JPS62156088A - 異材継手 - Google Patents

異材継手

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JPS62156088A
JPS62156088A JP29560585A JP29560585A JPS62156088A JP S62156088 A JPS62156088 A JP S62156088A JP 29560585 A JP29560585 A JP 29560585A JP 29560585 A JP29560585 A JP 29560585A JP S62156088 A JPS62156088 A JP S62156088A
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JP
Japan
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joint
stainless steel
joined
joining
alloy
Prior art date
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Pending
Application number
JP29560585A
Other languages
English (en)
Inventor
Takayuki Kono
隆之 河野
Shinsuke Oba
大場 真助
Katsuyuki Kawaguchi
勝之 川口
Kiyoshi Imura
井村 清
Teruo Asai
浅井 輝雄
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.)
Kuroki Kogyosho Co Ltd
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kuroki Kogyosho Co Ltd
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Kuroki Kogyosho Co Ltd, Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Kuroki Kogyosho Co Ltd
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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、化学プラント、核燃料再処理プラント等の各
種プラントの配管や部材等に好適な異材継手に関する。
〔従来の技術〕
ステンレス鋼とTi及びTi合金又はステンレス鋼とZ
r及びZr合金を接合する場合、アーク溶接等の溶融金
属接合は用いられず、拡散接合等の固相接合が一般に採
用される。
第7図及び第8図に従来の拡散接合された管状の異材継
手を示す。(ただし、従来とは必らずしも公知という意
味ではない) これらの図で01は被接合母材で、Tl及びTi合び第
4図に示す異材継手を作る場合、一般には真空中で管あ
るいは棒を、その軸方向に加圧しなから約800°Cの
高温で加熱して行う。この時接合断面では接合線がほぼ
直線状になりステンレス鋼とTi及びTi合金あるいは
ステンレス鋼とZr及びZr合金を接合する場合、ステ
ンレス鋼の熱膨張率が、上記金属に比べ、相当大きいた
め、第7図の形状では、接合工程後温度が下がる過程で
接合面に剪断力か発生し、このため接合部強度はきわめ
て弱いものとなる。第8図の場合には、熱膨張率の大き
いステンレス鋼が雌型として組合せてあり、接合面には
剪断力と共に大きな圧縮力が作用し接合部強度は大幅に
向上する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の拡散接合法では、ステンレス鋼とTi及びTi合
金又はステンレス鋼とZr及びZr合金を接合した場合
、接合条件により接合面にFe、CrとTi及びFe、
CrとZrからなる強度と延性の低い金属間化合物が生
成し、このため接合部強度は、第8図に示す材料の組合
