JPS6235875B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 開示技術は電子力プラント等に用いる腐蝕性流
体輸送配管等の管体の溶接継手の応力腐蝕割れを
防止する技術に属する。

＜要旨の概要＞ 而して、この発明は該種電子力プラント等の配
管が腐蝕性流体接触におかれる態様において、ユ
ニツト管が溶接継手を介して連結された状態で生
ずる引張り残留応力を溶接継手部の内外面に温度
差を与えて応力差を形成し、腐蝕性流体の接触面
側に圧縮残留応力を生ぜしめるようにした管溶接
継手部処理方法に関する発明であり、特に、管内
外面のいづれか一方の腐蝕性流体の非接触面側を
常温状態で適宜に急速加熱し、他面側が昇温しな
い前に液圧により拡管、或は、縮管して変形し上
記両面間の温度差によつて容易に腐蝕性流体接触
面側を降伏させて塑性変形するようにし、その後
液圧解除し常温に戻して腐蝕性流体の接触面側に
圧縮残留応力を生ぜしめるようにした管溶接継手
部処理方法に係る発明である。

＜従来技術＞ 周知の如く、流体輸送管は各方面に極めて広く
用いられているが、製造時の装置等からくる制約
や、輸送時のネツクのため、ユニツト管の長さに
は制限があり、したがつて、据付現場ではユニツ
ト管を所定長にシール状態で連結するようにして
おり、解離の必要のない場合は一般に溶接継手が
連結手段として採用されている。

而して、一般に知られている如く、第１図に示
す様に、管１の溶接部２には引張り残留応力＋が
形勢され、例えば、油井管等の耐蝕二重管等に於
いて、内張材にオーステナイト系ステンレス管を
用い一般部に圧縮残留応力処理―を予め与えて
も、溶接熱により、管端部で該圧縮残留応力が消
滅し、加えて溶接による引張り残留応力が生じる
ようになると、当該第１図に示す様に、一般部で
は応力腐食割れが防止出来るものの、溶接継手部
では防止出来ないという問題が生ずる。

＜発明が解決しようとする問題点＞ これに対処するに、例えば、溶接部を線状に加
熱する方法により圧縮残留応力を生じさせる手段
もあるが、外面に塑性歪を与えるために外側面を
高温に加熱させる必要があり、その結果、材質変
化を招く欠点があつた。

又、管の内外面に加熱冷却の積極的温度差を与
えて熱応力により降伏応力を付与し塑性変形させ
て圧縮残留応力を生じせしめる方法もあるが、相
対温度差を付与する熱エネルギー生成上極めてコ
スト高になる不利点があり熱管理が難しい難点も
あつた。

＜発明の目的＞ この発明の目的は上述従来技術に基づく管の溶
接継手部の応力腐食割れに対処する圧縮残留応力
を付与する題点に鑑み、溶接完了後の管の溶接継
手部の腐蝕性流体の接触面とは反対側の面側を急
速に加熱させて該面側の引張り残留応力を消去
し、腐蝕性流体の接触面側が昇温しないうち、即
ち、引張り残留応力が消去されない状態で腐蝕性
流体の接触面側に液圧を印加して僅かな液圧力で
降伏させて塑性変形させ、常温に戻すことによ
り、腐蝕性流体の接触面側に圧縮残留応力を形勢
させて応力腐蝕割れが生じないようにして各種産
業における配管技術利用分野に益する優れた管溶
接継手部処理装置を提供せんとするものである。

＜実施例＞ 次に、この発明の１実施例を第２図以下の図面
に従つて説明すれば以下の通りである。

第２図に示す様に、管１は溶接継手２で連結さ
れており、この場合、第３ａ図に示す様に通常温
度では管１の内側の腐蝕流体の流過接触面１′と
反対側の外側面１″との温度差はなく、したがつ
て、溶接継手部２に於いては第３ｂ図に示す様に
内外面１′，１″には引張り留応力＋が形成され、
中間には内力が０となるように圧縮力−が残留し
ている。

そこで、第１図に示す様に管１の内部にスリー
ブピストン３を挿入してそのフランジ部４、４間
に溶接継手部２が在るようにセツトすると共に該
溶接継手部２の外側にはスチームヒータ５をセツ
トし、制御装置６を介し電磁バルブ７を開き、ボ
イラ８からスチームホース９を介しスチームを送
給し、スチームヒータ５のノズル１０，１０…か
ら該スチームを噴出させて溶接継手部２を外側よ
り常温状態から全周的に平均して急速加熱する。

