JPH10277773A - ステンレス鋼管の溶接施工方法 - Google Patents

ステンレス鋼管の溶接施工方法

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JPH10277773A
JPH10277773A JP9085193A JP8519397A JPH10277773A JP H10277773 A JPH10277773 A JP H10277773A JP 9085193 A JP9085193 A JP 9085193A JP 8519397 A JP8519397 A JP 8519397A JP H10277773 A JPH10277773 A JP H10277773A
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JP
Japan
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welding
stainless steel
heating
heat treatment
temperature
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Withdrawn
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JP9085193A
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Hayashi Sasano
林 笹野
Hideko Matsunaga
英子 松永
Kenji Sato
健二 佐藤
Katsumi Yamamoto
勝美 山本
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JGC Corp
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JGC Corp
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、溶接施工に関わるコストの
低減を達成し得るとともに、配管の用途が限定される不
都合を解消することの可能なステンレス鋼管の溶接施工
方法を提供することにある。 【解決手段】 本発明に関わるステンレス鋼管の溶接施
工方法では、溶接工程において低炭素含有12Crステ
ンレス鋼管を、溶接前および溶接中において熱管理する
ことなく共材溶接したのち、加熱処理工程において30
0℃以上かつ低炭素含有12Crステンレス鋼管におけ
る変態点以下の温度で溶接部を加熱している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステンレス鋼管の
溶接施工方法に関し、詳しくは12Crステンレス鋼管
を使用する配管、例えば天然ガス輸送ラインや海底パイ
プライン、さらには化学プラント等における硫化水素含
有ガス配管や、二酸化炭素含有ガス配管等を対象とした
溶接施工方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、天然ガス輸送ラインや海底パイ
プライン等は、機械的性質やコスト等を考慮して12C
rステンレス鋼管を採用し、この12Crステンレス鋼
管を溶接施工により接合することによって建設されてい
る。ステンレス鋼管の溶接施工方法の1つとして、遠心
鋳造により製作された12Crステンレス鋼管を、素管
と同質の溶接材料(SUS410系ステンレス鋼)を用
いて共材溶接する方法がある。この溶接施工方法では、
12Crステンレス鋼管の遅れ割れ感受性が高いことか
ら、予熱、パス間温度管理、溶接後熱処理等、溶接施工
中において厳密な熱管理を必要とし、このため熱管理に
関わる諸設備の用意や作業の繁雑化に伴なって溶接施工
に関わるコストが大幅に高騰する不都合があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、他のステンレス
鋼管の溶接施工方法として、熱間引抜きにより製作され
た12Crステンレス鋼管を、25Crステンレス鋼等
の2相ステンレス鋼を溶接材料に用いて溶接する方法が
ある。この溶接施工方法によれば、上述した12Crス
テンレス鋼管の炭素含有量が少ないことから、周知の如
く溶接性の改善が為されるとともに、予熱や溶接後熱処
理等の熱管理を必要としない。反面、上述の溶接施工方
