JPH0734992B2 - Welding method for metal pipes - Google Patents
Welding method for metal pipesInfo
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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、金属管の溶接方法に係り、特に、金属管の内
外面が腐食性流体と接触する場合における応力腐食割れ
等を防止する溶接方法に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for welding a metal pipe, and particularly to welding for preventing stress corrosion cracking or the like when the inner and outer surfaces of the metal pipe come into contact with a corrosive fluid. It is about the method.
「従来の技術」 一般に、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、引っ張り応力を腐食因子とが共存する場合に、腐食
割れが急速に進行することが知られている。“Prior Art” In general, in metal materials such as austenitic stainless steel that is often used in nuclear power plants and chemical plants, when tensile stress coexists with a corrosion factor, corrosion cracking may rapidly progress. Are known.
従来、オーステナイト系ステンレス鋼管において、管内
部に腐食因子である水等の流体が挿通される場合、溶接
継手近傍の残留応力を改善する技術として、鋼管の中に
冷却水を挿通させながら鋼管を外側から誘導加熱して、
母管壁の内外面に降伏点以上の熱応力が生じる温度差を
与え、溶接継手の近傍の内面に、残留圧縮応力を発生さ
せた状態とする応力改善方法が考えられている。Conventionally, in austenitic stainless steel pipes, when a fluid such as water, which is a corrosion factor, is inserted inside the pipe, as a technique to improve the residual stress in the vicinity of the welded joint, the steel pipe is placed outside while cooling water is inserted into the pipe. Induction heating from
A stress improving method has been considered in which a temperature difference that causes a thermal stress equal to or higher than the yield point is applied to the inner and outer surfaces of the mother pipe wall and a residual compressive stress is generated on the inner surface near the welded joint.
「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、このような方法は、オーステナイト系ス
テンレス鋼管が単純な形状であるとともに、その内部に
腐食性流体が挿通される場合には適用可能であるが、第
4図に示すように、改善を対象とする金属管が形状の複
雑な二重管であるとともに、母管10の中に収容されてい
るサーマルスリーブ11の溶接継手3である場合、また、
サーマルスリーブ11の内外両面が腐食性流体と接触して
いる使用条件の場合等であると、前記誘導加熱によって
母管10を外側から加熱しても、サーマルスリーブ11まで
熱伝達が有効に行なわれず、適用困難となることが多
い。[Problems to be Solved by the Invention] However, such a method is applicable when the austenitic stainless steel pipe has a simple shape and a corrosive fluid is inserted thereinto. As shown in FIG. 4, when the metal tube to be improved is a double tube having a complicated shape and the welded joint 3 of the thermal sleeve 11 housed in the mother tube 10,
In a case where the inner and outer surfaces of the thermal sleeve 11 are in contact with a corrosive fluid under operating conditions, even if the mother tube 10 is heated from the outside by the induction heating, the heat transfer to the thermal sleeve 11 is not performed effectively. , Often difficult to apply.
本発明は、このような従来技術の問題点を解決するとと
もに、内外面が腐食性流体と接触するような用途の金属
管における継手の溶接を実施する場合に、溶接継手の形
成と関係づけて管内外面の粒界応力割れ対策を実施する
ことを目的とするものである。The present invention solves the problems of the prior art as described above, and relates to the formation of a welded joint when performing welding of a joint in a metal pipe for applications in which the inner and outer surfaces come into contact with a corrosive fluid. The purpose is to take countermeasures against intergranular stress cracking on the inner and outer surfaces of the pipe.
「問題点を解決するための手段」 本発明における金属管の溶接方法では、溶接継手の形成
に先立って、溶接継手予定箇所の中心から離間した管内
面に、バタリング層を形成する第1のバタリング溶接を
行なっておき、該第1のバタリング溶接後に溶接継手予
定箇所の溶接を行ない、また、溶接継手形成後におい
て、溶接継手近傍における管内面を覆うように、第1の
バタリング層の間の管内面に第2のバタリング溶接を行
なうようにしているものである。"Means for Solving Problems" In the method for welding a metal pipe according to the present invention, prior to forming a welded joint, a first buttering for forming a buttering layer on the inner surface of the pipe separated from the center of the planned welded joint. Welding is performed in advance, and after welding the first buttering welding, welding is performed at a planned weld joint portion, and after forming the weld joint, the inside of the pipe between the first buttering layers is covered so as to cover the pipe inner surface in the vicinity of the weld joint. The second buttering welding is performed on the surface.
