フェライト系ODS鋼被覆管の製造技術開発

Development of ODS ferritic steel claddings

水田 俊治 ; 藤原 優行; 鵜飼 重治  

Mizuta, Shunji; Fujiwara, Masayuki; not registered

高速増殖炉の実用化のため、高速炉炉心構成材料として高照射量まで組織安定性が高く、スエリングや高温強度に優れた材料として酸化分散強化型(ODS)フェライト鋼の開発を進めている。被覆管の製造工程において加工方向に伸張した結晶粒に起因する強度異方性を改善するため、再結晶技術を用いたフェライト系 ODS鋼被覆管の製造方法と添加元素の影響について評価した。また、将来の実用規模の観点から、長尺被覆管の量産を可能とする経済性の高い製造プロセスの成立性についても検討した。本研究で得られた主な結果は以下のとおりである。 (1)強度と加工性に影響を及ぼすTiとY2O3添加量をパラメータとして被覆管加工試験を行い、再結晶軟化を行うことにより被覆管作製が可能である。再結晶粒はTiとY2O3添加量が高いほど、圧延方向に伸張した組織を示した。 (2)試作した被覆管のリング引張特性はTiとY2O3添加量に依存した強度を示し、0.3Ti-0.23Y2O3のF95が最も優れた引張強度を示した(F95F93F92F91)。また、どの鋼種についても周方向の一様伸びは全温度範囲に亘って、高温まで十分な延性を有していた。 (3)内圧クリープ強度についてもTiとY2O3添加量に依存した強度を示し、TiとY2O3の複合添加により分散粒子は微細にかつ緻密に分散した。最も強度の高いF95は目標強度(700,10000h,120MPa)を達成できるレ

Oxide dispersion strengthened (ODS) ferritic steels have been developing as a long life fuel claddings, because they are expected to be superior structure stability and high temperature strength up to high neutron dose. In order to improve a strength anisotropy induced by an elongated grain structure along rolling direction, the effects of manufacturing process and added elements have been studied by means of recrystallization technique. The feasibility study was also conducted for economical manufacturing process with capable of large scale production. Following results were obtained in this study. (1)From cold rolling manufacturing study as a parameter of Ti and YO contents, claddings have been successfully manufactured through softening by recrystallization heat treatment. The grains tend to elongate along rolling direction with increasing Ti and YO contents. (2)The ring tensile tests show the improved strength with increasing Ti and YO contents: 0.3Ti-0.23YO has the highest strength. The uniform elongation and ductility in circumferential direction is maintained at entire temperature range. (3)The internal creep rupture strength is also improved by finely distributed YO-TiO complex oxides. The manufactured cladding with 0.3Ti-0.23YO is expected to attain the target strength (120MPa at 700C for 10,000h). (4)At the cladding manufacturing test with four times rolling, recrystallization structure was realized at the final heat treatment by suppressing heat treatment temperature up to recovery stage at intermediate heat treatment.