JPH0382712A - Ｓｃｃ入りパイプサンプルの製作方法 - 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、ＳＣＣ入りパイプサンプルの製作方法に関す
るものである。

「従来の技術とその課題」 原子力発電関連プラント、各種エネルギ関連プラント、
化学プラント、火力発電プラント等には、優れた特性を
有するオーステナイト系ステンレス鋼管等の金属管が使
用されている。また、オーステナイト系ステンレス鋼に
おいては、腐食因子が存在する環境と、引っ張り残留応
力と、鋭敏化組織とが同時に存在する場合に、応力腐食
割れ（以下、ＳＣＣという　）が進行し易い傾向がある
。

したがって、前記各プラントに使用されているオーステ
ナイト系ステンレス鋼管等は、定期点検時等において、
例えば超音波探傷検査を行なって健全性を確認すること
が望ましく、応力腐食割れが認められた場合には、その
部分の補修等の的確な処理を行なうことが必要となる。

前述の超音波探傷検査の信頼性を高めるためには、予め
金属管の内部組織中にＳＣＣを発生させたものを製作し
て標準化しておき、標準化金属管によって超音波探傷作
業手順の検討及び感度の確認を行なうことや、該標準化
金属管と披検査金属管とを超音波探傷装置によって比較
する方法を駆使すること等が有効であると考えられる。

しかし、金属管の内面に標準的なＳＣＣを意図的に発生
させることは、技術的に困難であるとされており、偶然
、ＳＣＣが発生した金属管がある場合には、これをサン
プルとして切り取って＋ｌＩ用することができるか、一
般的にはＳＣＣ入りバイブサンプルを得ることができな
い状況である。

本発明は、このような従来技術に鑑みてなされたもので
、金属管の内面に深く大きなＳＣＣを確実に発生させる
ことを目的とするものである。

「課題を解決するための手段　Ｊ 本発明は、上記課題を解決するための二つの手段を提案
している。

第１の手段は、金属管を加熱するとともに、金属管の外
表面に冷却流体を介在させて、加熱状態の管壁と金属管
外表面との温度差により降伏点を越える応力を発生させ
、金属管の冷却後に金属管内面に引っ張り残留応力を付
与した状態とした後、該金属管の内部に腐食流体を充満
させてＳＣＣを成長させるＳＣＣ入りバイブサンプルの
製作方法としている。

第２の手段は、金属管の内面に初期欠陥部を形成する処
理を前工程として、第１の手段に付加するＳＣＣ入りバ
イブサンプルの製作方法としている。

「作用コ 金属管の内面に初期欠陥部を形成した状態としておくこ
とにより、ＳＣＣの発生点が形成される。

金属管の管壁の加熱と、金属管外表面の冷却とにより、
管壁に内面が高温、外表面が低温となる温度差を付与す
ると、高温部分の膨張現象を低温部分で制限することに
基づいて、高温部分が圧縮及び低温部分が引っ張りとな
り、かつ、降伏点を越える応力が管壁の各部に発生する
。

その後、加熱を停止して管壁全体が冷却されると、加熱
時に高温状態であった部分、つまり、管壁の内面等に引
っ張り残留応力が付与された状態となる。

次いで、金属管の内部に腐食流体を充満した状態とする
と、腐食因子が存在する環境に引っ張り残留応力と初期
欠陥部による感受性との要因が加わり、初期欠陥部を発
生点としてＳＣＣが成長し、腐食因子との接触時間によ
りＳＣＣの深さが設定される。

「実施例Ｊ 以下、本発明に係るＳＣＣ入りバイブサンプルの製作方
法の一実施例を第１図ないし第４図に基づいて説明する
。

該−実施例にあっては、第１図に示すように、金属管（
例えばオーステナイト系ステンレス鋼管の一種である５
ＯＳ３０４１ｉ管）１に周溶接継手２が形成されている
ものを対象とし、金属管１の内面でかつ周溶接継手２の
近傍に、周方向に沿ってＳＣＣを発生させるものである
。

以下、ＳＣＣを発生させる処理工程について説明する。

く初期欠陥部の形成〉 第１図に示すように、金属管ｌの内面でかつ周溶接継手
２の近傍位置に、意図的に小クラック状の初期欠陥部３
を形成する。該初期欠陥部３は、例えば周溶接継手２を
形成する際の溶接時の熱影響部の範囲内に設定され、該
熱影響部に組織の鋭敏化した鋭敏化域が形成されている
可能性のある場合は、これをＭ用してその範囲に設定す
るものであり、周溶接継手２の近傍の内面を集中的に腐
食させる等の方法で、内周に沿って円弧状に浅く形成す
る。

く加熱及び冷却手段の作動〉 第２図に示すように、金属管ｌの周溶接継手２の回りに
、誘導加熱コイル（加熱手段）４と、該誘導加熱コイル
４の中に形成した冷却水供給路に接続されかつ半径内方
向に向けられている冷却水吐出ノズル（冷却手段）５と
を配設しておく。

誘導加熱コイル４への給電により金属管１の管壁を誘導
加熱して、金属管１の管壁を処理適温まで高める。金属
管１の材質がオーステナイト系ステンレスｗ４（例えば
５ＵＳ３０４　　）である場合には、例えば５５０〜６
００℃前後に設定する。