「作用」 溶接継手予定箇所から所要距離離間した位置における金
属管の内面に、第1のバタリング溶接を行なうことによ
って、金属管の内面の一部が、バタリング層に覆われた
状態となり、以下、バタリング層の有する耐腐食性によ
って金属管の内面の一部を保護する。また、第1のバタ
リング溶接材料の選定とともに、バタリング溶接入熱量
を適宜の極小入熱量とすることによって、バタリング層
に近接する金属管組織中に、鋭敏化域が発生することを
抑制できるとともに、万一、鋭敏化域が生じた場合でも
以下に述べるように、軸方向及び周方向の圧縮応力によ
って、管に応力腐食割れが発生することを妨げる。"Operation" By performing the first buttering welding on the inner surface of the metal pipe at a position separated by a required distance from the welding joint planned position, a part of the inner surface of the metal pipe is covered with the buttering layer, and The corrosion resistance of the buttering layer protects a part of the inner surface of the metal tube. In addition to the selection of the first buttering welding material, by setting the buttering welding heat input amount to an appropriate minimum heat input amount, it is possible to suppress the occurrence of a sensitization zone in the metal pipe structure close to the buttering layer, Even if a sensitization zone occurs, it prevents the stress corrosion cracking from occurring in the pipe due to the axial and circumferential compressive stresses as described below.
第1のバタリング溶接に続いて、溶接継手を形成する
と、該溶接継手部分が冷却とともに収縮することによっ
て、第1のバタリング層の近傍が曲げモーメントの内側
となる現象が生じ、バタリング層とこれに近接している
金属管の内面に、軸方向及び周方向とも圧縮方向に移行
する応力が付与される。When a welded joint is formed subsequent to the first buttering welding, the welded joint portion shrinks as it cools, causing a phenomenon in which the vicinity of the first buttering layer is inside the bending moment. A stress that shifts in the compression direction in both the axial direction and the circumferential direction is applied to the inner surface of the adjacent metal tubes.
さらに、開先溶接部の内面に、第2のバタリング溶接を
行なうと、両バタリング層の有する耐腐食性によって溶
接継手の内面近傍を保護することができる。そして、第
2のバタリング層が軸方向と周方向とに収縮することに
よって、その形成範囲及び近傍に影響を及ぼし、溶接継
手の外面近傍については、軸方向及び周方向とも圧縮応
力を付与した状態となる。また、前述した第1のバタリ
ング層については、さらに圧縮応力を付与した方向に移
行する。Furthermore, when the second buttering welding is performed on the inner surface of the groove welded portion, the vicinity of the inner surface of the welded joint can be protected by the corrosion resistance of both buttering layers. When the second buttering layer contracts in the axial direction and the circumferential direction, the formation range and the vicinity thereof are affected, and in the vicinity of the outer surface of the welded joint, a compressive stress is applied in both the axial direction and the circumferential direction. Becomes Further, the first buttering layer described above shifts to the direction in which the compressive stress is further applied.
このように、第2のバタリング層を形成してなる溶接後
の状態にあっては、溶接継手の露出している部分、ある
いはバタリング層に近接して鋭敏化域が形成される可能
性を有している部分について、圧縮応力を付与した方向
に移行させ、腐食因子が存在する場合において、金属管
の主要内外面を応力腐食割れ等の現象から保護し得る状
態に変換するものである。As described above, in the state after welding in which the second buttering layer is formed, there is a possibility that a sensitized region is formed in the exposed portion of the welded joint or in the vicinity of the buttering layer. With respect to the portion that is subjected to compression stress, it is moved in the direction in which a compressive stress is applied, and when a corrosion factor is present, it is converted into a state in which the main inner and outer surfaces of the metal pipe can be protected from phenomena such as stress corrosion cracking.
「実施例」 以下、第1図ないし第3図に基づいて、本発明に係る金
属管の溶接方法における一実施例を説明する。[Example] An example of the method for welding a metal pipe according to the present invention will be described below with reference to Figs. 1 to 3.
まず、第1図に基づいては金属管における溶接継手の一
実施例を説明する。該一実施例にあっては、金属管1に
おける溶接継手予定箇所に、金属管1の半径方向内方に
向けた溶接開先2が形成され、該溶接開先2に、金属管
1の内側から溶接継手3が形成される場合、該溶接継手
3から軸方向に離間した位置に、第1のバタリング層4
を予め形成しておき、また、溶接継手3の上と第1のバ
タリング層4の間とを覆うように第2のバタリング層5
が形成される。First, an embodiment of a welded joint for a metal pipe will be described with reference to FIG. In the one embodiment, a weld groove 2 is formed inward of the metal pipe 1 in the radial direction of the metal pipe 1 at a predetermined position of the welded joint in the metal pipe 1, and the weld groove 2 has an inner side of the metal pipe 1. When the welded joint 3 is formed from the first buttered layer 4 at a position axially separated from the welded joint 3.
Of the second buttering layer 5 so as to cover the top of the welded joint 3 and the space between the first buttering layer 4.
Is formed.
以下、この溶接方法を工程順に説明する。Hereinafter, this welding method will be described in the order of steps.
[第1のバタリング層の形成] <溶接開始点の設定> 第3図(a)に示すように、溶接継手予定箇所の中心P0
から、金属管1の軸方向に所要距離L1だけ離間した位置
に溶接開始点P1を設定し、該溶接開始点P1における金属
管1の内面に、中心P1から遠ざかる方向に第1のバタリ
ング溶接におけるビードa1・a2・a3を順次形成する。As shown in [first formation of the buttered layer] <Configuration of welding start point> 3 (a), the center P 0 of the weld joint planned portion
From sets the welding start point P 1 to a position spaced in the axial direction of the metal tube 1 by a required distance L 1, the inner surface of the metal tube 1 in the welding start point P 1, the direction away from the center P 1 1 The beads a 1 , a 2, and a 3 in the buttering welding are sequentially formed.
