JPH045730B2 - - Google Patents

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JPH045730B2
JPH045730B2 JP58249698A JP24969883A JPH045730B2 JP H045730 B2 JPH045730 B2 JP H045730B2 JP 58249698 A JP58249698 A JP 58249698A JP 24969883 A JP24969883 A JP 24969883A JP H045730 B2 JPH045730 B2 JP H045730B2
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pipe
heating
double
stress
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Tadahiro Umemoto
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IHI Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/50Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
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    • G21C13/00Pressure vessels; Containment vessels; Containment in general
    • G21C13/02Details
    • G21C13/032Joints between tubes and vessel walls, e.g. taking into account thermal stresses
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は二重管部を有する管体の熱処理方法に
係り、特に二重管部と単管部とが連設されている
金属管の溶接部等の残留応力改善に好適な熱処理
方法に関するものである。
「従来技術」 原子力プラント、火力プラント、化学プラント
等に用いられる配管の中には、第1図あるいは第
2図に示すように二重管部1と単管部2とを有す
る管体が使用されている。第1図例は、原子炉圧
力容器3のノイズ4にリング状中空部5を介在さ
せた状態でサーマルスリーブ6が設けられた構造
であり、第2図例は、第1の供液管7に第2の供
液管8が設けられるとともに、液の合流を遅らせ
るようにサーマルスリーブ6が設けられた構造で
ある。これらの構造であると、管体の製作上の制
約を受けて各管の継ぎ目等に溶接部9が必要であ
り、また、該溶接部9の付近には、溶接熱の影響
で残留引張応力が発生した状態となり易い。
ところで、金属材料、例えば原子力や化学プラ
ント等に多用されているオーステナイト系ステン
レス鋼等においては、引張応力と腐食因子とが共
存する場合、腐食割れが急速に進行することが知
られている。
このような問題点を解決する手段として、管の
中に冷却水を挿通させながら管を誘導加熱して管
の内外面に降伏点以上の熱応力が生じる温度差を
与えて、管の内面に残留圧縮応力を発生させる応
力改善法が考えられている。
しかしながら、このような方法は直管等の単純
な形状には適用可能であるが、第1図および第2
図に示すような複雑な形状の管体には不向きであ
る。また、無理に適用したとしても、例えば図面
に示すA点で代表する2重管部分だけが異常に加
熱され、これを避けるために入熱量を減少すると
必要な温度差が得られない等の問題を生じる。
「発明の目的」 本発明は従来技術の問題点を有効に解決するこ
とができるとともに、溶接部の内面の残留応力を
引張りから圧縮に変換することが可能であり、腐
食割れの発生、成長を抑制し、また、容易に実施
可能な熱処理方法の提供を目的とするものであ
る。
「発明の構成」 このような目的を達成するため、本発明は、二
重管部に形成されるリング状中空部が流体の停滞
し易い状態であることに起因して、加熱時の冷却
作用が減少することを考慮して、管体を流水と停
滞水とに接触させる状態で、単管部を加熱してそ
の管壁に降伏点以上の熱応力を発生させる温度差
を与え、次いで二重管部の管壁表面付近に降伏点
以上の熱応力を発生させる短時間加熱を行なつた
後、時間差をおいて前記単管部の加熱を停止させ
ることを特徴とするものである。
「実施例」 以下、本発明を第1図例に示す管体、つまり、
原子炉圧力容器3のノズル4にサーマルスリーブ
6を設けた構造に適用した場合について説明す
る。
原子炉圧力容器3の中に矢印で示すように冷却
水を送りこむと、管体の内面に流水が、また、リ
ング状中空部5に停滞水が存在した状態となる。
この状態で単管部2をコイル(上半分の記載を省
略してある)Xにより誘導加熱して、溶接部9付
近の管壁の内外面の間(モデル点C,Dの間)に
第3図時間OないしT1で示すように温度差を与
える。該温度差は、変態温度よりも低い範囲で管
壁に相異なる方向の降伏点以上の熱応力を発生さ
せるに必要な範囲であり、温度がほぼ定常状態と
なる加熱時間T1は次式によつて求めることがで
きる。
T1≧0・7・(L12/a ……(1) ただし、L1=最大肉厚部の厚さ a =温度拡散係数 そして、第4図は加熱時間T1時における管体
の温度分布を示しており、例えばモデル点C,D
について検討すると、温度がそれぞれ550℃、100
℃で、降伏点以上の熱応力を発生させるのに十分