法により接合された配管は、硬化によって溶接部の延性
が低下するため、溶接部に硬さ制限を要求する流体、例
えば硫化水素を含有する流体等には適用できず、配管の
用途が大幅に限定されてしまう。また、溶接部の延性を
向上させるべく溶接後熱処理を実施した場合には、溶接
金属にδ相が生成して脆化を招くために、配管の用途が
限定される不都合を免れ得ない。上記実状に鑑みて、本
発明の目的は、溶接施工に関わるコストの低減を達成し
得るとともに、配管の用途が限定される不都合を解消す
ることの可能なステンレス鋼管の溶接施工方法を提供す
ることにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明に関わるステンレ
ス鋼管の溶接施工方法では、溶接工程において低炭素含
有12Crステンレス鋼管を、溶接前および溶接中にお
いて熱管理することなく共材溶接したのち、加熱処理工
程において300℃以上かつ低炭素含有12Crステン
レス鋼管における変態点以下の温度で溶接部を加熱する
ことにより上記目的を達成している。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明に関わるステンレス
鋼管の溶接施工方法を、化学プラントにおける硫化水素
含有ガス配管の建設を例に上げて詳細に説明する。
【0006】本発明に関わるステンレス鋼管の溶接施工
方法では、先ず低炭素含有12Crステンレス鋼管から
成る素管同士を、素管と同材質の溶接材料を用いて共材
溶接することにより互いに接合する(溶接工程)。
【0007】ここで、素管同士を接合する溶接工程で
は、溶接作業前において素管に対する何らの予熱処理も
実施しておらず、また溶接作業中においてもパス間温度
管理を実施していない。すなわち、上記溶接工程におい
ては、溶接作業前および溶接作業中に何らの熱管理も行
なってはいない。
【0008】なお、素管(低炭素含有12Crステンレ
ス鋼管)は、熱間引抜きにより製造された市販品であ
り、その成分(重量%)はCr:11.5〜13.5 %、Ni:
0.5〜6.5 %、Mo:2.5 % 以下、C:0.015 % 以下
(因みに従来の遠心鋳造管における炭素含有量の1/10)
である。
【0009】一方、共材溶接に用いられる溶接材料の成
分は、上述した素管を構成する低炭素含有12Crステ
ンレス鋼管の成分と同一(但し、Cの含有量の規定な
し)である。なお、上記溶接材料としては、成分が素管
と完全に一致する材料のみならず、微量成分等の含有量
が相違する材料をも含むことは言うまでもない。
【0010】素管同士の溶接作業は、コストと作業能率
とを考慮した普遍的な作業工程、詳しくはTIG(タン
グステンイナートガス)溶接法によって1〜2層程度ま
で全周溶接したのち、被覆アーク溶接法によって所定の
厚さまで全周溶接することにより行なわれる。
【0011】なお、素管同士の溶接作業は、上述したT
IG溶接法と被覆アーク溶接法との組合せのみならず、
TIG溶接法あるいは被覆アーク溶接法の単独、さらに
種々の溶接方法単独あるいは組合わせによっても実施し
得ることは勿論である。
【0012】上述の如き溶接作業が完了することによ
り、素管同士を接合する溶接工程が終了したのち、溶接
部における延性の回復および遅れ割れの防止等を目的と
して、300℃以上かつ素管の変態点以下の間の温度で
溶接部を加熱する(加熱処理工程)。
【0013】ここで、先に示した如き成分の素管(低炭
素含有12Crステンレス鋼管)における変態点は約6
50℃であり、したがって本実施例における素管同士の
溶接部は、300℃から約650℃の間の温度範囲にお
いて加熱される。なお、変態点は素管の成分により変化
し、かつ素管の成分によって一義的に決まるものであ
り、先に示した如き成分範囲の素管においては変態点が
約650℃となる。
【0014】この加熱処理工程により、溶接部に含有さ
れた水素が追い出されて拡散する等の理由に基づいて、
後に詳述する曲げ試験の結果から明らかなように、溶接
部における延性の回復が認められる。
【0015】一方、上述した加熱処理工程において、素
管同士の溶接部を加熱する具体的な方法としては、ガス
バーナを用いてガス炎により加熱する方法、あるいは電
気ヒータや高周波誘導加熱によって電気的に加熱する方
法が採用されており、これら何れの加熱方法を採用した
加熱処理工程においても、溶接後熱処理に使用される温
