JPS61170517A - 溶接構造物の熱処理法 - Google Patents

溶接構造物の熱処理法

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JPS61170517A
JPS61170517A JP60008996A JP899685A JPS61170517A JP S61170517 A JPS61170517 A JP S61170517A JP 60008996 A JP60008996 A JP 60008996A JP 899685 A JP899685 A JP 899685A JP S61170517 A JPS61170517 A JP S61170517A
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/50Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D2221/00Treating localised areas of an article
    • C21D2221/10Differential treatment of inner with respect to outer regions, e.g. core and periphery, respectively

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は溶接構造物の熱処理法に係り、特に大形の原子
カプラント 化学プラント等の配管及び円筒容器その他
機器の内面の溶接による残留応力を改善するのに好適な
熱処理法に関する。
〔発明の背景〕
従来、構造物内表面の溶接による残留応力を改善する熱
処理法として特開昭55−94441号公報に記載され
る方法があるが、溶接構造物が大きいために一個の加熱
体では全溶接部の熱処理をすることが困難なものについ
ては全く配慮されていなかった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、原子カプラント、化学プラントの配管
1円筒容器等の溶接構造物であって、外形が大きく、こ
のため−個の加熱体で全溶接部の応力改善をはかること
が困難な大形溶接構造物の熱処理法を提供することにあ
る。
【発明の概要〕
本発明は、溶接構造物の外面を加熱して内面と外面との
間に温度差を発生させ、前記内面を引張降伏させ、外面
を圧縮降伏させる溶接構造物の熱処理法において、溶接
部を局所的に加熱して応力改善をはかることを特徴とす
るもので、局所を加熱して部分的な応力改善をはかり、
加熱体を未改善部分へ順次移動して改善部分を連続させ
るか、もしくは溶接部に沿って複数個の加熱体を配置し
て大形溶接構造物の長い溶接部の応力改善をはかるもの
である。
加熱体の温度が高く、端部で熱変形を起す場合には端部
の発熱量を中央部発熱量より低減することで、さらに効
果的に応力改善をはかることができる0発熱低減量は加
熱体端部1/8・L〜1/3・L(L;加熱体の長さ)
において、中央部発熱量の50%〜85%にすることが
好ましい、低減域の長さが1/3・L以上では加熱部の
長さが短かくなるため作業効率が低下し、又、1/8・
L以下では熱変形防止の効果が減少する0発熱低減量が
85%以上では熱変形防止の効果が減少し、50%以下
に低減すると加熱温度が低く作業効率が低下する。
〔発明の実施例〕
以下本発明の実施例を図によって説明する。
第1図は本発明を適用するには好適な円筒容器の外観図
で、外形が大きく一個の加熱体で全溶接部を加熱するこ
とが技術的に困難なものである。
円筒容器はフランジ1、円筒胴2、鏡板3の部材より構
成され、円周方向溶接部4はび軸方向溶接部5により各
部材が接合されている。
第2図及び第3図は本発明の詳細な説明図で、軸方向溶
接部5の応力改善をはかるべく加熱体6(長さ;L)を
溶接部5上に配置したものである。
本実施例では加熱体6が溶接部5の局所を所定時間加熱
して当該溶接部の応力改善をはかり、更に未改善部へ加
熱体6を順次移動し全溶接部の応力改善をはかる。容器
内には冷却材が存在し、加熱体6は次式(1)(2)を
満足する外形寸法をもつ。
L≧2.7葎1−          ・・・(1)α
≧120@            ・・・(2)ここ
