti、Nb的碳氮化物的析出这样的结果。因此，在热挤压加工原料中存在Cr偏析时，即使含有Ti和Nb，由于出现阻碍Ti和Nb的碳氮化物的析出的部位，因此，结晶的晶粒微细化不会均匀。

(e)并且，Ti、Nb、C、N也存在偏析时，同样地Ti和Nb的碳氮化物无法均匀地析出，所以，无法得到微细的晶粒均匀分散的组织。

(f)即，为了在原子能用高强度Ni基合金管的管全长上均匀地提高高温强度，不仅使其含有Ti和Nb，还抑制构成Ni基合金管的各元素的偏析，并且管理热挤压加工前的加热温度及热挤压加工时的加工度，从而使Ti、Nb的碳氮化物分散析出。而且，要求原子能用高强度Ni基合金管的晶粒直径的目标值为JIS G 0551中的粒度编号6的晶粒直径或者比其更细的晶粒的直径。