JPS62153733A - 応力腐食割れ試験管の製造方法 - Google Patents

応力腐食割れ試験管の製造方法

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JPS62153733A
JPS62153733A JP29602285A JP29602285A JPS62153733A JP S62153733 A JPS62153733 A JP S62153733A JP 29602285 A JP29602285 A JP 29602285A JP 29602285 A JP29602285 A JP 29602285A JP S62153733 A JPS62153733 A JP S62153733A
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stress
corrosion cracking
stress corrosion
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metal pipe
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忠宏 梅本
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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】 「産業上の利用分野」 本発明は応力腐食割れ試験管の製造方法に係わり、特に
、原子力゛発電プラントや化学プラント等において用い
られる配管検査機器の校正用とじての試験管を製作する
場合に用いて好適な、応力腐食割れ試験管の製造方法に
関するものである。
「従来の技術」 一般に、金属管を溶接した場合、該溶接部分に引張残留
応力が生じることか知られており、また、該引張残留応
力が発生した金属管に腐食因子が接触すると、金属管の
管壁に、引張残留応力と直交ずろ方向に沿って応力腐食
割れが急速に進行することが知られている。特に、原子
力発電プラントや化学プラント等においては、腐食性流
体の輸送に用いられろ配管が多いことから、その対策が
厳重に実施されているとと乙に、定期的にあるいは必要
ニ応じて、溶接部分におけろ応力腐食割れの資無を超音
波探傷器あるいはX線深傷器等を用いて検査するように
している。
ところで、萌述しfこ応力腐食割れは微少なしのである
ことから、検査員が異なった場合、その大きさが一定で
あるにら拘わらず、応力腐食割れを発見できないケース
が想定されろことから、検I4i員の、fall練を行
なうために、自然に生じた応力I″:A食割れと同様の
応力腐食割れを有する試験管の提供が望まれている。
そこで従来では、金属管をその長さ方向に沿う引張り力
や曲げ力を与えた状態に保持するとともに、該金属管を
腐食性流体中に置くことにより、管壁に応力腐食割れを
発生させる方法、あるいは、金属管に在した周溶接の一
部を除去し、該除去部分に再度溶接を施して引張残留応
力を生じさせるとともに、該金属管に腐食性流体を接触
さけることによって、応力腐食割れを発生させる方法等
が試みられている。
「発明か解決しようとする問題点」 本発明は、前述した従来の技術における次のような問題
点を解決せんとするものである。
すなわち、前述した第1の方法によって試験管を製造す
ると、試験管の管径が大きい場合、多大な引張り力を必
要とし、該引張り力を得°るtこめに大きな設備が必要
となり、また、金属管に常時引張り力を作用させておく
ものであるから、割れが生じた場合に、該割れの開口が
必要以上に拡大されて現実の割れから掛は離れたしのに
なってしまうといった問題点を生じ、さらに、第2の方
法によって試験管を製造すると、再溶接時の溶接の大き
さや溶接条件によっては、割れが管壁の途中で減速した
り停止してしまうといった問題点を生じろ。
「問題点を解決するための手段」 本発明は、前述した従来の諸問題点を有効に解消し得ろ
応力腐食割れ試験管の製造方法を提供せんとするもので
、金属管の管壁をその一部を残して冷却するとともに、
前記管壁の未冷却部分を加熱処理することにより、該加
熱処理した部分と前記冷却部分との間に、未冷却部分に
降伏点以上の熱心ツノを生じさせる温度差を与え、次い
て金属管全体を冷却することにより、前記加熱処理した
部分に引張残留応力を生じさせ、しかるのちに該金属管
を腐食性流体内に設置して、前記加熱処理した部分に応
力腐食割れを生じさせることを特徴とする。
「作用」 本発明に係わる応力腐食割れ試験管の製造方法は、金属
管の管壁をその一部を残して冷却するとともに該未冷却
部分を加熱処理することにより、該加熱処理した部分に
管壁の厚さ方向に均一な、降伏点以上の管軸方向の圧縮
応力を生じさせ、しかるのちに、該金属管を冷却するこ
とによって、前記加熱処理した部分に、管壁の厚さ方向
に均一な、管軸方向の引張残留応力を生じさせるもので
ある。
「実施例」 以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。