この場合の所要距離L1とは、後述する溶接継手3と第2
のバタリング層5との形成による金属管1の収縮を予測
した距離であり、発明者等の研究によれば、金属管1の
各部には、詳細を後述するように、第2図に示すような
応力が付与されるので、(i)式によって表される範囲
に設定するとよい。The required distance L 1 in this case means the welding joint 3 and the second
2 is a distance predicted to shrink the metal tube 1 due to the formation with the buttering layer 5. According to the research by the inventors, each part of the metal tube 1 is as shown in FIG. 2 as described later in detail. Since various stresses are applied, it is preferable to set the stress within the range represented by the formula (i).
0.8(ah)0.5≦L1≦2.5(ah)0.5 ……(i) ただし、a:金属管1の平均半径 h:金属管1壁の厚さ <溶接条件の設定> 金属管1がオーステナイト系ステンレス鋼(例えばSUS3
04材)から形成される場合、第1のバタリング層4の形
成における溶接条件は、例えば次のように設定される。0.8 (ah) 0.5 ≤ L 1 ≤ 2.5 (ah) 0.5 (i) where a: average radius of metal tube 1 h: wall thickness of metal tube 1 <setting of welding conditions> metal tube 1 is austenitic Stainless steel (eg SUS3
For example, the welding conditions for forming the first buttering layer 4 are set as follows.
溶接金属:SUS308ULC材(耐SCC材) 溶接入熱量:極小入熱量Q1 ただし、 Q1=7〜8キロジュール/cm ……(ii) <ビードの形成> 上記溶接条件によって、第1のバタリング溶接を行な
う。また、バタリング層4の状態は、前述したように溶
接開始点P1からビードの形成を開始して、中心P1から遠
ざかる方向にビードa1・a2・a3を順次形成して行くもの
とするともに、各ビードa1・a2・a3を合わせた長さ(形
成距離)が少なくとも10mm以上となるように設定する。Weld metal: SUS308ULC material (SCC resistance material) Welding heat input: minimum amount of heat input Q 1, however, the Q 1 = 7 to 8 kJ / cm ...... (ii) <Formation of bead> the welding conditions, a first buttered Weld. The state of the buttering layer 4 is such that the bead formation is started from the welding start point P 1 and the beads a 1 , a 2 , a 3 are sequentially formed in the direction away from the center P 1 as described above. In addition, the total length (forming distance) of the beads a 1 , a 2, and a 3 is set to be at least 10 mm or more.
金属管1が、オーステナイト系ステンレス鋼によって形
成されている場合は、第1のバタリング層4の形成熱に
よって、第1のバタリング層4の直下における金属管1
の内部組織の一部(近接している組織)が加熱されるこ
とになるが、バタリング溶接作業を極小入熱量で実施す
ることと、ビード形成方向を前述のように設定すること
によって、鋭敏化域の発生を抑制することができる。When the metal tube 1 is made of austenitic stainless steel, the metal tube 1 immediately below the first buttering layer 4 is heated by the heat of forming the first buttering layer 4.
Although a part of the internal structure of (the adjacent structure) will be heated, by performing the buttering welding work with the minimum heat input and setting the bead formation direction as described above, it becomes more sensitive. It is possible to suppress the generation of areas.
また、第1のバタリング層4は、溶接金属を耐SCC材料
(耐応力腐食割れ材料)としておくとともに、溶接金属
が溶融状態から冷却される際に、再凝固した組織がデル
タフェライトを含んで、鋭敏化されにくい状態となるた
め、以下、第1のバタリング層4の範囲については、耐
腐食性が付与されたものとして扱うことができる。Further, the first buttering layer 4 has the weld metal as an SCC resistant material (stress corrosion corrosion resistant material), and when the weld metal is cooled from the molten state, the resolidified structure contains delta ferrite, Since it is difficult to be sensitized, the range of the first buttering layer 4 can be treated as having corrosion resistance.
なお、中心P0の片側について、所要距離L1に第1のバタ
リング層4の長さを加えた範囲における金属管1の内面
は、以下の第2のバタリング層5によっても覆われるこ
とになる。It should be noted that the inner surface of the metal tube 1 in the range obtained by adding the length of the first buttering layer 4 to the required distance L 1 on one side of the center P 0 is also covered by the second buttering layer 5 described below. .
そして、第1のバタリング層4の部分は、溶融金属が固
化するときに収縮をともなうため、軸方向及び周方向と
も、引っ張り応力が付与された状態となり、金属管1の
内部組織中にその影響が現れて、部分的には、圧縮応力
場が付与される好ましい状態となるが、後述する溶接継
手3や第2のバタリング層5の影響に比較して、影響が
非常に小さなものとなるので、便宜上、影響を無視して
説明する。The portion of the first buttering layer 4 is contracted when the molten metal is solidified, so that tensile stress is applied in both the axial direction and the circumferential direction, which influences the internal structure of the metal tube 1. Appears, and the compressive stress field is partially applied, but the influence is very small compared with the influence of the welded joint 3 and the second buttering layer 5 described later. For the sake of convenience, the explanation will be given while ignoring the influence.
