JPH08267248A - クラッドパイプの突合せ溶接方法 - Google Patents
クラッドパイプの突合せ溶接方法Info
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- JPH08267248A JPH08267248A JP7316395A JP7316395A JPH08267248A JP H08267248 A JPH08267248 A JP H08267248A JP 7316395 A JP7316395 A JP 7316395A JP 7316395 A JP7316395 A JP 7316395A JP H08267248 A JPH08267248 A JP H08267248A
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- welding
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 サワー油井用配管材等として使用される２層
構造のクラッドパイプ（内層：高ニッケルステンレス
鋼，外層：炭素鋼）の突き合せ溶接による管継手部の溶
接品質の改良。 【構成】 高Ｎｉステンレス鋼からなる内層１１と、炭
素鋼からなる外層１２の同心円状積層構造を有するクラ
ッドパイプ１０同士を突き合わせ、開先Ｇ内に高Ｎｉス
テンレス鋼からなる溶接金属層Ｗa 、バッファ層Ｗb 、
および炭素鋼からなる外層溶接金属層Ｗc を積層形成す
る溶接において、バッファ層Ｗb を純ニッケル系材料で
形成する。
構造のクラッドパイプ（内層：高ニッケルステンレス
鋼，外層：炭素鋼）の突き合せ溶接による管継手部の溶
接品質の改良。 【構成】 高Ｎｉステンレス鋼からなる内層１１と、炭
素鋼からなる外層１２の同心円状積層構造を有するクラ
ッドパイプ１０同士を突き合わせ、開先Ｇ内に高Ｎｉス
テンレス鋼からなる溶接金属層Ｗa 、バッファ層Ｗb 、
および炭素鋼からなる外層溶接金属層Ｗc を積層形成す
る溶接において、バッファ層Ｗb を純ニッケル系材料で
形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、サワー油井用配管材等
の耐食管材として使用される同心円状積層構造を有する
クラッドパイプの突合せ溶接方法に関する。
の耐食管材として使用される同心円状積層構造を有する
クラッドパイプの突合せ溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】腐食環境に供される配管材、例えばサワ
ーガス（塩化物，炭酸ガス，硫化水素ガス等を含む高温
高圧の腐食性ガス）を輸送するサワー油井用配管材は、
腐食物質に対する耐食性と、高温・高圧に耐える強度と
が要求される。その管材として、図２に示すように、管
体１０を内層１１と外層１２の積層体とし、内層１１を
インコロイ８２５合金（38〜46Ｎｉ−19.5〜23.5Ｃｒ−
2.5 〜3.5 Ｍｏ−1.5 〜3 Ｃｕ−0.6 〜1.2 Ｔｉ−Ｆ
ｅ）等の高Ｎｉステンレス鋼で形成し、外層１２をAPI
5L X60相当材（0.08〜0.12Ｃ−0.2 〜0.4 Ｓｉ−0.8 〜
1.2 Ｍｎ−0.2 〜0.4 Ｎｉ−0.05〜0.15Ｃｒ−0.15〜0.
25Ｍｏ−Ｆｅ）等の高強度炭素鋼で形成したクラッドパ
イプ（遠心力鋳造管）が使用されている。上記クラッド
パイプの突合せ溶接として、図１に示すように、開先Ｇ
内の溶接金属層を、Ｗa ，Ｗb およびＷc の３層とし、
Ｗa 層（内層溶接金属層）を、内層１１と同種の高Ｎｉ
ステンレス鋼で形成し、バッファ層としてＷb 層をはさ
み、その上に外層１２と同種の炭素鋼からなるＷc 層
（外層溶接金属層）を形成する方法が行われている。バ
ッファ層Ｗb は、内層溶接金属層Ｗa と、その上に形成
される外層溶接金属層Ｗc との間の融合不良を抑制防止
すると共に、両層間の健全な融着結合を確保するための
層であり、そのバッファ層Ｗb は、純鉄系溶接材料を使
用して、適当な層厚（約１〜３mm）に形成される。
ーガス（塩化物，炭酸ガス，硫化水素ガス等を含む高温
高圧の腐食性ガス）を輸送するサワー油井用配管材は、
腐食物質に対する耐食性と、高温・高圧に耐える強度と
が要求される。その管材として、図２に示すように、管
体１０を内層１１と外層１２の積層体とし、内層１１を
インコロイ８２５合金（38〜46Ｎｉ−19.5〜23.5Ｃｒ−
2.5 〜3.5 Ｍｏ−1.5 〜3 Ｃｕ−0.6 〜1.2 Ｔｉ−Ｆ
ｅ）等の高Ｎｉステンレス鋼で形成し、外層１２をAPI
5L X60相当材（0.08〜0.12Ｃ−0.2 〜0.4 Ｓｉ−0.8 〜
1.2 Ｍｎ−0.2 〜0.4 Ｎｉ−0.05〜0.15Ｃｒ−0.15〜0.