度管理の行き届いた熱処理炉を必要とすることはない。
【0016】なお、ガスバーナによる加熱方法では、手
持ちのガスバーナが用いられるが、予熱用のリングバー
ナを用いることによって、溶接部における温度分布を更
に改善することができる。
【0017】また、ガスバーナによる加熱方法以外に
も、上述の如く電気的な加熱方法を採用することが可能
であり、特に高周波誘導加熱は高速加熱と均熱性とに優
れているため、極めて望ましい加熱処理を実施すること
が可能となる。
【0018】さらに、高周波誘導加熱による加熱方法で
は、平面上において巻回形成された加熱コイルを難燃性
および柔軟性等を備えたベースシートに取り付けて成
り、ベースシートを配管溶接部に巻き付けて装着するこ
とで加熱コイルを溶接部に取り付けるよう構成したワン
タッチ式の加熱コイルを採用することによって、溶接部
における温度分布および作業性の大幅な改善を達成する
ことが可能となる。
【0019】一方、溶接工程が終了した後に、加熱処理
工程を開始する時期は、溶接作業の直後が基本である
が、溶接部に遅れ割れの発生がないことを確認できれ
ば、配管の運用開始前の任意な時期に実施することも可
能である。
【0020】また、上述した加熱処理工程における溶接
部の加熱時間は、現場施工においてガスバーナを用いる
加熱方法を採用した場合、素管における肉厚等の条件に
より左右されるものの、2〜30分程度、好ましくは5
〜20分程度である。
【0021】なお、加熱処理工程における加熱作業が完
了したのち、素管同士の溶接部は放冷によって常温にま
で冷却される。
【0022】ここで、上述した加熱処理工程により溶接
部の延性が回復する事象を確認し得る試験結果を以下に
示す。
【0023】表1は、成分、形状、および溶接条件を同
等とする複数個の試験片に対して、加熱温度の相違する
延性回復熱処理を施したのち、各々の試験片に対して曲
げ試験を行なった結果を示すものである。
【0024】上記曲げ試験に供される各試験片の成分
(重量%)は、Cr:11.5〜13.5 %、Ni: 0.5〜 6.5
%、Mo: 2.5 %以下、C:0.015 % 以下である。ま
た、各試験片における外観の寸法は、幅 40mm ×長さ 1
50mmである。
【0025】試験片の溶接方法は、TIG溶接に次いで
被覆アーク溶接を実施する共材溶接であり、溶接材料と
しては12Crステンレス鋼の共材を使用している。ま
た、溶接作業時において予熱およびパス間温度管理を行
なわないことを熱管理条件としている。
【0026】延性回復熱処理条件は、試験片の加熱温度
を250℃、300℃、400℃、および700℃の4
種とし、各々の加熱温度における加熱処理時間を、加熱
炉等の均一温度条件下において5分に設定している。
【0027】曲げ試験は、JIS Z3122 「突合せ溶接継手
の曲げ試験方法」に基づいた周知のローラ曲げ試験であ
り、規定の曲率で試験片を曲げた際における表面割れの
程度を基準に照し合わせて、合格(表中の○)および不
合格(表中の×)の決定を行なっている。
【0028】ここで、表1から明らかなように、加熱温
度を300℃、あるいは400℃とした熱処理条件で
は、表曲げ、裏曲げおよび側曲げの各曲げ試験におい
て、それぞれ複数個の試験片の全てが合格となってい
る。
【0029】一方、加熱温度を250℃、あるいは70
0℃とした熱処理条件では、各曲げ試験において半数近
くの試験片が不合格となっている。これは、加熱温度が
250℃の場合には溶接金属中の水素が十分に拡散しな
い等の理由により、また加熱温度が700℃の場合には
溶接部の硬化によって延性が低下する等の理由により、
それぞれ溶接部における延性の回復が望めないことに起
因する。
【0030】すなわち、表1に開示された試験結果か
ら、300℃以上かつ低炭素含有12Crステンレス鋼
の変態点(約650℃)以下の温度で熱処理を施すこと
によって、溶接部における延性が回復する事象を確認す
ることができる。
【0031】上述した試験結果から明らかなように、本
発明に関わるステンレス鋼管の溶接施工方法では、素管
同士を接合する溶接工程が終了したのち、上述した如く
加熱処理工程において300℃以上、かつ低炭素含有1
2Crステンレス鋼の変態点(約650℃)以下の温度
で溶接部を加熱することにより、該溶接部の延性を回復
させることが可能である。
【0032】また、上記ステンレス鋼管の溶接施工方法
では、上述した如く溶接工程において予熱およびパス間
