JPH0545664B2 - - Google Patents

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JPH0545664B2
JPH0545664B2 JP57215563A JP21556382A JPH0545664B2 JP H0545664 B2 JPH0545664 B2 JP H0545664B2 JP 57215563 A JP57215563 A JP 57215563A JP 21556382 A JP21556382 A JP 21556382A JP H0545664 B2 JPH0545664 B2 JP H0545664B2
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JP
Japan
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heating
based alloy
nickel
corrosion resistance
treating
Prior art date
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JP57215563A
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JPS59107068A (ja
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Shigeo Hatsutori
Tsunenobu Yokosuka
Norifune Hosoi
Yoshinao Urayama
Kyotomo Nakada
Isao Masaoka
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕 本発明はNi基合金溶接部の処理法に係り、特
にCrを含有するNi基合金溶接部の耐食性を向上
させるに好適な処理法に関する。 〔従来技術〕 Crを10%以上含有するNi基合金例えばアロイ
600(15%Cr、7%Fe、残余は不純物等を除きNi)
は高温強度と耐食性を要求される機器の構造材料
として広く用いられており、溶接部材であること
が多い。一般にこの種の合金は高Cr含有量のた
め耐食性が優れているが、酸やアルカリ環境域は
原子炉水環境などでは主として溶接部に腐食や応
力腐食割れ(以下SCC)を生ずることがあること
が知られている。これら溶接部の腐食損傷はほと
んどが粒界腐食あるいは粒界SCCであり、溶接時
の熱影響により生ずる粒界でのCr炭化物析出や
不純物の粒界偏析が主な原因と考えられている。 Ni基合金自体の耐食性向上法としては700℃付
近での長時間加熱により粒界腐食に対して免疫化
させる方法(M.Kowaka.etal:Nuclear
Technology vol55.p.398(1981))や、塑性加工
後の加熱により再結晶化し、優先腐食経路を分散
させる方法(特開昭54−69517)などが知られて
いる。しかし溶接部材にあつては融点以上となる
溶接金属部をはじめ極めて高い温度に加熱される
部位があり、上記の公知の耐食性向上法を施した
部材を用いても高温にさらされる部位ではその効
果が消失する。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、金属組織が連続的に変化する
Ni基合金接続部の耐食性を向上させることがで
きるNi基合金溶接部の処理法を提供することに
ある。 〔発明の概要〕 本発明は、腐食環境にさらされる溶接部材表面
にのみ耐食性に優れた層を形成させるが、材料の
内部には変化を与えないことにより、高温強度な
どの機械的性質を保存したまま耐食性を向上させ
るものである。耐食性に優れた表面層を得る方法
として本発明者らはNi基合金の場合、強冷間加
工後、加熱により一次再結晶を生じさせた微細粒
組織の耐粒界腐食性や耐SCC性が著しく高いこと
を見出し、これに着目して溶接部への応用をはか
つた。即ちNi基合金を溶接部において (1) 冷間加工度が軽い場合耐食性が向上しない。 (2) 冷間加工後の加熱が低く、一次再結晶による
微細粒組織が生じないと耐食性が不十分であ
り、又冷間加工後の加熱が高く、二次再結晶に
よる結晶粒粗大化が生じると耐食性が向上しな
くなる。 (3) 材料の深部まで加工及び加熱による再結晶微
細組織となると、例えばクリープ強度などの機
械的性質が変化する。 従つて、本発明は、Cr炭化物を析出させて粒
界腐食を低減させる免疫化処理を施した、Crを
含有するNi基合金の溶接構造物の溶接金属及び
溶接熱影響部のそれぞれの表面に強塑性加工を施
し、次いで強塑性加工部分を溶接部表面に一次再
結晶による微細粒組織を形成するように局部加熱