せを採用しても母材(ステンレス鋼、Ti、Ti合金、
 Zr及びZr合金)に比べ著しく低いものとなる。こ
の金属間化合物の生成量は、接合条件(温度・圧力、接
合時間、表面清浄度、雰囲気等)に著しく影響され、か
つ母材の成分元素濃度及び不純物元素濃度にも影響され
るため、接合部強度はバラツキが多く、従来の接合法は
きわめて信頼性の低いものであった。
また、従来の継手では腐食性の強い環境に第8図に示す
異材継手管を採用すると、耐食性の劣るステンレス鋼側
に電食04か発生する。この電食04は発生当初は接合
面に沿って進んで行くが、ある程度深くなると、一部は
ステンレス鋼の結晶粒界に沿って肉厚方向に進行しはじ
める。
このため電食04の肉厚貫通時間を長くするために接合
線を長く(接合線の肉厚方向に対する傾きを大きくする
。)しても、肉厚方向に進む粒界腐食が早く肉厚を貫通
してしまう。
よって従来法による異材接合管では、接合部の強度が非
常にバラツキ、信頼性の低い接合部になるばかりでなく
、腐食性の強い環境に使用した場合、接合部には電食ば
かりでなく粒界腐食も発生し、耐食性の低い接合部とな
っていた。
そこで本発明は、上記従来法の不具合に鑑みてなされた
もので、接合部に金属間化合物が発生しても充分な接合
強度を得ることができる信頼性の高い異材継手の提供を
目的とし、更に本発明の実施態様には、腐食環境での使
用においても肉厚方向に進む粒界腐食が発生成長しにく
く耐食性のすぐれた異材継手をも提供する。
〔問題点を解決するための手段〕
そのため本発明は、次の+11 (21の構成を要旨と
する。
(1)異なる部材を拡散接合した管状若しくは棒状の異
材継手において、接合部が肉厚に対し傾斜し、拡散接合
面が凹凸して形成されてなる事を特徴とする異材継手。
(2)熱膨張率の異なる部材を拡散接合した管状若しく
は棒状の異材継手において、熱膨張率の大きい部材の当
該接合面における2つの接合端の断面形状が鋭角に形成
されてなる事を特徴とする異材継手。
〔作用〕
すなわち本発明(1)は上記のとおり拡散接合面の面積
が広いため異材継手の接合強度か高く、また接合面が凹
凸となっているため金属間化合物より発生した亀裂の伝
播が阻止され、接合強度の信頼性が著しく向上する。
また、本発明(2)も熱膨張率の大きい部材の当該接合
面における2つの接合端の断面形状が鋭角に形成されて
いることから、1つの接合面が弓形又はジグザクな断面
形状となっているので金属間化合物より発生した亀裂の
伝播が阻止されて接合強度の信頼性が著しく向上する上
に、更に熱膨張率の大きい部材の接合端の断面形状が鋭
角であることから、高温での拡散接合後室温まで冷却し
ても異材間の熱膨張差により、熱膨張率の小さい部材を
はさみこむように圧縮力か働らき、より一層接合強度の
信頼性が向上する。
〔実施例〕
以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。
(1)第1実施例 第1図に第1発明の一実施例としての異材継手の断面図
を、また第2図には第1図の異材継手の製造法を示すだ
めの製造過程における異材継手の断面図である。
本実施例の異材継手は、接合面をテーパー状に加工し、
かつ上記テーパー面をネジ加工等の凹凸加工した後に熱
間等方圧加圧加工を行いなから固相拡散接合する方法に
より作られる。
図中1は被接合母材でTi 、 Ti合金又はlr、Z
r合金である。2は被接合母材でステンレス鋼、3は接
合線である。また3aは接合前の被接合線で、この場合
ステンレス鋼側にネジ加工、又は通常の凹凸加工がしで
ある。熱間等方圧加圧加工の場合、温度が高くかつ圧力
が高いためTi及びT1合金等のある種の金属は非常に
塑性変形しやすくなり、はめ合い加工をせずども相手側
の形状に完全に従う。なお両母材の被接合面をはめ合い
加工しても良い。4は密ぺ(・部材、5は電子ビーム溶
接ビードである。
第2図においてステンレス鋼2の棒を雌型に加工し、か
つ被接合面3をネジ状又は凹凸状に加工し、その後Ti
及びTi合金又はZr及びZr合金1の棒をステンレス
鋼2の中に装着し、その後部をステンレス鋼でできた密
ぺい部材4でふたをする。その後、これを真空容器の中
