JPS6196025A - 部材の非鋭敏化法 - Google Patents

部材の非鋭敏化法

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Publication number
JPS6196025A
JPS6196025A JP21436584A JP21436584A JPS6196025A JP S6196025 A JPS6196025 A JP S6196025A JP 21436584 A JP21436584 A JP 21436584A JP 21436584 A JP21436584 A JP 21436584A JP S6196025 A JPS6196025 A JP S6196025A
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JP
Japan
Prior art keywords
sensitized
heat
laser
corrosion cracking
stress corrosion
Prior art date
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Pending
Application number
JP21436584A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihiro Tada
好宏 多田
Risuke Nayama
理介 名山
Takashi Ishide
孝 石出
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP21436584A priority Critical patent/JPS6196025A/ja
Publication of JPS6196025A publication Critical patent/JPS6196025A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/004Heat treatment of ferrous alloys containing Cr and Ni

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼等の加熱して
回復する鋭敏化(Or欠乏層を形成する事が原因となる
鋭敏化Jに対して有効な部材の非鋭敏化法に関する。
〔従来の技術〕
オーステナイト系ステンレス鋼を溶融溶接にエフ接合組
立てる場合、浴接の熱影響部が鋭敏化する友め、この部
分に応力腐食割れが発生し、継手の健全性を損り可能性
がるる。このため、従来に、応力腐食割れの発生を防止
する友めに、残留応力を圧縮状態に改善し友り、鋭敏化
領域に耐食性の高い金属を肉感溶接する等の対策がとら
れてき友、このりち、残留応力を改善する方法としては
、外面から高周波誘導加熱装置等で加熱しながら内面を
冷却する工Ha工法や、内面を冷却しながら溶接する方
法等があるが、これら方法は、施工にあ友り水を使用す
るなど施工性が悪い欠点を持つとともに、使用時の作用
応力が高い場合には、鋭敏化領域が引張応力下にさらさ
れ、応力腐食割れの危険が生じる重大な欠点があった。
一方、鋭敏化領域に耐食性の高い金属を肉盛する方法も
施工工数が大きく、配管が長い場合には、施工が困難で
あるという欠点を持つ他、肉感溶接に工って新たな鋭敏
化領域を生成してしまうという重大な欠点があった。従
って、従来は、これら方法の組合せや、環境因子(腐食
環境ンの制御に1って応力腐食割れを防止してきた。
〔発明が解決しょうとする問題点〕
本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼等の溶接部の
鋭敏化領域に生じる応力腐食割れの発生を防止する友め
に、従来の方法・対策の欠点を詩文ない、応力腐食割れ
の発生を完全に防止する方法を提供することを目的とす
る。
〔問題点を解決する九めの手段〕
本発明に、応力腐食割れに対して鋭敏化した部材表面に
、レーザービームを照射し、溶体化処理温度以上に加熱
後、冷却することを特徴とする部材の非鋭敏化法に関す
る。
本発明方法は、入熱量等の制御精度が極めて高く、高能
率なレーザ熱源を使用した表面熱処理にエフ鋭敏化して
い次領域の表面を溶融又は溶体化して、母材と同等の耐
応力腐食割れ性能を持つ工うにする方法であるtめ、溶
接継手部も母材と完全に同等の性能を持つ工うになり、
有害な副作用もない。又、施工時間も短くて済み、能率
も高い。
本発明方法に、原子カプラントや化学プラント等のオー
ステナイト系ステンレス鋼の溶接継手の表面処理に有効
であるが、前記オーステナナイト系ステンレス鋼のみに
限定されず、加熱して回復するL5な鋭敏化(Or  
欠乏lを形成する事が原因となる鋭敏化ンに対して有効
である。
〔作 用〕
本発明方法を施こし皮部分の近傍に鋭敏化領域を生じな
い理由を以下に説明する。
一般に溶接法は、入熱密度が小さく、溶接部に長時間の
7JcImを施こすと、近傍もかなりの高温に加熱され
る。その結果、溶接終了後の冷却時に、溶接部周辺の温
度勾配がなだらかな友め、溶接熱影響部の冷却速度が比
較的に小さくなるので、溶接熱影響部の冷却曲線が第1
図の斜線で囲まれ皮部分、すなわち「鋭敏化の生じる温
度・時間領域」を通過し、溶接熱影響部が鋭敏化する。
これに対し、レーザーによる加熱では、入熱密度が大き
く、ビームのろ几る部分が瞬時に加熱される。その結果
、周辺部まで熱の拡散する十分な時間もなく、ま友、仮
に何らかの理由で周辺部が高温に加熱され友としても、