で、L;加熱体6の長さ R;円筒容器の平均半径(両端で 半径が異なるとき) α;加熱体6が円筒容器の軸心と なす円弧角 上記実施例は加熱体6を移動させるものであるから、円
筒容器が大きく溶接部5が長いものであっても技術的な
制約を受けずに残留応力の改善がはかれるという効果が
得られ、耐応力腐食性が向上する。
第4図は複数個の加熱体6を溶接部5に配置する実施例
で、配置は所定間隔又は適当量の重ね代もしくは重ね代
を設けない1個々の加熱体6は電源7に接続され、加熱
は同時もしくは順次に行なう。
本実施例によれば、処理終了後の加熱体6をその都度移
動する必要がなく、加熱操作が簡単であるという効果が
得られる。
第5図は複数個の加熱体6を配置する他の実施例で、個
々の加熱体6は切換器8を介して電源9に接続され、切
換器8を操作して加熱する。
本実施例によれば、電源9は一個でよいので第4図実施
例に比較し設備費が安いという効果が得られる。
第6図は加熱体6を多数のセグメント6aに分割する他
の実施例で、セグメント6aで構成する加熱体6の外形
寸法は前記(1)、(2)式を満足させる。加熱体6と
溶接部5どの位If関係は、加熱体6が溶接部5の中心
線より±15°の範囲内にあればよい。
本実施例によれば1円筒容器の形状に左右されず、セツ
テング精度が向上して汎用性が増すという効果が得られ
る。
第7[及び第8図は第2図A−A’線の断面における加
熱体6の発熱分布lOと応力改善後の応力分布で(+;
引張応力側、−;圧縮応力側)。
夫々発熱量が均一もしくは端部発熱量を中央部発熱量よ
り低減した場合である。第7図から明らかな如く、発熱
量が均一な場合は円周方向残留応力11に改善効果が認
められるものの、軸方向残留応力12の改善は不充分で
ある。その理由は加熱体6の熱変形による。
又、第8図は加熱体6の端部1/4・Lの発熱量を中央
部発熱量の75%に低減した改善後の残留応力分布で1
円周方向応力13.軸方向応力14が共に圧縮応力とな
り改善効果が認められる。
第9図は端部発熱量を75%に低減した発熱分布10を
もつ加熱体6の端部発熱低減域長さQと応力改善後の圧
縮残留応力域長さSとの関係を示し、低減域長さΩが1
74・Lのとき圧縮残留応力域長さSが最大となり、応
力改善効果が最も発揮される。
第10図は発熱低減量を種々変化した発熱分布10をも
つ加熱体6の端部発熱低減域長さQを1/4・Lとし、
中央部に対する端部の発熱比熱Qが種々変化した改善限
界応力(加熱体6の最端部の応力)を示す0図から明ら
かな如く1発熱比熱Qが75%のとき改善効果が最も発
揮される。
第11図及び第12図は円周方向発熱分布10をもつ加
熱体6による残留応力を示す、第11図から発熱量が均
一な場合、軸方向残留応力15に改善効果が認められ、
円周方向残留応力16では改善効果が不充分であること
がわかる。第12図は端部1/4・Lの発熱量を中央部
発熱量の75%に低減したもので、軸方向残留応力17
及び円周方向残留応力18共に改善効果が認められる。
次に溶接部4もしくは5に沿い、加熱体6を順次移動さ
せて応力改善をはかる場合について述べる。
加熱体6の端部重ね代を最適にすることで処理時間の短
縮をはかることができる。第13図に発熱分布10をも
つ加熱体6の端部から圧縮残留路力になるまでの長さ5
1=−(S−L)と発熱量減域長さ巴との関係を1発熱
比熱Qをパラメータとして示す1図から発熱低減域長さ
aが174・L、発熱比熱Qが75%で最も作業効率が
よくなることがわかる。又、加熱体6は最大S1まで離
すことが可能で、最大移動距離S、は円筒容器の平均半
径R及び板厚tの関数で表わすと近似的に81=迷■と
なる。
第14図は端部1/4・Lにおいて発熱量を75%に低
減した加熱体6を移動前後でRt  の重ね代を設けた
実施例であり、軸方向残留応力19、周方向残留応力2
0が共に圧縮応力となり、応力改善効果が認められる。
本実施例によれば信頼性の高い熱処理法が得られる。
第15図は加熱体6の移動量をL+J1 とし。
移動前後でRt  の間隔を設けた実施例である。
なお1作業効率からみて移動量が174・L以下である
と加熱体6を設定する段取時間が増加し作業効率が低下
するので移動間隔Xは1/4・L < x <胆とする
のが好ましい、第4図ないし第6図の複数個配置する実
施例では配置間隔yはO< y<5]とすることが好ま
