JP2001003120A - 耐熱鋼の溶接方法及び後熱処理方法 - Google Patents
耐熱鋼の溶接方法及び後熱処理方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 容易に施工が可能で、溶接継手の強度を高め
て信頼性を向上させる枝管、鏡板並びに配管の溶接方法
及び後熱処理方法。 【解決手段】 Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖを主要添加元素と
して含有する耐熱鋼の母管１と枝管３の溶接において、
母管と同一鋼種の短管６を耐熱鋼と同等組成のＣｒ，Ｍ
ｏ，Ｎｂ及びＶ、またはＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷを
添加した溶接材料のいずれかを用いて母管に溶接し、溶
接後に耐熱鋼の焼きならし温度及び焼戻し温度でそれぞ
れ焼きならし及び焼戻し処理を行い、その後、短管の先
端にオーステナイト系耐熱鋼の枝管を溶接すること。ま
た、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷを主要添加元素として
含有する耐熱鋼の母管と枝管の溶接において、短管を耐
熱鋼と同等組成のＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ，Ｗ及び又はＣ
ｏを主要添加元素として添加した溶接材料を用いて上記
と同様に母管に溶接すること。
て信頼性を向上させる枝管、鏡板並びに配管の溶接方法
及び後熱処理方法。 【解決手段】 Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖを主要添加元素と
して含有する耐熱鋼の母管１と枝管３の溶接において、
母管と同一鋼種の短管６を耐熱鋼と同等組成のＣｒ，Ｍ
ｏ，Ｎｂ及びＶ、またはＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷを
添加した溶接材料のいずれかを用いて母管に溶接し、溶
接後に耐熱鋼の焼きならし温度及び焼戻し温度でそれぞ
れ焼きならし及び焼戻し処理を行い、その後、短管の先
端にオーステナイト系耐熱鋼の枝管を溶接すること。ま
た、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷを主要添加元素として
含有する耐熱鋼の母管と枝管の溶接において、短管を耐
熱鋼と同等組成のＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ，Ｗ及び又はＣ
ｏを主要添加元素として添加した溶接材料を用いて上記
と同様に母管に溶接すること。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱鋼の溶接に係
わり、特にボイラ、化学プラント等、高温あるいは高圧
力の条件下で使用される高強度耐熱鋼に好適な溶接方法
及び後熱処理方法に関するものである。
わり、特にボイラ、化学プラント等、高温あるいは高圧
力の条件下で使用される高強度耐熱鋼に好適な溶接方法
及び後熱処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】発電用ボイラや各種熱交換器等において
は、多数の伝熱管群及び伝熱管を集合する管寄せと配管
が高温、高圧の条件下で使用されている。近年、特に大
容量の発電用ボイラにおいては発電効率向上のため蒸気
条件が高温高圧化しつつあり、伝熱管材や配管材、又は
板材として、従来多用されてきたＣｒ含有量２．２５％
以下でフエライト／パーライト組織の耐熱鋼に替わる、
高温強度の高い新しい耐熱鋼が開発されている。
は、多数の伝熱管群及び伝熱管を集合する管寄せと配管
が高温、高圧の条件下で使用されている。近年、特に大
容量の発電用ボイラにおいては発電効率向上のため蒸気
条件が高温高圧化しつつあり、伝熱管材や配管材、又は
板材として、従来多用されてきたＣｒ含有量２．２５％
以下でフエライト／パーライト組織の耐熱鋼に替わる、
高温強度の高い新しい耐熱鋼が開発されている。
【０００３】すなわち、９％Ｃｒ鋼に、Ｍｏ，Ｎｂ及び
Ｖを添加したものや２．２５〜１２％Ｃｒ鋼にＭｏ，Ｎ
ｂ，Ｖ及びＷを添加したもので、これらは既に製品化さ
れ、実機で使用され始めている。このような新しい耐熱
鋼の特徴は、いずれも１０５０℃前後の焼ならし及び７
８０℃前後の焼戻し処理、すなわち調質処理を行うこと
により、焼戻しマルテンサイト組織（例えば９％Ｃｒ
鋼、１１％Ｃｒ鋼の場合）或いは焼戻しベイナイト組織
（例えば２．２５％Ｃｒ鋼の場合）として高温強度を高
めたことにある。
Ｖを添加したものや２．２５〜１２％Ｃｒ鋼にＭｏ，Ｎ
ｂ，Ｖ及びＷを添加したもので、これらは既に製品化さ
れ、実機で使用され始めている。このような新しい耐熱
鋼の特徴は、いずれも１０５０℃前後の焼ならし及び７
８０℃前後の焼戻し処理、すなわち調質処理を行うこと
により、焼戻しマルテンサイト組織（例えば９％Ｃｒ
鋼、１１％Ｃｒ鋼の場合）或いは焼戻しベイナイト組織
（例えば２．２５％Ｃｒ鋼の場合）として高温強度を高
めたことにある。
【０００４】これらの耐熱鋼を実機部材として使用する
ためには溶接で接合する必要がある。それぞれの耐熱鋼
に合わせた共金系の溶接材料が開発されており、従来鋼
と同様に溶接施工し、７２０〜７５０℃前後の応力除去
焼鈍を行うのが一般的である。
ためには溶接で接合する必要がある。それぞれの耐熱鋼
に合わせた共金系の溶接材料が開発されており、従来鋼
と同様に溶接施工し、７２０〜７５０℃前後の応力除去
焼鈍を行うのが一般的である。
【０００５】ところで、焼戻しマルテンサイト組織の鋼
は、溶接の際に溶接熱影響部（ＨＡＺ）においてビッカ
ース硬さで２０〜４０程度の軟化が生じ、特に大入熱の
溶接では軟化領域が広くなって継手のクリープ破断強度
が母材より低くなることがある。このため溶接部の構造
によっては軟化領域の幅が広くならないように、溶接施
工の際に入熱を小さく抑える等細心の注意が必要であっ
た。
は、溶接の際に溶接熱影響部（ＨＡＺ）においてビッカ
ース硬さで２０〜４０程度の軟化が生じ、特に大入熱の
溶接では軟化領域が広くなって継手のクリープ破断強度
が母材より低くなることがある。このため溶接部の構造
によっては軟化領域の幅が広くならないように、溶接施
工の際に入熱を小さく抑える等細心の注意が必要であっ
た。
【０００６】ＨＡＺの軟化を回復させる方法としては、
溶接後に上述の耐熱鋼と同じ条件で焼ならし及び焼戻し
処理を行う必要がある。しかしこの場合、ＨＡＺの組織
は溶接前の状態に回復するが、従来の溶接材料では、溶
接後応力除去焼鈍を行って使用することを前提としてお
り、成分元素量を母材より少な目に調整しているため、
溶接金属のクリープ破断強度が低下するという課題が生
じた。
溶接後に上述の耐熱鋼と同じ条件で焼ならし及び焼戻し
処理を行う必要がある。しかしこの場合、ＨＡＺの組織
は溶接前の状態に回復するが、従来の溶接材料では、溶
接後応力除去焼鈍を行って使用することを前提としてお
り、成分元素量を母材より少な目に調整しているため、
溶接金属のクリープ破断強度が低下するという課題が生
じた。
【０００７】一方、管寄せのように母管に多数の伝熱管
が枝管として溶接される構造では、図５に示すように、
２０ｃｍ〜１ｍ程度の長さのレグチューブ２を母管１に
溶接し、その先端に長尺の枝管（伝熱管）３を溶接する
場合が多い。従来技術の手法をこのような管寄せに適用
する場合、レグチューブ２を母管１に溶接した状態で焼
きならし焼戻し処理を行うと、母管とレグチューブの溶
接部４の強度は回復するものの、焼きならし時に１，０
５０℃前後の高温から衝風冷却で急冷されるため、熱ひ
ずみによる変形が生じ、図６に示すようにレグチューブ
の取り付け寸法が狂うという問題が生じる。
が枝管として溶接される構造では、図５に示すように、
２０ｃｍ〜１ｍ程度の長さのレグチューブ２を母管１に
溶接し、その先端に長尺の枝管（伝熱管）３を溶接する
場合が多い。従来技術の手法をこのような管寄せに適用
する場合、レグチューブ２を母管１に溶接した状態で焼
きならし焼戻し処理を行うと、母管とレグチューブの溶
