JP3428175B2 - Structure having surface treatment layer and method for forming surface treatment layer - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ステンレス鋼製の構造
物の構造物表面部の耐食性改善あるいは高温割れを防止
する表面処理を施したステンレス鋼製の構造物および表
面処理方法に係り、特に耐食性や耐応力腐食割れ性を改
善した原子炉炉内機器、あるいは原子力プラントの供用
期間中に原子炉圧力容器内部を構成する構造物及び機器
の耐食性や耐応力腐食割れ性を改善する表面処理方法に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stainless steel structure and a surface treatment method which have been subjected to a surface treatment for improving the corrosion resistance of a structure surface portion of a stainless steel structure or preventing hot cracking. Surface treatment method for improving the corrosion resistance and stress corrosion cracking resistance of the reactor internal equipment with improved corrosion resistance and stress corrosion cracking resistance, or the structures and equipment that make up the interior of the reactor pressure vessel during the operation period of the nuclear power plant Regarding

【０００２】[0002]

【従来の技術】ステンレス製の構造物は、その溶接熱影
響部等において、Ｃｒ炭化物の析出などに伴う結晶粒界
でのＣｒ欠乏が生じた場合材料が鋭敏化して、耐食性あ
るいは耐応力腐食割れ性の劣化する要因となる。例えば
軽水炉炉内構造物などのような高温水中の腐食環境下に
ある機器は、原子炉の長期間の稼働運転中に材料が鋭敏
化した場合、応力腐食割れ感受性が高まる恐れがあり、
その対策が検討されている。2. Description of the Related Art In a structure made of stainless steel, when a deficiency of Cr occurs in a grain boundary due to precipitation of Cr carbide in a heat-affected zone of a welded material, the material becomes sensitized to have corrosion resistance or stress corrosion cracking resistance. It becomes a factor of deterioration of sex. For example, equipment under corrosive environment in high temperature water such as light water reactor internals may have increased stress corrosion cracking susceptibility if the material becomes sensitive during long-term operation of the reactor.
Measures are being considered.

【０００３】上記の構造物の耐食性あるいは耐応力腐食
割れ性改善技術として、構造物施工当該部表面に熱エネ
ルギーを投入して表面を融点以上に加熱した後冷却させ
て表面に凝固層を形成させる表面処理施工が考案されて
いる。例えば、特開昭63−53210号や特開平2−161397号
などの公知例では、ステンレス鋼製の構造物にレーザ光
を照射して表面を溶融させ、表面部にフェライトを微細
に析出させた組織とすることで耐食性を改善しようとす
るものである。また、特開平5−65530号では、レーザ照
射施工時の材料の冷却速度が１０³〜１０⁷℃／ｓとなる
施工条件あるいはセル径０.１〜３.０μｍの範囲あるい
は初晶オーステナイト組織となる表面層の形成条件によ
って、表面処理による鋭敏化材の耐食性の改善のみなら
ず施工後の経年的な低温鋭敏化の発生を防止する表面処
理施工が公知となっている。As a technique for improving the corrosion resistance or stress corrosion cracking resistance of the above structure, heat energy is applied to the surface of the portion where the structure is to be applied to heat the surface to a temperature equal to or higher than the melting point and then cooled to form a solidified layer on the surface. Surface treatment construction is devised. For example, in known examples such as JP-A-63-53210 and JP-A-2-161397, a structure made of stainless steel is irradiated with laser light to melt the surface, and ferrite is finely deposited on the surface. The organization is intended to improve the corrosion resistance. Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 5-65530, the working conditions such that the cooling rate of the material at the time of laser irradiation is 10 ³ to 10 ⁷ ° C./s, the range of the cell diameter of 0.1 to 3.0 μm, or the primary austenite structure. Depending on the conditions for forming the surface layer, the surface treatment is known to improve the corrosion resistance of the sensitizing material by surface treatment and prevent the occurrence of low-temperature sensitization over time after the treatment.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、耐食性と高温割れ感受性の両立が困難で
あった。例えば、特開昭63−53210号や特開平2−161397
号などの公知例では、施工後の低温鋭敏化環境におい
て、フェライト相とオーステナイト相との相境界でＣｒ
炭化物が析出しやすく、施工後の鋭敏化環境で耐食性が
劣化しやすい問題があった。また、特開平5−65530号の
公知例では、施工後の低温鋭敏化環境においても良好な
耐食性は維持されるが、レーザ照射して表面溶融部全体
を初晶オーステナイト組織となる表面層に改質した場
合、高温割れ感受性が増大する可能性があった。However, in the above-mentioned prior art, it was difficult to achieve both corrosion resistance and hot cracking susceptibility. For example, JP-A-63-53210 and JP-A-2-161397.
In a known example such as the No. issue, in the low temperature sensitized environment after construction, Cr is present at the phase boundary between the ferrite phase and the austenite phase.
There is a problem that carbides are likely to precipitate and corrosion resistance is likely to deteriorate in a sensitized environment after construction. Further, in the known example of JP-A-5-65530, good corrosion resistance is maintained even in a low temperature sensitized environment after construction, but the entire surface melted portion is irradiated with laser to be a surface layer having a primary crystal austenite structure. If so, hot cracking susceptibility could be increased.

【０００５】本発明の目的は、上記の従来技術の問題点
を鑑み、表面処理施工時の高温割れ感受性が低く、かつ
施工後の耐食性の良好な表面層を有する構造物および表
面処理層を形成する手段を提供することにある。In view of the above-mentioned problems of the prior art, an object of the present invention is to form a structure and a surface-treated layer having a surface layer which has low hot cracking susceptibility during surface treatment and has good corrosion resistance after the treatment. To provide the means to do so.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、オーステナイト系ステンレス鋼か
らなる構造物の表面部が、オーステナイト単相組織から
なる上部層と、初晶フェライトで凝固する組織からなる
下部層から構成される表面処理層を有する構造物が提供
される。In order to achieve the above object, according to the present invention, the surface portion of a structure made of austenitic stainless steel is composed of an upper layer made of an austenitic single phase structure and primary ferrite. There is provided a structure having a surface treatment layer composed of a lower layer of a solidifying tissue.

【０００７】また、上記構造物の表面部が、オーステナ
イト単相組織からなる上部層と、初晶フェライトで凝固
する組織からなる下部層から構成される複数の溶融部か
らなる表面処理層を有する構造物が提供される。Further, the surface portion of the above structure has a surface treatment layer composed of a plurality of melted portions composed of an upper layer composed of an austenite single phase structure and a lower layer composed of a structure solidified by primary crystal ferrite. Things are offered.

【０００８】また、上記構造物の表面部が、オーステナ
イト単相組織からなる上部層と、初晶フェライトで凝固
する組織からなる下部層から構成され、かつ前記上部層
と前記下部層および前記下部層と構造物母材部が金属結
合している表面処理層を有する構造物が提供される。Further, the surface portion of the structure is composed of an upper layer having an austenite single phase structure and a lower layer having a structure solidifying with primary crystal ferrite, and the upper layer, the lower layer and the lower layer. There is provided a structure having a surface treatment layer in which the structure base material portion is metal-bonded.

【０００９】また、上記のオーステナイト系ステンレス
鋼からなる構造物の組成が、重量％で、Ｃ：０.００１
〜０.０８％，Ｃｒ：１６.０〜２０.０％，Ｎｉ：７.０
〜１６.０％，Ｍｏ：０.００１〜６.０％，Ｍｎ：０.
００１〜２.００％ を基本組成とし、選択成分としてＮ
ｂ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒを添加上限値として各元素につき
２．０％以下、Ｐｔ，Ｐｄを添加上限値として各元素に
つき１．０％以下、不可避不純物としてＰ：０.０４５
％以下、Ｓｉ：１.００％以下，Ｓ：０.０３％以下，
Ｎ：０.３０％ 以下，残部Ｆｅからなる構造物であるこ
とが好ましい。The composition of the above-mentioned structure made of austenitic stainless steel is C: 0.001% by weight.
Up to 0.08%, Cr: 16.0 to 20.0%, Ni: 7.0
˜16.0%, Mo: 0.001 to 6.0%, Mn: 0.0.
001 to 2.00% is the basic composition, and N is the selective component.
b, Ti, Ta, Zr as an upper limit of addition of 2.0% or less for each element, Pt, Pd as an upper limit of addition of 1.0% or less for each element, and P: 0.045 as an unavoidable impurity.
% Or less, Si: 1.00% or less, S: 0.03% or less,
N: 0.30% or less, preferably a structure composed of the balance Fe.

【００１０】また、上記のオーステナイト系ステンレス
鋼からなる構造物の表面部のオーステナイト単相組織で
ある上部層が初晶オーステナイトで凝固して室温でほと
んどオーステナイト単相となる組織からなり、かつ初晶
フェライトで凝固する下部層の室温における組織がフェ
ライトとオーステナイトの２相の組織からなる表面層を
有する構造物が提供される。The upper layer, which is an austenite single-phase structure on the surface of the structure made of austenitic stainless steel, is composed of a structure that solidifies with primary austenite to become an austenite single phase at room temperature, and A structure is provided in which the structure at room temperature of the lower layer that solidifies with ferrite has a surface layer composed of a two-phase structure of ferrite and austenite.

【００１１】また、上記のオーステナイト系ステンレス
鋼からなる構造物において、初晶オーステナイトで凝固
する上部表面層組織の凝固セル径が０.１μｍ 以上、３
μｍ以下であることが望ましい。Further, in the above-mentioned structure made of austenitic stainless steel, the solidification cell diameter of the upper surface layer structure solidified by primary austenite is 0.1 μm or more, 3 or more.
It is desirable that the thickness is μm or less.

【００１２】また、上記のオーステナイト系ステンレス
鋼からなる構造物の表面部のオーステナイト単相組織で
ある上部層が非セル型マッシブ組織からなり、かつ初晶
フェライトで凝固する下部層の室温における組織がフェ
ライトとオーステナイトの２相の組織からなる表面層を
有する構造物が提供される。The upper layer, which is an austenite single-phase structure on the surface of the structure made of austenitic stainless steel, has a non-cell type massive structure, and the lower layer, which solidifies with primary crystal ferrite, has a structure at room temperature. A structure having a surface layer having a two-phase structure of ferrite and austenite is provided.

【００１３】また、上記のオーステナイト系ステンレス
鋼からなる構造物の表面部のオーステナイト単相組織で
ある上部層が初晶オーステナイトで凝固するセル型組織
と非セル型マッシブ組織の混合組織からなり、かつ初晶
フェライトで凝固する下部層の室温における組織がフェ
ライトとオーステナイトの２相の組織からなる表面層を
有する構造物が提供される。The upper layer, which is an austenite single-phase structure on the surface of the structure made of austenitic stainless steel, has a mixed structure of a cell type structure and a non-cell type massive structure which are solidified by primary austenite, and Provided is a structure in which the structure at room temperature of the lower layer solidified with primary ferrite has a surface layer composed of a two-phase structure of ferrite and austenite.

【００１４】また、上記のオーステナイト系ステンレス
鋼からなる構造物の表面部のオーステナイト単相組織で
ある上部層が溶体化組織からなり、かつ初晶フェライト
で凝固する下部層の室温における組織がフェライトとオ
ーステナイトの２相の組織からなる表面層を有する構造
物が提供される。Further, the upper layer, which is an austenite single-phase structure of the surface portion of the structure made of austenitic stainless steel, has a solution structure and the lower layer structure solidified with primary ferrite is room temperature structure of ferrite. A structure having a surface layer composed of a two-phase structure of austenite is provided.

【００１５】また、上記のオーステナイト系ステンレス
鋼からなる構造物において、前記表面処理層の層厚さが
母材厚さの０.２ 〜５０％の範囲であり、かつ前記上部
層の層厚さが表面処理層厚さの１０〜５０％の範囲であ
る表面層を有することが望ましい。In the above-mentioned structure made of austenitic stainless steel, the layer thickness of the surface treatment layer is in the range of 0.2 to 50% of the base material thickness, and the layer thickness of the upper layer is Preferably has a surface layer in the range of 10 to 50% of the surface treatment layer thickness.

【００１６】また、上記のオーステナイト系ステンレス
鋼からなる構造物が原子炉炉内構造物であることが望ま
しい。Further, it is desirable that the structure made of the above-mentioned austenitic stainless steel is a reactor internal structure.

【００１７】また、上記目的を達成するために、本発明
によれば、オーステナイト系ステンレス鋼からなる構造
物の表面層の形成方法において、構造物施工当該部表面
に熱エネルギーを投入して表面を融点以上に加熱した後
冷却させる施工あるいは表面を溶体化温度以上に加熱し
た後冷却させる施工によって、オーステナイト単相の室
温組織からなる上部層と、初晶フェライトで凝固してフ
ェライトとオーステナイトの２相の室温組織からなる下
部層より構成される、２層の表面処理層を形成する表面
処理層の形成方法が提供される。Further, in order to achieve the above object, according to the present invention, in the method of forming the surface layer of a structure made of austenitic stainless steel, thermal energy is applied to the surface of the structure-constructed portion to heat the surface. The upper layer consisting of a room temperature structure of austenite single phase and the two phases of ferrite and austenite solidified by primary crystal ferrite by the construction of heating above the melting point and then cooling or the construction of heating above the solution temperature and then cooling There is provided a method for forming a surface-treated layer, which comprises two surface-treated layers composed of a lower layer having a room temperature structure.

【００１８】また、上記表面層の形成方法において、初
晶オーステナイトで凝固する組織からなる上部層と、初
晶フェライトで凝固してフェライトとオーステナイトの
２相の室温組織からなる下部層より構成される、２層の
表面処理層を形成する表面処理層の形成方法が提供され
る。In the method for forming the surface layer, the upper layer is composed of a structure solidified by primary austenite and the lower layer is composed of a room temperature structure of two phases of ferrite and austenite solidified by primary ferrite. Provided is a method for forming a surface-treated layer which forms two surface-treated layers.

【００１９】また、上記表面処理層の形成方法におい
て、オーステナイト単相のマッシブ組織となる凝固組織
からなる上部層と、初晶フェライトで凝固してフェライ
トとオーステナイトの２相の室温組織からなる下部層よ
り構成される、２層の表面処理層を形成する表面処理層
の形成方法が提供される。Further, in the above method for forming a surface-treated layer, an upper layer having a solidified structure which becomes a massive structure of austenite single phase and a lower layer which has a room temperature structure of two phases of ferrite and austenite solidified by primary ferrite. A method for forming a surface-treated layer, which comprises two surface-treated layers, is provided.

【００２０】また、上記表面処理層の形成方法におい
て、初晶オーステナイトで凝固する組織とオーステナイ
ト単相のマッシブ組織となる凝固組織の混合組織からな
る上部層と、初晶フェライトで凝固してフェライトとオ
ーステナイトの２相の室温組織からなる下部層より構成
される、２層の表面処理層を形成する表面処理層の形成
方法が提供される。In the method for forming the surface-treated layer, an upper layer having a mixed structure of a structure solidified by primary austenite and a solidified structure of austenite single-phase massive structure, and a ferrite solidified by primary ferrite Provided is a method for forming a surface-treated layer, which comprises two surface-treated layers composed of a lower layer having a two-phase room temperature structure of austenite.

【００２１】また、上記表面処理層の形成方法におい
て、オーステナイト単相の溶体化組織からなる上部層
と、初晶フェライトで凝固してフェライトとオーステナ
イトの２相の室温組織からなる下部層より構成される、
２層の表面処理層を形成する表面処理層の形成方法が提
供される。In the method for forming the surface-treated layer, the upper layer is composed of a solution-structured austenite single phase, and the lower layer is composed of a room temperature structure of two phases of ferrite and austenite solidified by primary ferrite. The
A method for forming a surface-treated layer that forms two surface-treated layers is provided.

【００２２】また、上記表面層の形成方法において、表
面層を形成する構造物の表面に熱エネルギーを投入して
表面を融点以上に加熱した後冷却させて表面に凝固層を
形成させる施工によって、融点から５００℃まで１０⁴
℃／sec以上１０⁷℃／sec以下の冷却速度で形成される
上部層と、１０¹℃／sec以上１０⁴℃／sec以下の冷却速
度で形成される下部層より構成される２層の表面処理層
を形成する表面処理層の形成方法が提供される。Further, in the above method for forming a surface layer, by applying heat energy to the surface of the structure forming the surface layer to heat the surface to a temperature equal to or higher than the melting point and then cooling it to form a solidified layer on the surface, 10 ⁴ from melting point to 500 ° C
Two-layer surface composed of an upper layer formed at a cooling rate of ℃ / sec or more and 10 ⁷ ° C / sec or less and a lower layer formed at a cooling rate of 10 ¹ ℃ / sec or more and 10 ⁴ ° C / sec or less A method for forming a surface treatment layer for forming a treatment layer is provided.

【００２３】また、上記表面層の形成方法において、構
造物表面に熱エネルギーを投入する方法として構造物表
面にレーザ光を照射する方法を用いることが望ましい。In the method of forming the surface layer, it is desirable to use a method of irradiating the surface of the structure with laser light as a method of applying thermal energy to the surface of the structure.

【００２４】また、本発明によれば、上記表面処理層の
形成方法において、最初に構造物表面にレーザ光を照射
して初晶フェライトで凝固してフェライトとオーステナ
イトの２相の室温組織からなる層を形成した後、同領域
に再びレーザ光を照射してオーステナイト単相の室温組
織からなる上部層を形成する２段階処理を行う表面処理
層の形成方法が提供される。Further, according to the present invention, in the above method for forming a surface treatment layer, the surface of the structure is first irradiated with laser light to be solidified by primary crystal ferrite to form a two-phase room temperature structure of ferrite and austenite. A method for forming a surface-treated layer is provided in which after the layer is formed, a two-step treatment is performed in which the same region is irradiated with laser light again to form an upper layer having an austenite single-phase room-temperature structure.

【００２５】また、上記表面処理層の形成方法におい
て、オーステナイト単相の室温組織からなる上部層と、
初晶フェライトで凝固してフェライトとオーステナイト
の２相の室温組織からなる下部層より構成される２層の
表面処理層を、一度のレーザ光の照射施工によって形成
してもよい。Further, in the above method for forming a surface treatment layer, an upper layer composed of an austenite single phase room temperature structure,
Two surface treatment layers, which are solidified by primary crystal ferrite and are composed of a lower layer composed of a two-phase room temperature structure of ferrite and austenite, may be formed by performing irradiation with laser light once.

【００２６】また、上記記載のレーザ光を照射する手段
として、一度以上の施工段階においてパルスビームのレ
ーザ光を照射することが望ましい。As a means for irradiating the laser light described above, it is desirable to irradiate the laser light of a pulse beam in one or more construction steps.

【００２７】また、上記構造物のレーザ光の照射による
表面層の形成方法において、照射されるレーザ光のスポ
ット径あるいは幅が０.５mm 以上５０mm以内で、かつス
ポット径内において照射されるレーザ光の単位面積当た
りのパワー密度が最大パワー密度の１／ｅ以上である領
域における、レーザ光の強度分布と同領域内平均強度と
の偏差が６０％未満にまで均一化されたレーザ光を照射
することが望ましい。Further, in the method for forming the surface layer by irradiating the structure with laser light, the spot diameter or width of the radiated laser light is 0.5 mm or more and 50 mm or less, and the laser light radiated within the spot diameter. In the region where the power density per unit area is 1 / e or more of the maximum power density, the laser beam is irradiated so that the deviation between the intensity distribution of the laser beam and the average intensity within the region is less than 60%. Is desirable.

【００２８】また、上記レーザ光を照射する手段とし
て、カライドスコープ構造を有するレーザ光の出射光学
系を用いてレーザ光を照射することが望ましい。As a means for irradiating the laser light, it is desirable to irradiate the laser light by using a laser light emitting optical system having a kaleidoscope structure.

【００２９】また、上記の表面処理層の形成方法を原子
炉炉内構造物に適用することが望ましい。Further, it is desirable to apply the above method for forming the surface treatment layer to the internal structure of a nuclear reactor.

【００３０】また、本発明は、原子炉内の上部格子板，
シュラウド，炉心支持板，シュラウドサポート，ＩＣＭ
ハウジング，ＣＲＤハウジング，気水分離器、給水スパ
ージャ，炉心スプレイライン，炉心スプレイスパージ
ャ，ジェットポンプ，ジェットポンプライザ等のステン
レス製の炉内機器あるいは他の配管等の構造物におい
て、少なくともその一部が、上記のオーステナイト単相
の室温組織からなる上部層と、初晶フェライトで凝固し
てフェライトとオーステナイトの２相の室温組織からな
る下部層より構成される、２層の表面処理層を有するこ
とを特徴とする構造物である。また、本発明は、上記構
造物の表面処理層の形成する手段として、上記の手段に
よって施工を行うことを特徴として、オーステナイト単
相の室温組織からなる上部層と、初晶フェライトで凝固
してフェライトとオーステナイトの２相の室温組織から
なる下部層より構成される２層の表面処理層を形成す
る、炉内構造物の表面処理層の形成方法を提供するもの
である。The present invention also relates to an upper lattice plate in a nuclear reactor,
Shroud, core support plate, shroud support, ICM
Housing, CRD housing, steam separator, feed water sparger, core spray line, core sparger, jet pump, jet pump, jet pump riser, etc. A two-layer surface treatment layer composed of an upper layer consisting of the above-mentioned austenite single-phase room temperature structure and a lower layer consisting of a two-phase room temperature structure of ferrite and austenite solidified by primary crystal ferrite. It is a characteristic structure. Further, the present invention, as a means for forming the surface-treated layer of the structure, characterized in that the construction is performed by the above means, an upper layer consisting of a room temperature structure of austenite single phase, solidified by primary ferrite It is intended to provide a method for forming a surface treatment layer for a reactor internal structure, which comprises forming two surface treatment layers composed of a lower layer having a two-phase room temperature structure of ferrite and austenite.

【００３１】[0031]

【作用】本発明の作用を図５〜図１２を用いて以下に説
明する。The operation of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【００３２】図５はステンレス鋼の主要成分であるＦ
ｅ，Ｃｒ，Ｎｉの３元系合金において、Ｆｅ〜７０ｗｔ
％とした場合の、Ｃｒ量，Ｎｉ量に対する擬２元系の状
態図を模式的に示したものである。上記構造物の表面部
を溶融し凝固させて表面処理層を形成させるプロセスに
おける溶融状態からの凝固過程において、図中に示すＡ
の組成領域においては、平衡状態において、液相から初
晶でフェライトが晶出し、凝固終了時にフェライトとオ
ーステナイトの２相が共晶で凝固が完了するか、あるい
は凝固完了後の冷却過程でフェライトからオーステナイ
トへの固相変態が生じる。SUS304，SUS316鋼をはじめと
するオーステナイト系ステンレス鋼の多くは、上記の領
域内の組成である。通常、上記合金の溶接金属に見られ
るように、１０¹〜１０⁴℃／ｓの比較的冷却速度の遅い
凝固部の組織は、上記の凝固完了後室温に到る過程での
固相変態によってフェライトの大部分がオーストナイト
となり、固相変態しきれなかったフェライトが残留して
いる、初晶フェライトとオーステナイトの２相組織から
なっている。一方、レーザ光や電子ビーム等の高密度の
エネルギービームを高速で照射して表面部が溶融した後
１０³℃／ｓ 以上の冷却速度で急冷した凝固過程では、
液相から初晶でオーステナイトが晶出し、そのまま室温
に到って、初晶オーステナイト組織からなる凝固部が形
成されるか、または、凝固時の元素分配あるいは冷却時
の元素の長距離拡散をほとんど伴わないオーステナイト
単相のマッシブ組織が形成される。FIG. 5 shows F which is a main component of stainless steel.
In a ternary alloy of e, Cr and Ni, Fe to 70 wt
FIG. 3 is a schematic diagram showing a phase diagram of a pseudo binary system with respect to Cr amount and Ni amount, when%. In the solidification process from the molten state in the process of forming the surface treatment layer by melting and solidifying the surface portion of the above structure, A shown in the figure
In the composition region of, in the equilibrium state, ferrite is crystallized as a primary crystal from the liquid phase, and at the end of solidification, the two phases of ferrite and austenite are eutectic to complete solidification, or from the ferrite in the cooling process after completion of solidification. A solid phase transformation to austenite occurs. Most of the austenitic stainless steels including SUS304 and SUS316 steels have a composition within the above range. Usually, as seen in the weld metal of the above alloys, the structure of the solidified portion with a relatively slow cooling rate of 10 ¹ to 10 ⁴ ° C / s is caused by the solid phase transformation in the process of reaching the room temperature after completion of the solidification. Most of the ferrite becomes austenite, and the ferrite that has not been completely transformed into solid phase remains, and it has a two-phase structure of primary crystal ferrite and austenite. On the other hand, in the solidification process in which a high-density energy beam such as a laser beam or an electron beam is irradiated at a high speed and the surface portion is melted and then rapidly cooled at a cooling rate of 10 ³ ° C / s or more,
Austenite crystallizes in the primary phase from the liquid phase and reaches room temperature as it is to form a solidified part consisting of the primary austenite structure, or the element distribution during solidification or long-distance diffusion of elements during cooling is almost eliminated. An austenite single-phase massive structure is formed without it.

【００３３】表面溶融処理した表面層の耐食性を考慮し
た場合、冷却速度の速い条件の方が冷却時のＣｒ炭化物
の核形成を防止できること、あるいはオーステナイト／
オーステナイト境界の方がフェライト／オーステナイト
境界よりＣｒ炭化物の核形成が行われにくいことから、
後者の施工条件の方が望ましい。しかし、凝固時のＰ，
Ｓ等の不純物の粒界偏析等に起因する凝固割れあるいは
高温割れ感受性を考慮した場合、フェライトはオーステ
ナイトより上記不純物の固溶度が高いことから、前者の
初晶フェライトでフェライト中に不純物を固溶させる施
工条件の方が望ましい。Considering the corrosion resistance of the surface layer subjected to the surface melting treatment, it is possible to prevent the nucleation of Cr carbide during cooling under the condition that the cooling rate is faster, or austenite /
Since nucleation of Cr carbide is less likely to occur at the austenite boundary than at the ferrite / austenite boundary,
The latter construction condition is preferable. However, P at the time of solidification,
Considering solidification cracking or hot cracking susceptibility due to grain boundary segregation of impurities such as S, ferrite has a higher solid solubility of the above impurities than austenite. Construction conditions that allow melting are preferable.

【００３４】以上の知見に鑑み、本発明では、最初に不
純物固溶度が高く高温割れ感受性に優れた初晶フェライ
トとオーステナイトからなる２相組織を形成し、次にそ
の表面部を耐食性に優れたオーステナイト単相組織の２
層より構成される表面処理層を形成することによって、
高温割れ感受性が低く、かつ耐食性に優れた構造物を提
供することが可能である。また、溶融凝固処理を行った
場合、施工時の非溶融部と溶融凝固部とは金属結合を有
しているので、表面層の剥離等による材質劣化は生じな
い。In view of the above findings, in the present invention, first, a two-phase structure composed of primary ferrite and austenite, which has a high impurity solid solubility and an excellent hot crack sensitivity, is formed, and then the surface portion thereof has an excellent corrosion resistance. Austenite single phase structure 2
By forming a surface treatment layer composed of layers,
It is possible to provide a structure having low hot cracking susceptibility and excellent corrosion resistance. Further, when the melt-solidification treatment is performed, since the non-melted portion and the melt-solidified portion at the time of construction have a metal bond, the deterioration of the material due to the peeling of the surface layer does not occur.

【００３５】ここで、オーステナイト系ステンレス鋼に
おいて、その組成（ｗｔ％）が、Ｃ：０.００１〜０.０
８％，Ｃｒ：１６.０〜２０.０％，Ｎｉ：７.０〜１６.
０％，Ｍｏ：０.００１〜６.０％，Ｍｎ：０.００１〜
２.００％、さらに上記基本組成に対し、選択的に添加
する元素としてＮｂ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒを添加上限値と
して各元素につき０.５％以下とし、不可避不純物とし
てＰ：０.０４５％以下，Ｓｉ：１.００％以下，Ｓ：
０.０３％以下，Ｎ：０.３０％ 以下，残部Ｆｅからな
る合金の組成範囲において、融点からの冷却速度が遅い
場合には初晶フェライトで凝固してフェライトとオース
テナイトからなる２相組織が得られ、冷却速度が速い場
合には初晶オーステナイト組織あるいは上述のマッシブ
組織が得られやすい。本発明の表面層の室温における組
織は、上部層が９８％以上のオーステナイト相からなる
実質的オーステナイト単相組織となっている。In the austenitic stainless steel, the composition (wt%) is C: 0.001 to 0.0.
8%, Cr: 16.0 to 20.0%, Ni: 7.0 to 16.
0%, Mo: 0.001-6.0%, Mn: 0.001-
2.00%, and with respect to the above basic composition, Nb, Ti, Ta, and Zr as elements to be selectively added are set to 0.5% or less for each element as the upper limit of addition, and P: 0.045% as an unavoidable impurity. Hereinafter, Si: 1.00% or less, S:
When the cooling rate from the melting point is slow in the composition range of the alloy consisting of 0.03% or less, N: 0.30% or less, and the balance Fe, the two-phase structure consisting of ferrite and austenite solidifies by primary crystal ferrite. When the cooling rate is fast, the primary crystal austenite structure or the above-mentioned massive structure is easily obtained. The structure of the surface layer of the present invention at room temperature is a substantially austenite single-phase structure in which the upper layer is composed of 98% or more austenite phase.

【００３６】次に、本発明による、オーステナイト単相
組織となる上部層と、初晶フェライトで凝固してフェラ
イトとオーステナイトからなる２相組織となる下部層よ
り構成される、２層の表面処理層の形成方法とその作用
について述べる。Next, a two-layer surface treatment layer comprising an upper layer having an austenite single-phase structure and a lower layer having a two-phase structure composed of ferrite and austenite solidified by primary ferrite according to the present invention. The method of forming and its action will be described.

【００３７】図６は構造物表面に表面溶融部を形成する
表面処理施工において、初晶フェライトで凝固してフェ
ライトとオーステナイトからなる２相組織とする施工
と、オーステナイト単相組織となる施工の２段階からな
る施工によって、本発明の表面処理層を形成する施工を
表したものである。構造物１の表面に投入するエネルギ
ー源としては、初晶フェライトで凝固してフェライトと
オーステナイトからなる２相組織とする１度目の施工に
おいては、図６ではレーザ光２を用いているが、ＴＩＧ
アーク，ＰＴＡ，電子ビーム等通常の溶接に用いるエネ
ルギー源でもよい。上記エネルギーの投入によって、１
０¹〜１０⁴℃／ｓの比較的冷却速度の遅い条件で形成さ
れる初晶フェライトで凝固してフェライトとオーステナ
イトからなる２相組織となる凝固部３が形成され、ラッ
プさせていく施工によって、表面部の施工当該領域に初
晶フェライトで凝固してフェライト相６３とオーステナ
イト相６４からなる２相組織となる表面層が形成され
る。この表面層においては、初晶フェライトで凝固する
ため、凝固割れあるいは高温割れの原因となるＰ，Ｓ等
の不純物はフェライトに固溶されやすく、凝固割れある
いは高温割れが防止される。次に、同領域にオーステナ
イト単相組織となる２度目の施工を行う。２度目の施工
のエネルギー源としては、図６ではレーザ光２を用いて
いるが、パルスレーザや電子ビーム等の低入熱で急冷施
工の可能なエネルギー源が望ましい。上記エネルギーの
投入によって、表面部の施工当該領域のフェライトとオ
ーステナイトからなる２相組織となる表面層の表面部が
溶融し、１０⁴〜１０⁷℃／ｓの冷却速度の速い条件で形
成されるオーステナイト単相組織となる凝固部４が形成
される。このオーステナイト単相組織はセル境界を有す
るセル状の組織６５であるか、または凝固時の元素分配
あるいは冷却時の長距離拡散をほとんど伴わない非セル
型のマッシブ組織６６である。続いて、１度目の施工と
同様にラップさせていく施工によって、表面部の施工当
該領域のフェライトとオーステナイトからなる２相組織
となる層が下部層５となり、オーステナイト単相組織と
なる上部層６の２相からなる表面層が形成される。上部
層６のうちオーステナイト単相組織においては、冷却速
度が速くかつ上記冷却速度で形成される凝固組織内のＣ
ｒの均一分布のため、上記初晶オーステナイト組織は施
工後のＣｒ炭化物の析出が防止される高耐食組織であ
り、かつＰ，Ｓ等の不純物は１度目の施工時にフェライ
トに固溶されている。したがって、２度目の施工時の溶
融部４内には上記不純物の濃度が低減されているため、
初晶オーステナイト凝固における凝固割れあるいは高温
割れの感受性は生じない。以上の作用によって、２度の
施工によって、オーステナイト単相組織となる上部層６
と、初晶フェライトで凝固してフェライトとオーステナ
イトからなる２相組織となる下部層４より構成される、
２層の表面処理層を形成する施工によって、表面処理時
の凝固割れや高温割れ感受性の低く、かつ耐食性に優れ
た構造物を提供することが可能である。FIG. 6 shows a surface treatment for forming a surface-melted portion on the surface of a structure, which is a two-phase structure in which primary phase ferrite solidifies to form a two-phase structure composed of ferrite and austenite and a structure in which an austenite single-phase structure is formed. It represents the construction of forming the surface treatment layer of the present invention by the construction consisting of stages. As the energy source to be applied to the surface of the structure 1, the laser light 2 is used in FIG. 6 in the first construction in which the two-phase structure composed of primary ferrite and austenite is solidified by primary crystal ferrite.
An energy source used for ordinary welding such as arc, PTA, or electron beam may be used. By inputting the above energy, 1
The solidified portion 3 is solidified by the primary ferrite formed under the condition of a relatively slow cooling rate of 0 ¹ to 10 ⁴ ° C / s to form a solidified portion 3 having a two-phase structure composed of ferrite and austenite. Construction of the surface portion A surface layer having a two-phase structure composed of the ferrite phase 63 and the austenite phase 64 is formed in the region concerned by solidification with primary crystal ferrite. In this surface layer, solidification occurs in the primary ferrite, so that impurities such as P and S that cause solidification cracking or high temperature cracking are easily dissolved in the ferrite, and solidification cracking or high temperature cracking is prevented. Next, a second construction is performed in the same area so as to form an austenite single-phase structure. As the energy source for the second construction, the laser beam 2 is used in FIG. 6, but an energy source such as a pulse laser or an electron beam capable of rapid cooling construction with low heat input is desirable. By applying the above-mentioned energy, the surface portion of the surface layer having a two-phase structure composed of ferrite and austenite in the area concerned is melted and formed under the condition of a high cooling rate of 10 ⁴ to 10 ⁷ ° C / s. A solidified portion 4 having an austenite single phase structure is formed. This austenite single-phase structure is a cellular structure 65 having cell boundaries, or a non-cell type massive structure 66 with almost no element distribution during solidification or long-distance diffusion during cooling. Then, by the same wrapping as the first construction, the layer having the two-phase structure composed of ferrite and austenite in the surface-related construction region becomes the lower layer 5, and the upper layer 6 having the austenite single-phase structure. A surface layer consisting of two phases is formed. In the austenite single phase structure of the upper layer 6, the cooling rate is high and the C in the solidified structure formed at the cooling rate is
Due to the uniform distribution of r, the primary austenite structure is a highly corrosion resistant structure that prevents the precipitation of Cr carbides after the work, and impurities such as P and S are solid-dissolved in the ferrite during the first work. . Therefore, since the concentration of the above impurities is reduced in the fusion zone 4 during the second construction,
No susceptibility to solidification cracking or hot cracking occurs in solidification of primary austenite. By the above operation, the upper layer 6 which becomes an austenite single-phase structure by the double construction
And a lower layer 4 having a two-phase structure composed of ferrite and austenite solidified by primary ferrite,
It is possible to provide a structure having low susceptibility to solidification cracking and high temperature cracking at the time of surface treatment and excellent corrosion resistance by the construction in which two surface treatment layers are formed.

【００３８】また、上記の２度目の施工時に表面部を約
９００℃以上融点以下に加熱した場合でも、表面部のフ
ェライトが分解してオーステナイトに固溶して、オース
テナイト単相の溶体化層が上部層として形成され、表面
処理時の凝固割れや高温割れ感受性の低く、かつ耐食性
に優れた構造物を提供することが可能である。Further, even when the surface portion is heated to about 900 ° C. or higher but not higher than the melting point during the above-mentioned second application, the ferrite on the surface portion is decomposed and solid-dissolved in austenite to form a solution-ized layer of austenite single phase. It is possible to provide a structure which is formed as an upper layer, has low susceptibility to solidification cracking and high temperature cracking during surface treatment, and has excellent corrosion resistance.

【００３９】次に、本発明の２層より構成される表面層
を、１度の施工によって形成する表面処理方法とその作
用を述べる。Next, the surface treatment method of forming the surface layer composed of two layers of the present invention by one-time construction and its action will be described.

【００４０】図７は構造物表面に表面溶融部を形成する
表面処理施工において、１パス施工した状態を示したも
のである。ここでは投入するエネルギー源はレーザ光と
する。レーザ光が構造物の表面に照射されて表面部が融
点以上に加熱されて溶融する。溶融した部分は構造物母
材部との境界から凝固を開始し、表面部で凝固を終了す
る。この溶融−凝固過程において、凝固する際の冷却速
度は融液の過冷度や凝固核の成長速度に依存するが、上
記過冷度を考慮した場合、熱が母材部方向に移動するい
わゆる自己冷却する雰囲気では、過冷度は凝固開始時の
構造物母材部との境界部では小さく、凝固終了時の表面
部では大きい。すなわち、上記の組成範囲に有る均一な
１組の組成からなる構造物の凝固過程において、凝固開
始時の構造物母材部との境界部では冷却速度が小さく初
晶フェライトで凝固してフェライトとオーステナイトか
らなる２相組織となる凝固組織が形成され、かつ凝固終
了時の表面部では冷却速度が大きく上記の初晶オーステ
ナイト組織あるいはマッシブ組織からなる凝固組織が形
成される可能性がある。このような組織においては、凝
固割れ等の原因となるＰ，Ｓ等の不純物は凝固の初期に
フェライト中に固溶され、凝固の末期では残留融液中の
上記不純物濃度が低くなって初晶オーステナイトで凝固
しても凝固割れは発生しない。さらに、上記凝固組織の
耐食性は、腐食環境に接する表面部がオーステナイト単
相組織であるため良好である。本発明では上記の知見を
鑑みて、構造物１にレーザ光２を照射して、凝固開始部
では１０¹〜１０⁴℃／ｓの冷却速度とすることによって
初晶フェライトで凝固してフェライトとオーステナイト
からなる２相組織となる凝固組織を形成し、凝固終了部
の表面部では１０⁴〜１０⁷℃／ｓの冷却速度とすること
によって上記初晶オーステナイト組織あるいは上記マッ
シブ組織あるいはその混合組織を形成することによっ
て、１度の施工で本発明による、オーステナイト単相組
織となる上部層６と、初晶フェライトで凝固してフェラ
イトとオーステナイトからなる２相組織となる下部層５
より構成される、２層の表面処理層を形成し、凝固割れ
あるいは高温割れの発生を防止しかつ耐食性に優れた表
面層を形成することが可能である。FIG. 7 shows a state where one pass is applied in the surface treatment for forming the surface fusion portion on the surface of the structure. Here, the energy source to be input is laser light. The surface of the structure is irradiated with the laser light, and the surface portion is heated to a temperature equal to or higher than the melting point and melted. The molten portion begins to solidify at the boundary with the structure base material portion and ends at the surface portion. In this melting-solidification process, the cooling rate at the time of solidification depends on the degree of supercooling of the melt and the growth rate of the solidification nuclei, but when the degree of supercooling is taken into consideration, heat moves in the direction of the base metal part. In the self-cooling atmosphere, the degree of supercooling is small at the boundary with the structure base material at the start of solidification and large at the surface at the end of solidification. That is, in the solidification process of a structure consisting of a uniform set of compositions within the above composition range, the cooling rate is small at the boundary with the structure base metal portion at the start of solidification and solidification with primary crystal ferrite leads to ferrite. A solidified structure having a two-phase structure composed of austenite is formed, and at the surface portion at the end of solidification, the cooling rate is high and the solidified structure composed of the primary austenite structure or the massive structure may be formed. In such a structure, impurities such as P and S, which cause solidification cracking, are dissolved in ferrite at the early stage of solidification, and at the end of solidification, the concentration of the above impurities in the residual melt becomes low and the primary crystals are formed. Solidification cracking does not occur even when solidified with austenite. Furthermore, the corrosion resistance of the solidified structure is good because the surface portion in contact with the corrosive environment is an austenite single phase structure. In the present invention, in view of the above findings, the structure 1 is irradiated with the laser beam 2 and the solidification start portion is cooled at a cooling rate of 10 ¹ to 10 ⁴ ° C./s to solidify with primary crystal ferrite to form ferrite. A solidified structure having a two-phase structure made of austenite is formed, and a cooling rate of 10 ⁴ to 10 ⁷ ° C / s is applied to the surface portion at the solidification end portion, whereby the primary crystal austenite structure or the massive structure or a mixed structure thereof is formed. When formed, the upper layer 6 having an austenite single-phase structure according to the present invention and the lower layer 5 having a two-phase structure solidified by primary ferrite and formed of ferrite and austenite according to the present invention.
It is possible to form a two-layered surface-treated layer composed of the above, prevent the occurrence of solidification cracking or high temperature cracking, and form a surface layer excellent in corrosion resistance.

【００４１】ここで、上記の効果を有するために、凝固
時の熱の移動方向は表面と垂直方向である方が望まし
い。そのために照射されるレーザ光のビーム強度分布
は、広い照射スポット領域内でできるだけ均一であるこ
とが望ましい。図８はレーザ光が照射されたスポット径
とスポット内の強度分布を示したものである。ここで同
図に示すように、スポット径内において、照射されたレ
ーザ光のビーム強度分布、すなわちパワー密度の分布を
ガウス分布としたときの、ピーク値（最大パワー密度）
の１／ｅ以上のパワー密度で照射される領域を有効照射
領域（以下、有効領域）とする。ｅは自然対数である。
幅が５０mm以上、厚さが６mm以上の構造物への適用を考
慮した場合、照射されるレーザ光のスポット７の径は
０.５mm 以上５０mm以内であることが望ましく、かつス
ポット７の径内領域におけるレーザ光の強度分布が均一
である条件下で上述の２層組織が形成される。図９は、
図８に示したところのスポット径内の上記に定義した有
効領域におけるレーザ光の強度８と同領域内平均強度９
との偏差の違いによる表面層の形成条件を示したもので
ある。同図より、上記強度分布８における各パワー密度
と同領域内平均強度９との偏差の最大値（図９のｄｍａ
ｘで表される）が６０％以上の施工条件では、凝固時に
熱が表面と垂直方向だけでなく水平方向にも移動するた
め、図１０（ａ）に示すように凝固端部すなわち溶融部
周囲１０の冷却速度が遅くなり、同領域では初晶フェラ
イトで凝固してフェライトとオーステナイトからなる２
相組織となってしまう恐れが有る。この様な凝固組織で
は、ラップさせて表面処理層を形成させた場合、一部の
領域で表面部がフェライトとオーステナイトからなる２
相組織となり、耐食性が劣化する恐れが有る。同表より
上記強度分布が同領域内平均強度の６０％未満の偏差に
まで均一化された条件において、凝固時に熱が表面と垂
直方向に移動する割合が高くなるため、図１０（ｂ）に
示すように表面層の上部全域がオーステナイト単相組織
となる上部層６となり、下部が初晶フェライトで凝固し
てフェライトとオーステナイトからなる２相組織となる
下部層４となる本発明の２層からなる表面層が形成され
る。Here, in order to obtain the above effects, it is desirable that the heat transfer direction during solidification is perpendicular to the surface. Therefore, it is desirable that the beam intensity distribution of the laser light emitted is as uniform as possible within a wide irradiation spot area. FIG. 8 shows the spot diameter irradiated with laser light and the intensity distribution within the spot. Here, as shown in the same figure, within the spot diameter, the peak value (maximum power density) when the beam intensity distribution of the irradiated laser light, that is, the power density distribution is a Gaussian distribution
The area irradiated with a power density of 1 / e or more is defined as an effective irradiation area (hereinafter referred to as an effective area). e is the natural logarithm.
Considering application to a structure with a width of 50 mm or more and a thickness of 6 mm or more, it is desirable that the diameter of the spot 7 of the irradiated laser light be 0.5 mm or more and 50 mm or less, and within the diameter of the spot 7. The above-mentioned two-layer structure is formed under the condition that the intensity distribution of the laser light in the region is uniform. Figure 9
The intensity 8 of the laser beam in the effective region defined above within the spot diameter shown in FIG. 8 and the average intensity 9 within the same region
This shows the conditions for forming the surface layer due to the difference in the deviation from. From the figure, the maximum value of the deviation between each power density in the intensity distribution 8 and the average intensity 9 in the same area (dma in FIG. 9)
(represented by x) is 60% or more, the heat moves during the solidification not only in the direction perpendicular to the surface but also in the horizontal direction. Therefore, as shown in FIG. The cooling rate of 10 became slower, and in the same region, solidified by primary ferrite and consisted of ferrite and austenite.
There is a risk of becoming a mutual organization. In such a solidified structure, when the surface treatment layer is formed by wrapping, the surface portion is composed of ferrite and austenite in a partial area.
A phase structure is formed, which may deteriorate the corrosion resistance. From the same table, under the condition that the intensity distribution is uniformized to a deviation of less than 60% of the average intensity in the same region, the rate of heat moving in the direction perpendicular to the surface during solidification increases, so that FIG. As shown, from the two layers of the present invention, the entire upper part of the surface layer becomes the upper layer 6 having the austenite single phase structure, and the lower part becomes the lower layer 4 having the two-phase structure solidifying with primary ferrite and consisting of ferrite and austenite. A surface layer is formed.

【００４２】上記のレーザ光の強度分布を均一化させる
手段としては、カライドスコープ構造を有するレーザ光
の出射光学系を用いた施工が有効である。図１１に示す
ように光ファイバー１１から伝送されファイバー端から
出射されたレーザ光２は集光レンズ１２で収束される
が、レーザ光２が材料１の表面に到達する前にビームを
均一化して面状態で照射するカライドスコープ構造１３
を具備することにより、ビームスポット７内のレーザ光
が均一化され、上記の適正条件で施工して、図１０
（ｂ）に示すような、本発明の、表面層の上部全域がオ
ーステナイト単相組織となり、下部が初晶フェライトで
凝固してフェライトとオーステナイトからなる２相組織
となる本発明の２層からなる表面層を形成することが可
能である。他の手段としては、シリンドリカルレンズや
インテグレーションミラーを用いて施工しても良い。As a means for making the intensity distribution of the laser light uniform, it is effective to use a laser light emitting optical system having a kaleidoscope structure. As shown in FIG. 11, the laser light 2 transmitted from the optical fiber 11 and emitted from the end of the fiber is converged by the condenser lens 12, but before the laser light 2 reaches the surface of the material 1, the beam is homogenized. Kaleidoscope structure that irradiates in the state 13
The laser light in the beam spot 7 is made uniform by the provision of the above, and the laser beam is applied under the above-mentioned appropriate conditions.
As shown in (b), the surface layer has an austenite single-phase structure in the entire upper part, and the lower part has a two-phase structure of the present invention having a two-phase structure consisting of ferrite and austenite solidified by primary ferrite. It is possible to form a surface layer. As another means, a cylindrical lens or an integration mirror may be used for construction.

【００４３】また、板厚６〜４０mmの構造物への適用を
考えた場合、上記表面層の形成能あるいは母材部周囲へ
の影響を考慮して、上部層／下部層を含めた全体の表面
層厚さは、構造物の母材厚さの０.２ 〜５０％であるこ
とが望ましい。さらに上記表面層内の図６〜７あるいは
図１０（ｂ）に示した上部層６の厚さは、上部層／下部
層を含めた全体の表面層厚さの１０〜５０％であること
が望ましい。図１２は上記表面層内の上部層の厚さの、
上部層／下部層を含めた全体の表面層厚さに占める割合
と、本発明の表面層の形成状態を示したものである。同
図に示すように、上記表面層内の上部層の厚さが上部層
／下部層を含めた全体の表面層厚さの１０％以下では、
上部層のオーステナイト単相組織の形成が不安定とな
り、部分的に初晶フェライトで凝固してフェライトとオ
ーステナイトからなる２相組織が形成されてしまう。ま
た、上記表面層内の上部層の厚さが上部層／下部層を含
めた全体の表面層厚さの５０％以上では、１度の施工に
よる表面層形成においては、上記のレーザ光の強度分布
条件で述べたように、凝固時に熱が表面と垂直方向だけ
でなく水平方向にも移動するため、凝固端部で初晶フェ
ライトで凝固してフェライトとオーステナイトからなる
２相組織となってしまう恐れが有る。従って、表面層内
の上部層の厚さは、上部層／下部層を含めた全体の表面
層厚さの１０〜５０％とすることによって、表面層の上
部全域がオーステナイト単相組織となり、下部が初晶フ
ェライトで凝固してフェライトとオーステナイトからな
る２相組織となる本発明の２層からなる表面層が安定し
て形成される。Further, when considering the application to a structure having a plate thickness of 6 to 40 mm, in consideration of the forming ability of the surface layer or the influence on the periphery of the base material portion, the entire layer including the upper layer / lower layer is considered. The surface layer thickness is preferably 0.2 to 50% of the base material thickness of the structure. Further, the thickness of the upper layer 6 shown in FIGS. 6 to 7 or 10 (b) in the surface layer is 10 to 50% of the total surface layer thickness including the upper layer / lower layer. desirable. FIG. 12 shows the thickness of the upper layer in the surface layer,
The ratio of the total surface layer thickness including the upper layer / lower layer and the formation state of the surface layer of the present invention are shown. As shown in the figure, when the thickness of the upper layer in the surface layer is 10% or less of the total surface layer thickness including the upper layer / lower layer,
The formation of the austenite single-phase structure in the upper layer becomes unstable, and the two-phase structure composed of ferrite and austenite is partially solidified by primary crystal ferrite. In addition, when the thickness of the upper layer in the surface layer is 50% or more of the total surface layer thickness including the upper layer / lower layer, the intensity of the laser beam is increased in forming the surface layer by one-time construction. As described in the distribution conditions, heat moves not only in the direction perpendicular to the surface but also in the horizontal direction during solidification, so that the solidification end solidifies with primary ferrite to form a two-phase structure consisting of ferrite and austenite. There is a fear. Therefore, by setting the thickness of the upper layer in the surface layer to 10 to 50% of the total surface layer thickness including the upper layer / lower layer, the entire upper portion of the surface layer becomes an austenite single phase structure, Is stably formed by primary crystal ferrite to form a two-phase surface layer consisting of ferrite and austenite.

【００４４】[0044]

【実施例】【Example】

（実施例１）本発明の、オーステナイト単相組織となる
上部層と、初晶フェライトで凝固してフェライトとオー
ステナイトからなる２相組織となる下部層より構成され
る、２層の表面処理層を１度の施工によって形成した施
工と、上記表面処理層の耐食性評価の実施例を以下に述
べる。(Example 1) Two surface treatment layers of the present invention, which consist of an upper layer having an austenite single-phase structure and a lower layer having a two-phase structure composed of ferrite and austenite solidified by primary crystal ferrite, Examples of the construction formed by one-time construction and the corrosion resistance evaluation of the surface treatment layer will be described below.

【００４５】図１は、オーステナイト系ステンレス鋼で
あるSUS304鋼製の溶接部材にレーザ光を照射して、表面
層を形成した部位の断面図である。照射されたレーザ光
のエネルギー密度は、約６０Ｊ／mmで施工した。レーザ
光はＹＡＧレーザであり、光ファイバによって伝送され
て、出射光学系より照射された。出射光学系は図１１に
示すように、カライドスコープ構造を具備させた。すな
わち、光ファイバー１１から伝送されファイバー端から
出射されたレーザ光２は集光レンズ１２で収束される
が、レーザ光２が材料表面に到達する前にビームを均一
化して面状態で照射するカライドスコープ構造１３を具
備することにより、ビームスポット内のレーザ光が均一
化される。本実施例では、照射されるレーザ光のスポッ
ト径は約３.０mm であり、かつスポット径内７５％以上
の領域におけるレーザ光の強度と同領域内平均強度との
偏差の割合は最大約３０％であった。表面溶融部は溶融
幅の３０％〜５０％のピッチ幅でラップさせて施工し
た。FIG. 1 is a sectional view of a portion where a surface layer is formed by irradiating a welding member made of SUS304 steel which is austenitic stainless steel with a laser beam. The energy density of the irradiated laser light was about 60 J / mm. The laser light was a YAG laser, which was transmitted by an optical fiber and was emitted from the emission optical system. As shown in FIG. 11, the emission optical system was provided with a kaleidoscope structure. That is, the laser light 2 transmitted from the optical fiber 11 and emitted from the fiber end is converged by the condenser lens 12, but the laser light 2 is uniformized before the laser light 2 reaches the surface of the material and is irradiated in a planar state. By providing the scope structure 13, the laser light in the beam spot is made uniform. In this embodiment, the spot diameter of the irradiated laser light is about 3.0 mm, and the ratio of the deviation between the laser light intensity in the area of 75% or more within the spot diameter and the average intensity in the area is about 30 at maximum. %Met. The surface fusion part was constructed by wrapping it with a pitch width of 30% to 50% of the fusion width.

