JPH1190830A - 表面改質方法 - Google Patents
表面改質方法Info
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- JPH1190830A JPH1190830A JP24884497A JP24884497A JPH1190830A JP H1190830 A JPH1190830 A JP H1190830A JP 24884497 A JP24884497 A JP 24884497A JP 24884497 A JP24884497 A JP 24884497A JP H1190830 A JPH1190830 A JP H1190830A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 腐食環境で用いられる金属製構造物等の腐食
に起因する損傷発生を未然に防止し、信頼性向上、寿命
延長を図る。 【解決手段】 金属からなる構造物または溶接部の表面
に、金属またはセラミック製のショットを、施工面の法
線方向とのなす角度が30度以上と低角度で投射すること
によって、表面に圧縮応力を付与するとともに、耐食性
の良好な塑性流動層を形成し、粒界腐食、腐食疲労、応
力腐食割れ等の腐食に起因する損傷の発生を防止する。
ショット径は 0.3〜 1.5mmとし、ショットの施工面への
衝突頻度は、 1.0×106 個／cm2 以上とすることが望ま
しい。
に起因する損傷発生を未然に防止し、信頼性向上、寿命
延長を図る。 【解決手段】 金属からなる構造物または溶接部の表面
に、金属またはセラミック製のショットを、施工面の法
線方向とのなす角度が30度以上と低角度で投射すること
によって、表面に圧縮応力を付与するとともに、耐食性
の良好な塑性流動層を形成し、粒界腐食、腐食疲労、応
力腐食割れ等の腐食に起因する損傷の発生を防止する。
ショット径は 0.3〜 1.5mmとし、ショットの施工面への
衝突頻度は、 1.0×106 個／cm2 以上とすることが望ま
しい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面改質方法に係
り、特に化学プラントや原子力プラント等の腐食環境で
用いられる構造物の表面や溶接部の耐食性を向上させる
表面改質方法に関する。
り、特に化学プラントや原子力プラント等の腐食環境で
用いられる構造物の表面や溶接部の耐食性を向上させる
表面改質方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、化学プラントや原子力プラン
トのような厳しい腐食環境で使用される構造物には、十
分な高温強度と耐食性とを有するステンレス鋼等の金属
材料が使用されている。
トのような厳しい腐食環境で使用される構造物には、十
分な高温強度と耐食性とを有するステンレス鋼等の金属
材料が使用されている。
【０００３】これらの構造用金属材料には、腐食疲労、
粒界腐食等の環境腐食、あるいは溶接部等に残留する引
張応力に起因して生じる応力腐食割れのような損傷が発
生するおそれがあるため、プラントの信頼性の向上や寿
命延長の観点から、プラントの建設時あるいは定期点検
時に、それらの損傷の発生を防止する対策が求められて
いる。
粒界腐食等の環境腐食、あるいは溶接部等に残留する引
張応力に起因して生じる応力腐食割れのような損傷が発
生するおそれがあるため、プラントの信頼性の向上や寿
命延長の観点から、プラントの建設時あるいは定期点検
時に、それらの損傷の発生を防止する対策が求められて
いる。
【０００４】例えば原子力プラントの長期運転に伴い、
従来から、種々の予防保全、機器の交換、補修等の技術
開発が行われており、定期点検時に自動機器を炉内に設
置して炉内機器にアクセスし、各種の対策を実施するこ
とが考えられている。そして、これらの対策の中で、応
力腐食割れを防止する対策の一つとして、ショットピー
ニングがある。
従来から、種々の予防保全、機器の交換、補修等の技術
開発が行われており、定期点検時に自動機器を炉内に設
置して炉内機器にアクセスし、各種の対策を実施するこ
とが考えられている。そして、これらの対策の中で、応
力腐食割れを防止する対策の一つとして、ショットピー
ニングがある。
【０００５】これは、遠心力や圧縮空気等によって加速
された金属製またはセラミック製の小球（ショット）
を、部材の表面に対してほぼ垂直に高速で衝突させ、シ
ョットの運動エネルギーによって表面の塑性加工を行な
い、圧縮応力を付与する技術である。また、応力腐食割
れを防止するための同様な技術として、特殊ツールによ
る表面研磨、ウォータジェットピーニング、ハンマーピ
ーニング、パルス状レーザ照射等が提案されている。
された金属製またはセラミック製の小球（ショット）
を、部材の表面に対してほぼ垂直に高速で衝突させ、シ
ョットの運動エネルギーによって表面の塑性加工を行な
い、圧縮応力を付与する技術である。また、応力腐食割
れを防止するための同様な技術として、特殊ツールによ
る表面研磨、ウォータジェットピーニング、ハンマーピ
ーニング、パルス状レーザ照射等が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の残留応力を圧縮応力に変換する改善方法は、いずれ
も、外部応力が負荷されたり高温に曝される腐食環境に
おいては、形成された圧縮応力が緩和され、有効性が失
われるおそれがあった。
の残留応力を圧縮応力に変換する改善方法は、いずれ
も、外部応力が負荷されたり高温に曝される腐食環境に
おいては、形成された圧縮応力が緩和され、有効性が失
われるおそれがあった。
【０００７】またこれらの方法は、材料の表面層には圧
縮応力を付与するが、金属組織にはほとんど影響を及ぼ
さないため、例えば粒界腐食が主因となって起こる損傷
に対しては、効果が期待できなかった。
縮応力を付与するが、金属組織にはほとんど影響を及ぼ
さないため、例えば粒界腐食が主因となって起こる損傷
に対しては、効果が期待できなかった。
【０００８】本発明は、これらの問題を解決するために
なされたもので、特に腐食環境で使用される金属材料か
らなる構造物または溶接部において、粒界腐食、応力腐
食割れ、腐食疲労等の腐食に起因する損傷を防止するた
めの表面改質方法を提供することを目的とする。
なされたもので、特に腐食環境で使用される金属材料か
らなる構造物または溶接部において、粒界腐食、応力腐
食割れ、腐食疲労等の腐食に起因する損傷を防止するた
めの表面改質方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の表面改質方法
は、金属からなる構造物または溶接部の表面に、金属ま
たはセラミックからなるショットを投射して打撃し、圧
縮応力を付与するにあたり、前記ショットの投射方向
と、前記構造物または溶接部の表面の法線方向とのなす
角度が、30度以上であることを特徴とする。
は、金属からなる構造物または溶接部の表面に、金属ま
たはセラミックからなるショットを投射して打撃し、圧
縮応力を付与するにあたり、前記ショットの投射方向
と、前記構造物または溶接部の表面の法線方向とのなす
角度が、30度以上であることを特徴とする。
【００１０】本発明は、ステンレス鋼をはじめとして、
ニッケル基合金、炭素鋼等、種々の構造用金属材料から
なる構造物または溶接部の表面の改質方法として、適用
可能である。
ニッケル基合金、炭素鋼等、種々の構造用金属材料から
なる構造物または溶接部の表面の改質方法として、適用
可能である。
【００１１】本発明に用いられるショットを構成する材
料としては、前記した施工対象の金属材料と同等または
それ以上の強度を有する材料であれば、金属でもセラミ
ックでもいずれの材料でも使用することができる。ショ
ットの径（直径）は、投射のし易さと後述する塑性流動
層の形成の容易さから、 0.3〜 1.5mmとすることが望ま
しい。
料としては、前記した施工対象の金属材料と同等または
それ以上の強度を有する材料であれば、金属でもセラミ
ックでもいずれの材料でも使用することができる。ショ
ットの径（直径）は、投射のし易さと後述する塑性流動
層の形成の容易さから、 0.3〜 1.5mmとすることが望ま
しい。
【００１２】本発明においては、このようなショットが
十分な運動エネルギーを持つように加速され、構造物ま
たは溶接部の表面に向かって高速で噴射あるいは投射さ
れるが、ショットの加速媒体としては、圧縮された空気
の他に、施工環境によっては、水（高圧水）を用いても
よい。例えば、原子炉の定期点検時に炉心機器に適用す
る場合には、高い放射線場での施工となる。そのため、
水を遮蔽体として水中で施工する必要があり、高圧水に
よりショットを搬送し投射する高圧水搬送型のショット
ピーニング装置を使用することが望ましい。また、プラ
ント建設時に適用する場合には、高速で回転する羽根車
に供給されたショットを、遠心力を利用して加速し投射
する機械式ショットピーニング装置の使用も可能であ
る。この装置を使用した場合には、一度に広い面積を施
工することができるため、施工時間の短縮が可能である
という利点を有する。さらにこれらの装置の他に、施工
面へのショットの投射角度やショットの衝突頻度を制御
することができる装置を、同様に使用することができ
る。
十分な運動エネルギーを持つように加速され、構造物ま
たは溶接部の表面に向かって高速で噴射あるいは投射さ
れるが、ショットの加速媒体としては、圧縮された空気
の他に、施工環境によっては、水（高圧水）を用いても
よい。例えば、原子炉の定期点検時に炉心機器に適用す
る場合には、高い放射線場での施工となる。そのため、
水を遮蔽体として水中で施工する必要があり、高圧水に
よりショットを搬送し投射する高圧水搬送型のショット
ピーニング装置を使用することが望ましい。また、プラ
ント建設時に適用する場合には、高速で回転する羽根車
に供給されたショットを、遠心力を利用して加速し投射
する機械式ショットピーニング装置の使用も可能であ
る。この装置を使用した場合には、一度に広い面積を施
工することができるため、施工時間の短縮が可能である
という利点を有する。さらにこれらの装置の他に、施工
面へのショットの投射角度やショットの衝突頻度を制御
することができる装置を、同様に使用することができ
る。
【００１３】本発明においては、金属からなる構造物ま
たは溶接部の表面（施工面）に対して、金属またはセラ
ミックからなるショットを、施工面の法線方向とのなす
投射角度が30度以上という低い角度で、従来からのショ
ットピーニングに比べて長い時間投射することによっ
て、表面が硬化され圧縮応力が付与されると同時に、塑
性流動層が形成され、さらにその上層の最も表層に、著
しい塑性変形による微細結晶層が形成される。すなわ
ち、構造物等の表面に、圧縮応力が付与された、塑性流
動層と微細結晶層とから成る多層構造が形成される。
たは溶接部の表面（施工面）に対して、金属またはセラ
ミックからなるショットを、施工面の法線方向とのなす
投射角度が30度以上という低い角度で、従来からのショ
ットピーニングに比べて長い時間投射することによっ
て、表面が硬化され圧縮応力が付与されると同時に、塑
性流動層が形成され、さらにその上層の最も表層に、著
しい塑性変形による微細結晶層が形成される。すなわ
ち、構造物等の表面に、圧縮応力が付与された、塑性流
動層と微細結晶層とから成る多層構造が形成される。
【００１４】本発明の表面改質処理を行なった後の金属
の断面組織を、図１（ｂ）に模式的に示す。なお、図１
（ａ）は、改質を行なう前の金属の断面組織を示したも
のである。これらの図において、符号１は、金属結晶
粒、２は結晶粒界、３は塑性流動層、４は微細結晶層を
それぞれ示している。
の断面組織を、図１（ｂ）に模式的に示す。なお、図１
（ａ）は、改質を行なう前の金属の断面組織を示したも
のである。これらの図において、符号１は、金属結晶
粒、２は結晶粒界、３は塑性流動層、４は微細結晶層を
それぞれ示している。
【００１５】一般に、金属の粒界腐食や応力腐食割れの
発生においては、腐食環境に接する結晶粒界２が優先的
発生サイトになるので、図１（ｂ）に示す多層構造の金
属組織は、粒界腐食や応力腐食割れの発生を抑制する効
果がある。また、塑性流動層３は、結晶変形により結晶
粒１が層状構造を成しているため、結晶粒界２が伝播経
路になる粒界破壊に対しては、仮に表面から亀裂が発生
しても材料内部に進展しにくく、亀裂進展の抑制効果が
得られる。なお、本発明により形成される塑性流動層３
の厚さは、構造物または溶接部の全厚に比べて十分薄い
ため、このような層の形成が部材全体の強度に与える影
響は極めて小さく、強度上の問題が新たに生じることが
ない。
発生においては、腐食環境に接する結晶粒界２が優先的
発生サイトになるので、図１（ｂ）に示す多層構造の金
属組織は、粒界腐食や応力腐食割れの発生を抑制する効
果がある。また、塑性流動層３は、結晶変形により結晶
粒１が層状構造を成しているため、結晶粒界２が伝播経
路になる粒界破壊に対しては、仮に表面から亀裂が発生
しても材料内部に進展しにくく、亀裂進展の抑制効果が
得られる。なお、本発明により形成される塑性流動層３
の厚さは、構造物または溶接部の全厚に比べて十分薄い
ため、このような層の形成が部材全体の強度に与える影
響は極めて小さく、強度上の問題が新たに生じることが
ない。
【００１６】さらに本発明において、形成される微細結
晶層４および塑性流動層３の厚さは、投射するショット
の径、投射角度、投射圧力、およびショットの衝突頻度
にそれぞれ依存するため、これらの条件を変えることに
よりある程度制御することができる。したがって、使用
される腐食環境と残留応力および外部応力の大きさによ
って、適切な層厚を選択することが望ましい。
晶層４および塑性流動層３の厚さは、投射するショット
の径、投射角度、投射圧力、およびショットの衝突頻度
にそれぞれ依存するため、これらの条件を変えることに
よりある程度制御することができる。したがって、使用
される腐食環境と残留応力および外部応力の大きさによ
って、適切な層厚を選択することが望ましい。
【００１７】本発明においてショットの衝突頻度は、塑
性流動組織の均一な形成のために、単位面積当たり 1.0
×106 個／cm2 以上とすることが望ましい。なお、好ま
しい衝突頻度は、単位面積当たり施工面に衝突するショ
ットの個数を、施工時間全体に亘って合計したものであ
り、単位時間当たりの衝突頻度は、ショットの径や投射
圧力等により異なるが、全体の施工時間が 1〜 2分間
と、従来からのショットピーニングに要する時間（数秒
〜10数秒間）よりもかなり長い時間となるように、施工
することが好ましい。
性流動組織の均一な形成のために、単位面積当たり 1.0
×106 個／cm2 以上とすることが望ましい。なお、好ま
しい衝突頻度は、単位面積当たり施工面に衝突するショ
ットの個数を、施工時間全体に亘って合計したものであ
り、単位時間当たりの衝突頻度は、ショットの径や投射
圧力等により異なるが、全体の施工時間が 1〜 2分間
と、従来からのショットピーニングに要する時間（数秒
〜10数秒間）よりもかなり長い時間となるように、施工
することが好ましい。
【００１８】施工面へのショットの衝突頻度は、以下に
示す試験により求められたものである。すなわち、空気
搬送型のショットピーニング装置を用い、直径 0.6mmの
ショット（鋼球）を、SUS304鋼からなる試験片の表面
に、投射圧力 5kgf/cm2 、投射距離（ショットを噴射す
るノズル先端と試験片との距離） 100mmで、投射角度お
よびショットの衝突頻度をそれぞれ変えて投射した。そ
して、試験片の断面金属組織の観察の結果から、均一な
塑性流動層の形成の有無をそれぞれ調べた。なお、この
試験では、ノズルを試験片の表面に対して一定速度で走
行させて施工し、ショットの衝突頻度は、ノズルの走行
速度と繰り返し施工回数とを調整することにより制御し
た。この試験結果を図２に示す。
示す試験により求められたものである。すなわち、空気
搬送型のショットピーニング装置を用い、直径 0.6mmの
ショット（鋼球）を、SUS304鋼からなる試験片の表面
に、投射圧力 5kgf/cm2 、投射距離（ショットを噴射す
るノズル先端と試験片との距離） 100mmで、投射角度お
よびショットの衝突頻度をそれぞれ変えて投射した。そ
して、試験片の断面金属組織の観察の結果から、均一な
塑性流動層の形成の有無をそれぞれ調べた。なお、この
試験では、ノズルを試験片の表面に対して一定速度で走
行させて施工し、ショットの衝突頻度は、ノズルの走行
速度と繰り返し施工回数とを調整することにより制御し
た。この試験結果を図２に示す。
【００１９】図２に示す試験結果から、投射角度、すな
わち試験片表面の法線とノズルの軸方向との成す角度が
30度以上で、試験片表面へのショットの衝突頻度が 1×
106個／cm2 以上の場合に、試験片全体に均一な塑性流
動組織が得られることがわかった。
わち試験片表面の法線とノズルの軸方向との成す角度が
30度以上で、試験片表面へのショットの衝突頻度が 1×
106個／cm2 以上の場合に、試験片全体に均一な塑性流
動組織が得られることがわかった。
【００２０】また、直径が 0.3mm、 1.0mm、 1.5mmのシ
ョットを用い、同様にして試験を行なったところ、 0.3
〜 1.5mmのショット径では、ほぼ同様な領域で、すなわ
ち投射角度が30度以上でショットの衝突頻度が 1×106
個／cm2 以上の場合に、均一な塑性流動組織が得られる
ことが確認された。
ョットを用い、同様にして試験を行なったところ、 0.3
〜 1.5mmのショット径では、ほぼ同様な領域で、すなわ
ち投射角度が30度以上でショットの衝突頻度が 1×106
個／cm2 以上の場合に、均一な塑性流動組織が得られる
ことが確認された。
【００２１】さらに、投射するショットの径と形成され
る塑性流動層の厚さとの関係を調べるために、以下に示
す試験を行なった。すなわち、空気搬送型のショットピ
ーニング装置を用い、 0.3〜 1.0mmの範囲でショット径
を変えたショットを、SUS304鋼からなる試験片の表面
に、投射圧力 5kgf/cm2 、投射距離 100mmで、試験片表
面の法線とノズルの軸方向との成す投射角度が45度で、
衝突頻度が 1×108 個／cm2 として、それぞれ投射し
た。そして、試験片の断面金相観察の結果から、形成さ
れた塑性流動層の厚さをそれぞれ測定した。測定結果を
図３に示す。
る塑性流動層の厚さとの関係を調べるために、以下に示
す試験を行なった。すなわち、空気搬送型のショットピ
ーニング装置を用い、 0.3〜 1.0mmの範囲でショット径
を変えたショットを、SUS304鋼からなる試験片の表面
に、投射圧力 5kgf/cm2 、投射距離 100mmで、試験片表
面の法線とノズルの軸方向との成す投射角度が45度で、
衝突頻度が 1×108 個／cm2 として、それぞれ投射し
た。そして、試験片の断面金相観察の結果から、形成さ
れた塑性流動層の厚さをそれぞれ測定した。測定結果を
図３に示す。
【００２２】この測定結果から、 0.3〜 1.0mmのショッ
ト径では、ショットの径が増加するほど、形成される塑
性流動層の厚さが増大することがわかった。
ト径では、ショットの径が増加するほど、形成される塑
性流動層の厚さが増大することがわかった。
【００２３】このように本発明の方法では、金属からな
る構造物または溶接部の表面に塑性流動層が形成される
ので、粒界腐食、応力腐食割れ、腐食疲労等の腐食に起
因する損傷の発生を未然に防止することができ、構造物
等の信頼性向上、寿命延長を図ることができる。
る構造物または溶接部の表面に塑性流動層が形成される
ので、粒界腐食、応力腐食割れ、腐食疲労等の腐食に起
因する損傷の発生を未然に防止することができ、構造物
等の信頼性向上、寿命延長を図ることができる。
【００２４】特に、本発明の表面改質方法を、軽水炉の
ような原子炉の炉内構造物の溶接部に適用することによ
り、溶接時に残留する引張応力が原因となって発生する
応力腐食割れを防止することができ、新規プラントでは
建設時に施工し、既設プラントでは定期検査の際に自動
機器を用いて施工することにより、信頼性向上および寿
命延長を図ることができる。また、プラントの寿命延長
対策として、損傷のおそれのある機器を新しい機器に交
換する工法も検討されているが、既設の機器との溶接部
並びにその同調工事として周辺機器に、本発明の表面改
質方法を適用することができる。
ような原子炉の炉内構造物の溶接部に適用することによ
り、溶接時に残留する引張応力が原因となって発生する
応力腐食割れを防止することができ、新規プラントでは
建設時に施工し、既設プラントでは定期検査の際に自動
機器を用いて施工することにより、信頼性向上および寿
命延長を図ることができる。また、プラントの寿命延長
対策として、損傷のおそれのある機器を新しい機器に交
換する工法も検討されているが、既設の機器との溶接部
並びにその同調工事として周辺機器に、本発明の表面改
質方法を適用することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について記
載する。
載する。
【００２６】実施例１ 空気搬送型ショットピーニング装置を用い、直径 0.3mm
のステンレスショットを、熱鋭敏化処理が施されたSUS3
04鋼製の短冊状試験片の片面に、その法線方向に対して
45度傾けた方向から、投射圧力 3kgf/cm2 、投射距離 1
50mm、衝突頻度約 5×108 個／cm2 の条件で投射し、施
工を行なった。
のステンレスショットを、熱鋭敏化処理が施されたSUS3
04鋼製の短冊状試験片の片面に、その法線方向に対して
45度傾けた方向から、投射圧力 3kgf/cm2 、投射距離 1
50mm、衝突頻度約 5×108 個／cm2 の条件で投射し、施
工を行なった。
【００２７】施工後試験片に、曲げ治具を用いて、施工
面の長手方向に 0.3％の引張応力を付与し、この状態で
500時間の高温純水中浸漬試験を行なった。水質は、溶
存酸素が8ppm、電気伝導率が 1μS/cmで、 288℃の応力
腐食割れ加速環境とした。
面の長手方向に 0.3％の引張応力を付与し、この状態で
500時間の高温純水中浸漬試験を行なった。水質は、溶
存酸素が8ppm、電気伝導率が 1μS/cmで、 288℃の応力
腐食割れ加速環境とした。
【００２８】試験後、試験片表面を観察したところ、シ
ョットピーニング施工を行なわなかった参照材には、典
型的な応力腐食割れが発生したのに対して、実施例１で
施工を行なったものには、全く応力腐食割れの兆候が観
察されなかった。
ョットピーニング施工を行なわなかった参照材には、典
型的な応力腐食割れが発生したのに対して、実施例１で
施工を行なったものには、全く応力腐食割れの兆候が観
察されなかった。
【００２９】実施例２ 空気搬送型ショットピーニング装置を用い、直径 0.6mm
のステンレスショットを、熱鋭敏化処理が施されたSUS3
04鋼製の短冊状試験片の片面に、その法線方向に対して
30度傾けた方向から、投射圧力 3kgf/cm2 、投射距離 1
50mm、衝突頻度約 1×109 個／cm2 の条件で投射した。
のステンレスショットを、熱鋭敏化処理が施されたSUS3
04鋼製の短冊状試験片の片面に、その法線方向に対して
30度傾けた方向から、投射圧力 3kgf/cm2 、投射距離 1
50mm、衝突頻度約 1×109 個／cm2 の条件で投射した。
【００３０】次いで試験片に、曲げ治具を用いて、施工
面の長手方向に 0.5％の引張応力を付与し、この状態で
500時間の高温純水中浸漬試験を行なった。水質は、溶
存酸素が8ppm、電気伝導率が 1μS/cmで、 288℃の応力
腐食割れ加速環境とした。
面の長手方向に 0.5％の引張応力を付与し、この状態で
500時間の高温純水中浸漬試験を行なった。水質は、溶
存酸素が8ppm、電気伝導率が 1μS/cmで、 288℃の応力
腐食割れ加速環境とした。
【００３１】試験後、試験片表面を観察したところ、施
工を行なわなかった参照材には、典型的な応力腐食割れ
が発生したのに対して、実施例２で施工を行なったもの
には、全く応力腐食割れの兆候が観察されなかった。
工を行なわなかった参照材には、典型的な応力腐食割れ
が発生したのに対して、実施例２で施工を行なったもの
には、全く応力腐食割れの兆候が観察されなかった。
【００３２】実施例３ 空気搬送型ショットピーニング装置を用い、直径 1.0mm
のステンレスショットを、熱鋭敏化処理が施されたイン
コネル 600（Ni-Cr-Fe合金）製の短冊状試験片の片面
に、その法線方向に対して30度傾けた方向から、投射圧
力 3kgf/cm2 、投射距離 100mm、衝突頻度約 1×109 個
／cm2 の条件で投射し、試験片の片面を施工した。
のステンレスショットを、熱鋭敏化処理が施されたイン
コネル 600（Ni-Cr-Fe合金）製の短冊状試験片の片面
に、その法線方向に対して30度傾けた方向から、投射圧
力 3kgf/cm2 、投射距離 100mm、衝突頻度約 1×109 個
／cm2 の条件で投射し、試験片の片面を施工した。
【００３３】次いで試験片に、曲げ治具を用いて、施工
面の長手方向に 0.5％の引張応力を付与し、この状態で
500時間の高温純水中浸漬試験を行なった。水質は、溶
存酸素が8ppm、電気伝導率が 1μS/cmで、 288℃の応力
腐食割れ加速環境とした。
面の長手方向に 0.5％の引張応力を付与し、この状態で
500時間の高温純水中浸漬試験を行なった。水質は、溶
存酸素が8ppm、電気伝導率が 1μS/cmで、 288℃の応力
腐食割れ加速環境とした。
【００３４】試験後、試験片表面を観察したところ、施
工を行なわなかった参照材には、典型的な応力腐食割れ
が発生したのに対して、実施例３で施工を行なったもの
には、全く応力腐食割れの兆候が観察されなかった。
工を行なわなかった参照材には、典型的な応力腐食割れ
が発生したのに対して、実施例３で施工を行なったもの
には、全く応力腐食割れの兆候が観察されなかった。
【００３５】実施例４ 沸騰水型原子炉の炉内構造物の一つであるシュラウド溶
接部を模擬して、SUS304鋼製の溶接継ぎ手を作製し、溶
接線から40mmの領域を、空気搬送型ショットピーニング
装置を用いて施工した。すなわち、ショットピーニング
装置の投射ノズルを、施工面の法線方向に対して30度傾
けて配置し、ショット径 0.6mm、投射圧力 3kgf/cm2 、
投射距離 150mm、ショットの衝突頻度約 1×109 個／cm
2 の条件で、溶接線に平行にノズルを一定速度で走行さ
せることにより、施工を行なった。
接部を模擬して、SUS304鋼製の溶接継ぎ手を作製し、溶
接線から40mmの領域を、空気搬送型ショットピーニング
装置を用いて施工した。すなわち、ショットピーニング
装置の投射ノズルを、施工面の法線方向に対して30度傾
けて配置し、ショット径 0.6mm、投射圧力 3kgf/cm2 、
投射距離 150mm、ショットの衝突頻度約 1×109 個／cm
2 の条件で、溶接線に平行にノズルを一定速度で走行さ
せることにより、施工を行なった。
【００３６】次いで、施工前後の施工部の表面残留応力
分布を、Χ線応力測定法により測定した。測定結果を図
４に示す。
分布を、Χ線応力測定法により測定した。測定結果を図
４に示す。
【００３７】図４から、溶接により溶接線近傍に形成さ
れた高い引張応力が、ショットピーニングの施工によ
り、高い圧縮応力に変換されることがわかった。さら
に、試験体を切断し、施工部断面の金相観察を行なった
ところ、施工部表面には微細結晶層および塑性流動層
が、両層で約35μm の厚さで形成されていることが確認
された。
れた高い引張応力が、ショットピーニングの施工によ
り、高い圧縮応力に変換されることがわかった。さら
に、試験体を切断し、施工部断面の金相観察を行なった
ところ、施工部表面には微細結晶層および塑性流動層
が、両層で約35μm の厚さで形成されていることが確認
された。
【００３８】
【発明の効果】以上の記載から明らかなように、本発明
の表面改質方法によれば、腐食環境で使用される金属か
らなる構造物または溶接部において、腐食に起因する損
傷の発生を未然に防止することができ、構造物の信頼性
を向上させ、寿命延長を実現することができる。
の表面改質方法によれば、腐食環境で使用される金属か
らなる構造物または溶接部において、腐食に起因する損
傷の発生を未然に防止することができ、構造物の信頼性
を向上させ、寿命延長を実現することができる。
【図１】本発明の表面改質処理前後の金属の断面組織を
模式的に示す図。
模式的に示す図。
【図２】塑性流動層を形成できるショットピーニングの
施工条件の範囲を示すグラフ。
施工条件の範囲を示すグラフ。
【図３】形成される塑性流動層の厚さのショット径への
依存性を示すグラフ。
依存性を示すグラフ。
【図４】実施例４において、溶接継ぎ手近くの表面残留
応力分布の状態を示すグラフ。
応力分布の状態を示すグラフ。
１………金属結晶粒 ２………結晶粒界 ３………塑性流動層 ４………微細結晶層
Claims (6)
- 【請求項１】 金属からなる構造物または溶接部の表面
に、金属またはセラミックからなるショットを投射して
打撃し、圧縮応力を付与するにあたり、 前記ショットの投射方向と、前記構造物または溶接部の
表面の法線方向とのなす角度が、30度以上であることを
特徴とする表面改質方法。 - 【請求項２】 前記ショットを、高圧流体により加速し
て投射することを特徴とする請求項１記載の表面改質方
法。 - 【請求項３】 前記高圧流体が、高圧水であることを特
徴とする請求項２記載の表面改質方法。 - 【請求項４】 前記ショットを高速で回転する羽根車に
供給し、遠心力により加速して投射することを特徴とす
る請求項１記載の表面改質方法。 - 【請求項５】 前記ショットの直径が、 0.3〜 1.5mmで
あり、かつ該ショットの前記構造物または溶接部の表面
への衝突頻度が、 1.0×106 個／cm2 以上であることを
特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の表面改
質方法。 - 【請求項６】 前記構造物または溶接部が、原子炉の炉
内構造物または溶接部であることを特徴とする請求項１
乃至５のいずれか１項記載の表面改質方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24884497A JPH1190830A (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | 表面改質方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24884497A JPH1190830A (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | 表面改質方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1190830A true JPH1190830A (ja) | 1999-04-06 |
Family
ID=17184267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24884497A Withdrawn JPH1190830A (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | 表面改質方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1190830A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101098435B1 (ko) | 2009-09-23 | 2011-12-23 | 한국전력공사 | 금속 구조물의 소진된 피로수명 복원 및 연장방법 |
| JP2012200838A (ja) * | 2011-03-28 | 2012-10-22 | Toyota Industries Corp | マグネシウム合金およびその製造方法 |
| JP2015058496A (ja) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | 川崎重工業株式会社 | 耐食部材の製造方法およびボイラ |
-
1997
- 1997-09-12 JP JP24884497A patent/JPH1190830A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101098435B1 (ko) | 2009-09-23 | 2011-12-23 | 한국전력공사 | 금속 구조물의 소진된 피로수명 복원 및 연장방법 |
| JP2012200838A (ja) * | 2011-03-28 | 2012-10-22 | Toyota Industries Corp | マグネシウム合金およびその製造方法 |
| JP2015058496A (ja) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | 川崎重工業株式会社 | 耐食部材の製造方法およびボイラ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041207 |