で電子ビーム溶接5を行う。これにより被接合部3aの
空間は真空となる。その後、このブロックを図示しない
熱間等方圧・加圧加工装置の中に入れ、温度を800°
C程度に加熱すると同時に等方圧として1000〜20
00気圧の圧力をかけ、適当な時間放置する。接合終了
後このブロックを図示しない熱間等方圧・加圧加工装置
より取り出し、管として使用する場合には、第2図に図
示する破線迄外周削除および中ぐり加工などの機械加工
により第1に示す異材接合管に切り出す。
本実施例によるとステンレス鋼とTi及びTi合金又は
ステンレス鋼とZr及びZr合金の異材接合部の強度が
向上すると同時に強度のバラツキが少なくなり非常に信
頼性のあるものとなった。
(2)第2実施例 第3図に第2発明の一実施例としての異材継手の断面図
、また第4図には第3図の異材継手の製造法を示すため
の製造過程における異材継手の断面図である。
本実施例の異材継手は、管の肉厚部を差し込み形状に加
工し、かつ差し込み部の雌側をステンレス鋼、雄側をT
i若しくはTi合金又はZr若しくはZr合金となるよ
うに配し、上記雌雄両部材を差し込んだ状態で熱間等方
圧加圧加工を行いなから固相拡散接合する方法により作
られる。
図中2は被接合母材でステンレス鋼、1は被接合母材で
Ti及びTi合金又はZr及びZr合金の雄型である。
3は接合線、4は接合部に発生した電食であ′る。また
3aは接合前の被接合線、5は密ぺい部材、6は密ぺい
ふた、7は電子ビーム溶接部である。
第寞図において、被接合母材のステンレス鋼2の棒の肉
厚部を雌型の差し込み形状に加工し、一方、被接合母材
のTi若しくはTi合金又はZr若しくはZr合金1の
棒の肉厚部を雄型の差し込み形状に加工する。その後両
部材を差し込み、ステンレス製の密ぺ(・部材5の中に
入れ、さらに雄型被接合母材1の後方にステンレス製の
密ぺいふた6を配置する。そして、このブロック全体を
真空容器の中に入れ、ステンレス鋼の被接合母材2と密
ぺい部材5及び密ぺい部材5と密ぺいふた6をそれぞれ
電子ビーム溶接7する。この工程で密ぺ(・部材5の中
は真空状態が保たれる。つぎにこのブロック全体を図示
しない熱間等方圧加圧加工装置の中に設置し、約800
℃の高温に加熱し、かつ1000〜2000気圧の圧力
をかけ、適当な時間放置し拡散接合を行う。拡散接合後
、図示しない等方圧加圧加工装置から取り出し、管とし
て使用する場合には、第4図に図示の破線まで外周は削
り込み、内周は中ぐりする機械加工により第3図に示す
管状の異材継手を製作する。
本実施例によると、接合後の冷却によりステンレス鋼1
製の雌型が、Ti等の雄を2をはさみ込むこと蹟より拡
散接合部には圧縮力か作用し、接合強度の向上が認めら
れるほか、この異材継手の管内に腐食流体を流した場合
、電食4は第8図に示す継手と同様にステンレス鋼1の
接合線3近傍に発生するが、肉厚方向に深く進む粒界腐
食が防止され、耐食性は向上する。
すなわち本実施例ではステンレス鋼とTi若しくはTi
合金と又はステンレス鋼とZr若しくはZr合金との異
材接合管の強度は従来通り強いものが得られると同時に
腐食環境下での使用においても従来に比べ耐食性が大幅
に向上した。
(3)第3実施例 第5図に本発明の他の実施例としての異材継手の断面図
を、また第6図には第5図の異材継手の製造法を示すだ
めの製造過程における異材継手の断面図である。
本実施例の異材継手は、管の肉厚部を差し込み形状に加
工し、かつ、差し込み部の一方又は両方をネジ加工等の
凹凸に加工し、さらに上記差し込み部の雌側をステンレ
ス鋼、雄側をT1若しくはT1合金又はZr若しくはZ
r合金となるように配し、上記雌雄両部材をさしこんだ
状態で熱間等方圧加圧加工を行いながら固相拡散接合す
る方法により作られる。
図中2は、被接合母材でステンレス鋼の中央部材、2a
は被接合母材でしめ付は部材、lは被接合母材でT1及
びT1合金又はZr及びZr合金の雄型である。3は接
合線、4は接合部に発生した電食である。また3aは接
合前の被接合線、5は密ぺい部材、6は密ぺいふた、7
は電子ビーム溶接部である。
第6図において、中央部材2としめ付は部材2aを組合
せて雌型の差し込み形状となる様に加工する。この時、
