JP2010000543A

JP2010000543A - 応力腐食割れ発生抑制方法

Info

Publication number: JP2010000543A
Application number: JP2009230668A
Authority: JP
Inventors: Rie Sumiya; 利恵角谷; Hidenori Takahashi; 英則高橋; Akinori Abura; 晶紀油; Itaru Senda; 格千田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-10-02
Filing date: 2009-10-02
Publication date: 2010-01-07

Abstract

【課題】配管の耐応力腐食割れ性を向上させ、長期の使用に耐えるために応力腐食割れ発生の要因を改善し、耐応力腐食割れ性を向上させる応力腐食割れ発生抑制方法を提供する。
【解決手段】所定の加熱処理条件に基づき、配管１の溶接部３および溶接熱影響部４を含む施工面５を加熱処理することにより前記配管の応力腐食割れの発生を抑制する方法において、前記加熱処理条件として、前記配管１の単位長さあたりの入熱量及び／又は前記配管の施工範囲を前記配管１の厚みに応じて決定するとともに、前記加熱処理により前記加熱処理がおこなわれる施工面５の裏面の残留応力を改善することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、配管や容器を含む板材の応力腐食割れの予防ないし抑制の方法に関わり、応力腐食割れの発生要因の改善方法に関する。

従来の応力腐食割れの予防・抑制方法として、以下のようなものが知られている。
特許文献１には、レーザークラッド溶接法が開示されている。これは、応力腐食割れ発生の可能性が予測される溶接部の熱影響部にレーザ光を用いて溶接金属を肉盛りする方法で、施工後の残留応力はやや高くなるものの耐応力腐食割れ性を有する材料を肉盛材料を用いることで応力腐食割れの発生を抑制するものである。

特許文献２には、応力腐食割れ予防保全方法が開示されている。これは、応力腐食割れ発生の可能性が予測される溶接部の熱影響部に耐応力腐食割れ性を有するノーブルメタル合金を肉盛りすることで、応力腐食割れの発生を予防するものである。

特許文献３には、原子炉内構造物の表面処理方法が開示されている。これは、応力腐食割れ発生の可能性が予測される部位の表面にディンプルまたはたて溝付球形粒子を音速以上の速度で打ちつけることで表面の組織を超微細化させ、応力腐食割れの発生を予防するものである。

特許文献４には、金属材料の改質方法およびその装置が開示されている。これは、応力腐食割れの可能性が予測される部位の表面を研削砥石の周速度を３００ｍ／分以下に設定して研削加工を行ない、材料表面に圧縮の残留応力を生成させて、応力腐食割れの発生を予防するものである。

特許文献５には、オーステナイト系ステンレス鋼の溶接部改質方法が開示されている。これは、応力腐食割れ発生の可能性が予測される溶接部に溝加工をして裏面を冷却しながらその溝を埋めるように肉盛溶接を行ない、肉盛溶接面は材質改善、裏面は残留応力を低減させることにより、応力腐食割れの発生を予防するものである。

特開２００１−１３８０８０号公報特開２００１−１２４８８８号公報特開平８−１５１４号公報特開平７−２８４９７８号公報特開平５−７７０８２号公報

上述の特許文献１ないし３および５においては、耐応力腐食割れ性に優れた材料を肉盛りするか、超微細化をして材質を改善するものであり、特許文献４および５においては残留応力を改善するものである。特許文献１ないし４では、いずれも施工面のみの耐応力腐食割れ性を改善するものであり、特許文献５では施工面と施工裏面両面の耐応力腐食割れ性を向上させるが新たに溝加工が必要である。

本発明は、配管の耐応力腐食割れ性を向上させ、長期の使用に耐えるために応力腐食割れ発生の要因を改善し、耐応力腐食割れ性を向上させる応力腐食割れ発生抑制方法を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するものであって、所定の加熱処理条件に基づき、配管の溶接部および溶接熱影響部を含む施工面を加熱処理することにより前記配管の応力腐食割れの発生を抑制する方法において、前記加熱処理条件として、前記配管の単位長さあたりの入熱量及び／又は前記配管の施工範囲を前記配管の厚みに応じて決定するとともに、前記加熱処理により前記加熱処理がおこなわれる施工面の裏面の残留応力を改善することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、配管の応力腐食割れの発生要因を取り除く、応力腐食割れ発生抑制方法を提供することができる。