【００４６】形成された表面層１４の断面組織を観察し
たところ、表面層は最大溶融深さが約０.２mmであっ
た。表面溶融層の上部全面に凝固セル径約１.０μｍの
初晶オーステナイト組織、および一部の施工条件では非
セル型のマッシブ組織あるいは初晶オーステナイト組織
とマッシブ組織の混合組織が上部層６として形成されて
おり、下部にはフェライトとオーステナイトからなる２
相組織が下部層５として形成されていた。上部層６は、
磁気型フェライトスコープにおいてもフェライトの検出
限界以下であり、実質的にオーステナイト単相組織であ
った。オーステナイト単相組織である上部層６の層厚さ
は、約２０〜５０μｍの範囲であった。表面層１４内に
は凝固割れ等の欠陥は認められなかった。When the cross-sectional structure of the formed surface layer 14 was observed, the maximum melting depth of the surface layer was about 0.2 mm. A primary crystal austenite structure with a solidification cell diameter of about 1.0 μm and a non-cell type massive structure or a mixed structure of primary crystal austenite structure and massive structure is formed as the upper layer 6 on the entire upper surface of the surface molten layer under some working conditions. The lower part consists of ferrite and austenite. 2
The phase structure was formed as the lower layer 5. The upper layer 6 is
Even in the magnetic ferrite scope, it was below the detection limit of ferrite and was substantially an austenite single-phase structure. The layer thickness of the upper layer 6 having the austenite single phase structure was in the range of about 20 to 50 μm. No defects such as solidification cracks were found in the surface layer 14.

【００４７】上述の表面層１４を有するSUS304鋼製構造
物４９から、溶接部５０および溶接熱影響部５１を含む
ように試験片を採取し、耐食性評価試験に供した。比較
のために非改質の溶接熱影響部を含む試験片の耐食性も
評価した。母材の溶接部材は表面処理施工前に５００℃
×２４ｈの熱処理を行っている。試験片は、改質したま
まの状態の耐食性と、改質後の低温鋭敏化感受性を調べ
るため、それぞれ採取後、熱処理なしの状態と、５００
℃×２４ｈの熱処理した状態の２種類の試験片を耐食性
評価試験に供した。耐食性評価試験としては、鋭敏化感
受性を評価するため、沸騰状態の硫酸−硫酸銅溶液に７
２時間浸漬させる試験を行い、試験後試験片を５０Ｒに
曲げ荷重を加えて断面を観察し、腐食割れの有無を調べ
た。図２はその試験結果である。非改質の溶接部材は、
溶接熱影響部５１において鋭敏化に起因する腐食割れが
認められた。一方、上記の表面処理によって形成した表
面層を有する試験片では、表面処理後熱処理なしの状態
および５００℃×２４ｈの熱処理した状態のどちらにお
いても腐食割れは認められなかった。Test pieces were taken from the SUS304 steel structure 49 having the surface layer 14 so as to include the welded portion 50 and the weld heat affected zone 51, and subjected to a corrosion resistance evaluation test. For comparison, the corrosion resistance of the test piece including the unmodified weld heat affected zone was also evaluated. The base metal welding member is 500 ° C before surface treatment
The heat treatment is performed for 24 hours. In order to examine the corrosion resistance in the as-modified state and the sensitivity to low-temperature sensitization after the modification, the test pieces were sampled and not heat-treated, and 500
Two kinds of test pieces in a heat-treated state at 24 ° C. for 24 hours were subjected to a corrosion resistance evaluation test. As a corrosion resistance evaluation test, in order to evaluate the sensitivity of sensitization, a sulfuric acid-copper sulfate solution in a boiling state was used.
A test of dipping for 2 hours was performed, and after the test, a bending load was applied to 50R to observe a cross section, and the presence or absence of corrosion cracking was examined. FIG. 2 shows the test results. Unmodified welded parts are
Corrosion cracks due to sensitization were observed in the weld heat affected zone 51. On the other hand, in the test piece having the surface layer formed by the above surface treatment, no corrosion cracking was observed in both the state after the surface treatment without heat treatment and the state after heat treatment at 500 ° C. for 24 hours.

【００４８】（実施例２）本発明の、オーステナイト単
相組織となる上部層と、初晶フェライトで凝固してフェ
ライトとオーステナイトからなる２相組織となる下部層
より構成される、２層の表面処理層を２度の施工によっ
て形成した施工と、上記表面処理層の耐食性評価の実施
例を以下に述べる。(Example 2) Surfaces of two layers of the present invention composed of an upper layer having an austenite single-phase structure and a lower layer having a two-phase structure composed of ferrite and austenite solidified by primary ferrite An example of construction in which the treatment layer is formed by twice and evaluation of corrosion resistance of the surface treatment layer will be described below.

【００４９】図３は、オーステナイト系ステンレス鋼で
あるSUS304鋼製の溶接部材にレーザ光を照射して、表面
層を形成した部位の断面図である。まず、１度目の施工
を行った。本実施例では、連続ビームのＹＡＧレーザ光
を照射して形成した。照射されたレーザ光のエネルギー
密度は、約６００Ｊ／mmで施工した。表面溶融部は溶融
幅の５０％のピッチ幅でラップさせて施工した。次に２
度目の施工を行った。本実施例ではパルスビームのＹＡ
Ｇレーザ光を照射して形成した。照射されたパルス周波
数は５０Ｈｚであり、レーザ光のエネルギー密度は約１
０Ｊ／mmで施工した。表面溶融部は溶融幅の３０％〜５
０％のピッチ幅でラップさせて施工した。FIG. 3 is a sectional view of a portion where a surface layer is formed by irradiating a welding member made of SUS304 steel which is austenitic stainless steel with laser light. First, the first construction was performed. In this embodiment, it is formed by irradiating a continuous beam of YAG laser light. The energy density of the irradiated laser light was about 600 J / mm. The surface fusion portion was lapped with a pitch width of 50% of the fusion width. Then 2
A second construction was performed. In this embodiment, the pulse beam YA
It was formed by irradiating G laser light. The irradiated pulse frequency is 50 Hz, and the energy density of the laser light is about 1
It was constructed at 0 J / mm. Surface fusion zone is 30% to 5% of fusion width
The work was performed by wrapping with a pitch width of 0%.

【００５０】形成された表面層１４の断面組織を観察し
たところ、表面層１４は最大溶融深さが約０.５mmであ
った。表面溶融層の上部全面に凝固セル径約１.０μｍ
の初晶オーステナイト組織、および一部の施工条件では
非セル型のマッシブ組織あるいは初晶オーステナイト組
織とマッシブ組織の混合組織が上部層６として形成され
ており、下部にはフェライトとオーステナイトからなる
２相組織が下部層５として形成されていた。オーステナ
イト単相組織である上部層６の層厚さは、約100〜２０
０μｍの範囲であった。表面層１４内には凝固割れ等の
欠陥は認められなかった。When the cross-sectional structure of the formed surface layer 14 was observed, the maximum melting depth of the surface layer 14 was about 0.5 mm. Approximately 1.0 μm of solidification cell diameter on the entire upper surface of the molten surface layer
Primary austenite structure, and under some working conditions, a non-cell type massive structure or a mixed structure of primary crystal austenite structure and massive structure is formed as the upper layer 6, and the lower part has a two-phase structure consisting of ferrite and austenite. The tissue was formed as the lower layer 5. The layer thickness of the upper layer 6 having an austenite single phase structure is about 100 to 20.
It was in the range of 0 μm. No defects such as solidification cracks were found in the surface layer 14.

【００５１】上述の表面層１４を有するSUS304鋼製構造
物４９から、溶接部５０および溶接熱影響部５１を含む
ように試験片を採取し、耐食性評価試験に供した。比較
のために非改質の溶接熱影響部を含む試験片の耐食性も
評価した。母材の溶接部材は表面処理施工前に５００℃
×２４ｈの熱処理を行っている。試験片は、改質したま
まの状態の耐食性と、改質後の低温鋭敏化感受性を調べ
るため、それぞれ採取後、熱処理なしの状態と、５００
℃×２４ｈの熱処理した状態の２種類の試験片を耐食性
評価試験に供した。耐食性評価試験としては、鋭敏化感
受性を評価するため、沸騰状態の硫酸−硫酸銅溶液に７
２時間浸漬させる試験を行い、試験後試験片を５０Ｒに
曲げ荷重を加えて断面を観察し、腐食割れの有無を調べ
た。図４はその試験結果である。非改質の溶接部材は、
溶接熱影響部５１において鋭敏化に起因する腐食割れが
認められた。一方、上記の２度の施工による表面処理に
よって形成した表面層を有する試験片では、表面処理後
熱処理なしの状態および５００℃×２４ｈの熱処理した
状態のどちらにおいても腐食割れは認められなかった。Test pieces were taken from the SUS304 steel structure 49 having the surface layer 14 so as to include the welded portion 50 and the weld heat affected zone 51 and subjected to a corrosion resistance evaluation test. For comparison, the corrosion resistance of the test piece including the unmodified weld heat affected zone was also evaluated. The base metal welding member is 500 ° C before surface treatment
The heat treatment is performed for 24 hours. In order to examine the corrosion resistance in the as-modified state and the sensitivity to low-temperature sensitization after the modification, the test pieces were sampled and not heat-treated, and 500
Two kinds of test pieces in a heat-treated state at 24 ° C. for 24 hours were subjected to a corrosion resistance evaluation test. As a corrosion resistance evaluation test, in order to evaluate the sensitivity of sensitization, a sulfuric acid-copper sulfate solution in a boiling state was used.
A test of dipping for 2 hours was performed, and after the test, a bending load was applied to 50R to observe a cross section, and the presence or absence of corrosion cracking was examined. FIG. 4 shows the test results. Unmodified welded parts are
Corrosion cracks due to sensitization were observed in the weld heat affected zone 51. On the other hand, in the case of the test piece having the surface layer formed by the surface treatment by the above-described two-time construction, no corrosion cracking was observed in both the state without heat treatment after surface treatment and the state of heat treatment at 500 ° C. × 24 h.

【００５２】（実施例３）また、実施例２と同様の２段
階施工において、２度目の施工の際、連続ビームのＹＡ
Ｇレーザを焦点位置を外して照射して表面を溶融させず
に溶体化処理してオーステナイト単相である溶体化層と
なる上部層６と下部層５の２層からなる表面層１４を形
成した場合でも、表面層１４内には凝固割れ等の欠陥は
認められなかった。かつ耐食性評価試験でも、表面処理
後熱処理なしの状態および５００℃×２４ｈの熱処理し
た状態のどちらにおいても腐食割れは認められなかっ
た。(Embodiment 3) Also, in the same two-step construction as in Embodiment 2, the YA of the continuous beam is obtained during the second construction.
A surface layer 14 composed of two layers, that is, an upper layer 6 and a lower layer 5, which are a solution-ized layer of an austenite single phase, is formed by performing solution treatment without irradiating the surface with a G laser by irradiating it with a focus position. Even in this case, no defects such as solidification cracks were found in the surface layer 14. In the corrosion resistance evaluation test, no corrosion cracking was observed either in the state after the surface treatment without heat treatment or in the state after heat treatment at 500 ° C for 24 hours.

【００５３】（実施例４）本発明を軽水炉圧力容器内の
ステンレス製構造物に適用する一例として、圧力容器外
部からの遠隔操作によって、シュラウド内面の溶接熱影
響部を含む領域に本発明の表面処理を施す例を、図１３
〜図１４を用いて以下に述べる。(Example 4) As an example of applying the present invention to a stainless steel structure in a light water reactor pressure vessel, the surface of the present invention is applied to a region including a weld heat affected zone on the inner surface of the shroud by remote control from the outside of the pressure vessel. An example of applying the processing is shown in FIG.
~ It demonstrates below using FIG.

【００５４】図１３（ａ）はシュラウド内面へのアクセ
ス状態を示した断面図である。まず、圧力容器１５の上
蓋を取外し、蒸気乾燥器、気水分離器、燃料チャンネル
を順次外し、さらに制御棒を圧力容器１５の下方から抜
き出す。必要に応じて中性子計測管も圧力容器の下方か
ら抜き出して、炉心部を炉水１６で満たされた状態にす
る。次にシュラウド１７内面の施工対象部位に対して、
施工対象部位表面の酸化皮膜及び表面の金属光沢を機械
的に除去処理する。この機械的表面処理は、紙やすりが
電動回転によって、機械的に表面の酸化皮膜及び表面の
金属光沢を機械的に除去する処理である。FIG. 13A is a sectional view showing a state of accessing the inner surface of the shroud. First, the upper lid of the pressure vessel 15 is removed, the steam dryer, the steam separator and the fuel channel are sequentially removed, and the control rod is pulled out from below the pressure vessel 15. If necessary, the neutron measuring tube is also pulled out from below the pressure vessel, and the reactor core is filled with reactor water 16. Next, for the target site on the inner surface of the shroud 17,
The oxide film on the surface of the construction site and the metallic luster on the surface are mechanically removed. This mechanical surface treatment is a treatment for mechanically removing the oxide film on the surface and the metallic luster on the surface by electrically rotating the sandpaper.

