JPH0696196B2 - ニツケル基合金材等の溶接方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、ニッケル基合金材等の溶接方法に係り、特
に、母材の開先近傍に残留し易い鋭敏化域による応力腐
食割れ等の発生及び成長を抑制する場合に好適な溶接方
法に関するものである。

「従来の技術とその問題点」 一般に、原子力発電プラント、化学プラント等の構造
材、装置、部品等には、耐熱性及び耐食性に優れたニッ
ケル基合金材が多く使用されている。

ところで、該ニッケル基合金材は、溶接継手を形成した
場合に、その溶接部近傍で応力腐食や粒界腐食を生じ易
いという問題点を有している。

ニッケル基合金材、例えば、インコネル材、ステンレス
鋼等における一般的な溶接方法の従来例を説明すると、
第３図に示すように、一般の溶接方法に準じて母材１・
２の開先３に、多層状の溶接ビード４を順次重積して、
ビードを……x,y,zで終了させるものである。

しかしながら、ニッケル基合金材では、前述したよう
に、溶接熱を繰り返し受けることによって、母材１・２
の組織の一部が変質した熱影響部Ｙが発生する。該熱影
響部Ｙは、発明者等の研究によれば、ニッケル基合金
材、例えば、インコネル600、オーステナイト系ステン
レス鋼等を溶接した場合、第４図に（ｉ）（ii）（ii
i）……で示すように、クローム炭化物の固溶化領域
が、加熱量に応じて半固溶化領域を経て、クローム炭化
物が析出した析出領域に移行して行く現象で、溶接ビー
ド４を第３図矢印で示すように順次形成して、ｚで終了
させたとすれば、ビードｚの近傍に位置している熱影響
部Ｙの一部に半溶化領域が残され、該半固溶化領域が、
前記応力腐食や粒界腐食を生じ易い鋭敏化域Ｘとなるも
のと考えられる。

また、鋭敏化域Ｘは、溶接入熱の程度によって左右され
るが、その発生源である熱影響部Ｙは、第３図に示すよ
うに、母材１・２の厚さ方向に存在するので、溶接条件
によっては、厚さ方向に連続して鋭敏化域Ｘが形成され
る可能性を有することになる。したがって、母材１・２
の表面に腐食流体が接触しているとともに、表面に引っ
張り応力が生じているような悪条件であると、母材１・
２の厚さ方向の鋭敏化域Ｘを連結するように、応力腐食
割れ等が徐々に進行するという問題点が発生する。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、このような問題点を有効に解決すべくなされ
たもので、ニッケル基合金からなる母材の開先に、多層
状の溶接ビードを順次重積するとともに、最終層を構成
する溶接ビードを前記開先の幅よりも広く形成するよう
になし、また、最終層を構成する溶接ビードを前記開先
の幅よりも両側に離間した位置から中央部に向けて順次
重積して形成することにより、ニッケル基母材表面近傍
の熱影響部の方向を、引っ張り応力によって応力腐食割
れ等の成長する方向から外すようにしているものであ
る。

「実施例」 以下、本発明のニッケル基合金材等の溶接方法の一実施
例を第１図に基いて説明すると、母材１・２の開先３
に、多層状の溶接ビード４を順次重積する溶接を行なう
点は、第３図の例と同様であるが、溶接ビード４の最終
層が、開先３の幅よりも広くなるように形成している点
と、第１図の矢印（イ）（ロ）で示すように、開先３の
両側部から左右に離間した位置から開先３の中央部に向
けて溶接ビード４を形成する点とに大きな相異があり、
また、表面側にビード用窪部５をあらかじめ形成してお
いて、溶接ビード４の最終層を母材１・２の表面から大
きく突出しないようにしているものである。

即ち、第１図において、溶接ビード４を順次重積して、
ビードを……x,y,zまで形成すると、溶接熱によって、
母材１・２の内部に、開先３の側部に沿った熱影響部Ｙ
が生じるとともに、特に、ビードｚの近傍の熱影響部Ｙ
には、固溶化領域が半固溶化領域、つまり鋭敏化域Ｘに
移行した状態で残されたままとなる可能性がある。そこ
で、第１図矢印（イ）（ロ）で示すように、ビード用窪
部５に、a,b,c,……ならびにi,j,k,……ｐとビードを重
積して形成すると、鋭敏化域Ｘが加熱履歴を受けて、前
述した第４図の（ｉ）（ii）（iii）……のように移行
し、第１図の熱影響部Ｙの全域を鋭敏化域Ｘから離脱さ
せることができるのである。また、この場合における溶
接条件は、本発明者等が先に提案した「インコネル溶接
継手の加工方法」特願昭58−20307号（特開昭59−14778
1号公報）に準じるものとする。

