(57)【要約】【課題】従来の析出硬化型ニッケル基合金や冷間加工したオーステナイト系ステンレス鋼製ボルトにおいては、原子炉運転中の高温高圧水環境下において使用状況によっては亀裂が発生する可能性があった。【解決手段】本発明に係るボルト３は、高温高圧水環境下にて使用されるボルト３において、強度に優れる芯金１の外面に耐食性に優れるニッケル基合金又はステンレス鋼による耐食性層２を形成したことを特徴とする【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温高圧水環境下にて使用されるボルトにおいて、強度に優れる芯金の外面に耐食性に優れるニッケル基合金又はステンレス鋼による耐食性層を形成したことを特徴とするボルト。
【請求項２】
前記芯金に低合金鋼を用い、前記耐食性層にニッケル基合金を使用したことを特徴とする請求項１記載のボルト。
【請求項３】
前記芯金に冷間加工により強化したオーステナイト系ステンレス鋼を用い、前記耐食性層に前記芯金より耐食性を有するオーステナイトステンレス鋼を使用したことを特徴とする請求項１記載のボルト。
【請求項４】
前記芯金にSUS630を用い、前記耐食性層にフェライト系ステンレス鋼または２相ステンレス鋼を使用したことを特徴とする請求項１記載のボルト。
【請求項５】
前記芯金にAlloy X-750を用い、前記耐食性層にAlloy625を使用したことを特徴とする請求項１記載のボルト。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項記載のボルトにおいて前記耐食性層を形成させた後に、鍛造、押出しにより成型加工することを特徴とするボルトの製造方法。
【請求項７】
前記耐食性層はＴＩＧ溶接、摩擦肉盛り、HIP処理により肉盛されることを特徴とする請求項６記載のボルトの製造方法。
【請求項８】
請求項１から５に記載のボルトであって、強度に優れる芯金と耐食性に優れる外面層を有するクラッド鋼より鍛造、押出しにより成型加工するボルトの製造方法。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれかに記載のボルトを、部材同士の接続で高強度高耐食性が要求される部分の接続に用いることを特徴とする原子炉内構造物。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれかに記載のボルトを、補修による部材同士の接続で高強度高耐食性が要求される部分の接続に用いることを特徴とする原子炉内構造物の補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルト及びボルトの製造方法に係り、特に原子炉等のエネルギー機器の製造、補修に使用可能なボルト及びボルトの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、原子炉内構造物、燃料再処理施設機器等のエネルギー機器に使用されるボルト材には、強度および耐食性が要求される。このため、高強度及び高耐食性を有する析出硬化型ニッケル基合金や冷間加工したオーステナイト系ステンレス鋼などが使用されている。
【０００３】
しかし、例えば加圧水型原子炉炉内構造物では冷間加工したオーステナイト系ステンレス鋼製のボルトが使用されているが、使用状況によっては亀裂が発生する可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−４２８４０号公報
【特許文献２】特開２００９−１２１６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の析出硬化型ニッケル基合金や冷間加工したオーステナイト系ステンレス鋼製ボルトにおいては、原子炉運転中の高温高圧水環境下において使用状況によっては亀裂が発生する可能性があった。
【０００６】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、ボルト材料のニッケル基合金、オーステナイト系ステンレス鋼をベースとした高強度高耐食材料の適用、高強度を有する芯金の外面に耐食性に優れる合金層を形成させた２相構造からなる強度、耐食性に優れるボルトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るボルトは、高温高圧水環境下にて使用されるボルトにおいて、強度に優れる芯金の外面に耐食性に優れるニッケル基合金又はステンレス鋼による耐食性層を形成したことを特徴とする。
【０００８】
また本発明に係るボルトの製造方法は、上記ボルトにおいて上記耐食性層を形成させた後に、鍛造、押出しにより成型加工することを特徴とする。
【０００９】
さらに本発明に係る原子炉内構造物及びこの原子炉内構造物の補修方法は高強度高耐食性が要求される部分のボルト締結部に上記ボルトを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高強度を有する芯金の外側に耐食性に優れる合金層を形成させた２層構造からなる強度、耐食性に優れるボルトおよび原子炉内構造物を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施例に係わるボルトを示し、（a）は正面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図。
【図２】本発明の第２の実施例に係わるボルトの製造方法を示す流れ図。
【図３】本発明の第３の実施例に係わるボルトの製造方法を示す流れ図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る強度、耐食性に優れた材料の適用、高強度を有する芯金の外側に耐食性に優れる合金層を形成させた２層構造からなる強度、耐食性に優れるボルト材の実施例について図面を参照して説明する。
【００１３】
（実施例１）
