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論文

Development of PRW welding technology for 9Cr-ODS cladding tube

関 正之; 木原 義之; 皆藤 威二; 塚田 竜也*; 本木 和彦*; 平子 一仁*

Proceedings of International Conference on Toward and Over the Fukushima Daiichi Accident (GLOBAL 2011) (CD-ROM), 5 Pages, 2011/12

原子力機構では、高速炉における集合体平均150GWd/tの燃焼度を達成するために、耐スエリング性と高温強度に優れた酸化物分散強化型被覆材(ODS鋼)の開発を進めている。ODS鋼の端栓溶接に際しては、従来のTIG溶接のような融接法では溶融部にポロシティーが生じて必要な溶接強度が得られないことから、固相溶接法の一つである加圧抵抗溶接法の開発を行っている。また、溶接部における残留応力の緩和のために溶接部熱処理装置及び溶接部の健全性確認のために超音波探傷装置の開発も合わせて実施している。本報告は、これら装置の特徴と溶接強度及び原子炉を用いた照射試験結果についてまとめて報告するものである。

報告書

ODS鋼被覆管を用いた炉外強度評価試験片の製造-製造条件設定試験及び試験片製造結果-

木原 義之; 関 正之; 石橋 藤雄; 平子 一仁*; 塚田 竜也*

JNC-TN8430 2005-002, 27 Pages, 2005/07

JNC-TN8430-2005-002.pdf:32.93MB

平成16年度に酸化物分散強化型(Oxide Dispersion Strengthened;以下、「ODS」と言う。)鋼被覆管により製造したMARICO-2試験片の、炉内クリープ破断データの採取を目的とした照射試験が計画されている。これに伴い、ODS鋼被覆管の強度評価の信頼性を向上させるため、これまでに得られている炉外のクリープ破断データを補完することが計画され、大洗工学センター システム部 核燃料工学グループの依頼により、この試験に供する炉外強度評価試験片の製造を行った。炉外強度評価試験片は、MARICO-2と同様の、マルテンサイト系ODS鋼(以下、「M-ODS鋼」と言う。)とフェライト系ODS鋼(以下、「F-ODS鋼」と言う。)の2鋼種の被覆管を用いて製造した。製作本数はM-ODS鋼試験片20本、F-ODS鋼試験片12本として、平成17年4月5日から平成17年5月13日にかけて試験片の製造を無事終了し、平成17年5月中旬に、大洗工学センターシステム部核燃料工学グループへ支給した。

報告書

酸化物分散強化型(ODS)フェライト鋼の接合技術開発

関 正之; 石橋 藤雄; 木原 義之; 平子 一仁*; 塚田 竜也*

JNC-TN8410 2005-009, 131 Pages, 2005/04

JNC-TN8410-2005-009.pdf:41.38MB

ODS鋼の接合技術開発は、昭和62年頃から融接法であるタングステンイナートガス(TIG)溶接法及びYAGパルスレーザ溶接法を用いて開始した。しかし融接法では、溶接金属部に多数の気泡を形成するとともに、母材中に均一分散させた酸化物が凝集粗大化し、接合強度を著しく低下させるため、加圧抵抗接合法(PRW法)などの固相接合法の開発に着手した。 PRW接合部の接合強度を確認するために、接合条件の最適化の後に引張試験、内圧バースト試験及び内圧クリープ試験を行った。その結果、接合部の強度は、被覆管母材と同等の強度であることを確認した。また、接合技術の開発と平行して接合部の健全性を検査するために超音波探傷検査法の非破壊検査法の開発も行った。