本発明に係る応力腐食割れ発生抑制方法の第１の実施の形態を示す模式的立面図。本発明に係る応力腐食割れ発生抑制方法の第１の実施の形態を示す図であって、（ａ）は横断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視拡大立断面図。本発明に係る応力腐食割れ発生抑制方法の第２の実施の形態を説明するためのグラフ。本発明に係る応力腐食割れ発生抑制方法の第２の実施の形態を説明するためのグラフ。本発明に係る応力腐食割れ発生抑制方法の第３の実施の形態を説明するためのグラフ。本発明に係る応力腐食割れ発生抑制方法の第４の実施の形態を示す模式的部分断面立面図。本発明に係る応力腐食割れ発生抑制方法の第５の実施の形態を示す模式的部分断面立面図。本発明に係る応力腐食割れ発生抑制方法の第６の実施の形態を示す模式的部分断面立面図。本発明に係る応力腐食割れ発生抑制方法の第７の実施の形態を示す模式的部分断面立面図。

以下、本発明に係る応力腐食割れ発生抑制方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、互いに共通または類似する部分には共通の符号を付し、重複説明は省略する。

まず、図１において第１の実施の形態を説明する。オーステナイト系ステンレス鋼の配管１の施工面である外面の溶接部３の周辺の溶接熱影響部４を、水中または気中でレーザ加熱装置２にて加熱する。内面は水中または大気中で冷却する。外面の加熱により、応力腐食割れ感受性を有する鋭敏化組織である熱影響部４の材質を１０００℃以上に加熱し、熱影響部４の材質を耐応力腐食割れ性のある材質へ改善する。

応力に関しては、図２に示すように、加熱時に配管外表面５は膨張し、加熱後に冷却で収縮し、その収縮が配管内面６によって妨げられるために、軸方向応力、周方向応力とも残留応力は引張となる。一方、配管内面６の残留応力に関しては、周方向応力は配管外表面５によって縮まされるために圧縮側に変化し、軸方向応力も同様に圧縮側に変化し、結果として、もともと引張であった応力が低下するか圧縮となり耐応力腐食割れ性が改善される。なお、図２において（ａ）は横断面図であって、横方向の残留応力を説明する概略図であり、（ｂ）は配管の縦断面図であって、縦方向の残留応力を説明する概略図である。

次に、本発明に係る応力腐食割れ発生抑制方法の第２の実施の形態を図３、図４を用いて説明する。図３は単位長さあたりの入熱量が同じ条件で、同じ内径で肉厚が異なる配管の内面から加熱処理をした場合の外面の残留応力の改善度合いとして変化量を表した図、図４は同じ内径で肉厚が異なる配管に対して同じ残留応力改善量を同じにするための単位長さの入熱量と肉厚の関係を示した図である。

図３から、同じ内径の配管においても肉厚が異なると施工裏面である外面の残留応力改善度合いが異なっており、肉厚が大きくなると改善度合いが小さくなる。また、図４から、施工裏面に同じ残留応力改善効果を得るためには、肉厚に応じて単位長さあたりの入熱量を変える必要があり、肉厚に応じて単位長さあたりの入熱量を調整し、施工を行なった。

次に、本発明に係る応力腐食割れ発生抑制方法の第３の実施の形態を図５を用いて説明する。図５は加熱処理を行なう配管の軸方向の施工範囲と残留応力の改善度合いとして変化量を示した図である。施工裏面の耐応力腐食割れ性を向上させるのに必要な残留応力改善量を得るために、施工範囲を決めて、施工を行なった。

次に、本発明に係る応力腐食割れ発生抑制方法の第４の実施の形態を図６を用いて説明する。配管１の溶接部３の外面から溶加材を用いたレーザ溶接を行ない、施工面の溶接熱影響部４は肉盛溶接７で覆うことで耐応力腐食割れ性を向上させ、施工裏面は残留応力を改善することにより耐応力腐食割れ性を改善した。

