(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロムを含有するステンレス鋼により、中空管を製造した後、酸素濃度２０〜１００％の処理媒体雰囲気のもとで、２２０℃以上に加熱する表面処理を施すことを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法において、処理媒体として、空気もしくは水蒸気、またはこれらにオゾンもしくは過酸化水素を添加したものを用いることを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法において、処理媒体を高周波プラズマに通して用いることを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれかに記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法において、電気炉による加熱と処理媒体の流体供給とを連続的または間欠的に行うことを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法。
【請求項５】
請求項１から３までのいずれかに記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法において、給水加熱器用伝熱管に電流供給による加熱と処理媒体の流体供給とを連続的または間欠的に行うことを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法。
【請求項６】
請求項１から３までのいずれかに記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法において、給水加熱器用伝熱管に高周波電流による誘導加熱と処理媒体の流体供給とを連続的または間欠的に行うことを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれかに記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法において、加熱工程と処理媒体の供給工程とを、製造段階における酸洗工程の後に行なうことを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法。
【請求項８】
請求項１から６までのいずれかに記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法において、加熱工程と処理媒体の供給工程とを、製造段階における水素雰囲気での最終熱処理工程の直後に行なうことを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法。
【請求項９】
請求項１から６までのいずれかに記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法において、加熱工程と処理媒体の供給工程とを、給水加熱器用伝熱管の組立て後に行なうことを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれかに記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法によって製造された給水加熱器用伝熱管であって、クロムを含有するステンレス鋼により構成された給水加熱器用伝熱管であって、その表面に、厚さ０．０１〜５μｍのニッケルフェライト酸化膜を形成したことを特徴とする給水加熱器用伝熱管。
【請求項１１】
原子炉の給水系に設置される給水加熱器であって、請求項１０記載の伝熱管を用いて構成したことを特徴とする給水加熱器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給水加熱器用伝熱管の製造方法、同方法により製造された給水加熱器用伝熱管および同伝熱管を用いた給水加熱器に係るものであり、特に運転時における伝熱管からのクロムの溶出抑制が有効的に図れる給水加熱器用伝熱管の製造方法、同方法により製造された給水加熱器用伝熱管および同伝熱管を用いた給水加熱器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、原子力発電設備に設けられる給水加熱器の伝熱管には、クロム（Ｃｒ）を含むステンレス鋼が適用されている。従来では、この伝熱管として、製造段階の押出工程あるいは抽伸工程の後に酸洗処理を施すことにより、表面に酸化皮膜がないものが使用されている。
【０００３】