報告書

BOR-60第2期照射試験用上部端栓付ODS鋼被覆管の製造; 製造条件設定試験及び製品製作

関 正之; 石橋 藤雄; 木原 義之; 平子 一仁*; 塚田 竜也*

JNC-TN8430 2004-003, 78 Pages, 2005/03

JNC-TN8430-2004-003.pdf:61.9MB

ODS鋼被覆管の実用化見通しを早期に判断するため、日露共同研究としてロシア原子炉科学研究所(RIAR)の高速炉実験炉BOR-60を用いて照射試験を実施している。照射試験は、2003年6月から燃焼度15 at%を最終目標に約5年間にかけて行うもので、第1期照射試験は、2004年5月に目標燃焼度である5at%を達成し、現在も照射試験を継続している。第2期照射試験は、2005年5月から開始する計画となっており、この照射試験のために前回同様、マルテンサイト系ODS鋼被覆管に上部端栓を抵抗溶接法により接合し、製品検査を経て、RIARまで輸送した。今回も長尺被覆管の溶接において、接合時の加圧により被覆管にたわみ変形が発生したため、可変加重方式を採用することにし、接合開始時の初期の軸加重を低く設定することで、被覆管の挙動を抑え、製品製作を可能とした。今回、この可変加圧方式を採用したことで接合条件の許容値を広げられたことは、HOT装置の設計に関して大きな意味を持つと思われる。なお、上部端栓付被覆管は、2004年12月15日に製造を終了し、2005年1月13日にRIARに向け、出荷している。

報告書

MARICO-2・CMIR-6 ODS鋼試験片の製造; 製造条件設定試験および試験片製造結果

関 正之; 石橋 藤雄; 木原 義之; 塚田 竜也*; 平子 一仁*

JNC-TN8430 2004-002, 49 Pages, 2005/03

JNC-TN8430-2004-002.pdf:72.34MB

ODS鋼被覆管の照射特性を把握することを目的として、MARICO-2およびCMIR-6照射試験片の製作を行った。MARICO-2試験片およびCMIR-6試験片は、マルテンサイト系ODS鋼とフェライト系ODS鋼の2鋼種の被覆管を用いて製作した。試験片形状は、2鋼種共通仕様である。マルテンサイト系ODS鋼の製作は、平成16年2月19日から平成16年3月11日にかけ行い、その製作本数は、MARICO-2:38本(予備+QA用試験片11本を含む。)、CMIR-6:6本である。フェライト系ODS鋼の製作は、平成16年8月17日から平成16年9月22日にかけ行い、その製作本数は、MARICO-2:32本(予備+QA用11本を含む。)、CMIR-6:6本である。試験片の製作は無事終了し、マルテンサイト系ODS鋼製試験片は、平成16年5月上旬に、フェライト系ODS鋼製試験片は、10月上旬にそれぞれ大洗工学センターシステム部核燃料グループへ支給した。

論文

Pressurized Resistance Welding Technology Development in 9Cr-ODS Martensitic Steels

関 正之; 河野 秀作; 木原 義之; 皆藤 威二; 鵜飼 重治; 平子 一仁*

Journal of Nuclear Materials, 329-333, p.1534 - 1538, 2004/00

 被引用回数:26 パーセンタイル:12.63(Materials Science, Multidisciplinary)

JNCにおいては、高速炉燃料ピン製作のためのODS被覆材料と端栓の接合技術開発を実施している。この接合方法である抵抗溶接(PRW)法は、材料の電気抵抗加熱により、材料を溶融させないで行う固相接合であり,一連の溶接工程は、その条件(電流、電圧、および加圧力)をプログラマブル・システムによって制御し、実行される。さらに製品の溶接時の残留応力を軽減するために溶接部の熱処理を実施している。PRW法による溶接は、本来の被覆管マルテンサイト組織に影響なく溶接されており、引張試験、内圧クリープ試験において溶接部の健全性も実証された。さらに、接合部の非破壊検査法として超音波探傷検査方法を開発した。この抵抗溶接法で製作したODS燃料ピンは、JNC-ロシア共同研究においてロシアの高速炉BOR-60で2003年6月から照射試験を実施している。