更にその周辺部との温度差が大きいので、レーザー照射
後急速な冷却がおこる。すなわち、第1図の「鋭敏化の
生じる温度・時間領域」を通過しないので、周辺部に鋭
敏化領域が生じない。
次に、本発明方法をパイプに適用した例を、第2図及び
第3図に示す。
第2図に、厚肉の比較的大径パイプの溶接部鋭敏化領域
をビーム搬送システムをそなえ次C03レーザにエフデ
ィフォーカスしたビームにエフ表面熱処理しているもの
で、図中、1は厚肉鋼管、2は溶接ビード、5はレーザ
熱処理部、4はレーザ加工ヘッド、5はレーザビーム、
6゜9.1Or!ベンデイングミラー、7にビームガイ
ドチューブ(内部が空洞で、入間がビームを横切ったり
しない工う安全のために用いる]、8はレーザ発振器で
ある。レーザ発振器8から出次レーザビームは、ベンデ
ィングミラー9゜10を通り、ビームガイドチューブ7
中を搬送される。ここで、ベンディングミラー10、ビ
ームガイドチューブ7、レーザ加工ヘッド4に、ベンデ
ィングミラー9を中心に560’  回転する機構及び
この回転円周方向X方向に移動することが可能で、熱処
理部表面でのビームスポット径を自由に変える事が可能
となっている。図は鋼管溶接部近傍の鋭敏化領域を内面
から熱処理するものである。
第5図は、小径薄板チューブで、CO,レーザで示す光
学系が鋼管の内部に組めない場合で、レーザ熱源とじY
AGレーザを用いるものである。
図中、11は薄肉チューブ、12ば浴接ビード、13は
レーザ熱処理部、14はレーザビーム、15はファイバ
光学系出射光学部、16はファイバガイドチューブ、1
7はベンディングミラー、181j光フアイバで6る。
光ファイバ18、“7アイバ光学系出射光学部15ft
内装したファイバガイドチューブ16を回転させること
に19、チューブ内面の鋭敏化領域を表面熱処理するこ
とが可能である。本発明方法にエフ、短時間に正確に鋭
敏化領域を熱処理することが可能である。
レーザーとしては、HI3−N@ 、 Ar 、 N2
 、00B 、 HF等のガスレーザーや、ルビー、Y
AG、ガラス。
cawo、等の固体レーザー、あるいは半導体レーザー
及び液体レーザーがあるが、上記適用例で用い次2つの
レーザーの特長を以下にのべる。
CO雪ガスレーザー?!、10kW程度の大出力がでる
ので、本発明法に最も好適であるが、現在のところ、光
フアイバーケーブルを利用できないので、小径管には何
かない。これに対し、YAGレーザ−(イツトリウム・
アルミニウム・ガリウムの略)は、400W程度の小出
力ではあるが、光フアイバーケーブルによる転送が可能
であるので、小径管や微小なす′@マに対し効果的であ
る。
なお、第2図及び第3図の適用例では、ベンディングミ
ラー10、ビームガイドチューブ7、レーザー加工ヘッ
ド4ごと(第2図)、あるいは、光ファイバ18、ファ
イバ光学系出射光学部15及びファイバガイドチューブ
16(第3図]ごと360℃回転駆動する機構にエリレ
ーザービームを管内周の溶接熱影響部全周に照射可能と
しているが、先端のベンディングミラー6(第2図)及
びレーザー加工ヘッド4(MC2図)、するいはベンデ
ィングミラー17 (第5図ンのみ回転する機構として
も工い。
第7図に、本発明の効果を示す。同図に、溶接直後の鋭
敏化領域の1liPR値及び、レーザ熱処理後の同じ場
所のEPR値計測結果を示すものである。KPRとに、
Klectro−kinetic Potenti。
Reactivation の略である。IDPPL値
で示される電気量は粒界近傍におけるOr欠乏層からの
金属溶融に起因するもので、鋭敏化度が大きいほど測定
される電気量も多くなる。すなわち、鋭敏化は、部材の
結晶粒界にcr炭化物とOr欠乏層が形成されることに
起因する。そこで、部材間の分極の程度を測定すると、
or炭化物及びcr欠乏層が形成されている程、分極が
大きい。いいかえれば、IHPR値が小さい程、鋭敏化
されていないことになる。
尚、第7図の縦軸側の単位に付されたGBAとは、Gr
ain Boundary Areaの略であり、1!
!PR値が粒度に左右されるので、KPR値を粒度補正
し几ことを意味する。
第7図において、レーザ表面処理後に、A8Weln 
に比べ、母材並のKPR値が得られている。
この時のレーザ加熱条件は、レーザパワー=2kW 、
ビーム移動速度=2m/min、ビームスポットサイズ
=511IIIであり、金属表面11000℃以上に十
分加熱され、溶体化処理が行なわれている。まt1本発
明方法によれば、熱処理速度が速く、エネルギ密度が高
い熱源を用いる几め、900〜500℃間の冷却速度が
速く、熱処理による再鋭敏化領域は全く生じない。同図
中のレーザスポット径に、As welaの状態にボン
ドから計95mの領域に熱処理が可能となるエリ選んだ
。第7図には、このビームに19熱処理し友後のEPR
測定結果をAs Wθ1dのデータとともに示した。
ま友、レーザ熱処理に工れば、熱処理部の表面温度、深
さ方向の温度を正確にコントロールすることが可能であ
る。これは、分布熱源による浴接熱伝導解析が、実際と
ひじエリに工く一致する九めで、この事は、レーザ焼入
れの分野で実証済みである。
実際の熱処理方法としては、レーザビームによる熱処理
表面温度θを浴体化温夏θh(1000C)1M上にし
、なおかつ再鋭敏化領域を極力少なくする友め、900
℃〜500℃間の冷却時間を短かくするレーザ熱処理条
件で熱処理を行なう方法である。ま九、熱処理表面部分
が荒れてはいけない場合は、θを溶融温度θm以下に制
限するようビームパラメータであるビームスポットサイ