ところが、このような表面に酸化皮膜がない給水加熱器の伝熱管を使用した設備においては、原子炉運転時に伝熱管の表面から多量のクロムが溶出することが判明している。近年の研究によると、原子炉内のクロム量が増加すると、炉水中のＣｏ−６０イオンを増加させるとともに、原子炉内の機器にクロムが付着することによって機器性能を低下させるなどの問題が指摘されている。
【０００４】
そこで、原子炉内のクロム量を減少させるため、主発生源である給水加熱器の伝熱管からのクロム溶出を抑制する必要性が求められているが、これまで確立した技術が知られていない。なお、クロム溶出抑制に類似した公知技術として、高温大気中において伝熱管表面に酸化皮膜を形成し、これによりコバルトの溶出抑制を図る提案はなされている（例えば特開昭６２−８５８９４号公報、特開昭６１−２４５０９４号公報等）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術では、酸化皮膜の形成が不安定で、得られる膜厚が不均一となる等、給水加熱器の伝熱管からのクロム溶出を必ずしも十分に抑制することができない。このため、現在においても給水加熱器の伝熱管が、原子力発電所における主要核種Ｃｏ−６０の親元素コバルト主発生源の一つとなっている。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、クロム溶出抑制手段として、伝熱管の表面にニッケルフェライト酸化膜層を形成し、その際にニッケルフェライト酸化膜層を均一に、かつ効率よく形成することができる給水加熱器用伝熱管の製造方法を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、クロムの溶出抑制が有効的に図れる給水加熱器用伝熱管および同伝熱管を用いた給水加熱器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、請求項１の発明では、クロムを含有するステンレス鋼により、中空管を製造した後、酸素濃度２０〜１００％の処理媒体雰囲気のもとで、２２０℃以上に加熱する表面処理を施すことを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法を提供する。
【０００９】
本発明によれば、給水加熱器用伝熱管材料のクロム溶出抑制に必要なニッケルフェライト酸化皮膜厚さを得るための処理時間の短縮化に対応できる。すなわち、給水加熱器用伝熱管のクロム溶出抑制効果があるニッケルフェライト酸化皮膜厚は、０．０１μｍ以上である。このニッケルフェライト酸化皮膜厚さを得るために、本発明では、酸素量を多く供給することによって伝熱管表面の酸化を促進させる、これによりフェライト酸化皮膜の生成速度を増加させ、処理時間を短縮することができる。なお、処理媒体雰囲気の酸素濃度が２０％未満では酸化が不充分となる。また、加熱温度が２２０℃未満では、この温度に相当する給水加熱器の使用温度で十分な効果が得られない。
【００１０】
請求項２の発明では、請求項１記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法において、処理媒体として、空気もしくは水蒸気、またはこれらにオゾンもしくは過酸化水素を添加したものを用いることを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法を提供する。
【００１１】
本発明によれば、さらに処理時間の短縮化が図れる。すなわち、水蒸気の場合はそれ自体が酸化材として機能し、さらに空気や水蒸気にオゾンまたは過酸化水素を添加した場合には、これらの酸化剤としての機能が増強される。このため、酸素単独含有状態で使用する場合に比し、さらに伝熱管表面の酸化を促進させることができる。これにより、ニッケルフェライト酸化皮膜の生成速度を増加させることができ、処理時間の一層の短縮が図れる。
【００１２】
請求項３の発明では、請求項１記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法において、処理媒体を高周波プラズマに通して用いることを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法を提供する。
【００１３】
本発明によれば、さらに処理時間の短縮化に対応することができる。すなわち、高周波プラズマを通すことにより処理媒体の酸素をラジカル化させ、これにより酸化剤としての機能を増大させ、酸素単独の場合に比して伝熱管表面の酸化を促進させることができる。これにより、ニッケルフェライト酸化皮膜の生成速度を増加させ、処理時間を短縮することができる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１から３までのいずれかに記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法において、電気炉による加熱と処理媒体の流体供給とを連続的または間欠的に行うことを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法を提供する。