報告書

超音波探傷法による抵抗溶接部品質保証法の開発 -抵抗溶接部用STBの試作と探傷試験-

河野 秀作; 関 正之; 石橋 藤雄; 平子 一仁*; 塚田 竜也*

JNC-TN8430 2003-010, 28 Pages, 2003/07

JNC-TN8430-2003-010.pdf:2.18MB

抵抗溶接部に発生する欠陥は、微細であるため、従来からのX線による検査では、その欠陥を識別できないため、X線検査法に変わる手法としてより欠陥の分解能が高い、超音波法の適用について開発を行ってきた。超音波は、X線よりも物質内部へ伝わり易く、直進性も良いため、欠陥の検出能力に優れているが、超音波で得られる欠陥信号の強度と欠陥の大きさは必ずしも相対しない。これは、超音波の欠陥からの反射エコーの大きさが、反射源である欠陥の形状、向きに大きく影響されるためである。そこで、パルスモーターで探触子と試料回転軸を駆動制御させ、欠陥位置データと超音波エコーを組み合わせて画像処理を行い、欠陥の寸法及び位置を正確に把握できる溶接部超音波検査装置を開発した。しかし、超音波検査法は、あくまで比較検査法であるため、検査装置の持つ欠陥検出能や探傷感度の保証には、既知の欠陥を持つ、標準試験片や対比試験片が必要となる。標準試験片は、JIS等でも規定されているが、抵抗溶接部のような特殊な部位に発生する特異な欠陥に対しては、その形状に特化した標準試験片が必要となる。そこで、標準試験片加工方法の検討を行い、放電加工と拡散接合により標準試験片を試作した。この試作標準試験片の人口欠陥を用いて探傷感度、データ画像処理用しきい値の校正を行い、超音波による探傷結果とその部位の金相試験による実測と比較した結果、欠陥深さ方向分解能が3$$mu$$m、欠陥寸法、接合長さ測定において誤差が10$$mu$$m以内の探傷性能を持つことが判明し、標準試験片による探傷条件校正の有効性が確認された。また、溶接部欠陥の出来方と探傷画像に特異なパターンが存在することも探傷結果と金相試験の対比により確認された。

報告書

抵抗溶接法の開発(VI)-マルテンサイト系ODS鋼の溶接特性評価試験-

河野 秀作; 関 正之; 石橋 藤雄; 平子 一仁*; 塚田 竜也*

JNC-TN8410 2003-009, 108 Pages, 2003/05

JNC-TN8410-2003-009.pdf:9.54MB

マルテンサイト系ODS鋼被覆管の溶接特性評価のために、溶接条件及び熱処理条件の最適化試験を行った。その後に、強度測定評価試験片を製作し、接合部の強度評価試験として引張試験、内圧バースト試験、内圧クリープ試験及び単軸クリープ試験を実施した。(1)溶接特性について 良好な溶接特性を示した。 溶接時に懸念された接合開始点に発生する微細剥離等は生じることなく、接合開始点のバラツキも0.05mm以内で均一な接合状態であった。母材自体の組織が均質であったことが、良好な溶接特性を示した一因と考える。(2)端栓材について 端栓材は、被覆管材と共材を用いることにより、接合部近傍における組織、炭化物の析出状態は被覆管材と同等の結果が得られた。(3)熱処理条件の最適化 溶接後に焼きならし(1050$$^{circ}C$$)と焼き戻し(780$$^{circ}C$$-10分)処理を兼用することにより、接合部近傍の組織は転位密度の低い等軸粒の組織となった。また、炭化物の析出状態についても母材と同等の分布を示した。溶接時の残留応力も緩和できることから、溶接後の熱処理(焼きならし(1050$$^{circ}C$$)と焼き戻し(780$$^{circ}C$$-10分))は必須条件となる。(4)接合強度 すべての強度試験において、接合部の強度は、被覆管母材と同等の強度が得られた。そのため、マルテンサイト系ODS鋼の溶接技術開発は完結したと考える。