【００５５】上記の機械的表面処理後、レーザ照射装置
をアクセスする。本実施例では、実施例１と同様に、カ
ライドスコープ構造を有するレーザ光の出射光学系を用
い、かつ水中で施工するためのチャンバ構造を有するレ
ーザ照射装置を用いて施工する場合について説明する。After the above mechanical surface treatment, the laser irradiation device is accessed. In the present embodiment, as in the case of the first embodiment, a case will be described in which the laser light emitting optical system having the kaleidoscope structure is used, and the laser irradiation device having the chamber structure for the underwater construction is used. .

【００５６】まず、炉心部に伸縮機構を有する２次アー
ム１８を有する支持ピラー１９を挿入する。支持ピラー
１９は上部格子板４４を通過可能な太さであり、２次ア
ーム１８が付属している。２次アーム１８は支持ピラー
１９に垂直な方向への伸縮機構を有し、かつアーム先端
は水排除チャンバ２０と電磁石機構２１で合体可能であ
り、さらにチャンバ２０と合体した後チャンバ２０がス
ライドして移動可能なスライド機構２１および垂直に導
入されたスライド機構２１をシュラウド周溶接部に沿っ
てチャンバをスライドさせる方向への回転機構２２を有
している。First, the support pillar 19 having the secondary arm 18 having the expansion / contraction mechanism is inserted into the core portion. The support pillar 19 has a thickness that allows it to pass through the upper lattice plate 44, and is provided with the secondary arm 18. The secondary arm 18 has an extension / contraction mechanism in a direction perpendicular to the support pillar 19, and the tip of the arm can be combined with a water exclusion chamber 20 and an electromagnet mechanism 21. Further, after combining with the chamber 20, the chamber 20 slides. And a sliding mechanism 21 that is vertically introduced and has a rotation mechanism 22 for sliding the chamber along the shroud circumference welded portion.

【００５７】次にチャンバ駆動機構２３によってレーザ
照射装置を有するチャンバ２０をシュラウド１７内面の
施工当該部に設置する。チャンバ駆動ロボット２４とチ
ャンバ２０は電磁石機構で合体している。また、本実施
例のレーザ照射装置は、図１４に示すように、カライド
スコープ構造１３を具備したレーザ光の出射光学系を有
するレーザトーチ２５，出射光学系の位置調整及び駆動
機構２６，シールド板の開閉機構２７，シールドガス注
入機構２８，レーザ照射部の監視機構２９，レーザ照射
部の照明機構３０を具備して常時気中あるいはガス雰囲
気となっている室３１と、水排除機構３２，ガス注入機
構３３，排ガスあるいは排塵機構３４，ガス流量監視機
構３５，ガス圧監視機構３６，温度監視機構３７，湿度
監視機構３８、を具備した水環境下の構造物表面に接す
る室３９の２室より構成され、かつ２室が開閉機構を有
するシールド板４０で区切られているチャンバ２０を有
している。ここで、各種駆動／制御は遠隔操作室４１内
より操作される。圧力容器１５外部の遠隔操作室４１内
には、レーザ発信器，各種制御系，チャンバ内の温度，
湿度，圧力，ガス流量の計測／調整系，排水機構，排ガ
ス／排塵機構，各種ガス機構等の調整系，監視モニター
等が設置されている。レーザ光はレーザ発振器より発振
され、伝送系である光ファイバーへの入射光学系を通じ
て光ファイバーに伝送され、ファイバ接続機構を経て出
射光学系から照射されるが、図１４に示すように、カラ
イドスコープ構造１３を具備することによってシュラウ
ド１７表面に照射されたときのレーザ光の強度分布は均
一化される。また、支持ピラー導入，２次アームの駆
動，チャンバの駆動，出射光学系の位置調整及び駆動，
シールド板の開閉，シールドガス注入，レーザ照射部の
監視，レーザ照射部の照明，水排除，ガス注入，排ガス
あるいは排塵，ガス流量監視，ガス圧監視，温度監視，
湿度監視もまた同遠隔操作室４１に設置の各制御機構に
よって遠隔操作される。Next, the chamber drive mechanism 23 is used to set the chamber 20 having the laser irradiation device on the inner surface of the shroud 17 which is to be constructed. The chamber driving robot 24 and the chamber 20 are combined by an electromagnet mechanism. As shown in FIG. 14, the laser irradiation apparatus of the present embodiment has a laser torch 25 having a laser light emitting optical system including a kaleidoscope structure 13, a position adjusting and driving mechanism 26 for the emitting optical system, and a shield plate. A chamber 31 that is always in the air or in a gas atmosphere and is equipped with an opening / closing mechanism 27, a shield gas injection mechanism 28, a laser irradiation unit monitoring mechanism 29, and a laser irradiation unit illumination mechanism 30, a water removal mechanism 32, and a gas. Two chambers 39 in contact with the surface of the structure under the water environment, which are provided with an injection mechanism 33, an exhaust gas or dust removal mechanism 34, a gas flow rate monitoring mechanism 35, a gas pressure monitoring mechanism 36, a temperature monitoring mechanism 37, and a humidity monitoring mechanism 38. The chamber 20 is composed of two chambers and is divided into two chambers by a shield plate 40 having an opening / closing mechanism. Here, various drives / controls are operated from inside the remote control room 41. In the remote control room 41 outside the pressure vessel 15, a laser oscillator, various control systems, chamber temperature,
Humidity, pressure, gas flow rate measurement / adjustment system, drainage mechanism, exhaust gas / dust mechanism, adjustment system for various gas mechanisms, monitoring monitor, etc. are installed. Laser light is oscillated from a laser oscillator, transmitted to an optical fiber through an incident optical system for the optical fiber which is a transmission system, and emitted from an emission optical system through a fiber connecting mechanism. As shown in FIG. With the provision of 13, the intensity distribution of the laser light when the surface of the shroud 17 is irradiated is made uniform. Also, support pillar introduction, secondary arm drive, chamber drive, output optical system position adjustment and drive,
Opening / closing of shield plate, shield gas injection, laser irradiation part monitoring, laser irradiation part illumination, water removal, gas injection, exhaust gas or dust, gas flow rate monitoring, gas pressure monitoring, temperature monitoring,
Humidity monitoring is also remotely controlled by each control mechanism installed in the remote control room 41.

【００５８】次に図１４に示すように、支持ピラー１９
に付属の２次アーム１８を伸ばしてアーム先端の電磁石
機構２１とチャンバ２０を合体させる。さらに、２次ア
ーム１８の伸縮機構によって、チャンバ２０に荷重を付
与してシュラウド１７表面に密着させる。荷重はロード
セルによって測定され、適正荷重となるように調整され
る。チャンバ２０がアーム先端４２と合体した後は、チ
ャンバ駆動用ロボットは電磁石機構をｏｆｆにして切り
離され、水面上に戻され、以降２次アームの駆動機構や
先端部のスライド機構によってチャンバは移動する。図
１５に示すように、シュラウド１７内面の周溶接部４３
に沿った施工を行う場合には、２次アーム１８を伸ばし
た後、チャンバスライド機構２１の回転機構２２によっ
て溶接部４３に沿うようにスライド機構２１を回転して
アクセスする。Next, as shown in FIG. 14, the support pillar 19
The secondary arm 18 attached to is extended to combine the chamber 20 with the electromagnet mechanism 21 at the tip of the arm. Further, the expansion and contraction mechanism of the secondary arm 18 applies a load to the chamber 20 to bring it into close contact with the surface of the shroud 17. The load is measured by the load cell and adjusted to the proper load. After the chamber 20 is combined with the arm tip 42, the chamber driving robot is separated by turning off the electromagnet mechanism and returned to the surface of the water, and thereafter the chamber is moved by the drive mechanism of the secondary arm and the slide mechanism of the tip portion. . As shown in FIG. 15, the circumferential welded portion 43 on the inner surface of the shroud 17 is shown.
In the case of performing the construction according to, the secondary arm 18 is extended and then the slide mechanism 21 is rotated along the welded portion 43 by the rotation mechanism 22 of the chamber slide mechanism 21 to access.

【００５９】次にチャンバ内の排水，ガスシールド，雰
囲気制御，チャンバ内のシールド板開口，レーザトーチ
アクセス，レーザ照射と一連の施工を行う。実施例１に
て述べたレーザ照射施工によって、１度の施工でシュラ
ウド内面の施工当該部に、本発明の、オーステナイト単
相組織となる上部層と、初晶フェライトで凝固してフェ
ライトとオーステナイトからなる２相組織となる下部層
より構成される、２層の表面処理層が形成される。Next, a series of constructions such as drainage in the chamber, gas shield, atmosphere control, shield plate opening in the chamber, laser torch access, laser irradiation are performed. By the laser irradiation construction described in Example 1, the construction on the inner surface of the shroud by one-time construction, the upper layer having the austenite single-phase structure of the present invention, and the ferrite and austenite solidified by primary ferrite A two-layer surface treatment layer is formed which is composed of a lower layer having a two-phase structure.

【００６０】レーザ照射によってチャンバ内で表面処理
領域を形成する施工の完了後、チャンバ２０を移動可能
な状態にし、アーム先端のスライド機構２１によってチ
ャンバ２０を次の施工位置に移動させる。チャンバ２０
を移動した後、上記の一連の施工を繰り返すことによっ
てシュラウド１７内面に表面処理領域が形成される。After completion of the construction for forming the surface treatment area in the chamber by laser irradiation, the chamber 20 is made movable, and the chamber 20 is moved to the next construction position by the slide mechanism 21 at the tip of the arm. Chamber 20
After moving, the surface treatment region is formed on the inner surface of the shroud 17 by repeating the series of constructions described above.

【００６１】２次アーム先端のスライド機構２１による
移動限界までチャンバ２０が移動して施工した後、チャ
ンバ２０を初期位置に戻す。次の施工位置にアクセスす
る場合には、支持ピラー１９を回転して上記の一連の施
工を繰り返してもよいが、図１３（ｃ）に示すようなシ
ュラウド周溶接部４３近傍の溶接熱影響部を一周する施
工を行う際、最初にアクセスした時の上部格子板４４を
通過している伝送管が同格子板と接触して損傷を生じる
恐れのある場合や、長時間施工によって構成部品の交換
が必要となる場合には、以下の方法で施工を行う。After the chamber 20 is moved to the limit of movement by the slide mechanism 21 at the tip of the secondary arm and construction is performed, the chamber 20 is returned to the initial position. When accessing the next construction position, the support pillar 19 may be rotated to repeat the above-described series of constructions, but the welding heat-affected zone near the shroud circumference welded section 43 as shown in FIG. 13C. In the case where the transmission pipe passing through the upper lattice plate 44 at the time of the first access may come into contact with the lattice plate and cause damage when performing the construction that makes a round of the If required, perform the following construction.

【００６２】まず、上述したチャンバ駆動ロボット２４
を再びアクセスしてチャンバ２０と合体し、２次アーム
先端４２とチャンバ２０を切り離す。チャンバ２０はチ
ャンバ駆動機構２４によって上部格子板４４の間を通過
して圧力容器１５外部の遠隔操作場所に戻される。光フ
ァイバ等構成部品の劣化が認められる場合には当該部品
を交換する。次に再びチャンバ駆動ロボット２４を移動
して、以降の施工に最も都合のよい上部格子板４４の間
を通過する位置からアクセスし、チャンバ２４をシュラ
ウド１７内面の未処理の施工当該部に設置する。次に再
び２次アーム１８を伸ばして先端部４２とチャンバ２０
を合体し、荷重付与後チャンバ駆動ロボット２４を切り
離す。以降は上記の施工を繰り返して行う。First, the chamber driving robot 24 described above.
Is accessed again to combine with the chamber 20, and the secondary arm tip 42 and the chamber 20 are separated. The chamber 20 is passed between the upper grid plates 44 by the chamber driving mechanism 24 and returned to the remote operation place outside the pressure vessel 15. If deterioration of a component such as an optical fiber is found, replace the component. Next, the chamber driving robot 24 is moved again, and the chamber 24 is accessed from a position passing between the upper lattice plates 44, which is most convenient for the subsequent construction, and the chamber 24 is installed in the untreated construction portion on the inner surface of the shroud 17. . Then, the secondary arm 18 is extended again to extend the tip 42 and the chamber 20.
After applying the load, the chamber driving robot 24 is separated. After that, the above construction is repeated.

【００６３】以上の施工によって、シュラウド内面を一
周する周溶接部近傍の溶接熱影響部全体に、図１に示し
たような本発明によるオーステナイト単相組織となる上
部層６と、初晶フェライトで凝固してフェライトとオー
ステナイトからなる２相組織となる下部層４より構成さ
れる、２層からなる表面処理層１４が形成され、割れ感
受性が低く、かつ施工当該領域の耐食性あるいは耐応力
腐食割れ性が改善される。As a result of the above-described construction, the upper layer 6 having the austenitic single-phase structure according to the present invention as shown in FIG. A surface treatment layer 14 composed of two layers is formed, which is composed of a lower layer 4 having a two-phase structure solidified by ferrite and austenite, has low cracking susceptibility, and has corrosion resistance or stress corrosion cracking resistance in the area concerned. Is improved.

【００６４】また、本実施例ではシュラウド内面の施工
を説明したが、シュラウド外面と原子炉圧力容器１５と
の間にアクセスするロボットを用いることで、上記と同
じ施工方法でシュラウド外面や他の構造物への施工も可
能である。Although the inner surface of the shroud has been described in the present embodiment, the outer surface of the shroud and other structures can be constructed by the same construction method as described above by using the robot that accesses between the outer surface of the shroud and the reactor pressure vessel 15. It can also be applied to objects.

