(57)【要約】【課題】高精度，高品質，高信頼の沸騰水型原子炉用制御棒及びその製造方法を提供することにある。【解決手段】本発明の沸騰水型原子炉用制御棒は、十字形横断面形状のオーステナイトステンレス鋼製タイロッドのフィン段差部と、Ｕ字形横断面形状のオーステナイトステンレス鋼製シースの凸型先端部とを一定箇所重ね合わせた後、タイロッドのフィン段差部とシースの凸型先端部とをレーザ溶接してなる沸騰水型原子炉用制御棒において、前記タイロッドのフィン段差部と前記シースの凸型先端部とのレーザ溶接部へのタイロッドの溶け込み比率を３０％〜５０％と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】
十字形横断面形状のオーステナイトステンレス鋼製タイロッドのフィン段差部と、Ｕ字形横断面形状のオーステナイトステンレス鋼製シースの凸型先端部とを一定箇所重ね合わせた後、前記タイロッドのフィン段差部と前記シースの凸型先端部とをレーザ溶接してなる沸騰水型原子炉用制御棒の製造方法において、
前記タイロッドのフィン段差部と前記シースの凸型先端部とのレーザ溶接では、レーザ照射位置をシース側より斜め６０〜８０°からレーザ照射し、前記タイロッドのフィン段差部から溶接ワイヤを加えながらレーザ溶接を開始し、前記タイロッドのフィン段差部と前記シースの凸型先端部との始端部分を通過し、所定位置までレーザ出力をアップスロープ制御し、前記タイロッドのフィン段差部と前記シースの凸型先端部の重ね中央部分のレーザ出力を一定制御し、前記タイロッドのフィン段差部と前記シースの凸型先端部との終端部手前の所定位置からレーザ出力をダウンスロープ制御し、前記タイロッドのフィン段差部でレーザ溶接を終了することを特徴とする沸騰水型原子炉用制御棒の製造方法。
【請求項２】
十字形横断面形状のオーステナイトステンレス鋼製タイロッドのフィン段差部と、Ｕ字形横断面形状のオーステナイトステンレス鋼製シースの凸型先端部とを一定箇所重ね合わせた後、タイロッドのフィン段差部とシースの凸型先端部とをレーザ溶接してなる沸騰水型原子炉用制御棒において、前記タイロッドのフィン段差部と前記シースの凸型先端部とのレーザ溶接部へのタイロッドの溶け込み比率を３０％〜５０％としたことを特徴とする沸騰水型原子炉用制御棒。
【請求項３】
十字形横断面形状のオーステナイトステンレス鋼製タイロッドのフィン段差部と、Ｕ字形横断面形状のオーステナイトステンレス鋼製シースの凸型先端部とを一定箇所重ね合わせた後、タイロッドのフィン段差部とシースの凸型先端部とをレーザ溶接してなる沸騰水型原子炉用制御棒において、前記タイロッドのフィン段差部と前記シースの凸型先端部とのレーザ溶接部のフェライト量を０.５ ％以上としたことを特徴とする沸騰水型原子炉用制御棒。
【請求項４】
請求項２または請求項３の何れか１項において、レーザ溶接時に用いられる溶接ワイヤは、Ｃ：０.０３ｗｔ％以下，Ｓｉ：０.６５ｗｔ％以下，Ｍｎ：１.０〜２.５ｗｔ％，
Ｎｉ：１１.０〜１４.０ｗｔ％，Ｃｒ：１８.０〜２０.０ｗｔ％，Ｍｏ：２.０〜３.０
ｗｔ％，Ｐ：０.０３ｗｔ％以下，Ｓ：０.０３ｗｔ％以下，Ｎ：０.０３ｗｔ％ 以下を含有し、残部不可避的不純物及びＦｅからなるオーステナイトステンレス鋼であり、Ｃｒ／Ｎｉ比（Ｃｒ当量：Ｃｒ＋Ｍｏ＋１.５Ｓｉ＋０.５Ｎｂ ，Ｎｉ当量：Ｎｉ＋０.５Ｍｎ＋３０Ｃ＋３０Ｎ）が１.６〜１.９で、かつフェライト量を１２％〜１６％としたことを特徴とする沸騰水型原子炉用制御棒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰水型原子炉用制御棒及びその製造方法に係り、特にタイロッドとシースと間の健全な溶接構造を有する原子炉用制御棒及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉用制御棒は、核分裂の連鎖反応量を制御するため、中性子吸収材を内部に収納した構造である。沸騰水型原子炉で通常使用される制御棒は、十字型横断面をしており、鉛直方向に立設した４つの筒状の燃料チャンネルボックス間に形成される十字型の隙間に挿入される。