25Ｍｏ−Ｆｅ）等の高強度炭素鋼で形成したクラッドパ
イプ（遠心力鋳造管）が使用されている。上記クラッド
パイプの突合せ溶接として、図１に示すように、開先Ｇ
内の溶接金属層を、Ｗa ，Ｗb およびＷc の３層とし、
Ｗa 層（内層溶接金属層）を、内層１１と同種の高Ｎｉ
ステンレス鋼で形成し、バッファ層としてＷb 層をはさ
み、その上に外層１２と同種の炭素鋼からなるＷc 層
（外層溶接金属層）を形成する方法が行われている。バ
ッファ層Ｗb は、内層溶接金属層Ｗa と、その上に形成
される外層溶接金属層Ｗc との間の融合不良を抑制防止
すると共に、両層間の健全な融着結合を確保するための
層であり、そのバッファ層Ｗb は、純鉄系溶接材料を使
用して、適当な層厚（約１〜３mm）に形成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記溶接法により形成
される管継手の溶接部は、バッファ層Ｗb に溶接割れを
生じ易いという問題がある。また、そのバッファ層Ｗb
は著しく硬質（ＨV10 約３５０）であり、クラッドパイ
プの実機使用過程で亀裂・破損を生じ易く、配管構築材
としての安定性に乏しい。本発明は、クラッドパイプの
突合せ溶接における上記問題を解決するための改良され
た溶接方法を提供するものである。
される管継手の溶接部は、バッファ層Ｗb に溶接割れを
生じ易いという問題がある。また、そのバッファ層Ｗb
は著しく硬質（ＨV10 約３５０）であり、クラッドパイ
プの実機使用過程で亀裂・破損を生じ易く、配管構築材
としての安定性に乏しい。本発明は、クラッドパイプの
突合せ溶接における上記問題を解決するための改良され
た溶接方法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の溶接方法は、高
Ｎｉステンレス鋼からなる内層と、炭素鋼からなる外層
との同心円状積層構造を有するクラッドパイプ同士を突
合せ、開先内に高Ｎｉステンレス鋼からなる溶接金属
層、バッファ層、および炭素鋼からなる溶接金属層をこ
の順に積層形成する溶接方法において、バッファ層を純
ニッケル系材料で形成することを特徴としている。
Ｎｉステンレス鋼からなる内層と、炭素鋼からなる外層
との同心円状積層構造を有するクラッドパイプ同士を突
合せ、開先内に高Ｎｉステンレス鋼からなる溶接金属
層、バッファ層、および炭素鋼からなる溶接金属層をこ
の順に積層形成する溶接方法において、バッファ層を純
ニッケル系材料で形成することを特徴としている。
【０００５】
【作用】純ニッケル系溶接材料で形成されたバッファ層
Ｗb は、純鉄系バッファ層と同じように下層の溶接金属
層Ｗa と上層の溶接金属Ｗc との融合不良を阻止しつつ
両層の強固な融着結合を形成し、しかも純鉄系バッファ
層のような高温割れがなく、その硬度もＨV10 約１６０
〜３００程度と、純鉄系バッファ層に比べ延靱性に富
み、クラッドパイプの管継手部の健全性を高める。
Ｗb は、純鉄系バッファ層と同じように下層の溶接金属
層Ｗa と上層の溶接金属Ｗc との融合不良を阻止しつつ
両層の強固な融着結合を形成し、しかも純鉄系バッファ
層のような高温割れがなく、その硬度もＨV10 約１６０
〜３００程度と、純鉄系バッファ層に比べ延靱性に富
み、クラッドパイプの管継手部の健全性を高める。
【０００６】本発明の溶接母材であるクラッドパイプ
は、内層１１が高ステンレス鋼（インコロイ825 等）か
らなり、外層が炭素鋼（API 5L X60等）からなる、遠心
力鋳造等により製造された２層構造管である。その管継
手の溶接施工において開先の底部の溶接金属層Ｗa （内
層溶接金属層）は、母材の内層１１と同等以上の耐食性
を有する溶接材料、例えばＡＷＳ規格「A5.14 ER NiCrM
o-3 」等が使用され、その内層溶接金属層Ｗa の上に積
層される溶接金属Ｗc （外層溶接金属層）を形成する溶
接材料には、母材外層１２と同種の炭素鋼、例えば、Ａ
ＷＳ規格「A5.28 ER80S-G 」等が使用される。
は、内層１１が高ステンレス鋼（インコロイ825 等）か
らなり、外層が炭素鋼（API 5L X60等）からなる、遠心
力鋳造等により製造された２層構造管である。その管継
手の溶接施工において開先の底部の溶接金属層Ｗa （内