【００６５】[0065]

【発明の効果】本発明によれば、低温鋭敏化等に起因す
る耐食性の劣化の生じない表面層を有する構造物を作製
することが可能であり、かつ表面層を形成する施工の際
に凝固割れあるいは高温割れによる欠陥の発生を防止す
ることが可能である。EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, it is possible to produce a structure having a surface layer that does not cause deterioration of corrosion resistance due to sensitization at low temperature, and solidify during construction for forming the surface layer. It is possible to prevent the occurrence of defects due to cracking or high temperature cracking.

【００６６】また、本発明を原子炉炉内構造物等のプラ
ント構造物に適用した場合、当該構造物の耐食性あるい
は耐応力腐食割れ性が向上し、プラントの長寿命化に効
果が有る。Further, when the present invention is applied to a plant structure such as a reactor internal structure, the corrosion resistance or stress corrosion cracking resistance of the structure is improved, which is effective in extending the life of the plant.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明による表面層をレーザ光の１度照射によ
り形成した部位の断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of a portion where a surface layer according to the present invention is formed by irradiating a laser beam once.

【図２】耐食性評価試験結果。FIG. 2 is a result of a corrosion resistance evaluation test.

【図３】本発明による表面層をレーザ光の１度照射によ
り形成した部位の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a portion where a surface layer according to the present invention is formed by irradiating a laser beam once.

【図４】その耐食性評価試験結果。FIG. 4 shows the results of the corrosion resistance evaluation test.

【図５】図５は、Ｆｅ〜７０％とした場合のＣｒとＮｉ
に対する擬２元系状態図。FIG. 5 is a graph of Cr and Ni with Fe of 70%.
Pseudo-binary phase diagram for.

【図６】本発明による２段階のレーザ光の照射による施
工時の断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view at the time of construction by two-stage laser light irradiation according to the present invention.

【図７】本発明による表面層を１度のレーザ光の照射に
よる施工時の１パス施工した断面。FIG. 7 is a cross-sectional view of the surface layer according to the present invention, which has been subjected to a single pass when the surface layer is irradiated with laser light once.

【図８】スポット内におけるレーザ光の強度分布を表し
たもの。FIG. 8 shows an intensity distribution of laser light in a spot.

【図９】スポット径内７５％の領域におけるレーザ光の
強度の同領域内の平均強度との各割合に対する、本発明
の２層からなる表面層の形成状態をまとめたもの。FIG. 9 shows a summary of the formation state of the two-layer surface layer of the present invention with respect to each ratio of the intensity of the laser beam in the area of 75% in the spot diameter to the average intensity in the area.

【図１０】本発明による１度のレーザ光の照射による施
工時の１パス施工した表面溶融部の表面および断面図。FIG. 10 is a surface and cross-sectional view of a surface-melted portion that has been subjected to a single pass during construction by irradiation with laser light once according to the present invention.

【図１１】本発明のカライドスコープ構造を有するレー
ザ出射光学系の断面図。FIG. 11 is a sectional view of a laser emitting optical system having a kaleidoscope structure of the present invention.

【図１２】本発明の表面層内の上部層の層厚さの前表面
層厚さとの比と表面層の形成状態との関係。FIG. 12 shows the relationship between the ratio of the layer thickness of the upper layer in the surface layer of the present invention to the front surface layer thickness and the formation state of the surface layer.

【図１３】本発明の原子炉炉内構造物のシュラウドにア
クセスしている状態の一例を示したもの。FIG. 13 shows an example of a state where the shroud of the reactor internal structure of the present invention is being accessed.

【図１４】本発明の原子炉炉内構造物のシュラウドにア
クセスしている状態の一例を示したもの。FIG. 14 shows an example of a state in which the shroud of the reactor internal structure of the present invention is being accessed.

【図１５】本発明の原子炉炉内構造物のシュラウドにア
クセスしている状態の一例を示したもの。FIG. 15 shows an example of a state where the shroud of the reactor internal structure of the present invention is being accessed.

【図１６】カライドスコープ構造を有するレーザ出射光
学系と水排除チャンバを有するレーザ照射装置の断面
図。FIG. 16 is a cross-sectional view of a laser irradiation apparatus having a laser emission optical system having a kaleidoscope structure and a water exclusion chamber.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…構造物、２…レーザ光、３…初晶フェライトで凝固
してフェライト相とオーステナイト相の２相の室温組織
となる凝固部、４…初晶オーステナイト相組織となる凝
固部、５…初晶フェライトで凝固してフェライト相とオ
ーステナイト相の２相の室温組織となる下部層、６…初
晶オーステナイト相組織となる上部層、７…照射された
レーザ光のスポット、８…レーザ光の強度分布、９…ス
ポット径内のレーザ光の強度分布を測定した領域内のレ
ーザ光の平均強度、１０…表面溶融部周囲、１１…光フ
ァイバ、１２…集光レンズ、１３…カライドスコープ構
造、１４…表面層、１５…原子炉圧力容器、１６…炉
水、１７…シュラウド、１８…２次アーム、１９…支持
ピラー、２０…チャンバ、２１…スライド機構、２２…
回転機構、２３…チャンバ駆動機構、２４…チャンバ駆
動ロボット、２５…レーザトーチ、２６…レーザトーチ
駆動機構、２７…シールドガス開閉機構、２８…シール
ドガス注入機構、２９…レーザ照射部監視機構、３０…
レーザ照射部照明機構、３１…レーザトーチを有する
室、３２…水排除機構、３３…ガス注入機構、３４…排
ガスあるいは排塵機構、３５…ガス流量監視機構、３６
…ガス圧監視機構、３７…温度監視機構、３８…湿度監
視機構、３９…構造物に接する室、４０…シールド板、
４１…遠隔操作室、４２…２次アーム先端、４３…シュ
ラウド周溶接部、４４…上部格子板、４５…支持ピラー
駆動機構、４６…センターガスシールド機構、４７…レ
ンズ保護板、４８…ノズル、４９…SUS304鋼製構造物、
５０…溶接部、５１…溶接熱影響部、５２…クレーン、
５３…支持ピラー駆動ロボット、５４…オペレーティン
グフロア、５５…炉心支持板、５６…ジットポンプビー
ム、５７…ＣＲＤハウジング、５８…電磁石、５９…距
離センサ、６０…伝送管、６１…密封型リング、６２…
チャンバ底部（パッキン）、６３…フェライト相、６４
…オーステナイト相、６５…セル状オーステナイト組
織、６６…マッシブ組織。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Structure, 2 ... Laser light, 3 ... Solidification part which solidifies by primary ferrite to become room temperature structure of two phases of a ferrite phase and austenite phase, 4 ... Solidification part which becomes primary crystal austenite phase structure, 5 ... First Lower layer that becomes a room temperature structure of two phases of a ferrite phase and an austenite phase solidified by cubic ferrite, 6 ... an upper layer that forms a primary crystal austenite phase structure, 7 ... spot of irradiated laser light, 8 ... laser light intensity Distribution, 9 ... average intensity of laser light in a region where the intensity distribution of laser light within the spot diameter is measured, 10 ... surface fusion zone periphery, 11 ... optical fiber, 12 ... condenser lens, 13 ... kaleidoscope structure, 14 ... Surface layer, 15 ... Reactor pressure vessel, 16 ... Reactor water, 17 ... Shroud, 18 ... Secondary arm, 19 ... Support pillar, 20 ... Chamber, 21 ... Sliding mechanism, 22 ...
Rotation mechanism, 23 ... Chamber drive mechanism, 24 ... Chamber drive robot, 25 ... Laser torch, 26 ... Laser torch drive mechanism, 27 ... Shield gas opening / closing mechanism, 28 ... Shield gas injection mechanism, 29 ... Laser irradiation section monitoring mechanism, 30 ...
Laser irradiation unit illumination mechanism, 31 ... Chamber having laser torch, 32 ... Water exclusion mechanism, 33 ... Gas injection mechanism, 34 ... Exhaust gas or dust removal mechanism, 35 ... Gas flow rate monitoring mechanism, 36
... Gas pressure monitoring mechanism, 37 ... Temperature monitoring mechanism, 38 ... Humidity monitoring mechanism, 39 ... Chamber in contact with structure, 40 ... Shield plate,
41 ... Remote control room, 42 ... Secondary arm tip, 43 ... Shroud circumference welding part, 44 ... Upper lattice plate, 45 ... Support pillar drive mechanism, 46 ... Center gas shield mechanism, 47 ... Lens protection plate, 48 ... Nozzle, 49 ... SUS304 steel structure,
50 ... Welded part, 51 ... Welding heat affected part, 52 ... Crane,
53 ... Support pillar driving robot, 54 ... Operating floor, 55 ... Core support plate, 56 ... Jit pump beam, 57 ... CRD housing, 58 ... Electromagnet, 59 ... Distance sensor, 60 ... Transmission pipe, 61 ... Sealed ring, 62 …
Chamber bottom (packing), 63 ... Ferrite phase, 64
... Austenite phase, 65 ... Cellular austenite structure, 66 ... Massive structure.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 26/00 Ｂ２３Ｋ 26/00 Ｅ ３１０ ３１０Ｂ 31/00 31/00 Ｃ Ｃ２１Ｄ 6/00 １０２ Ｃ２１Ｄ 6/00 １０２Ｕ 9/50 １０１ 9/50 １０１Ａ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０２ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０２Ｈ 38/44 38/44 38/58 38/58 Ｇ２１Ｃ 19/02 Ｇ２１Ｃ 19/02 (72)発明者 中村 満夫 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 小沼 勉 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 松本 俊美 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 加藤 隆彦 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 服部 成雄 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 林 英策 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 守中 廉 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 玉井 康方 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C21D 1/09 B23K 9/04 B23K 26/00 B23K 31/00 C21D 9/50 101 C22C 38/00 302 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. ⁷ Identification code FI B23K 26/00 B23K 26/00 E 310 310 310 B 31/00 31/00 C C21D 6/00 102 C21D 6/00 102U 9/50 101 9/50 101A C22C 38/00 302 C22C 38/00 302H 38/44 38/44 38/58 38/58 G21C 19/02 G21C 19/02 (72) Inventor Mitsuo Nakamura 7-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1 Hitachi Ltd. in Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Tsutomu Onuma 7-1-1 Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Hitachi Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Tosumi Matsumoto Seven Omika-machi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture 1-1-1, Hitachi Ltd., Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Takahiko Kato 3-1-1 1-1, Saiwaicho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Ltd. Hitachi factory (72) Inventor Shigeo Hattori 3-1-1, Saiwaicho, Hitachi City, Ibaraki Hitachi Ltd. Hitachi factory (72) Inventor, Eisaku Hayashi 3-1-1, Saiwaicho, Hitachi City, Ibaraki Company Hitachi, Ltd. In Hitachi factory (72) Inventor Ren Morinaka 3-1-1, Saiwaicho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Ltd. Hitachi factory (72) Inventor, Yasukata Tamai 3-chome, Saiwaicho, Hitachi, Ibaraki No. 1 Hitachi Ltd. Hitachi factory (58) Fields surveyed (Int.Cl. ⁷ , DB name) C21D 1/09 B23K 9/04 B23K 26/00 B23K 31/00 C21D 9/50 101 C22C 38 / 00 302