【００１５】
本発明によれば、処理媒体を連続的または間欠的に流すことにより、処理媒体を静止させて処理した場合に比し、給水加熱器用伝熱管材料のクロム溶出抑制に必要なニッケルフェライトの酸化皮膜厚さをより均一に生成することができる。
【００１６】
請求項５の発明では、請求項１から３までのいずれかに記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法において、給水加熱器用伝熱管に電流供給による加熱と処理媒体の流体供給とを連続的または間欠的に行うことを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法を提供する。
【００１７】
本発明によれば、クロム溶出抑制に必要なニッケルフェライトの酸化皮膜生成のための加熱工程、および厚さを均一にするための工程について、良好に対応することができる。すなわち、電流供給により加熱処理エリアの小型化が図れるとともに、伝熱管温度の均一化が図れる。しかも、電流を連続的または間欠的に供給することにより、処理媒体を静止で処理する場合に比して、より均一な酸化皮膜が生成できる。
【００１８】
請求項６の発明では、請求項１から３までのいずれかに記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法において、給水加熱器用伝熱管に高周波電流による誘導加熱と処理媒体の流体供給とを連続的または間欠的に行うことを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法を提供する。
【００１９】
本発明によっても、請求項１から３までと同様の効果が奏される。
【００２０】
請求項７の発明では、請求項１から６までのいずれかに記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法において、加熱工程と処理媒体の供給工程とを、製造段階における酸洗工程の後に行なうことを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法を提供する。
【００２１】
本発明によれば、加熱および媒体供給の工程を製造工程における酸洗浄処理後の段階に組入れることにより、容易に各伝熱管の厚さを均一にすることができ、しかも伝熱管全体としての厚さの均一化が図れ、伝熱管１本１本の厚さのばらつきを小さくすることができる。
【００２２】
請求項８の発明では、請求項１から６までのいずれかに記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法において、加熱工程と処理媒体の供給工程とを、製造段階における水素雰囲気での最終熱処理工程の直後に行なうことを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法を提供する。
【００２３】
本発明によれば、加熱工程を製造工程における水素雰囲気で最終熱処理後の工程の中に入れることににより、伝熱管の厚さを均一にし、かつ伝熱管１本１本の厚さのばらつきも小さくすることができる。
【００２４】
請求項９の発明では、請求項１から６までのいずれかに記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法において、加熱工程と処理媒体の供給工程とを、給水加熱器用伝熱管の組立て後に行なうことを特徴とする給水加熱器用伝熱管の製造方法を提供する。
【００２５】
本発明によれば、加熱および媒体供給工程を給水加熱器製造後に行えるので、処理時間の短縮化に対応することができる。
【００２６】
請求項１０の発明では、請求項１から９までのいずれかに記載の給水加熱器用伝熱管の製造方法によって製造された給水加熱器用伝熱管であって、クロムを含有するステンレス鋼により構成された給水加熱器用伝熱管であって、その表面に、厚さ０．０１〜５μｍのニッケルフェライト酸化膜を形成したことを特徴とする給水加熱器用伝熱管を提供する。
【００２７】
このような本発明の給水加熱器用伝熱管によると、運転中の給水加熱器における伝熱管からのクロムの溶出抑制が有効的に、かつ安定的に図れるようになる。すなわち、従来技術のもとでは、給水加熱器用伝熱管からのクロム溶出抑制手段としての有効な酸化膜の種類および膜厚等が必ずしも明確ではなかったところ、厚さ０．０１〜５μｍのニッケルフェライト酸化膜を形成した伝熱管によると、伝熱管からのクロム溶出を極めて効果的に抑制することができる。
