JPH0693378A

JPH0693378A - 溶接熱処理省略型１．２５Ｃｒ−０．５Ｍｏ鋼鋼管およびその溶接方法

Info

Publication number: JPH0693378A
Application number: JP4103768A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Takamura; 登志博高村; Yukio Nishino; 征規男西野; Motoaki Oyama; 元昭尾山; Akiyoshi Matsushita; 昭義松下
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 1994-04-05
Anticipated expiration: 2013-04-08
Also published as: JP2738216B2; US5350561A

Abstract

(57)【要約】【目的】予熱・後熱処理省略型Cr-Mo 鋼鋼管とその溶
接法に係り、発電プラント等で使用されるSTPA23の如き
蒸気配管とその現地溶接についての技術を提供する。【構成】 wt% で所定量のＣ、Si、Mn、Ｐ、Ｓ、Cr、M
o、Al、Ｎを含み、残部が不可避的不純物からなり、管
厚13mm以下である溶接処理省略型1.25Cr─0.5Mo 鋼管。
該鋼管相互又は該鋼管と同様の成分組成の鋼管継手を予
熱・後熱の何れも行わず被覆アーク溶接する溶接処理省
略型1.25Cr─0.5Mo 鋼管の溶接方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は予熱後熱処理省略型Cr−
Mo鋼鋼管およびその溶接法に係り、発電プラント等にお
いて使用されるＳＴＰＡ２３の如き蒸気配管およびその
現地溶接に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＳＴＰＡ２３等の1.２５Cr−0.５Mo鋼鋼
管は溶接時の硬化性が極めて高く、従来においてはその
硬度を下げ、又溶接時の溶接低温割れ防止および使用中
の応力腐食割れを防止する目的から予熱処理および後熱
処理を実施することが必要とされている。即ち、溶接割
れの発生を防止するには予熱が必要であり、一方溶接ま
までは前記鋼管の場合、室温でのシャルピー衝撃試験に
おける吸収エネルギーが２〜３kg・m 程度であり、これ
を５００〜７００℃に後熱処理することにより１０〜１
５kg・m に改善することが不可欠である。

【０００３】上記したような従来一般技術についての改
善努力もなされ、例えば１９８５年発行の溶接学会論文
集第３巻第２号Ｐ３７１には、Ｃ、Mn、Ni、CrおよびMo
を特定範囲内に含有した鋼管を被覆アーク溶接するに当
って１００℃以下に予熱することおよび多層ＳＡＷ溶接
するに当り２２５℃以上に予熱し且つ後熱は不要とされ
ていてパス間温度も２２５℃以上とすることが記載され
ている。同様のことが特開昭６１−５６３０９にも示さ
れている。

【０００４】又、ＨＬＰＳ、応力焼なまし基準とその解
説においては厚さの薄い領域で、ＳＣＭＶ３、ＳＴＰＡ
２３、ＳＴＢＡ２３の規格成分を１５０〜３００℃に予
熱し、パス間温度を１５０〜３００℃として後熱を不要
とする旨が記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記したよに、1.２５
Cr−0.５Mo鋼は溶接時に熱影響部が非常に硬化するため
溶接低温割れを惹起し易く、これを防止するためには１
５０〜３５０℃の予熱処理を行い、溶接時の熱応力を低
減し、また割れの発生原因となる拡散性水素量の低減を
図ることが必要である。

【０００６】又多くの場合、溶接熱影響部の軟化を図
り、かつ残留水素の除去低減を図り、靭性を回復させる
と同時に応力腐食割れの防止を図る目的で６００〜７０
０℃の後熱処理が必要である。これらの処理を行うこと
は頗る煩雑であると共に工費、工期上においても不利が
多いし、品質管理上においても好ましいものでないこと
は明らかである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記したような
従来のものにおける技術的課題を解消することについて
検討を重ね1.２５Cr−0.５Mo鋼に関し、Ｃ、Mn、Ｐ、Ｓ
量などを特定範囲とし、又素材管厚を特定範囲とし、更
には溶接法を特定することによって予熱および後熱の両
熱処理を共に省略することに成功したものであって、以
下の如くである。

【０００８】（１） wt％で、Ｃ：0.０３〜0.１０％、 Si：0.５０〜1.００％、 Mn：0.３０〜0.６０％、Ｐ
≦0.０２０％、Ｓ≦0.００７％、 Cr：1.００〜1.５０％、M
o：0.４５〜0.６５％、 Al：0.００２〜0.０１０％、Ｎ：0.００２〜0.０１０％を含有し、残部はFeおよび不可避不純物からなり、管厚
が１３mm以下であることを特徴とする溶接熱処理省略型
1.２５Cr−0.５Mo鋼鋼管。