するものである。 本発明において、溶接部表面に強塑性加工とし
て強冷間加工を施す方法として最も好適なのはピ
ーニングである。溶接部は一般に開先加工や溶接
ピードによる凹凸がある場合や素材自体が単純な
平面でない場合が多く、圧延に類する冷間加工を
施すことは困難である。シヨツトピーニング、ガ
ラスピードピーニングやワイヤピーニングは複雑
形状表面に対しても施工でき、また加工部位を比
較的任意に選択できる。さらに、ピーニングは表
面数100μm以内の層にのみ強加工度を与えるた
め、部材深部に対しては何ら変化を生ぜしめない
点で有益である。 一次再結晶による微細粒組織とするための加熱
は、比較的小型の構造物であれば通常の熱処理炉
を用いて施すことができるが、大型あるいは加熱
を避けるべき部分を含むような構造物の場合は熱
処理炉が使用できない。このような場合は高周波
誘導加熱、レーザビーム加熱又は赤外線加熱が好
適である。即ち、これらの方法によれば一次再結
晶化すべき任意の部位のみを急速に加熱、冷却す
ることができる。 一次再結晶による微細粒組織とするための加熱
条件は650〜950℃とすることが望ましい。650℃
よりも低い加熱条件では再結晶が生じ難くまた
950℃を超えると、二次再結晶による結晶粒粗大
化のため耐食性の向上が認められない。 このような加熱温度範囲において、低温ほど長
時間を要し、高温側では逆に結晶粒粗大化を避け
るためかなり短時間に制限する必要があるため、
より好適な条件は700〜900℃で5分〜1時間であ
る。 大型あるいは加熱を避けるべき部分を含むよう
な構造物に前記の一次再結晶化のために強塑性加
工部の表面を含む局部を加熱する際、非加熱部と
の境界付近に耐食性の低い部分が形成されるおそ
れがある。即ち、例えばアロイ600などの場合、
溶接部から離れた母材で、表面の強塑性加工が施
されていない部分が加熱境界となつてアロイ600
に特有の加熱温度以下の温度、例えば600〜800℃
の温度にさらされると、この部分の耐食性が低下
する可能性がある。このような加熱境界部が腐食
環境に接することがなければ問題はないが、腐食
環境に接する場合については溶接前の素材に予め
免疫化熱処理を施し、しかる後に溶接、表面強塑
性加工及び一次再結晶化局部加熱を順次施すこと
によつて、耐食性に優れた溶接構造物を製作でき
る。ここで免疫化とは、粒界腐食やSCCの要因と
考えられるCr炭化物の粒界析出によるいわゆる
鋭敏化、あるいは不純物の粒界偏析を解消させる
ことである。免疫化熱処理条件を明らかにするた
めに、本発明者らはアロイ600、アロイ625(22%
Cr、W%Mo、4%Mb、3%Fe、残余不純物を
除きNi)などNi基合金の耐食性、特に粒界腐食
性及び高温水中での耐SCC性に及ぼす熱処理の影
響を詳細に検討した。その結果500〜850℃の広い
温度範囲における短時間加熱は該合金の耐食性を
低下させることがあるが、650〜800℃において少
なくとも、10時間以上の熱処理を施せば、耐食性
向上が期待され、より長時間加熱となるほど耐食
性向上が著しいことを見出した。このような耐食
性変化の詳細な機構は必ずしも明らかでないが、
650〜800℃での長時間加熱は既存の、或は加熱初
期に析出した粒界Cr炭化物近傍に形成されたCr
欠乏層がCrの拡散によつて再富化されること、
或は粒界偏析した有害元素が炭化物にとり込まれ
て粒界が洗浄となること、などが考えられる。こ
の場合、650℃より低温側では免疫化が極めて遅
いため現実的効果が期待できず、また800℃より
高温側ではCの過飽和状態が残るため、一次再結
晶化加熱域の境界部での加熱により、新たなCr
炭化物析出と鋭敏化が生じ得る。しかるに、650
〜800℃での長時間加熱後は一次再結晶化加熱域
の境界部での加熱を経ても耐食性の劣下は生じな
い。 したがつて溶接素材であるNi基合金を予め、
650〜800℃で10時間以上、好ましくは700〜750℃
で20時間以上免疫化熱処理を施し、しかる後に溶
接、表面強加工及び一次再結晶化局部加熱を順次
施すのが好適である。 〔発明の実施例〕 第1表に示す化学成分からなる市販のアロイ
600の管及び板を用い、第1図に示すフローチヤ
ートに基づいて各々の素材を用い溶接継手を製作
した。
【表】 溶接前の素材に対する免疫化処理は720℃、20
時間で実施した。溶接は管について突合せ、板に
ついて90°スミ肉溶接を各々アロイ182溶接棒を用
いた手溶接で施した。ピーニンク加工は溶接部に
グラインダ加工を施して溶接スパツタや付着スラ
グを除去し、比較的なめらかな表面状態にしてか
ら実施した。第2図はピーニング加工部位を示
す。管または板の素材1と溶接金属2よりなる溶
接継手の、溶接熱影響部を含む十分広い幅を有す
る部位、即ち管の場合は外表面の溶接金属を中心
とした約100mm幅の部位3、また板の場合はスミ
肉継手内角側表面の溶接金属を中心とした約100
