JPS623210B2 - - Google Patents
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- JPS623210B2 JPS623210B2 JP7422378A JP7422378A JPS623210B2 JP S623210 B2 JPS623210 B2 JP S623210B2 JP 7422378 A JP7422378 A JP 7422378A JP 7422378 A JP7422378 A JP 7422378A JP S623210 B2 JPS623210 B2 JP S623210B2
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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
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
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- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
Description
本発明は、新規なオーステナイト系ステンレス
鋼の熱処理方法に係り、特に、オーステナイト系
ステンレス鋼の溶接継手の如く加熱により鋭敏化
を受けた部分の応力腐食割れを防止することので
きるオーステナイト系ステンレス鋼の熱処理方法
に関する。 一般に、化学プラント或いは原子力機器などに
用いられているオーステナイト系ステンレス鋼及
びその溶接継手においては、その熱処理個所或い
は溶接個所近傍にクロム炭化物が析出し、その部
分が腐食環境にさらされる場合には、粒界腐食が
引き起こされ、いわゆる応力腐食割れを生ずる。 第１図は、オーステナイト系ステンレス鋼を溶
接した場合の断面状況を示すもので、１０は母
材、１２は溶着金属、１４はクロム炭化物が析出
した鋭敏化領域である。このような溶接継手が腐
食環境にさらされた場合には、第２図に示す如
く、図中下部の腐食環境に接した鋭敏化領域１４
より応力腐食割れ１６が発生し、図中上部の方へ
結晶粒界に沿つて進行する。この割れの部分をミ
クロ的に観察すると、第３図に示す如く、結晶粒
界では、オーステナイト地中に固溶していた炭素
がグロム炭化物となつて該結晶粒界上に網状に連
続的に析出する結果、図中Ａに示す如く約70％以
上のクロム量となるのに対し、結晶粒界両側の結
晶粒界近傍では結晶粒界に多量のクロム炭化物が
析出したため、図中Ｂに示す如く、不働態化に必
要な水準以下にクロムが欠乏したクロム欠乏層を
生じ、不働態皮膜ができず、選択的に腐食され、
結晶粒界腐食を発生しやすくなる。前記のような
炭化物の粒界析出は、溶接のように比較的短時間
高温にされされる場合には、例えば815℃から408
℃までの冷却時間が約１分間であつても認められ
る。 また、500〜800℃の温度領域に長時間保時され
たり、徐冷した場合にも認められる。 このため、従来から溶接熱影響部の劣化を少な
くする目的で、溶接入熱量を極力低くして、しか
も、水冷する等によりパス間温度を抑えて溶接を
行つているのが現状である。また、工場溶接の場
合には、品物を部品ごとに1000〜1100℃の温度で
固溶体化処理を行つている。 しかし、溶接入熱量を低くしたり水冷したので
は、溶接時間がかかるだけでなく溶接作業が極め
て面倒となり、また、後者の固溶体化処理を行な
う際には熱処理による変形の問題のほか、現地組
立の場合には適用できないという問題点があつ
た。 本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなさ
れたもので、オーステナイト系ステンレス鋼又は
加熱により鋭敏化を受けたオーステナイト系ステ
ンレス鋼の応力腐食割れを効果的に軽減すること
のできるオーステナイト系ステンレス鋼の熱処理
方法を提供することを目的とする。 本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼を該
鋼のマルテンサイト変態開始温度（Ms点）以下
に冷却し、マルテンサイト組織を形成させること
を特徴とするものである。本発明によれば、オー
ステナイト系ステンレス鋼の応力腐食割れが著し
く軽減できる。 さらに、本発明は加熱により鋭敏化を受けたオ
ーステナイト系ステンレス鋼の少なくとも前記鋭