なお、第１図例では、矢印（イ）（ロ）で示すように、
開先３の両側部の左右に離間した位置から、中央に向け
てビードを重積して形成するようにしているため、ビー
ド用窪部５の下部にも、熱影響部Ｚが生じ、ビードa,i
の近傍には、溶接入熱が少なくなることに基づいて、鋭
敏化域Ｘが形成される可能性を有する。

しかし、母材１・２に付与される引っ張り応力は、その
表面に沿った方向（例えば管であると、管軸方向及び円
周方向）であって、厚さの方向に対しては無視すること
ができるので、開先３から離間した位置に鋭敏化域Ｘが
存在しても、引っ張り応力の方向が表面に沿う方向であ
るために、引っ張り応力によって応力腐食割れ等が成長
する方向が、前述したように厚さ方向であるのに対し
て、熱影響部Ｚの方向から外れて、ほぼ直交しているか
ら、鋭敏化域Ｘを次々に連結して、欠陥部が成長するよ
うな現象の発生を防止することができるのである。

次いで、本発明のニッケル基合金材等の溶接方法を原子
炉圧力容器の底部に適用した他の実施例を第２図に基づ
いて説明する。第２図において、符号６は原子炉圧力容
器の下鏡部、符号７はスタブチューブ、符号８は下鏡部
６の内面を覆っているクラッド層、符号９は溶接金属で
ある。この例の場合においても、開先３の開口部の上方
に、ビード用窪部５を形成しておいて、多層状の溶接ビ
ードを順次重積するとともに、その最終層を構成する溶
接ビードを溶接金属９の中央部に向けて順次重積して形
成することにより、鋭敏化域の発生部分を溶接金属９か
ら除去するとともに、スタブチューブ７の管壁の厚さ方
向への応力腐食割れの成長を抑制するものである。この
例の場合は、スタブチューブ７の外側に流体、つまり、
原子炉冷却水が充満される。

なお、第１図及び第２図では、ビード用窪部５を形成し
てから、最終層の溶接ビードを重積するとしているが、
ビード用窪部５を省略して、母材の表面に直接溶接ビー
ドの最終層を重積するようにしても良い。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明のニッケル基合金材等の溶
接方法は、以下のような優れた効果を奏するものであ
る。

母材の開先に、多層状の溶接ビードを順次重積すると
ともに、最終層を構成する溶接ビードを前記開先の幅よ
りも広く形成するようにしているから、開先の両側の熱
影響部に鋭敏化域が生じても、これを除去することがで
き、応力腐食や粒界腐食に対する感受性を低くし、ニッ
ケル基合金材等の溶接継手部等の強度向上を図ることが
できる。

最終層を構成する溶接ビードを開先の幅よりも両側に
離間した位置から中央部に向けて順次重積して形成する
ことにより、ニッケル基母材表面近傍の熱影響部の方向
を、引っ張り応力によって応力腐食割れ等の成長する方
向から外し、溶接継手部の安定性を高めることができ
る。

最終層の溶接ビードを幅広く重積するものであるか
ら、溶接終了と同時に溶接熱影響部の鋭敏化域の除去を
実施し得て、応力腐食含れ等の成長阻止を行なうととも
に、作業性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインコネル材等の溶接方法の一実施例
における溶接ビード形成工程の説明図、第２図は本発明
のインコネル材等の溶接方法を適用した他の実施例にお
ける溶接ビード形成工程の説明図、第３図は溶接方法の
従来例の溶接ビード形成工程の説明図、第４図は溶接熱
影響部の加熱温度−時間−鋭敏化域の関係図である。 １……母材、２……母材、３……開先、４……溶接ビー
ド、５……ビード用窪部、６……下鏡部、７……スタブ
チューブ、８……クラッド層、９……溶接金属、Ｘ……
鋭敏化域、Ｙ……熱影響部、Ｚ……熱影響部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ニッケル基合金からなる母材の開先に、多
   層状の溶接ビードを順次重積するとともに、最終層を構
   成する溶接ビードを前記開先の幅よりも広く形成するこ
   とを特徴とするニッケル基合金材等の溶接方法。
2. 【請求項２】ニッケル基合金からなる母材の開先に、多
   層状の溶接ビードを順次重積するとともに、最終層を構
   成する溶接ビードを前記開先の幅よりも両側に離間した
   位置から中央部に向けて順次重積して形成することを特
   徴とするニッケル基合金材等の溶接方法。