[溶接開先の形成] 金属管1における溶接継手3の予定箇所について、第1
図(a)において実線から鎖線で示すように切削加工し
て、溶接継手3のための溶接開先2を形成する。[Formation of welding groove] Regarding the planned location of the welded joint 3 in the metal pipe 1,
The welding groove 2 for the welded joint 3 is formed by cutting as shown by a solid line to a chain line in FIG.
[溶接継手の形成] 金属管1に形成した溶接開先2を突き合わせた状態とし
て、溶接継手形成のための溶接を行なう。溶接継手形の
溶接条件は、 溶接金属:SUS308L材 溶接入熱量:普通入熱量Q2 ただし、 Q2=10〜15キロジュール/cm ……(iii) とする。[Formation of Welded Joint] With the welding groove 2 formed on the metal tube 1 abutting, welding for forming a welded joint is performed. The welding conditions for the welded joint type are: weld metal: SUS308L material, welding heat input: normal heat input Q 2 , where Q 2 = 10 to 15 kilojoules / cm …… (iii).
この場合において、溶接継手部分の溶接入熱量は、普通
入熱量としているので、溶接開先2の両側に位置してい
る金属管1の組織が溶接熱の影響を受けて、第1図に示
すように、溶接継手3の両側に沿って、鋭敏化域Xが形
成されることが起こり得るとともに、該鋭敏化域Xは、
金属管1の内外両面に達するものとなり、後述する第2
のバタリング溶接によって改善される。In this case, since the welding heat input amount of the welded joint portion is the normal heat input amount, the structure of the metal pipe 1 located on both sides of the welding groove 2 is affected by the welding heat and is shown in FIG. As described above, it is possible that the sensitized area X is formed along both sides of the welded joint 3, and the sensitized area X is
It reaches both the inner and outer surfaces of the metal tube 1, and the second
Improved by buttering welding.
また、該溶接継手3の部分は、溶融金属が固化するとき
に収縮をともなうため、該溶接継手3の部分の軸方向及
び周方向の収縮による影響を金属管1の各部に及ぼして
応力を発生させる。Further, since the portion of the welded joint 3 is contracted when the molten metal is solidified, the influence of the contraction of the portion of the welded joint 3 in the axial direction and the circumferential direction is exerted on each portion of the metal pipe 1 to generate stress. Let
各部に付与される応力について検討すると、溶接継手3
の外面にあっては、第3図(b)において、金属管1の
外径が鎖線で示すように小さくなって、矢印で示すよう
にモーメントMが作用するため、軸方向については引っ
張り、溶接継手3が半径方向に小さくなることに基づい
て、周方向については圧縮となる応力が付与される。ま
た、溶接継手3の内面にあっては、溶接金属自身の収縮
によって軸方向及び周方向とも引っ張り応力が付与され
た状態となる。Examining the stress applied to each part, the welded joint 3
3 (b), the outer diameter of the metal tube 1 becomes smaller as indicated by the chain line, and the moment M acts as indicated by the arrow. As the joint 3 becomes smaller in the radial direction, a compressive stress is applied in the circumferential direction. Further, on the inner surface of the welded joint 3, tensile stress is applied in both the axial direction and the circumferential direction due to the contraction of the weld metal itself.
そして、溶接継手3における溶接金属の収縮は、前記第
1のバタリング層4やその近傍にまで影響を及ぼすと考
えられる。溶接継手3が周方向の寸法を小さくすること
によって、第3図(b)に鎖線で示すように、金属管1
の外面に変形すると、第1のバタリング層4の反対面で
ある金属管1の外面には、第3図(b)に示すように、
若干小さな曲げモーメントmが作用し、軸方向について
は若干の引っ張り応力、溶接継手3の外径が小さくなる
ことの影響で径が縮小されることに基づいて、周方向に
ついては圧縮応力を付与する方向に移行するように影響
が現れる。The shrinkage of the weld metal in the welded joint 3 is considered to affect the first buttering layer 4 and its vicinity. By reducing the size of the welded joint 3 in the circumferential direction, as shown by the chain line in FIG.
When deformed to the outer surface of the metal tube 1 on the opposite surface of the first buttering layer 4, as shown in FIG. 3 (b),
A compressive stress is applied in the circumferential direction based on the fact that a slightly small bending moment m acts and the diameter is reduced in the axial direction due to a slight tensile stress and the outer diameter of the welded joint 3 is reduced. The influence appears as if moving in the direction.
一方、第1のバタリング層4の内面にあっては、その反
対側の外面と逆に、曲げモーメントmが作用することに
よって、軸方向について若干の圧縮応力となり、外径寸
法が小さくなることに基づいて、周方向については圧縮
応力を付与する方向に移行するように影響が現れる。On the other hand, on the inner surface of the first buttering layer 4, the bending moment m acts opposite to the outer surface on the opposite side of the first buttering layer 4, resulting in a slight compressive stress in the axial direction, which reduces the outer diameter dimension. On the basis of this, in the circumferential direction, the influence appears so as to shift to the direction in which the compressive stress is applied.
