JP2000254774A - 異材溶接方法および水素改質装置の管路部材交換方法 - Google Patents
異材溶接方法および水素改質装置の管路部材交換方法Info
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- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶接部に溶接割れが生じることなく、かつ、
溶接後における溶接部の信頼性が高い異材溶接方法、お
よび交換作業が容易で、工期が短期間で済み、かつ、交
換後における溶接部の信頼性が高い水素改質装置の管路
部材交換方法を提供するものである。 【解決手段】 水素ガス雰囲気中で長期間供用されたＣ
ｒ−Ｍｏ−Ｆｅ系耐熱鋼材１０に、新たなＮｉ−Ｃｒ−
Ｆｅ系耐熱合金材９ａを溶接して接続する異材溶接方法
において、上記Ｃｒ−Ｍｏ−Ｆｅ系耐熱鋼材１０の接続
部近傍を加熱して脱水素処理を施した後、そのＣｒ−Ｍ
ｏ−Ｆｅ系耐熱鋼材１０の接続端にＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系
溶材２３を用いて肉盛り溶接を行い、その後、その肉盛
溶接部２４と上記Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系耐熱合金材９ａの
接続端とを突合わせ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材２３を用
いて突合せ溶接するものである。
溶接後における溶接部の信頼性が高い異材溶接方法、お
よび交換作業が容易で、工期が短期間で済み、かつ、交
換後における溶接部の信頼性が高い水素改質装置の管路
部材交換方法を提供するものである。 【解決手段】 水素ガス雰囲気中で長期間供用されたＣ
ｒ−Ｍｏ−Ｆｅ系耐熱鋼材１０に、新たなＮｉ−Ｃｒ−
Ｆｅ系耐熱合金材９ａを溶接して接続する異材溶接方法
において、上記Ｃｒ−Ｍｏ−Ｆｅ系耐熱鋼材１０の接続
部近傍を加熱して脱水素処理を施した後、そのＣｒ−Ｍ
ｏ−Ｆｅ系耐熱鋼材１０の接続端にＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系
溶材２３を用いて肉盛り溶接を行い、その後、その肉盛
溶接部２４と上記Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系耐熱合金材９ａの
接続端とを突合わせ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材２３を用
いて突合せ溶接するものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、異材溶接方法およ
び水素改質装置の管路部材交換方法に係り、特に、水素
改質装置の管路部材と熱交換器の導入側ノズルとの異材
溶接方法および長期間供用された水素改質装置の管路部
材を交換する方法に関するものである。
び水素改質装置の管路部材交換方法に係り、特に、水素
改質装置の管路部材と熱交換器の導入側ノズルとの異材
溶接方法および長期間供用された水素改質装置の管路部
材を交換する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】触媒変換方式による水素ガス製造装置に
おける製造工程は、脱硫工程、改質工程、変成工程、お
よび脱炭酸工程の４工程にわかれている。この内、改質
を行う水素改質装置は、５００〜５５０℃の温度、約２
０ｋｇｆ／ｃｍ2 （約２ＭＰａ）の圧力で導入されたナ
フサなどの原料ガスおよび水蒸気を、改質炉内で更に高
温に加熱して水素ガス（不純物を含む）に改質するもの
である。
おける製造工程は、脱硫工程、改質工程、変成工程、お
よび脱炭酸工程の４工程にわかれている。この内、改質
を行う水素改質装置は、５００〜５５０℃の温度、約２
０ｋｇｆ／ｃｍ2 （約２ＭＰａ）の圧力で導入されたナ
フサなどの原料ガスおよび水蒸気を、改質炉内で更に高
温に加熱して水素ガス（不純物を含む）に改質するもの
である。
【０００３】一般的な水素改質装置１は、図２、図３に
示すように、原料ガスＧ1 を供給するための原料ガス供
給管２と、原料ガス供給管２と接続される入口マニホー
ルド４と、改質炉外殻５内に垂直に設けられ、かつ、入
口マニホールド４に入口ピグテール６を介して接続され
る多数本（実際には１００〜２００本（図３中では１５
本のみ図示））の反応管７と、各反応管７に出口ピグテ
ール８を介して接続される出口マニホールド９と、出口
マニホールド９と導入側ノズル１０を介して接続される
熱交換器１１とで構成されている。尚、各反応管７内に
は、水素改質触媒（図示せず）が充填されている。
示すように、原料ガスＧ1 を供給するための原料ガス供
給管２と、原料ガス供給管２と接続される入口マニホー
ルド４と、改質炉外殻５内に垂直に設けられ、かつ、入
口マニホールド４に入口ピグテール６を介して接続され
る多数本（実際には１００〜２００本（図３中では１５
本のみ図示））の反応管７と、各反応管７に出口ピグテ
ール８を介して接続される出口マニホールド９と、出口
マニホールド９と導入側ノズル１０を介して接続される
熱交換器１１とで構成されている。尚、各反応管７内に
は、水素改質触媒（図示せず）が充填されている。
【０００４】ここで、原料ガス供給管２には水蒸気Ｓを
供給するための水蒸気供給管３が接続されている。ま
た、入口マニホールド４における原料ガス供給管２との