接部４の強度は回復するものの、焼きならし時に１，０
５０℃前後の高温から衝風冷却で急冷されるため、熱ひ
ずみによる変形が生じ、図６に示すようにレグチューブ
の取り付け寸法が狂うという問題が生じる。
【０００８】レグチューブはフェライト鋼の場合もある
が、特に、レグチューブにオーステナイト鋼伝熱管を使
用している場合は、異材溶接部でより大きな熱ひずみが
生じるため、特に大きな寸法誤差を生じることになる。
またオーステナイト鋼は溶体化処理（１，０５０〜１，
１００℃前後から急冷、通常は水冷）した状態で使用す
るのが原則であり、本発明の対象としているフエライト
系耐熱鋼の焼ならし焼戻し処理の状態で使用するのは材
料特性上好ましくない。
が、特に、レグチューブにオーステナイト鋼伝熱管を使
用している場合は、異材溶接部でより大きな熱ひずみが
生じるため、特に大きな寸法誤差を生じることになる。
またオーステナイト鋼は溶体化処理（１，０５０〜１，
１００℃前後から急冷、通常は水冷）した状態で使用す
るのが原則であり、本発明の対象としているフエライト
系耐熱鋼の焼ならし焼戻し処理の状態で使用するのは材
料特性上好ましくない。
【０００９】枝管溶接部は過大な曲げ荷重が作用する場
合もあって重要部位であるにもかかわらず、このように
枝管の取り付け寸法精度や熱処理条件の問題が十分解決
されていないため、従来技術ではＨＡＺの強度低下問題
を解決できなかった。
合もあって重要部位であるにもかかわらず、このように
枝管の取り付け寸法精度や熱処理条件の問題が十分解決
されていないため、従来技術ではＨＡＺの強度低下問題
を解決できなかった。
【００１０】また、比較的径の大きい圧力容器は、複数
の鋼板を曲げ加工して溶接により接合した鏡板と胴体及
びこれらに付属する管台類から構成される。圧力容器の
筒状の胴体部分は従来技術の手法をそのまま適用できる
が、複数の鋼板を曲げ加工して溶接する鏡板の製作に関
しては考慮されていなかった。
の鋼板を曲げ加工して溶接により接合した鏡板と胴体及
びこれらに付属する管台類から構成される。圧力容器の
筒状の胴体部分は従来技術の手法をそのまま適用できる
が、複数の鋼板を曲げ加工して溶接する鏡板の製作に関
しては考慮されていなかった。
【００１１】従来技術による鏡板の製作手順の一般的な
例を図１３に示し、その手順の各工程は図示したとおり
の態様である。鏡板は半球形状でほとんどの溶接線に対
して内圧による周方向応力が作用するため、全ての溶接
部の強度を母材と同等に回復させる必要があり、また複
雑な３次元形状であることから、鏡板の溶接部に従来技
術を適用しようとする場合、溶接後の焼ならし熱処理の
際の熱変形によって、寸法的に円筒状の胴体との接合に
支障をきたすという問題があった。
例を図１３に示し、その手順の各工程は図示したとおり
の態様である。鏡板は半球形状でほとんどの溶接線に対
して内圧による周方向応力が作用するため、全ての溶接
部の強度を母材と同等に回復させる必要があり、また複
雑な３次元形状であることから、鏡板の溶接部に従来技
術を適用しようとする場合、溶接後の焼ならし熱処理の
際の熱変形によって、寸法的に円筒状の胴体との接合に
支障をきたすという問題があった。
【００１２】また、前記耐熱鋼の材料を配管として用い
る場合は、直管だけでなく曲げ管も必要となる。鋼管の
外径が数百〜１０００ｍｍ程度の大径の厚肉管では一般
に熱間曲げ加工によって曲げ管を製作するが、曲げ加工
方法としては加熱炉で鋼管を熱した後に曲げ加工する火
曲げ法のほか、高周波誘導加熱を用いた方法も作業性が
よいため広く用いられている。高周波加熱曲げ加工は、
鋼管をクランプで固定し、加熱コイルの中を通して加熱
しながらクランプを低速で回転させて曲げることによ
り、所定の曲げ角度を得るものである。
る場合は、直管だけでなく曲げ管も必要となる。鋼管の
外径が数百〜１０００ｍｍ程度の大径の厚肉管では一般
に熱間曲げ加工によって曲げ管を製作するが、曲げ加工
方法としては加熱炉で鋼管を熱した後に曲げ加工する火
曲げ法のほか、高周波誘導加熱を用いた方法も作業性が
よいため広く用いられている。高周波加熱曲げ加工は、
鋼管をクランプで固定し、加熱コイルの中を通して加熱
しながらクランプを低速で回転させて曲げることによ
り、所定の曲げ角度を得るものである。
【００１３】従来の比較的強度の低いフェライトパーラ
イト組織鋼は曲げ加工後にも所定の組織と強度が得られ
るので、そのまま加工歪みによる残留応力除去のための
応力除去焼鈍を行って使用するのが一般的であった。し
かし前述の新しいマルテンサイト組織鋼あるいはベイナ
イト組織鋼は調質熱処理で強度を高めた材料であり、曲
げ加工時の加熱によって高温強度の低下する領域が生じ
る場合があった。
イト組織鋼は曲げ加工後にも所定の組織と強度が得られ
るので、そのまま加工歪みによる残留応力除去のための
応力除去焼鈍を行って使用するのが一般的であった。し
かし前述の新しいマルテンサイト組織鋼あるいはベイナ
イト組織鋼は調質熱処理で強度を高めた材料であり、曲
げ加工時の加熱によって高温強度の低下する領域が生じ
る場合があった。
【００１４】すなわちオーステナイト化温度まで十分に
加熱されずＡｃ１変態点付近に加熱されて金属組織が部
分的に変態を起こしたり、曲げ加工後の冷却速度が遅い
ためにマルテンサイト変態しない領域が残る場合であ
る。
加熱されずＡｃ１変態点付近に加熱されて金属組織が部
分的に変態を起こしたり、曲げ加工後の冷却速度が遅い
ためにマルテンサイト変態しない領域が残る場合であ
る。
【００１５】このため、図２２に示すような熱間加工し
た曲げ管１は、曲げ加工後に配管素材を製作した際の最
終熱処理と同じ温度条件にて焼ならし焼戻し処理を行
い、組織と強度を回復させる処理を行うのが一般的であ
った。
た曲げ管１は、曲げ加工後に配管素材を製作した際の最
終熱処理と同じ温度条件にて焼ならし焼戻し処理を行
い、組織と強度を回復させる処理を行うのが一般的であ
った。
【００１６】曲げ管の焼ならし焼戻し処理後は、図２３
に示すように当該曲げ管１の両端に他の配管４（直管或
いは別の曲げ管）を突き合わせ周溶接し、配管として組
み立てて行く。このような従来技術による製作手順を図
２１に示す。
に示すように当該曲げ管１の両端に他の配管４（直管或
いは別の曲げ管）を突き合わせ周溶接し、配管として組
み立てて行く。このような従来技術による製作手順を図
２１に示す。
【００１７】ところで、曲げ管１自体はこの焼ならし焼
戻し処理によって所定の強度を確保できるものの、他の
配管４との周溶接部３では溶接時の熱によって溶接熱影
響部（ＨＡＺ）が軟化する問題があった。これは、熱間
曲げ加工の場合と同様に、Ａｃ１変態点付近に加熱され
て金属組織が部分的に変態を起こすことが主原因であ
る。
戻し処理によって所定の強度を確保できるものの、他の
配管４との周溶接部３では溶接時の熱によって溶接熱影
響部（ＨＡＺ）が軟化する問題があった。これは、熱間
曲げ加工の場合と同様に、Ａｃ１変態点付近に加熱され
て金属組織が部分的に変態を起こすことが主原因であ
る。
【００１８】周溶接部におけるＨＡＺの軟化は、内圧に
対しては強度に影響を及ぼさないことが力学的、実験的
に証明されている。しかし配管全体の反力等に起因する
曲げに対しては、ＨＡＺ軟化部が曲げ部近傍にあって曲
げ応力が大きくなることから、設計上強度低下を考慮す
る必要があり、ラグにより配管の反力を抑えたり、曲げ
半径を大きくする等、設計上の制約があった。
対しては強度に影響を及ぼさないことが力学的、実験的
に証明されている。しかし配管全体の反力等に起因する
曲げに対しては、ＨＡＺ軟化部が曲げ部近傍にあって曲
げ応力が大きくなることから、設計上強度低下を考慮す
る必要があり、ラグにより配管の反力を抑えたり、曲げ
半径を大きくする等、設計上の制約があった。
【００１９】このように調質された高強度鋼に対して一
般的な従来技術による方法で配管を製作した場合、曲げ
加工部の両端の周溶接部で強度上の信頼性が低下するこ
とから曲げ配管設計上の制約があり、新しい材料を適用
する上で大きな工業的障害となっていた。
般的な従来技術による方法で配管を製作した場合、曲げ
加工部の両端の周溶接部で強度上の信頼性が低下するこ
とから曲げ配管設計上の制約があり、新しい材料を適用
