JPS6256208B2 - - Google Patents
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- JPS6256208B2 JPS6256208B2 JP5220080A JP5220080A JPS6256208B2 JP S6256208 B2 JPS6256208 B2 JP S6256208B2 JP 5220080 A JP5220080 A JP 5220080A JP 5220080 A JP5220080 A JP 5220080A JP S6256208 B2 JPS6256208 B2 JP S6256208B2
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- stress
- corrosion cracking
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- arc torch
- tungsten arc
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Links
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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
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
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- Arc Welding In General (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
この発明は内外面ともに接液面となるステンレ
ス鋼管の応力が残留する範囲の材質と応力とを改
善することによつて応力腐食割れを防止する方法
に係る。 原子力プラント、特に沸騰水型原子炉の冷却水
用配管においてオーステナイトステンレス鋼管に
クラツクを生じて問題となり、その原因の究明が
行なわれ、対策について種々検討されて来た。そ
の原因としては第１図に示すように材料因子、応
力因子ならびに環境因子の三つが考えられ、これ
ら三者が互に重なりあつて図の斜線で示したよう
に三因子が共存する場合に応力腐食割れが発生
し、いずれか一つでも存在しない場合には応力腐
食割れが発生しないと考えられている。 本発明はこのような考に基づき、温度とか冷却
水中の容存酸素とかの環境因子はそのままとし、
材料因子のいずれか一方またはその両者を改善す
ることによつて三因子が同時に相互に重なり合う
ことがないようにして応力腐食割れを防止する方
法を提供することを目的とし、その第一の方法は
内外面ともに接液面となるステンレス鋼管の応力
が残留する範囲の一方の表面をイナートガスタン
グステンアークトーチで溶融して凝固させて柱状
晶組織とし、他方の表面には圧縮応力を残留させ
ることにより応力腐食割れを防止する方法に係
り、その第二の方法は一方の表面を上記同様にし
て溶融、凝固せしめたのち他方の表面を同様にし
て溶融、凝固せしめて両表面部を柱状晶組織と
し、両者の中間の部分に圧縮応力を残留させるこ
とによつて応力腐食割れを防止する方法に係る。 ところで応力腐食割れ対策として材料因子を改
善する方法が種々提案されている。その一つに固
溶化熱処理を施して折出している炭化物を充分に
オーステナイト中に固溶させたのち急冷する方法
があり効果的であるが、製作工場における施工技
術としては適当であるけれども据付現場において
実施することは設備等の点から困難である。 これに対して鋼管の応力残留範囲を局部的に固
溶化熱処理する方法があるが、第２図に示すよう
に例えば溶接継手２のある材料１の継手を含む両
側を局部的に固溶化処理温度に加熱すると材料１
内の温度分布は曲線３の如くになり、固溶化処理
を施した両側においていわゆる鋭敏化温度の温度
になるところがでて来て、この部分４に応力腐食
割れを生じ易くなることは避けられない。 また応力因子を改善する方法として高周波誘導
加熱による残留応力改善方法或いはシヨツトピー
ニング法等があるが、それぞれ適用に制限があ
り、配管系においてこれらの方法を施工できない
場所がある。例えば第３図に示すようなサーマル
スリーブ５を取付けた場所の如くに管本体６とス
リーブ５との間の間隙７が僅か10〜15mmであるた
めサーマルスリーブ溶接個所８周辺に従来の方法
を施すことは不可能に近い。 本発明はこのような管の内外両面が接液面とな
り、応力が残留している部分において、一方の面
に施工余裕がありさえすれば適用できる応力腐食
割れ防止法である。 本発明の方法においては第４図に示すように例
えばオーステナイトステンレス鋼管の応力の残留
している部分の一方の表面９をイナートガスタン
グステンアークトーチ１０を移動させて加熱溶融
させてから凝固させる。このトーチはいわゆる
TIG溶接用トーチで、中央にタングステン電極１
１があり、その周囲から不活性ガス１２を吹き出
させて溶融池１３を包むようにして酸化を防止す