報告書

BOR-60照射試験用上部端栓付ODS鋼被覆管の製造 -溶接条件設定試験、装置改造及び端栓溶接-

河野 秀作; 関 正之; 石橋 藤雄; 平子 一仁*; 塚田 竜也*

JNC-TN8430 2003-003, 249 Pages, 2003/04

JNC-TN8430-2003-003.pdf:247.75MB

ODS鋼被覆管の実用化見通しを早期に判断するため、日露共同研究としてロシア原子炉科学研究所(RIAR)の高速炉実験炉BOR-60を用いた照射試験が計画されている。この共同研究に使用する燃料ピンの燃料設計はRIAR側が行い、製造についてはサイクル機構側がマルテンサイト系、フェライト系2鋼種のODS鋼被覆管と端栓棒材の製造、上部端栓製作、加圧抵抗溶接法による上部端栓溶接及びRIARまでの輸送を分担し、RIAR側が振動充填燃料ピンの製造と照射を分担する。このサイクル機構側の製造分担において、上部端栓の製造、ODS鋼被覆管への上部端栓溶接及び製品検査が東海事業所の所掌範囲となる。抵抗溶接による上部端栓溶接においては、被覆管や端栓形状変更による溶接条件の決定に加え、長尺被覆管溶接のための装置改造、ハンドリングを含めた長尺被覆管溶接工程確立、製品検査のための品質保証法の確立といった課題に取り組んできた。特に長尺被覆管の溶接において、溶接時の加圧により被覆管にたわみ変形が発生し、溶接不良を引き起こすという問題が生じたが、装置改造において被覆管コレットチャックと加圧受けの距離を短くすることと溶接機の内部空間にスリーブを入れて被覆管のたわみを抑えることでこの問題を解決した。また、被覆管の内面状態、内面に残存する欠陥及び再結晶度合いのバラツキによる溶接欠陥の発生という問題に対しても、溶接端面の内面研磨と超音波による斜角探傷及び超音波波形確認により対処法を確立した。この他にも溶接部の残留応力を除去するための熱処理等を含めた試験を行い、ODS長尺被覆管の上部端栓溶接を実施した。品質保証体制については、大洗工学センターが制定した品質保証計画書を基に常陽における要領書を参考とした製造要領書等を策定し、それに基づき製品製作及び検査を実施した。これらの品質保証方法は、今後、常陽での照射試験を行う上で参考となると考える。 尚、上部端栓付被覆管は、2002年12月3日に大洗側の検査に合格し、12月13日に出荷、2003年1月10日にRIARに到着している。

報告書

抵抗溶接法の開発(V)(内圧クリープ試験片の破損要因究明試験)

河野 秀作; 関 正之; 石橋 藤雄; 平子 一仁*; 塚田 竜也*

JNC-TN8410 2002-013, 88 Pages, 2003/01

JNC-TN8410-2002-013.pdf:39.21MB

ODS鋼製被覆管の抵抗溶接部の内圧クリープ試験において、接合部から破損する事象が生じた。このため、接合部断面の組織観察, 抽出レプリカ法によるTEM観察および接合部近傍における残留応力を測定し、破損要因の推定を行い、以下の結果が得られた。(1)フェライト系ODS鋼、内圧クリープ試験の破損要因の推定。抵抗溶接時に接合境界の褶曲部に生じた微細剥離部に内圧負荷による応力が集中し、伸張した結晶粒界に沿って粒界滑りが生じることにより破損が生じたと推察される。改善策として、被覆管の押し込み量, 接合面の角度等の溶接条件の最適化を図る必要がある。(2)マルテンサイト系ODS鋼, 内圧クリープ試験の破損要因の推定。端栓材の高温強度の低下, 褶曲部に生じた微細剥離及びフェライト化が接合境界強度の弱化に起因していると考えられる。改善策として、端栓材は高温強度に優れたODS鋼を用いることと、炭化物の凝集粗大化の軽減のために、780$$^{circ}$$C程度のSR(応力除去)処理あるいは再NT(焼ならし・焼き戻し処理を溶接後に行う必要がある。(3)残留応力の測定結果。抵抗溶接部の残留応力は、フェライト系・マルテンサイト系ODS鋼とも狭い領域に最大500MPaの応力であることがわかった。また、溶接後に熱処理を行うと、マルテンサイト系ODS鋼の残留応力は64MPaまで減少したが、フェライト系ODS鋼については、外表面で最大150MPa, 断面方向では、170MPa程度の応力が残存していた。この事から、熱処理時間を長くする等の対策を行い、熱処理条件の最適化をはかる必要がある。