mm幅の部位4に対してシヨツトピーニングまたは
ワイヤピーニングを施した。 シヨツトピーニングには直径0.6mmのシヨツト
及び吹出し口直径9mmのノズルを用い、施工表面
1cm2当り約10秒間、空気圧6気圧、吹付け距離6
cmの条件で実施した。ワイヤピーニングには直径
2mmのワイヤを用い、施工表面1cm2当り5秒間、
空気圧5気圧、ストローク17mmの条件で実施し
た。 ピーニング処理後の一次再結晶化加熱は管に対
して高周波誘導加熱法により、板に対してレーザ
ビーム加熱法により実施した。高周波誘導加熱に
おいては、第2図の部位3をおおうように、溶接
金属2を中心に管軸方向250mmにわたつて単巻き
誘導コイルを管表面から10mm浮かせて管外周に巻
いた形で設け、容量300kW、3kHzの高周波発振
機を用いて加熱した。レーザビーム加熱において
は、約8mm長さの線状ビームを照射するCO2ガス
レーザ加熱装置を用い、ビーム操作速度1m/mm
以下として実施した。この場合は照射出力と走査
速度により加熱温度が変化し、一定部位に対する
くり返し走査により加熱条件を制御するが、本実
施例では累計で750〜920℃、約5分間の加熱であ
つた。いずれも高純度アルゴンガス気流により被
加熱部を不活性雰囲気に保つて加熱し、加熱終了
後はガスを吹きつけることにより急冷した。 耐食性評価用試験片は、溶着金属、熱影響部あ
るいは再結晶化加熱境界を含む短冊型の板として
採取した。 耐食性はASTM G28に規定された硫酸・硫酸
第二鉄腐食試験(ストライカ試験)により粒界腐
食性を評価し、また高温純水中での隙間つき定ひ
ずみ曲げ試験によりSCC性をそれぞれ評価した。
但し、ストライカ試験においては規定溶液に24時
間連続浸漬後、試験片の断面観察を行い、粒界浸
食深さが50μmを超えるか否かを目安として評価
した。 SCC試験は、板厚2mmの試験片を曲げ引張応力
側となる表面に均一な人工隙間を形成させるため
にグラフアイトウールを密着させて半径100mmの
曲率となるようステンレス鋼製ホルダの締めつ
け、288℃、8ppm溶存酸素含有のオートクレープ
純水に500時間浸漬して行つた。この場合も試験
片の断面観察による割れ深さが50μmを超えるか
否かにより評価した。 第2表は耐食性評価試験結果を示す。第2表中
の記号は第1図の製作工程における記号と同一で
ある。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、免疫化処理し
Crを含有するNi基合金を母材とする溶接構造物
の溶接金属及び溶接熱影響部のそれぞれに表面に
一次再結晶による微細化組織を形成させ、材料の
内部は変化させないので高温強度などの機械的強
度を維持させたまま母材から溶接部にわたつて耐
粒界耐食性と耐SCC性に優れた表面層を有する
Ni基合金の溶接部を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例の施工過程を示すフロー
図、第2図aおよび第2図bはそれぞれ管板及び
板材の溶接部並びにピーニング施工範囲を例示す
るための説明図である。 1……素材(管又は板)、2……溶接金属、3,
4……部位(強冷間加工を施す部分)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Cr炭化物を析出させて粒界腐食を低減させ
    る免疫化処理を施した、Crを含有するNi基合金
    を母材とする溶接構造物の溶接部なる溶接金属お
    よび溶接熱影響部のそれぞれの表面に強塑性加工
    を施し、次いで強塑性加工部分を溶接部表面に一
    次再結晶による微細粒組織を形成させるように局
    部加熱することを特徴とするニツケル基合金溶接
    部の処理法。 2 特許請求の範囲第1項において、前記免疫化
    処理は、650〜850℃で10時間以上の条件で施すこ
    とを特徴とするニツケル基合金溶接部の処理法。 3 特許請求の範囲第1+において、前記強塑性
    加工は、シヨツトピーニング又はワイヤピーニン
    グにより施すことを特徴とするニツケル基合金溶
    接部の処理法。 4 特許請求の範囲第1項において、前記強塑性
    加工部分の加熱は、700〜850℃で施すことを特徴
    とするニツケル基合金溶接部の処理法。 5 特許請求の範囲第4項において、前記強塑性
    加工部分の加熱を高周波誘導加熱、レーザビーム
    加熱又は赤外線加熱のいずれかで施すことを特徴
    とするニツケル基合金溶接部の処理法。
JP21556382A 1982-12-10 1982-12-10 ニツケル基合金溶接部の処理法 Granted JPS59107068A (ja)

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