【００２８】
ここで、ニッケルフェライト酸化膜の厚さが０．０１μｍ未満では、要求されるクロム溶出抑制効果が十分に奏されない。逆に５μｍを超えると、不要厚さとなり、また余分な処理時間がかかる。本発明において、特に効果的なニッケルフェライト酸化膜の厚さは、０．１〜３μｍの範囲である。
【００２９】
ここで、ニッケルフェライト酸化膜の厚さが０．０１μｍ未満では、要求されるクロム溶出抑制効果が十分に奏されない。逆に５μｍを超えると、不要厚さとなり、また余分な処理時間がかかる。本発明において、特に効果的なニッケルフェライト酸化膜の厚さは、０．１〜３μｍの範囲である。
【００３０】
請求項１１の発明では、原子炉の給水系に設置される給水加熱器であって、請求項１０記載の伝熱管を用いて構成したことを特徴とする給水加熱器を提供する。
【００３１】
本発明により、原子炉内でのクロム量低減、ひいてはＣｏ−６０イオンの減少が有効的に図れ、原子炉内の機器性能低下等の問題も解消できる。
【００３２】
ところで、従来行われてきたコバルト抑制技術による処理条件のもとでは、酸化皮膜の厚さが一般的に薄く、クロム抑制の効果が低い。そのため、酸化皮膜を厚くする必要があるが、上述した公知技術等によるこれまでの処理条件では、酸化皮膜の生成速度が遅く、必要厚さの酸化皮膜生成までに時間が多くかかる問題があった。また、雰囲気ガスの対流がないこと等により、酸化皮膜が不均一になり、伝熱管のクロム溶出抑制効果が一定とならない等の問題もあった。
【００３３】
そこで、本発明の製造方法では、伝熱管の表面にニッケルフェライト酸化膜層を形成する場合に、加熱条件ないし加熱方法を改良し、そのニッケルフェライト酸化膜層を均一に、かつ効率よく形成できるようにするものである。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態においては、給水加熱器用伝熱管の材料であるクロムを含むステンレス鋼として、例えばＳＵＳ３０４を適用している。ただし、ＳＵＳ３０４以外のものであっても、クロムを含むステンレス鋼であれば略同様に適用することができる。
【００３５】
［第１実施形態（図１〜図４）］
図１は本実施形態による伝熱管の製造方法における加熱処理工程を説明するための概略図であり、図２は全工程の流れを示す図である。図３および図４は作用説明図である。
【００３６】
まず、製造方法の全工程を図２によって説明する。この図２に示すように、本実施形態では原材料の溶解工程（Ｓ１０１）および造塊工程（Ｓ１０２）の後、圧延工程（Ｓ１０３）により棒材を形成する。そして、加熱工程（Ｓ１０４）および熱間押出し工程（Ｓ１０５）により管の粗加工を行い、酸洗工程（Ｓ１０６）による表面処理を行う。
【００３７】
次に、冷間抽伸工程（Ｓ１０７）、熱処理工程（Ｓ１０８）および酸洗工程（Ｓ１０９）を必要回数繰返した後、仕上抽伸工程（Ｓ１１０）を行い、最終熱処理工程（Ｓ１１１）の後に、酸洗工程（Ｓ１１２）により再び表面処理を行う。
【００３８】
この後、本発明の加熱処理工程（Ｓ１１３）を行い、その後に曲げ加工工程（Ｓ１１４）を行って、Ｕ字管完成（Ｓ１１５）となる。
【００３９】
図１により、上述したステップＳ１１３における本発明の加熱処理工程の詳細を説明する。
【００４０】
図１に示すように、本実施形態では、電気炉１内に、伝熱管としての中空管（なお、図示のものはＵ字状に曲成する前の直管であるが、以下、Ｕ字状に曲成したものも含めて全て「伝熱管」と称する）２を配置し、この伝熱管２に処理媒体としてのガスを供給配管３から供給する。
【００４１】
供給配管３は、電気炉１の外部にガス入口３ａを有し、電気炉１内に熱交換用の配管部分を経て、伝熱管２の端部および外周面側中間部に向う吹出し口３ｂを有する。ガス出口３ｂから離れた電気炉１の炉壁部分には、吹出されたガスを炉外に排出するためのガス排出口４が設けられている。
【００４２】
そして、加熱処理を行う場合には、電気炉１内の温度を２２０℃以上として、ガス入口３ａより酸素濃度２０〜１００％のガス（例えば空気）を注入し、吹出し口３ｂよりガスを吹出す。吹出されたガス５は、図２に示した酸洗工程（Ｓ１１２）によって表面処理された伝熱管２の内外周面に、連続的または間欠的に供給される。これにより、伝熱管２の表面にはニッケルフェライト酸化皮膜が生成される。
【００４３】