接続部および出口マニホールドにおける導入側ノズル１
０との接続部には、それぞれレジューサ４ａ，９ａが形
成されている。さらに、改質炉外殻５内には、所定の箇
所に、各反応管７を加熱するためのバーナ１２が設けら
れている。
供給するための水蒸気供給管３が接続されている。ま
た、入口マニホールド４における原料ガス供給管２との
接続部および出口マニホールドにおける導入側ノズル１
０との接続部には、それぞれレジューサ４ａ，９ａが形
成されている。さらに、改質炉外殻５内には、所定の箇
所に、各反応管７を加熱するためのバーナ１２が設けら
れている。
【０００５】各反応管７内で改質・製造された水素ガス
Ｇ2 は９００〜９５０℃の高温となっているため、製造
直後の高温の水素ガスＧ2 に晒される出口マニホールド
９及びそのレジューサ部９ａは、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系耐
熱合金（例えば、Incoloy 800 （JIS 規格 NCF800 ）等
；以下、Ｆｅ基超合金と呼ぶ）で構成されている。し
かし、Ｆｅ基超合金は非常に高価な材料であるため、同
じく高温（８００〜８５０℃）の水素ガスＧ2 に晒され
る熱交換器１１の導入側ノズル１０は、５５０℃以下の
温度で使用される安価なＣｒ−Ｍｏ鋼（Ｃｒ−Ｍｏ−Ｆ
ｅ系耐熱鋼）からなる管の内側に、ポーラス状のキャス
タブルを内張りして形成している。
Ｇ2 は９００〜９５０℃の高温となっているため、製造
直後の高温の水素ガスＧ2 に晒される出口マニホールド
９及びそのレジューサ部９ａは、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系耐
熱合金（例えば、Incoloy 800 （JIS 規格 NCF800 ）等
；以下、Ｆｅ基超合金と呼ぶ）で構成されている。し
かし、Ｆｅ基超合金は非常に高価な材料であるため、同
じく高温（８００〜８５０℃）の水素ガスＧ2 に晒され
る熱交換器１１の導入側ノズル１０は、５５０℃以下の
温度で使用される安価なＣｒ−Ｍｏ鋼（Ｃｒ−Ｍｏ−Ｆ
ｅ系耐熱鋼）からなる管の内側に、ポーラス状のキャス
タブルを内張りして形成している。
【０００６】この水素改質装置１を長期間（例えば、１
０年程度）に亘って使用していると、バーナ１２で加熱
される反応管７および高温の水素ガスＧ2 に晒される出
口マニホールド９などの構成材が劣化してくるため、水
素改質装置１における管路部材（入口マニホールド４、
反応管７、出口マニホールド９）２０の交換を行う。こ
の場合、原料ガス供給管２と入口マニホールド４のレジ
ューサ部（導入口；以下、入口レジューサと呼ぶ）４ａ
との接合部および出口マニホールド９のレジューサ部
（抜出口；以下、出口レジューサと呼ぶ）９ａと導入側
ノズル１０との接合部を切り離し、水素改質装置１にお
ける管路部材２０全体の交換を行っている。
０年程度）に亘って使用していると、バーナ１２で加熱
される反応管７および高温の水素ガスＧ2 に晒される出
口マニホールド９などの構成材が劣化してくるため、水
素改質装置１における管路部材（入口マニホールド４、
反応管７、出口マニホールド９）２０の交換を行う。こ
の場合、原料ガス供給管２と入口マニホールド４のレジ
ューサ部（導入口；以下、入口レジューサと呼ぶ）４ａ
との接合部および出口マニホールド９のレジューサ部
（抜出口；以下、出口レジューサと呼ぶ）９ａと導入側
ノズル１０との接合部を切り離し、水素改質装置１にお
ける管路部材２０全体の交換を行っている。
【０００７】その後、新たな管路部材（図示せず）を改
質炉外殻５に組み込むと共に、原料ガス供給管２と入口
レジューサ４ａとの突合わせ溶接および出口レジューサ
９ａと導入側ノズル１０との突合わせ溶接を行う。
質炉外殻５に組み込むと共に、原料ガス供給管２と入口
レジューサ４ａとの突合わせ溶接および出口レジューサ
９ａと導入側ノズル１０との突合わせ溶接を行う。
【０００８】この時、管路部材２０の交換は、既存設備
に対して、すなわち、現地での作業となるため、交換作
業が容易であると共に、交換のための工期はできるだけ
短いことが好ましい。また、管路部材２０および導入側
ノズル１０には水素ガスＧ2が流れることから、出口レ
ジューサ９ａと導入側ノズル１０との溶接は確実に行わ
なければならない。
に対して、すなわち、現地での作業となるため、交換作
業が容易であると共に、交換のための工期はできるだけ
短いことが好ましい。また、管路部材２０および導入側
ノズル１０には水素ガスＧ2が流れることから、出口レ
ジューサ９ａと導入側ノズル１０との溶接は確実に行わ
なければならない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、出口レ
ジューサ９ａと導入側ノズル１０との溶接は異材溶接と
なるため、以下に述べる問題が生じる。
ジューサ９ａと導入側ノズル１０との溶接は異材溶接と
なるため、以下に述べる問題が生じる。
【００１０】 Ｃｒ−Ｍｏ鋼からなる導入側ノズル１
０は、長期間、高温の水素ガスＧ2 雰囲気に晒されてい
たため、水素脆性および焼戻し脆化（４７５℃脆性）が
生じており、十分な強度、延性、及び靱性を有していな
い。このため、高温の水素ガスＧ2 雰囲気に長期間晒さ
れた導入側ノズル１０を、そのままの状態で、新たな出
口レジューサ９ａとの突合わせ溶接を行うと、突合せ溶
接部（図示せず）において、溶接割れが生じるおそれが
ある。
０は、長期間、高温の水素ガスＧ2 雰囲気に晒されてい
たため、水素脆性および焼戻し脆化（４７５℃脆性）が