する上で大きな工業的障害となっていた。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
課題を解決し、容易に施工が可能で、溶接継手の強度を
高めて信頼性を向上させる枝管、鏡板の溶接方法及び後
熱処理方法を提供することにある。
課題を解決し、容易に施工が可能で、溶接継手の強度を
高めて信頼性を向上させる枝管、鏡板の溶接方法及び後
熱処理方法を提供することにある。
【００２１】また、本発明の目的は、配管の溶接の場
合、前記課題を解決し、曲げ加工部近傍の周溶接部の強
度を高めることにより、配管反力等に起因する損傷に対
して信頼性の高い配管の製作方法を提供することにあ
る。
合、前記課題を解決し、曲げ加工部近傍の周溶接部の強
度を高めることにより、配管反力等に起因する損傷に対
して信頼性の高い配管の製作方法を提供することにあ
る。
【００２２】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は主として次のような構成を採用する。
に、本発明は主として次のような構成を採用する。
【００２３】Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖを主要添加元素とし
て含有する耐熱鋼の母管と枝管の溶接において、前記母
管と同一鋼種の短管を前記耐熱鋼と同等組成のＣｒ，Ｍ
ｏ，Ｎｂ及びＶ、またはＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷを
添加した溶接材料のいずれかを用いて前記母管に溶接
し、前記溶接後に前記耐熱鋼の焼きならし温度及び焼戻
し温度でそれぞれ焼きならし及び焼戻し処理を行い、そ
の後、前記短管の先端にフェライト系又はオーステナイ
ト系耐熱鋼の枝管を溶接する溶接方法及び後熱処理方
法。
て含有する耐熱鋼の母管と枝管の溶接において、前記母
管と同一鋼種の短管を前記耐熱鋼と同等組成のＣｒ，Ｍ
ｏ，Ｎｂ及びＶ、またはＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷを
添加した溶接材料のいずれかを用いて前記母管に溶接
し、前記溶接後に前記耐熱鋼の焼きならし温度及び焼戻
し温度でそれぞれ焼きならし及び焼戻し処理を行い、そ
の後、前記短管の先端にフェライト系又はオーステナイ
ト系耐熱鋼の枝管を溶接する溶接方法及び後熱処理方
法。
【００２４】また、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷを主要
添加元素として含有する耐熱鋼の母管と枝管の溶接にお
いて、前記母管と同一鋼種の短管を当該耐熱鋼と同等組
成のＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷ、又はＣｒ，Ｍｏ，Ｎ
ｂ，Ｖ，Ｗ及びＣｏを主要添加元素として添加した溶接
材料を用いて前記母管に溶接し、前記溶接後に前記耐熱
鋼の焼きならし温度及び焼戻し温度でそれぞれ焼きなら
し及び焼戻し処理を行い、その後、前記短管の先端にフ
ェライト系又はオーステナイト系耐熱鋼の枝管を溶接す
る溶接方法及び後熱処理方法。
添加元素として含有する耐熱鋼の母管と枝管の溶接にお
いて、前記母管と同一鋼種の短管を当該耐熱鋼と同等組
成のＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷ、又はＣｒ，Ｍｏ，Ｎ
ｂ，Ｖ，Ｗ及びＣｏを主要添加元素として添加した溶接
材料を用いて前記母管に溶接し、前記溶接後に前記耐熱
鋼の焼きならし温度及び焼戻し温度でそれぞれ焼きなら
し及び焼戻し処理を行い、その後、前記短管の先端にフ
ェライト系又はオーステナイト系耐熱鋼の枝管を溶接す
る溶接方法及び後熱処理方法。
【００２５】また、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ及びＶを主要添加
元素として含有する耐熱鋼を溶接して製作する圧力容器
において、鏡板を構成する分割片同士を前記耐熱鋼と同
等組成のＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ及びＶ、又はＣｒ，Ｍｏ，Ｎ
ｂ，Ｖ及びＷを添加した溶接材料を用いて溶接し、前記
溶接後に前記耐熱鋼の焼ならし温度及び焼戻し温度でそ
れぞれ焼ならし及び焼戻し処理を行う鏡板の溶接方法及
び後熱処理方法。
元素として含有する耐熱鋼を溶接して製作する圧力容器
において、鏡板を構成する分割片同士を前記耐熱鋼と同
等組成のＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ及びＶ、又はＣｒ，Ｍｏ，Ｎ
ｂ，Ｖ及びＷを添加した溶接材料を用いて溶接し、前記
溶接後に前記耐熱鋼の焼ならし温度及び焼戻し温度でそ
れぞれ焼ならし及び焼戻し処理を行う鏡板の溶接方法及
び後熱処理方法。
【００２６】また、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷを主要
添加元素として含有する耐熱鋼を溶接して製作する圧力
容器において、鏡板を構成する分割片同士を前記耐熱鋼
と同等組成のＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷ、又はＣｒ，
Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ，Ｗ及びＣｏを添加した溶接材料を用い
て溶接し、前記溶接後に前記耐熱鋼の焼ならし温度及び
焼戻し温度でそれぞれ焼ならし及び焼戻し処理を行う鏡
板の溶接方法及び後熱処理方法。
添加元素として含有する耐熱鋼を溶接して製作する圧力
容器において、鏡板を構成する分割片同士を前記耐熱鋼
と同等組成のＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷ、又はＣｒ，
Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ，Ｗ及びＣｏを添加した溶接材料を用い
て溶接し、前記溶接後に前記耐熱鋼の焼ならし温度及び
焼戻し温度でそれぞれ焼ならし及び焼戻し処理を行う鏡
板の溶接方法及び後熱処理方法。
【００２７】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態に係る枝管の溶
接、鏡板の溶接、及び配管の溶接について、順に図面を
用いて説明する。
接、鏡板の溶接、及び配管の溶接について、順に図面を
用いて説明する。
【００２８】「枝管の溶接」本発明の実施形態に係る枝
管の溶接の構成例を図１〜図４に示す。本実施形態によ
る一連の製作手順は図１に示す通りである。図１は、従
来技術を表した図５及び図６に開示したものと同様の一
般的な管寄せの構造例に対して、本発明を適用する場合
の説明図である。枝管３の母管１への接続に際して、ま
ず、短管６を母管１に溶接し、この溶接したものに焼な
らし及び焼き戻しの処理を行い、ついで短管６と枝管３
を溶接するものである。
管の溶接の構成例を図１〜図４に示す。本実施形態によ
る一連の製作手順は図１に示す通りである。図１は、従
来技術を表した図５及び図６に開示したものと同様の一
般的な管寄せの構造例に対して、本発明を適用する場合
の説明図である。枝管３の母管１への接続に際して、ま
ず、短管６を母管１に溶接し、この溶接したものに焼な
らし及び焼き戻しの処理を行い、ついで短管６と枝管３
を溶接するものである。
【００２９】Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ及びＶ、又はＣｒ，Ｍ
ｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷを主要添加元素として含有し、主と
して焼戻しマルテンサイト組織（例えば９％Ｃｒ鋼など
の場合）或いは焼戻しベイナイト組織（例えば２．２５
％Ｃｒ鋼などの場合）からなる耐熱鋼母管１に対して、
母管と同一鋼種の伝熱管材で製作した短管６を、当該耐
熱鋼と同等組成のＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，及びＶ、又はＣ
ｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷを添加した溶接材料を用いて
母管１に溶接する。
ｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷを主要添加元素として含有し、主と
して焼戻しマルテンサイト組織（例えば９％Ｃｒ鋼など
の場合）或いは焼戻しベイナイト組織（例えば２．２５
％Ｃｒ鋼などの場合）からなる耐熱鋼母管１に対して、
母管と同一鋼種の伝熱管材で製作した短管６を、当該耐
熱鋼と同等組成のＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，及びＶ、又はＣ
ｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷを添加した溶接材料を用いて
母管１に溶接する。
【００３０】この短管６の長さが長いほど熱ひずみが生
じた際の先端の寸法誤差が大きくなるため、短管は短い
ほどよいが、あまり短いとその後の伝熱管との溶接作業
性に支障をきたすため、ある程度の長さが必要である。
許容される変形量と溶接作業性を考慮すると、短管長さ
は短管外径の４倍以下、望ましくは３倍以下とする必要
がある。（発電用ボイラにおける一般的な枝管の外径は
φ４５〜φ５７ｍｍ程度である。） 母管と短管の溶接が終了した後、当該耐熱鋼の焼ならし
温度及び焼戻し温度でそれぞれ焼ならし及び焼戻し処理
を行う。必要に応じてさらに応力除去焼鈍を行っても良
い。この焼ならし及び焼戻し処理により、溶接部４では
母管と同等の強度が得られる。すなわち、ＨＡＺの組織
は溶接前の状態に回復し、溶接金属も組成が母材と同等
以上であるので母材と同等以上の強度となっている。
じた際の先端の寸法誤差が大きくなるため、短管は短い
ほどよいが、あまり短いとその後の伝熱管との溶接作業
性に支障をきたすため、ある程度の長さが必要である。
許容される変形量と溶接作業性を考慮すると、短管長さ
は短管外径の４倍以下、望ましくは３倍以下とする必要
がある。（発電用ボイラにおける一般的な枝管の外径は
φ４５〜φ５７ｍｍ程度である。） 母管と短管の溶接が終了した後、当該耐熱鋼の焼ならし
温度及び焼戻し温度でそれぞれ焼ならし及び焼戻し処理
を行う。必要に応じてさらに応力除去焼鈍を行っても良
い。この焼ならし及び焼戻し処理により、溶接部４では
母管と同等の強度が得られる。すなわち、ＨＡＺの組織
は溶接前の状態に回復し、溶接金属も組成が母材と同等
以上であるので母材と同等以上の強度となっている。
【００３１】熱処理後、図３に示すように短管６の先端
に枝管（伝熱管）３を溶接する。短管６と枝管（伝熱
管）３との溶接部（２）５に対しては焼ならし焼戻し処
理を行わないが、過大な曲げ荷重の作用する可能性があ
るのは曲げモーメントが最大となる短管６と母管１との
溶接部（１）４であり、溶接部（２）５では強度低下の
問題は重要ではない。枝管（伝熱管）３は焼ならし及び
焼戻し処理を受けないので、オーステナイト系耐熱鋼で
あっても変形や熱処理の問題は生じない。枝管がフェラ
イト系耐熱鋼の場合でも同様の効果が得られることは勿
論である。
に枝管（伝熱管）３を溶接する。短管６と枝管（伝熱
管）３との溶接部（２）５に対しては焼ならし焼戻し処
理を行わないが、過大な曲げ荷重の作用する可能性があ
るのは曲げモーメントが最大となる短管６と母管１との
溶接部（１）４であり、溶接部（２）５では強度低下の
問題は重要ではない。枝管（伝熱管）３は焼ならし及び
焼戻し処理を受けないので、オーステナイト系耐熱鋼で
あっても変形や熱処理の問題は生じない。枝管がフェラ
イト系耐熱鋼の場合でも同様の効果が得られることは勿
論である。
【００３２】このように本実施形態で示した溶接部で
は、重要部位のＨＡＺの軟化及び溶接金属の強度低下の
問題が解決され、耐熱鋼母材と同等の信頼性を得ること
ができる。ここで、本実施形態では母管として調質され
た鋼管を素材に用いたが、この製作過程で調質熱処理を
受けることになるので、製管後に調質されていない鋼管
を素材に用いてもよい。この場合は母管の素材費が低減
できるので、経済的な効果も得られる。
は、重要部位のＨＡＺの軟化及び溶接金属の強度低下の
問題が解決され、耐熱鋼母材と同等の信頼性を得ること
ができる。ここで、本実施形態では母管として調質され
た鋼管を素材に用いたが、この製作過程で調質熱処理を
受けることになるので、製管後に調質されていない鋼管
を素材に用いてもよい。この場合は母管の素材費が低減
できるので、経済的な効果も得られる。
【００３３】また、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷを主要
添加元素として含有した耐熱鋼母管１に対して母管と同
一鋼種の伝熱管材で製作した短管６を、当該耐熱鋼と同
等組成のＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷにさらにＣｏを添
加した溶接材料を用いて母管に溶接してもよい。この場
合母管と短管の溶接が終了した後、当該耐熱鋼の焼なら
し焼戻し処理を行うことで、溶接部４で母管の強度を改
善できる。
添加元素として含有した耐熱鋼母管１に対して母管と同
一鋼種の伝熱管材で製作した短管６を、当該耐熱鋼と同
等組成のＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷにさらにＣｏを添
加した溶接材料を用いて母管に溶接してもよい。この場
合母管と短管の溶接が終了した後、当該耐熱鋼の焼なら
し焼戻し処理を行うことで、溶接部４で母管の強度を改
善できる。
【００３４】次に、図４に本実施形態の他の構成例とし
て、母管の素材に、長手溶接部に対して焼ならし焼戻し
処理を行う板曲げ溶接鋼管を用いた場合の適用例を示
す。母管１は半円状に曲げ加工した２枚の鋼板を長手溶
接３及び３’で接合して鋼管にしたものである。短管６
の溶接後に熱処理を行えば、一度の熱処理で、長手溶接
部３，３’と枝管溶接部４に対して強度を回復させるこ
とができ、効率よく製作が進められる。板曲げ溶接鋼管
としては、１枚の鋼板を円筒状に曲げ加工して１箇所を
長手溶接するものにも適用できる。
て、母管の素材に、長手溶接部に対して焼ならし焼戻し
処理を行う板曲げ溶接鋼管を用いた場合の適用例を示
す。母管１は半円状に曲げ加工した２枚の鋼板を長手溶
接３及び３’で接合して鋼管にしたものである。短管６
の溶接後に熱処理を行えば、一度の熱処理で、長手溶接
部３，３’と枝管溶接部４に対して強度を回復させるこ
とができ、効率よく製作が進められる。板曲げ溶接鋼管
としては、１枚の鋼板を円筒状に曲げ加工して１箇所を
長手溶接するものにも適用できる。
【００３５】「鏡板の溶接」本発明の実施形態に係る鏡
板の溶接の構成例を図７〜図１２に示す。本実施形態に
よる一連の製作手順は図７に記述する通りである。図８
は、一般的な鏡板の構造例に対して本実施形態を適用す
る場合の具体的な製作手順の説明図である。
板の溶接の構成例を図７〜図１２に示す。本実施形態に
よる一連の製作手順は図７に記述する通りである。図８
は、一般的な鏡板の構造例に対して本実施形態を適用す
る場合の具体的な製作手順の説明図である。
【００３６】Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ及びＶ、又はＣｒ，Ｍ
ｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷを主要添加元素として含有し、主と
して焼戻しマルテンサイト組織或いは焼戻しベイナイト
組織からなる耐熱鋼板１を必要な寸法形状の分割片２に
切断し、所定の寸法に曲げ加工する。
ｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷを主要添加元素として含有し、主と
して焼戻しマルテンサイト組織或いは焼戻しベイナイト
組織からなる耐熱鋼板１を必要な寸法形状の分割片２に
切断し、所定の寸法に曲げ加工する。
【００３７】次に、当該耐熱鋼と同等組成のＣｒ，Ｍ
ｏ，Ｎｂ，Ｖ、又はＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ、Ｗを添加し
