JPS63177972A - 冷間加工材の溶接方法 - Google Patents

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］ 本発明は冷間加工材を溶接する際、その溶接熱影響部に
発生する応力腐食割れの感受性を低減することができる
冷間加工材の溶接方法に関する。

〔従来の技術］ 各種圧力容器の胴及び鏡板の成形には冷間加工又は熱間
加工法が採用される。これは被成形材の材質、大きさ等
により使い分けているが、一般に冷間加工法は加工中熱
履歴を受けないなめ、材質の冶金的変化がなく、寸法精
度が良い、修正加工が容易、作業能率が優れている等の
特徴があり広く用いられている。

ところが、例えば冷間加工（冷間プレス又は冷間スピニ
ング）で成形され念圧力容器の胴２と鏡板１０円周溶接
継手部において、第２図に示すように鏡板１側の溶接部
３０線に涜っ念溶接熱影響部に応力腐食割れ（以下ａ、
ｃ、ｃ）６が発生することがある。第２図は腐食性流体
を取扱う容器の内面に発生し念クラックの状況を示し念
が、海岸近くに設置したもの又は腐食性保温材を使用し
た容器の外面に発生することも経験されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

冷間加工によって成形され九容器の溶接継手の熱影響部
、特に鏡板側の熱影響部のみに８．０゜０が発生すると
いう特異な現象の原因としては次のように考えられる。

■　冷間成形によフ鏡の７ランク部は大きな加工度を有
している。（直径’　ＷＥ　ｓ板厚３０鴫の場合、円周
方向の胴細の加工率は３優以下であるのに対し、鏡側の
フランジ部は絞り加工も加わり１０％以上となることが
ある）■　そのなめこの部分は加工硬化により降伏点の
上昇が起る。

■　一般に溶接施工後に発生する残留応力は被溶接材の
降伏点稚度迄上昇する。（第３図に冷間加工材を溶接し
た場合の残留応力分布図を示す） ■　従って鏡板側の溶接後の熱影響部には加工硬化によ
って上昇し念降伏点に相当する大きな残留応力が存在し
ている。

なお、残留応力のピークは溶接熱によって加工硬化の影
響が消失しない溶接ボイドから多少離れ九位置にあり、
これはオーステナイト系ステンレス鋼の溶接による鋭敏
化領域にほぼ一致するため、オーステナイト系ステンレ
ス鋼での損傷例が圧倒的に多い。

このような加工に起因する応力腐食割れの防止法として
一般には、■熱間加工を行う、■加工後に熱処理を行う
、■加工後に表面処理を行う、等があるがいずれも問題
点を有している。

以下、これらについて説明する。

■熱間加工：周知の通り、オーステナイト系ステンレス
鋼は約４５０〜８５０℃の温度範囲に加熱すると結晶粒
界にクロム炭化物が析出し、耐食性及び靭性が低下する
。こ■ためこの種の材料を熱間加工する場合は９００℃
以上の加熱温度がとられるが、局部加熱した場合には加
熱部と非加熱部の境界付近には必ずクロム炭化物が析出
する領域が存在する。

又、一体加熱の場合、温度分布は一様と々るが、加工中
の温度保持、加工後の急冷操作等の問題点を有する。

■加工後の熱処理：冷間加工後の軟化処理、熱間加工後
の組織の回復、冷間加工材の溶接残留応力■除去等のた
めに熱処理を行うが、オーステナイト系ステンレス鋼の
場合、固溶化処理をする必要がらり、犬型裂品を１０５
０℃以上に加熱することは変形、熱応力の問題が起り、
又クラツド鋼に対しては母材の強度低下、接合面の浸炭
、脱炭等の不具合がある。

■表面処理：溶接熱影響部に存在する引張り残留応力を
低減させる目的で、ショットピーニング、又腐食性環境
から当該部を遮断させるため耐食材の溶射等も採用され
ることがあるが、前者については圧縮残留応力の効果が
他く表面層のみであり、表面粗さ、硬さの増大、又後者
については長期使用の健全性の不安があり、使用環境が
限定される等の問題点がある。