生じており、十分な強度、延性、及び靱性を有していな
い。このため、高温の水素ガスＧ2 雰囲気に長期間晒さ
れた導入側ノズル１０を、そのままの状態で、新たな出
口レジューサ９ａとの突合わせ溶接を行うと、突合せ溶
接部（図示せず）において、溶接割れが生じるおそれが
ある。
【００１１】 Ｃｒ−Ｍｏ鋼からなる導入側ノズル１
０は、含有Ｃによって強度が与えられているが、導入側
ノズル１０と含有Ｃ量がＣｒ−Ｍｏ鋼よりも少ないＦｅ
基超合金からなる出口レジューサ９ａとを直接溶接する
と、導入側ノズル１０から出口レジューサ９ａへと炭素
移行が生じると共にＣｒ−Ｍｏ鋼の強度低下が生じ、溶
接後に義務付けられている本体付機械試験の曲げ試験に
おいて、割れが生じるおそれがある。よって、導入側ノ
ズル１０の接続端に溶材を用いて肉盛り溶接を行う場合
もあるが、溶材の種類によっては、供用期間中、溶接部
において強度低下や割れが生じる。
０は、含有Ｃによって強度が与えられているが、導入側
ノズル１０と含有Ｃ量がＣｒ−Ｍｏ鋼よりも少ないＦｅ
基超合金からなる出口レジューサ９ａとを直接溶接する
と、導入側ノズル１０から出口レジューサ９ａへと炭素
移行が生じると共にＣｒ−Ｍｏ鋼の強度低下が生じ、溶
接後に義務付けられている本体付機械試験の曲げ試験に
おいて、割れが生じるおそれがある。よって、導入側ノ
ズル１０の接続端に溶材を用いて肉盛り溶接を行う場合
もあるが、溶材の種類によっては、供用期間中、溶接部
において強度低下や割れが生じる。
【００１２】 導入側ノズル１０の接続端に対する肉
盛り溶接後は、Ｃｒ−Ｍｏ鋼の内部残留応力の除去およ
び組織改善を図るべく焼鈍処理を施す必要があるため、
交換作業の複雑化、工期の長期化を招く。
盛り溶接後は、Ｃｒ−Ｍｏ鋼の内部残留応力の除去およ
び組織改善を図るべく焼鈍処理を施す必要があるため、
交換作業の複雑化、工期の長期化を招く。
【００１３】そこで本発明は、上記課題を解決し、溶接
部に溶接割れが生じることなく、かつ、溶接後における
溶接部の信頼性が高い異材溶接方法を提供することにあ
る。
部に溶接割れが生じることなく、かつ、溶接後における
溶接部の信頼性が高い異材溶接方法を提供することにあ
る。
【００１４】また、本発明は、上記課題を解決し、交換
作業が容易で、工期が短期間で済み、かつ、交換後にお
ける溶接部の信頼性が高い水素改質装置の管路部材交換
方法を提供することにある。
作業が容易で、工期が短期間で済み、かつ、交換後にお
ける溶接部の信頼性が高い水素改質装置の管路部材交換
方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１の発明は、水素ガス雰囲気中で長期間供用さ
れたＣｒ−Ｍｏ−Ｆｅ系耐熱鋼材に、新たなＮｉ−Ｃｒ
−Ｆｅ系耐熱合金材を溶接して接続する異材溶接方法に
おいて、上記Ｃｒ−Ｍｏ−Ｆｅ系耐熱鋼材の接続部近傍
を加熱して脱水素処理を施した後、そのＣｒ−Ｍｏ−Ｆ
ｅ系耐熱鋼材の接続端にＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材を用い
て肉盛り溶接を行い、その後、その肉盛溶接部と上記Ｎ
ｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系耐熱合金材の接続端とを突合わせ、Ｎ
ｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材を用いて突合せ溶接するものであ
る。
に請求項１の発明は、水素ガス雰囲気中で長期間供用さ
れたＣｒ−Ｍｏ−Ｆｅ系耐熱鋼材に、新たなＮｉ−Ｃｒ
−Ｆｅ系耐熱合金材を溶接して接続する異材溶接方法に
おいて、上記Ｃｒ−Ｍｏ−Ｆｅ系耐熱鋼材の接続部近傍
を加熱して脱水素処理を施した後、そのＣｒ−Ｍｏ−Ｆ
ｅ系耐熱鋼材の接続端にＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材を用い
て肉盛り溶接を行い、その後、その肉盛溶接部と上記Ｎ
ｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系耐熱合金材の接続端とを突合わせ、Ｎ
ｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材を用いて突合せ溶接するものであ
る。
【００１６】請求項２の発明は、上記Ｃｒ−Ｍｏ−Ｆｅ
系耐熱鋼材の接続部近傍に加熱用ヒータを巻き付けた
後、３５０〜４５０℃で３０分以上加熱して脱水素処理
を施す請求項１記載の異材溶接方法である。
系耐熱鋼材の接続部近傍に加熱用ヒータを巻き付けた
後、３５０〜４５０℃で３０分以上加熱して脱水素処理
を施す請求項１記載の異材溶接方法である。
【００１７】請求項３の発明は、上記Ｃｒ−Ｍｏ−Ｆｅ
系耐熱鋼材の接続端に、上記肉盛り溶接を多層に亘って
施す請求項１又は請求項２記載の異材溶接方法である。
系耐熱鋼材の接続端に、上記肉盛り溶接を多層に亘って
施す請求項１又は請求項２記載の異材溶接方法である。
【００１８】以上の方法によれば、Ｃｒ−Ｍｏ−Ｆｅ系
耐熱鋼材の接続部近傍に脱水素処理を施しているため、
Ｃｒ−Ｍｏ−Ｆｅ系耐熱鋼材とＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系耐熱
合金材との突合わせ溶接部に溶接割れが生じることがな
い。また、Ｃｒ−Ｍｏ−Ｆｅ系耐熱鋼材の接続端に、Ｎ
ｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材を用いて、多層に亘って肉盛り溶