層溶接金属層）は、母材の内層１１と同等以上の耐食性
を有する溶接材料、例えばＡＷＳ規格「A5.14 ER NiCrM
o-3 」等が使用され、その内層溶接金属層Ｗa の上に積
層される溶接金属Ｗc （外層溶接金属層）を形成する溶
接材料には、母材外層１２と同種の炭素鋼、例えば、Ａ
ＷＳ規格「A5.28 ER80S-G 」等が使用される。
【０００７】内層溶接金属層Ｗa と外層溶接金属層Ｗc
の層間のバッファ層Ｗb は、純ニケル系材料、好ましく
はＮｉ含有量９０％以上の溶接材料を使用して形成され
る。そのバッファ層形成用溶接材料の具体例として、JI
S Z3224 DNi-1 （Ｎｉ：92.0％以上, Ｃ：0.1 ％以下,
Ｓｉ：1.25％以下,Ｍｎ：0.75％以下, Ｃｕ：0.25％以
下, Ｆｅ：0.76％以下, Ａｌ：1 ％以下, Ｔｉ：1 〜4
％）、JIS Z3334 YNi-1（Ｎｉ：93.0％以上, Ｃ：0.15
％以下, Ｓｉ：0.75％以下, Ｍｎ：1 以下, Ｃｕ：0.25
％以下, Ｆｅ：1 ％以下, Ａｌ：1.5 ％以下, Ｔｉ：1
〜3.5 ％）、等が挙げられる。
の層間のバッファ層Ｗb は、純ニケル系材料、好ましく
はＮｉ含有量９０％以上の溶接材料を使用して形成され
る。そのバッファ層形成用溶接材料の具体例として、JI
S Z3224 DNi-1 （Ｎｉ：92.0％以上, Ｃ：0.1 ％以下,
Ｓｉ：1.25％以下,Ｍｎ：0.75％以下, Ｃｕ：0.25％以
下, Ｆｅ：0.76％以下, Ａｌ：1 ％以下, Ｔｉ：1 〜4
％）、JIS Z3334 YNi-1（Ｎｉ：93.0％以上, Ｃ：0.15
％以下, Ｓｉ：0.75％以下, Ｍｎ：1 以下, Ｃｕ：0.25
％以下, Ｆｅ：1 ％以下, Ａｌ：1.5 ％以下, Ｔｉ：1
〜3.5 ％）、等が挙げられる。
【０００８】本発明の管継手を形成するための溶接施工
は、バッファ層Ｗb の溶接材料として純ニッケル系のも
のを使用する点を除いて、純鉄系溶接材料を使用してい
る従来の溶接施工と同様に行えばよい。すなわち、管端
部に適宜形状の開先（Ｕ字型開先, Ｖ型開先等）を形成
し、内層溶接金属層Ｗa ，バッファ層Ｗb および外層溶
接金属層Ｗc のビードを積層形成することにより管継手
を形成する。溶接方法はＴＩＧ溶接, ＭＩＧ溶接, 被覆
アーク溶接等を適宜採用することができるが、内層溶接
金属層Ｗa ，バッファ層Ｗb の形成は、溶接入熱量の制
御性等の点から、ＴＩＧ溶接を適用するのが好ましい。
内層溶接金属層Ｗa の層厚は、母材管体１０の内層１１
と同等ないしそれよりやや厚め（例えば、母材内層の層
厚約３〜８mmに対し、約４〜９mm）とすればよく、また
バッファ層Ｗb の層厚は約１〜３mm程度であればよい。
は、バッファ層Ｗb の溶接材料として純ニッケル系のも
のを使用する点を除いて、純鉄系溶接材料を使用してい
る従来の溶接施工と同様に行えばよい。すなわち、管端
部に適宜形状の開先（Ｕ字型開先, Ｖ型開先等）を形成
し、内層溶接金属層Ｗa ，バッファ層Ｗb および外層溶
接金属層Ｗc のビードを積層形成することにより管継手
を形成する。溶接方法はＴＩＧ溶接, ＭＩＧ溶接, 被覆
アーク溶接等を適宜採用することができるが、内層溶接
金属層Ｗa ，バッファ層Ｗb の形成は、溶接入熱量の制
御性等の点から、ＴＩＧ溶接を適用するのが好ましい。
内層溶接金属層Ｗa の層厚は、母材管体１０の内層１１
と同等ないしそれよりやや厚め（例えば、母材内層の層
厚約３〜８mmに対し、約４〜９mm）とすればよく、また
バッファ層Ｗb の層厚は約１〜３mm程度であればよい。
【０００９】
【実施例】２層クラッドパイプ（遠心力鋳造管体）を溶
接母材として、突合せ溶接を行い、図１に示す層構造の
溶接部を有する下記供試管体１および２を得た。 供試管体１（発明例）：純ニッケル系バッファ層形成 供試管体２（比較例）：純鉄系バッファ層形成
接母材として、突合せ溶接を行い、図１に示す層構造の
溶接部を有する下記供試管体１および２を得た。 供試管体１（発明例）：純ニッケル系バッファ層形成 供試管体２（比較例）：純鉄系バッファ層形成
【００１０】〔１〕溶接母材 (1)管サイズ（mm）：内径117,外径151 （内層厚 4.5-5.