【０００９】（２） wt％で、Ｃ：0.０３〜0.１０％、 Si：0.５０〜1.００％、 Mn：0.３０〜0.６０％、Ｐ
≦0.０２０％、Ｓ≦0.００７％、 Cr：1.００〜1.５０％、M
o：0.４５〜0.６５％、 Al：0.００２〜0.０１０％、Ｎ：0.００２〜0.０１０％を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなる鋼に
より造管された肉厚１３mm以下の鋼管を準備し、該鋼管
相互または該鋼管と上記成分組成よりなる鋼管継手とを
予熱および後熱の何れの熱処理をも実施することなく被
覆アーク溶接することを特徴とする溶接熱処理省略型1.
２５Cr−0.５Mo鋼鋼管の溶接方法。

【００１０】

【作用】上記したような本発明は素材成分、管厚および
溶接法によって構成されるが、先ず素材成分範囲限定理
由について説明すると以下の如くである。

【００１１】Ｃ：0.０３〜0.１０％。Ｃは、溶接部の低温割れ性および硬度に最も影響する元
素であり、その上限を0.１０％として割れの防止および
硬度の低下を共に得しめ、又下限を0.０３％として素材
の強度を確保する。

【００１２】Si：0.５０〜1.０％。 Siは、脱酸剤として0.５０％以上を必要とし、又上限を
1.００％として強靱性を得しめる。

【００１３】Mn：0.３０〜0.６０％。 Mnは、常温強度を確保するため必要であって、0.３０％
未満ではその作用が不充分であり、一方0.６０％を超え
てもその効果が飽和し、不利点が認められるので0.３０
〜0.６０％とした。

【００１４】Ｐ：0.０２０％。継目なし鋼管などの表面疵を低減するために少くともＰ
の上限を0.０２０％とすることが必要である。

【００１５】Ｓ：0.００７％以下。後熱処理することなく、溶接のままで高い靱性を溶接継
手に得るためにはＳの上限を0.００７％とすべきであ
る。

【００１６】Cr：1.００〜1.５０％。 Crは、耐食性を確保するために枢要な元素であって、1.
００％以上を必要とし、この耐食性と共に高温強度を適
切に得るためには1.００〜1.５０％とすることが必要で
ある。

【００１７】Al：0.００２〜0.０１０％。 Alは、耐酸化性を向上する作用があり、このためには0.
００２％以上を含有させることが必要であるが、一方多
量に含有すると加工性を損ない、またクリープ強度を低
下させるので、0.０１０％を上限とした。

【００１８】Ｎ：0.００２〜0.０１０％。Ｎは、固溶強化による高温強度を得るために0.００２％
以上含有せしめることが必要であり、また0.０１０％程
度でその効果が飽和するのでこれを上限とする。

【００１９】Mo：0.４５〜0.６５％。 Moは、高温強度を確保する上において枢要であって、こ
のためには0.４５％以上含有させることが必要である
が、0.６０％を超えて含有した場合には溶接性を劣化さ
せるので、これを上限とした。

【００２０】上記したような成分組成を有する本発明の
鋼管はその管厚を１３mm以下とすることが必要である。
即ち溶接の際に鋼材の管厚が大となるに従い、溶接熱サ
イクルの冷却速度が速くなり、溶接部硬度が高くなる。
Hv２５０以下のような所定硬度を得るためには管厚を１
３mm以下とすることが必要である。

【００２１】又溶接割れは溶接時に発生する拘束応力に
より惹きおこされ、この拘束力は継手の管厚に比例す
る。従って過大な拘束応力を継手部に発生させないため
にも管厚を１３mm以下に制限することが必要である。

【００２２】

【実施例】本発明によるものの具体的な実施例について
説明すると、溶接部の最高硬度とＣ量との関係は図１に
示す如くである。これは次の表１に示した化学成分を有
する２５０Ａ×１2.７mmの各鋼管Ａ〜Ｄを、溶接材料と
してＣＭＢ９６ＭＢ（神鋼製）４mmφを用い被覆アーク
溶接（１７０Ａ×２４Ｖ×１５cm／分）で多層盛した結
果である。即ちＣ量が0.１０wt％以下となることにより
Hv２５０以下の最高硬さが適切に得られることは明らか
である。