また、誘導加熱時または直後に、冷却水吐出ノズル５か
ら冷却水Ｙをシャワー状に噴出させる等により、金属管
ｌの外表面を冷却する。

〈加熱時における応力の発生〉 金属管１を加熱して、金属管１の外面における冷却水Ｙ
と空気雰囲気Ｚとの放熱量の差に基づいて、金属管１の
管壁に厚さ方向の温度差を生じさせる。つまり、金属管
１の内面側の空気雰囲気Ｚに接する面の温度、あるいは
その近傍の管壁の温度が高く、金属管１の外面側の冷却
水Ｙに接する面の温度が低く、これらに基づいて大きな
温度差が生じる場合、高温状態となる内面側には圧縮応
力が発生し、低温状態となる外面側には引っ張り応力が
発生する。その場合の温度分布が、オーステナイト系ス
テンレス鋼において、２００℃以上に達していると、こ
の温度差によって金属管ｌの管壁内に降伏点を越える応
力が発生し、塑性変形が起こることになる。

く冷却による残留応力の付与〉 その後、誘導加熱コイル４を停止して、自然状態に放置
する等により、加熱されていた箇所の温度が低下して冷
却状態となると、金属管１の管壁に起きた塑性変形分に
対応して、竿３図に示すように、管壁の外表面近傍に圧
縮残留応力、管壁の内面近傍に引っ張り残留応力とを付
与した状態とすることができる。

く腐食流体によるＳＣＣの付与〉 金属管１の内部に腐食流体として、溶存酸素量の多い高
温水を充満させるとともに、金属管１の内部圧力を高め
た状態のまま保持する。

周溶接継手２の近傍には、溶接熱による鋭敏化域と初期
欠陥部３とが付与されている感受性と、内面に付与され
ている引っ張り残留応力と、腐食流体の存在及びこれを
浸透させようとする圧力との各条件が整い、かつ、内部
圧力によって腐食流体が初期欠陥部３に入り込んで浸透
することにより、初期欠陥部３を発生点として、第４図
に示すように、ＳＣＣが成長を始める。

この場合の５ＣＣ（クラックＸ　）の成長程度は、第３
図において＋σで示す引っ張り残留応力の付与程度と、
内部圧力の大きさ及び処理時間とによって設定され、＋
σがＯとなる範囲、つまり、第３図に示すように、管壁
厚さ寸法の半分程度まで５ＣＣ（クラックＸ　）を成長
させることができるので、目的に応じて５ＣＣ（クラッ
クＸ　）の大きさを調整したＳＣＣ入りパイプサンプル
を自由に製作することが可能となる。

なお、前述した加熱及び冷却による残留応力付与時にお
いて、連続的に冷却水を流しながら加熱する等の方法に
よっても、金属管ｌの内面に引っ張り残留応力を付与す
ることができる。

「発明の効果」 第■の発明に係るＳＣＣ人リパすブサンプルの製作方法
によれば、金属管の内面に引っ張り残留応力を付与した
状態としてから、金属管の内面を腐食流体と接触させる
ものであるから、周溶接継手の形成時にその近傍に鋭敏
化域が発生している場合の感受性に、引っ張り応力と腐
食流体との条件が付加されて、ＳＣＣを確実に発生させ
ることができる。また、引っ張り残留応力を付与する範
囲を大きくすることにより、金属管の内面から、管壁の
内部の奥深い部分にまで、十分な深さのＳＣＣを発生さ
せることができる。

第２の発明に係る８００人りパイプサンプルの製作方法
によれば、第１の発明に、金属管の内面に初期欠陥部を
形成する前処理を付加しているので、第１の手段による
作用効果に加えて、ＳＣＣの発生点を目的とする位置に
設定して、その後におけるＳＣＣを管理状態で成長させ
、顕著な状態のＳＣＣを付与した良質のＳＣＣ入りパイ
プサンプルを自由に製作することができる。

等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はＳＣＣ入りパイプサンプルの製作
方法の処理工程例を示すもので、第１図は金属管の初期
状態の一部を断面した斜視図、第２図は加熱及び冷却処
理を説明する一部を切欠した正面図、第３図は熱処理に
よって生じた残留応力の状態の説明図、第４図は金属管
にＳＣＣを形成した状態の一部を断面した斜視図である
。 ｌ・・・・・・金属管、 ２・・・・・・周溶接継手、 ３・・・・・・初期欠陥部、 ４・・・・・・誘導加熱オイル（加熱手段）、５・・・
・・・冷却水吐出ノズル（冷却手段）、ν Ｘ・・・・・・５ｃｃｃクラツク　）、Ｙ・・・・・・
冷却水、 Ｚ・・・・・・空気雰囲気。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．金属管を加熱するとともに、金属管の外表面に冷却
   流体を介在させて、加熱状態の管壁と金属管外表面との
   温度差により降伏点を越える応力を発生させ、金属管の
   冷却後に金属管内面に引っ張り残留応力を付与した状態
   とした後、該金属管の内部に腐食流体を充満させてＳＣ
   Ｃを成長させることを特徴とするＳＣＣ入りパイプサン
   プルの製作方法。
2. ２．金属管の内面に初期欠陥部を形成する処理を前工程
   として付加することを特徴とする請求項１記載のＳＣＣ
   入りパイプサンプルの製作方法。