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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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING 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
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING 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
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING 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
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C13/00—Pressure vessels; Containment vessels; Containment in general
- G21C13/02—Details
- G21C13/032—Joints between tubes and vessel walls, e.g. taking into account thermal stresses
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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・（L1）2／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。
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。
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）（L2）2／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。
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≧（L2）2／ａ ……(3) で与えられる。
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≧（L2）2／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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60141825A JPS60141825A (ja) | 1985-07-26 |
| JPH045730B2 true JPH045730B2 (ja) | 1992-02-03 |
Family
ID=17196870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58249698A Granted JPS60141825A (ja) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | 二重管部を有する管体の熱処理方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4608101A (ja) |
| JP (1) | JPS60141825A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0699755B2 (ja) * | 1984-11-14 | 1994-12-07 | 石川島播磨重工業株式会社 | 金属管の熱処理方法 |
| DE3445371A1 (de) * | 1984-12-10 | 1986-06-12 | Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf | Verfahren zum herstellen von rohren fuer die erdoel- und erdgasindustrie und von bohrgestaengeeinheiten |
| JPS62211325A (ja) * | 1986-03-10 | 1987-09-17 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 二重金属管等の残留応力改善方法 |
| JPS63112089A (ja) * | 1986-10-28 | 1988-05-17 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 二重金属管等の残留応力改善方法 |
| JPS63171828A (ja) * | 1987-01-12 | 1988-07-15 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 二重金属管等の残留応力改善方法 |
| US4820359A (en) * | 1987-03-12 | 1989-04-11 | Westinghouse Electric Corp. | Process for thermally stress-relieving a tube |
| JP2003074761A (ja) * | 2001-09-06 | 2003-03-12 | Tokai Rubber Ind Ltd | 金属不透過膜及び不透過性ホース |
| JP4969221B2 (ja) * | 2006-11-28 | 2012-07-04 | 三菱重工業株式会社 | 劣化部の再生方法、劣化部の再生装置 |
| JP2012066277A (ja) * | 2010-09-24 | 2012-04-05 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 枝管溶接部の熱処理方法および管台構造 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4229235A (en) * | 1977-10-25 | 1980-10-21 | Hitachi, Ltd. | Heat-treating method for pipes |
| JPS5950730B2 (ja) * | 1978-06-07 | 1984-12-10 | 第一高周波工業株式会社 | オ−ステナイト系ステンレス鋼管などの残留応力の改善方法 |
| JPS589786A (ja) * | 1981-07-08 | 1983-01-20 | Hitachi Ltd | 配管系の溶接部の熱処理方法 |
-
1983
- 1983-12-27 JP JP58249698A patent/JPS60141825A/ja active Granted
-
1984
- 1984-11-16 US US06/671,976 patent/US4608101A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60141825A (ja) | 1985-07-26 |
| US4608101A (en) | 1986-08-26 |
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