論文

Welding Technology Development in 9Cr-ODS Martensitic Steels

関 正之; 河野 秀作; 鵜飼 重治; 皆藤 威二; 平子 一仁*

Proceedings of 11th International Conference on Fusion Reactor Materials (ICFRM-11), 87 Pages, 2003/00

JNCにおいては、高速炉燃料ピン製作のためのODS被覆材料と端栓の接合技術開発を実施している。この接合方法である抵抗溶接(PRW)法は、材料の電気抵抗加熱により、材料を溶融させないで行う固相接合であり、一連の溶接工程は、その条件(電流、電圧、および加圧力)をプログラマブル・システムによって制御し、実行される。さらに製品の溶接時の残留応力を軽減するために溶接部の熱処理を実施している。PRW法による溶接は、本来の被覆管マルテンサイト組織に影響なく溶接されており、引張試験、内圧クリープ試験において溶接部の健全性も実証された。さらに、接合部の非破壊検査法として超音波探傷検査方法を開発した。この抵抗溶接法で製作したODS燃料ピンは、JNC-ロシア共同研究においてロシアの高速炉BOR-60で2003年6月から照射試験を実施している。

報告書

抵抗溶接法の開発(4)(7A材内圧封入型クリープ試験片の製作)

遠藤 秀男; 関 正之; 石橋 藤雄; 平子 一仁*; 塚田 竜也*

JNC-TN8410 2001-004, 45 Pages, 2001/02

JNC-TN8410-2001-004.pdf:6.53MB

1.目的 平成11年度に抵抗溶接部の強度試験を行った結果、内圧クリープ試験において、破損目標時間よりも短時間で接合部から破損した。その破損要因を確認する試験に供するために試験片を製作した。2.方法 抵抗溶接法にて、内圧封入型クリープ試験片を製作する。被覆管は、管肉厚の偏肉が少なく、再結晶率の高い材料を用いた。溶接後には熱処理を行い、残留応力の影響と鋭敏化及び炭化物の影響を軽減した。3.結果のまとめ (1)試験片の製作においては、試験用部材を用いて試験条件を設定し、本番用部材を用いて内圧封入型クリープ試験片を製作した。製作した試験片3本のうち、2本は後熱処理を行わず大洗)MMSへ送付した。(平成12年8月4日)残りの1本は、後熱処理条件の最適化のために行う残留応力測定試験の結果を受け、熱処理を施した後に試験に供した。(2)試験片は、フェライト系ODS鋼製被覆管の両端に端栓を溶接した構造である。端栓の材質は、内圧封入口側を高強度フェライト/マルテンサイト鋼、もう一方はフェライト系ODS鋼材を用い、抵抗溶接法にて接合した。(3)接合部の健全性の確認としては、溶接中に各種波形データを採取し、異常値の無いこと及び溶接部の超音波探傷試験を行い、未接合部の無いことを確認した。異常値が発生した場合は、再度試験片の製作をおこなった。(4)機械的強度は、高温(800$$^{circ}C$$)引張試験において母材のリング引張強度と同等以上であることを確認した。4.結論 以上の結果から、現状では最良と考えられる試験片製作を行うことができた。

報告書

抵抗溶接試験結果報告(基本特性把握試験結果その2)