【０００３】
この燃料チャンネルボックス間に形成される十字型の隙間に制御棒が滑らかに挿入される挿入性を確保するために、制御棒の十字断面を形成する４枚の中性子吸収材を内部に収納したブレードの厚み寸法や幅寸法，角度の位置関係及び制御棒の真直性に厳しい品質が必要である。
【０００４】
沸騰水型原子炉用制御棒として、最もよく使用されているのは、十字形横断面形状のタイロッドにＵ字形横断面形状のシースを取り付け、シース内部に中性子吸収材を収納し、タイロッドとシースを溶接したものである。
【０００５】
このタイロッドとシースとの溶接には、スポット溶接，ＴＩＧ溶接及び特許文献１や特許文献２のようにレーザ溶接が適用されている。タイロッドとシースとのスポット溶接部では、タイロッドとシースとの隙間に炉水が循環しにくくなり、よどみやすい。よどんだ炉水が長時間炉内の照射を受けるとすきま腐食を発生させる可能性がある。
【０００６】
タイロッドとシースとのＴＩＧ溶接部では、完全溶着させているため、すきま腐食が発生しないが、溶接の熱影響によりタイロッド収縮及びシースの変形や強度の低下が見られ、制御棒の真直性などの品質に影響を与え、修正作業に時間を費やす原因となっている。
【０００７】
タイロッドとシースとのレーザ溶接では、ＴＩＧ溶接と同様に完全溶着させているため、すきま腐食が発生しない。またＴＩＧ溶接より熱影響が少ないため、タイロッド収縮及びシースの変形も少なく、制御棒の真直性などの品質が向上する。しかし、ＴＩＧ溶接に比べ、レーザ溶接は冷却速度が速いため、特に、オーステナイトステンレス鋼のレーザ溶接部では、フェライトの生成量が少なくなり、低い残留応力でも高温割れが発生しやすくなる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１８５７７７号公報
【特許文献２】特開２００２−２５７９６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、溶接性に優れ、高温割れを抑制し、溶接時の変形，残留応力を極力抑えたレーザ溶接法の提供と、高精度，高品質，高信頼の沸騰水型原子炉用制御棒及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の沸騰水型原子炉用制御棒の製造方法は、十字形横断面形状のオーステナイトステンレス鋼製タイロッドのフィン段差部と、Ｕ字形横断面形状のオーステナイトステンレス鋼製シースの凸型先端部を一定箇所重ね合わせた後、タイロッドのフィン段差部とシースの凸型先端部をレーザ溶接してなり、タイロッドのフィン段差部とシースの凸型先端部とのレーザ溶接では、レーザ照射位置をシース側より斜め６０〜８０°からレーザ照射することとし、タイロッドのフィン段差部から、溶接ワイヤを加えながらレーザ溶接を開始し、タイロッドのフィン段差部と前記シースの凸型先端部のレーザ溶接始端部を通過し、所定位置に達するまでレーザ出力をアップスロープ制御し、タイロッドのフィン段差部とシースの凸型先端部の重ね中央部分のレーザ出力を一定制御し、タイロッドのフィン段差部と前記シース凸型先端部のレーザ溶接終端部手前の所定位置からレーザ出力をダウンスロープ制御し、前記タイロッドのフィン段差部でレーザ溶接を終了することを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の沸騰水型原子炉用制御棒は、タイロッドのフィン段差部とシースの凸型先端部とのレーザ溶接部へのタイロッドの溶け込み比率を３０〜５０％とし、レーザ溶接部のフェライト量を０.５％以上とすることが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明では、タイロッドのフィン段差部とシースの凸型先端部とのレーザ溶接時に添加する溶接ワイヤは、Ｃ：０.０３ｗｔ％以下，Ｓｉ：０.６５ｗｔ％以下，Ｍｎ：１.０〜２.５ｗｔ％，Ｎｉ：１１.０〜１４.０ｗｔ％，Ｃｒ：１８.０〜２０.０ｗｔ％，Ｍｏ：２.０〜３.０ｗｔ％，Ｐ：０.０３ｗｔ％以下，Ｓ：０.０３ｗｔ％以下，Ｎ：0.03ｗｔ％以下を含有し、残部不可避的不純物及びＦｅからなるオーステナイトステンレス鋼であり、Ｃｒ／Ｎｉ比（Ｃｒ当量：Ｃｒ＋Ｍｏ＋１.５Ｓｉ＋０.５Ｎｂ，Ｎｉ当量：Ｎｉ＋０.５Ｍｎ＋３０Ｃ＋３０Ｎ）が１.６〜１.９ で、かつフェライト量を１２％〜１６％とするレーザ溶接用ワイヤが良い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、溶接性に優れ、高温割れを抑制し、溶接時の変形，残留応力を極力抑えたレーザ溶接法により、高精度，高品質，高信頼の沸騰水型原子炉用制御棒の製造が容易にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本実施形態の沸騰水型原子炉用制御棒及びその製造方法によれば、タイロッドのフィン段差部とシースの凸型先端部とのレーザ溶接では、レーザ照射位置を前記シース側より斜め６０〜８０°からレーザ照射するため、タイロッドのフィン段差部及びシースの凸型先端部への入熱が均一になり、シースの溶け落ちや熱変形を防止するとともにタイロッドのフィン段差部への完全溶け込みが得られ、すきま腐食が予防され、溶接品質が安定する。
【００１５】
本実施形態の沸騰水型原子炉用制御棒及びその製造方法によれば、オーステナイトステンレス鋼製のタイロッドの段差部とシースの凸型先端部とのレーザ溶接する際に、レーザ出力をアップスロープ及びダウンスロープ制御すること及び本発明の溶接ワイヤを用いることにより、レーザ溶接部へのタイロッドの溶け込み比率の制御が可能になるとともに、レーザ溶接部のフェライト量の制御も可能になり、レーザ溶接部に発生しやすい高温割れを防止でき、低入熱溶接のためタイロッドの溶接時のそり，歪などによる変形，残留応力が極力抑えられ、シースの波打ち現象も抑えられ、高品質，高信頼の溶接部が得られ、製造作業性に優れた高精度な沸騰水型原子炉用制御棒の製造が可能になる。
【００１６】
オーステナイトステンレス鋼のレーザ溶接では、ＴＩＧ溶接に比べ低入熱，高速溶接のため、溶接金属の凝固速度が速いので、溶接時のそり，歪などによる変形が抑えられる反面、レーザ溶接部のフェライト量の生成が少なく、高温割れの発生しやすくなる。特に、オーステナイトステンレス鋼製のタイロッドの材質にもよるが、Ｃｒ／Ｎｉ比（Ｃｒ当量：Ｃｒ＋Ｍｏ＋１.５Ｓｉ＋０.５Ｎｂ，Ｎｉ当量：Ｎｉ＋０.５Ｍｎ＋３０Ｃ＋３０Ｎ）が１.５ 以下と低い場合、タイロッドのフィン段差部とシースの凸型先端部とのレーザ溶接を同一のレーザ出力条件で行うと、タイロッドのフィン段差部とシースの凸型先端部とのレーザ溶接始端部及びタイロッドのフィン段差部とシースの凸型先端部とのレーザ溶接終端部のタイロッドの溶け込み比率が増大し、レーザ溶接部のフェライト量が減少し、高温割れが発生しやすくなる。
【００１７】