る。自動溶接装置を使用すれば本発明の実施が容
易である。 他方の表面は温度が上昇しないようにし、必要
に応じて水冷して一方の面の加熱温度との差をで
きるだけ大きくするようにするとよい。 このように応力が残留していて応力腐食割れを
起し易い面を溶融させてから凝固させると析出し
ていたクロームカーバイドをオーステナイト中に
溶解し、結晶粒内のクロームの分布を約一にして
腐食し難くすると共に、凝固の際に形成される柱
状晶組織によつて割れ難くする。 また、オーステナイトステンレス鋼においてデ
ルタフエライトが析出していると耐応力腐食割れ
性が良くなると言われているが、本法を施すとき
は一たん表面を溶融させてから凝固させるので、
オーステナイトステンレス鋼を単に高温に加熱し
て固溶化熱処理を施すのとは異なつてデルタフエ
ライトが析出し易く、したがつて耐応力腐食割れ
性を一層改善することができる。 加熱されない他方の表面には板厚方向の温度差
ΔＴにより冷却後にσR＝Ｅα・ΔＴ／２・（１−
ν）（但しＥ＝ヤング率、α＝線膨脹係数、ν＝
ポアソン比）によつて圧縮応力σRが残留する。
その断面の応力分布は第５図に示すようになるも
のと考えられる。このように溶融凝固面は引張応
力が残留するが材質的に改善されているので応力
腐食割れは発生し難く、他方の面には圧縮応力が
残留するからこの表面にも応力腐食割れは発生し
なくなる。 また、上記のように管の一方の表面をイナート
ガスタングステンアークトーチで溶融し、凝固さ
せて応力腐食割れに対して材質的に改善したの
ち、第６図に示すように他方の表面を同様にして
イナートガスタングステンアークトーチで溶融し
て凝固させて材質的に改善することもできる。こ
のようにして両面を溶融、凝固させるとその断面
の応力分布は第７図に示すようになると考えら
れ、両表面には引張応力が残留し、その中間の部
分には圧縮応力が残留する。このように両表面に
は引張応力が残留するが材質的に改善されて応力
腐食割れを生じ難くなり、またたとい表面にクラ
ツクを生じても内部には圧縮応力が残留している
のでクラツクが内側へ延びることは防止される。 本方法によつてイナートガスタングステンアー
クトーチで溶融したのち凝固させた材質SUS316
ステンレス鋼の表面層の顕微鏡組織を調べたとこ
ろ、クロームカーバイトが固溶してなくなり、オ
ーステナイトの柱状晶組織になつていることが認
められた。また第１表に示すように腐食試験を行
なつたが腐食が対比材に比してきわめて少なく応
力腐食割れも生じなかつた。 また、厚さ５mmの供試材について他方の面を水
冷しながら、一方の面をイナートガスタングステ
ンアークトーチで溶融、凝固せしめて常温まで冷
却したのち、歪ゲージ法で残留応力を調べたとこ
ろ溶融凝固面の反対の面には10〜25Kg／cm2の圧縮
応力が残留していることが確められた。
ス鋼管の応力が残留する範囲の材質と応力とを改
善することによつて応力腐食割れを防止する方法
に係る。 原子力プラント、特に沸騰水型原子炉の冷却水
用配管においてオーステナイトステンレス鋼管に
クラツクを生じて問題となり、その原因の究明が
行なわれ、対策について種々検討されて来た。そ
の原因としては第１図に示すように材料因子、応
力因子ならびに環境因子の三つが考えられ、これ
ら三者が互に重なりあつて図の斜線で示したよう
に三因子が共存する場合に応力腐食割れが発生
し、いずれか一つでも存在しない場合には応力腐
食割れが発生しないと考えられている。 本発明はこのような考に基づき、温度とか冷却
水中の容存酸素とかの環境因子はそのままとし、
材料因子のいずれか一方またはその両者を改善す
ることによつて三因子が同時に相互に重なり合う
ことがないようにして応力腐食割れを防止する方
法を提供することを目的とし、その第一の方法は
内外面ともに接液面となるステンレス鋼管の応力
が残留する範囲の一方の表面をイナートガスタン
グステンアークトーチで溶融して凝固させて柱状
晶組織とし、他方の表面には圧縮応力を残留させ
ることにより応力腐食割れを防止する方法に係
り、その第二の方法は一方の表面を上記同様にし
て溶融、凝固せしめたのち他方の表面を同様にし
て溶融、凝固せしめて両表面部を柱状晶組織と
し、両者の中間の部分に圧縮応力を残留させるこ
とによつて応力腐食割れを防止する方法に係る。 ところで応力腐食割れ対策として材料因子を改
善する方法が種々提案されている。その一つに固
溶化熱処理を施して折出している炭化物を充分に
オーステナイト中に固溶させたのち急冷する方法
があり効果的であるが、製作工場における施工技
術としては適当であるけれども据付現場において
実施することは設備等の点から困難である。 これに対して鋼管の応力残留範囲を局部的に固
溶化熱処理する方法があるが、第２図に示すよう
に例えば溶接継手２のある材料１の継手を含む両
側を局部的に固溶化処理温度に加熱すると材料１
内の温度分布は曲線３の如くになり、固溶化処理
を施した両側においていわゆる鋭敏化温度の温度
になるところがでて来て、この部分４に応力腐食
割れを生じ易くなることは避けられない。 また応力因子を改善する方法として高周波誘導
加熱による残留応力改善方法或いはシヨツトピー