しい。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、溶接構造物の溶接
部を加熱体によって局所的に加熱して部分的な応力改善
をはかり、当該応力改善部分を連続させることによって
全溶接部の応力改善をはかるようにしたので、溶接構造
物が大形であるためもしくは構造物に突起部があるため
一個の加熱体で全溶接部を熱処理することが技術的に困
難な溶接構造物の応力改善をはかることができるという
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施できる円筒容器の外観図第2図は
円筒容器の一部拡大図、第3図及び第4図は本発明の詳
細な説明図、第4図は本発明の他の実施例の説明図、第
5図は本発明の更に他の実施例の説明図、第6図は本発
明の更に他の実施例の説明図、第7図は加熱体の発熱分
布が均一な場合の改善後の残留応力の分布図、第8図は
加熱体端部の発熱量が中央部発熱量より少ない場合の改
善後の残留応力の分布図、第9図は加熱体の端部発熱低
減域の長さを変えた場合と改善後の圧縮残留応力域の長
さとの関係図、第10図は加熱体の端部の発熱低減域の
長さを174・Lとし、端部の発熱量を中央部発熱量よ
り低減した発熱比熱Qと改善後の残留圧縮応力との関係
図、第11図は加熱体が均一な発熱量をもつ場合の残留
応力の分布図、第12図は加熱体端部の発熱量が低減し
た場合の残留応力の分布図、第13図は加熱体端部の発
熱低減域の長さを変えた場合と圧縮残留応力域の長さと
の関係図、第14図は加熱体の移動前後で加熱体端部で
適当量重ねた場合の残留応力の分布図、第15!iは加
熱体の移動前後で加熱体を最大電離した場合の残留応力
の分布図である。 4.5・・・溶接部、6・・・加熱体、11,13,1
5゜17.19.21・・・円筒容器の軸方向の残留応
力分布、12,14,16,18,20・・・円筒容器
代理人 弁理士 小川勝男、7 ・ \−−/′ 第 2  図 fJ、3  図 ■  4 図 冨 5 図 第6図 第 7 目 Z 3 図 第  9  図 発熱像双成傾夏 ′fJtr  図 K  rz  図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、溶接構造物の内部に冷却材を存在させ、前記溶接構
    造物の外面を加熱して内面と外面との間に温度差を発生
    させ、前記内面を引張降伏させ外面を圧縮降伏させる熱
    処理法において、加熱体により溶接部を局所的に加熱し
    て部分的な応力改善をはかり、当該応力改善部分を連続
    させて全溶接部の応力改善をはかることを特徴とする溶
    接構造物の熱処理法。 2、特許請求の範囲第1項記載の熱処理法において、加
    熱体を溶接部に沿つて順次移動し、応力改善部分を連続
    させることを特徴とする溶接構造物の熱処理法。 3、特許請求の範囲第2項記載の熱処理法において、加
    熱体の移動量xが1/4・L<x<L+√(Rt)(L
    ;加熱体の長さ、R;溶接構造物の平均半径、t;構造
    物の板厚)であることを特徴とする溶接構造物の熱処理
    法。 4、特許請求の範囲第1項記載の熱処理法において、加
    熱体を溶接部に沿つて複数個配置することを特徴とする
    溶接構造物の熱処理法。 5、特許請求の範囲第4項記載の熱処理法において、加
    熱体の配置間隔yが0<y<√(Rt)(R;溶接構造
    物の平均半径、t;溶接構造物の板厚)であることを特
    徴とする溶接構造物の熱処理法。 6、特許請求の範囲第3項もしくは第5図記載の熱処理
    法において、加熱体端部の発熱量を中央部発熱量より低
    減することを特徴とする溶接構造物の熱処理法。 7、特許請求の範囲第6項記載の熱処理法において、加
    熱体端部1/8・L〜1/3・L(L;加熱体の長さ)
    の発熱量を中央部発熱量の50%〜85%に低減するこ
    とを特徴とする溶接構造物の熱処理法。
JP60008996A 1985-01-23 1985-01-23 溶接構造物の熱処理法 Granted JPS61170517A (ja)

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