そこで、本実施形態のオーステナイトステンレス鋼製タイロッドのフィン段差部とシースの凸型先端部とのレーザ溶接する際に、レーザ出力をアップスロープ及びダウンスロープ制御すること及び本発明の溶接ワイヤを用いることにより、レーザ溶接部へのタイロッドの溶け込み比率の制御が可能になるとともに、レーザ溶接部のフェライト量の制御も可能になり、レーザ溶接部に発生しやすい高温割れを防止できる。
【００１８】
本実施形態では、オーステナイトステンレス鋼製タイロッドのフィン段差部とシースの凸型先端部とのレーザ溶接始端部及びオーステナイトステンレス鋼製タイロッドのフィン段差部とシースの凸型先端部とのレーザ溶接終端部へのタイロッドの溶け込み比率を３０〜５０％に制御すると、レーザ溶接部に発生しやすい高温割れを防止できる。特にタイロッドの溶け込み比率が５０％を越すと、高温割れが発生しやすくなると同時にタイロッドへの熱影響も大きくなり、収縮，変形も大きくなり、溶接品質に影響を与える。またタイロッドの溶け込み比率が３０％未満だと、タイロッドのフィン段差部とシースの凸型先端部とのレーザ溶接部の完全溶け込みが不安定になり、溶接不良の発生やすきま腐食発生の懸念が生じる。
【００１９】
オーステナイトステンレス鋼製のタイロッドとシースとのレーザ溶接では、ＴＩＧ溶接に比べ低入熱，高速溶接のため、溶接部の凝固速度が速いので、レーザ溶接部のフェライト量の生成が少なく、高温割れの発生がしやすくなる。このため本実施形態発明では、オーステナイトステンレス鋼製のタイロッドのフィン段差部とシースの凸型先端部とのレーザ溶接部のフェライト量を０.５％以上とすることが良い。レーザ溶接部のフェライト量を０.５ ％未満の場合、高温割れが発生しやすくなる。
【００２０】
本実施形態では、オーステナイトステンレス鋼製の溶接ワイヤを加えながらレーザ溶接を開始し、オーステナイトステンレス鋼製のタイロッドのフィン段差部とシースの凸型先端部とのレーザ溶接を行い、レーザ溶接部へのタイロッドの溶け込み比率の制御及びレーザ溶接部のフェライト量の制御を行うため、オーステナイトステンレス鋼製の溶接ワイヤが重要である。
【００２１】
そこで本実施形態では、タイロッドのフィン段差部とシースの凸型先端部とのレーザ溶接時に添加する溶接ワイヤは、Ｃ：０.０３ｗｔ％以下，Ｓｉ：０.６５ｗｔ％以下，Ｍｎ：１.０〜２.５ｗｔ％，Ｎｉ：１１.０〜１４.０ｗｔ％，Ｃｒ：１８.０〜２０.０ｗｔ％，Ｍｏ：２.０〜３.０ｗｔ％，Ｐ：０.０３ｗｔ％以下，Ｓ：０.０３ｗｔ％以下，Ｎ：
０.０３ ｗｔ％以下を含有し、残部不可避的不純物及びＦｅからなるオーステナイトステンレス鋼であり、Ｃｒ／Ｎｉ比（Ｃｒ当量：Ｃｒ＋Ｍｏ＋１.５Ｓｉ＋０.５Ｎｂ，Ｎｉ当量：Ｎｉ＋０.５Ｍｎ＋３０Ｃ＋３０Ｎ）が１.６〜１.９ で、かつフェライト量を１２％〜１６％とすると良い。
【００２２】
本実施形態のオーステナイトステンレス鋼製の溶接ワイヤは、その材料組成が以下に示す範囲にあることが必要である。
【００２３】
「Ｃ：０.０３ｗｔ％以下」
Ｃはオーステナイト安定化元素であり、強度向上に寄与するためＣ含有量０.０３wt％以下が望ましい。好ましくは、オーステナイトステンレス鋼の沸騰水型原子炉用制御棒のＣ量を極力低く抑え、耐応力腐食割れ性を維持するため、Ｃ含有量０.０３ ｗｔ％以下が望ましい。
【００２４】
「Ｓｉ：０.６５ｗｔ％以下」
Ｓｉは脱酸剤として用いられるほか、Ｃｒ当量にも影響する。オーステナイトステンレス鋼の沸騰水型原子炉用制御棒のＳｉ含有量は、０.６５ ｗｔ％望ましい。Ｓｉ含有量が０.６５ｗｔ％以上多く含有すると耐食性及び靭性が劣化する。
【００２５】
「Ｍｎ：１.０〜２.５ｗｔ％」
Ｍｎは溶接時に脱酸作用及び脱硫作用があり、オーステナイト安定化元素である。また高温割れに有害なＳを固定し、耐高温割れ性を抑制する効果がある。この効果を高めるには、１.０ｗｔ％以上必要であり、Ｍｎ量が２.５ｗｔ％以上になると、溶接時の湯流れが悪くなり、作業性に問題が生じる。