[第2のバタリング層の形成] <バタリング溶接範囲> 第1のバタリング層4と溶接継手3とが形成された金属
管1の内面について、溶接継手3から両方に離間した位
置に形成されている第1のバタリング層4の間に、溶接
継手3を覆うように、第2のバタリング溶接を行なう。[Formation of Second Buttering Layer] <Buttering Welding Range> The inner surface of the metal pipe 1 on which the first buttering layer 4 and the welded joint 3 are formed is formed at a position apart from the welded joint 3 on both sides. Second buttering welding is performed between the first buttering layers 4 so as to cover the welded joint 3.
<溶接条件の設定> 該第2のバタリング層5の形成における溶接条件は、第
1のバタリング層4の形成時における溶接条件とほぼ同
じで、例えば次のように設定される。<Setting of Welding Conditions> The welding conditions for forming the second buttering layer 5 are almost the same as the welding conditions for forming the first buttering layer 4, and are set as follows, for example.
溶接金属:SUS308ULC材(耐SCC材) 溶接入熱量:小入熱量Q3 ただし、 Q3=7〜10キロジュール/cm ……(iv) <ビードの形成> 上記条件によって、第2のバタリング溶接を行なう。そ
して、第2のバタリング層5の形成状態は、第1のバタ
リング層4の上、または、前記溶接開始点P1から、溶接
継手3の中心P0に向かう方向に、第1層のビードc1・c2
・c3……を順次形成して行って、中心位置近傍でビード
cnを止める方法によって行なう。また、第1層のビード
c1〜cnの上に、第1図及び第3図(c)に示すように、
第2層のビードd1・d2・d3・dn及び第3層以上のビード
を必要に応じて搭載して、複数層としてもよい。Welding metal: SUS308ULC material (SCC resistant material) Welding heat input: Small heat input Q 3 However, Q 3 = 7 to 10 kilojoules / cm (iv) <Bead formation> Second buttering welding depending on the above conditions Do. The state of formation of the second buttering layer 5 is such that the bead c of the first layer is formed on the first buttering layer 4 or in the direction from the welding start point P 1 to the center P 0 of the weld joint 3. 1・ c 2
・ C 3 …… is sequentially formed and beaded near the center position.
By the method of stopping cn. Also, the first layer bead
Above c 1 to cn, as shown in FIGS. 1 and 3 (c),
The second layer of beads d 1 · d 2 · d 3 · dn and the beads of the third layer or more may be mounted as necessary to form a plurality of layers.
[溶接後の状態] 第2のバタリング溶接を行なうと、溶接継手3の内面側
については両バタリング層4・5で覆われた状態とな
り、両バタリング層4・5の有する耐腐食性によって、
溶接継手3の内面近傍を保護することができる。[State After Welding] When the second buttering welding is performed, the inner surface side of the welded joint 3 is covered with both buttering layers 4 and 5, and due to the corrosion resistance of both buttering layers 4 and 5.
The vicinity of the inner surface of the welded joint 3 can be protected.
一方、溶接継手3の外面側については露出状態となり、
金属管1の外面に位置している鋭敏化域Xは、露出によ
って腐食性流体と直接接触することになるが、以下に説
明するように、その近傍を圧縮応力場とすることによっ
て保護することができる。On the other hand, the outer surface of the welded joint 3 is exposed,
The sensitization zone X located on the outer surface of the metal tube 1 comes into direct contact with the corrosive fluid due to the exposure, but as described below, it should be protected by setting a compressive stress field in the vicinity thereof. You can
ここまで説明したように、金属管1における内面及び溶
接開先2に、第1のバタリング層4、溶接継手3、第2
のバタリング層5を順次形成することによって溶接作業
を完了させると、金属管1の各部に付与される応力は、
各溶接によって付与された応力を総合した状態で現れる
ことになり、金属管1外面にあっては第2図に実線で示
す状態、金属管1の内面にあっては第2図に破線で示す
状態となる(第2図において正は引っ張り応力、負は圧
縮応力を示す)。As described so far, the first buttering layer 4, the welded joint 3, and the second welded groove 2 are formed on the inner surface of the metal pipe 1 and the welding groove 2.
When the welding operation is completed by sequentially forming the buttering layer 5 of No. 1, the stress applied to each part of the metal pipe 1 is
The stresses applied by the respective weldings will appear in a combined state. The outer surface of the metal tube 1 is shown by the solid line in FIG. 2, and the inner surface of the metal tube 1 is shown by the broken line in FIG. The state becomes positive (positive in FIG. 2 indicates tensile stress, and negative indicates compressive stress).