〔発明の目的〕

本発明は、冷間加工材を溶接によって成形した物品、特
に容器の溶接熱影響部に発生する応力腐食割れ防止とし
て溶接熱影響部の残留応力の増大を低減する方法を提供
せんとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は冷開成形されな圧力容器等の鏡板の溶接開先部
に対し溶接する前の開先加工の段階で溶接熱影響部に相
当する位置を予めＴ工Ｇ、プラズマ、Ｖ−ザー等の熱源
により表面のみを溶融処理を施工した後、溶接を行うも
のである。

すなわち本発明は溶接しようとする冷間加工材の溶接に
よる熱影響部予想位置に相当する母材の表面に溶融処理
を施した後溶接することを特徴とする冷間加工材の溶接
方法である。

〔作用〕

冷間加工により硬化し、降伏強度が上昇した溶接熱影響
部に相当する位置に、予め溶融処理を施工することによ
り、軟化させて降伏強度を低下させる。その後に溶接が
施工されても熱影響部の残留応力の増加はなく、応力腐
食割れの感受性を下げることができる。

〔実施例〕

本発明を第１図に示すようにオーステナイト系ステンレ
ス鋼製圧力容器の鏡板と胴の周溶接継手部に適用した例
で説明する。１は鏡板、２は胴板、３は両者の円周溶接
部の溶着金属、４は溶接前に、鏡板側の溶接熱影響部に
相当する位置の内表面のみに溶融処理をした溶融層、５
は前記溶融処理による熱影響部である。溶融層はＴ工Ｇ
１プラズマ、レーザー、電子ビーム等により溶加材を用
いず溶融したものである。

第１表に発明者らが行った各種溶接継手の４２　％　Ｍ
ｇＣｊｌｚ沸騰液中での応力腐食割れ試験結果を示し念
。試験片は厚さ２２鱈の５ＵＳ５０４及び５ＵＥＩ　３
１６１を室温で引張って冷間加工（標点間距離１５０簡
の伸び率で表示）を与えたものを突合せ溶接したもので
、割れ発生迄の時間で感受性を評価した。この結果、冷
間加工のま＼のものを溶接したもの及び溶接後ショット
ピーニング処理を施工したものは非常に短時間でクラッ
クが発生したのに対し、本発明の、予め溶接熱影響部に
溶融処理（Ｔ工Ｇによるなめ付け）を施工したものの耐
割れ性は極めて良好であることが分る。又比較材として
、予め板の表面に本試験と同一条件の溶融処理を施工し
た後、冷間加工を行ったものの溶接継手の試験結果を併
記し念。この場合の溶接熱影響部には溶融処理をしない
ものに比べ若干寿命が延びているか本発明法に比べて短
時間でクラックが発生している。このことは本発明法が
耐応力腐食割れ性に優れているのは溶融組織にも起因す
るが、軟化及び残留応力の低減の効果が大きいことが分
る。

なお、当初、溶融処理による熱影響部５でのクラック発
生が懸念されたが、この部分には何らクラックは認めら
れなかっ念。これは、この部分が突合せ溶接部に比べて
溶融金属量が少匹ことから残留応力が小さく、又鋭敏化
の程度も軽微であることから応力腐食割れの感受性が低
いものと思われる。

以上、本実験ではオーステナイト系ステンレス鋼を用い
念が、　ｌｉｉ及びＮ１合金、Ｏｕ及びＯｕ金合金Ｔ１
及びＴ１合金等、冷間加工にょフ硬化性が大きい全ての
材料、又、合せ材にこれらの材料を使用し念クラッド鋼
についても適用可能である。

〔発明の効果〕

冷間加工材の溶接熱影響部に位置する領域に溶接前に予
め溶融処理を施工することにより、当該部を軟化させ、
更に降伏強度を低下させる。

従ってその後に溶接を行っても残留応力の増大はな、く
、応力腐食割れの感受性を下げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法により施工した冷間加工材（鏡板）の
溶融処理材を加工し胴板と突合せ溶接をし念ものの断面
模式図、第２図は冷間加工をし九鏡板をそのま＼溶接を
行つ念容器の、鏡板側の溶接熱影響部のみに応力腐食割
れが発生し念ものの断面模式図、第３図は８０日５０４
の冷間加工材を溶接し九場合の残留応力の分布を示す図
表である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶接しようとする冷間加工材の溶接による熱影響部予想
   位置に相当する母材の表面に溶融処理を施した後、溶接
   することを特徴とする冷間加工材の溶接方法。