Claims (24)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】オーステナイト系ステンレス鋼からなる構
造物の表面部が、オーステナイト単相組織からなる上部
層と、初晶フェライトで凝固する組織からなる下部層か
ら構成されることを特徴とする表面処理層を有する構造
物。1. A surface treatment characterized in that a surface portion of a structure made of austenitic stainless steel is composed of an upper layer having an austenite single phase structure and a lower layer having a structure solidified by primary crystal ferrite. A structure having layers. 【請求項２】オーステナイト系ステンレス鋼からなる構
造物の表面部が、オーステナイト単相組織からなる上部
層と、初晶フェライトで凝固する組織からなる下部層か
ら構成される複数の溶融部からなることを特徴とする表
面処理層を有する構造物。2. A surface portion of a structure made of austenitic stainless steel is composed of a plurality of melted portions composed of an upper layer having an austenite single phase structure and a lower layer having a structure solidified by primary crystal ferrite. A structure having a surface-treated layer. 【請求項３】オーステナイト系ステンレス鋼からなる構
造物の表面部が、オーステナイト単相組織からなる上部
層と、初晶フェライトで凝固する組織からなる下部層か
ら構成され、かつ前記上部層と前記下部層および前記下
部層と構造物母材部が金属結合していることを特徴とす
る、表面処理層を有する構造物。3. A surface portion of a structure made of austenitic stainless steel comprises an upper layer having an austenite single phase structure and a lower layer having a structure solidified by primary crystal ferrite, and the upper layer and the lower part. A structure having a surface treatment layer, wherein the layer and the lower layer and the structure base material portion are metal-bonded to each other. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載のオーステ
ナイト系ステンレス鋼からなる構造物の組成（ｗｔ％）
が、 Ｃ：０．０８以下 Ｃｒ：１６．０〜２０．０ Ｎｉ：７．０〜１６．０ Ｍｏ：０〜６．０ Ｍｎ：２．００以下 さらに上記基本組成に対し選択的に添加する元素として
Ｎｂ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒを添加上限値として各元素につ
き２.０ ％以下、Ｐｔ，Ｐｄを添加上限値として各元素
につき１.０％以下とし、不可避不純物としてＰ：０.０
４５％以下、Ｓｉ：１.００％以下、Ｓ：０.０３％以
下、Ｎ：０.３０％ 以下、残部Ｆｅからなることを特徴
とする表面層を有する構造物。4. The composition (wt%) of the structure composed of the austenitic stainless steel according to claim 1.
However, C: 0.08 or less Cr: 16.0 to 20.0 Ni: 7.0 to 16.0 Mo: 0 to 6.0 Mn: 2.00 or less Further, it is selectively added to the above basic composition. Nb, Ti, Ta, and Zr as elements have an upper limit of addition of 2.0% or less for each element, Pt, Pd have an upper limit of addition of 1.0% or less for each element, and P: 0.0 as an unavoidable impurity.
45% or less, Si: 1.00% or less, S: 0.03% or less, N: 0.30% or less, and the balance Fe, which has a surface layer. 【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載のオーステ
ナイト系ステンレス鋼からなる構造物において、該構造
物の表面部のオーステナイト単相組織である上部層が初
晶オーステナイトで凝固して室温でほとんどオーステナ
イト単相となる組織からなり、かつ初晶フェライトで凝
固する下部層の室温における組織がフェライトとオース
テナイトの２相の組織からなることを特徴とする表面層
を有する構造物。5. A structure comprising the austenitic stainless steel according to any one of claims 1 to 4, wherein an upper layer having an austenite single-phase structure on a surface portion of the structure is solidified with primary austenite to form a room temperature. And a structure having a surface layer characterized in that the lower layer, which is solidified with primary crystal ferrite at room temperature, has a structure which is almost an austenite single phase and has a two-phase structure of ferrite and austenite. 【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載のオーステ
ナイト系ステンレス鋼からなる構造物において、初晶オ
ーステナイトで凝固する上部表面層組織の凝固セル径が
0.1μｍ以上、３μｍ以下であることを特徴とする表面
層を有する構造物。6. The structure comprising the austenitic stainless steel according to claim 1, wherein the solidification cell diameter of the upper surface layer structure solidified by primary austenite is
A structure having a surface layer having a thickness of 0.1 μm or more and 3 μm or less. 【請求項７】請求項１〜４のいずれかに記載のオーステ
ナイト系ステンレス鋼からなる構造物において、該構造
物の表面部のオーステナイト単相組織である上部層が非
セル型マッシブ組織からなり、かつ初晶フェライトで凝
固する下部層の室温における組織がフェライトとオース
テナイトの２相の組織からなることを特徴とする表面層
を有する構造物。7. A structure made of the austenitic stainless steel according to any one of claims 1 to 4, wherein an upper layer which is an austenite single-phase structure of a surface portion of the structure has a non-cell type massive structure, A structure having a surface layer characterized in that the structure at room temperature of the lower layer which solidifies with primary crystal ferrite is composed of a two-phase structure of ferrite and austenite. 【請求項８】請求項１〜４のいずれかに記載のオーステ
ナイト系ステンレス鋼からなる構造物において、該構造
物の表面部のオーステナイト単相組織である上部層が初
晶オーステナイトで凝固するセル型組織と非セル型マッ
シブ組織の混合組織からなり、かつ初晶フェライトで凝
固する下部層の室温における組織がフェライトとオース
テナイトの２相の組織からなることを特徴とする表面層
を有する構造物。8. A structure comprising the austenitic stainless steel according to any one of claims 1 to 4, wherein the upper layer having an austenite single-phase structure on the surface of the structure is solidified with primary austenite. A structure having a surface layer, which is composed of a mixed structure of a structure and a non-cell type massive structure, and a structure at a room temperature of a lower layer solidified by primary crystal ferrite is composed of a two-phase structure of ferrite and austenite. 【請求項９】請求項１〜４のいずれかに記載のオーステ
ナイト系ステンレス鋼からなる構造物において、該構造
物の表面部のオーステナイト単相組織である上部層が溶
体化組織からなり、かつ初晶フェライトで凝固する下部
層の室温における組織がフェライトとオーステナイトの
２相の組織からなることを特徴とする表面層を有する構
造物。9. A structure comprising the austenitic stainless steel according to any one of claims 1 to 4, wherein an upper layer which is an austenite single phase structure on the surface of the structure comprises a solution structure and A structure having a surface layer, characterized in that the structure at room temperature of the lower layer solidified by crystal ferrite is composed of a two-phase structure of ferrite and austenite. 【請求項１０】請求項１〜９のいずれかに記載のオース
テナイト系ステンレス鋼からなる構造物において、前記
表面処理層の層厚さが母材厚さの０.２ 〜５０％の範囲
であり、かつ前記上部層の層厚さが表面処理層厚さの１
０〜５０％の範囲である表面層を有することを特徴とす
る表面処理層を有する構造物。10. A structure made of austenitic stainless steel according to claim 1, wherein the surface treatment layer has a layer thickness of 0.2 to 50% of a base material thickness. And the layer thickness of the upper layer is 1 of the surface treatment layer thickness.
A structure having a surface-treated layer, which has a surface layer in the range of 0 to 50%. 【請求項１１】請求項１〜１０のいずれかに記載のオー
ステナイト系ステンレス鋼からなる構造物が原子炉炉内
構造物であることを特徴とする表面処理層を有する構造
物。11. A structure having a surface treatment layer, wherein the structure composed of the austenitic stainless steel according to any one of claims 1 to 10 is a reactor internal structure. 【請求項１２】オーステナイト系ステンレス鋼からなる
構造物の表面層の形成方法において、構造物施工当該部
表面に熱エネルギーを投入して表面を融点以上に加熱し
た後冷却させる施工によって、オーステナイト単相の室
温組織からなる上部層と、初晶フェライトで凝固してフ
ェライトとオーステナイトの２相の室温組織からなる下
部層より構成される、２層の表面処理層を形成すること
を特徴とする表面処理層の形成方法。12. A method for forming a surface layer of a structure made of austenitic stainless steel, wherein the structure construction is performed by applying heat energy to the surface of the portion to heat the surface to a melting point or higher and then cooling the austenite single phase. A surface treatment layer comprising two upper-layers each having a room-temperature structure and a lower layer having a two-phase room-temperature structure of ferrite and austenite solidified by primary ferrite. Method of forming layer. 【請求項１３】請求項１２に記載の表面処理層の形成方
法において、初晶オーステナイトで凝固する組織からな
る上部層と、初晶フェライトで凝固してフェライトとオ
ーステナイトの２相の室温組織からなる下部層より構成
される、２層の表面処理層を形成することを特徴とする
表面処理層の形成方法。13. The method for forming a surface-treated layer according to claim 12, comprising an upper layer having a structure solidified by primary austenite and a room temperature structure of two phases solidified by primary ferrite and ferrite and austenite. A method of forming a surface-treated layer, comprising forming two surface-treated layers composed of a lower layer. 【請求項１４】請求項１２に記載の表面処理層の形成方
法において、オーステナイト単相のマッシブ組織となる
凝固組織からなる上部層と、初晶フェライトで凝固して
フェライトとオーステナイトの２相の室温組織からなる
下部層より構成される、２層の表面処理層を形成するこ
とを特徴とする表面処理層の形成方法。14. The method for forming a surface treatment layer according to claim 12, wherein the upper layer is composed of a solidified structure that becomes a massive structure of austenite single phase, and room temperature of two phases of ferrite and austenite solidified by primary ferrite. A method for forming a surface-treated layer, which comprises forming two surface-treated layers composed of a lower layer composed of a tissue. 【請求項１５】請求項１２に記載の表面処理層の形成方
法において、初晶オーステナイトで凝固する組織とオー
ステナイト単相のマッシブ組織となる凝固組織の混合組
織からなる上部層と、初晶フェライトで凝固してフェラ
イトとオーステナイトの２相の室温組織からなる下部層
より構成される、２層の表面処理層を形成することを特
徴とする表面処理層の形成方法。15. The method for forming a surface-treated layer according to claim 12, wherein an upper layer having a mixed structure of a structure solidified by primary austenite and a solidified structure of austenite single-phase massive structure, and a primary ferrite A method of forming a surface-treated layer, which comprises solidifying and forming a two-layer surface-treated layer composed of a lower layer having a two-phase room temperature structure of ferrite and austenite. 【請求項１６】請求項１２に記載の表面処理層の形成方
法において、オーステナイト単相の溶体化組織からなる
上部層と、初晶フェライトで凝固してフェライトとオー
ステナイトの２相の室温組織からなる下部層より構成さ
れる、２層の表面処理層を形成することを特徴とする表
面処理層の形成方法。16. The method for forming a surface treatment layer according to claim 12, comprising an upper layer composed of a solution-structured austenite single phase and a room temperature structure of two phases of ferrite and austenite solidified by primary crystal ferrite. A method of forming a surface-treated layer, comprising forming two surface-treated layers composed of a lower layer. 【請求項１７】オーステナイト系ステンレス鋼からなる
構造物の表面層の形成方法において、表面層を形成する
構造物の表面に熱エネルギーを投入して表面を融点以上
に加熱した後冷却させて表面に凝固層を形成させる施工
によって、融点から５００℃まで１０⁴℃／sec以上１０
⁷℃／sec以下の冷却速度で形成される上部層と、１０¹
℃／sec以上１０⁴℃／sec 以下の冷却速度で形成される
下部層より構成される２層の表面処理層を形成すること
を特徴とする表面処理層の形成方法。17. A method for forming a surface layer of a structure made of austenitic stainless steel, in which thermal energy is applied to the surface of the structure forming the surface layer to heat the surface to a temperature equal to or higher than the melting point and then to cool the surface. Depending on the construction to form a solidified layer, from melting point to 500 ° C 10 ⁴ ° C / sec or more 10
An upper layer formed at a cooling rate of ⁷ ° C / sec or less, and 10 ¹
° C. / sec or higher 10 ⁴ ° C. / method of forming a surface treatment layer, wherein a sec than the lower layer to be formed in the following cooling rate to form the surface treatment layer of 2-layer constructed. 【請求項１８】請求項１２〜１７のいずれかに記載の表
面処理層の形成方法において、構造物表面に熱エネルギ
ーを投入する方法として、構造物表面にレーザ光を照射
する方法を用いることを特徴とする表面処理層の形成方
法。18. The method for forming a surface treatment layer according to claim 12, wherein a method of irradiating the structure surface with a laser beam is used as a method of applying thermal energy to the structure surface. A method for forming a characteristic surface treatment layer. 【請求項１９】請求項１８に記載の表面処理層の形成方
法において、最初に構造物表面にレーザ光を照射して初
晶フェライトで凝固してフェライトとオーステナイトの
２相の室温組織からなる層を形成した後、同領域に再び
レーザ光を照射してオーステナイト単相の室温組織から
なる上部層を形成する２段階処理を行うことを特徴とす
る、表面処理層の形成方法。19. The method for forming a surface-treated layer according to claim 18, wherein the surface of the structure is first irradiated with laser light to solidify with primary crystal ferrite to form a two-phase room temperature structure of ferrite and austenite. After the formation, a two-step treatment for irradiating the same region with laser light again to form an upper layer composed of an austenite single-phase room temperature structure is carried out. 【請求項２０】請求項１８に記載の表面処理層の形成方
法において、オーステナイト単相の室温組織からなる上
部層と、初晶フェライトで凝固してフェライトとオース
テナイトの２相の室温組織からなる下部層より構成され
る２層の表面処理層を、一度のレーザ光の照射施工によ
って形成することを特徴とする表面処理層の形成方法。20. The method for forming a surface treatment layer according to claim 18, wherein an upper layer having a room temperature structure of austenite single phase and a lower layer having a room temperature structure of two phases of ferrite and austenite solidified by primary crystal ferrite. A method for forming a surface-treated layer, which comprises forming two surface-treated layers each composed of a layer by irradiating a laser beam once. 【請求項２１】請求項１８〜２０のいずれかに記載のレ
ーザ光を照射する手段として、いずれか１度以上の段階
で一度以上の施工段階においてパルスビームのレーザ光
を照射することを特徴とする表面処理層の形成方法。21. The means for irradiating the laser beam according to any one of claims 18 to 20, characterized by irradiating a laser beam of a pulse beam in one or more construction steps at any one or more steps. A method for forming a surface-treated layer. 【請求項２２】オーステナイト系ステンレス鋼からなる
構造物のレーザ光の照射による表面層の形成方法におい
て、照射されるレーザ光のスポット径あるいは幅が０.
５mm 以上５０mm以内で、かつスポット径内において照
射されるレーザ光の単位面積当たりのパワー密度が最大
パワー密度の１／ｅ以上である領域における、レーザ光
の強度分布と同領域内平均強度との偏差が６０％未満に
まで均一化されたレーザ光を照射することを特徴とす
る、表面処理層の形成方法。22. In a method of forming a surface layer by irradiating a structure made of austenitic stainless steel with laser light, the spot diameter or width of the irradiated laser light is 0.1.
In the region where the power density per unit area of the laser beam irradiated within the spot diameter is 5 mm or more and 50 mm or more and is 1 / e or more of the maximum power density, the intensity distribution of the laser beam and the average intensity within the region are A method of forming a surface-treated layer, which comprises irradiating a laser beam having a deviation of less than 60%. 【請求項２３】請求項２２に記載のレーザ光を照射する
手段として、カライドスコープ構造を有するレーザ光の
出射光学系を用いてレーザ光を照射することを特徴とす
る、表面処理層の形成方法。23. As a means for irradiating the laser beam according to claim 22, irradiating the laser beam by using a laser beam emitting optical system having a kaleidoscope structure. Method. 【請求項２４】請求項１２〜２３のいずれかに記載の表
面処理層の構成方法を原子炉炉内構造物に適用すること
を特徴とする、表面処理層の形成方法。24. A method for forming a surface treatment layer, which comprises applying the method for forming a surface treatment layer according to any one of claims 12 to 23 to a reactor internal structure.