第2図に基づいて説明を補足すると、第2のバタリング
溶接によって付与される応力は、第2のバタリング層5
が軸方向と周方向とにそれぞれ収縮することによって、
第2のバタリング層5の形成範囲とその近傍とに、溶接
継手部分における溶接の場合よりも、軸方向に広い範囲
で各部に影響を及ぼすことになる。Supplementing the description based on FIG. 2, the stress applied by the second buttering welding is the same as the second buttering layer 5
Contracts in the axial and circumferential directions, respectively,
The formation of the second buttering layer 5 and its vicinity affect each part in a range wider in the axial direction than in the case of welding in the welded joint part.
即ち、第2のバタリング層5は、第2図にL1で示す範囲
において、軸方向及び周方向に収縮することになり、こ
の範囲内に位置する金属管1の各部が軸方向及び周方向
に圧縮される。That is, the second buttering layer 5 contracts in the axial direction and the circumferential direction in the range indicated by L 1 in FIG. 2, and each part of the metal tube 1 located in this range is axially and circumferentially. Is compressed to.
金属管1の外面の状態について検討すると、第2図の実
線で示すように、金属管1の外面は、溶接継手3の近傍
において、軸方向及び周方向とも圧縮応力の範囲とな
り、溶接継手3の両側に形成され易い鋭敏化域(L2)
も、露出している外面近傍では圧縮応力場となる。この
とき、溶接継手3から距離L1離間した第1のバタリング
層4の近傍は、軸方向が引張り応力、周方向が圧縮応力
場となるが、この近傍には鋭敏化域が形成されず問題が
ない。When the state of the outer surface of the metal pipe 1 is examined, as shown by the solid line in FIG. 2, the outer surface of the metal pipe 1 is in the vicinity of the welded joint 3 in the range of the compressive stress in both the axial direction and the circumferential direction. Sensitization zone (L 2 ) that is easily formed on both sides of
However, a compressive stress field is generated near the exposed outer surface. At this time, in the vicinity of the first buttering layer 4 which is separated from the welded joint 3 by the distance L 1 , a tensile stress is applied in the axial direction and a compressive stress field is applied in the circumferential direction, but no sensitization zone is formed in this vicinity. There is no.
また、金属管1と第1及び第2のバタリング層4・5を
総合した管の内面にあっては、第2図に破線で示すよう
に、溶接継手3の近傍において、軸方向及び周方向とも
引っ張り応力の範囲となる。In addition, the inner surface of the pipe in which the metal pipe 1 and the first and second buttering layers 4 and 5 are integrated has an axial direction and a circumferential direction in the vicinity of the welded joint 3 as shown by a broken line in FIG. Both are in the range of tensile stress.
そして、溶接継手3から離間するにしたがって、第2の
バタリング層5における軸方向の応力が、引っ張りから
圧縮応力に変わり、続いて周方向応力も圧縮と変わり、
距離L1離間した第1のバタリング層4の近傍では、軸方
向及び周方向とも圧縮応力場となる。この場合におい
て、金属管1の外面の一部、つまり、第1のバタリング
層4の形成された反対側の外表面の近傍には、前述した
ように鋭敏化域が存在しないものの、軸方向の引っ張り
応力が付与された状態となるので、その大きさの管理を
十分に行なうように、前述した各式で表させる条件を設
定するものである。Then, as the distance from the welded joint 3 increases, the axial stress in the second buttering layer 5 changes from tensile to compressive stress, and the circumferential stress also changes to compressive,
In the vicinity of the first buttering layer 4 separated by the distance L 1 , a compressive stress field is generated in both the axial direction and the circumferential direction. In this case, although there is no sensitization region as described above in a part of the outer surface of the metal tube 1, that is, in the vicinity of the outer surface on the opposite side on which the first buttering layer 4 is formed, the sensitization region does not exist in the axial direction. Since the tensile stress is applied, the conditions expressed by the above-mentioned formulas are set so that the magnitude of the tensile stress is sufficiently controlled.
さらに説明を補足すると、このような溶接後の状態にあ
って、溶接継手3の近傍における金属管1の組織中に
は、厚さ方向(半径方向)に沿った鋭敏化域Xが形成さ
れる懸念がある場合においても、溶接継手3の内面側に
第2のバタリング層5を置くことによって、溶接継手3
の外面を圧縮応力場とすることができるとともに、溶接
継手3の内面には、バタリング層で覆って腐食因子が金
属管1の内面に直接接触しない状態とすることができ、
さらに、第2のバタリング層5に沿って、金属管1の内
部組織中に軸方向の鋭敏化域Xが形成される悪条件を考
慮しても、第1及び第2バタリング層で覆われること
と、バタリング層の引っ張り応力に対応して、軸方向及
び周方向とも圧縮応力を付与した方向に移行させ、腐食
因子が存在する場合において、金属管1の主要内外面を
応力腐食割れ等の現象から保護し得る状態に変換するも
のである。Further supplementing the description, in such a state after welding, the sensitized region X along the thickness direction (radial direction) is formed in the structure of the metal pipe 1 in the vicinity of the welded joint 3. Even if there is a concern, by placing the second buttering layer 5 on the inner surface side of the welded joint 3,
The outer surface of the welded joint 3 can be used as a compressive stress field, and the inner surface of the welded joint 3 can be covered with a buttering layer so that the corrosion factor does not directly contact the inner surface of the metal pipe 1.