【００２６】
「Ｎｉ：１１.０〜１４.０ｗｔ％」
Ｎｉはオーステナイトステンレス鋼の必須成分であり、オーステナイト相を安定化させる。そのため、オーステナイトステンレス鋼製の溶接ワイヤのＮｉ含有量を１１.０ 〜
１４.０ ｗｔ％とする必要がある。溶加材のＮｉ含有量が１１.０ｗｔ％未満では、溶接部のフェライト相が増えて靭性が低下する。溶加材のＮｉ含有量を１４.０ ｗｔ％以上になるとオーステナイト相が増えて高温割れが発生しやすくなる。
【００２７】
「Ｃｒ：１８.０〜２０.０ｗｔ％」
Ｃｒはオーステナイトステンレス鋼の必須成分であり、フェライト相を安定化させる効果がある。またオーステナイトステンレス鋼の耐食性の向上に寄与する元素である。オーステナイトステンレス鋼の沸騰水型原子炉用制御棒に用いる溶接ワイヤのＣｒ含有量を
１８.０〜２０.０ｗｔ％とする必要がある。溶加材のＣｒ含有量が１８.０ ｗｔ％未満では、Ｃｒがフェライト相を安定化させる効果が低下し、高温割れが発生しやすくなる。溶加材のＣｒ含有量が２０.０ ｗｔ％以上含有するとフェライト量が増加しすぎるため、延性が低下する。
【００２８】
「Ｍｏ：２.０〜３.０ｗｔ％」
ＭｏもＣｒ同様、耐食性の向上に寄与する元素であるが、オーステナイトステンレス鋼製の沸騰水型原子炉用制御棒に用いる溶接ワイヤのＭｏ含有量を２.０〜３.０ｗｔ％とさせることが好ましい。溶接ワイヤのＭｏ含有量を２.０ ｗｔ％未満では、Ｍｏがフェライト相を安定化させる効果が低下し、高温割れが発生しやすくなる。溶接ワイヤのＣｒ含有量が３.０ｗｔ％以上含有するとフェライト量が増加しすぎるため、延性が低下する。
【００２９】
「Ｐ：０.０３ｗｔ％以下」
Ｐは低融点化合物を生成する元素であり、極力抑える必要があり、溶加材のＰ含有量を０.０３％以下とさせることが好ましい。
【００３０】
「Ｓ：０.０３ｗｔ％以下」
Ｓは低融点化合物を生成する元素であり、極力抑える必要があり、溶加材のＳ含有量を０.０３％以下とさせることが好ましい。より好ましいのは０.００５％以下である。
【００３１】
「Ｎ：０.０３ｗｔ％以下」
Ｎはオーステナイト安定化元素であり、強度向上に寄与するためＣ含有量０.０３wt％以下が望ましい。
【００３２】
本実施形態のオーステナイトステンレス鋼製の溶接ワイヤは、上記した材料組成に示す範囲にあることが必要であり、Ｃｒ／Ｎｉ比（Ｃｒ当量：Ｃｒ＋Ｍｏ＋１.５Ｓｉ＋０.５Ｎｂ，Ｎｉ当量：Ｎｉ＋０.５Ｍｎ＋３０Ｃ＋３０Ｎ）が１.６〜１.９ で、かつフェライト量を１２％〜１６％であることにより、オーステナイトステンレス鋼製タイロッドのフィン段差部とシース先端部とのレーザ溶接部のフェライト量の制御ができ、高温割れの抑制に有効である。
【００３３】
本実施形態のオーステナイトステンレス鋼製の溶接ワイヤは、オーステナイトステンレス鋼製の沸騰水型原子炉用制御棒のレーザ溶接のみならず、オーステナイトステンレス鋼製の各種製品のレーザ溶接に最適な溶接ワイヤである。
【実施例１】
【００３４】
以下、本実施例のオーステナイトステンレス鋼製の沸騰水型原子炉用制御棒の製造法について説明する。特に、タイロッドとシースのレーザ溶接構造体の製造について精細に説明する。
【００３５】
表１は、タイロッド，シース及び本発明の溶接ワイヤの化学組成を示す。シース材の
Ｃｒ／Ｎｉ比（Ｃｒ当量：Ｃｒ＋Ｍｏ＋１.５Ｓｉ＋０.５Ｎｂ ，Ｎｉ当量：Ｎｉ＋０.５Ｍｎ＋３０Ｃ＋３０Ｎ）は、タイロッド材：１.３７，シース材：１.６０である。これらに対し、本発明の溶接ワイヤのＣｒ／Ｎｉ比（Ｃｒ当量：Ｃｒ＋Ｍｏ＋１.５Ｓｉ＋０.５Ｎｂ，Ｎｉ当量：Ｎｉ＋０.５Ｍｎ＋３０Ｃ＋３０Ｎ）は１.８８である。
【００３６】
