JPS61104029A - 配管系の熱処理方法 - Google Patents
配管系の熱処理方法Info
- Publication number
- JPS61104029A JPS61104029A JP22576684A JP22576684A JPS61104029A JP S61104029 A JPS61104029 A JP S61104029A JP 22576684 A JP22576684 A JP 22576684A JP 22576684 A JP22576684 A JP 22576684A JP S61104029 A JPS61104029 A JP S61104029A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stress
- pipeline
- pipe
- heating
- heat treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、配管系の熱処理方法に関するものである。
応力腐食割れ因子の１つである引張残留応力を圧縮応力
に変化させ、応力腐食割れを防止する技術としては、特
公昭５３−３８２４６に記載の高周波誘導加熱処理等が
有効に活用されている。高周波誘導加熱処理は、配管系
を構成する配管の内部に冷却材を存在させた状態で、配
管外部を加熱することによシ、配管内面と外面との間（
板厚方向）に温度差を発生させ、配管内面の応力を引張
から圧縮へ変化させるものであり、板厚方向の？＆Ｌ］
勾配により発生する熱応力を利用した応力牧舎方法であ
る。従って、充分な管内外面温度差を得ることが必要で
あり、管内面の冷却条件を確保することは、施工上極め
て重要な項目となっている。このため、冷却条件の確保
が難しい箇所、例えば、サーマルスリーブ付ノズル部等
へ、高周波誘導加、熱処理を適用するのは困難であった
。
に変化させ、応力腐食割れを防止する技術としては、特
公昭５３−３８２４６に記載の高周波誘導加熱処理等が
有効に活用されている。高周波誘導加熱処理は、配管系
を構成する配管の内部に冷却材を存在させた状態で、配
管外部を加熱することによシ、配管内面と外面との間（
板厚方向）に温度差を発生させ、配管内面の応力を引張
から圧縮へ変化させるものであり、板厚方向の？＆Ｌ］
勾配により発生する熱応力を利用した応力牧舎方法であ
る。従って、充分な管内外面温度差を得ることが必要で
あり、管内面の冷却条件を確保することは、施工上極め
て重要な項目となっている。このため、冷却条件の確保
が難しい箇所、例えば、サーマルスリーブ付ノズル部等
へ、高周波誘導加、熱処理を適用するのは困難であった
。
本発明の目的は、管内面に冷却材が存在しない状態、又
は、管内面に於ける冷却効果があま９期待できない状態
に於いて、配管内面の応力分布を圧縮応力へ変化させる
熱処理方法を提供することにるる。
は、管内面に於ける冷却効果があま９期待できない状態
に於いて、配管内面の応力分布を圧縮応力へ変化させる
熱処理方法を提供することにるる。
本発明は、プラントの配管系に於いて、前記配管を局部
加熱することによって生ずる熱変形に伴なう引張及び圧
縮の応力分布を利用して、配管内部の残留応力分布を改
善する方法である。
加熱することによって生ずる熱変形に伴なう引張及び圧
縮の応力分布を利用して、配管内部の残留応力分布を改
善する方法である。
以下、本発明の実施例を、図面により説明する。
第１図〜第４図は、本発明の基本原理を示したものであ
る。第１図に示す如く、配管のＡ−Ａ部を、配管外面上
り局部的に加熱すると、外面が内面よりも高温になり、
この温度差により、加熱部（Ａ−Ａ）は、外側へ膨張変
形する。この膨張変形により、加熱部ＩＡ−Ａ）の配管
外面では引張、内面では圧縮応力が発生し、また加熱に
よる変形の端部（Ｂ−Ｂ）では配管外面に圧縮、内面に
引張応力が発生する。この加熱による応力は、加熱によ
る変形に依存しており、加熱部（Ａ−Ａ）と非加熱部（
Ｃ−Ｃ）との温度差、即ち、配管長手方向の温度勾配が