な温度差となつている。
次いで、二重管部1をコイルYにより誘導加熱
して、管体を重複加熱状態とするとともに、ノズ
ル4における溶接部9付近の管壁の内外面の間
(モデル点A,Bの間)に第3図時間T1ないしT2
で示すように温度差を与える。この際の加熱時間
T2−T1は次式によつて求めることができる。
T2−T1=(0.05〜0.2)(L22/a ……(2) ただし、L2=溶接部の厚さ また、加熱時間T2−T1は時間が短かく、いわ
ゆる超急速加熱である。そして、第5図は時間
T2時における管体の温度分布を示しており、例
えばモデル点A,Bについて検討すると、温度が
それぞれ350℃、70℃で、降伏点以上の熱応力を
発生させ得る温度差となつている。かつ、第5図
に示すように管体の全加熱範囲を通して厚さ方向
にほぼ一様な温度分布が与えられた状態である。
次いで、管体をほぼ均一な速度で冷却すると、
冷却水に接触している部分等に残留圧縮応力を発
生させることができる筈であるが、第1図に示す
管体は流水と停滞水との冷却能力の差が大きいた
め、同時に加熱を停止すると、流水に接触してい
る部分が先に冷却され、二重管部1、例えばモデ
ル点A,Bの付近等がいわゆるホツトスポツトと
して残り応力改善効果を低減する原因となりかね
ない。そこで、コイルYによる誘導加熱を停止
し、第3図時間T2ないしT3で示すように二重管
部1の冷却を先に始める。この冷却に必要な時間
T3−T2は、概ね T3−T2≧(L22/a ……(3) で与えられる。
このような設定をして時刻T3にコイルXによ
る誘導加熱を停止して冷却すると、第6図に示す
ような残留応力を得ることができる。第6図につ
いて補足説明すると、サーマルスリーブ6を除く
管体の内面付近に発生する残留応力は、周方向応
力(HOOP STRESS)および管軸方向応力
(AXIAL STRESS)が実線および破線で示すよ
うになり、特に溶接部付近等、例えばモデル点
B,Dに代表されるように応力を改善したい部分
では、それぞれ残留圧縮応力を生じた状態、つま
り、管体を流れる流体が腐食因子を含有するもの
であつても、腐食因子によつて腐食割れの発生を
抑制し、かつ、若干の腐食割れの発生が本熱処理
前にあつてもその進行を妨げる状態とすることが
できるものである。また、第6図において、管体
をメツシユ分割した部分は、残留応力を求めると
きの有限要素を示し、管体内面に位置する任意の
有限要素から垂線を引いたとき、曲線と交差した
点の残留応力値と対応することを表わしている。
なお、ここまで、第1図に示す管体について説
明したが、第2図例の管体あるいは類似する他の
管体等についても同様な熱処理方法により、実施
し得ることは勿論である。
「発明の効果」 以上説明したように本発明によれば、次のよう
な効果を奏することができる。
従来実施困難であつた直管部と二重管部とを
接続した管体、また、二重管部にリング状中空
部を有して流体が停滞し易いような管体に対し
て、管体内面等の応力改善を実施し、腐食割れ
の発生、成長を抑制することができる。
管体の形状が複雑な場合でも、別々にかつ時
間差をおいて誘導加熱することにより目的とす
る残留圧縮応力を付与することができ、また、
適用範囲が広く容易に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は二重管部を有する管体の
構造例を示す一部を省略した縦断面図、第3図は
本発明の適用例における加熱工程と、各部の温度
と関係曲線図、第4図は第3図のT1における管
体の温度分布図、第5図は第3図のT2における
管体の温度分布図、第6図は第3図の冷却後に管
体に発生する残留応力を示す曲線図である。 1……二重管部、2……単管部、5……リング
状中空部、6……サーマルスリーブ、9……溶接
部、X……コイル、Y……コイル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 二重管部と単管部とが連設されるとともに二
    重管部にリング状中空部が形成されている管体を
    熱処理する方法において、管体内に冷却水を挿通
    させるとともにリング状中空部に停滞水を存在さ
    せた状態とし、単管部を加熱することによりその
    管壁内外表面付近に相異なる方向の降伏点以上の
    熱応力を発生させる温度差を与え、次いで二重管
    部の管壁内外表面付近に降伏点以上の熱応力を発
    生させる短時間加熱を行なつた後、時間差をおい
    て前記単管部の加熱を停止させることを特徴とす
    る二重管部を有する管体の熱処理方法。
JP58249698A 1983-12-27 1983-12-27 二重管部を有する管体の熱処理方法 Granted JPS60141825A (ja)

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JP58249698A JPS60141825A (ja) 1983-12-27 1983-12-27 二重管部を有する管体の熱処理方法
US06/671,976 US4608101A (en) 1983-12-27 1984-11-16 Method for heat treating pipe with double-pipe section

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US4608101A (en) 1986-08-26
JPS60141825A (ja) 1985-07-26

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