原子能用Ni基合金管制造技术

一种原子能用Ni基合金管，其化学组成以质量％计为C：0.015～0.030％、Si：0.10～0.50％、Mn：0.10～0.50％、P：0.040％以下、S：0.015％以下、Cu：0.01～0.20％、Ni：50.0～65.0％、Cr：19.0～35.0％、Mo：0～0.40％、Co：0.040％以下、Al：0.30％以下、N：0.010～0.080％、Ti：0.020～0.180％、Zr：0.010％以下、Nb：0.060％以下、余量：Fe和杂质，且在与平均晶体粒径d的关系中满足[(N‑Ti×14/48)×d

Ni based alloy tube for atomic energy

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】原子能用Ni基合金管
本专利技术涉及原子能用Ni基合金管。
技术介绍
Ni基合金的机械性质优异，因此被用作各种构件。特别是由于反应堆的构件会被暴露在高温水中，因此使用耐腐蚀性优异的Ni基合金。例如，压水式反应堆(PWR)的蒸汽发生器的构件中使用60％Ni-30％Cr-10％Fe合金等。近年来，为了满足对原子能用构件的小型化以及轻量化的要求，需要Ni基合金的进一步高强度化。例如，在专利文献1中公开了一种耐腐蚀性和强度均优异的高Cr-Ni基合金材。另外，在专利文献2中公开了一种在原子能用高强度Ni基合金管中，在管全长上具有均匀的高温强度的Ni基合金管及其制造方法。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平7-252564号公报专利文献2：国际公开第2009/142228号
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是，专利文献1记载的技术还不能说得到了足够的强度，存在改善的余地。另外，专利文献2记载的技术中为了高强度化而使用了二次熔炼法，在经济性方面存在改善的余地。本专利技术的目的在于提供一种经济性优异、延性良好、且具有高强度的原子能用Ni基合金管。用于解决问题的方案本专利技术是为了解决上述问题而做出的，以下述的原子能用Ni基合金管为要旨。(1)一种原子能用Ni基合金管，其中，化学组成以质量％计为C：0.015～0.030％、Si：0.10～0.50％、Mn：0.10～0.50％、P：0.040％以下、S：0.015％以下、Cu：0.01～0.20％、Ni：50.0～65.0％、Cr：19.0～35.0％、Mo：0～0.40％、Co：0.040％以下、Al：0.30％以下、N：0.010～0.080％、Ti：0.020～0.180％、Zr：0.010％以下、Nb：0.060％以下、余量：Fe和杂质，并且，所述原子能用Ni基合金管在与平均晶体粒径的关系中满足下述式(i)，晶体粒径的标准偏差为20μm以下，晶粒内的硬度为180HV以上。(N-Ti×14/48)×d3≥4000···(i)其中，上述式中的各符号的含义如下：N：合金中的N含量(质量％)Ti：合金中的Ti含量(质量％)d：平均晶体粒径(μm)(2)根据上述(1)所述的原子能用Ni基合金管，其外径为8～25mm，壁厚为0.6～2mm。专利技术的效果根据本专利技术可以得到具有优异的机械特性的原子能用Ni基合金管。具体实施方式本专利技术人等针对得到经济性优异、延性良好、且具有高强度的原子能用Ni基合金管的方法进行了深入研究，得到了以下的见解。通过在由碳氮化物等析出物带来的析出强化的基础上应用由N带来的固溶强化，能够实现合金管的进一步高强度化。因此，需要确保规定的固溶N量。另外，由于晶体粒径的不均大时会成为强度下降的原因，因此晶粒的大小尽可能均匀是理想的。在此，为了改善经济性，理想的是不进行会导致成本增加的二次熔炼来制造合金管。但是，在不进行二次熔炼的情况下，应用于析出强化中的析出物会导致晶粒的偏析，反而成为使强度下降的原因。作为有助于析出强化的元素，可以想到Ti、Zr和Nb，但是与Ti相比，Zr和Nb有容易导致晶粒不均的倾向。因此，作为析出强化元素，仅添加Ti，不积极地添加Zr和Nb。在此基础上，通过在制造工序中进行冷加工，即使不进行二次熔炼也能够制成晶体粒径均匀的组织。本专利技术是基于上述见解而做出的。以下，对本专利技术的各个技术特征进行详细说明。1.化学组成各元素的限定理由如下。需要说明的是，以下说明中关于含量的“％”表示“质量％”。C：0.015～0.030％C是用于确保强度所必需的元素。但是，C含量超过0.030％时，在晶界析出的碳化物会增加，耐晶界腐蚀性会变差。因此，C含量设为0.015～0.030％。