敏化領域を該鋭敏化領域における結晶粒界近傍の
マルテンサイト変態開始温度（Ms点）以下に冷
却し、前記少なくとも結晶粒界近傍にマルテンサ
イト組織を形成させることを特徴とする。本発明
によれば鋭敏化領域の応力腐食割れを著しく軽減
できる。 本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼溶接
部の応力腐食割れが、溶接部などのクロム炭化物
の析出によつて生じたクロム炭化物近傍のクロム
欠乏層に発生しやすいことに注目してなされたも
ので、このクロム量が低下した部分を冷却するこ
とによつてマルテンサイト変態をおこさせ、耐応
力腐食割れ性を向上させたものである。この冷却
は、例えば、液体窒素、炭酸ガス、液体酸素、液
体空気、液体ヘリウム等を用いて、数分から数時
間行なわれる。このように、鋭敏化領域をマルテ
ンサイト変態すると、クロム欠乏層の強度が上昇
するだけでなく、マルテンサイト変態による膨脹
によつて局部的に残留応力が引張応力から圧縮応
力となるため、応力腐食割れが更に防止される。 また、加熱を受けないオーステナイト系ステン
レス鋼でも、マルテンサイト変態を生じさせれば
そのものの耐応力腐食割れ性がすぐれていること
が判明したのである。さらに、鋼管の如く自拘束
の高いものでは、マルテンサイト変態に伴う膨脹
によつて圧縮残留応力が発生し、より一層応力腐
食割れに対し効果が大きい。特に曲げ加工部分な
どの引張残留応力が発生した部分に対し本発明の
方法は効果が大きい。 なおマルテンサイト組織の形成量は冷却温度に
よつて異なり、冷却温度が高い場合には粒界近傍
のみにマルテンサイトが形成されるが、冷却温度
が低い場合には全体にマルテンサイト組織が形成
される。 以下実施例を詳細に説明する。 実施例 １ 下記第１表に示す溶接条件で、オーステナイト
系ステンレス鋼SUS304管（３１／２Ｂ、Sch40、長さ 200mm）を付き合わせ、TIG溶接によつて接続し
た。
鋼の熱処理方法に係り、特に、オーステナイト系
ステンレス鋼の溶接継手の如く加熱により鋭敏化
を受けた部分の応力腐食割れを防止することので
きるオーステナイト系ステンレス鋼の熱処理方法
に関する。 一般に、化学プラント或いは原子力機器などに
用いられているオーステナイト系ステンレス鋼及
びその溶接継手においては、その熱処理個所或い
は溶接個所近傍にクロム炭化物が析出し、その部
分が腐食環境にさらされる場合には、粒界腐食が
引き起こされ、いわゆる応力腐食割れを生ずる。 第１図は、オーステナイト系ステンレス鋼を溶
接した場合の断面状況を示すもので、１０は母
材、１２は溶着金属、１４はクロム炭化物が析出
した鋭敏化領域である。このような溶接継手が腐
食環境にさらされた場合には、第２図に示す如
く、図中下部の腐食環境に接した鋭敏化領域１４
より応力腐食割れ１６が発生し、図中上部の方へ
結晶粒界に沿つて進行する。この割れの部分をミ
クロ的に観察すると、第３図に示す如く、結晶粒
界では、オーステナイト地中に固溶していた炭素
がグロム炭化物となつて該結晶粒界上に網状に連
続的に析出する結果、図中Ａに示す如く約70％以
上のクロム量となるのに対し、結晶粒界両側の結
晶粒界近傍では結晶粒界に多量のクロム炭化物が
析出したため、図中Ｂに示す如く、不働態化に必
要な水準以下にクロムが欠乏したクロム欠乏層を
生じ、不働態皮膜ができず、選択的に腐食され、
結晶粒界腐食を発生しやすくなる。前記のような
炭化物の粒界析出は、溶接のように比較的短時間
高温にされされる場合には、例えば815℃から408
℃までの冷却時間が約１分間であつても認められ
る。 また、500〜800℃の温度領域に長時間保時され
たり、徐冷した場合にも認められる。 このため、従来から溶接熱影響部の劣化を少な
くする目的で、溶接入熱量を極力低くして、しか
も、水冷する等によりパス間温度を抑えて溶接を
行つているのが現状である。また、工場溶接の場
合には、品物を部品ごとに1000〜1100℃の温度で
固溶体化処理を行つている。 しかし、溶接入熱量を低くしたり水冷したので
は、溶接時間がかかるだけでなく溶接作業が極め
て面倒となり、また、後者の固溶体化処理を行な
う際には熱処理による変形の問題のほか、現地組
立の場合には適用できないという問題点があつ
た。 本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなさ
れたもので、オーステナイト系ステンレス鋼又は
加熱により鋭敏化を受けたオーステナイト系ステ