図３は、ガス中の酸素濃度を２０〜１００％の範囲で変化させた場合における本実施形態の方法によるニッケルフェライト酸化皮膜の生成時間を、大気中でのクロム抑制効果のあるニッケルフェライト酸化皮膜の生成時間に対する相対生成時間として示したものである。酸素濃度３０％では大気中の場合に比して約０．８と生成時間が短縮され、酸素濃度４０％以上では約０．６まで短縮されることがわかる。
【００４４】
図４は、ニッケルフェライト酸化皮膜の厚さのばらつき（％）を、各種の加熱雰囲気について調べた結果を示している。この図４から明らかなように、静止大気中で生成したニッケルフェライト酸化皮膜厚のばらつきＡは約３０％であるのに対し、本実施形態における電流による加熱方式のもとでガス（酸素濃度４０％）を連続的に供給した場合のばらつきＢ１と、同加熱方式のもとでガス（酸素濃度４０％）を間欠的に供給した場合のばらつきＢ２とは、共に１０％以下であり、ばらつき度合いが従来に比して大幅に低下することがわかる。
【００４５】
［第２実施形態（図１、図５）］
本実施形態でも、図１に示した電気炉１による熱処理方式を適用する。ただし、ガス入口３ａより電気炉１内に供給する処理媒体として、酸素濃度２０〜１００％のガスに加え、水蒸気、過酸化水素もしくはオゾンを注入する。あるいは同ガスに加えて、高周波プラズマを通した酸素濃度２０〜１００％のガスを注入する。このような処理媒体を使用することによって、伝熱管２にニッケルフェライト酸化皮膜を生成させる。
【００４６】
図５は、本実施形態の方法によるニッケルフェライト酸化皮膜の生成時間を、大気中でのクロム抑制効果のあるニッケルフェライト酸化皮膜の生成時間に対する相対生成時間として示したものである。この図５から明らかなように、大気中での加熱の場合Ｃに比し、酸素濃度４０％のガスを供給した場合Ｄ１、酸素濃度４０％のガスに水蒸気を５％加えた場合Ｄ２、同じく過酸化水素を５％加えた場合Ｄ３、オゾンを加えた場合Ｄ４、および高周波プラズマを通したガスの場合Ｄ５には、ニッケルフェライト酸化皮膜の生成時間が短縮され、それぞれ約０．６前後まで短縮されることがわかる。
【００４７】
なお、図示しないが、注入ガスの酸素濃度を２０〜１００％の範囲で種々変更し、あるいは水蒸気や過酸化水素の添加割合を種々変化しても前記と略同様の効果が奏される。
【００４８】
［第３実施形態（図６、図７）］
図６は本実施形態による伝熱管の製造方法における加熱処理工程を説明するための概略図であり、図７は作用説明図である。
【００４９】
本実施形態では、加熱媒体として水、例えば純水を適用する。この純水の溶存酸素濃度は２００ｐｐｂ以上とする。図６は、この純水を使用する過熱設備を示している。伝熱管２を収容する加熱容器６に隔壁を介して熱交換器室７が設けられ、これらの加熱容器６内と熱交換器室７とに水８が水循環配管８ａ，８ｂによって循環するようになっている。水循環配管８ａは強制循環用のポンプ９を有する。
【００５０】
加熱処理を行う場合には、加熱容器６内の伝熱管２を、２２０℃以上の水８の循環によって加熱する。この水８が、図２に示した酸洗工程（Ｓ１１２）によって表面処理された伝熱管２の内外周面に、連続的または間欠的に供給される。これにより、伝熱管２の表面にはニッケルフェライト酸化皮膜が生成される。
【００５１】
図７は、本実施形態により形成されるニッケルフェライト酸化皮膜の厚さのばらつき（％）を、各種の加熱雰囲気について調べた結果を示している。この図３から明らかなように、静止大気中で生成したニッケルフェライト酸化皮膜厚のばらつきＥは約３０％であるのに対し、本実施形態における加熱方式のもとで水（２８０℃）を連続的に供給した場合のばらつきＦ１と、間欠的に供給した場合のばらつきＦ２とは、共に１０％以下であり、ばらつき度合いが従来に比して大幅に低下することがわかる。これにより、本実施形態によれば、均一な皮膜が形成されることが確認できる。
【００５２】
［第４実施形態（図８）］
本実施形態は、図１に示した電気炉１による熱処理方式を適用し、ガス入口３ａより電気炉１内に供給する処理媒体として、酸素濃度２０〜１００％のガスに加え、水蒸気、過酸化水素もしくはオゾンを連続的に、または間欠的に注入する。あるいは同ガスに加えて、高周波プラズマを通した酸素濃度２０〜１００％のガスを、連続的または間欠的に注入する。このような処理媒体を使用することによって、伝熱管２にニッケルフェライト酸化皮膜を生成させる。
【００５３】