遠藤 秀男; 関 正之; 石橋 藤雄; 石橋 藤雄*; 平子 一仁*; 塚田 竜也*

JNC-TN8430 2000-002, 30 Pages, 1999/12

JNC-TN8430-2000-002.pdf:1.62MB

1.目的 酸化物分散強化型フェライト鋼(以下、ODS鋼」と称す。)は、中性子照射量50$$times$$10 26n/m2を目標に開発している長寿命被覆管材料であり、本材料の溶接法として抵抗溶接法の技術開発を実施している。本試験は、抵抗溶接法を用いてODS鋼の溶接試験を行い、基本的な溶接特性を確認するために実施した。2.実施期間 平成11年3月$$sim$$8月末(レーザ試験棟)3.試験方法 抵抗溶接装置を用いて、昭和63年度に試作したODS鋼材の溶接特性確認試験を実施した。溶接条件は、電流、加圧力、溶接雰囲気等をパラメータとして試験片を作製し、各種破壊検査を行った。評価項目としては、溶接時の波形データ、接合部近傍の硬さ、接合状態、引張強度及び単軸クリープ強度等と接合強度の関連性を確認した。4.結論4.1最適溶接条件と設定した根拠[溶接電流:7KA-14.5KA,加圧力:600kg]既存の装置でODS鋼を溶接する場合における本溶接条件は妥当な溶接条件と考える。特に、溶接時における接触抵抗は、必要以上に発熱を伴うため、既存の装置では溶接ヘッドの追従性を改善しない限り、溶融金属を全て接合部外へ排出することは困難である。よって、既存の溶接装置で健全な溶接継ぎ手を得るためには、可能な限り接触抵抗を低く抑えることが肝要である。この事により、接合部の硬さ低下の防止、酸化物の凝集幅の縮小等について改善を図ることができ、母材と同等の強度を得られると考えられる。また、溶接雰囲気についても大気中と真空中で溶接試験を行った結果、真空中の方が高強度の接合継ぎ手を得られることを確認した。

報告書

溶接部超音波欠陥検査装置の開発「その4 Aスコープメモリー装置の開発と据付、性能試験」

関 正之; 西山 元邦; 石橋 藤雄; 本木 和彦*; 上村 勝一郎; 豊島 光男; 平子 一仁*

PNC-TN8410 97-055, 8 Pages, 1997/02

PNC-TN8410-97-055.pdf:2.96MB

溶接部超音波検査法は、PMW(パルス磁気溶接)法やPRW(抵抗溶接)法といった固相接合法により発生する溶接欠損の探傷法開発を目的に、装置開発、標準試験片開発等として行ってきた。そしてそれらの中で固相接合法だけでなく、従来の融接法(TIG溶接法)による端栓と被覆管の突き合わせ溶接部についても探傷試験を行い、X線検査法との比較も試みた。(PNCPN841094-010、PN841093-074、PN841096-050にて報告。)これらの試験からPRW法やTIG溶接法の溶接部に発生する欠陥において、端栓と被覆管の境界面及びその溶接部の近傍に発生する欠陥は、内部状態(PRW法=内バリ、TIG法=アンダーカット等)による超音波反射エコーが複雑になり、本来目的とする欠陥エコーの分離、判定が難しい。という問題が生じた。また、PRW法の場合、溶接欠損の有無だけでなく、接合面に生ずるミクロ的な材料変化が、溶接部の強度に大きな影響を及ぼすことが、SEM及びTEM等による観察からわかってきた。本報告書は、これら混在する超音波エコーの分離と材料変化を非破壊検査により定性・定量化するための基礎データの収集を行うために、今年度制作したAスコープメモリー装置の開発、据付及び性能試験についてまとめたものであり、今後の開発課題について検討を加えたものである。

報告書

プルトニウム燃料開発室業務概要

上村 勝一郎; 小幡 真一; 加藤 正人; 平子 一仁*; 河野 秀作; 矢野 総一郎; 藤田 伸一*

PNC-TN8100 96-006, , 1996/06

PNC-TN8100-96-006.pdf:0.93MB

本資料は、東海事業所プルトニウム燃料開発室で現在実施している各種研究開発の内容と成果の概要及び計画をまとめたものである。なお、各研究開発項目については、平成7年度プルトニウム燃料開発室年報あるいは個別の社内技術資料として詳細に報告がなされており、本資料集はそれらをダイジェスト版的にまとめたものである。

報告書

溶接部超音波欠陥検査装置の開発「その3 装置の改造とPMW,PRW及びTIG溶接部の深傷」

関 正之; 平子 一仁*; 西山 元邦; 豊島 光男; 石橋 藤雄; 井坂 和彦*; 上村 勝一郎

PNC-TN8410 96-050, 59 Pages, 1996/02

PNC-TN8410-96-050.pdf:3.47MB

溶接部超音波検査法は、平成元年度よりPMW(パルス磁気溶接)法による固相接合法溶接部欠陥探傷および固相接合長さの測定を目的に検査法の確立と検査装置の開発を行ってきた。そしてこれら開発試験の中から装置のノイズと対策と探傷駆動条件の安定の2つを今後の課題とした。(PNCPN841094-010、PN841093-074にて報告。)現在、新たに開発を進めているPRW(抵抗溶接)法の溶接部に発生する溶接欠陥は微細であり、クラック形状となるため、PMW法以上に現行のX線検査による検査が困難となる。そこでPMWと同様に超音波による溶接部検査法の開発を行うこととした。しかし、PRW溶接部の形状は、PMWのそれと異なっており、溶接部に発生する欠陥形状も異なることから溶接部超音波検査装置の改造を行い、新たな検査方法の開発に着手するとともに問題となっていた装置のノイズ対策と探傷駆動条件の安定性の確保についても解決を図った。また、今後、PMW、PRWの品質保障体制を確立する上で参考とするためTIG法溶接部の欠陥探傷についても試験を行い検討を加えた。

報告書

溶接部超音波欠陥検査装置の開発「その2 画像処理システムとSTBの製作及びPMW試料の超音波探傷」

関 正之; 平子 一仁*; 西山 元邦; 豊島 光男; 井坂 和彦*; 飛田 典幸; 上村 勝一郎

PNC-TN8410 93-074, 74 Pages, 1993/04

PNC-TN8410-93-074.pdf:61.36MB

現在,開発を実施しているPMW(パルス磁気溶接)法は,固相接合となるため,従来の融接法と異なった接合状態と接合欠陥が発生する。また,PMW法の場合,その溶設強度を担保する上でその接合長さの測定が,重要な役割を占めている。従来,溶接部の欠陥検査はX線による透過撮影法により行われてきたが,PMW法により発生しうる溶接欠陥は,X線の解像度($$phi$$200$$mu$$m程度)より小さく,しかもPMW法溶接部の強度評価において最も重要である接合長さの測定が行えない。そこで従来のX線法に変わる固相接合面の検査方法として超音波を利用した検査装置の開発に取り組みその駆動機構の設計,製作,試運転の結果を1991年に(PNC PN8410 91-010)報告した。本報告書は,この駆動装置に新たに付加した画像処理システムの設計,製作,試運転の報告と超音波の検査に不可欠である標準試験片の設計,製作並びにPMW試料溶接部の超音波検査試験に関するものである。

報告書

溶接部局部熱処理装置の開発「その1 装置の設計・製作と基本特性評価試験」

西山 元邦; 平子 一仁*; 関 正之; 飛田 典幸; 長井 修一朗; 上村 勝一郎; 豊島 光男

PNC-TN8410 91-221, 67 Pages, 1991/08

PNC-TN8410-91-221.pdf:1.75MB

高強度フェライト/マルテンサイト鋼製被覆管(以下『高強度F/M鋼製被覆管』と称す。)は,日米左同研究に基づき平成4年度から高速増殖炉 実験炉「常陽」のB型特殊燃料集合体としての燃料照射試験が予定されている。ところが高強度F/M鋼製被覆管材は燃料要素加工時の溶接により溶接部近傍が焼入硬化し,延性,じん性等が劣る。そこで溶接後の熱処理が行える装置を新たに開発し,B型特殊燃料集合体の製造に反映させる事が必要となった。溶接部の局部熱処理を行うために装置の設計,製作を行い,装置の基本特性を把握するための性能試験及び熱処理試験を実施した。(1) 規定真空度(1$$times$$10-3Pa)までの到達時間は,約45分であった。(2) プログラムのコントロール機構(昇温,保持,降温)が設定通りに作動することを確認した。(3) 放射温度計の感知温度は,放射温度計の当たる部分の形状の変化によって大きく変わってしまう。(4) 本装置による試料の熱処理において,溶接による焼入れ硬化部の最高硬さは600Hvであったのに対し,熱処理後の溶接部近傍硬さは280$$sim$$320Hvまで軟化している事を確認した。(母材硬さは265Hv)(5) 高周波誘導加熱による溶接部の局部を熱処理する方法を採用し,加熱幅は約5mmに限定でき,且つ,熱処理時間は50分/本と短時間で行なえた。上記の結果から本装置の性能を総合して評価すると,概ね当初の設計性能を満足するものであり,溶接部の熱処理は可能であると判断できる。但し溶接部の形状及び光沢の違いにより熱処理温度にバラツキが生じるため,これらの温度制御の方法の確立と熱処理温度と鋼の焼き戻し硬さの関係の明確化が今後の課題と思われる。

報告書

高強度フェライト/マルテンサイト鋼(61年度材)溶接試験その1

蔦木 浩一; 関 正之; 飛田 典幸; 長井 修一朗; 西山 元邦; 井坂 和彦*; 平子 一仁*

PNC-TN8410 91-256, 64 Pages, 1991/05

PNC-TN8410-91-256.pdf:4.7MB

高強度フェライト/マルテンサイト鋼を用いた照射試験計画に先だち,本材料の溶接試験を行いその溶接特性評価の一助とする。TIG及びレーザ溶接法により,高強度フェライト/マルテンサイト鋼を用いて製作した被覆管及び端栓の溶接試験を行った。また本材料は,溶接による焼入れ硬化性を示すため,コールドの焼結炉を用いて溶接後に熱処理(焼きもどし)試験を行った。1. 溶接部断面金相試験において,レーザ溶接の場合は溶接部表面に向かって成長した組織(筋状の組織)が観察された。TIG溶接では,このような現象は観察されなかった。また,結晶粒の大きさはTIG溶接の方が大きくなった。2. 溶接後の溶接部硬さは,どの溶接法の場合も母材よりも大幅に増加した。またレーザ溶接よりTIG溶接の方が硬化度は大きかった。3. 熱処理有り,無し共に引張強度及び単軸クリープ強度は溶接法に関係なく同じような値を示した。

報告書

PMW溶接装置の開発「基本特性評価試験結果の報告」

長井 修一朗; 上村 勝一郎; 飛田 典幸; 関 正之; 井坂 和彦*; 平子 一仁*

PNC-TN8410 91-099, 56 Pages, 1991/05

PNC-TN8410-91-099.pdf:4.31MB

高速炉燃料の高燃焼度化の達成のための高度化研究開発は,材料開発を主流とした,新しい被覆管材料の開発が進められている。この,新被覆管材料の溶接装置として,今回導入した,Pulsed Magnetic Welding装置の基本的な溶接特性と溶接部の挙動を把握する目的から,SUS316相当鋼製被覆管及び端栓を用いて溶接試験を行い,試験結果が得られたので報告する。(方法)試験方法としては,次に示す条件を試験パラメータに取り溶接試験を行い,主に破壊検査(断面金相試験,硬さ測定試験等)により,接合部に関する挙動の調査を行った。(1) 充電電圧充電電圧を28kV$$sim$$38kVまで2kV毎に変化させた。(2) 被溶接物の設定位置溶接コイル内に於ける被覆管と端栓の設定位置を$$pm$$5mm変化させた。

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