ンレス鋼の応力腐食割れを効果的に軽減すること
のできるオーステナイト系ステンレス鋼の熱処理
方法を提供することを目的とする。 本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼を該
鋼のマルテンサイト変態開始温度（Ms点）以下
に冷却し、マルテンサイト組織を形成させること
を特徴とするものである。本発明によれば、オー
ステナイト系ステンレス鋼の応力腐食割れが著し
く軽減できる。 さらに、本発明は加熱により鋭敏化を受けたオ
ーステナイト系ステンレス鋼の少なくとも前記鋭
敏化領域を該鋭敏化領域における結晶粒界近傍の
マルテンサイト変態開始温度（Ms点）以下に冷
却し、前記少なくとも結晶粒界近傍にマルテンサ
イト組織を形成させることを特徴とする。本発明
によれば鋭敏化領域の応力腐食割れを著しく軽減
できる。 本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼溶接
部の応力腐食割れが、溶接部などのクロム炭化物
の析出によつて生じたクロム炭化物近傍のクロム
欠乏層に発生しやすいことに注目してなされたも
ので、このクロム量が低下した部分を冷却するこ
とによつてマルテンサイト変態をおこさせ、耐応
力腐食割れ性を向上させたものである。この冷却
は、例えば、液体窒素、炭酸ガス、液体酸素、液
体空気、液体ヘリウム等を用いて、数分から数時
間行なわれる。このように、鋭敏化領域をマルテ
ンサイト変態すると、クロム欠乏層の強度が上昇
するだけでなく、マルテンサイト変態による膨脹
によつて局部的に残留応力が引張応力から圧縮応
力となるため、応力腐食割れが更に防止される。 また、加熱を受けないオーステナイト系ステン
レス鋼でも、マルテンサイト変態を生じさせれば
そのものの耐応力腐食割れ性がすぐれていること
が判明したのである。さらに、鋼管の如く自拘束
の高いものでは、マルテンサイト変態に伴う膨脹
によつて圧縮残留応力が発生し、より一層応力腐
食割れに対し効果が大きい。特に曲げ加工部分な
どの引張残留応力が発生した部分に対し本発明の
方法は効果が大きい。 なおマルテンサイト組織の形成量は冷却温度に
よつて異なり、冷却温度が高い場合には粒界近傍
のみにマルテンサイトが形成されるが、冷却温度
が低い場合には全体にマルテンサイト組織が形成
される。 以下実施例を詳細に説明する。 実施例 １ 下記第１表に示す溶接条件で、オーステナイト
系ステンレス鋼SUS304管（３１／２Ｂ、Sch40、長さ 200mm）を付き合わせ、TIG溶接によつて接続し
た。
【表】
第４図に付き合わせ溶接完了後の状態を示す。
このような溶接継手を、−196℃の液体窒素中で冷
却熱処理したところ、従来の熱処理をしない試料
においては透磁率μが1.05であつたのに対し、実
施例１においては透磁率が1.3に上昇し、明らか
に、マルテンサイト変態が行われていることが確
認できた。この従来試料及び実施例１につき更
に、硬さを確認したところ、第５図に示す如く、
実施例１は硬さも上昇していることが確認でき
た。 第６図は、従来品と実施例１を、288℃の純水
中で単軸引張試験型試験片（応力30Kg／mm2負荷、
26ppmO2）で試験した結果を示すもので、図から
明らかな如く、従来品においては、2500時間経過
後に応力腐食割れが発生しているのに対し、実施
例１においては4800時間経過後も応力腐食割れが
発生しなかつた。 実施例 ２ 実施例１と同じく第１表に示す溶接条件で溶接
したSUS304管（３１／２Ｂ、Sch40、長さ200mm）を 付き合わせTIG溶接によつて接続し、次いで、−
269゜の液体ヘリウム中に20時間浸漬し低温熱処
理を行つた。この実施例２につき、常温で透磁率
を測定したところ透磁率μが1.3であり、低温熱
処理しない従来の試料における透磁率μ＝1.05よ
り大となつており、溶接継手がマルテンサイト化
されていることが確認できた。 この実施例２と、比較のための従来の試料につ
き、実施例１と同様の方法で応力腐食割れ試験を
行なつた結果を第７図に示す。図から明らかな如
く、従来品においては2500時間で応力腐食割れが
発生しているのに対し、実施例２においては4800
時間経過後も応力腐食割れは発生しなかつた。 実施例 ３ 実施例１と同様のSUS304ステンレス鋼管を90
度曲げた後、−269℃の液体ヘリウムに20時間浸漬
し、42％塩化マグネシウム沸騰水溶液中に20時間
浸漬した。比較のために曲げたままのものについ
ても同様の実験を行つた。 試験結果、本発明のものは、割れが認められな