Furthermore, even if the adverse conditions in which the axial sensitization zone X is formed in the internal structure of the metal tube 1 along the second buttering layer 5 are taken into consideration, it is covered with the first and second buttering layers. And in the presence of a corrosion factor, the main inner and outer surfaces of the metal pipe 1 undergo a phenomenon such as stress corrosion cracking in response to the tensile stress of the buttering layer in the axial direction and the circumferential direction in the direction in which the compressive stress is applied. It is to convert to a state that can be protected from.
[他の実施例] 第4図は、本発明における金属管の溶接方法を、沸騰水
型原子炉の再循環系入口ノズルの部分に適用した場合の
構造例を示すものである。[Other Embodiments] FIG. 4 shows a structural example in which the method for welding a metal tube according to the present invention is applied to the recirculation system inlet nozzle of a boiling water reactor.
原子炉圧力容器6における再循環系入口用ノズル7の先
端部分に、セイフエンド8が溶接継手9によって取り付
けられるとともに、これらノズル7及びセイフエンド8
を母管10として、母管10の内面に、流体の温度差による
応力発生を少なくするためのサーマルスリーブ11が、基
部溶接部12よって取り付けられる構造である場合、該サ
ーマルスリーブ11における途中の溶接継手3が、本発明
に係る金属管の溶接方法の適用対象となる。A safety end 8 is attached to the tip portion of the recirculation system inlet nozzle 7 in the reactor pressure vessel 6 by a welded joint 9, and the nozzle 7 and the safety end 8 are also attached.
As the mother pipe 10, the inner surface of the mother pipe 10, the thermal sleeve 11 for reducing the stress generation due to the temperature difference of the fluid, when the structure is attached by the base welded portion 12, in the middle of the thermal sleeve 11 The joint 3 is an application target of the metal pipe welding method according to the present invention.
この場合において、母管10及びサーマルスリーブ11の内
部には、腐食性流体である原子炉冷却水が挿通されると
ともに、母管10とサーマルスリーブ11との間に形成され
る筒状中空部13にも、原子炉冷却水、つまり、腐食性流
体が介在する。In this case, the reactor cooling water, which is a corrosive fluid, is inserted into the mother tube 10 and the thermal sleeve 11, and the tubular hollow portion 13 formed between the mother tube 10 and the thermal sleeve 11 is formed. Also, the reactor cooling water, that is, the corrosive fluid intervenes.
したがって、サーマルスリーブ11を基部溶接部12の部分
から取り外した状態で扱うことにより、第1図ないし第
3図で説明した一実施例に準じて、溶接方法を適用でき
ることになる。Therefore, by handling the thermal sleeve 11 with it removed from the base welded portion 12, the welding method can be applied in accordance with the embodiment described with reference to FIGS.
なお、特に、第4図におけるセーフエンド8及びサーマ
ルスリーブ11の場合において、鎖線Y−Y′の部分から
矢印で示すように切り離し、修理あるいは新規のものと
交換する場合等であると、第1図における溶接継手3の
部分の連結を先に行なうとともに、第4図に示す基部溶
接部12を形成することによって、サーマルスリーブ11を
母管10の内部に取り付けた状態としておいて、第2のバ
タリング層5を形成することができ、この場合に、サー
マルスリーブ11の回り筒状中空部13に、原子炉冷却水等
の流体を存在させた状態で、第2のバタリング層5を形
成することができる。つまり、第2のバタリング層5を
形成するための溶接入熱量を前述した範囲に設定するこ
とによって、金属管1への熱影響を抑制しているので、
流体を存在させることによって、金属管1の外面が冷却
されることにはなるが、本質的に大きな影響が現れるこ
とがない。In particular, in the case of the safe end 8 and the thermal sleeve 11 in FIG. 4, the case where the chain end YY 'is cut off as shown by an arrow and repaired or replaced with a new one, By connecting the parts of the welded joint 3 in the figure first and forming the base welded portion 12 shown in FIG. 4, the thermal sleeve 11 is kept inside the mother pipe 10 and the second The buttering layer 5 can be formed, and in this case, the second buttering layer 5 is formed in the hollow cylindrical portion 13 of the thermal sleeve 11 in the presence of a fluid such as reactor cooling water. You can That is, by setting the welding heat input amount for forming the second buttering layer 5 in the above-described range, the heat influence on the metal pipe 1 is suppressed,
The presence of the fluid causes the outer surface of the metal tube 1 to be cooled, but essentially does not exert a great influence.
また、第1図に示す溶接開先は、第1のバタリング溶接
に先立って、予め形成しておくこともできる。Further, the welding groove shown in FIG. 1 can be formed in advance prior to the first buttering welding.
さらに、金属管1の炭素含有量が少なく、肉厚が約10mm
以上の場合には、第1のバタリング層4及び第2のバタ
リング層5の形成時に、溶加棒を加えず、単に溶接トー
チで加熱溶融することによっても、ほぼ同等の効果が得
られることは言うまでもない。Furthermore, the carbon content of the metal tube 1 is low, and the wall thickness is about 10 mm.