図８は、本実施形態の方法によるニッケルフェライト酸化皮膜の厚さのばらつき（％）を、大気中でのクロム抑制効果のあるニッケルフェライト酸化皮膜の生成時間に対する相対生成時間として示したものである。この図８から明らかなように、静止大気中での加熱の場合Ｇには、厚さのばらつきが約３０％と高い。これに対し、酸素濃度４０％のガスを連続的に供給した場合Ｈ１、酸素濃度４０％のガスを５分毎に間欠的に供給した場合Ｈ２、酸素濃度４０％のガスに水蒸気を５％加えて連続的に供給した場合Ｈ３、同じく過酸化水素を５％加えて連続的に供給した場合Ｈ４、オゾンを加えて連続的に供給した場合Ｈ５、および高周波プラズマを通したガスを連続的に供給した場合Ｈ６には、ニッケルフェライト酸化皮膜の厚さのばらつきが略１５％以下と、半減以上の値となる。すなわち、ばらつきが小さく均一な皮膜ができる。
【００５４】
［第５実施形態（図９、図１０）］
本実施形態は、給水加熱器用伝熱管に電流供給による加熱と処理媒体の流体供給とを連続的または間欠的に行うものである。なお、本実施形態および次の第６実施形態では、本発明による加熱処理工程を図２に示した場合と異なり、Ｕ字管完成（Ｓ１１５）の後に行う。
【００５５】
図９は本実施形態による伝熱管の製造方法における加熱処理工程を説明するための概略図であり、図１０は作用説明図である。
【００５６】
図９に示すように、空気層１０を有する加熱容器１１内に、Ｕ字状に曲げた伝熱管２を配置し、この伝熱管２の両端に電極１２，１３を接続する。各電極１２，１３は外部設置の電源１４に配線１５を介して接続し、電流を印加する。なお、供給電流は、例えば直流を適用するが、交流電流でもよい。また、加熱媒体５の供給は、前記各実施形態と同様に行う。すなわち、供給配管３、ガス排出口４等が、例えば図１と略同様に設けられる。
【００５７】
皮膜形成時においては、加熱容器１１内の伝熱管２に両端の電極１２，１３を介して電流を供給するとともに、加熱容器１１内にガス入口３ａよりガスを連続的または間欠的に供給する。これにより、クロム抑制効果のあるフェライト酸化皮膜を生成させる。温度条件等については、前記各実施形態と同様である。
【００５８】
本実施形態によると、クロム溶出抑制に必要なニッケルフェライトの酸化皮膜生成のための加熱工程、および厚さを均一にするための工程について、良好に対応することができる。すなわち、電流供給により加熱処理エリアの小型化が図れるとともに、伝熱管温度の均一化が図れる。しかも、電流を連続的または間欠的に供給することにより、処理媒体を静止で処理する場合に比して、より均一な酸化皮膜が生成できる。
【００５９】
図１０は、本実施形態により形成されるニッケルフェライト酸化皮膜の厚さのばらつき（％）を、各種の加熱雰囲気について調べた結果を示している。この図１０から明らかなように、静止大気中で生成したニッケルフェライト酸化皮膜厚のばらつきＩは約３０％であるのに対し、本実施形態における加熱方式のもとで酸素濃度４０％のガスを連続供給した場合のばらつきＪ１と、酸素濃度４０％のガスを５分毎に間欠的に供給した場合のばらつきＪ２とは、共に１０％以下であり、ばらつき度合いが従来に比して大幅に低下することがわかる。これにより、本実施形態によれば、均一な皮膜が形成されることが確認できる。
【００６０】
［第６実施形態（図１１、図１２）］
本実施形態は、上記の第５実施形態の変形例であり、伝熱管２を高周波電流による誘導加熱するものである。
【００６１】
図１１は本実施形態による伝熱管の製造方法における加熱処理工程を説明するための概略図であり、図１２は作用説明図である。
【００６２】
図１１に示すように、空気層１０を有する加熱容器１１内に、誘導加熱用のコイル１６を設け、Ｕ字状に曲げた伝熱管２をコイル１６内に配置する。コイル１６には外部設置の電源１７から配線１８を介して高周波電流を供給する。なお、加熱媒体５の供給は、前記各実施形態と同様に行う。すなわち、供給配管３、ガス排出口４等が、例えば図１と略同様に設けられる。
【００６３】
皮膜形成時においては、加熱容器１１内の伝熱管２を高周波電流により誘導加熱するとともに、加熱容器１１内にガス入口３ａよりガスまたは蒸気等を連続的または間欠的に供給する。これにより、クロム抑制効果のあるフェライト酸化皮膜を生成させる。温度条件等については、前記各実施形態と同様である。
【００６４】
本実施形態によっても、クロム溶出抑制に必要なニッケルフェライトの酸化皮膜生成のための加熱工程、および厚さを均一にするための工程について、良好に対応することができる。すなわち、電流供給により加熱処理エリアの小型化が図れるとともに、伝熱管温度の均一化が図れる。しかも、電流を連続的または間欠的に供給することにより、処理媒体を静止で処理する場合に比して、より均一な酸化皮膜が生成できる。
【００６５】