まず、第1図に示すように、応力腐食割れを発生さ仕ろ
へき金属管lの両端部を栓2によって液密に閉塞したの
らに、該金属管1内に、矢印で示すように、0;i記各
栓2にほぼ180°Cの位相差を与えて形成した供給口
2aおよび排出口2bを介して冷却水Wを連続して供給
する。
この時、前記冷却水Wの供給屯を制御すること壁面との
間隔を適宜設定することにより、金属管lの内面の一部
に冷却水Wとの非接触部Aを形成して、該非接触部Aを
残して金属管lの冷却を行なう。該非接触部Aの大きさ
は、管の周長の1/4〜1/lOの範囲で設定する。
このような冷却操作を継続して行ないつつ、前記非接触
部へを金属管lの外面側からバーナ3によって、管軸の
長さ方向に設定距離(この長さは、金属管lの周方向に
応力腐食割れを発生させろ場合には、金属管lの半径と
同等以上である)加熱ずろことにより、非接触部Aの管
壁と冷却されている管壁との間に、第3図(A)に示す
ように、温度差を与えろ。この時、非接触部Aの内壁は
空気と接触して容易に高温に達すること、また、その他
の冷却水Wと接触している部分が、該冷却水Wの、弗酸
によってほぼ100℃ に保持されることから、管壁の
肉厚方向にほぼ均一な温度で加熱されるととらに、自記
温度差が確実に得られ、さらに、非接触部へが金属管l
の周長の25%〜10%であることがち執jこ、l:る
歪みがWj狂接角申部A(こ集中し、該非接触部、へに
、第3図(B)に示すように、圧縮応力−σが発生する
ここで前記温度差を所定の大きさとすることにより、前
記圧縮応力−σを降伏芯カーσY以上とする。この降伏
応力−σyを生じさせ得る温度差は次式から求められる
(y −= E・ε−E・α・Δ1゛ 但し、ΔF、非接触部Aと冷却部分との温度差、σ、非
接触部Aに生じる王縮応力 E:ヤング係数 α、線膨張係数 ε;熱歪み そして前記金属管1をオーステナイト系ステンレス鋼と
すると、 E # 2.OX 10’  kg/ au+’、α#
 1.6X 10−’ xx/ x*”cであるから、
例えばσを降伏応力以上の値として、64.0に9/m
x’とした場合、前記ΔTは約200℃である。
したがって、前述しf二温度差Δ′Fを与えることによ
り、非接触部Aに生しる王縮応カーσを、第3図(13
)および第4図の応力−歪線図に示すように、(圧縮)
降伏応力−σyとすることかできる。
次いて、前記金属管1を全体的に室温まで冷却すること
により、第3図(C)に示すように、前記非接触部Aに
引張残留応力+σを発生させる。
すなわら、金属管1の冷却に伴って、111j記非接触
部Aにおける応力−])は、前述したように降伏窓カー
σy以上の応力か与えられた後であるから、第4図に示
すようにヒステリンスを描いて変化し、室l琵まで冷却
された時点で、前述したように非接触部Aに引張残留応
力+σを発生させることかできる。そしてその大きさは
、第4図に示すように、はぼ(引張)降伏応力+σyと
同等である。
そして、前述したように非接触部Aが管壁の肉厚方向に
均一に加熱されていることから、前記引張残留応力+σ
も同様に、管壁の肉厚方向に均一に発生させられる。
しかるのちに、前記引張残留応力+σを与えた金属管l
を腐食性流体中に設置して、あるいは、内部に腐食性流
体を流して、該腐食性流体を非接触部Aに接触させるこ
とにより、該非接触部Aに周方向に沿う応力腐食割れを
発生させて、応力腐食割れ試験管を製造する。
このような方法によって応力腐食割れ試験管を製造する
と、金属管lの管壁に、肉厚方向に均一な引張残留応力
を発生させることができるので、応力腐食割れを迅速に
発生させることができるととしに、面記引張桟留応力を
ほぼ降伏応力+σyとすることができるので、応力腐食
割れを確実に発生させることができろ。かつ、前記応力
が外力によって発生させられたしのではないから、応ツ
ノ腐食割れか進行して、管壁を貫通した時点で前記Lζ
力か解放されるために、割れの開口をむやみに大きくす
るようなことはない。したがって、より確実にか−)自
体発生に近い応力腐食割れを有する応力腐食割れ試験管
を得ろことかできる。
しかし、熱処理を雀ずに際して、金属管lを閉塞する栓
2と、冷却水Wの供給Ajc置と、金属管lを加熱する
バーナー3といった簡便な装置によって行なうことがで
きるとともに、応力腐食割れを発生させる場合に、金属
管lを腐食性流体中に放置しておくだけでよいから、作
業性が極めて高く、かつ、作業時間が短くて済む。
なお、前記実施例において示した諸条件等は一例であっ
て、目的とする応力腐食割れの大きさや方向等によって
種々変更可能である。
例えば、加熱時における周方向の加熱範囲と長さ方向の
加熱範囲との比率を適宜設定することにより、応力腐食
割れの方向を周方向から長さ方向へ変えることら可能で
あり、また、前記加熱を周方向に間隔をおいて複数箇所
で実!+@4−ろことにより、tq数箇所に応力腐食割
れを発生さUること乙できる。さらに、応力腐食割れの
発生を促dさUろfこめに、腐食促進冶具を用いるよう
にしてもよい。該腐食促進冶具としては、例えばカー十
