JPH01205873A - 高合金管の円周溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高合金管の円周溶接方法、特に高ＣｒのＦｅ
基基台合金管どの高合金管を用いる配管施工において、
円周溶接時の内面酸化を防止し、耐食性に優れた溶接部
を提供し得る円周溶接方法に関するものである。

（従来の技術） ラインパイプ用あるいは化学工業配管用の高台金管は施
工現場において円周溶接が施される。その際溶接部およ
びその近傍は加熱されるため当該部位は酸化されいわゆ
る溶接スケールが生成する。

この溶接スケール生成部において、耐食性が劣化し使用
時に腐食損傷を受けるという問題がある。

ところで、ラインパイプ用あるいは化学工業配管用高合
金管は、多くの場合、ハロゲン化物イオンを含む腐食性
の水溶液を輸送するために使用される。故にこのような
高合金管の主たる課題は耐食性の確保である。そこで、
前述した溶接スケール生成部における耐食性の劣化は、
当該部位に孔食、隙間腐食をもたらし設備上あるいは操
業上大きな問題となる。

したがって、そのような問題を解決する方法としてこれ
までもいくつか提案されてきた。

例えば、溶接時の酸化を抑制するために溶接すべき管内
を不活性ガスによりシールドする方法も従来技術としで
あるが、完全な酸化防止は現地施工では困難である。ま
た、耐食性劣化防止法として、溶射、メツキ、有機溶剤
塗布等により管端を金属で被覆する方法（特願昭６２−
０７１２００号）を先に出願した。しかし、溶射、メツ
キにおいて現地溶接現場での管端処理法としては特殊な
装置が必要となり、その他、有機溶剤を用いた粉末塗布
においては金属粉末とのなじみが悪くより均一に分散で
きない、また溶接部性能を劣化させる炭素を含有するな
どの問題がある。

なお、溶接スケールを研磨あるいは酸洗によって完全に
除去すれば耐食性の劣化は防止できるが、円周溶接され
た管内面の研磨、酸洗は不可能である。

（発明が解決しようとする課題） かくして、本発明の目的は、高合金管端の溶接に当たっ
て、加熱される管端部に予め適当な処理を施すことによ
って溶接スケールの生成を防止し、溶接ままで高い耐食
性を有する円周溶接部を得ることができる高合金管端の
円周溶接方法を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、かかるｉ！Ｉ題の解決のため種々検討し
、以下のような知見を得た。

溶接スケールは、基材である高合金例えば高Ｃｒ、Ｆｅ
基嵩高合金溶接雰囲気中の酸素が高温で反応した酸化物
層である。　Ｃｒを基本成分として含有するステンレス
鋼および高合金においてはこの溶接スケールは主として
Ｃｒ、　Ｆｅ酸化物から成っている。

そしてこのような溶接スケール生成部の耐食性が著しく
劣化する原因は、第１に溶接スケール下では健全な不働
態が生成しないこと、第２に溶接スケールが水に不溶性
であるため基材との間に隙間を形成し、腐食を進行し易
くすることである。

よって、溶接加熱部の耐食性を確保するためには、溶接
時の基材の酸化を防止し、溶接後に基材を露出させる必
要がある。これは、基材と同等かそれ以上に酸素との親
和力が強くかつ水溶性の物質によって加熱部を被覆する
ことで可能となる。

ここに、本発明の要旨とするところは、高合金管端同士
を接合して円周溶接する方法において、溶接すべき前記
管端の少なくとも１０ｃｍ以内の管内周面にＭ８、ＡＱ
Ｓ　３１％　ｔｂ　ｃｒｓ　Ｍｎｓ　ＦｅおよびＺｒの
うちの１種以上を含む粒径２００μｍ以下の粉末０．５
〜５０重量％を含む水ガラス懸濁液を塗布し、その後こ
れらの管端を円周溶接することを特徴とする高合金管の
円周溶接方法である。

ここに、前記「高合金」は、Ｆｅ基あるいはＮｉ基であ
ってかつＦｅあるいはＮｉの含有量が８０％以下の合金
であって、例えば１２％Ｃｒ以上を含むＮｉ基基台合金
ステンレス鋼などを例示できる。

また、「水ガラス懸濁液」は、添加金属粉末を十分に保
持し、塗布でき、後で水溶性を呈すれば、特定のものに
制限されない、好ましくは、水ガラス（Ｎａ１０・２〜
３ＳｉＯ□）質を１０〜９０重量％含む水溶液液である
。