図１２は、本実施形態により形成されるニッケルフェライト酸化皮膜の厚さのばらつき（％）を、各種の加熱雰囲気について調べた結果を示している。この図１２から明らかなように、静止大気中で生成したニッケルフェライト酸化皮膜厚のばらつきＫは約３０％であるのに対し、本実施形態における加熱方式のもとで酸素濃度４０％のガスを連続供給した場合のばらつきＬ１と、酸素濃度４０％のガスに水蒸気を５％加えたものを連続供給した場合のばらつきＬ２とは、共に１０％前後であり、ばらつき度合いが従来に比して大幅に低下することがわかる。これにより、本実施形態によれば、均一な皮膜が形成されることが確認できる。
【００６６】
［第７実施形態（図１３、図１４）］
本実施形態は、第１実施形態における製造工程（図２）の変形例についてのものである。
【００６７】
図１３は、第１変形例を示すものである。すなわち、本例では図２に示した製造工程のうち、本発明の加熱処理工程（Ｓ１１３）の前における酸洗工程（Ｓ１１２）を省略したものである。その他の工程については、図２のものと同様であるから、図１３に工程記号をＳ２０１〜Ｓ２１４まで付し、説明を省略する。
【００６８】
また、図１４は、第２変形例を示すものである。すなわち、本例では原材料の溶解工程（Ｓ３０１）、造塊工程（Ｓ３０２）、圧延工程（Ｓ３０３）により棒材を形成した後、押出し工程（Ｓ３０４）。
【００６９】
および酸洗工程（Ｓ３０５）を行う。
【００７０】
次に、圧延または抽伸工程（Ｓ３０６）、熱処理工程（Ｓ３０７）および酸洗工程（Ｓ３０８）を必要回数繰返した後、空引抽伸工程（Ｓ３０９）を行い、最終熱処理工程（Ｓ３１０）の後に曲げ加工工程（Ｓ３１１）を行う。
【００７１】
そして、酸洗工程（Ｓ３１２）により再び表面処理を行った後、本発明の加熱処理工程（Ｓ３１３）を行い、Ｕ字管完成（Ｓ３１４）となる。
【００７２】
したがって、本例は、前述した第５実施形態および第６実施形態の場合に適用される。
【００７３】
［第８実施形態（図１５〜図１７）］
本実施形態は、加熱工程と処理媒体の供給工程とを、給水加熱器用伝熱管の組立て後に行なうものである。
【００７４】
図１５は本実施形態による伝熱管の製造方法における加熱処理工程を説明するための概略図であり、加熱媒体としてガスを使用するものである。図１６は作用説明図である。図１７は、図１５の変形例であり、加熱媒体として液体を使用するものである。
【００７５】
図１５に示す実施形態では、複数の電熱管２が給水加熱器１９のケーシング１９ａ内に配置された状態で、それらの全ての伝熱管２に一括して高温ガスを供給して酸化皮膜形成のための加熱処理を施す。すなわち、ケーシング１９ａ内の空間はヘッダ２０によって仕切られており、Ｕ字状の各伝熱管２はヘッダ２０によって仕切られた一方の空間１９ｂ内に配置されている。各伝熱管２の両端部は、ヘッダ２０にあけた孔を介して他方の空間１９ｃに開口している。
【００７６】
ガス供給配管２１は、一つのガス入口２１ａと二つに分岐したガス出口２１ｂ，２１ｃとを有し、これらのガス出口２１ｂ，２１ｃは、ケーシング１９ａ内の各空間１９ｂ，１９ｃにそれぞれ開口している。ガス供給配管２１は、加熱器２２内に通され、ガス入口２１ａから供給されたガスは、加熱器２２で、前記各実施形態と同様の温度に加熱された後、ケーシング１９ａ内の各空間１９ｂ，１９ｃに吹出されるようになっている。ケーシング１９ａには、各空間１９ｂ，１９ｃからガスを排出するためのガス出口２３ａ，２３ｂが設けられている。
【００７７】
このような構成において、ケーシング１９ａ内に加熱媒体としてのガス５が供給されると、ガス供給配管２１の一方のガス出口２１ｂから吹出されたガスは、伝熱管２の外周面を加熱して酸化皮膜の形成に供され、また他方のガス出口２１ｃから吹出されたガスは、伝熱管２の内周面に通されてその部分を加熱して酸化皮膜の形成に供される。
【００７８】
図１６は、本実施形態により形成されるニッケルフェライト酸化皮膜の厚さのばらつき（％）を、各種の加熱雰囲気について調べた結果を示している。この図１６から明らかなように、静止大気中で生成したニッケルフェライト酸化皮膜厚のばらつきＭは約３０％であるのに対し、本実施形態における加熱方式のもとで酸素濃度４０％のガスを連続供給した場合のばらつきＮ１と、酸素濃度４０％のガスに水蒸気を５％加えたものを連続供給した場合のばらつきＮ２とは、共に１０％前後であり、ばらつき度合いが従来に比して大幅に低下することがわかる。これにより、本実施形態によれば、均一な皮膜が形成されることが確認できる。
【００７９】
図１７に示す実施形態でも、給水加熱器の構成および作用については図１５のものと略同様であるが、ガスに代えて液体を使用する点が異なる。すなわち、複数の電熱管２が給水加熱器１９のケーシング１９ａ内に配置された状態で、それらの全ての伝熱管２に一括して高温液体を供給して酸化皮膜形成のための加熱処理を施す。すなわち、ケーシング１９ａ内の空間はヘッダ２０によって仕切られており、Ｕ字状の各伝熱管２はヘッダ２０によって仕切られた一方の空間１９ｂ内に配置されている。各伝熱管２の両端部は、ヘッダ２０にあけた孔を介して他方の空間１９ｃに開口している。
【００８０】
液体供給配管２４は、ポンプ２５を有してループ状に構成されており、二つに分岐した液体出口２４ａ，２４ｂを有する。これらの液体出口２４ａ，２４ｂは、ケーシング１９ａ内の各空間１９ｂ，１９ｃにそれぞれ開口している。液体供給配管２４は、加熱器２２内に通され、液体は加熱器２２で前記各実施形態と同様の温度に加熱された後、ケーシング１９ａ内の各空間１９ｂ，１９ｃに吹出されるようになっている。ケーシング１９ａには、各空間１９ｂ，１９ｃから液体を還流させるための液体還流口２４ｃ，２４ｄが設けられている。
【００８１】
このような構成において、ケーシング１９ａ内に加熱媒体としての液体２６が供給されると、液体供給配管２４の一方の液体出口２４ａから吹出された液体２６は、伝熱管２の外周面を加熱して酸化皮膜の形成に供され、また他方の液体出口２４ｂから吹出された液体は、伝熱管２の内周面に通されてその部分を加熱して酸化皮膜の形成に供される。
【００８２】
このような図１７の実施形態によっても、図１５に示した実施形態と同様の効果が奏される。
【００８３】
【発明の効果】
以上で詳述したように、本発明によれば、給水加熱器用伝熱管の表面にクロム溶出抑制に必要なニッケルフェライト酸化皮膜を十分にかつ均一に生成させることができる。そして、酸素濃度増加および酸素濃度増加とともに添加物を加えることにより、給水加熱器用伝熱管材料のクロム溶出抑制に必要なニッケルフェライト酸化皮膜の厚さを得るための処理時間を短縮化することも可能となる。また、熱処理媒体であるガスまたは液体を、連続的または間欠的に流すことによってニッケルフェライト酸化皮膜厚さを均一にすることができ、さらに電流および高周波による加熱方式等によって加熱エリアの小型化かつ伝熱管温度の均一化によりニッケルフェライト酸化皮膜厚を均一にすることも可能となる。さらにまた、ニッケルフェライト酸化皮膜生成処理を製造工程に入れることにより、ニッケルフェライト酸化皮膜厚をより均一にすることが可能となり、ニッケルフェライト酸化皮膜生成処理を給水加熱器製造後に行うことによって、時間短縮が図れ、かつ処理溶媒を連続的または間欠的に流すことにより、伝熱管のニッケルフェライト酸化皮膜厚を均一にすることができる。そして、本発明の方法により得られる伝熱管およびそれを使用した給水加熱器により、原子炉の被爆低減に優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態による伝熱管の製造方法における加熱処理工程を説明するための概略図。
【図２】  前記実施形態の全工程の流れを示す図。
【図３】  前記実施形態の作用説明図。
【図４】  前記実施形態の作用説明図。
【図５】  本発明の第２実施形態による作用説明図。
【図６】  本発明の第３実施形態による伝熱管の製造方法における加熱処理工程を説明するための概略図。
【図７】  前記実施形態の作用説明図
【図８】  本発明の第４実施形態の作用説明図。
【図９】  本発明の第５実施形態による伝熱管の製造方法における加熱処理工程を説明するための概略図。
【図１０】  前記実施形態の作用説明図。
【図１１】  本発明の第５実施形態の変形例（第６実施形態）を示す図。
【図１２】  前記実施形態による作用説明図。
【図１３】  本発明の第７実施形態を示す図。
【図１４】  図１３の変形例を示す図。
【図１５】  本発明の第８実施形態による伝熱管の製造方法における加熱処理工程を説明するための概略図。
【図１６】  前記実施形態の作用説明図。
【図１７】  図１５の変形例を示す図。
【符号の説明】
１  電気炉
２  伝熱管
３  供給配管
３ａ  ガス入口
３ｂ  吹出し口
４  ガス排出口
５  加熱媒体
６  加熱容器
７  熱交換器室
８  水
８ａ，８ｂ  水循環配管
９  ポンプ
１０  空気層
１１  加熱容器
１２，１３  電極
１４  電源
１５  配線
１６  コイル
１７  電源
１８  配線
１９  給水加熱器
１９ａ  ケーシング
１９ｂ，１９ｃ  空間
２０  ヘッダ
２１  ガス供給配管
２１ａ  ガス入口
２１ｂ，２１ｃ  ガス出口
２２  加熱器
２３ａ，２３ｂ  ガス出口
２４  液体供給配管
２４ａ，２４ｂ  液体出口
２４ｃ，２４ｄ  液体還流口
２５  ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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