た溶接材料を用い、これらの分割片２を互いに溶接して
図９に示すような半球状の鏡板３を形成する。さらにこ
の鏡板３の端部に溶接開先を加工し、図１０に示すよう
に別工程で製作した円筒状の胴体４と溶接接合する。胴
体４の長手溶接部５及び胴体４と鏡板６の溶接部６は、
鏡板の分割片２の溶接に使用したものと同一のものを用
いる。
ｏ，Ｎｂ，Ｖ、又はＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ、Ｗを添加し
た溶接材料を用い、これらの分割片２を互いに溶接して
図９に示すような半球状の鏡板３を形成する。さらにこ
の鏡板３の端部に溶接開先を加工し、図１０に示すよう
に別工程で製作した円筒状の胴体４と溶接接合する。胴
体４の長手溶接部５及び胴体４と鏡板６の溶接部６は、
鏡板の分割片２の溶接に使用したものと同一のものを用
いる。
【００３８】鏡板と胴体の一部との溶接が終了した後、
当該耐熱鋼の焼ならし温度及び焼戻し温度でそれぞれ焼
ならし及び焼戻し処理を行う。必要に応じてさらに応力
除去焼鈍を行ってもよい。熱処理後、図１１に示すよう
に別途製作した他の胴体部分４と接合し、圧力容器とす
る。
当該耐熱鋼の焼ならし温度及び焼戻し温度でそれぞれ焼
ならし及び焼戻し処理を行う。必要に応じてさらに応力
除去焼鈍を行ってもよい。熱処理後、図１１に示すよう
に別途製作した他の胴体部分４と接合し、圧力容器とす
る。
【００３９】このように本実施形態では、焼ならし焼戻
し熱処理を行う前に鏡板部分を胴体部分に接合してある
ので、熱処理による熱変形に特別注意を払う必要がない
上、熱処理時に鏡板に発生する熱ひずみは胴体部分で拘
束されることになり、結果的に熱変形を小さくすること
もできる。また、１回の熱処理で鏡板の分割片の全溶接
部だけでなく、鏡板と胴体の溶接部も母材と同等の強度
とすることができる。
し熱処理を行う前に鏡板部分を胴体部分に接合してある
ので、熱処理による熱変形に特別注意を払う必要がない
上、熱処理時に鏡板に発生する熱ひずみは胴体部分で拘
束されることになり、結果的に熱変形を小さくすること
もできる。また、１回の熱処理で鏡板の分割片の全溶接
部だけでなく、鏡板と胴体の溶接部も母材と同等の強度
とすることができる。
【００４０】ここで、本実施形態では鏡板と胴体の一体
化溶接後に焼ならし焼戻し熱処理を行ったが、鏡板の寸
法形状によって熱変形が十分小さい場合には、鏡板だけ
で焼ならし焼戻し熱処理を行ってもよい。また熱処理と
しては、鏡板の寸法が大きくて焼ならしの空冷時に所定
の冷却速度が得られない場合は、焼ならしに替えて焼入
れとしてもとい。
化溶接後に焼ならし焼戻し熱処理を行ったが、鏡板の寸
法形状によって熱変形が十分小さい場合には、鏡板だけ
で焼ならし焼戻し熱処理を行ってもよい。また熱処理と
しては、鏡板の寸法が大きくて焼ならしの空冷時に所定
の冷却速度が得られない場合は、焼ならしに替えて焼入
れとしてもとい。
【００４１】本実施形態は素材鋼板として一般の調質さ
れた圧延鋼板を適用するものであるが、製作過程で調質
熱処理を受けることになるので、圧延後に調質されてい
ない鋼板を素材に用いてもよい。この場合は鋼板の素材
費が低減できるので、経済的な効果も得られる。
れた圧延鋼板を適用するものであるが、製作過程で調質
熱処理を受けることになるので、圧延後に調質されてい
ない鋼板を素材に用いてもよい。この場合は鋼板の素材
費が低減できるので、経済的な効果も得られる。
【００４２】次に、本発明の他の構成例として、胴体と
鏡板が別部品となるフランジ型の圧力容器の製作に関す
る構成例を図１２に示す。この場合は前記構成例と同じ
手順で鏡板６を製作し、リング状のフランジ部品８を鏡
板に溶接した後、焼ならし焼戻し熱処理を行う、フラン
ジ面の機械加工仕上げは全ての熱処理が終了した後に実
施する。
鏡板が別部品となるフランジ型の圧力容器の製作に関す
る構成例を図１２に示す。この場合は前記構成例と同じ
手順で鏡板６を製作し、リング状のフランジ部品８を鏡
板に溶接した後、焼ならし焼戻し熱処理を行う、フラン
ジ面の機械加工仕上げは全ての熱処理が終了した後に実
施する。
【００４３】本発明は、一体溶接構造の圧力容器だけで
なく、本実施形態のようなフランジ分割型の圧力容器に
も適用でき、応用分野が広い。
なく、本実施形態のようなフランジ分割型の圧力容器に
も適用でき、応用分野が広い。
【００４４】「配管の溶接」本発明の実施形態に係る配
管の溶接の構成例を図１４〜図２０に示す。本実施形態
による一連の製作手順は図１４に記述する通りである。
高周波加熱曲げ或いは火曲げ等、従来の曲げ加工法によ
り曲げ管を製作し、両端部に同一鋼種で同一外径及び同
一肉厚の短管を溶接する。その後、この部分全体を管素
材と同一或いは同等の温度条件で焼ならし及び焼戻し処
理を行い、両端部に他の配管部分を溶接するものであ
る。溶接後に焼ならし焼戻し処理を行うと、溶接金属の
高温強度が若干低下するという課題がある。
管の溶接の構成例を図１４〜図２０に示す。本実施形態
による一連の製作手順は図１４に記述する通りである。
高周波加熱曲げ或いは火曲げ等、従来の曲げ加工法によ
り曲げ管を製作し、両端部に同一鋼種で同一外径及び同
一肉厚の短管を溶接する。その後、この部分全体を管素
材と同一或いは同等の温度条件で焼ならし及び焼戻し処
理を行い、両端部に他の配管部分を溶接するものであ
る。溶接後に焼ならし焼戻し処理を行うと、溶接金属の
高温強度が若干低下するという課題がある。
【００４５】図１５は曲げ管１及びその両端に短管であ
る直管２及び２’を溶接した状況を示す。この状態では
周溶接部３及び３’のＨＡＺに軟化が生じている。ここ
で前述の条件にて焼ならし焼戻し処理を行うと、ＨＡＺ
の組織は回復し、軟化域は消滅する。
る直管２及び２’を溶接した状況を示す。この状態では
周溶接部３及び３’のＨＡＺに軟化が生じている。ここ
で前述の条件にて焼ならし焼戻し処理を行うと、ＨＡＺ
の組織は回復し、軟化域は消滅する。
【００４６】図１６は焼ならし焼戻し後、直管２及び
２’の両端に他の配管４及び４’を溶接した状況を示
す。直管２と他の配管４の間の周溶接部３にはＨＡＺの
軟化域が生じたまま残ることになるが、図２３に示した
従来の溶接部３と比較すると曲げ部から距離が離れてお
り、溶接部に発生する曲げ応力のレベルは小さくなる。
ここで、本実施形態では曲げ管１の両端に直管２及び
２’を溶接した例を示したが、例えば、片側の曲げ応力
だけが問題になる場合は、曲げ管１の当該片側のみに直
管２を溶接してもよい。
２’の両端に他の配管４及び４’を溶接した状況を示
す。直管２と他の配管４の間の周溶接部３にはＨＡＺの
軟化域が生じたまま残ることになるが、図２３に示した
従来の溶接部３と比較すると曲げ部から距離が離れてお
り、溶接部に発生する曲げ応力のレベルは小さくなる。
ここで、本実施形態では曲げ管１の両端に直管２及び
２’を溶接した例を示したが、例えば、片側の曲げ応力
だけが問題になる場合は、曲げ管１の当該片側のみに直
管２を溶接してもよい。
【００４７】このように、本実施形態で示した配管製作
方法では、曲げ部近傍の周溶接部におけるＨＡＺの軟化
を短管溶接後の焼ならし−焼戻し処理によって鋼管一般
部と同等に回復させることができ、この周溶接部が特に
損傷を受けることはない。
方法では、曲げ部近傍の周溶接部におけるＨＡＺの軟化
を短管溶接後の焼ならし−焼戻し処理によって鋼管一般
部と同等に回復させることができ、この周溶接部が特に
損傷を受けることはない。
【００４８】焼ならし−焼戻し処理後に溶接する両端部
の他の配管との溶接部には従来と同様のＨＡＺが生じる
が、この部分は曲げ部から離れた距離にあり、配管反力
等に起因する曲げ応力が大幅に低減されるので、この部
分に大きな損傷が作用することもない。
の他の配管との溶接部には従来と同様のＨＡＺが生じる
が、この部分は曲げ部から離れた距離にあり、配管反力
等に起因する曲げ応力が大幅に低減されるので、この部
分に大きな損傷が作用することもない。
【００４９】また、焼ならし−焼戻し処理自体は従来か
ら実施してきた熱処理であり、この熱処理によって製作
費が上昇することもないので経済的にも問題ない。
ら実施してきた熱処理であり、この熱処理によって製作