次に、本発明に係る応力腐食割れ発生抑制方法の第５の実施の形態を図７を用いて説明する。配管１の溶接部３の外面から溶加材を使用しないアーク溶接にて溶融処理をして、内面の残留応力を改善した。さらに溶融処理をした面８および溶融処理の終始端部９ａ，９ｂを高周波加熱１０にて加熱処理をし、外表面の材質を改善して内外面の両方の耐応力腐食割れ性を向上させた。

次に、本発明に係る応力腐食割れ発生抑制方法の第６の実施の形態を図８を用いて説明する。配管１の溶接部３の外面から溶加材を使用したアーク溶接にて肉盛溶接７をして内面の残留応力を改善した。さらに、肉盛溶接と母材の境界１１を、残留応力が圧縮になるような磨き方法で、たとえばフラップホイール１２にて磨き、肉盛溶接と母材の境界の残留応力を圧縮にして内外面の両方の耐応力腐食割れ性を向上させた。

次に、本発明に係る応力腐食割れ発生抑制方法の第７の実施の形態を図９を用いて説明する。配管１の溶接部３の外面から溶加材を用いたアーク溶接にて肉盛溶接７をして内面の残留応力を改善した。さらに第６の実施の形態と同様に肉盛溶接７と母材の境界１１を残留応力が圧縮になるように、ショットピーニングノズル１３を用いたショットピーニング施工をして、肉盛溶接と母材の境界の残留応力を圧縮にして、内外面の両方の耐応力腐食割れ性を向上させた。

１…配管、２…レーザ加熱装置、３…配管溶接部、４…熱影響部、５…配管外表面、６…配管内面、７…肉盛溶接、８…溶融処理をした面、９…溶融処理の終始端部、１０…高周波加熱、１１…肉盛溶接と母材との境界、１２…フラップホイール、１３…ショットピーニングノズル。

Claims

所定の加熱処理条件に基づき、配管の溶接部および溶接熱影響部を含む施工面を加熱処理することにより前記配管の応力腐食割れの発生を抑制する方法において、前記加熱処理条件として、前記配管の単位長さあたりの入熱量及び／又は前記配管の施工範囲を前記配管の厚みに応じて決定するとともに、前記加熱処理により前記加熱処理がおこなわれる施工面の裏面の残留応力を改善することを特徴とする応力腐食割れ発生抑制方法。
請求項１記載の応力腐食割れ発生抑制方法において、前記加熱処理をレーザ光で行なうことを特徴とする応力腐食割れ発生抑制方法。
請求項１記載の応力腐食割れ発生抑制方法において、前記加熱処理をアーク溶接で行なうことを特徴とする応力腐食割れ発生抑制方法。
請求項２または３記載の応力腐食割れ発生抑制方法において、前記加熱処理で、溶加材を施工面に溶融させることを特徴とする応力腐食割れ発生抑制方法。
請求項２または３記載の応力腐食割れ発生抑制方法において、前記加熱処理で、溶加材を使用しないことを特徴とする応力腐食割れ発生抑制方法。
請求項１ないし５のいずれか記載の応力腐食割れ発生抑制方法において、前記加熱処理条件を、施工後の施工面の材質が応力腐食割れ発生を抑制する材質になるような条件とすることを特徴とする応力腐食割れ発生抑制方法。
請求項１ないし５のいずれか記載の応力腐食割れ発生抑制方法において、前記加熱処理の後に、さらに施工面の材質が応力腐食割れ発生を抑制する材質にするような追加熱処理を施すことを特徴とする応力腐食割れ発生抑制方法。
請求項１ないし５のいずれか記載の応力腐食割れ発生抑制方法において、前記加熱処理の後に、さらに施工面の残留応力を低下させるかあるいは圧縮になるような後処理を施すことを特徴とする応力腐食割れ発生抑制方法。
請求項８記載の応力腐食割れ発生抑制方法において、前記後処理は施工面の磨き処理であることを特徴とする応力腐食割れ発生抑制方法。
請求項８記載の応力腐食割れ発生抑制方法において、前記後処理は施工面をピーニングする処理であることを特徴とする応力腐食割れ発生抑制方法。