該急速加熱により溶接継手部２は外面１″側か
ら急速に温度上昇され、その温度分布は外側から
次第に上がり、第４ａ図に示す様に外面１″が高
温、例えば、300℃HT程度に加熱されるにもか
かわらず、内面１′が加熱昇温に至らず、常温状
態であるようにされる状態が現出され、したがつ
て、内側は依然として引張り残留応力＋が作用し
ているが、外側では加熱膨脹抗力が働き、その結
果、第４ｂ図の様に圧縮力−が作用する。

而して、スチームヒータ５による加熱により、
内面１′が常温より昇温されないうちに、即ち、
引張り残留応力＋があるうちに、第１図に示す様
に溶接継手部２の外側面１″近傍に設置した、例
えば、熱電対式の温度計１１によつて検知された
温度信号で当該部位が設定温度に達した状態にな
ると、制御装置６が電磁バルブ７を閉じ、挿入セ
ツトされたスリーブピン３のフランジ部４，４の
シールダンパリング１２，１２に高圧力水ポンプ
１３により通路１４を介し高圧力水を供給して管
内面１′に圧接シールさせるようにすると共に別
の高圧力水ポンプ１５により通路１６を介しフラ
ンジ部１４，１４間に液圧を印加して管１を拡管
させていく。

このように管１を液圧拡管させていくと、第５
ａ図に示す様に、溶接継手部２の温度はほぼスチ
ームヒータ５による加熱停止状態を維持し、又、
第５ｂ図に示す様に拡管液圧Ｐにより内圧応力Ｆ
を受け内面１′は引張り残留応力＋に助勢され、
比較的小さな拡管力で降伏応力F′を受けて降伏
し、塑性変形する。

その後、圧力ゲージ１７が設定圧に達するとそ
の検知信号が制御装置６をして高圧力水ポンプ１
３，１５の加圧を停止し、図示しない切換弁を介
して排水して拡管圧力を除去し、スリーブピスト
ン３を取り外してスチームヒータ５を外し、放置
して自然冷却、自然収縮を行うようにすると、第
６ａ図に示す様に溶接継手部２の温度は内外面
１′，１″に共に常温に戻り、第６ｂ図に示す様に
温度差による点線の応力変化部分から熱収縮歪を
介して実線状態の分布、即ち、内面１′側には圧
縮残留応力−が、外面１″には引張り残留応力＋
が形成される。

したがつて、溶接継手部２に石油類のような腐
蝕性流体が流過しても応力腐蝕割れは生じない。

尚、この発明の実施態様は上述実施例に限るも
のでないことは勿論であり、例えば、石油タンク
内の配管のように外側面が腐蝕性流体に接触する
態様のような場合は内側を加熱して外側を圧縮し
て縮径させるようにしても良く、又、短管の他に
二重管等も対象に入り、電子力プラント配管や油
井管等に使用出来ることも勿論である。

そして、第２図に示す装置態様はあくまで１態
様に過ぎないことも勿論である。

＜発明の効果＞ 以上、この発明によれば、ユニツト管相互を溶
接して連結するような溶接継手部の処理方法にお
いて、常温状態で流体の非接触側面を急速加熱し
て流体接触面側が昇温しないうちに加熱を停止す
ると共に液圧により縮管、或は、拡管を行つて流
体の接触面側を降伏させて塑性変形させることに
より、流体の接触面側の降伏応力は引張り残留応
力に助勢されて小さい力で降伏させることが出
来、容易に圧縮残留応力を形成させることが出
来、溶接継手部に於ける応力腐蝕割れが生じない
という優れた効果が奏される。

又、この降伏応力は熱応力によらず、液圧拡管
等により行うことが出来るので、使用エネルギー
も少くて済み、エネルギー管理もし易い利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶接継手部の残留応力の分布模式図、
第２図以下はこの発明の１実施例の説明図であ
り、第２図は加熱拡管断面図、第３ａ，４ａ，５
ａ，６ａ図は処理プロセスの温度分布模式図、第
３ｂ，４ｂ，５ｂ，６ｂ図は処理プロセスでの応
力分布模式図である。 ２…溶接継手部、１′…内面（流体の接触面）、
１″…外面（流体の非接触面側）、−…圧縮残留応
力、１…管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶接完了後の管の溶接継手部の内外面に温度
   差を付与して流体の接触面側に圧縮残留応力を生
   ぜしめるようにした管溶接継手部処理方法におい
   て、上記溶接継手部に対し常温状態で流体の非接
   触面側を急速加熱し、流体の接触面側が常温より
   昇温する前に管に液圧変形を行い、該流体の接触
   面側を降伏させて塑性変形させ管の常温復帰後に
   流体接触面側に圧縮残留応力を生ぜしめるように
   したことを特徴とする管溶接継手部処理方法。