0, 外層厚 11-11.5） (2)材種 内層：高Ｎｉステンレス鋼（C 0.02, Si 0.35, Mn 0.2
6, P 0.015, S 0.003,Ni 38.3, Cr 20.3, Mo 3.45, Cu
1.50, Nb 0.90(％),インコロイ825 相当材) 外層：炭素鋼（C 0.11,Si 0.22. Mn 0.92, P 0.011, S
0.006, Ni 0.28, Cr 0.09, Mo 0.19, V 0.08 (％), APX
5L X60 相当材）
0, 外層厚 11-11.5） (2)材種 内層：高Ｎｉステンレス鋼（C 0.02, Si 0.35, Mn 0.2
6, P 0.015, S 0.003,Ni 38.3, Cr 20.3, Mo 3.45, Cu
1.50, Nb 0.90(％),インコロイ825 相当材) 外層：炭素鋼（C 0.11,Si 0.22. Mn 0.92, P 0.011, S
0.006, Ni 0.28, Cr 0.09, Mo 0.19, V 0.08 (％), APX
5L X60 相当材）
【００１１】〔２〕開先加工 開先形状：Ｕ字型、 開先角度：30°、 ルート半径：
4 mm ルート間隔：4.0 mm、 ルート厚さ：1.6 mm
4 mm ルート間隔：4.0 mm、 ルート厚さ：1.6 mm
【００１２】〔３〕溶接材料の材種 (3.1)内層部盛金用溶接棒：AWS A5.14 ER NiCrMo-3 相
当材 C 0.03, Si 0.17, Mn 0.04, P 0.007, S 0.001, Ni 61.
38, Cr 22.08, Mo 8.91, Cu 0.07, Fe 3.26, Nb+Ta 3.4
9, Ti 0.28, Al 0.02 (%) (3.2)バッファ層形成用溶接棒 ＊純ニッケル系溶接棒：JIS Z3224 DNi-1 (AWS A5.11 E
Ni-1相当材) Ni92.26, Fe0.05, Al0.63, Ti2.51, Cu0.01, Mn0.32, S
i0.13 (%) ＊純鉄系溶接棒： Pure Iron, C 0.003, Si 0.006, Mn 0.03,% ） (3.3)外層部盛金用溶接棒：AWS A5.28 ER80S-G 相当材 C 0.09, Si 0.03, Mn 1.79, P 0.02, S 0.02, Mo 0.5,
Cu 0.2, Fe Bal(%)
当材 C 0.03, Si 0.17, Mn 0.04, P 0.007, S 0.001, Ni 61.