このように、本発明にあっては水ガラス懸濁液を使用す
ることから、例えば前述の有機溶媒を用いる方法と比較
すると、次のような利点を有する。

■金属粉末とのなじみが良くかつ比重が大きいためより
均一に分散できる。

■また、溶接部性能を劣化させる炭素を含有しない。

■溶接施行後、腐食性水溶液に溶解、除去されるので局
部腐食を誘発する可能性のある隙間を形成しない。

（作用） ところで、溶接スケールによる耐食性劣化は、ステンレ
ス鋼を含む高合金に限られる問題であるので、基材の代
表例としては１２％以上のＣｒを含有する高合金が挙げ
られるのであって、以下の説明にあっても、高Ｃｒ合金
を例にとって説明する。

すなわち、本発明によれば、まず溶接に先立って、適宜
調製した水ガラス水溶液に、Ｍｇ％　／１（１，Ｓｉ、
Ｔｉ５Ｃｒ、　Ｍｎ、　ＦｅおよびＺｒのうちの１種以
上を含む金属粉を懸濁させ、得られた懸濁液を管端１０
ｃｍ以内に塗布する。塗布の手段は特に制限ない。

この塗布の範囲を１０ｃｍ以内としたのは管径、肉厚、
溶接条件が変化した場合でも溶接スケールの性成範囲は
管端から１０ｃｍ以内だからである。

Ｍｇ％　ＡＱＳ　Ｓｉ％　Ｔｉ％　Ｃｒ％　Ｍｎｓ　Ｆ
ｅｓ　Ｚｒは高合金と同程度以上の酸素親和力を有する
金属である。塗布剤としてはこれらの内１種を含んでも
また２種以上を組合せても良い、さらにこれらの合金粉
末を用いても何ら支゛障はない。

金属粉末の粒径は２００μｍ超では、基材の酸化を防止
できず、懸濁液塗布時の作業性も著しく劣る。同様に金
属粉東金を量は酸化防止能力および作業性から０．５〜
５０重量％と規制する。

水ガラス懸濁液には上記金属粉末以外に金属の炭酸塩、
硫酸塩、酸化物、フン化等を含んでも良い。

その他、上記金属粉末の分散を促進する薬剤も含まれて
もよい。

本発明における溶接は通常はＴＩＧ溶接であるが、その
他ＭＩＧ溶接、プラズマ溶接であってもよい。

もちろん、溶接条件などはすでに高合金管端の円周溶接
として一般的に公知であって、具体的には必要に応じて
適宜設定すればよい。

次に、本発明をその実施例によってさらに具体的に説明
する。

実施例 第１表中の合金Ａの高合金管を用い、従来法と本発明法
による処理を施した後、第２表に示す溶接条件で円周溶
接した。

水ガラス懸濁液の調製は次のようにして行った。

つまり、８０％の水ガラス水溶液を準備し、これにそれ
ぞれの金属粉末を混合、懸濁化させた。

実験にあたっては、まず、金属粉末としてＣｒ粉を用い
、粉末粒径および含有率の影響を調査した。

次に、平均粒径、含有率を一定として各金属元素の効果
と組合せの可能性を調査した。

円周溶接後、溶接熱影響部より試験片を採取し１００℃
３．５重量％ＮａｃＩ２水溶液中詰めで３３６時間の腐
食試験を供した。その結果を第３表に示す。

第３表から明らかなように管端未処理材および不適当な
条件で処理した高合金管では溶接スケール生成部に孔食
が発生したのに対し、適当な粒径、含有率で処理した高
合金管では孔食等局部腐食の発生は観察されなかった。

なおＣｒ粉末含有量５０重量％を越えた場合は懸濁液と
して塗布できなかった。

次に、第１表中の合金Ａから合金Ｆの高合金管を用い、
管端部に平均粒径２０μｍのＣｒ粉末を１０％含む上記
と同じ水ガラス懸濁液を塗布し円周溶接した。溶接終了
後、溶接熱影響部より試験片を採取し、１００℃３．５
重量％ＮａＣ２水溶液中で３３６時間の腐食試験を供し
た。その結果を第４表に示す。

第４表から明らかなように本発明方法は合金Ａから合金
Ｆのすべてに対して溶接熱影響部の耐食性確保に有効で
ある。

（発明の効果） 以上に説明した通り、本発明方法により、金属粉を水ガ
ラス懸濁液として管端に塗布するという簡単な手段でも
って、高合金管円周溶接部の耐食性を溶接ままで確保で
き、本発明は、その実用的見地から、現地溶接施工にお
いて特に有用である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高合金管端同士を接合して円周溶接する方法において、
   溶接すべき前記管端の少なくとも１０ｃｍ以内の管内周
   面にＭｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅおよび
   Ｚｒのうちの１種以上を含む粒径２００μｍ以下の粉末
   ０．５〜５０重量％を含む水ガラス懸濁液を塗布し、そ
   の後これらの管端を円周溶接することを特徴とする高合
   金管の円周溶接方法。