大きく、降伏応力値を越える熱変形応力を発生させるこ
とが可能な場合には、第２図に示す如く、加熱が終了し
、配管の温度が下がると、Ａ−Ａ部の配管外面に圧縮、
内面に引張の残留応力が発生し、Ｂ−Ｂ部の配管外面に
引張、内面に圧縮の残留応力が発生する。
る。第１図に示す如く、配管のＡ−Ａ部を、配管外面上
り局部的に加熱すると、外面が内面よりも高温になり、
この温度差により、加熱部（Ａ−Ａ）は、外側へ膨張変
形する。この膨張変形により、加熱部ＩＡ−Ａ）の配管
外面では引張、内面では圧縮応力が発生し、また加熱に
よる変形の端部（Ｂ−Ｂ）では配管外面に圧縮、内面に
引張応力が発生する。この加熱による応力は、加熱によ
る変形に依存しており、加熱部（Ａ−Ａ）と非加熱部（
Ｃ−Ｃ）との温度差、即ち、配管長手方向の温度勾配が
大きく、降伏応力値を越える熱変形応力を発生させるこ
とが可能な場合には、第２図に示す如く、加熱が終了し
、配管の温度が下がると、Ａ−Ａ部の配管外面に圧縮、
内面に引張の残留応力が発生し、Ｂ−Ｂ部の配管外面に
引張、内面に圧縮の残留応力が発生する。
この残留応力発生の過程を、配管内面に関して説明した
ものが第３図である。Ａ−Ａ部とＣ−０部の温度差が小
さければ、熱変形応力は降伏応力を越えないので、Ａ−
Ａ部ではＯＤｔ、Ｃ−０部では０Ｉ）ｚの直線上に応カ
ー歪関係は存在し、加熱を中止すれば、０に戻る。し〃
・シ、Ａ−Ａ部とＣ−０部との温度差が、ある程度以上
大きくなると、Ａ−Ａ部にて圧縮降伏応力−σ２、Ｃ−
０部にて引張降伏応力σアを越える。降伏応力を越え九
Ｂ！及びＢ２の時点で、加熱を停止すると、Ｃ−０部で
はＢｌ、Ｅｔを経て０１点に達する。一方Ａ−Ａ部では
、８２ Ｅｚを経てＣ１点に達する。
ものが第３図である。Ａ−Ａ部とＣ−０部の温度差が小
さければ、熱変形応力は降伏応力を越えないので、Ａ−
Ａ部ではＯＤｔ、Ｃ−０部では０Ｉ）ｚの直線上に応カ
ー歪関係は存在し、加熱を中止すれば、０に戻る。し〃
・シ、Ａ−Ａ部とＣ−０部との温度差が、ある程度以上
大きくなると、Ａ−Ａ部にて圧縮降伏応力−σ２、Ｃ−
０部にて引張降伏応力σアを越える。降伏応力を越え九
Ｂ！及びＢ２の時点で、加熱を停止すると、Ｃ−０部で
はＢｌ、Ｅｔを経て０１点に達する。一方Ａ−Ａ部では
、８２ Ｅｚを経てＣ１点に達する。
このため、第４図に示す如く、Ｃ−０部には圧縮残留応
力が、また、Ａ−Ａ部には引張の残留応力が生じる。
力が、また、Ａ−Ａ部には引張の残留応力が生じる。
第３図は、配管内面の初期残留す力が無い状態からの過
程を示しているが、如何なる初期残留応力が存在しても
、ＡＩ及びＡ２点を越える熱変形を与えれば、加熱終了
後は、０１点及びＣ２点に −到達し、第４図に
示す応力分布を得ることができ、配管内面の残留応力分
布を変えることが可能となる。
程を示しているが、如何なる初期残留応力が存在しても
、ＡＩ及びＡ２点を越える熱変形を与えれば、加熱終了
後は、０１点及びＣ２点に −到達し、第４図に
示す応力分布を得ることができ、配管内面の残留応力分
布を変えることが可能となる。
第５図は、残留応力分布の改善例を示したものである。
（ａ）は溶接後の残留応力分布を示したもので、配管１
の内面応力分布は、溶接線２ｔ−中心とした引張の残留
応力が存在している。溶接線２の近傍には、溶接熱によ
シ耐食性の劣化した熱影響部が存在するので引張残留応
力と熱影響部が共存する状態となり、応力腐食割れ発生
可能性を有する環境となっている。（ｂ）は、高周波誘
導加熱コイル３を用いて本発明による熱処理を実施した
もので、溶接線２近傍に存在した引張残留応力は消減し
、本熱処理による圧縮残留応力が発生する。また本熱処
理による、引張の残留応力は、溶接線２から離れた位置
に発生する。（Ｃ）は（ｂ）と同様にして、熱処理によ
る配管内面引張残留応力の発生位置を浴接２から、より
離れさせるもの−でめる。この様な方法によれば、溶接
熱により耐食性の劣化した熱影響部の残留応力を引張か
ら圧縮へ変化させることが可能であり、応力腐食割れの