ニング法等があるが、それぞれ適用に制限があ
り、配管系においてこれらの方法を施工できない
場所がある。例えば第３図に示すようなサーマル
スリーブ５を取付けた場所の如くに管本体６とス
リーブ５との間の間隙７が僅か10〜15mmであるた
めサーマルスリーブ溶接個所８周辺に従来の方法
を施すことは不可能に近い。 本発明はこのような管の内外両面が接液面とな
り、応力が残留している部分において、一方の面
に施工余裕がありさえすれば適用できる応力腐食
割れ防止法である。 本発明の方法においては第４図に示すように例
えばオーステナイトステンレス鋼管の応力の残留
している部分の一方の表面９をイナートガスタン
グステンアークトーチ１０を移動させて加熱溶融
させてから凝固させる。このトーチはいわゆる
TIG溶接用トーチで、中央にタングステン電極１
１があり、その周囲から不活性ガス１２を吹き出
させて溶融池１３を包むようにして酸化を防止す
る。自動溶接装置を使用すれば本発明の実施が容
易である。 他方の表面は温度が上昇しないようにし、必要
に応じて水冷して一方の面の加熱温度との差をで
きるだけ大きくするようにするとよい。 このように応力が残留していて応力腐食割れを
起し易い面を溶融させてから凝固させると析出し
ていたクロームカーバイドをオーステナイト中に
溶解し、結晶粒内のクロームの分布を約一にして
腐食し難くすると共に、凝固の際に形成される柱
状晶組織によつて割れ難くする。 また、オーステナイトステンレス鋼においてデ
ルタフエライトが析出していると耐応力腐食割れ
性が良くなると言われているが、本法を施すとき
は一たん表面を溶融させてから凝固させるので、
オーステナイトステンレス鋼を単に高温に加熱し
て固溶化熱処理を施すのとは異なつてデルタフエ
ライトが析出し易く、したがつて耐応力腐食割れ
性を一層改善することができる。 加熱されない他方の表面には板厚方向の温度差
ΔＴにより冷却後にσR＝Ｅα・ΔＴ／２・（１−
ν）（但しＥ＝ヤング率、α＝線膨脹係数、ν＝
ポアソン比）によつて圧縮応力σRが残留する。
その断面の応力分布は第５図に示すようになるも
のと考えられる。このように溶融凝固面は引張応
力が残留するが材質的に改善されているので応力
腐食割れは発生し難く、他方の面には圧縮応力が
残留するからこの表面にも応力腐食割れは発生し
なくなる。 また、上記のように管の一方の表面をイナート
ガスタングステンアークトーチで溶融し、凝固さ
せて応力腐食割れに対して材質的に改善したの
ち、第６図に示すように他方の表面を同様にして
イナートガスタングステンアークトーチで溶融し
て凝固させて材質的に改善することもできる。こ
のようにして両面を溶融、凝固させるとその断面
の応力分布は第７図に示すようになると考えら
れ、両表面には引張応力が残留し、その中間の部
分には圧縮応力が残留する。このように両表面に
は引張応力が残留するが材質的に改善されて応力
腐食割れを生じ難くなり、またたとい表面にクラ
ツクを生じても内部には圧縮応力が残留している
のでクラツクが内側へ延びることは防止される。 本方法によつてイナートガスタングステンアー
クトーチで溶融したのち凝固させた材質SUS316
ステンレス鋼の表面層の顕微鏡組織を調べたとこ
ろ、クロームカーバイトが固溶してなくなり、オ
ーステナイトの柱状晶組織になつていることが認
められた。また第１表に示すように腐食試験を行
なつたが腐食が対比材に比してきわめて少なく応
力腐食割れも生じなかつた。 また、厚さ５mmの供試材について他方の面を水
冷しながら、一方の面をイナートガスタングステ
ンアークトーチで溶融、凝固せしめて常温まで冷
却したのち、歪ゲージ法で残留応力を調べたとこ
ろ溶融凝固面の反対の面には10〜25Kg／cm2の圧縮
応力が残留していることが確められた。
【表】
以上説明したように本発明の方法によれば両面
とも腐蝕性の液に接するステンレス鋼管の応力が
残留する部分の片面をイナートガスタングステン
アークトーチで一たん溶融させてから凝固させて
材質的に改善し、材質改善処理を施さない他面に
は圧縮の残留応力を発生させて両面ともに応力腐
食割れの発生を防止できるので、片面をイナート
ガスタングステンアークトーチで溶融処理ができ
る余地があり、他面の温度の上昇を防ぐ処置がで
きさえすれば狭い場所でも本方法を適用できる。 また上記のように片面を溶融して凝固させたの
ち、他方の面を同様にして溶融凝固させて両面を
材質改善することもでき、このようにしたときは
両面の中間部に圧縮応力が残留することになり、
両表面の材質改善によつて応力腐食割れを防止す
ると共に、たとい万一にも表面に応力腐食割れを
生じても内部までクラツクが進展するのが防止で
きる。
とも腐蝕性の液に接するステンレス鋼管の応力が
残留する部分の片面をイナートガスタングステン
アークトーチで一たん溶融させてから凝固させて
材質的に改善し、材質改善処理を施さない他面に
は圧縮の残留応力を発生させて両面ともに応力腐
食割れの発生を防止できるので、片面をイナート
ガスタングステンアークトーチで溶融処理ができ
る余地があり、他面の温度の上昇を防ぐ処置がで
きさえすれば狭い場所でも本方法を適用できる。 また上記のように片面を溶融して凝固させたの