費が上昇することもないので経済的にも問題ない。
【００５０】次に、本実施形態に係る他の構成例を図１
７及び図１８に示す。製作方法の基本的な手順は図１６
に示した構成例と同一であるが、本構成例では、２本の
曲げ管１及び１’が連続する場合を対象としたもので、
その両端に直管２及び２’を溶接した状態で焼ならし焼
戻しを行う。その後の手順は図１６の構成例と同様で、
図１８に示すように他の配管４及び４’を溶接する。
７及び図１８に示す。製作方法の基本的な手順は図１６
に示した構成例と同一であるが、本構成例では、２本の
曲げ管１及び１’が連続する場合を対象としたもので、
その両端に直管２及び２’を溶接した状態で焼ならし焼
戻しを行う。その後の手順は図１６の構成例と同様で、
図１８に示すように他の配管４及び４’を溶接する。
【００５１】本構成例では、焼ならし焼戻しの際の配管
寸法が大きくなり、大きな熱処理炉を必要とするが、よ
り複雑な曲げ部を含む配管の製作に適するものである。
本構成例では２本の曲げ管を例示したが、曲げ管の数は
複数でよく、数が多いほど一度の熱処理で多数の曲げ部
を処理できるので、製作効率が向上する。
寸法が大きくなり、大きな熱処理炉を必要とするが、よ
り複雑な曲げ部を含む配管の製作に適するものである。
本構成例では２本の曲げ管を例示したが、曲げ管の数は
複数でよく、数が多いほど一度の熱処理で多数の曲げ部
を処理できるので、製作効率が向上する。
【００５２】次に、本実施形態に係る更に他の構成例を
図１９及び図２０に示す。製作方法の基本的な手順は図
１６の構成例と同一であるが、本構成例では、複数の曲
げ管と直管が連続する場合を対象としたもので、図１９
に示した状態で焼ならし焼戻しを行う。その後の手順は
図１６の構成例と同様で、図２０に示すように他の配管
４及び４’を溶接する。本構成例で得られる効果は図１
８に示す構成例と同様であるが、効果はより大きい。
図１９及び図２０に示す。製作方法の基本的な手順は図
１６の構成例と同一であるが、本構成例では、複数の曲
げ管と直管が連続する場合を対象としたもので、図１９
に示した状態で焼ならし焼戻しを行う。その後の手順は
図１６の構成例と同様で、図２０に示すように他の配管
４及び４’を溶接する。本構成例で得られる効果は図１
８に示す構成例と同様であるが、効果はより大きい。
【００５３】以上説明したように、本発明の実施形態
は、次のような構成並びに作用を奏するものを含むもの
である。母管と同一鋼種の短管を当該耐熱鋼と同等組成
のＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ或いはさらにＷを添加した溶接
材料を用いて母管に溶接した後、当該耐熱鋼の焼ならし
温度及び焼戻し温度でそれぞれ焼ならし及び焼戻し処理
を行い、その後、短管の先端にオーステナイト系耐熱鋼
の枝管を溶接することにある。
は、次のような構成並びに作用を奏するものを含むもの
である。母管と同一鋼種の短管を当該耐熱鋼と同等組成
のＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ或いはさらにＷを添加した溶接
材料を用いて母管に溶接した後、当該耐熱鋼の焼ならし
温度及び焼戻し温度でそれぞれ焼ならし及び焼戻し処理
を行い、その後、短管の先端にオーステナイト系耐熱鋼
の枝管を溶接することにある。
【００５４】そして、短管溶接部では焼ならし及び焼戻
し処理の際に生じる変形が小さく、焼ならし及び焼戻し
処理後に長尺の枝管を溶接するので、熱処理条件の異な
るオーステナイト鋼伝熱管に対しても適用できる。
し処理の際に生じる変形が小さく、焼ならし及び焼戻し
処理後に長尺の枝管を溶接するので、熱処理条件の異な
るオーステナイト鋼伝熱管に対しても適用できる。
【００５５】また、鏡板を構成するための曲げ加工した
分割片を、当該耐熱鋼と同等組成のＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，
Ｖ或いはさらにＷを添加した溶接材料を用いて溶接し、
さらに、同じ溶接材料で胴体の一部と溶接接合した後、
当該耐熱鋼の焼ならし温度及び焼戻し温度でそれぞれ焼
ならし及び焼戻し処理を行うことにある。
分割片を、当該耐熱鋼と同等組成のＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，
Ｖ或いはさらにＷを添加した溶接材料を用いて溶接し、
さらに、同じ溶接材料で胴体の一部と溶接接合した後、
当該耐熱鋼の焼ならし温度及び焼戻し温度でそれぞれ焼
ならし及び焼戻し処理を行うことにある。
【００５６】そして、鏡板と円筒状の胴体の一部とを一
体とした後で焼ならし及び焼戻し処理を行うため、熱変
形による両者間の寸法誤差は問題とならない。また、鏡
板を構成する各分割片の溶接部及び鏡板と胴体との溶接
部はすべて焼ならし焼戻し熱処理をうけるので、溶接部
の強度は母材と同等である。
体とした後で焼ならし及び焼戻し処理を行うため、熱変
形による両者間の寸法誤差は問題とならない。また、鏡
板を構成する各分割片の溶接部及び鏡板と胴体との溶接
部はすべて焼ならし焼戻し熱処理をうけるので、溶接部
の強度は母材と同等である。
【００５７】また、配管を構成する曲げ管の片端或いは
両端に同一鋼種の直管を溶接した後、これらの管素材と
同じ条件で焼ならし及び焼戻し処理を行い、その後当該
配管の両端に他の配管を溶接することにある。
両端に同一鋼種の直管を溶接した後、これらの管素材と
同じ条件で焼ならし及び焼戻し処理を行い、その後当該
配管の両端に他の配管を溶接することにある。
【００５８】そして、曲げ部近傍の周溶接部におけるＨ
ＡＺの組織と強度は溶接後の焼ならし−焼戻し処理によ
って鋼管一般部と同等に回復しており、この周溶接部が
特に損傷を受けることはない。焼ならし−焼戻し処理後
に溶接する両端部の配管との溶接部には従来と同様のＨ
ＡＺが生じるが、この部分は曲げ部から離れた距離にあ
り、配管反力等に起因する曲げ応力が大幅に低減される
ので、この部分に大きな損傷が作用することもない。
ＡＺの組織と強度は溶接後の焼ならし−焼戻し処理によ
って鋼管一般部と同等に回復しており、この周溶接部が
特に損傷を受けることはない。焼ならし−焼戻し処理後
に溶接する両端部の配管との溶接部には従来と同様のＨ
ＡＺが生じるが、この部分は曲げ部から離れた距離にあ
り、配管反力等に起因する曲げ応力が大幅に低減される
ので、この部分に大きな損傷が作用することもない。
【００５９】
【発明の効果】本発明によれば、管寄せの重要部位であ
る枝管溶接部の強度が向上して品質信頼性が向上する。
また伝熱管としてオーステナイト鋼を用いる場合にも適
用でき、工業的に効果が大である。
る枝管溶接部の強度が向上して品質信頼性が向上する。
また伝熱管としてオーステナイト鋼を用いる場合にも適
用でき、工業的に効果が大である。
【００６０】また、圧力容器の重要部位である鏡板の溶
接部の強度が向上して品質信頼性が向上する。また、フ
ランジ型の圧力容器の上蓋にも適用でき、応用範囲が広
いので工業的に効果が大である。
接部の強度が向上して品質信頼性が向上する。また、フ
ランジ型の圧力容器の上蓋にも適用でき、応用範囲が広
いので工業的に効果が大である。
【００６１】さらに、素材鋼管の製造時には、焼ならし
及び焼戻し処理が不要で素材の製造コストを低減でき、
ひいてはプラントの建設コストを下げることができるの
で経済的な効果も大である。
及び焼戻し処理が不要で素材の製造コストを低減でき、
ひいてはプラントの建設コストを下げることができるの
で経済的な効果も大である。
【００６２】また、配管製作方法では、調質された高強
度鋼に対しても曲げ加工部近傍の溶接部における強度低
下を特別に考慮する必要がなく、三次元的な複雑な曲げ
を含む配管の設計も可能になるので、これらの材料の適
用範囲が広がり、工業的に大きな効果がある。
度鋼に対しても曲げ加工部近傍の溶接部における強度低
下を特別に考慮する必要がなく、三次元的な複雑な曲げ
を含む配管の設計も可能になるので、これらの材料の適
用範囲が広がり、工業的に大きな効果がある。
【図１】本発明の実施形態に係る枝管の溶接に関する製
作手順を示す図である。
作手順を示す図である。