温度管理等、溶接作業前および溶接作業中における何ら
の熱管理も行なっていない。すなわち、溶接前の予熱や
溶接中のパス間温度管理、さらには溶接後熱処理等の厳
密な温度管理を必要とすることなく、配管の溶接部にお
ける延性を回復させることができる。
【0033】したがって、上述したステンレス鋼管の溶
接施工方法では、現状で安価に入手し得る低炭素含有1
2Crステンレス鋼管を用いていることと併せ、厳密な
温度管理に関わる諸設備や作業を必要としないことによ
り、溶接の施工に関わる全体のコストを大幅に低減する
ことができ、さらに溶接部の延性が改善されることによ
って、曲げ試験に合格し得る健全な溶接継手を容易に得
ることができ、さらに溶接部硬さ規定により配管の用途
が限定される不都合をも解消できる。
【0034】なお、本発明に関わるステンレス鋼管の溶
接施工方法は、実施例に示した化学プラントにおける硫
化水素含有ガス配管のみならず、化学プラントにおける
二酸化炭素含有ガス配管や、天然ガス輸送ラインおよび
海底パイプライン等、種々の流体を対象とした配管の溶
接施工方法として有効に適用し得ることは言うまでもな
い。
【0035】
【発明の効果】以上、詳述した如く、本発明に関わるス
テンレス鋼管の溶接施工方法では、溶接工程において低
炭素含有12Crステンレス鋼管を、溶接前および溶接
中において熱管理することなく共材溶接したのち、加熱
処理工程において300℃以上かつ低炭素含有12Cr
ステンレス鋼管における変態点以下の温度で溶接部を加
熱している。上述の如き構成によれば、溶接前の予熱や
溶接中のパス間温度管理、さらには溶接後熱処理等の厳
密な温度管理を必要とすることなく、配管の溶接部にお
ける延性を回復することができる。この結果、本発明に
関わるステンレス鋼管の溶接施工方法によれば、厳密な
温度管理に関わる諸設備や作業を必要としないため、溶
接の施工に関わるコストを大幅に低減することができ、
併せて溶接部の延性が改善されることにより、溶接後熱
処理なしに適用できるステンレス鋼管の用途が拡大し、
かつ溶接部硬さ規定によって配管の用途が限定される不
都合をも解消することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C22C 38/44 C22C 38/44 B23K 101:10 C21D 9/50 101A 1/34 R 1/42 C 1/52 F (72)発明者 山本 勝美 神奈川県横浜市南区別所一丁目14番1号 日揮株式会社横浜事業所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 低炭素含有12Crステンレス鋼管
    を、溶接前および溶接中において熱管理することなく共
    材溶接する溶接工程と、 溶接工程の終了後、300℃以上かつ低炭素含有12C
    rステンレス鋼管における変態点以下の温度で溶接部を
    加熱する加熱処理工程と、 を含んで成ることを特徴とするステンレス鋼管の溶接施
    工方法。
  2. 【請求項2】 加熱処理工程において、ガスバーナに
    より溶接部を加熱することを特徴とする請求項1記載の
    ステンレス鋼管の溶接施工方法。
  3. 【請求項3】 加熱処理工程において、電気ヒータに
    より溶接部を加熱することを特徴とする請求項1記載の
    ステンレス鋼管の溶接施工方法。
  4. 【請求項4】 加熱処理工程において、高周波誘導加
    熱により溶接部を加熱することを特徴とする請求項1記
    載のステンレス鋼管の溶接施工方法。
JP9085193A 1997-04-03 1997-04-03 ステンレス鋼管の溶接施工方法 Withdrawn JPH10277773A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008260987A (ja) * 2007-04-10 2008-10-30 Nippon Steel Corp 溶接鋼管の熱処理方法及び熱処理装置
CN104353973A (zh) * 2014-11-13 2015-02-18 江苏省常熟环通实业有限公司 一种奥氏体不锈钢管的制备方法
CN110193698A (zh) * 2018-02-26 2019-09-03 东普雷股份有限公司 拼焊毛坯压制成形品的制造方法

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