発生を防止できる。′ｔ７１ｃ１熱処理によシ発生した
引張応力の存在する箇所に対しては、従来より知られて
いる、配管の板厚方向温度勾配を利用して配管内面の残
留応力を圧縮応力とする熱処理方法（特公昭５３−３８
２４６ ）を適用し、圧縮応力とすることも考えられる
。また本発明による熱処理は、配管内面に冷却材が存在
しなくても実施可能であるが１．配管内面に冷却材が存
在すれは、配管の板厚方向温度勾配による残留応力数隻
効果により、加熱中心に発生する引張応力を圧縮応力と
することが可能であり、併用に依るより高い効果が期待
でき、好ましいといえる。
の内面応力分布は、溶接線２ｔ−中心とした引張の残留
応力が存在している。溶接線２の近傍には、溶接熱によ
シ耐食性の劣化した熱影響部が存在するので引張残留応
力と熱影響部が共存する状態となり、応力腐食割れ発生
可能性を有する環境となっている。（ｂ）は、高周波誘
導加熱コイル３を用いて本発明による熱処理を実施した
もので、溶接線２近傍に存在した引張残留応力は消減し
、本熱処理による圧縮残留応力が発生する。また本熱処
理による、引張の残留応力は、溶接線２から離れた位置
に発生する。（Ｃ）は（ｂ）と同様にして、熱処理によ
る配管内面引張残留応力の発生位置を浴接２から、より
離れさせるもの−でめる。この様な方法によれば、溶接
熱により耐食性の劣化した熱影響部の残留応力を引張か
ら圧縮へ変化させることが可能であり、応力腐食割れの
発生を防止できる。′ｔ７１ｃ１熱処理によシ発生した
引張応力の存在する箇所に対しては、従来より知られて
いる、配管の板厚方向温度勾配を利用して配管内面の残
留応力を圧縮応力とする熱処理方法（特公昭５３−３８
２４６ ）を適用し、圧縮応力とすることも考えられる
。また本発明による熱処理は、配管内面に冷却材が存在
しなくても実施可能であるが１．配管内面に冷却材が存
在すれは、配管の板厚方向温度勾配による残留応力数隻
効果により、加熱中心に発生する引張応力を圧縮応力と
することが可能であり、併用に依るより高い効果が期待
でき、好ましいといえる。
第６図及び第７図は、本発明による熱処理の効果改善例
を示したものである。第６図は誘導加熱コイル３にて加
熱している部分に隣接する非加熱部を、冷却り／グ４か
ら冷却水５を吹き付けることにより冷却し、加熱部と、
非加熱部との間の温度差を大きく保ち、より大きな熱変
形応力を発生し易くするものである。第７図は、第６図
中で用いている冷却水のかわりに拘束リング６ｔ−用い
るもので、加熱により膨張する部分に隣接し、て、変形
を拘束する部分が存在するので、よシ大きな熱変形応力
が発生するものである。
を示したものである。第６図は誘導加熱コイル３にて加
熱している部分に隣接する非加熱部を、冷却り／グ４か
ら冷却水５を吹き付けることにより冷却し、加熱部と、
非加熱部との間の温度差を大きく保ち、より大きな熱変
形応力を発生し易くするものである。第７図は、第６図
中で用いている冷却水のかわりに拘束リング６ｔ−用い
るもので、加熱により膨張する部分に隣接し、て、変形
を拘束する部分が存在するので、よシ大きな熱変形応力
が発生するものである。
第８図は、本発明の他の実施例を示したものである。沸
騰水型原子炉に於いて、原子炉再循環系配管１２から、
原子炉圧力容器１１に戻ってくる冷却水１３は、原子炉
圧力容器１１に存在する冷却水より温度が低いので、低
温水と高温水が混合するノズル１０の近傍では、高サイ
クル熱疲労が発生する。これを防止するために、再循環
配管１２とノズル１０を接合するセーフエンド７に、サ
ーマルスリーブ８が取付けられており、高サイクル熱疲
労による損傷を防止する構造となっている。セーフエン
ド７はステンレス鋼製であす、セーフエンド７とノズル
１０ｉ接合する溶接線９の近傍は、応力腐食割れを発生
する可能性を有しているが、ノズル１０とサーマルスリ
ーブ８との間に存在する冷却水１４は、サーマルスリー
ブによって隔離される構造となっているので、充分な冷
却効果を期待できないので、板厚方向温度勾配による残
留応力改善熱処理を実施するのが難しい。