【図２】本実施形態の母管と短管の溶接構造を示す図で
ある。
ある。
【図３】本実施形態の母管と短管と枝管の溶接構造を示
す図である。
す図である。
【図４】板曲げ溶接鋼管の母管に短管を溶接する構造を
示す図である。
示す図である。
【図５】従来技術による枝管の溶接構造を示す図であ
る。
る。
【図６】熱ひずみによるレグチューブの寸法誤差を示す
図である。
図である。
【図７】本発明の実施形態に係る鏡板の溶接に関する製
作手順を示す図である。
作手順を示す図である。
【図８】本実施形態に関する鋼板から鏡板を製作する工
程を示す図である。
程を示す図である。
【図９】本実施形態に関する半球状の鏡板を示す図であ
る。
る。
【図１０】本実施形態に関する鏡板と円筒状胴体との溶
接構造を示す図である。
接構造を示す図である。
【図１１】本実施形態に係る鏡板を備えた圧力容器を示
す図である。
す図である。
【図１２】フランジ型圧力容器の構成例を示す図であ
る。
る。
【図１３】従来技術による鏡板の製作手順を示す図であ
る。
る。
【図１４】本発明の実施形態に係る配管の溶接に関する
製作手順を示す図である。
製作手順を示す図である。
【図１５】本実施形態に関する曲げ管と直管の溶接構造
を示す図である。
を示す図である。
【図１６】本実施形態に関する曲げ管と直管と他の配管
の溶接構造を示す図である。
の溶接構造を示す図である。
【図１７】本実施形態に関する曲げ管と他の曲げ管と直
管の溶接構造を示す図である。
管の溶接構造を示す図である。
【図１８】本実施形態に関する曲げ管と他の曲げ管と直
管と他の配管の溶接構造を示す図である。
管と他の配管の溶接構造を示す図である。
【図１９】本実施形態に関する曲げ管と直管の他の接続
例の溶接構造を示す図である。
例の溶接構造を示す図である。
【図２０】本実施形態に関する曲げ管と直管の他の接続
例の溶接構造を示す図である。
例の溶接構造を示す図である。
【図２１】従来技術における配管の溶接に関する製作手
順を示す図である。
順を示す図である。
【図２２】従来技術の曲げ管の構造を示す図である。
【図２３】従来技術における曲げ管と短管の溶接構造を
示す図である。
示す図である。
【符号の説明】 １ 母管（図１〜図６） ２ レグチューブ（図１〜図６） ３ 枝管（伝熱管）（図１〜図６） ４ 溶接部１（図１〜図６） ５ 溶接部２（図１〜図６） ６ 短管（図１〜図６） ７ 溶接部３（図１〜図６） １ 鋼板（図７〜図１３） ２ 分割片（図７〜図１３） ３ 鏡板（図７〜図１３） ４ 胴体（図７〜図１３） ５ 長手溶接部（図７〜図１３） ６ 周溶接部（図７〜図１３） ８ フランジ部品（図７〜図１３） １ 曲げ管（図１４〜図２３） ２ 直管（図１４〜図２３） ３ 周溶接部（図１４〜図２３） ４ 他の配管（図１４〜図２３）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 31/00 Ｂ２３Ｋ 31/00 Ｂ Ｃ２１Ｄ 9/00 Ｃ２１Ｄ 9/00 Ｌ 9/08 9/08 Ｆ // Ｂ２３Ｋ 101:04 103:04 Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB01 BB05 BB06 CA04 CC03 CC04 QA02 4E028 KA04 4E081 YL07 YM00 YX07 4K042 AA06 AA09 AA24 AA25 BA01 BA11 CA06 CA07 CA08 CA09 CA13 CA15 DA02 DA04
Claims (17)
- 【請求項１】 Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖを主要添加元素と
して含有する耐熱鋼の母管と枝管の溶接において、 前記母管と同一鋼種の短管を前記耐熱鋼と同等組成のＣ
ｒ，Ｍｏ，Ｎｂ及びＶ、またはＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及
びＷを添加した溶接材料のいずれかを用いて前記母管に
溶接し、 前記溶接後に前記耐熱鋼の焼きならし温度及び焼戻し温
度でそれぞれ焼きならし及び焼戻し処理を行い、 その後、前記短管の先端にフェライト系又はオーステナ
イト系耐熱鋼の枝管を溶接することを特徴とする溶接方
法及び後熱処理方法。 - 【請求項２】 Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷを主要添加
元素として含有する耐熱鋼の母管と枝管の溶接におい
て、 前記母管と同一鋼種の短管を当該耐熱鋼と同等組成のＣ
ｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷ、又はＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，
Ｖ，Ｗ及びＣｏを主要添加元素として添加した溶接材料
を用いて前記母管に溶接し、 前記溶接後に前記耐熱鋼の焼きならし温度及び焼戻し温
度でそれぞれ焼きならし及び焼戻し処理を行い、 その後、前記短管の先端にフェライト系又はオーステナ
イト系耐熱鋼の枝管を溶接することを特徴とする溶接方
法及び後熱処理方法。 - 【請求項３】 請求項１または２において、 前記耐熱鋼の母管は、半円状又は円筒状に曲げ加工した
鋼板で形成された板曲げ溶接鋼管であることを特徴とす
る溶接方法及び後熱処理方法。 - 【請求項４】 請求項１、２又は３において、 前記母管に溶接する前記短管の長さを短管外径の４倍以
下とすることを特徴とする溶接方法及び後熱処理方法。 - 【請求項５】 請求項１、２又は３において、 前記母管の鋼管素材は、最終の調質熱処理をしていない
鋼管を用いることを特徴とする溶接方法及び後熱処理方
法。 - 【請求項６】 Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ及びＶを主要添加元素
として含有する耐熱鋼を溶接して製作する圧力容器にお
いて、 鏡板を構成する分割片同士を前記耐熱鋼と同等組成のＣ
ｒ，Ｍｏ，Ｎｂ及びＶ、又はＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及び
Ｗを添加した溶接材料を用いて溶接し、 前記溶接後に前記耐熱鋼の焼ならし温度及び焼戻し温度
でそれぞれ焼ならし及び焼戻し処理を行うことを特徴と
する鏡板の溶接方法及び後熱処理方法。 - 【請求項７】 Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷを主要添加
元素として含有する耐熱鋼を溶接して製作する圧力容器
において、 鏡板を構成する分割片同士を前記耐熱鋼と同等組成のＣ
ｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷ、又はＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，
Ｖ，Ｗ及びＣｏを添加した溶接材料を用いて溶接し、 前記溶接後に前記耐熱鋼の焼ならし温度及び焼戻し温度
でそれぞれ焼ならし及び焼戻し処理を行うことを特徴と
する鏡板の溶接方法及び後熱処理方法。 - 【請求項８】 Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ及びＶを主要添加元素
として含有する耐熱鋼を溶接して製作する圧力容器にお
いて、 鏡板を構成する分割片同士を前記耐熱鋼と同等組成のＣ
ｒ，Ｍｏ，Ｎｂ及びＶ、又はＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及び
Ｗを添加した溶接材料を用いて溶接し、 続いて、前記鏡板の端部に胴体部分の一部を溶接した後
に前記耐熱鋼の焼ならし温度及び焼戻し温度でそれぞれ
焼ならし及び焼戻し処理を行うことを特徴とする鏡板の
溶接方法及び後熱処理方法。 - 【請求項９】 Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷを主要添加
元素として含有する耐熱鋼を溶接して製作する圧力容器
において、 鏡板を構成する分割片同士を前記耐熱鋼と同等組成のＣ
ｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷ、又はＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，
Ｖ，Ｗ及びＣｏを添加した溶接材料を用いて溶接し、 続いて、前記鏡板の端部に胴体部分の一部を溶接した後
に前記耐熱鋼の焼ならし温度及び焼戻し温度でそれぞれ
焼ならし及び焼戻し処理を行うことを特徴とする鏡板の
溶接方法及び後熱処理方法。 - 【請求項１０】 Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ及びＶを主要添加元
素として含有する耐熱鋼を溶接して製作する圧力容器に
おいて、 鏡板を構成する分割片同士を前記耐熱鋼と同等組成のＣ
ｒ，Ｍｏ，Ｎｂ及びＶ、又はＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及び
Ｗを添加した溶接材料を用いて溶接し、 続いて、前記鏡板の端部にフランジを溶接した後に前記
耐熱鋼の焼ならし温度及び焼戻し温度でそれぞれ焼なら
し及び焼戻し処理を行うことを特徴とする鏡板の溶接方
法及び後熱処理方法。 - 【請求項１１】 Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷを主要添
加元素として含有する耐熱鋼を溶接して製作する圧力容
器において、 鏡板を構成する分割片同士を前記耐熱鋼と同等組成のＣ
ｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷ、又はＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，
Ｖ，Ｗ及びＣｏを添加した溶接材料を用いて溶接し、 続いて、前記鏡板の端部にフランジを溶接した後に前記
耐熱鋼の焼ならし温度及び焼戻し温度でそれぞれ焼なら
し及び焼戻し処理を行うことを特徴とする鏡板の溶接方
法及び後熱処理方法。 - 【請求項１２】 請求項６ないし１１のいずれか１つの
請求項において、 鋼板素材として、圧延のまま調質熱処理をしていない鋼
板を用いることを特徴とする鏡板の溶接方法及び後熱処
理方法。 - 【請求項１３】 請求項６ないし１２のいずれか１つの
請求項において、 調質熱処理として、前記焼ならし及び焼戻し処理に代え
て、焼入れ及び焼戻し処理を行うことを特徴とする鏡板
の溶接方法及び後熱処理方法。 - 【請求項１４】 Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ及びＶを主要添加元
素として含有する耐熱鋼の配管において、 配管を構成する曲げ管の両端又は片端に同一鋼種の直管
を、前記配管と同等組成のＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ及びＶ、又
はＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷを添加した溶接材料を用
いて溶接し、 前記溶接後に管素材と同じ熱処理条件で焼ならし及び焼
戻し処理を行い、 続いて、前記配管の両端に他の配管を溶接することを特
徴とする配管の溶接方法及び後熱処理方法。 - 【請求項１５】 Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ、Ｖ及びＷを主要添
加元素として含有する耐熱鋼の配管において、 配管を構成する曲げ管の両端又は片端に同一鋼種の直管
を、前記配管と同等組成のＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及び
Ｗ、又はＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ，Ｗ及びＣｏを添加した
溶接材料を用いて溶接し、 前記溶接後に管素材と同じ熱処理条件で焼ならし及び焼
戻し処理を行い、 続いて、前記配管の両端に他の配管を溶接することを特
徴とする配管の溶接方法及び後熱処理方法。 - 【請求項１６】 Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ及びＶを主要添加元
素として含有する耐熱鋼の配管において、 配管を構成する複数の曲げ管及び又は直管を、前記配管
と同等組成のＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ及びＶ、又はＣｒ，Ｍ
ｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷを添加した溶接材料を用いて溶接
し、 前記溶接後に管素材と同じ熱処理条件で焼ならし及び焼
戻し処理を行い、 続いて、前記配管の両端に他の配管を溶接することを特
徴とする配管の溶接方法及び後熱処理方法。 - 【請求項１７】 Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷを主要添
加元素として含有する耐熱鋼の配管において、 配管を構成する複数の曲げ管及び又は直管を、前記配管
と同等組成のＣｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ及びＷ、又はＣｒ，
Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ，Ｗ及びＣｏを添加した溶接材料を用い
て溶接し、 前記溶接後に管素材と同じ熱処理条件で焼ならし及び焼
戻し処理を行い、 続いて、前記配管の両端に他の配管を溶接することを特
徴とする配管の溶接方法及び後熱処理方法。
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|---|---|---|---|
| JP17292699A JP4015780B2 (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | 耐熱鋼の溶接方法及び後熱処理方法 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| JP4015780B2 JP4015780B2 (ja) | 2007-11-28 |
Family
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| JP17292699A Expired - Lifetime JP4015780B2 (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | 耐熱鋼の溶接方法及び後熱処理方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008068262A (ja) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Babcock Hitachi Kk | 管寄／スタッブ管溶接構造体ならびにそれを備えたボイラ装置 |
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| CN106166652A (zh) * | 2015-05-19 | 2016-11-30 | 新日铁住金株式会社 | 奥氏体系耐热合金焊接接头的制法及用其得到的焊接接头 |
| CN106670738A (zh) * | 2016-11-14 | 2017-05-17 | 上海锅炉厂有限公司 | 锅炉管道用g115钢的焊接工艺 |
| WO2019076208A1 (zh) * | 2017-10-16 | 2019-04-25 | 中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司 | 新型cb2耐热钢中大径管道焊接及热处理工艺 |
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1999
- 1999-06-18 JP JP17292699A patent/JP4015780B2/ja not_active Expired - Lifetime
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