接を施しているため、肉盛り溶接部に焼鈍処理を施さな
くても、突合わせ溶接後における突合わせ溶接部に強度
低下や割れが生じることがない。
耐熱鋼材の接続部近傍に脱水素処理を施しているため、
Ｃｒ−Ｍｏ−Ｆｅ系耐熱鋼材とＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系耐熱
合金材との突合わせ溶接部に溶接割れが生じることがな
い。また、Ｃｒ−Ｍｏ−Ｆｅ系耐熱鋼材の接続端に、Ｎ
ｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材を用いて、多層に亘って肉盛り溶
接を施しているため、肉盛り溶接部に焼鈍処理を施さな
くても、突合わせ溶接後における突合わせ溶接部に強度
低下や割れが生じることがない。
【００１９】請求項４の発明は、原料ガス供給系から供
給される原料ガスを管路部材の導入口から導入すると共
に、管路部材の反応管を高温に加熱して原料ガスを水素
ガスに改質し、その高温の水素ガスを管路部材の抜出口
を介して熱交換器の導入側ノズルに送給する水素改質装
置における管路部材の交換方法において、交換すべき水
素改質装置の上記管路部材を、上記導入口端および上記
抜出口端の部分で切断した後、上記抜出口と切り離され
た熱交換器のＣｒ−Ｍｏ−Ｆｅ系耐熱鋼からなる上記導
入側ノズルの接続端近傍に脱水素処理を施し、その後、
その導入側ノズルの接続端にＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材を
用いて肉盛り溶接を行い、しかる後、その肉盛溶接部と
新たな管路部材のＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系耐熱合金からなる
上記抜出口とを突合せ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材を用い
て突合せ溶接するものである。
給される原料ガスを管路部材の導入口から導入すると共
に、管路部材の反応管を高温に加熱して原料ガスを水素
ガスに改質し、その高温の水素ガスを管路部材の抜出口
を介して熱交換器の導入側ノズルに送給する水素改質装
置における管路部材の交換方法において、交換すべき水
素改質装置の上記管路部材を、上記導入口端および上記
抜出口端の部分で切断した後、上記抜出口と切り離され
た熱交換器のＣｒ−Ｍｏ−Ｆｅ系耐熱鋼からなる上記導
入側ノズルの接続端近傍に脱水素処理を施し、その後、
その導入側ノズルの接続端にＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材を
用いて肉盛り溶接を行い、しかる後、その肉盛溶接部と
新たな管路部材のＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系耐熱合金からなる
上記抜出口とを突合せ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材を用い
て突合せ溶接するものである。
【００２０】請求項５の発明は、上記導入側ノズルの接
続端近傍に加熱用ヒータを巻き付けた後、３５０〜４５
０℃で３０分以上加熱して脱水素処理を施す請求項４記
載の水素改質装置の管路部材交換方法である。
続端近傍に加熱用ヒータを巻き付けた後、３５０〜４５
０℃で３０分以上加熱して脱水素処理を施す請求項４記
載の水素改質装置の管路部材交換方法である。
【００２１】請求項６の発明は、上記導入側ノズルの接
続端に、上記肉盛り溶接を多層に亘って施す請求項４又
は請求項５記載の水素改質装置の管路部材交換方法であ
る。
続端に、上記肉盛り溶接を多層に亘って施す請求項４又
は請求項５記載の水素改質装置の管路部材交換方法であ
る。
【００２２】以上の方法によれば、脱水素処理以外は熱
処理を必要としないため、交換作業が容易で、工期が短
期間で済み、かつ、管路部材交換後における管路部材の
抜出口と熱交換器の導入側ノズルとの突合わせ溶接部の
信頼性が高くなる。
処理を必要としないため、交換作業が容易で、工期が短
期間で済み、かつ、管路部材交換後における管路部材の
抜出口と熱交換器の導入側ノズルとの突合わせ溶接部の
信頼性が高くなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適一実施の形態
を添付図面に基いて説明する。
を添付図面に基いて説明する。
【００２４】図２および図３に示した水素改質装置１に
対して適用される本発明の管路部材２０の交換方法は、
先ず、交換すべき水素改質装置１の管路部材２０におけ
る原料ガス供給管２と入口レジューサ（導入口）４ａと
の接合部および出口レジューサ（抜出口）９ａと導入側
ノズル１０との接合部を切り離す。
対して適用される本発明の管路部材２０の交換方法は、
先ず、交換すべき水素改質装置１の管路部材２０におけ
る原料ガス供給管２と入口レジューサ（導入口）４ａと
の接合部および出口レジューサ（抜出口）９ａと導入側
ノズル１０との接合部を切り離す。
【００２５】その後、新たな管路部材（図示せず）を改
質炉外殻５に組み込むと共に、原料ガス供給管２と入口
レジューサ４ａとの突合わせ溶接および出口レジューサ
９ａと導入側ノズル１０との突合わせ溶接を行い、管路
部材の交換を終了する。本発明においては、この突合せ
溶接の際、以下に示す手順で異材溶接を行う。
質炉外殻５に組み込むと共に、原料ガス供給管２と入口
レジューサ４ａとの突合わせ溶接および出口レジューサ