【００２３】

【表１】

【００２４】又溶接部の最高硬さと管厚の関係は図２に
示す如くであって、前述した溶接条件で溶接したもので
あり、管厚１３mm以下においてその硬さはHv２５０以下
を確保し得る。

【００２５】更に溶接割れについてはｙ拘束割れ試験を
実施した。その結果を図３に示すが、予熱なしでも割れ
は発生していない。

【００２６】次の表２に示したような成分と表３に示し
たような機械的性質を有する鋼によって２５０Ａ×9.５
ｔの鋼管を製造し、該鋼管の衝撃試験を実施した。その
結果を図４に示す。即ち本発明によるものは充分な強度
と靱性を有していることが確認された。

【００２７】

【表２】

【００２８】

【表３】

【００２９】又継手性能については図５に示すような６
０°Ｖ形開先において、被覆アーク溶接（全姿勢溶接）
で３〜５層の溶接を行った。溶接条件は次の表４に示す
が、予熱、後熱は行っていない。

【００３０】

【表４】

【００３１】次の表５に継手の引張試験結果を示し、ま
た表６に継手部の衝撃試験結果を示す。衝撃試験はＶノ
ッチ7.５ｔ×１０ｗの試験片を用い、図６に示すような
〜の溶着金属中心、境界部および熱影響部の各位置
について行った。母材、ＨＡＺ、溶接金属の何れにおい
ても好ましい衝撃特性を有しており、吸収エネルギー、
脆性破面率についての結果は図７に示す如くである。

【００３２】

【表５】

【００３３】

【表６】

【００３４】図８に継手部の硬さ分布を示すが、表層上
面より２mm、管厚中央、および表層下面より２mmの位置
についてビッカース硬さ試験（荷重１０kgf ）を行い、
測定ピッチは母材部、溶接金属が1.０mm、ＨＡＺを0.５
mmであって、いずれの部位もHv２５０以下である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したような本発明によるとき
は、予熱および後熱を共に省略し、またパス間温度を規
定することなく溶接割れを防止し、かつ溶接部の硬度を
Hv２５０以下として得られ、更に使用時の応力腐食割れ
など発生しないと共に継手靭性なども従来材において予
熱、後熱を実施したものの性能より遙かに優れたものを
得ることができるなどの効果を有しており、工業的にそ
の効果の大きい発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による溶接部最高硬度とＣ量と
の関係を示した図表である。

【図２】同じく本発明の実施例において溶接部最高硬さ
と管厚との関係を示した図表である。

【図３】本発明実施例による試料についてｙ拘束割れ試
験の結果を示した図表である。

【図４】同じく本発明の別の実施例について得られた鋼
管の衝撃試験結果を示した図表である。

【図５】その継手性能を試験すべく採用されたＶ形開先
の断面図である。

【図６】その継手試験位置についての説明図である。

【図７】吸収エネルギーと脆性破面率の測定結果を要約
した図表である。

【図８】継手部硬さについて、上面、厚さ中心および下
面における測定結果を要約して示した図表である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松下昭義東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 wt％で、Ｃ：0.０３〜0.１０％、 Si：0.５０〜1.００％、 Mn：0.３０〜0.６０％、Ｐ
≦0.０２０％、Ｓ≦0.００７％、 Cr：1.００〜1.５０％、M
o：0.４５〜0.６５％、 Al：0.００２〜0.０１０％、Ｎ：0.００２〜0.０１０％を含有し、残部はFeおよび不可避不純物からなり、管厚
が１３mm以下であることを特徴とする溶接熱処理省略型
1.２５Cr−0.５Mo鋼鋼管。
【請求項２】 wt％で、Ｃ：0.０３〜0.１０％、 Si：0.５０〜1.００％、 Mn：0.３０〜0.６０％、Ｐ
≦0.０２０％、Ｓ≦0.００７％、 Cr：1.００〜1.５０％、M
o：0.４５〜0.６５％、 Al：0.００２〜0.０１０％、Ｎ：0.００２〜0.０１０％を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなる鋼に
より造管された肉厚１３mm以下の鋼管を準備し、該鋼管
相互または該鋼管と上記成分組成よりなる鋼管継手とを
予熱および後熱の何れの熱処理をも実施することなく被
覆アーク溶接することを特徴とする溶接熱処理省略型1.
２５Cr−0.５Mo鋼鋼管の溶接方法。