【表１】
2007256035.tif 000003
【００３７】
図１は、本実施例によるタイロッドのフィン段差部とシースの凸型先端部とのレーザ溶接部の一例を示す斜視図である。タイロッド１は４つのフィン２を有する十字形横断面形状であり、フィン２にはレーザ溶接しやすいようにフィン段差部３が設けられており、板厚：１０mmt ，全長：３８５０mm，幅：５０mmである。シース４はＵ字形横断面形状であり、シース４のプレートには冷却孔８及びレーザ溶接用の凸型先端部５が設けられており、板厚：１.４mmt，全長：３８００mm，幅：１０５mmである。タイロッド１のフィン段差部３とシースの凸型先端部５とのレーザ溶接長さは、３０mmであり、タイロッドとシースの一面に溶接箇所７が２１箇所あり、全体で１６８箇所となる。なお、符号６は制御棒である。
【００３８】
図２は、本実施例によるレーザ溶接プロセスの一例を示す説明図である。
【００３９】
表２は、レーザ溶接条件を示す。
【００４０】
【表２】
2007256035.tif 000004
【００４１】
本実施例によるタイロッドのフィン段差部３とシースの凸型先端部５とのレーザ溶接は、図１，図２及び表２に示すように、まず始めに、レーザ溶接スタート位置（タイロッドのフィン段差部３とシースの凸型先端部５とのレーザ溶接始端部７ａより５mm手前）に、シース４側より斜め７０°に設置されたＹＡＧレーザヘッド１０を搬送し、ＹＡＧレーザヘッド１０よりＮ2 アシストガス：３０ｌ／min が流し、本実施例のレーザ溶接ワイヤ
１１（φ１.２）がワイヤ送給装置１２より送給され（ワイヤ送給量：１.５ｍ／min ）、タイロッドのフィン段差部３とレーザ溶接ワイヤ１１が接触したら、シース側より斜め
７０°に設置されたＹＡＧレーザヘッド１０より、レーザビーム９(焦点位置：ＪＵＳＴ)されるのと同時にＹＡＧレーザヘッド１０が走行（溶接速度：０.５ｍ／min）し、レーザ熔接を開始する。
【００４２】
なお、図２で使用した符号も図１で使用したものと同様の意味で使用する。
【００４３】
タイロッドのフィン段差部３上をビードオンし、タイロッドのフィン段差部３とシースの凸型先端部５とのレーザ溶接始端部７ａを通過し、所定箇所（タイロッドのフィン段差部３とシースの凸型先端部５とのレーザ溶接始端部７ａより２mm位置）までレーザ出力をアップスロープ制御し、１.０ｋＷから１.７ｋＷまで徐々に大きくし、所定箇所（タイロッドのフィン段差部３とシースの凸型先端部５とのレーザ溶接始端部７ａより２mm位置）に達したら、レーザ出力を１.７ ｋＷ一定に保持し、タイロッドのフィン段差部３とシースの凸型先端部５とのレーザ溶接終端部７ｃ手前の所定箇所（タイロッドのフィン段差部３とシースの凸型先端部５とのレーザ溶接終端部７ｃより２mm手前）に達したら、レーザ出力をダウンスロープ制御し、１.７ｋＷから１.０ｋＷ徐々に低下させ、所定位置（タイロッドのフィン段差部３とシースの凸型先端部５とのレーザ溶接終端部７ｃより５mm）でレーザ溶接を終了した。
【００４４】
本実施例の方法によるタイロッドのフィン段差部３とシースの凸型先端部５とのレーザ溶接部は、レーザ照射位置をシース側より斜め７０°からレーザ照射しているので、タイロッドのフィン段差部及びシース先端部への入熱が均一になり、薄板のシースの溶け落ちもなく、溶接不良の発生がない完全裏波溶接部ができ、すきま腐食の発生を防止できることがわかった。
【００４５】
【表３】
2007256035.tif 000005
【００４６】