９ａと導入側ノズル１０との突合わせ溶接を行い、管路
部材の交換を終了する。本発明においては、この突合せ
溶接の際、以下に示す手順で異材溶接を行う。
【００２６】本発明の異材溶接方法の模式図を図１に示
す。ここで、図１（ａ）は導入側ノズルに脱水素処理を
施す際の導入側ノズル接続端の部分縦断面図を示し、図
１（ｂ）は導入側ノズルの接続端に肉盛り溶接した後の
導入側ノズル接続端の部分縦断面図を示し、図１（ｃ）
は導入側ノズルと出口レジューサとを突合せ溶接する際
の導入側ノズル接続端および出口レジューサの部分縦断
面図を示し、図１（ｄ）は突合せ溶接後の導入側ノズル
接続端および出口レジューサの部分縦断面図を示してい
る。
す。ここで、図１（ａ）は導入側ノズルに脱水素処理を
施す際の導入側ノズル接続端の部分縦断面図を示し、図
１（ｂ）は導入側ノズルの接続端に肉盛り溶接した後の
導入側ノズル接続端の部分縦断面図を示し、図１（ｃ）
は導入側ノズルと出口レジューサとを突合せ溶接する際
の導入側ノズル接続端および出口レジューサの部分縦断
面図を示し、図１（ｄ）は突合せ溶接後の導入側ノズル
接続端および出口レジューサの部分縦断面図を示してい
る。
【００２７】図１（ａ）に示すように、本発明の異材溶
接方法は、導入側ノズル１０と出口レジューサ９ａとの
突合せ溶接の際、溶接割れの発生を防ぐべく、突合せ溶
接に先立って、出口レジューサ９ａと切り離された熱交
換器１１におけるＣｒ−Ｍｏ鋼からなる導入側ノズル１
０の接続端近傍に、断熱材２１で覆われた加熱用ヒータ
２２を巻き付けると共に、３５０〜４５０℃の温度で３
０分以上加熱し、脱水素処理を施す。
接方法は、導入側ノズル１０と出口レジューサ９ａとの
突合せ溶接の際、溶接割れの発生を防ぐべく、突合せ溶
接に先立って、出口レジューサ９ａと切り離された熱交
換器１１におけるＣｒ−Ｍｏ鋼からなる導入側ノズル１
０の接続端近傍に、断熱材２１で覆われた加熱用ヒータ
２２を巻き付けると共に、３５０〜４５０℃の温度で３
０分以上加熱し、脱水素処理を施す。
【００２８】次に、図１（ｂ）に示すように、その導入
側ノズル１０の接続端に肉盛り溶接を施す。この時、異
材溶接後（水素改質装置１の供用期間中）の溶接部にお
いて、強度低下や割れが生じないようにすべく、肉盛り
溶接を行う溶材の種類を選定しなければならない。ま
た、導入側ノズル１０の肉厚Ｔは中肉厚（２０ｍｍ前
後）であり、それ程厚いものではないため、できれば肉
盛り溶接後の焼鈍処理は省略したい。
側ノズル１０の接続端に肉盛り溶接を施す。この時、異
材溶接後（水素改質装置１の供用期間中）の溶接部にお
いて、強度低下や割れが生じないようにすべく、肉盛り
溶接を行う溶材の種類を選定しなければならない。ま
た、導入側ノズル１０の肉厚Ｔは中肉厚（２０ｍｍ前
後）であり、それ程厚いものではないため、できれば肉
盛り溶接後の焼鈍処理は省略したい。
【００２９】そこで、本発明の異材溶接方法において
は、出口レジューサ９ａの構成材がＦｅ基超合金である
ことを考慮して、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材（ＹＮｉＣｒ
−３；例えば、Inconel 82など）２３を用いて、肉盛り
溶接を１０層前後の多層に亘って施す。この時、肉盛り
溶接部２４の層厚ｔは、導入側ノズル１０の肉厚Ｔの少
なくとも約半分以上とする。
は、出口レジューサ９ａの構成材がＦｅ基超合金である
ことを考慮して、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材（ＹＮｉＣｒ
−３；例えば、Inconel 82など）２３を用いて、肉盛り
溶接を１０層前後の多層に亘って施す。この時、肉盛り
溶接部２４の層厚ｔは、導入側ノズル１０の肉厚Ｔの少
なくとも約半分以上とする。
【００３０】しかる後、図１（ｃ），（ｄ）に示すよう
に、新たな管路部材３０を改質炉外殻（図示せず）に組
み込んで、導入側ノズル１０の肉盛溶接部２４と新たな
管路部材３０のＦｅ基超合金からなる出口レジューサ９
ａとを突合せ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材２３を用いて突
合せ溶接を行い、水素改質装置１における管路部材２０
の交換を完了する。尚、突合せ溶接部２５に対する焼鈍
処理は行う必要がない。
に、新たな管路部材３０を改質炉外殻（図示せず）に組
み込んで、導入側ノズル１０の肉盛溶接部２４と新たな
管路部材３０のＦｅ基超合金からなる出口レジューサ９
ａとを突合せ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材２３を用いて突
合せ溶接を行い、水素改質装置１における管路部材２０
の交換を完了する。尚、突合せ溶接部２５に対する焼鈍
処理は行う必要がない。
【００３１】本発明の異材溶接方法によれば、導入側ノ
ズル１０と出口レジューサ９ａとの突合せ溶接に先立っ
て、導入側ノズル１０の接続端近傍に脱水素処理を施し
ているため、突合せ溶接部２５において、溶接割れが生
じるおそれがない。
ズル１０と出口レジューサ９ａとの突合せ溶接に先立っ
て、導入側ノズル１０の接続端近傍に脱水素処理を施し
ているため、突合せ溶接部２５において、溶接割れが生
じるおそれがない。
【００３２】また、Ｃｒ−Ｍｏ鋼からなる導入側ノズル
１０の接続端に対する肉盛り溶接、および導入側ノズル
１０とＦｅ基超合金からなる出口レジューサ９ａとの突
合わせ溶接の溶材に、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材２３を用
いているため、突合わせ溶接後における突合わせ溶接部
２５に強度低下や割れが生じることがない。
１０の接続端に対する肉盛り溶接、および導入側ノズル
１０とＦｅ基超合金からなる出口レジューサ９ａとの突
合わせ溶接の溶材に、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材２３を用
いているため、突合わせ溶接後における突合わせ溶接部
２５に強度低下や割れが生じることがない。
【００３３】さらに、導入側ノズル１０の接続端に、１
０層前後の多層に亘って肉盛り溶接を施しているため、
肉盛り溶接中の層の肉盛り溶接部２４が、導入側ノズル
１０の接続端および既に肉盛り溶接された層の肉盛り溶
接部２４に対してノルマライジング（焼きならし）効果
を付与する。これによって、肉盛り溶接部２４に対して
焼鈍処理を施さなくとも、肉盛り溶接のままで、焼鈍処
理を施したのと同様の効果が得られる。
０層前後の多層に亘って肉盛り溶接を施しているため、
肉盛り溶接中の層の肉盛り溶接部２４が、導入側ノズル
１０の接続端および既に肉盛り溶接された層の肉盛り溶
接部２４に対してノルマライジング（焼きならし）効果
を付与する。これによって、肉盛り溶接部２４に対して
焼鈍処理を施さなくとも、肉盛り溶接のままで、焼鈍処
理を施したのと同様の効果が得られる。
【００３４】すなわち、本発明の水素改質装置１の管路
部材２０の交換方法によれば、脱水素処理以外は熱処理
を必要としないため、現地における管路部材２０の交換
作業が容易となると共に、管路部材２０の交換のための
工期が短期間で済む。
部材２０の交換方法によれば、脱水素処理以外は熱処理
を必要としないため、現地における管路部材２０の交換
作業が容易となると共に、管路部材２０の交換のための
工期が短期間で済む。
【００３５】また、導入側ノズル１０の接続端に、Ｎｉ
−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材２３を用いて、多層に亘って肉盛り
溶接を施しているため、肉盛り溶接部２４に焼鈍処理を
施さなくても、突合わせ溶接後（管路部材２０の交換
後）における管路部材３０の出口レジューサ９ａと熱交
換器１１の導入側ノズル１０との突合わせ溶接部２５に
強度低下や割れが生じることがなく、突合わせ溶接部２
５の信頼性が高い。
−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材２３を用いて、多層に亘って肉盛り
溶接を施しているため、肉盛り溶接部２４に焼鈍処理を
施さなくても、突合わせ溶接後（管路部材２０の交換
後）における管路部材３０の出口レジューサ９ａと熱交
換器１１の導入側ノズル１０との突合わせ溶接部２５に
強度低下や割れが生じることがなく、突合わせ溶接部２
５の信頼性が高い。
【００３６】
【実施例】先ず、交換すべき水素改質装置の管路部材に
おける原料ガス供給管と入口レジューサとの接合部およ
び出口レジューサと導入側ノズルとの接合部を切り離
す。
おける原料ガス供給管と入口レジューサとの接合部およ
び出口レジューサと導入側ノズルとの接合部を切り離
す。
【００３７】次に、切り離されたＣｒ−Ｍｏ鋼（JIS 規
格 SCMV-4 ） からなる肉厚１６ｍｍの導入側ノズル
の、接続端から８０ｍｍの部分に断熱材で覆われた加熱
用ヒータを巻き付ける。その後、加熱用ヒータを２００
℃／ｈｒ以下の速度で昇温して３５０〜４５０℃に保っ
た後、０．５時間加熱して脱水素処理を施す。
格 SCMV-4 ） からなる肉厚１６ｍｍの導入側ノズル
の、接続端から８０ｍｍの部分に断熱材で覆われた加熱
用ヒータを巻き付ける。その後、加熱用ヒータを２００
℃／ｈｒ以下の速度で昇温して３５０〜４５０℃に保っ
た後、０．５時間加熱して脱水素処理を施す。
【００３８】次に、加熱用ヒータを２７５℃／ｈｒ以下
の速度で降温して２００℃に保った後、加熱用ヒータを
取り外して導入側ノズルの接続端に、Inconel 82からな
るφ２．４ｍｍの溶材を用い、層厚７ｍｍの肉盛り溶接
（ＴＩＧ溶接）を６層に亘って施す。シールドガスであ
るＡｒガスの圧力は２．４９ＭＰａ、１層目の肉盛り溶
接時の電流は１００〜１３０Ａ、電圧は１４〜１６Ｖ、
２〜６層目の肉盛り溶接時の電流は１２０〜１５０Ａ、
電圧は１５〜１７Ｖとし、肉盛り溶接後は、導入側ノズ
ルの接続端を石綿で覆って徐冷を行う。
の速度で降温して２００℃に保った後、加熱用ヒータを
取り外して導入側ノズルの接続端に、Inconel 82からな
るφ２．４ｍｍの溶材を用い、層厚７ｍｍの肉盛り溶接
（ＴＩＧ溶接）を６層に亘って施す。シールドガスであ
るＡｒガスの圧力は２．４９ＭＰａ、１層目の肉盛り溶
接時の電流は１００〜１３０Ａ、電圧は１４〜１６Ｖ、
２〜６層目の肉盛り溶接時の電流は１２０〜１５０Ａ、
電圧は１５〜１７Ｖとし、肉盛り溶接後は、導入側ノズ
ルの接続端を石綿で覆って徐冷を行う。
【００３９】しかる後、新たな管路部材を改質炉外殻に
組み込んで、導入側ノズルの肉盛溶接部と新たな管路部
材のＦｅ基超合金（JIS 規格 NCF800 ） からなる出口
レジューサとを突合せ、Inconel 82からなるφ２．４ｍ
ｍの溶材を用いて突合せ溶接を行い、水素改質装置にお
ける管路部材の交換を完了する。
組み込んで、導入側ノズルの肉盛溶接部と新たな管路部
材のＦｅ基超合金（JIS 規格 NCF800 ） からなる出口
レジューサとを突合せ、Inconel 82からなるφ２．４ｍ