中央部材2の被接合面3aとしめ付は部材2aの被接合
面は、テーパーネジ状あるいはテーパー凹凸状に加工す
る。一方、被接合母材のTi若しくはTi合金又はZr
若しくはZr合金1の棒の肉厚部を雄型の差し込み形状
に加工する。この時雄型lがTi若しくはT1合金又は
Zr若しくはZr合金である場合には接合面をステンレ
ス鋼の雌型に合せてテーパーネジ状あるいはテーパー凹
凸状に加工しなくても800°C程度の温度と1000
〜2000  気圧の圧力のもとて相手の形状に完全に
従うので無理に凹凸状に加工する必要はない。
その後、両部材を差し込み、ステンレス製の密ぺい部材
5の中に入れ、さらに雄型被接合母材1の後方にステン
レス製の密ぺいふた6を配置する。そしてこのブロック
全体を真空容器の中に入れ、ステンレス鋼の被接合母材
2と密ぺい部材5及び密ぺい部材5と密ぺいふた6をそ
れぞれ電子ビーム溶接7をする。
この工程で密ぺい部材5の中は真空状態が保たれる。次
にこのブロック全体を図示しない熱間等方圧加圧加工装
置の中に設置し、約800°Cの高温に加熱し、かつ1
000〜2000気圧の圧力をかけ適当な時間放置し拡
散接合を行う。
拡散接合後、図示しない熱間等方圧加圧加工装置より本
ブロックを取り出し管として使用する場合には、第6図
に図示する破線まで外周は削り込み、内周は中ぐりする
機械加工により第5図に示す異材接合管を製作する。
本実施例によれば、雌側かステンレス鋼であるため、拡
散接合部には圧縮力が作用し、かつ、接合面が凹凸状に
なっているため、金属間化合物によってできたき裂の伝
播か阻止され、接合部強度は強く、かつ信頼性の高いも
のとなる。一方、管の内側で発生する腐食はほとんど電
食のみと言って良く、電食が直接の原因となる深い粒界
腐食は発生しない。
すなわち1本実施例は、ステンレス鋼とTi若しくはT
i合金と又はステンレス鋼とZr若しくはZr合金の異
材接合部の強度が向上し強度のバラツキか少なくなり非
常に信頼性のあるものとなると同時に高腐食環境下での
使用においても、従来継手同様に電食4が発生するもの
の肉厚方向に進む粒界腐食が防止され、従来に比べ耐食
性が大幅に向上した。
〔発明の効果〕
以上、本発明の異材継手は、継手接合部の接合強度が向
上し、継手の信頼性が著しく向上した。また、本発明の
実施態様では1強腐食環境での使用においても肉厚方向
に進む粒界腐食が発生・成長しにくく耐食性のすぐれる
【図面の簡単な説明】
第1図は1本発明にかかる第1実施例の異材継手の断面
図、第2図は製造過程における第1図の異材継手の断面
図、第3図は本発明にががる第2実施例の異材継手の断
面図、第4図は製造過程における第3図の異材継手の断
面図、第5図は本発明にががる第3実施例の異材継手の
断面図、第6図は製造過程における第5図の異材継手の
断面図、第7図及び第8図は従来の異材継手の断面図で
ある。 1・・・被接合母材、2・・被接合母材、3・・接合線
、4・・・電食、5・・・密べい部材、6・・・密ぺし
・ふた、7・・・電子ビーム溶接部。 尺;人 汲 間  挽 ゛ ゛  ノ 第1区 第2図 第3図 第4図 第5図 第″7図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)異なる部材を拡散接合した管状若しくは棒状の異
    材継手において、接合部が肉厚に対し傾斜し、拡散接合
    面が凹凸して形成されてなる事を特徴とする異材継手。
  2. (2)熱膨張率の異なる部材を拡散接合した管状若しく
    は棒状の異材継手において、熱膨張率の大きい部材の当
    該接合面における2つの接合端の断面形状が鋭角に形成
    されてなる事を特徴とする異材継手。
  3. (3)熱膨張率の大きい部材がステンレス鋼で、熱膨張
    率の小さい部材がTi若しくはTi合金又はZr若しく
    はZr合金である事を特徴とする特許請求の範囲第2項
    の異材継手。
JP29560585A 1985-12-27 1985-12-27 異材継手 Pending JPS62156088A (ja)

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