かつたが、従来の曲げたままのものの引張残留応
力がかかつた部分に細かい亀裂が多数認められ
た。 なお、前記実施例において、加熱により鋭敏化
を受けたものはいずれも本発明を溶接により鋭敏
化をうけたオーステナイト系ステンレス鋼に適用
したものであるが、本発明の適用範囲はこれに限
定されず、機械加工後の熱処理、プラズマ切断
等、他の原因による加熱により鋭敏化を受けたオ
ーステナイト系ステンレス鋼にも適用できること
は明らかである。 以上説明したとおり、本発明は、特に加熱によ
り鋭敏化を受けたオーステナイト系ステンレス鋼
において、少なくとも鋭敏化領域を冷却し、少な
くとも該鋭敏化領域の結晶粒界近傍にマルテンサ
イト組織を形成したので、応力腐食割れが軽減で
き、オーステナイト系ステンレス鋼の信頼性及び
安全性が向上するという優れた効果を有する。
このような溶接継手を、−196℃の液体窒素中で冷
却熱処理したところ、従来の熱処理をしない試料
においては透磁率μが1.05であつたのに対し、実
施例１においては透磁率が1.3に上昇し、明らか
に、マルテンサイト変態が行われていることが確
認できた。この従来試料及び実施例１につき更
に、硬さを確認したところ、第５図に示す如く、
実施例１は硬さも上昇していることが確認でき
た。 第６図は、従来品と実施例１を、288℃の純水
中で単軸引張試験型試験片（応力30Kg／mm2負荷、
26ppmO2）で試験した結果を示すもので、図から
明らかな如く、従来品においては、2500時間経過
後に応力腐食割れが発生しているのに対し、実施
例１においては4800時間経過後も応力腐食割れが
発生しなかつた。 実施例 ２ 実施例１と同じく第１表に示す溶接条件で溶接
したSUS304管（３１／２Ｂ、Sch40、長さ200mm）を 付き合わせTIG溶接によつて接続し、次いで、−
269゜の液体ヘリウム中に20時間浸漬し低温熱処
理を行つた。この実施例２につき、常温で透磁率
を測定したところ透磁率μが1.3であり、低温熱
処理しない従来の試料における透磁率μ＝1.05よ
り大となつており、溶接継手がマルテンサイト化
されていることが確認できた。 この実施例２と、比較のための従来の試料につ
き、実施例１と同様の方法で応力腐食割れ試験を
行なつた結果を第７図に示す。図から明らかな如
く、従来品においては2500時間で応力腐食割れが
発生しているのに対し、実施例２においては4800
時間経過後も応力腐食割れは発生しなかつた。 実施例 ３ 実施例１と同様のSUS304ステンレス鋼管を90
度曲げた後、−269℃の液体ヘリウムに20時間浸漬
し、42％塩化マグネシウム沸騰水溶液中に20時間
浸漬した。比較のために曲げたままのものについ
ても同様の実験を行つた。 試験結果、本発明のものは、割れが認められな
かつたが、従来の曲げたままのものの引張残留応
力がかかつた部分に細かい亀裂が多数認められ
た。 なお、前記実施例において、加熱により鋭敏化
を受けたものはいずれも本発明を溶接により鋭敏
化をうけたオーステナイト系ステンレス鋼に適用
したものであるが、本発明の適用範囲はこれに限
定されず、機械加工後の熱処理、プラズマ切断
等、他の原因による加熱により鋭敏化を受けたオ
ーステナイト系ステンレス鋼にも適用できること
は明らかである。 以上説明したとおり、本発明は、特に加熱によ
り鋭敏化を受けたオーステナイト系ステンレス鋼
において、少なくとも鋭敏化領域を冷却し、少な
くとも該鋭敏化領域の結晶粒界近傍にマルテンサ
イト組織を形成したので、応力腐食割れが軽減で
き、オーステナイト系ステンレス鋼の信頼性及び
安全性が向上するという優れた効果を有する。
第１図は、オーステナイト系ステンレス鋼を溶
接した場合の断面状況を示す断面図、第２図は、
応力腐食割れが発生したオーステナイト系ステン
レス鋼の溶接継手を示す断面図、第３図は、第２
図に示す溶接継手の結晶粒界近傍のクロム量の変
化状態を示す線図、第４図は、パイプの付き合わ
せ溶接完了後の状態を示す断面図、第５図は、実
施例１と従来品におけるクロム欠乏層の硬さを示
す線図、第６図は、同じく実施例１と従来品にお
ける応力腐食割れ試験結果を示す線図、第７図
は、従来品と実施例２における応力腐食割れ試験
結果を示す線図である。 １０……母材、１２……溶着金属、１４……鋭
敏化領域。
接した場合の断面状況を示す断面図、第２図は、
応力腐食割れが発生したオーステナイト系ステン
レス鋼の溶接継手を示す断面図、第３図は、第２
図に示す溶接継手の結晶粒界近傍のクロム量の変