ｍの溶材を用いて突合せ溶接を行い、水素改質装置にお
ける管路部材の交換を完了する。
【００４０】導入側ノズルと出口レジューサとの突合わ
せ溶接部に対して、本体付機械試験の曲げ試験を行った
結果、割れは観察されなかった。また、突合わせ溶接部
に対して、２．９４ＭＰａの耐圧試験および２．１６Ｍ
Ｐａの気密試験を行った結果、割れ及び漏れ等は観察さ
れなかった。
せ溶接部に対して、本体付機械試験の曲げ試験を行った
結果、割れは観察されなかった。また、突合わせ溶接部
に対して、２．９４ＭＰａの耐圧試験および２．１６Ｍ
Ｐａの気密試験を行った結果、割れ及び漏れ等は観察さ
れなかった。
【００４１】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、以下に述
べる優れた効果を発揮する。
べる優れた効果を発揮する。
【００４２】（１） Ｃｒ−Ｍｏ鋼材に脱水素処理を施
した後、Ｃｒ−Ｍｏ鋼材とＦｅ基超合金材との突合せ溶
接を行うことで、突合せ溶接部において、溶接割れが生
じるおそれがない。
した後、Ｃｒ−Ｍｏ鋼材とＦｅ基超合金材との突合せ溶
接を行うことで、突合せ溶接部において、溶接割れが生
じるおそれがない。
【００４３】（２） Ｃｒ−Ｍｏ鋼材の接続端に対する
肉盛り溶接、およびＣｒ−Ｍｏ鋼材とＦｅ基超合金材と
の突合わせ溶接の溶材に、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材を用
いることで、突合わせ溶接後、突合わせ溶接部に強度低
下や割れが生じることがない。
肉盛り溶接、およびＣｒ−Ｍｏ鋼材とＦｅ基超合金材と
の突合わせ溶接の溶材に、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材を用
いることで、突合わせ溶接後、突合わせ溶接部に強度低
下や割れが生じることがない。
【００４４】（３） Ｃｒ−Ｍｏ鋼材の接続端に多層に
亘って肉盛り溶接を施すことで、肉盛り溶接部に対して
焼鈍処理を施さなくとも、肉盛り溶接のままで、焼鈍処
理を施したのと同様の効果が得られる。
亘って肉盛り溶接を施すことで、肉盛り溶接部に対して
焼鈍処理を施さなくとも、肉盛り溶接のままで、焼鈍処
理を施したのと同様の効果が得られる。
【００４５】（４） 水素改質装置の管路部材の交換の
際、脱水素処理以外は熱処理を必要としないため、現地
における管路部材の交換作業が容易となると共に、管路
部材交換のための工期が短期間で済む。
際、脱水素処理以外は熱処理を必要としないため、現地
における管路部材の交換作業が容易となると共に、管路
部材交換のための工期が短期間で済む。
【図１】本発明の異材溶接方法を示す模式図である。
【図２】水素改質装置の縦断面模式図である。
【図３】水素改質装置における管路部材の模式図であ
る。
る。
１ 水素改質装置 ２ 原料ガス供給管（原料ガス供給系） ４ａ 入口レジューサ（導入口） ７ 反応管 ９ａ 出口レジューサ（抜出口，Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系耐
熱合金材） １０ 導入側ノズル（Ｃｒ−Ｍｏ−Ｆｅ系耐熱鋼材） １１ 熱交換器 ２０，３０ 管路部材 ２２ 加熱用ヒータ ２３ Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材 ２４ 肉盛溶接部 Ｇ1 原料ガス Ｇ2 水素ガス
熱合金材） １０ 導入側ノズル（Ｃｒ−Ｍｏ−Ｆｅ系耐熱鋼材） １１ 熱交換器 ２０，３０ 管路部材 ２２ 加熱用ヒータ ２３ Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材 ２４ 肉盛溶接部 Ｇ1 原料ガス Ｇ2 水素ガス
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E081 AA02 AA05 AA12 BA02 BA11 BA16 BA40 BA41 BB15 CA07 CA11 DA05 DA10 DA14 FA11 YH02 YH03
Claims (6)
- 【請求項１】 水素ガス雰囲気中で長期間供用されたＣ
ｒ−Ｍｏ−Ｆｅ系耐熱鋼材に、新たなＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ
系耐熱合金材を溶接して接続する異材溶接方法におい
て、上記Ｃｒ−Ｍｏ−Ｆｅ系耐熱鋼材の接続部近傍を加
熱して脱水素処理を施した後、そのＣｒ−Ｍｏ−Ｆｅ系
耐熱鋼材の接続端にＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材を用いて肉
盛り溶接を行い、その後、その肉盛溶接部と上記Ｎｉ−
Ｃｒ−Ｆｅ系耐熱合金材の接続端とを突合わせ、Ｎｉ−
Ｃｒ−Ｆｅ系溶材を用いて突合せ溶接することを特徴と
する異材溶接方法。 - 【請求項２】 上記Ｃｒ−Ｍｏ−Ｆｅ系耐熱鋼材の接続
部近傍に加熱用ヒータを巻き付けた後、３５０〜４５０
℃で３０分以上加熱して脱水素処理を施す請求項１記載
の異材溶接方法。 - 【請求項３】 上記Ｃｒ−Ｍｏ−Ｆｅ系耐熱鋼材の接続
端に、上記肉盛り溶接を多層に亘って施す請求項１又は
請求項２記載の異材溶接方法。 - 【請求項４】 原料ガス供給系から供給される原料ガス
を管路部材の導入口から導入すると共に、管路部材の反
応管を高温に加熱して原料ガスを水素ガスに改質し、そ
の高温の水素ガスを管路部材の抜出口を介して熱交換器
の導入側ノズルに送給する水素改質装置における管路部
材の交換方法において、交換すべき水素改質装置の上記