ち、他方の面を同様にして溶融凝固させて両面を
材質改善することもでき、このようにしたときは
両面の中間部に圧縮応力が残留することになり、
両表面の材質改善によつて応力腐食割れを防止す
ると共に、たとい万一にも表面に応力腐食割れを
生じても内部までクラツクが進展するのが防止で
きる。
第１図は応力腐食割れが生ずる場合の三因子の
関係を説明する為の図面、第２図は従来の局部固
溶化熱処理の欠点を説明するための図面、第３図
は従来法を適用することが困難な場所の一例を示
す要部断要図、第４図は本方法を片面に適用して
溶融している状態を図解的に示した断面図、第５
図は同じく残留応力分布図、第６図は同じく両面
を溶融、凝固させた状態を図解的にした断面図、
第７図は同じく残留応力分布図である。 １…管壁、２…溶接継手、３…温度分布曲線、
４…鋭敏化領域、５…サーマルスリーブ、６…管
本体、７…開隙、８…溶接継手、９…管壁、１０
…イナートガスタングステンアークトーチ、１１
…タングステン電極、１２…イナートガス、＋σ
…引張応力、−σ…圧縮応力、１３…溶融池。
関係を説明する為の図面、第２図は従来の局部固
溶化熱処理の欠点を説明するための図面、第３図
は従来法を適用することが困難な場所の一例を示
す要部断要図、第４図は本方法を片面に適用して
溶融している状態を図解的に示した断面図、第５
図は同じく残留応力分布図、第６図は同じく両面
を溶融、凝固させた状態を図解的にした断面図、
第７図は同じく残留応力分布図である。 １…管壁、２…溶接継手、３…温度分布曲線、
４…鋭敏化領域、５…サーマルスリーブ、６…管
本体、７…開隙、８…溶接継手、９…管壁、１０
…イナートガスタングステンアークトーチ、１１
…タングステン電極、１２…イナートガス、＋σ
…引張応力、−σ…圧縮応力、１３…溶融池。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 内外面ともに接液面となるステンレス鋼管の
応力が残留する範囲の一方の表面をイナートガス
タングステンアークトーチで溶融して凝固させて
柱状晶組織とし、他方の表面には圧縮応力を残留
させることにより応力腐食割れを防止する方法。 ２ 内外面ともに接液面となるステンレス鋼管の
応力が残留する範囲の一方の表面をイナートガス
タングステンアークトーチで溶融して凝固させて
柱状晶組織とし、次いで他方の表面を同様にイナ
ートガスタングステンアークトーチで溶融して凝
固させて柱状晶組織とし、両者の中間の部分に圧
縮応力を残留させることによつて応力腐食割れを
防止する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5220080A JPS56150134A (en) | 1980-04-19 | 1980-04-19 | Prevention of stress corrosion cracking |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5220080A JPS56150134A (en) | 1980-04-19 | 1980-04-19 | Prevention of stress corrosion cracking |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56150134A JPS56150134A (en) | 1981-11-20 |
| JPS6256208B2 true JPS6256208B2 (ja) | 1987-11-25 |
Family
ID=12908136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5220080A Granted JPS56150134A (en) | 1980-04-19 | 1980-04-19 | Prevention of stress corrosion cracking |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56150134A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6237319A (ja) * | 1985-08-10 | 1987-02-18 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 金属容器等の補修方法 |
| JPS63171828A (ja) * | 1987-01-12 | 1988-07-15 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 二重金属管等の残留応力改善方法 |
-
1980
- 1980-04-19 JP JP5220080A patent/JPS56150134A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56150134A (en) | 1981-11-20 |
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