化状態を示す線図、第４図は、パイプの付き合わ
せ溶接完了後の状態を示す断面図、第５図は、実
施例１と従来品におけるクロム欠乏層の硬さを示
す線図、第６図は、同じく実施例１と従来品にお
ける応力腐食割れ試験結果を示す線図、第７図
は、従来品と実施例２における応力腐食割れ試験
結果を示す線図である。 １０……母材、１２……溶着金属、１４……鋭
敏化領域。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ オーステナイト系ステンレス鋼を該鋼のマル
テンサイト変態開始温度（Ms点）以下に冷却す
ることを特徴とする耐応力腐食割れ性の高いオー
ステナイト系ステンレス鋼の熱処理方法。 ２ 前記鋼は加工によつて引張残留応力が形成さ
れている特許請求の範囲第１項の耐応力腐食割れ
性の高いオーステナイト系ステンレス鋼の熱処理
方法。 ３ 前記冷却温度が極低温である特許請求の範囲
第１項に記載の耐応力腐食割れ性の高いオーステ
ナイト系ステンレス鋼の熱処理方法。 ４ 加熱により鋭敏化を受けたオーステナイト系
ステンレス鋼の少なくとも前記鋭敏化領域を該鋭
敏化領域における結晶粒界近傍のマルテンサイト
変態開始温度（Ms点）以下に冷却することを特
徴とする耐応力腐食割れ性の高いオーステナイト
系ステンレス鋼の熱処理方法。 ５ 前記鋭敏化領域が溶接熱影響部である特許請
求の範囲第４項の耐応力腐食割れ性の高いオース
テナイト系ステンレス鋼の熱処理方法。 ６ 前記冷却温度が極低温である特許請求の範囲
第４項および第５項のいずれかに記載の耐応力腐
食割れ性の高いオーステナイト系ステンレス鋼の
熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7422378A JPS552732A (en) | 1978-06-21 | 1978-06-21 | Heat treating method for austenitic stainless steel of high resistance against stress corrosion cracking |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7422378A JPS552732A (en) | 1978-06-21 | 1978-06-21 | Heat treating method for austenitic stainless steel of high resistance against stress corrosion cracking |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS552732A JPS552732A (en) | 1980-01-10 |
| JPS623210B2 true JPS623210B2 (ja) | 1987-01-23 |
Family
ID=13540961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7422378A Granted JPS552732A (en) | 1978-06-21 | 1978-06-21 | Heat treating method for austenitic stainless steel of high resistance against stress corrosion cracking |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS552732A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104985335A (zh) * | 2015-06-16 | 2015-10-21 | 黄小莲 | 降低厚板焊接残余应力的方法 |
| CN113981192B (zh) * | 2021-10-27 | 2023-02-03 | 广东海洋大学 | 一种提高304型亚稳奥氏体不锈钢屈服强度的方法 |
-
1978
- 1978-06-21 JP JP7422378A patent/JPS552732A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS552732A (en) | 1980-01-10 |
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