JPS608917B2 - オ−ステナイト系ステンレス鋼管の溶接方法 - Google Patents
オ−ステナイト系ステンレス鋼管の溶接方法Info
- Publication number
- JPS608917B2 JPS608917B2 JP51073261A JP7326176A JPS608917B2 JP S608917 B2 JPS608917 B2 JP S608917B2 JP 51073261 A JP51073261 A JP 51073261A JP 7326176 A JP7326176 A JP 7326176A JP S608917 B2 JPS608917 B2 JP S608917B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stainless steel
- austenitic stainless
- welding
- steel pipe
- steel pipes
- Prior art date
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- Arc Welding In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、オーステナィト系ステンレス鋼管の熔接方法
に係り、特に原子炉プラントの各種配管に用いられるオ
ーステナィト系ステンレス鋼管の応力腐食割れを防止す
るのに好適なオ−ステナィト系ステンレス鋼管の熔接方
法に関するものである。
に係り、特に原子炉プラントの各種配管に用いられるオ
ーステナィト系ステンレス鋼管の応力腐食割れを防止す
るのに好適なオ−ステナィト系ステンレス鋼管の熔接方
法に関するものである。
オーステナィト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製の各
種配管は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の再循環系バイパ
ス配管、炉心スプレー系配管等に用いられれているが、
米国においては１９７４王９月頃から、これら配管に割
れが発見され、国内においても同種原子炉で同系統の配
管溶接部付近に割れが発生した。
種配管は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の再循環系バイパ
ス配管、炉心スプレー系配管等に用いられれているが、
米国においては１９７４王９月頃から、これら配管に割
れが発見され、国内においても同種原子炉で同系統の配
管溶接部付近に割れが発生した。
これは、所謂、応力腐食割れと言われるものである。応
力腐食割れの原因は、溶接熱の影響部（以下ＨＡＺと称
する）の結晶粒界における炭化物の発生、溶接によるＨ
ＡＺ部への引張応力の発生および管内を流れる高温高圧
水による腐食環境が重なることになる。このため、本発
明者等は、この種の応力腐食割れの発生防止の一つの方
法としてオーステナィト系ステンレス鋼管の突合せ熔接
時に管の熔接部に管内よりノズルによって水を注ぐこと
によって急冷し、これによって結晶粒界に炭化物が析出
することを防止してＨＡＺの組織を改善し、管内面に圧
縮残留応力を生ぜしめる方法について提案した。
力腐食割れの原因は、溶接熱の影響部（以下ＨＡＺと称
する）の結晶粒界における炭化物の発生、溶接によるＨ
ＡＺ部への引張応力の発生および管内を流れる高温高圧
水による腐食環境が重なることになる。このため、本発
明者等は、この種の応力腐食割れの発生防止の一つの方
法としてオーステナィト系ステンレス鋼管の突合せ熔接
時に管の熔接部に管内よりノズルによって水を注ぐこと
によって急冷し、これによって結晶粒界に炭化物が析出
することを防止してＨＡＺの組織を改善し、管内面に圧
縮残留応力を生ぜしめる方法について提案した。
この方法は、応力腐食割れの発生防止に極めて有効であ
るが、水等の液体冷煤による強制冷却が必要であるため
、強制冷却の困難または不可能な場所については用いる
ことができず、また、そのための設備を必要とし準備、
取扱いの点でもかなりの手数を要した。
るが、水等の液体冷煤による強制冷却が必要であるため
、強制冷却の困難または不可能な場所については用いる
ことができず、また、そのための設備を必要とし準備、
取扱いの点でもかなりの手数を要した。
本発明の目的は、このような欠点を除去し、極めて簡単
な方法によってオーステナィト系ステンレス鋼管の応力
腐食割れの発生を防止することにある。
な方法によってオーステナィト系ステンレス鋼管の応力
腐食割れの発生を防止することにある。
本発明の溶接方法は２つのオーステナィト系ステンレス
鋼管の端部を溶接にて接合し、かつ、この溶接部を室温