騰水型原子炉に於いて、原子炉再循環系配管１２から、
原子炉圧力容器１１に戻ってくる冷却水１３は、原子炉
圧力容器１１に存在する冷却水より温度が低いので、低
温水と高温水が混合するノズル１０の近傍では、高サイ
クル熱疲労が発生する。これを防止するために、再循環
配管１２とノズル１０を接合するセーフエンド７に、サ
ーマルスリーブ８が取付けられており、高サイクル熱疲
労による損傷を防止する構造となっている。セーフエン
ド７はステンレス鋼製であす、セーフエンド７とノズル
１０ｉ接合する溶接線９の近傍は、応力腐食割れを発生
する可能性を有しているが、ノズル１０とサーマルスリ
ーブ８との間に存在する冷却水１４は、サーマルスリー
ブによって隔離される構造となっているので、充分な冷
却効果を期待できないので、板厚方向温度勾配による残
留応力改善熱処理を実施するのが難しい。
そこでこの溶接線９近傍に対し、本発明による熱処理を
、図中２−＋ｉ）→Ｃの順に実施し、溶接線９近傍の引
張残留応力を圧縮へ変化させ、応力腐食割れを防止する
。この場合、加熱処理による配管内面引張残留応力が、
再循環系配管１２とセーフエンド７ｔ−ｍ合する溶接線
１５の近傍に発生するが、溶接＋＠ｉｓの近傍では、配
管内面の冷却条件に問題無く、配管板厚方向の温度勾配
による残留応力改善熱処理を実施することが可能である
。
、図中２−＋ｉ）→Ｃの順に実施し、溶接線９近傍の引
張残留応力を圧縮へ変化させ、応力腐食割れを防止する
。この場合、加熱処理による配管内面引張残留応力が、
再循環系配管１２とセーフエンド７ｔ−ｍ合する溶接線
１５の近傍に発生するが、溶接＋＠ｉｓの近傍では、配
管内面の冷却条件に問題無く、配管板厚方向の温度勾配
による残留応力改善熱処理を実施することが可能である
。
従って上記の様な２段階の熱処理を実施すればサーマル
スリーブ付ノズル部近傍の配管内面残留応力を全て圧縮
応力とすることができ、応力腐食割れの発生を防止でき
る。尚、本実施例では、加熱源として、高周波誘導加熱
を用いているが、加熱方法はこの方法に限定するもので
はなく、他の方法、例えば、ガスバーナーによる加熱等
を利用しても良い。
スリーブ付ノズル部近傍の配管内面残留応力を全て圧縮
応力とすることができ、応力腐食割れの発生を防止でき
る。尚、本実施例では、加熱源として、高周波誘導加熱
を用いているが、加熱方法はこの方法に限定するもので
はなく、他の方法、例えば、ガスバーナーによる加熱等
を利用しても良い。
〔発明の効果〕
１本発明によれば、配管内面に冷却材が存在しな
留応力分布を改善することが可能でおり、この様な箇所
、例えば、サーマルスリーブ付ノズル部の溶接線近傍に
於ける応力腐食割れの発生を防止することができる。
１本発明によれば、配管内面に冷却材が存在しな
留応力分布を改善することが可能でおり、この様な箇所
、例えば、サーマルスリーブ付ノズル部の溶接線近傍に
於ける応力腐食割れの発生を防止することができる。
第１図ないし第４図はそれぞれ本発明の配管系の熱処理
方法の実施例の基本原理説明図で、第１図及び第２図は
局部加熱時に於ける熱変形応力の挙動説明図、第３図は
管内面応力履歴図、第４図は加熱後の配管内面応力分布
図、第５図は第１図。 第２図の応力分布改善側説明図、第６図及び第７図はそ
れぞれ本発明の配管系の熱処理方法を直管１の実施説明
図、第８図は、本発明の配管系の熱処理方法をサーマル
スリーブ付ノズルへの適用時の説明図である。 １・・・配管、２・・・浴接線、３・・・加熱コイル、
４・・・冷７１ 図 ３Ａ χ ３ 図 局 ４ 図 １ｓ−図 Ｚ 乙 図 下７ 図
方法の実施例の基本原理説明図で、第１図及び第２図は
局部加熱時に於ける熱変形応力の挙動説明図、第３図は
管内面応力履歴図、第４図は加熱後の配管内面応力分布
図、第５図は第１図。 第２図の応力分布改善側説明図、第６図及び第７図はそ
れぞれ本発明の配管系の熱処理方法を直管１の実施説明
図、第８図は、本発明の配管系の熱処理方法をサーマル
スリーブ付ノズルへの適用時の説明図である。 １・・・配管、２・・・浴接線、３・・・加熱コイル、
４・・・冷７１ 図 ３Ａ χ ３ 図 局 ４ 図 １ｓ−図 Ｚ 乙 図 下７ 図
Claims (1)
- １、プラントの配管系を組立てた後、前記配管を局部的
に加熱して、配管長手方向に温度差を発生させ、配管の
残留応力分布を調整することを特徴とする配管系の熱処
理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22576684A JPS61104029A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 配管系の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22576684A JPS61104029A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 配管系の熱処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61104029A true JPS61104029A (ja) | 1986-05-22 |
Family
ID=16834467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22576684A Pending JPS61104029A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 配管系の熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61104029A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009096004A1 (ja) * | 2008-01-30 | 2009-08-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 劣化部の再生方法、劣化部の再生装置 |
| EP1927668A3 (en) * | 2006-11-28 | 2009-11-25 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Restoration method for deteriorated part and restoration apparatus for deteriorated part |
-
1984
- 1984-10-29 JP JP22576684A patent/JPS61104029A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1927668A3 (en) * | 2006-11-28 | 2009-11-25 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Restoration method for deteriorated part and restoration apparatus for deteriorated part |
| WO2009096004A1 (ja) * | 2008-01-30 | 2009-08-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 劣化部の再生方法、劣化部の再生装置 |
| CN101784682A (zh) * | 2008-01-30 | 2010-07-21 | 三菱重工业株式会社 | 劣化部位的修复方法、劣化部位的修复装置 |
| KR101201659B1 (ko) | 2008-01-30 | 2012-11-14 | 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 | 열화부의 재생 방법 및 열화부의 재생 장치 |
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