38, Cr 22.08, Mo 8.91, Cu 0.07, Fe 3.26, Nb+Ta 3.4
9, Ti 0.28, Al 0.02 (%) (3.2)バッファ層形成用溶接棒 ＊純ニッケル系溶接棒：JIS Z3224 DNi-1 (AWS A5.11 E
Ni-1相当材) Ni92.26, Fe0.05, Al0.63, Ti2.51, Cu0.01, Mn0.32, S
i0.13 (%) ＊純鉄系溶接棒： Pure Iron, C 0.003, Si 0.006, Mn 0.03,% ） (3.3)外層部盛金用溶接棒：AWS A5.28 ER80S-G 相当材 C 0.09, Si 0.03, Mn 1.79, P 0.02, S 0.02, Mo 0.5,
Cu 0.2, Fe Bal(%)
【００１３】〔４〕溶接施工 内層部盛金形成 半自動ＴＩＧ溶接によりビードを積層形成。層厚６mm。 バッファ層形成 半自動ＴＩＧ溶接によりビードを積層形成。層厚約1.5
mm。 外層部盛金形成 自動ＴＩＧ溶接によりビードを積層形成。層厚115 mm。
mm。 外層部盛金形成 自動ＴＩＧ溶接によりビードを積層形成。層厚115 mm。
【００１４】上記各供試管体の継手部の引張強さ、バッ
ファ層の硬度測定、およびバッファ層の高温割れの検査
を行い、表１に示す結果を得た。引張試験は、溶接継手
部を管軸方向に横切る向きに、外層盛金部から切り出し
た試験片を使用してJIS Z2241 により行い、バッファ層
の硬度測定は、継手部を径方向に切断したバッファ層の
切断面を試験面としてJIS Z2244 に準拠して行った。バ
ッファ層の高温割れの検出は、液体浸透探傷法（カラー
チェック法）および放射線試験（ＲＴ法）により行っ
た。
ファ層の硬度測定、およびバッファ層の高温割れの検査
を行い、表１に示す結果を得た。引張試験は、溶接継手
部を管軸方向に横切る向きに、外層盛金部から切り出し
た試験片を使用してJIS Z2241 により行い、バッファ層
の硬度測定は、継手部を径方向に切断したバッファ層の
切断面を試験面としてJIS Z2244 に準拠して行った。バ
ッファ層の高温割れの検出は、液体浸透探傷法（カラー
チェック法）および放射線試験（ＲＴ法）により行っ
た。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１に示したように、発明例の供試管材１
（バッファ層Ｗb ：純ニッケル系）と比較例の供試管体
２（バッファ層Ｗb ：純鉄系）とを対しすると、供試管
体１（発明例）は、供試管体２（比較例）と同等の継手
強度を有する同時に、そのバッファ層の硬度は、供試管
体２のＨV10 ３４０〜３６０に対し、ＨV10 １６０〜２
８０と低く、またバッファ層の高温割れの発生も防止さ
れている。におけるバッファ層の硬度（ＨV10 ）を対比
すると、供試管体２は、ＨV10 ３４０〜３６０であるの
に対し、供試管体１のそれは、１６０〜２８０と、供試
管体２のような硬度上昇がなく、また高温割れの発生も
防止されている。
（バッファ層Ｗb ：純ニッケル系）と比較例の供試管体
２（バッファ層Ｗb ：純鉄系）とを対しすると、供試管
体１（発明例）は、供試管体２（比較例）と同等の継手
強度を有する同時に、そのバッファ層の硬度は、供試管
体２のＨV10 ３４０〜３６０に対し、ＨV10 １６０〜２
８０と低く、またバッファ層の高温割れの発生も防止さ
れている。におけるバッファ層の硬度（ＨV10 ）を対比
すると、供試管体２は、ＨV10 ３４０〜３６０であるの
に対し、供試管体１のそれは、１６０〜２８０と、供試
管体２のような硬度上昇がなく、また高温割れの発生も
防止されている。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、高Ｎｉステンレス鋼の
内層と炭素鋼の外層の２層クラッドパイプの突合せ溶接
において、バッファ層の溶接割れを防止すると共に、バ
ッファ層に延靱性が付与され、サワー油井配管材等の構
造部材としての信頼性を高めることができる。
内層と炭素鋼の外層の２層クラッドパイプの突合せ溶接
において、バッファ層の溶接割れを防止すると共に、バ
ッファ層に延靱性が付与され、サワー油井配管材等の構
造部材としての信頼性を高めることができる。
【図１】管継手部の溶接金属の積層構造を示す管軸方向
断面図である。
断面図である。
【図２】クラッドパイプの積層構造を示す管軸方向断面
図である。
図である。
１０：溶接母材（クラッドパイプ） １１：内層 １２：外層 Ｗa ：内層溶接金属層 Ｗb ：バッファ層 Ｗc ：外層溶接金属層
Claims (1)
- 【請求項１】 高Ｎｉステンレス鋼からなる内層と、炭
素鋼からなる外層との同心円状積層構造を有するクラッ
ドパイプ同士を突合せ、開先内に高Ｎｉステンレス鋼か
らなる内層溶接金属層、バッファ層、および炭素鋼から
なる外層溶接金属層をこの順に積層形成する溶接方法に
おいて、バッファ層を純ニッケル系材料で形成すること
を特徴とするクラッドパイプの突合せ溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7316395A JPH08267248A (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | クラッドパイプの突合せ溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7316395A JPH08267248A (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | クラッドパイプの突合せ溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08267248A true JPH08267248A (ja) | 1996-10-15 |
Family
ID=13510230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7316395A Pending JPH08267248A (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | クラッドパイプの突合せ溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08267248A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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