ズ、レーザパワー、ビーム移動速度を調整する。実際に
、このビームパラメータを溶接熱伝導輪に基づき解析し
、加熱条件を求めたのが、第4、第5、第6図である。
第4図は、解析座標等を示す。第4図に、レーザビーム
の実測熱源分布形状であり、ビーム進行方向(X)と平
行な断面において、ガクス分布、それと垂直方向(Y)
に対し短形分布をしている広範囲を均一に加熱できるビ
ーム形状を用い友。第6図は、これらのビーム形状を持
つ几レーザビームにエフ熱処理を行なう際のビームパラ
メータ条件を解析したもので、第4図に示す解析座標系
で、X方向に一定速度Vで移動する第5図に示し友短形
ガクス分布熱源による半無限板上での解析後、熱処理表
面温度θが溶体化温度θh(1000℃)以上、表面溶
融温度θm  (1420℃)以下となる条件を求めた
もので、これは、オーステナイト系ステンレス鋼での溶
体化処理条件に該当するものでおる。
なお、第6図中、Aに部材のRa5er Powerの
吸収率、W t4 Ra5er Power %a  
u Rager I’owerの偏平率(ビーム進行方
向の径に対する直角方向の径の比) 、Rect−Ga
uaはレフターフガウス(Power密度の分布形状)
を意味する。
そして、第7図が、上記条件を満几す条件で熱処理を行
なり几結果である。(ここで用いた熱伝導解析は、熱伝
導による温度の実測とぶ〈一致していることは確認して
いる。ンこの工うに不発明方法でに、熱処理部の大き嘔
(ビームスポット径)、表面温度を正確にコントロール
できるという利点もある。
〔発明の効果〕
本発明の方法では、入熱量等の制御精度が極めて高く、
高能率なレーザ熱源を使用した表面処理にエリ鋭敏化し
てい次領域の表面を溶融又は溶体化して、母材と同等の
耐応力腐食割れ性能を与えることができる。また、有害
な副作用もなく、施工時間の短縮及び高能率化を図るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、鋭敏化の生じる温度・時間領域の関係を示す
。第2図及び第3図は、本発明方法をパイプの表面処理
に適用した例を示す、第4〜6図は、加熱条件の解析図
で、第4図に、解析座標系を示し、第5図は、レーザビ
ームの実測熱源分布形状を示し、第6図は、レーザビー
ムにエフ熱処理を行なり際のビームパラメータ条件の解
析図である。第7図は、本発明の効果を示すボンドの距
離とEPR値の関係を示した図である。 復代理人  内 1)  明 復代理人  萩 原 亮 − 第1図 第2図 、9 第3図 第4図       鶏5図 第6図 TrtyelLyug 5peed Cwt/mLnフ
第Y図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 応力腐食割れに対して鋭敏化した部材表面に、レーザー
    ビームを照射し、溶体化処理温度以上に加熱後、冷却す
    ることを特徴とする部材の非鋭敏化法。
JP21436584A 1984-10-15 1984-10-15 部材の非鋭敏化法 Pending JPS6196025A (ja)

Priority Applications (1)

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JP21436584A JPS6196025A (ja) 1984-10-15 1984-10-15 部材の非鋭敏化法

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JP21436584A JPS6196025A (ja) 1984-10-15 1984-10-15 部材の非鋭敏化法

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JPS6196025A true JPS6196025A (ja) 1986-05-14

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ID=16654579

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JP21436584A Pending JPS6196025A (ja) 1984-10-15 1984-10-15 部材の非鋭敏化法

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JP (1) JPS6196025A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018119194A (ja) * 2017-01-26 2018-08-02 株式会社東芝 構造物の表面改質方法
US10047421B2 (en) 2009-08-07 2018-08-14 Smarter Alloys Inc. Methods and systems for processing materials, including shape memory materials

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10047421B2 (en) 2009-08-07 2018-08-14 Smarter Alloys Inc. Methods and systems for processing materials, including shape memory materials
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