JP2808825B2 - 鋼管内面のクラッド処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、鋼管内面のクラッド処理方法に係り、特
に、小口径鋼管内面の耐食性を向上させる技術に関する
ものである。

「従来の技術とその課題」 ボイラ、原子力発電プラント、化学プラント等には、
長尺の小口径管等が使用される。該小口径管の途中に溶
接部が介在する場合には、溶接時の金属収縮によって引
っ張り残留応力が付与される。また、オーステナイト径
ステンレス鋼等においては、引っ張り応力と腐食因子と
が共存する場合に、応力腐食割れ（以下SCCという）が
進行することが知られている。

したがって、鋼管の途中に溶接部が介在し、かつ、水
等の腐食性流体が挿通される場合には、溶接部の近傍内
面について、その改善処理を行なうことが望ましい。

従来、かかる改善処理を行なう方法としては、溶接部
近傍内面の残留応力を積極的に圧縮方向に移行させる等
の応力改善処理や、あるいは、溶接部近傍内面に耐食性
の良好な材料によるクラッド処理を施すことが有力であ
る。

前者の応力改善処理方法は、鋼管の溶接部の周囲に障
害物がなく、鋼管の口径が比較的大きい場合に、管壁を
誘導加熱して管壁の内外面間に降伏点を越える応力を発
生させた後、加熱部分を冷却して管壁内外の温度差を無
くすことによって、内面に圧縮残留応力を付与すること
ができるものの、周囲に障害物が多くかつ小口径管であ
る場合の適用は技術的に困難である。

また、後者のクラッド処理方法は、鋼管の内面に溶接
トーチと溶接材とを挿入して、クラッド層を肉盛り溶接
する作業によってなされるため、クラッド層を厚くする
場合は、溶接ビートを重ねることによってなし得るもの
の、クラッド層の厚さの最小が例えば2mm程度となっ
て、クラッド層を薄くすることが困難となるとともに、
溶接トーチの大きさの制限があるために、長尺な小口径
管の場合には、適用の制限を受け易くなる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、長尺
の小口径管に適用できること、クラッド層の厚さの管
理を容易にすること、耐食性の付与の信頼性を高める
こと等を目的としている。

「課題を解決するための手段」 本発明に係る鋼管内面のクラッド処理方法は、鋼管内
に被覆用耐食性薄肉管を挿入する工程と、被覆用耐食性
薄肉管を拡管して鋼管内面に密着させる工程と、拡管し
た被覆用耐食性薄肉管にレーザを照射して溶融状態に導
きクラッド層を形成する工程とを組み合わせている。

「作用」 被覆用耐食性薄肉管を鋼管内に挿入することによっ
て、材料の厚さが設定され、被覆用耐食性薄肉管を鋼管
内面に密着させた状態で溶融状態とすることにより、ク
ラッド層の形成を確実にして、鋼管内面に耐食性を付与
するものである。

「実施例」 以下、本発明に係る鋼管内面のクラッド処理方法の実
施工程例を第１図ないし第３図を参照して工程順に説明
する。

［被覆用耐食性薄肉管の挿入］ 第１図に示すように、内面クラッドの処理対象とする
鋼管１が、例えば長尺でかつ口径38mmのSUS304材からな
るオーステナイト系ステンレス鋼管であり、鋼管１の途
中に溶接部２が形成されて、溶接部２の近傍の内面につ
いて、耐食性改善処理を行なう場合、被覆用材料とし
て、SUS316LC材からなるとともに、外径が鋼管１の内径
より僅かに小さく管壁が比較的薄い例えば0.5mm程度の
薄肉管（被覆用耐食性薄肉管）３が用意され、鋼管１の
開口部４から薄肉管３が溶接部２の内方を覆うように挿
入される。

そして、鋼管１の長手方向が上下方向となっている場
合等には、薄肉管３の落下及び位置ずれを防止するた
め、ワイヤ等による吊持方法、下部から支える方法等に
よって支持される。また、薄肉管３の管壁の厚さは、均
一なものとされる。

［薄肉管の拡管］ 鋼管１の中の薄肉管３の内部に、適宜機器を挿入する
とともに、ロール法や局部的内圧負荷法によって、第２
図において各矢印で示すように、薄肉管３の管壁を半径
外方向に拡管して、薄肉管３を鋼管１の内面に密着させ
る。この場合の拡管範囲は、薄肉管３の長さの範囲とな
る。

拡管後の薄肉管３は、鋼管１の内面に密着することに
より、ずれ止めがなされる。

［クラッド層の形成］ 拡管した状態の薄肉管３の中に、第３図に示すよう
に、レーザ照射装置５を挿入し、例えば薄肉管３の上部
から順次レーザを照射することによって、薄肉管３を溶
融状態に導き、次いで、自然冷却等によって固化させる
ことにより、クラッド層６を形成する。

＜レーザ照射条件例＞ レーザ照射装置： YAGレーザ 出力： 350W〜400W 処理速度： 0.2m/分 処理幅： 1.8mm 処理方向： 上から下への螺旋回転 なお、これらレーザ照射装置５の種類や、レーザ照射
条件は、薄肉管３の厚さ、材質等によって、適宜設定さ
れるものであり、薄肉管３の厚さは、本発明者等の実験
によると、例えば0.1mm〜1mm程度で好結果が得られた。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係る鋼管内面のクラッ
ド処理方法によれば、次のような優れた効果を奏するも
のとなる。

（１） 鋼管内に挿入した被覆用耐食性薄肉管を拡管し
て鋼管内面に密着させた状態で、レーザ照射により被覆
用耐食性薄肉管を溶融状態に導いてクラッド層を形成す
るものであるから、長尺の小口径管にあっても、拡管及
びレーザ照射が可能な範囲であれば、目的とする箇所に
耐食性を付与することができる。

（２） 薄肉管の厚さによって、材料厚さが設定される
ため、生成されるクラッド層の厚さがほぼ一定となり、
耐食性クラッド層を薄く形成することが可能となり、か
つ、厚さの管理を高い精度で行なうことができる。

（３） 耐食性を有する薄肉管を使用して、レーザ照射
することにより、クラッド層の品質を向上させ、信頼性
の高い耐食性クラッド層を付与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明に係る鋼管内面のクラッド
処理方法の実施工程例を説明する一部を省略した正断面
図である。 １……鋼管、 ２……溶接部、 ３……薄肉管（被覆用耐食性薄肉管）、 ４……開口部、 ５……レーザ照射装置、 ６……クラッド層。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼管内に被覆用耐食性薄肉管を挿入する工
   程と、被覆用耐食性薄肉管を拡管して鋼管内面に密着さ
   せる工程と、拡管した被覆用耐食性薄肉管にレーザを照
   射して溶融状態に導きクラッド層を形成する工程とを有
   することを特徴とする鋼管内面のクラッド処理方法。