表３は、本実施例の方法によるタイロッドのフィン段差部とシースの凸型先端部とのレーザ溶接部のタイロッドの溶け込み比率及びフェライト量を示す。本実施例の方法によるタイロッドのフィン段差部３とシースの凸型先端部５とのレーザ溶接部を調査した結果、タイロッドのフィン段差部３とシースの凸型先端部５とのレーザ溶接始端部７ａ及びレーザ溶接終端部７ｃへのタイロッドの溶け込み比率は４２〜４７％であり、タイロッドのフィン段差部３とシースの凸型先端部５とのレーザ溶接中央部７ｂは３６〜４１％である。
【００４７】
また、フェライトスコープで溶接部のフェライト量を調査した結果、タイロッドのフィン段差部３とシースの凸型先端部５とのレーザ溶接始端部７ａ及びレーザ溶接終端部７ｃのフェライト量は、１.５〜２.０％であり、タイロッドのフィン段差部３とシースの凸型先端部５とのレーザ溶接中央部７は２.０〜２.５％であり、レーザ溶接部に発生しやすい高温割れを防止できることがわかった。
【００４８】
図３は、本実施例の方法によって製作されたタイロッドとシースのレーザ溶接構造体の図を示す。本実施例の方法によって製作された十字形横断面形状のオーステナイトステンレス鋼製タイロッド１とＵ字形横断面形状のオーステナイトステンレス鋼製シース４のレーザ溶接構造体（全長：３８５０mm，幅：２５０mm）は、タイロッド１とシース４の一面に溶接箇所７が２１箇所あり、全体で１６８箇所である。タイロッド１とシース４のレーザ溶接構造体を溶接による収縮量を計測した結果、全体長さの収縮量：０.７mm ，幅の収縮量：０.５mm であり、低入熱レーザ溶接のため、タイロッド１の縮みや熱負荷の不揃いが原因となる曲がり、反りや捩れが減少し、シース４の波打ち現象も抑えられ、溶接時のそり，歪などによる変形，残留応力が極力抑えられ、高品質，高精度なタイロッド１とシース２のレーザ溶接構造体が得られた。
【００４９】
なお、図３で使用した符号も図１で使用したものと同様の意味で使用する。
【００５０】
図４は、本実施例のタイロッドとシースのレーザ溶接法を用いた沸騰水型原子炉用制御棒の全体構造体の示す一部破断斜視図を示す。本実施例の方法によって製作されたタイロッド１とシース４のレーザ溶接構造体を用い、制御棒支持構造体１３，ハンドル１４，落下速度リミッタ１５、その他部品を組み立て、レーザ溶接を行い、沸騰水型原子炉用制御棒を製作した。
【００５１】
なお、図４で使用した符号も図１で使用したものと同様の意味で使用する。
【００５２】
以上のように、溶接性に優れ、高温割れを抑制し、溶接時の変形，残留応力を極力抑えたレーザ溶接法により、高精度，高品質，高信頼の沸騰水型原子炉用制御棒の製造ができた。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、タイロッドとシースと間の健全な溶接構造を有するものであり、特に、沸騰水型原子炉用制御棒に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】タイロッドのフィン段差部とシースの凸型先端部とのレーザ溶接部の一例を示す斜視図である。
【図２】レーザ溶接プロセスの一例を示す説明図である。
【図３】製作されたタイロッドとシースのレーザ溶接構造体の示す正面図である。
【図４】タイロッドとシースのレーザ溶接法を用いた沸騰水型原子炉用制御棒の全体構造体の示す一部破断斜視図である。
【符号の説明】
【００５５】
１…タイロッド、２…フィン、３…段差部、４…シース、５…凸型先端部、６…制御棒、７…溶接箇所、８…冷却孔、９…レーザビーム、１０…ＹＡＧレーザヘッド、１１…レーザ溶接ワイヤ、１２…ワイヤ送給装置、１３…制御棒支持構造体、１４…ハンドル、
１５…落下速度リミッタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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