In the above case, when the first buttering layer 4 and the second buttering layer 5 are formed, substantially the same effect can be obtained by simply heating and melting with a welding torch without adding a filler rod. Needless to say.
「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係る金属管の溶接方法
は、溶接予定箇所の中心から離間した管内面に第1のバ
タリング溶接を行ない、溶接予定箇所における溶接継手
を形成した後、溶接継手部分を覆うように、第1のバタ
リング溶接部の間に、第2のバタリング溶接を行なうも
のであるから、次のような優れた効果を奏する。"Effects of the Invention" As described above, in the method for welding a metal pipe according to the present invention, the first buttering welding is performed on the inner surface of the pipe separated from the center of the planned welding spot to form the welded joint at the planned welding spot. After that, since the second buttering welding is performed between the first buttering welding portions so as to cover the welded joint portion, the following excellent effects are exhibited.
溶接継手の内面を広い範囲にわたってバタリング層で
覆い、腐食性流体から保護した状態とすることができ
る。The inner surface of the welded joint can be covered with a buttering layer over a wide area so as to be protected from a corrosive fluid.
溶接継手の外面近傍を圧縮応力場として、溶接継手形
成時に鋭敏化域を生じる場合でも、応力腐食割れ等の現
象が進行することを妨げすることができる。Even when a sensitized region is generated during the formation of a welded joint, it is possible to prevent a phenomenon such as stress corrosion cracking from progressing by using the vicinity of the outer surface of the welded joint as a compressive stress field.
バタリング層で覆うことによって、その直下の金属組
織中に圧縮応力を付与し、また、バタリング層を金属管
の内面に沿った方向に形成することによって、鋭敏化域
が形成された場合でも、金属管の厚さ方向へ応力腐食割
れの進行を妨げることができる。By covering with a buttering layer, a compressive stress is applied to the metal structure immediately below it, and by forming the buttering layer in the direction along the inner surface of the metal tube, even if the sensitized area is formed, It is possible to prevent the progress of stress corrosion cracking in the thickness direction of the pipe.
原子炉圧力容器におけるノズル部分のサーマルスリー
ブへの応力腐食割れ対策等に適用することができる。It can be applied to measures against stress corrosion cracking of the thermal sleeve at the nozzle of the reactor pressure vessel.
第1図は本発明に係る金属管の溶接方法によって形成さ
れる溶接継手の一実施例を示す要部の断面図、第2図は
第1図における溶接継手近傍の処理後の応力分布図、第
3図は本発明に係る金属管の溶接方法における工程例の
説明図、第4図は沸騰水型原子炉の再循環系入口ノズル
の部分の構造例を示す縦断面図である。 1……金属管、 2……溶接開先、 3……溶接継手、 4……第1のバタリング層、 5……第2のバタリング層、 6……原子炉圧力容器、 7……ノズル、 8……セーフエンド、 9……溶接継手、 10……母管、 11……サーマルスリーブ、 12……基部溶接部、 13……筒状中空部。FIG. 1 is a sectional view of an essential part showing an embodiment of a welded joint formed by the method for welding a metal pipe according to the present invention, and FIG. 2 is a stress distribution diagram after treatment in the vicinity of the welded joint in FIG. 1, FIG. 3 is an explanatory view of an example of steps in the method for welding a metal pipe according to the present invention, and FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing an example of the structure of a recirculation system inlet nozzle of a boiling water reactor. 1 ... Metal tube, 2 ... Welding groove, 3 ... Weld joint, 4 ... First buttering layer, 5 ... Second buttering layer, 6 ... Reactor pressure vessel, 7 ... Nozzle, 8: Safe end, 9: Weld joint, 10: Mother tube, 11: Thermal sleeve, 12: Base weld, 13: Cylindrical hollow part.
Claims (1)
面に第1のバタリング溶接を行なう工程と、前記溶接継
手予定箇所の溶接を行なう工程と、溶接継手予定箇所に
おおける管内面を覆って前記第1のバタリング溶接部の
間に第2のバタリング溶接を行なう工程とからなること
を特徴とする金属管の溶接方法。1. A step of performing a first buttering welding on an inner surface of a pipe distant from the center of a planned welding joint, a step of welding the planned welding joint portion, and a pipe inner surface at the planned welding joint portion. And a step of performing second buttering welding between the first buttering welded portions.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP3111987A JPH0734992B2 (en) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | Welding method for metal pipes |
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JPS63199075A JPS63199075A (en) | 1988-08-17 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101500086B1 (en) * | 2013-06-17 | 2015-03-06 | 주식회사 포스코 | WELD METAL JOINT OF HIGH Mn STEEL WITH EXCELLENT HOT CRACKING RESISTANCE |
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JP4134427B2 (en) * | 1999-03-08 | 2008-08-20 | 株式会社Ihi | Pipe material welding method and existing pipe joint repair method |
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1987
- 1987-02-13 JP JP3111987A patent/JPH0734992B2/en not_active Expired - Lifetime
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