付近まで冷却した後前記鋼管の溶接部もしくは熱影響部
の外周表面層に熱エネルギーを与えて前記外周表面層の
みを全周に亘つて再溶隔し、前記再溶隔部の冷却後に前
記鋼管内面の前記溶接部近傍に圧縮残留応力を発生せし
めることを特徴とする。
鋼管の端部を溶接にて接合し、かつ、この溶接部を室温
付近まで冷却した後前記鋼管の溶接部もしくは熱影響部
の外周表面層に熱エネルギーを与えて前記外周表面層の
みを全周に亘つて再溶隔し、前記再溶隔部の冷却後に前
記鋼管内面の前記溶接部近傍に圧縮残留応力を発生せし
めることを特徴とする。
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
〔１〕オーステナィト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４・砥
（Ｓｃｈ８０）製の鋼管を普通の方法で突合せ法により
多層溶接し、熔接後は室温付近まで冷却させる。〔２〕
次に、上記オーステナィト系ステンレス鋼管の外周表面
に存在する最終層のビード表面をＴＩＣ（Ｔｕｎｇｓに
ｎ ＩｎｅｒｔＧａｓ）アークを用いオーステナィト系
ステンレス鋼管の全周に亘つて再溶隅する。
（Ｓｃｈ８０）製の鋼管を普通の方法で突合せ法により
多層溶接し、熔接後は室温付近まで冷却させる。〔２〕
次に、上記オーステナィト系ステンレス鋼管の外周表面
に存在する最終層のビード表面をＴＩＣ（Ｔｕｎｇｓに
ｎ ＩｎｅｒｔＧａｓ）アークを用いオーステナィト系
ステンレス鋼管の全周に亘つて再溶隅する。
この再溶隔は、例えば電圧１１Ｖ、電流１５０Ａで、１
０肌／ｍｉｎの比較的速い速度で行ない、１パスまたは
３パス程度の溶隔ビードを前の最終層のビード表面に形
成する。このア−ク熱によって溶接部又は熱影響部の外
周表面層のみが溶隔される。再溶隔後の冷却によって後
述するようにオーステナィト系ステンレス鋼管内面の溶
接部近傍に圧縮残留応力が発生する。アーク条件は、再
溶隔時のアーク熱により管内表面まで高温に加熱されな
いような入熱量となるように選ばれる。したがって、熔
接部近傍の外表面とその内表面との間に温度差が生じる
。この温度差によって、前記外表面の再熔隔部が冷却さ
れると、オーステナィト系ステンレス鋼管内面の溶接部
近傍に圧縮残留応力が生じる。第１図ａおよびｂは〔２
〕の工程の実施状況を示す溶接部の横断面図を示すもの
で、１はオーステナィト系ステンレス鋼管、２は〔１〕
の工程でできた熔接金属、３は〔２〕の工程により生じ
た再熔隔ビードを示している。また、第１図ｃは〔２〕
の工程の他の実施例を示すもので、溶接部の表面を中広
く浅く溶隔したものである。また、〔２〕の工程は第１
図ｄに示す如く、熔接部のみならず熱影響部に対して行
なっても所期の目的を達成することができる。
０肌／ｍｉｎの比較的速い速度で行ない、１パスまたは
３パス程度の溶隔ビードを前の最終層のビード表面に形
成する。このア−ク熱によって溶接部又は熱影響部の外
周表面層のみが溶隔される。再溶隔後の冷却によって後
述するようにオーステナィト系ステンレス鋼管内面の溶
接部近傍に圧縮残留応力が発生する。アーク条件は、再
溶隔時のアーク熱により管内表面まで高温に加熱されな
いような入熱量となるように選ばれる。したがって、熔
接部近傍の外表面とその内表面との間に温度差が生じる
。この温度差によって、前記外表面の再熔隔部が冷却さ
れると、オーステナィト系ステンレス鋼管内面の溶接部
近傍に圧縮残留応力が生じる。第１図ａおよびｂは〔２
〕の工程の実施状況を示す溶接部の横断面図を示すもの
で、１はオーステナィト系ステンレス鋼管、２は〔１〕
の工程でできた熔接金属、３は〔２〕の工程により生じ
た再熔隔ビードを示している。また、第１図ｃは〔２〕
の工程の他の実施例を示すもので、溶接部の表面を中広
く浅く溶隔したものである。また、〔２〕の工程は第１
図ｄに示す如く、熔接部のみならず熱影響部に対して行
なっても所期の目的を達成することができる。
しかし、この場合は溶接部に行なう場合よりも熱サイク
ルの影響を受け易いのでその処理には注意を要する。以
下に本発明の溶援方法の効果を従来の溶接方法との比較
において説明する。〔１〕の工程のみで溶接する方法が
従来法である。
ルの影響を受け易いのでその処理には注意を要する。以
下に本発明の溶援方法の効果を従来の溶接方法との比較
において説明する。〔１〕の工程のみで溶接する方法が
従来法である。
この方法で溶接したオーステナィト系ステンレス鋼ＳＵ
Ｓ３０４・蟹（Ｓｃｈ８０）製鋼管の熱影響部の残留応
力（ｋ９′柵）を、第２図が示している。溶接金属２と
オーステナィト系ステンレス鋼管１の境界（ボンド部と
称す）より長手方向に３側離れた位置におけるオーステ
ナィト形ステンレス鋼管１の管内外面の長手方向および
円周方向の残留応力を示している。即ち、比較的肉厚が
薄い２０肌厚程度以下のオーステナィト系ステンレス鋼
管では、その外面に位置する最終層の溶接を行なう場合
において、オーステナィト系ステンレス鋼管の内面に位
置する初層の熔接部付近も溶接熱により高温に加熱され
、冷却時に溶接部全体が収縮する。したがって、オース
テナィト系ステンレス鋼管の内外表面にそれぞれ引張残
留応力を生じる。このようにオーステナィト系ステンレ
ス鋼管内面に引張残留応力が存在すると、応力腐食割れ
が発生しやすくなる。これに対して〔２〕の工程を加え
た本発明の方法により溶接した場合を、第３図に示す。
Ｓ３０４・蟹（Ｓｃｈ８０）製鋼管の熱影響部の残留応
力（ｋ９′柵）を、第２図が示している。溶接金属２と
オーステナィト系ステンレス鋼管１の境界（ボンド部と
称す）より長手方向に３側離れた位置におけるオーステ
ナィト形ステンレス鋼管１の管内外面の長手方向および
円周方向の残留応力を示している。即ち、比較的肉厚が
薄い２０肌厚程度以下のオーステナィト系ステンレス鋼
管では、その外面に位置する最終層の溶接を行なう場合
において、オーステナィト系ステンレス鋼管の内面に位
置する初層の熔接部付近も溶接熱により高温に加熱され
、冷却時に溶接部全体が収縮する。したがって、オース
テナィト系ステンレス鋼管の内外表面にそれぞれ引張残
留応力を生じる。このようにオーステナィト系ステンレ
ス鋼管内面に引張残留応力が存在すると、応力腐食割れ
が発生しやすくなる。これに対して〔２〕の工程を加え
た本発明の方法により溶接した場合を、第３図に示す。
測定条件はすべ第２図と同様である。この場合には、オ
ーステナィト系ステンレス鋼管の外表面には引張り残留
応力、その内表面には圧縮残留応力が生じている。これ
は、〔２〕の工程で加えられた熱、エネルギーにより溶
接部又はそ熱影響部の外表面が再溶隅され、熔隔した金
属が凝固する場合の収縮によって生じる。すなわち、オ
ーステナイト系ステンレス鋼管の溶接部の表層部に強い
引張残留応力が発生し、これによりオーステナィト系ス
テンレス鋼管内面の溶接部付近に〔１〕の工程で発生し
ていた引張残留応力とは逆に圧縮残留応力を発生するこ
とによる。又、オーステナイト系ステンレス鋼管内面に
発生する圧縮残留応力は溶接部の外表面の溶接パスの数
が多い程増加する。
ーステナィト系ステンレス鋼管の外表面には引張り残留
応力、その内表面には圧縮残留応力が生じている。これ
は、〔２〕の工程で加えられた熱、エネルギーにより溶
接部又はそ熱影響部の外表面が再溶隅され、熔隔した金
属が凝固する場合の収縮によって生じる。すなわち、オ
ーステナイト系ステンレス鋼管の溶接部の表層部に強い
引張残留応力が発生し、これによりオーステナィト系ス
テンレス鋼管内面の溶接部付近に〔１〕の工程で発生し
ていた引張残留応力とは逆に圧縮残留応力を発生するこ
とによる。又、オーステナイト系ステンレス鋼管内面に
発生する圧縮残留応力は溶接部の外表面の溶接パスの数
が多い程増加する。
この場合、再熔隔ビードを置く位置は、後続の再熔隔ビ
ードを先に置いたビード上に重ねても（第１図ｂ）、並
列に並べても（第１図ｃ）いずれかの場合にも、溶隔凝
固の繰返し回数が多い程収縮量は加算されるため引張残
留応力は増大し、これによってオーステナィト系ステン
レス鋼管内面の圧縮残留応力が増大するので、同様な効
果が得られる。なお、実施例においては、溶接部に熱エ
ネルギーを与える方法としてＴＩＣアークを用いたが、
プラズマアーク等他の方法を用いてもよい。
ードを先に置いたビード上に重ねても（第１図ｂ）、並
列に並べても（第１図ｃ）いずれかの場合にも、溶隔凝
固の繰返し回数が多い程収縮量は加算されるため引張残
留応力は増大し、これによってオーステナィト系ステン
レス鋼管内面の圧縮残留応力が増大するので、同様な効
果が得られる。なお、実施例においては、溶接部に熱エ
ネルギーを与える方法としてＴＩＣアークを用いたが、
プラズマアーク等他の方法を用いてもよい。
以上の如く、本発明のオーステナィト系ステンレス鋼管
の熔接方法は、その鋼管内面に圧縮残留応力を生ぜしめ
ることによって、管内の腐食環境に接触するオーステナ
ィト系ステンレス鋼管内面の鋭敏化した熱影響部に生じ
易い応力腐食割れの発生を防止できる。
の熔接方法は、その鋼管内面に圧縮残留応力を生ぜしめ
ることによって、管内の腐食環境に接触するオーステナ
ィト系ステンレス鋼管内面の鋭敏化した熱影響部に生じ
易い応力腐食割れの発生を防止できる。
さらに、強制冷却の如く給水装置を必要とせず熔接機の
みで実施できるので簡単であり、また強制冷却法の適用
不可能な熔接箇所、継手等の溶接、あるいは強制冷却法
を行なうことができない現地溶接の場合にも利用でき、
その応用範囲は広く、工業的効果の大なるものである。
みで実施できるので簡単であり、また強制冷却法の適用
不可能な熔接箇所、継手等の溶接、あるいは強制冷却法
を行なうことができない現地溶接の場合にも利用でき、
その応用範囲は広く、工業的効果の大なるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のオーステナィト系ステンレス鋼管の溶
接方法のそれぞれ異なる実施例を示す横断面図、第２図
は従来法で熔接されたオーステナィト系ステンレス鋼管
の熱影響部の内、外面における残留応力を示す説明図、
第３図は本発明の一実施例により溶接されたオーステナ
ィト系ステンレス鋼管の熱影響部の内、外面における残
留応力を示す説明図である。 １・…・・オーステナィト系ステンレス鋼管、２・・・
・・・溶接金属、３…・・・再溶隔ビード。 多１因努２図 第３四
接方法のそれぞれ異なる実施例を示す横断面図、第２図
は従来法で熔接されたオーステナィト系ステンレス鋼管
の熱影響部の内、外面における残留応力を示す説明図、
第３図は本発明の一実施例により溶接されたオーステナ
ィト系ステンレス鋼管の熱影響部の内、外面における残
留応力を示す説明図である。 １・…・・オーステナィト系ステンレス鋼管、２・・・
・・・溶接金属、３…・・・再溶隔ビード。 多１因努２図 第３四
Claims (1)
- １ ２つのオーステナイト系ステンレス鋼管の端部を溶
接にて接合し、かつこの溶接部を室温付近まで冷却した
後前記鋼管の溶接部もしくは熱影響部の外周表面層に熱
エネルギーを与えて前記外周表面層のみを全周に亘って
再溶隔し、前記再溶隔部の冷却後に前記鋼管内面の前記
溶接部近傍に圧縮残留応力を発生せしめることを特徴と
するオーステナイト系ステンレス鋼管の溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51073261A JPS608917B2 (ja) | 1976-06-23 | 1976-06-23 | オ−ステナイト系ステンレス鋼管の溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51073261A JPS608917B2 (ja) | 1976-06-23 | 1976-06-23 | オ−ステナイト系ステンレス鋼管の溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52156740A JPS52156740A (en) | 1977-12-27 |
| JPS608917B2 true JPS608917B2 (ja) | 1985-03-06 |
Family
ID=13513047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51073261A Expired JPS608917B2 (ja) | 1976-06-23 | 1976-06-23 | オ−ステナイト系ステンレス鋼管の溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS608917B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS569093A (en) * | 1979-07-02 | 1981-01-29 | Hitachi Ltd | Soft welded joint and its welding method |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4916022A (ja) * | 1972-04-04 | 1974-02-13 | ||
| JPS4945210A (ja) * | 1972-09-04 | 1974-04-30 | ||
| JPS50133943A (ja) * | 1974-04-15 | 1975-10-23 |
-
1976
- 1976-06-23 JP JP51073261A patent/JPS608917B2/ja not_active Expired
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4916022A (ja) * | 1972-04-04 | 1974-02-13 | ||
| JPS4945210A (ja) * | 1972-09-04 | 1974-04-30 | ||
| JPS50133943A (ja) * | 1974-04-15 | 1975-10-23 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS52156740A (en) | 1977-12-27 |
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