ノフフイバーによって形成された不織布か挙げ4れ、該
不織布を引張残留応力か与えられた非接触部Aに対向状
態に設置して、金属管lとの間に微少間隙を形成するこ
とにより、進行の速い隙間腐食を起こさせろものである
。さらにまた、前記金属管lの冷却方法として、前述し
た例の他に、第5図に示す方法を採用することもできる
。すなわち、冷却水Wがその液面が所定レベルに保持さ
れた状態で給排出されている水槽4内に、前記金属管l
を挿入するとともに、その管壁の一部を外部に露出させ
た状態に支持する方法である。
「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係わる応力腐食割れ試験
管の製造方法は、金属管の管壁をその一部を残して冷却
するとともに、前記管壁の未冷却部分を加熱処理するこ
とにより、該加熱処理した部分と前記冷却部分との間に
、未冷却部分に降伏点以上の熱応力を生じさせる温度差
を与え、次いで金属管全体を冷却することにより、前記
加熱処理した部分に引張残留応力を生じさせ、しかるの
ちに該金属管を腐食性流体内に設置して、゛前記加熱処
理した部分に応力腐食割れを生じさせることを特徴とす
る乙ので、次のような優れた効果を奏ずろ。
■金属管の管壁に、肉厚方向に均一な引張残留応力を発
生させることができるので、応力腐食割れを迅速に発生
させることができるとともに、前記引張残留応力をほぼ
降伏応力とすることができるので、応力腐食割れを確実
に発生させることができろ。
■応力腐食割れを発生させる際の応力が、外力によって
与えられるものではないから、応力腐食割れが進行して
管壁を貫通した時点で、前記応力を解放させて、割れの
開口がむやみに大きくなることを防止することができる
■したがって、前記■および■の効果により、確実にか
つ自然発生に近い応力腐食割れを有する応力腐食割れ試
験管を得ることができる。
■熱処理を施すに際して、金属管を閉塞する栓または金
属管を浸漬するための水槽と、冷却水の供給装置と、金
属管を加熱するバーナーといった簡、便な装置によって
行なうことができるとともに、応力腐食割れを発生させ
る場合に、金属管を腐食性流体中に放置しておくだけで
よいから、作業性を高めて作業時間を大幅に短縮するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
図面は、本発明の一実施例を示すもので、第1図は一実
施例を説明するための装置の概略図側面図、第2図は第
1図の[[−II線に沿う矢視断面図、第3図(A)は
加熱状態における金属管の周方向の温度分布線図、第3
図(B)は加熱状態における金属管の周方向の応力分布
図、第3図(C)は冷却後の金属管の周方向の応力分布
図、第4図は熱処理によって金属管に発生さ仕られろ応
力を説明するための応カー歪み線図、第5図は金属管の
冷却を行なうための他の装置例の概略を示す斜視図であ
る。 1・・・金属管、2・・・・・栓、2a・・・・・(冷
却水)供給口、 2b・・・(冷却水)排出口、3・・
・・バーナー、4・・・・・水←ff 。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 金属管の管壁をその一部を残して冷却するとともに、前
    記管壁の未冷却部分を加熱処理することにより、該加熱
    処理した部分と前記冷却部分との間に、未冷却部分に降
    伏点以上の熱応力を生じさせる温度差を与え、次いで金
    属管全体を冷却することにより、前記加熱処理した部分
    に引張残留応力を生じさせ、しかるのちに該金属管を腐
    食性流体内に設置して、前記加熱処理した部分に応力腐
    食割れを生じさせることを特徴とする応力腐食割れ試験
    管の製造方法。
JP29602285A 1985-12-27 1985-12-27 応力腐食割れ試験管の製造方法 Expired - Lifetime JPH0718789B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8514998B2 (en) * 2005-01-31 2013-08-20 Hitachi-Ge Nuclear Energy, Ltd. Induction heating stress improvement
CN109781611A (zh) * 2018-12-10 2019-05-21 苏州热工研究院有限公司 用于长期服役核电站压水堆主管道应力腐蚀开裂的量化评价方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109781611A (zh) * 2018-12-10 2019-05-21 苏州热工研究院有限公司 用于长期服役核电站压水堆主管道应力腐蚀开裂的量化评价方法
CN109781611B (zh) * 2018-12-10 2021-03-02 苏州热工研究院有限公司 用于核电站压水堆主管道应力腐蚀开裂的量化评价方法

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