管路部材を、上記導入口端および上記抜出口端の部分で
切断した後、上記抜出口と切り離された熱交換器のＣｒ
−Ｍｏ−Ｆｅ系耐熱鋼からなる上記導入側ノズルの接続
端近傍に脱水素処理を施し、その後、その導入側ノズル
の接続端にＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材を用いて肉盛り溶接
を行い、しかる後、その肉盛溶接部と新たな管路部材の
Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系耐熱合金からなる上記抜出口とを突
合せ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系溶材を用いて突合せ溶接する
ことを特徴とする水素改質装置の管路部材交換方法。 - 【請求項５】 上記導入側ノズルの接続端近傍に加熱用
ヒータを巻き付けた後、３５０〜４５０℃で３０分以上
加熱して脱水素処理を施す請求項４記載の水素改質装置
の管路部材交換方法。 - 【請求項６】 上記導入側ノズルの接続端に、上記肉盛
り溶接を多層に亘って施す請求項４又は請求項５記載の
水素改質装置の管路部材交換方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11061941A JP2000254774A (ja) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | 異材溶接方法および水素改質装置の管路部材交換方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11061941A JP2000254774A (ja) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | 異材溶接方法および水素改質装置の管路部材交換方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000254774A true JP2000254774A (ja) | 2000-09-19 |
Family
ID=13185729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11061941A Pending JP2000254774A (ja) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | 異材溶接方法および水素改質装置の管路部材交換方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000254774A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100349684C (zh) * | 2004-03-02 | 2007-11-21 | 上海重型机器厂 | 大型锻－焊件的焊接工艺 |
| CN104551337A (zh) * | 2015-01-23 | 2015-04-29 | 中誉远发国际建设集团有限公司 | 30CrMo耐热钢管道焊接施工方法 |
| US9598962B2 (en) | 2012-06-22 | 2017-03-21 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Turbine rotor, manufacturing method thereof and steam turbine using turbine rotor |
| US20220063019A1 (en) * | 2019-01-15 | 2022-03-03 | Saipem S.P.A. | Improvements in the welding of pipes |
| JP2023526520A (ja) * | 2020-05-20 | 2023-06-21 | アリアーヌグループ ソシエテ パ アクシオンス シンプリフィエ | 第１の金属部品と有機マトリックス複合材料製の第２の部品を組み立てる方法、及び、該組立で作られる部品 |
-
1999
- 1999-03-09 JP JP11061941A patent/JP2000254774A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2023526520A (ja) * | 2020-05-20 | 2023-06-21 | アリアーヌグループ ソシエテ パ アクシオンス シンプリフィエ | 第１の金属部品と有機マトリックス複合材料製の第２の部品を組み立てる方法、及び、該組立で作られる部品 |
| JP7759346B2 (ja) | 2020-05-20 | 2025-10-23 | アリアーヌグループ ソシエテ パ アクシオンス シンプリフィエ | 第１の金属部品と有機マトリックス複合材料製の第２の部品を組み立てる方法、及び、該組立で作られる部品 |
| US12496783B2 (en) | 2020-05-20 | 2025-12-16 | Arianegroup Sas | Method for assembling a first metal part with a second part made of an organic matrix composite material |
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