本実施例１では、高強度を有する芯金の外側に耐食性に優れた合金層を形成させた２層構造からなるボルトの概念を示す。図１は、２層構造からなるボルト３の概念図を示したものである。芯金１とこの芯金１の外側に耐食性に優れた合金層である外面層２の組合せとして、芯金１/外面層２として次の材料で示される、Alloy X-750／Alloy 625、低合金鋼／ニッケル基合金、SUS630／フェライト系ステンレス鋼または２相ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼／オーステナイト系ステンレス鋼等の熱膨張率の同等な鋼種の組合せを選定することにより、製作中、使用中における界面近傍の局所的な熱応力、変形が防止出来、強度及び耐食性に優れる健全なボルトを得ることが出来る。
【００１４】
なお、上記Alloy X-750は、重量%で、Ｎｉ：７０．０％以上、Ｃｒ：１４．０〜１７．０％、Ｆｅ：５．０〜９．０％、Ｔｉ：２．２５〜２．７５％、Ａｌ：０．４０〜１．００、Ｎｂ：０．７０〜１．２０％、Ｃ：最大０．０８％、Ｍｎ：最大１．００％、Ｓｉ：最大０．５０％、Ｓ：最大０．０１５％、Ｃｕ：最大０．５０％を含むニッケル基合金であり、代表的にはクロム１５．５重量％、ニオブ０．９５重量％、チタン２．５重量％、アルミニウム０．７０重量％、鉄７．０重量％、および残部が実質的にニッケルとからなる合金である。
【００１５】
また、Alloy 625は、重量%で、Ｎｉ：５８％以上、Ｃｒ：２０〜２３％、Ｆｅ：５．０％以下、Ｍｏ：８．０〜１０．０％、Ｎｂ（＋Ｔａ）：３．１５〜４．１５％、低炭素、低シリコンからなるニッケル基合金である。
【００１６】
さらに、低合金鋼は、重量％でＣｒ：０．７５〜１．２０％、Ｍｏ：０．１５〜０．２５％、Ｃ：０．３９〜０．４６％、Ｓｉ：０．２０〜０．３５％、Ｍｎ：０．６５〜１．１０％、残部がＦｅからなるクロムモリブデン鋼、または重量％でＣｒ：０．６５〜０．９５％、Ｍｏ：０．２０〜０．３０％、Ｃ：０．３７〜０．４４％、Ｓｉ：０．２０〜０．３５％、Ｍｎ：０．６０〜０．９５％、残部がＦｅからなるニッケルクロムモリブデン鋼である。
【００１７】
ニッケル基合金は、重量％で、Ｎｉ：５０．０〜５５．０％、Ｃｒ：１７．０〜２１．０％、Ｔｉ：０．６５〜１．１５％、Ａｌ：０．２０〜０．８０、Ｍｏ：２．８０〜３．３０％、Ｎｂ（＋Ｔａ）：４．７５〜５．５０％、Ｃ：最大０．０８％、Ｍｎ：最大０．３５％、Ｓｉ：最大０．３５％、Ｓ：最大０．０１５％、Ｃｕ：最大０．３０％、残部がＦｅからなる合金である。
【００１８】
SUS630とは、重量％でＣが０．０７％以下、Ｃｒが１５．０〜１７．５％、Ｎｉが３．０〜４．０％、Ｃｕが３．０〜５．０％、残部がＦｅ等からなる析出硬化系ステンレス鋼である。
【００１９】
フェライト系ステンレス鋼は、重量％でＣが０．１２％以下、Ｃｒが１６．０〜１８．０％、Ｓｉ：０．７５％以下、Ｍｎ：１．０％以下、残部がＦｅ等からなるステンレス鋼である。
【００２０】
２相ステンレス鋼は、重量％でＣが０．０３％以下、Ｃｒが２４．０〜２６．０％、Ｎｉが５．５〜７．５％、Ｍｏが２．５〜３．５％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．５％以下、残部がＦｅ等からなるオーステナイト・フェライト系ステンレス鋼である。
【００２１】
また、オーステナイト系ステンレス鋼同士の組み合わせでは、芯金１を重量％でＣが０．０８％以下、Ｃｒが１８．０〜２０．０％、Ｎｉが８．０〜１０．５％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、残部がＦｅ等からなる冷間加工により強化したオーステナイト系ステンレス鋼、外面層２を重量％でＣが０．０６％以下、Ｃｒが２０．５〜２３．５％、Ｎｉが１１．５〜１３．５％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：４．０％〜６．０、Ｍｏが１．５％〜３．０％、Ｎｂが０．１％〜０．３％、Ｎが０．２％〜０．４％、残部がＦｅ等からなる芯金１よりも耐食性を有する高耐食性のオーステナイト系ステンレス鋼を用いるものとする。
【００２２】
（実施例２）
本発明に係る実施例２について、図２、図３を用いて説明する。図２に示す本実施例２は、高強度高耐食ボルトの等方圧加工法（HIP）処理による芯金と外面層の接合処理を用いた場合の製造フローを示している。
【００２３】
図２に示すように、芯金と外面層となる外面耐食合金を配置し（Ｓ１）、ＨＩＰ処理により芯金と外面耐食層を接合(Ｓ２)する。その後、鍛造および押し出し(Ｓ３)を行い、ボルト頭、ネジ部の成型を行う(Ｓ４)ことにより、強度及び耐食性に優れるボルトを得ることが出来る。
【００２４】
図３は図２の変形例を示し、高強度高耐食ボルトの外面耐食層をＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接または摩擦肉盛りにより形成させる場合の製造フローを示している。ＴＩＧ溶接または摩擦肉盛りにより外面耐食層を形成させ(Ｓ５)た後、鍛造、押し出し(Ｓ３)を行い、ボルト頭、ネジ部の成型を行う(Ｓ４)ことにより、強度及び耐食性に優れるボルトを得ることが出来る。
【００２５】
（実施例３）  
次に、本発明に係る実施例３について説明する。
【００２６】
上記実施例による高強度高耐食ボルトを用いて原子炉内構造物の部品間をボルト締結することによって原子炉内構造物等の高温、高圧、高放射線に対応する溶接の部位を削減することができる。
【００２７】
さらに今まで溶接で接合されていた部該原子炉内構造物の接合部分を補修時に当該ボルトを適用する締結とすることによって、さらに溶接の部位を削減することができる。
【００２８】
このことにより、溶接部分を削減することが出来るので、溶接に伴う応力腐食割れの可能性が削減でき、耐応力腐食割れ性に優れた高信頼性の原子炉内構造物とすることができる。
【符号の説明】
【００２９】
１…芯金
２…外面層
３…ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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