C含量优选为0.017％以上，优选为0.025％以下。Si：0.10～0.50％Si是用于脱氧的元素。Si含量小于0.10％时会脱氧不足。但是，Si含量超过0.50％时，会促进夹杂物的生成。因此，Si含量设为0.10～0.50％。Si含量优选为0.15％以上，优选为0.30％以下。Mn：0.10～0.50％Mn是用于脱氧的元素。另外，Mn具有通过形成MnS而固定使焊接性和热加工性变差的S的效果。Mn含量小于0.10％时，不能充分得到该效果。但是，Mn含量超过0.50％时，合金的洁净度会下降。不仅如此，MnS在合金中过量存在时，会使耐腐蚀性下降。因此，Mn含量设为0.10～0.50％。Mn含量优选为0.12％以上，优选为0.40％以下。P：0.040％以下P以杂质的形式包含在合金中，偏析于焊接热影响部的晶界，有助于焊接裂纹敏感性。因此，P含量设为0.040％以下。P含量优选为0.030％以下，更优选为0.020％以下。S：0.015％以下S以杂质的形式包含在合金中，不仅使高温下的热加工性变差，而且由于焊接热影响而偏析于晶界从而使加工性和焊接性变差。因此，S含量设为0.015％以下。S含量优选为0.010％以下，更优选为0.005％以下。Cu：0.01～0.20％Cu具有通过在合金中微量含有而提高耐腐蚀性的作用。但是，Cu在反应堆结构材料中过多含有时，可能会因腐蚀溶解到反应堆水中，并以腐蚀产物的形式附着在燃料包壳管上，加速燃料包壳管的腐蚀直至损坏。因此，Cu含量设为0.01～0.20％。Cu含量优选为0.15％以下，更优选为0.10％以下。Ni：50.0～65.0％Ni是具有提高合金的耐腐蚀性的作用的元素。特别是在高温的原子能反应堆水环境中，防止应力腐蚀裂纹是必需的。另一方面，上限会考虑与Cr、Mn、P、S等其它元素的相互作用来确定。因此，Ni含量设为50.0～65.0％。Ni含量优选为55.0％以上，更优选为58.0％以上。另外，Ni含量优选为63.0％以下，更优选为61.5％以下。Cr：19.0～35.0％Cr是具有提高合金的耐腐蚀性的作用的元素。特别是在高温的原子能反应堆水环境中，防止应力腐蚀裂纹是必需的。另一方面，上限会考虑作为主要元素的Ni的含量来确定。因此，Cr含量设为19.0～35.0％。Cr含量优选为23.0％以上，更优选为27.0％以上。另外，Cr含量优选为33.0％以下，更优选为31.0％以下。Mo：0～0.40％Mo由于具有改善合金的耐腐蚀性的作用，因此可以根据需要含有。另一方面，在原子能用Ni基合金中，虽然通过后述的TT处理会在晶界处积极的析出M23C6，但是Mo具有抑制M23C6的析出的效果。因此，Mo含量设为0.40％以下。Mo含量优选为0.15％以下，更优选为0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原子能用Ni基合金管，其化学组成以质量％计为/nC：0.015～0.030％、/nSi：0.10～0.50％、/nMn：0.10～0.50％、/nP：0.040％以下、/nS：0.015％以下、/nCu：0.01～0.20％、/nNi：50.0～65.0％、/nCr：19.0～35.0％、/nMo：0～0.40％、/nCo：0.040％以下、/nAl：0.30％以下、/nN：0.010～0.080％、/nTi：0.020～0.180％、/nZr：0.010％以下、/nNb：0.060％以下、/n余量：Fe和杂质，并且，/n所述原子能用Ni基合金管在与平均晶体粒径的关系中满足下述式(i)，/n晶体粒径的标准偏差为20μm以下，/n晶粒内的硬度为180HV以上，/n(N-Ti×14/48)×d

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170608 JP 2017-1133271.一种原子能用Ni基合金管，其化学组成以质量％计为
C：0.015～0.030％、
Si：0.10～0.50％、
Mn：0.10～0.50％、
P：0.040％以下、
S：0.015％以下、
Cu：0.01～0.20％、
Ni：50.0～65.0％、
Cr：19.0～35.0％、
Mo：0～0.40％、
Co：0.040％以下、
Al：0.30％以下、
N：0.010～0.080％、
Ti：0.020～0.180％、...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹田贵代子，冈田浩一，宫原整，
申请(专利权)人：日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP