JP3501922B2 - 圧力容器の剥離割れ防止方法 - Google Patents

圧力容器の剥離割れ防止方法

Info

Publication number
JP3501922B2
JP3501922B2 JP15266197A JP15266197A JP3501922B2 JP 3501922 B2 JP3501922 B2 JP 3501922B2 JP 15266197 A JP15266197 A JP 15266197A JP 15266197 A JP15266197 A JP 15266197A JP 3501922 B2 JP3501922 B2 JP 3501922B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure vessel
stress relief
heat treatment
relief annealing
interface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP15266197A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH111724A (ja
Inventor
利昭 深田
伊久雄 前田
智彦 新谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP15266197A priority Critical patent/JP3501922B2/ja
Priority to IT98MI001268 priority patent/IT1303917B1/it
Publication of JPH111724A publication Critical patent/JPH111724A/ja
Priority to ITMI20002396 priority patent/IT1319265B1/it
Application granted granted Critical
Publication of JP3501922B2 publication Critical patent/JP3501922B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Arc Welding In General (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Defrosting Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は圧力容器の剥離割れ
防止方法に関し、詳細には石油精製等に用いられる圧力
容器であって、内面にステンレス鋼材が積層された圧力
容器のステンレス鋼材と母材の界面に発生する剥離割れ
を防止する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】耐食性が要求される圧力容器には、炭素
鋼を母材としてその内面にステンレス鋼板が積層される
ことが一般的である。例えば、石油精製においては原油
から各種石油類を精製した後に残る重油を利用し、圧力
容器中でこの重油と高温高圧の水素とを反応させること
により、有用な軽質油類を取り出すということがなされ
ているが、この反応では副生成物として腐食性の高い硫
化水素が生成する。圧力容器の母材として通常使用され
るCr−Mo系合金鋼やCr−Mo−V系合金鋼等は、
この硫化水素に対する耐食性が低い。従って、この硫化
水素から母材を守るため、容器の内壁面にはSUS30
9やSUS347等のステンレス鋼板が積層されてい
る。
【0003】石油精製用圧力容器は、上記母材表面にス
テンレス鋼板が密着されたクラッド鋼を用いるか、或い
は上記母材表面にサブマージアーク溶接等によりステン
レス鋼板が肉盛溶接された材料を用いて、上記材料をリ
ング状または板状の部品に加工し、これらの部品を継手
溶接によりつなぎ合わせることにより最終製品の形状に
形成されている。従って、多くの継手溶接部が存在して
おり、継手溶接部の残留応力の除去を目的として溶接後
に熱処理が施されている。この溶接後熱処理は応力除去
焼鈍と呼ばれていて、溶接時に溶け込んだ水素の放出
や、母材の機械的特性の調整等にも有効である。この応
力除去焼鈍は650℃以上720℃以下の温度で5〜3
0時間行われることが一般的であり、圧力容器製作工程
においては、ほぼ最終製品の状態にて、大型の焼鈍炉に
搬入して実施されている。
【0004】しかしながら、この応力除去焼鈍により圧
力容器用部材の肉盛溶接部やクラッドの界面組織が硬化
し、さらに石油精製用圧力容器の運転停止時に、水素が
その硬化した上記界面組織に侵入することにより界面を
脆化させ、母材とステンレス鋼層の界面で一種の遅れ割
れである剥離割れが生じる問題が起こっている。
【0005】溶接後に応力除去焼鈍を施すことにより母
材−ステンレス鋼材の界面で剥離割れが発生する理由
は、上記応力除去焼鈍により上記界面にマルテンサイト
組織が生成することで、界面の硬度が大幅に上昇して割
れ易くなるからである。そこで、生成したマルテンサイ
ト組織を熱処理によりトルースタイトやソルバイト等の
他の組織に代えて耐剥離割れ性を向上させる方法が考え
られる。例えば圧力容器製作における応力除去焼鈍後に
600℃前後の熱処理を実施することによりステンレス
鋼層の剥離を防止する方法が知られている(「DISBONDIN
G MECHANISMS, IMPROVEMENT OF OVERLAY BEHAVIOR」 CRE
USOT-LOIRE INDUSTRIE Seminar, 1992)。但し、石油精製
用圧力容器製作過程において、応力除去焼鈍後の最終製
品形状の状態で大型の焼鈍炉において再度600℃前後
の熱処理を行うことは、製造コスト及び工期の面で望ま
しいことではないことから、応力除去焼鈍後の圧力容器
に熱処理を施さなくとも剥離割れを防止できる方法の開
発が要望されていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであって、応力除去焼鈍による母材
−ステンレス層界面の硬化を防ぎ、一種の遅れ破壊であ
る剥離割れを防止することができる方法を提供しようと
するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し得た本
発明とは、母材表面にステンレス鋼板が積層された圧力
容器用部材を溶接し、次いで応力除去焼鈍を施すことに
より製造される圧力容器の剥離割れを防止する方法であ
って、前記溶接に先立って上記圧力容器用部材に560
℃以上640℃以下の熱処理を施すことを要旨とするも
のである。或いは、上記応力除去焼鈍に先立って560
℃以上640℃以下の熱処理を施す方法を採用しても良
い。尚、本発明において応力除去焼鈍とは、650℃以
上720℃以下の温度において、5時間以上30時間以
下保持する熱処理を意味するものである。
【0008】
【発明の実施の形態】そもそも母材−ステンレス鋼層界
面にマルテンサイト組織が生成する機構は、界面の合金
元素(Cr,Ni等)の濃度が連続的に変化しているた
め、部分的にオーステナイト化温度が非常に低下してお
り、上記応力除去焼鈍によって部分的にオーステナイト
化された領域が冷却によりマルテンサイトとなるからで
あると考えられる。
【0009】従って応力除去焼鈍によってオーステナイ
ト化される領域を予めなくしておけば、マルテンサイト
組織が生成されなくなる。そこで本発明では、応力除去
焼鈍の前に、その焼鈍温度よりも低い温度で加熱・保持
することにより、界面の結晶組織を全てフェライト+炭
化物に変態させる熱処理を施す方法を採用するものであ
る。一旦、フェライト+炭化物に変態させられた結晶組
織のオーステナイト化温度は応力除去焼鈍の加熱温度よ
り十分高く、応力除去焼鈍を施してもオーステナイト化
することはないので、急冷してもマルテンサイト組織が
生成することはない。従って、界面の硬さは応力除去焼
鈍終了後も上昇することがないので、遅れ割れ発生の要
因がなくなり、耐剥離割れ性が改善されるものである。
【0010】更に、本発明に係る方法を採用すれば、応
力除去焼鈍をおこなってもマルテンサイトが生成されな
い機構について詳述すると、以下の通りである。即ち、
Cr−Mo鋼等の母材にステンレス鋼を溶接(積層)す
ると、界面にマルテンサイト相が生成する。このマルテ
ンサイト相は、600℃前後の加熱ではオーステナイト
変態を起こすことはなく、母材からの浸炭により炭化物
(例えば炭化クロム)を析出すると共に、上記マルテン
サイト相が分解してフェライト組織に変化する。このよ
うなフェライト+炭化物は、応力除去焼鈍時において高
温度(650℃以上720℃以下)に加熱されても、既
に形成されている炭化物が地相に固溶することはなく、
またフェライト化された地相に存在するCやCr等の組
成も少なくなっているので、オーステナイト化変態温度
が高くなっていてオーステナイト変態を起こしにくくな
っていると共に、たとえ部分的にオーステナイト変態し
たとしても冷却過程にマルテンサイト変態が起こりにく
い(焼入れが入りにくい)状態となっているからであ
る。
【0011】図1は、応力除去焼鈍(690℃×21時
間)の前に施す熱処理(保持時間:5時間)の温度と、
応力除去焼鈍後の界面硬さの関係を示すグラフである。
界面硬さは600℃付近で極小となり、660℃以下で
400Hv以下となっており、640℃以下で350H
v以下となっている。界面硬さが400Hv以下であれ
ば耐剥離割れ性を確認できるが、界面硬さを350Hv
以下とすることにより耐剥離割れ性は大幅に向上するの
で、640℃以下で熱処理を行うことが推奨される。熱
処理温度が低過ぎると熱処理効果が十分に得られず、ま
た保持時間に長時間を要するので560℃以上とするこ
とが望ましい。保持時間については短か過ぎるとフェラ
イトと炭化物が十分に分離できないので1時間以上が望
ましく、5時間以上がより望ましい。一方、保持時間が
長過ぎると母材の強度低下を招く恐れがあるので200
時間以下とする必要があり、また生産効率の点からはで
きるだけ熱処理時間は短い方が望ましく、20時間以下
がより望ましい。
【0012】このように本発明によれば応力除去焼鈍後
に熱処理を行わなくともマルテンサイト組織の生成を防
止して剥離割れを防ぐことができる。従って、本発明に
よれば、圧力容器全体ではなく個々の圧力容器用部材に
対し剥離割れ防止用の熱処理を行うことができ、また耐
剥離割れ性の改善が必要な部材のみに対して熱処理を行
うこともできる。この様に圧力容器全体に熱処理を行う
のではなく、圧力容器部材に熱処理を施すことができる
ので、熱処理炉のスペース効率やエネルギー効率も高ま
り、複数の圧力容器分の圧力容器用部材に、同時に熱処
理を施すことも可能であるので、工期の短縮を図ること
もできる。尚、本発明方法は界面の結晶組織をフェライ
ト+炭化物にすることによりマルテンサイトの生成を防
止する方法であるので、応力除去焼鈍前であれば、圧力
容器用部材を組みつけた後に熱処理を行っても良い。
【0013】以下本発明を実施例によってさらに詳細に
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変
更して実施することはいずれも本発明の技術的範囲に含
まれるものである。
【0014】
【実施例】実施例1 2.25Cr−1 Mo鋼を母材とする石油精製用圧力容器の
実機材であって、帯状電極サブマージアーク溶接により
母材の内表面にSUS309及びSUS347の2層の
ステンレス鋼層を肉盛溶接により形成した鋼材(60m
mφ)を供試材として用いた。表1に示す種々の温度で
5時間の熱処理を行った後、690℃で21時間の応力
除去焼鈍を行い、ステンレス鋼層と母材との界面の硬さ
を測定した。硬さの測定は、各試料につき20か所の測
定を行い、夫々の最高硬さを求め、それらの平均をとっ
たものである。試験の結果を表1に併記する。
【0015】
【表1】
【0016】応力除去焼鈍前の熱処理温度が640℃以
下であれば、応力除去焼鈍後の界面硬さが約350Hv
以下となることが分かる。
【0017】実施例2 実施例1と同様にして得られた供試材No.1を用いて
耐剥離割れ感受性の評価を行った。剥離割れ試験の試験
条件は、試験温度480℃、水素圧力200kg/cm
2 ,保持時間48時間であり、保持終了後300℃/時
間の冷却速度で室温まで冷却した。室温到達後336時
間(2週間)放置してから超音波探傷試験を行い、剥離
面積を測定した。供試材No.1に関して、剥離割れ防
止を目的とする熱処理(600℃×5Hr)を応力除去
焼鈍の前後に行った場合と、行わない場合の結果を表2
に示す。
【0018】また、実施例1のサブマージアーク溶接
(SAW)に代えて、ガスタングステンアーク溶接(G
TAW)を行った供試材No.2と、更に応力除去焼鈍
の熱処理の前に焼入れ(960℃×2.5Hr;水冷)
及び焼戻し(650℃×2.5Hr;空冷)を行った供
試材No.3を用いて、上記剥離割れ試験を行った。結
果は表2に併記する。
【0019】
【表2】
【0020】剥離割れ防止を目的とした熱処理を行わな
い場合には剥離割れが発生しているが、本発明法によれ
ば、従来法と同様に剥離割れを防止することが可能であ
ることが分かる。
【0021】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているの
で、応力除去焼鈍後に熱処理を行わなくとも圧力容器の
母材とステンレス鋼層との界面で発生する剥離割れを防
止することができる方法の提供が可能となった。従っ
て、圧力容器全体ではなく個々の圧力容器用部材に対し
剥離割れ防止用の熱処理を行うことができ、また耐剥離
割れ性の改善が必要な部材のみに対して熱処理を行えば
良いこととなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】応力除去焼鈍前の熱処理温度と応力除去焼鈍後
の界面硬さの関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C21D 9/50 101 C21D 9/50 101Z (56)参考文献 特開 昭62−263932(JP,A) 特開 平9−324897(JP,A) 特公 昭52−22812(JP,B1) 特公 昭57−49091(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 9/00 - 9/44 C21D 9/50 B23K 9/00 501 B23K 9/23 B23K 9/235

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 母材表面にステンレス鋼板が積層された
    圧力容器用部材を溶接し、次いで応力除去焼鈍を施すこ
    とにより製造される圧力容器の剥離割れを防止する方法
    であって、 前記溶接に先立って上記圧力容器用部材に560℃以上
    640℃以下の熱処理を施し、前記応力除去焼鈍を65
    0℃以上720℃以下で行うことを特徴とする圧力容器
    の剥離割れ防止方法。
  2. 【請求項2】 母材表面にステンレス鋼板が積層された
    圧力容器用部材を溶接し、次いで応力除去焼鈍を施すこ
    とにより製造される圧力容器の剥離割れを防止する方法
    であって、 上記応力除去焼鈍に先立って560℃以上640℃以下
    の熱処理を施し、前記応力除去焼鈍を650℃以上72
    0℃以下で行うことを特徴とする圧力容器の剥離割れ防
    止方法。
  3. 【請求項3】 前記応力除去焼鈍を5時間以上30時間
    以下行う請求項1または2に記載の圧力容器の剥離割れ
    防止方法。
JP15266197A 1997-06-10 1997-06-10 圧力容器の剥離割れ防止方法 Expired - Fee Related JP3501922B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15266197A JP3501922B2 (ja) 1997-06-10 1997-06-10 圧力容器の剥離割れ防止方法
IT98MI001268 IT1303917B1 (it) 1997-06-10 1998-06-05 Metodo per produrre tubazioni curve
ITMI20002396 IT1319265B1 (it) 1997-06-10 2000-11-07 Metodo per prevenire cricche di sfogliatura in recipienti a pressione.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15266197A JP3501922B2 (ja) 1997-06-10 1997-06-10 圧力容器の剥離割れ防止方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH111724A JPH111724A (ja) 1999-01-06
JP3501922B2 true JP3501922B2 (ja) 2004-03-02

Family

ID=15545329

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15266197A Expired - Fee Related JP3501922B2 (ja) 1997-06-10 1997-06-10 圧力容器の剥離割れ防止方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP3501922B2 (ja)
IT (1) IT1319265B1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2013161667A1 (ja) * 2012-04-26 2015-12-24 株式会社Ihi 圧力容器の肉盛溶接方法及び圧力容器

Also Published As

Publication number Publication date
IT1319265B1 (it) 2003-09-26
ITMI20002396A1 (it) 2002-05-07
JPH111724A (ja) 1999-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4951997B2 (ja) 引張強さが550MPa以上の高張力鋼板の製造方法。
Pai et al. Results of tensile, hardness and bend tests of modified 9Cr 1Mo steel welds: Comparison between cold wire and hot wire gas tungsten arc welding (GTAW) processes
Kalyankar et al. Effect of post weld heat treatment on mechanical properties of pressure vessel steels
CN109789504B (zh) 铁素体系耐热钢焊接结构体的制造方法及铁素体系耐热钢焊接结构体
Natesan et al. Report on the completion of the procurement of the first heat of Alloy 709
Guo et al. Microstructural characterization and mechanical behavior of Cr25Ni35NbM alloy dissimilar weld joint for application in a hydrogen reformer furnace
Gauzzi et al. Microstructural transformations in austenitic-ferritic transition joints
Natesan et al. Preliminary materials selection issues for the next generation nuclear plant reactor pressure vessel.
JPH0636993B2 (ja) 耐食性および靭性に優れたステンレスクラッド鋼板の製造方法
JP3501922B2 (ja) 圧力容器の剥離割れ防止方法
WO2005054533A1 (ja) 疲労特性に優れた鋼材およびその製造方法
CN109789505B (zh) 铁素体系耐热钢焊接结构体的制造方法及铁素体系耐热钢焊接结构体
JP2681591B2 (ja) 耐食性と低温靱性に優れた複合鋼板の製造法
JPH09327721A (ja) 溶接性に優れたマルテンサイト系ステンレス溶接鋼管の製造方法
Nebhnani et al. Failure of a martensitic stainless steel pipe weld in a fossil fuel power plant
Mateša et al. Effect of cladding procedures on mechanical properties of heat treated dissimilar joint
JP2005023354A (ja) 低炭素ステンレス鋼管の配管溶接継手とその製造方法
JPH09164425A (ja) 低炭素マルテンサイト系ステンレス鋼溶接管の製造方法
Alves et al. Recent Experiences with UNS N08031 Plus Roll Bond Cladding
JPH0387332A (ja) 高強度低合金耐熱鋼の製造方法
Toppo et al. Studies on the Influence of Sodium Hydroxide Concentration on the Stress Corrosion Cracking Behavior of Modified 9Cr-1Mo (P91) Steel Weldment
JPH09324897A (ja) 石油精製用圧力容器およびその熱処理方法
Sarrat et al. DetaClad™ Characterization for High-Temperature and High-Pressure Hydrogen Service
Shargay et al. Suggested Modifications to API RP 934 Reactor Requirements for Thinner Wall Equipment
Prakash et al. Study on Weldability of EN 10025-6 S550 QT Steel.

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20031125

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20031203

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071212

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081212

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091212

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091212

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101212

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101212

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111212

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121212

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131212

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees