JPH0734992B2 - 金属管の溶接方法 - Google Patents
金属管の溶接方法Info
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- JPH0734992B2 JPH0734992B2 JP3111987A JP3111987A JPH0734992B2 JP H0734992 B2 JPH0734992 B2 JP H0734992B2 JP 3111987 A JP3111987 A JP 3111987A JP 3111987 A JP3111987 A JP 3111987A JP H0734992 B2 JPH0734992 B2 JP H0734992B2
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、金属管の溶接方法に係り、特に、金属管の内
外面が腐食性流体と接触する場合における応力腐食割れ
等を防止する溶接方法に関するものである。
外面が腐食性流体と接触する場合における応力腐食割れ
等を防止する溶接方法に関するものである。
「従来の技術」 一般に、金属材料、例えば原子力や化学プラント等に多
用されているオーステナイト系ステンレス鋼等において
は、引っ張り応力を腐食因子とが共存する場合に、腐食
割れが急速に進行することが知られている。
用されているオーステナイト系ステンレス鋼等において
は、引っ張り応力を腐食因子とが共存する場合に、腐食
割れが急速に進行することが知られている。
従来、オーステナイト系ステンレス鋼管において、管内
部に腐食因子である水等の流体が挿通される場合、溶接
継手近傍の残留応力を改善する技術として、鋼管の中に
冷却水を挿通させながら鋼管を外側から誘導加熱して、
母管壁の内外面に降伏点以上の熱応力が生じる温度差を
与え、溶接継手の近傍の内面に、残留圧縮応力を発生さ
せた状態とする応力改善方法が考えられている。
部に腐食因子である水等の流体が挿通される場合、溶接
継手近傍の残留応力を改善する技術として、鋼管の中に
冷却水を挿通させながら鋼管を外側から誘導加熱して、
母管壁の内外面に降伏点以上の熱応力が生じる温度差を
与え、溶接継手の近傍の内面に、残留圧縮応力を発生さ
せた状態とする応力改善方法が考えられている。
「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、このような方法は、オーステナイト系ス
テンレス鋼管が単純な形状であるとともに、その内部に
腐食性流体が挿通される場合には適用可能であるが、第
４図に示すように、改善を対象とする金属管が形状の複
雑な二重管であるとともに、母管10の中に収容されてい
るサーマルスリーブ11の溶接継手３である場合、また、
サーマルスリーブ11の内外両面が腐食性流体と接触して
いる使用条件の場合等であると、前記誘導加熱によって
母管10を外側から加熱しても、サーマルスリーブ11まで
熱伝達が有効に行なわれず、適用困難となることが多
い。
テンレス鋼管が単純な形状であるとともに、その内部に
腐食性流体が挿通される場合には適用可能であるが、第
４図に示すように、改善を対象とする金属管が形状の複
雑な二重管であるとともに、母管10の中に収容されてい
るサーマルスリーブ11の溶接継手３である場合、また、
サーマルスリーブ11の内外両面が腐食性流体と接触して
いる使用条件の場合等であると、前記誘導加熱によって
母管10を外側から加熱しても、サーマルスリーブ11まで
熱伝達が有効に行なわれず、適用困難となることが多
い。
本発明は、このような従来技術の問題点を解決するとと
もに、内外面が腐食性流体と接触するような用途の金属
管における継手の溶接を実施する場合に、溶接継手の形
成と関係づけて管内外面の粒界応力割れ対策を実施する
ことを目的とするものである。
もに、内外面が腐食性流体と接触するような用途の金属
管における継手の溶接を実施する場合に、溶接継手の形
成と関係づけて管内外面の粒界応力割れ対策を実施する
ことを目的とするものである。
「問題点を解決するための手段」 本発明における金属管の溶接方法では、溶接継手の形成
に先立って、溶接継手予定箇所の中心から離間した管内
面に、バタリング層を形成する第１のバタリング溶接を
行なっておき、該第１のバタリング溶接後に溶接継手予
定箇所の溶接を行ない、また、溶接継手形成後におい
て、溶接継手近傍における管内面を覆うように、第１の
バタリング層の間の管内面に第２のバタリング溶接を行
なうようにしているものである。
に先立って、溶接継手予定箇所の中心から離間した管内
面に、バタリング層を形成する第１のバタリング溶接を
行なっておき、該第１のバタリング溶接後に溶接継手予
定箇所の溶接を行ない、また、溶接継手形成後におい
て、溶接継手近傍における管内面を覆うように、第１の
バタリング層の間の管内面に第２のバタリング溶接を行
なうようにしているものである。
「作用」 溶接継手予定箇所から所要距離離間した位置における金
属管の内面に、第１のバタリング溶接を行なうことによ
って、金属管の内面の一部が、バタリング層に覆われた
状態となり、以下、バタリング層の有する耐腐食性によ
って金属管の内面の一部を保護する。また、第１のバタ
リング溶接材料の選定とともに、バタリング溶接入熱量
を適宜の極小入熱量とすることによって、バタリング層
に近接する金属管組織中に、鋭敏化域が発生することを
抑制できるとともに、万一、鋭敏化域が生じた場合でも
以下に述べるように、軸方向及び周方向の圧縮応力によ
って、管に応力腐食割れが発生することを妨げる。
属管の内面に、第１のバタリング溶接を行なうことによ
って、金属管の内面の一部が、バタリング層に覆われた
状態となり、以下、バタリング層の有する耐腐食性によ
って金属管の内面の一部を保護する。また、第１のバタ
リング溶接材料の選定とともに、バタリング溶接入熱量
を適宜の極小入熱量とすることによって、バタリング層
に近接する金属管組織中に、鋭敏化域が発生することを
抑制できるとともに、万一、鋭敏化域が生じた場合でも
以下に述べるように、軸方向及び周方向の圧縮応力によ
って、管に応力腐食割れが発生することを妨げる。
第１のバタリング溶接に続いて、溶接継手を形成する
と、該溶接継手部分が冷却とともに収縮することによっ
て、第１のバタリング層の近傍が曲げモーメントの内側
となる現象が生じ、バタリング層とこれに近接している
金属管の内面に、軸方向及び周方向とも圧縮方向に移行
する応力が付与される。
と、該溶接継手部分が冷却とともに収縮することによっ
て、第１のバタリング層の近傍が曲げモーメントの内側
となる現象が生じ、バタリング層とこれに近接している
金属管の内面に、軸方向及び周方向とも圧縮方向に移行
する応力が付与される。
さらに、開先溶接部の内面に、第２のバタリング溶接を
行なうと、両バタリング層の有する耐腐食性によって溶
接継手の内面近傍を保護することができる。そして、第
２のバタリング層が軸方向と周方向とに収縮することに
よって、その形成範囲及び近傍に影響を及ぼし、溶接継
手の外面近傍については、軸方向及び周方向とも圧縮応
力を付与した状態となる。また、前述した第１のバタリ
ング層については、さらに圧縮応力を付与した方向に移
行する。
行なうと、両バタリング層の有する耐腐食性によって溶
接継手の内面近傍を保護することができる。そして、第
２のバタリング層が軸方向と周方向とに収縮することに
よって、その形成範囲及び近傍に影響を及ぼし、溶接継
手の外面近傍については、軸方向及び周方向とも圧縮応
力を付与した状態となる。また、前述した第１のバタリ
ング層については、さらに圧縮応力を付与した方向に移
行する。
このように、第２のバタリング層を形成してなる溶接後
の状態にあっては、溶接継手の露出している部分、ある
いはバタリング層に近接して鋭敏化域が形成される可能
性を有している部分について、圧縮応力を付与した方向
に移行させ、腐食因子が存在する場合において、金属管
の主要内外面を応力腐食割れ等の現象から保護し得る状
態に変換するものである。
の状態にあっては、溶接継手の露出している部分、ある
いはバタリング層に近接して鋭敏化域が形成される可能
性を有している部分について、圧縮応力を付与した方向
に移行させ、腐食因子が存在する場合において、金属管
の主要内外面を応力腐食割れ等の現象から保護し得る状
態に変換するものである。
「実施例」 以下、第１図ないし第３図に基づいて、本発明に係る金
属管の溶接方法における一実施例を説明する。
属管の溶接方法における一実施例を説明する。
まず、第１図に基づいては金属管における溶接継手の一
実施例を説明する。該一実施例にあっては、金属管１に
おける溶接継手予定箇所に、金属管１の半径方向内方に
向けた溶接開先２が形成され、該溶接開先２に、金属管
１の内側から溶接継手３が形成される場合、該溶接継手
３から軸方向に離間した位置に、第１のバタリング層４
を予め形成しておき、また、溶接継手３の上と第１のバ
タリング層４の間とを覆うように第２のバタリング層５
が形成される。
実施例を説明する。該一実施例にあっては、金属管１に
おける溶接継手予定箇所に、金属管１の半径方向内方に
向けた溶接開先２が形成され、該溶接開先２に、金属管
１の内側から溶接継手３が形成される場合、該溶接継手
３から軸方向に離間した位置に、第１のバタリング層４
を予め形成しておき、また、溶接継手３の上と第１のバ
タリング層４の間とを覆うように第２のバタリング層５
が形成される。
以下、この溶接方法を工程順に説明する。
［第１のバタリング層の形成］ ＜溶接開始点の設定＞ 第３図（ａ）に示すように、溶接継手予定箇所の中心P0
から、金属管１の軸方向に所要距離L1だけ離間した位置
に溶接開始点P1を設定し、該溶接開始点P1における金属
管１の内面に、中心P1から遠ざかる方向に第１のバタリ
ング溶接におけるビードa1・a2・a3を順次形成する。
から、金属管１の軸方向に所要距離L1だけ離間した位置
に溶接開始点P1を設定し、該溶接開始点P1における金属
管１の内面に、中心P1から遠ざかる方向に第１のバタリ
ング溶接におけるビードa1・a2・a3を順次形成する。
この場合の所要距離L1とは、後述する溶接継手３と第２
のバタリング層５との形成による金属管１の収縮を予測
した距離であり、発明者等の研究によれば、金属管１の
各部には、詳細を後述するように、第２図に示すような
応力が付与されるので、（ｉ）式によって表される範囲
に設定するとよい。
のバタリング層５との形成による金属管１の収縮を予測
した距離であり、発明者等の研究によれば、金属管１の
各部には、詳細を後述するように、第２図に示すような
応力が付与されるので、（ｉ）式によって表される範囲
に設定するとよい。
0.8（ah）0.5≦L1≦2.5（ah）0.5 ……（ｉ） ただし、a:金属管１の平均半径 h:金属管１壁の厚さ ＜溶接条件の設定＞ 金属管１がオーステナイト系ステンレス鋼（例えばSUS3
04材）から形成される場合、第１のバタリング層４の形
成における溶接条件は、例えば次のように設定される。
04材）から形成される場合、第１のバタリング層４の形
成における溶接条件は、例えば次のように設定される。
溶接金属:SUS308ULC材（耐SCC材） 溶接入熱量：極小入熱量Q1 ただし、 Q1＝７〜８キロジュール/cm ……（ii） ＜ビードの形成＞ 上記溶接条件によって、第１のバタリング溶接を行な
う。また、バタリング層４の状態は、前述したように溶
接開始点P1からビードの形成を開始して、中心P1から遠
ざかる方向にビードa1・a2・a3を順次形成して行くもの
とするともに、各ビードa1・a2・a3を合わせた長さ（形
成距離）が少なくとも10mm以上となるように設定する。
う。また、バタリング層４の状態は、前述したように溶
接開始点P1からビードの形成を開始して、中心P1から遠
ざかる方向にビードa1・a2・a3を順次形成して行くもの
とするともに、各ビードa1・a2・a3を合わせた長さ（形
成距離）が少なくとも10mm以上となるように設定する。
金属管１が、オーステナイト系ステンレス鋼によって形
成されている場合は、第１のバタリング層４の形成熱に
よって、第１のバタリング層４の直下における金属管１
の内部組織の一部（近接している組織）が加熱されるこ
とになるが、バタリング溶接作業を極小入熱量で実施す
ることと、ビード形成方向を前述のように設定すること
によって、鋭敏化域の発生を抑制することができる。
成されている場合は、第１のバタリング層４の形成熱に
よって、第１のバタリング層４の直下における金属管１
の内部組織の一部（近接している組織）が加熱されるこ
とになるが、バタリング溶接作業を極小入熱量で実施す
ることと、ビード形成方向を前述のように設定すること
によって、鋭敏化域の発生を抑制することができる。
また、第１のバタリング層４は、溶接金属を耐SCC材料
（耐応力腐食割れ材料）としておくとともに、溶接金属
が溶融状態から冷却される際に、再凝固した組織がデル
タフェライトを含んで、鋭敏化されにくい状態となるた
め、以下、第１のバタリング層４の範囲については、耐
腐食性が付与されたものとして扱うことができる。
（耐応力腐食割れ材料）としておくとともに、溶接金属
が溶融状態から冷却される際に、再凝固した組織がデル
タフェライトを含んで、鋭敏化されにくい状態となるた
め、以下、第１のバタリング層４の範囲については、耐
腐食性が付与されたものとして扱うことができる。
なお、中心P0の片側について、所要距離L1に第１のバタ
リング層４の長さを加えた範囲における金属管１の内面
は、以下の第２のバタリング層５によっても覆われるこ
とになる。
リング層４の長さを加えた範囲における金属管１の内面
は、以下の第２のバタリング層５によっても覆われるこ
とになる。
そして、第１のバタリング層４の部分は、溶融金属が固
化するときに収縮をともなうため、軸方向及び周方向と
も、引っ張り応力が付与された状態となり、金属管１の
内部組織中にその影響が現れて、部分的には、圧縮応力
場が付与される好ましい状態となるが、後述する溶接継
手３や第２のバタリング層５の影響に比較して、影響が
非常に小さなものとなるので、便宜上、影響を無視して
説明する。
化するときに収縮をともなうため、軸方向及び周方向と
も、引っ張り応力が付与された状態となり、金属管１の
内部組織中にその影響が現れて、部分的には、圧縮応力
場が付与される好ましい状態となるが、後述する溶接継
手３や第２のバタリング層５の影響に比較して、影響が
非常に小さなものとなるので、便宜上、影響を無視して
説明する。
［溶接開先の形成］ 金属管１における溶接継手３の予定箇所について、第１
図（ａ）において実線から鎖線で示すように切削加工し
て、溶接継手３のための溶接開先２を形成する。
図（ａ）において実線から鎖線で示すように切削加工し
て、溶接継手３のための溶接開先２を形成する。
［溶接継手の形成］ 金属管１に形成した溶接開先２を突き合わせた状態とし
て、溶接継手形成のための溶接を行なう。溶接継手形の
溶接条件は、 溶接金属:SUS308L材 溶接入熱量：普通入熱量Q2 ただし、 Q2＝10〜15キロジュール/cm ……（iii） とする。
て、溶接継手形成のための溶接を行なう。溶接継手形の
溶接条件は、 溶接金属:SUS308L材 溶接入熱量：普通入熱量Q2 ただし、 Q2＝10〜15キロジュール/cm ……（iii） とする。
この場合において、溶接継手部分の溶接入熱量は、普通
入熱量としているので、溶接開先２の両側に位置してい
る金属管１の組織が溶接熱の影響を受けて、第１図に示
すように、溶接継手３の両側に沿って、鋭敏化域Ｘが形
成されることが起こり得るとともに、該鋭敏化域Ｘは、
金属管１の内外両面に達するものとなり、後述する第２
のバタリング溶接によって改善される。
入熱量としているので、溶接開先２の両側に位置してい
る金属管１の組織が溶接熱の影響を受けて、第１図に示
すように、溶接継手３の両側に沿って、鋭敏化域Ｘが形
成されることが起こり得るとともに、該鋭敏化域Ｘは、
金属管１の内外両面に達するものとなり、後述する第２
のバタリング溶接によって改善される。
また、該溶接継手３の部分は、溶融金属が固化するとき
に収縮をともなうため、該溶接継手３の部分の軸方向及
び周方向の収縮による影響を金属管１の各部に及ぼして
応力を発生させる。
に収縮をともなうため、該溶接継手３の部分の軸方向及
び周方向の収縮による影響を金属管１の各部に及ぼして
応力を発生させる。
各部に付与される応力について検討すると、溶接継手３
の外面にあっては、第３図（ｂ）において、金属管１の
外径が鎖線で示すように小さくなって、矢印で示すよう
にモーメントＭが作用するため、軸方向については引っ
張り、溶接継手３が半径方向に小さくなることに基づい
て、周方向については圧縮となる応力が付与される。ま
た、溶接継手３の内面にあっては、溶接金属自身の収縮
によって軸方向及び周方向とも引っ張り応力が付与され
た状態となる。
の外面にあっては、第３図（ｂ）において、金属管１の
外径が鎖線で示すように小さくなって、矢印で示すよう
にモーメントＭが作用するため、軸方向については引っ
張り、溶接継手３が半径方向に小さくなることに基づい
て、周方向については圧縮となる応力が付与される。ま
た、溶接継手３の内面にあっては、溶接金属自身の収縮
によって軸方向及び周方向とも引っ張り応力が付与され
た状態となる。
そして、溶接継手３における溶接金属の収縮は、前記第
１のバタリング層４やその近傍にまで影響を及ぼすと考
えられる。溶接継手３が周方向の寸法を小さくすること
によって、第３図（ｂ）に鎖線で示すように、金属管１
の外面に変形すると、第１のバタリング層４の反対面で
ある金属管１の外面には、第３図（ｂ）に示すように、
若干小さな曲げモーメントｍが作用し、軸方向について
は若干の引っ張り応力、溶接継手３の外径が小さくなる
ことの影響で径が縮小されることに基づいて、周方向に
ついては圧縮応力を付与する方向に移行するように影響
が現れる。
１のバタリング層４やその近傍にまで影響を及ぼすと考
えられる。溶接継手３が周方向の寸法を小さくすること
によって、第３図（ｂ）に鎖線で示すように、金属管１
の外面に変形すると、第１のバタリング層４の反対面で
ある金属管１の外面には、第３図（ｂ）に示すように、
若干小さな曲げモーメントｍが作用し、軸方向について
は若干の引っ張り応力、溶接継手３の外径が小さくなる
ことの影響で径が縮小されることに基づいて、周方向に
ついては圧縮応力を付与する方向に移行するように影響
が現れる。
一方、第１のバタリング層４の内面にあっては、その反
対側の外面と逆に、曲げモーメントｍが作用することに
よって、軸方向について若干の圧縮応力となり、外径寸
法が小さくなることに基づいて、周方向については圧縮
応力を付与する方向に移行するように影響が現れる。
対側の外面と逆に、曲げモーメントｍが作用することに
よって、軸方向について若干の圧縮応力となり、外径寸
法が小さくなることに基づいて、周方向については圧縮
応力を付与する方向に移行するように影響が現れる。
［第２のバタリング層の形成］ ＜バタリング溶接範囲＞ 第１のバタリング層４と溶接継手３とが形成された金属
管１の内面について、溶接継手３から両方に離間した位
置に形成されている第１のバタリング層４の間に、溶接
継手３を覆うように、第２のバタリング溶接を行なう。
管１の内面について、溶接継手３から両方に離間した位
置に形成されている第１のバタリング層４の間に、溶接
継手３を覆うように、第２のバタリング溶接を行なう。
＜溶接条件の設定＞ 該第２のバタリング層５の形成における溶接条件は、第
１のバタリング層４の形成時における溶接条件とほぼ同
じで、例えば次のように設定される。
１のバタリング層４の形成時における溶接条件とほぼ同
じで、例えば次のように設定される。
溶接金属:SUS308ULC材（耐SCC材） 溶接入熱量：小入熱量Q3 ただし、 Q3＝７〜10キロジュール/cm ……（iv） ＜ビードの形成＞ 上記条件によって、第２のバタリング溶接を行なう。そ
して、第２のバタリング層５の形成状態は、第１のバタ
リング層４の上、または、前記溶接開始点P1から、溶接
継手３の中心P0に向かう方向に、第１層のビードc1・c2
・c3……を順次形成して行って、中心位置近傍でビード
cnを止める方法によって行なう。また、第１層のビード
c1〜cnの上に、第１図及び第３図（ｃ）に示すように、
第２層のビードd1・d2・d3・dn及び第３層以上のビード
を必要に応じて搭載して、複数層としてもよい。
して、第２のバタリング層５の形成状態は、第１のバタ
リング層４の上、または、前記溶接開始点P1から、溶接
継手３の中心P0に向かう方向に、第１層のビードc1・c2
・c3……を順次形成して行って、中心位置近傍でビード
cnを止める方法によって行なう。また、第１層のビード
c1〜cnの上に、第１図及び第３図（ｃ）に示すように、
第２層のビードd1・d2・d3・dn及び第３層以上のビード
を必要に応じて搭載して、複数層としてもよい。
［溶接後の状態］ 第２のバタリング溶接を行なうと、溶接継手３の内面側
については両バタリング層４・５で覆われた状態とな
り、両バタリング層４・５の有する耐腐食性によって、
溶接継手３の内面近傍を保護することができる。
については両バタリング層４・５で覆われた状態とな
り、両バタリング層４・５の有する耐腐食性によって、
溶接継手３の内面近傍を保護することができる。
一方、溶接継手３の外面側については露出状態となり、
金属管１の外面に位置している鋭敏化域Ｘは、露出によ
って腐食性流体と直接接触することになるが、以下に説
明するように、その近傍を圧縮応力場とすることによっ
て保護することができる。
金属管１の外面に位置している鋭敏化域Ｘは、露出によ
って腐食性流体と直接接触することになるが、以下に説
明するように、その近傍を圧縮応力場とすることによっ
て保護することができる。
ここまで説明したように、金属管１における内面及び溶
接開先２に、第１のバタリング層４、溶接継手３、第２
のバタリング層５を順次形成することによって溶接作業
を完了させると、金属管１の各部に付与される応力は、
各溶接によって付与された応力を総合した状態で現れる
ことになり、金属管１外面にあっては第２図に実線で示
す状態、金属管１の内面にあっては第２図に破線で示す
状態となる（第２図において正は引っ張り応力、負は圧
縮応力を示す）。
接開先２に、第１のバタリング層４、溶接継手３、第２
のバタリング層５を順次形成することによって溶接作業
を完了させると、金属管１の各部に付与される応力は、
各溶接によって付与された応力を総合した状態で現れる
ことになり、金属管１外面にあっては第２図に実線で示
す状態、金属管１の内面にあっては第２図に破線で示す
状態となる（第２図において正は引っ張り応力、負は圧
縮応力を示す）。
第２図に基づいて説明を補足すると、第２のバタリング
溶接によって付与される応力は、第２のバタリング層５
が軸方向と周方向とにそれぞれ収縮することによって、
第２のバタリング層５の形成範囲とその近傍とに、溶接
継手部分における溶接の場合よりも、軸方向に広い範囲
で各部に影響を及ぼすことになる。
溶接によって付与される応力は、第２のバタリング層５
が軸方向と周方向とにそれぞれ収縮することによって、
第２のバタリング層５の形成範囲とその近傍とに、溶接
継手部分における溶接の場合よりも、軸方向に広い範囲
で各部に影響を及ぼすことになる。
即ち、第２のバタリング層５は、第２図にL1で示す範囲
において、軸方向及び周方向に収縮することになり、こ
の範囲内に位置する金属管１の各部が軸方向及び周方向
に圧縮される。
において、軸方向及び周方向に収縮することになり、こ
の範囲内に位置する金属管１の各部が軸方向及び周方向
に圧縮される。
金属管１の外面の状態について検討すると、第２図の実
線で示すように、金属管１の外面は、溶接継手３の近傍
において、軸方向及び周方向とも圧縮応力の範囲とな
り、溶接継手３の両側に形成され易い鋭敏化域（L2）
も、露出している外面近傍では圧縮応力場となる。この
とき、溶接継手３から距離L1離間した第１のバタリング
層４の近傍は、軸方向が引張り応力、周方向が圧縮応力
場となるが、この近傍には鋭敏化域が形成されず問題が
ない。
線で示すように、金属管１の外面は、溶接継手３の近傍
において、軸方向及び周方向とも圧縮応力の範囲とな
り、溶接継手３の両側に形成され易い鋭敏化域（L2）
も、露出している外面近傍では圧縮応力場となる。この
とき、溶接継手３から距離L1離間した第１のバタリング
層４の近傍は、軸方向が引張り応力、周方向が圧縮応力
場となるが、この近傍には鋭敏化域が形成されず問題が
ない。
また、金属管１と第１及び第２のバタリング層４・５を
総合した管の内面にあっては、第２図に破線で示すよう
に、溶接継手３の近傍において、軸方向及び周方向とも
引っ張り応力の範囲となる。
総合した管の内面にあっては、第２図に破線で示すよう
に、溶接継手３の近傍において、軸方向及び周方向とも
引っ張り応力の範囲となる。
そして、溶接継手３から離間するにしたがって、第２の
バタリング層５における軸方向の応力が、引っ張りから
圧縮応力に変わり、続いて周方向応力も圧縮と変わり、
距離L1離間した第１のバタリング層４の近傍では、軸方
向及び周方向とも圧縮応力場となる。この場合におい
て、金属管１の外面の一部、つまり、第１のバタリング
層４の形成された反対側の外表面の近傍には、前述した
ように鋭敏化域が存在しないものの、軸方向の引っ張り
応力が付与された状態となるので、その大きさの管理を
十分に行なうように、前述した各式で表させる条件を設
定するものである。
バタリング層５における軸方向の応力が、引っ張りから
圧縮応力に変わり、続いて周方向応力も圧縮と変わり、
距離L1離間した第１のバタリング層４の近傍では、軸方
向及び周方向とも圧縮応力場となる。この場合におい
て、金属管１の外面の一部、つまり、第１のバタリング
層４の形成された反対側の外表面の近傍には、前述した
ように鋭敏化域が存在しないものの、軸方向の引っ張り
応力が付与された状態となるので、その大きさの管理を
十分に行なうように、前述した各式で表させる条件を設
定するものである。
さらに説明を補足すると、このような溶接後の状態にあ
って、溶接継手３の近傍における金属管１の組織中に
は、厚さ方向（半径方向）に沿った鋭敏化域Ｘが形成さ
れる懸念がある場合においても、溶接継手３の内面側に
第２のバタリング層５を置くことによって、溶接継手３
の外面を圧縮応力場とすることができるとともに、溶接
継手３の内面には、バタリング層で覆って腐食因子が金
属管１の内面に直接接触しない状態とすることができ、
さらに、第２のバタリング層５に沿って、金属管１の内
部組織中に軸方向の鋭敏化域Ｘが形成される悪条件を考
慮しても、第１及び第２バタリング層で覆われること
と、バタリング層の引っ張り応力に対応して、軸方向及
び周方向とも圧縮応力を付与した方向に移行させ、腐食
因子が存在する場合において、金属管１の主要内外面を
応力腐食割れ等の現象から保護し得る状態に変換するも
のである。
って、溶接継手３の近傍における金属管１の組織中に
は、厚さ方向（半径方向）に沿った鋭敏化域Ｘが形成さ
れる懸念がある場合においても、溶接継手３の内面側に
第２のバタリング層５を置くことによって、溶接継手３
の外面を圧縮応力場とすることができるとともに、溶接
継手３の内面には、バタリング層で覆って腐食因子が金
属管１の内面に直接接触しない状態とすることができ、
さらに、第２のバタリング層５に沿って、金属管１の内
部組織中に軸方向の鋭敏化域Ｘが形成される悪条件を考
慮しても、第１及び第２バタリング層で覆われること
と、バタリング層の引っ張り応力に対応して、軸方向及
び周方向とも圧縮応力を付与した方向に移行させ、腐食
因子が存在する場合において、金属管１の主要内外面を
応力腐食割れ等の現象から保護し得る状態に変換するも
のである。
［他の実施例］ 第４図は、本発明における金属管の溶接方法を、沸騰水
型原子炉の再循環系入口ノズルの部分に適用した場合の
構造例を示すものである。
型原子炉の再循環系入口ノズルの部分に適用した場合の
構造例を示すものである。
原子炉圧力容器６における再循環系入口用ノズル７の先
端部分に、セイフエンド８が溶接継手９によって取り付
けられるとともに、これらノズル７及びセイフエンド８
を母管10として、母管10の内面に、流体の温度差による
応力発生を少なくするためのサーマルスリーブ11が、基
部溶接部12よって取り付けられる構造である場合、該サ
ーマルスリーブ11における途中の溶接継手３が、本発明
に係る金属管の溶接方法の適用対象となる。
端部分に、セイフエンド８が溶接継手９によって取り付
けられるとともに、これらノズル７及びセイフエンド８
を母管10として、母管10の内面に、流体の温度差による
応力発生を少なくするためのサーマルスリーブ11が、基
部溶接部12よって取り付けられる構造である場合、該サ
ーマルスリーブ11における途中の溶接継手３が、本発明
に係る金属管の溶接方法の適用対象となる。
この場合において、母管10及びサーマルスリーブ11の内
部には、腐食性流体である原子炉冷却水が挿通されると
ともに、母管10とサーマルスリーブ11との間に形成され
る筒状中空部13にも、原子炉冷却水、つまり、腐食性流
体が介在する。
部には、腐食性流体である原子炉冷却水が挿通されると
ともに、母管10とサーマルスリーブ11との間に形成され
る筒状中空部13にも、原子炉冷却水、つまり、腐食性流
体が介在する。
したがって、サーマルスリーブ11を基部溶接部12の部分
から取り外した状態で扱うことにより、第１図ないし第
３図で説明した一実施例に準じて、溶接方法を適用でき
ることになる。
から取り外した状態で扱うことにより、第１図ないし第
３図で説明した一実施例に準じて、溶接方法を適用でき
ることになる。
なお、特に、第４図におけるセーフエンド８及びサーマ
ルスリーブ11の場合において、鎖線Ｙ−Ｙ′の部分から
矢印で示すように切り離し、修理あるいは新規のものと
交換する場合等であると、第１図における溶接継手３の
部分の連結を先に行なうとともに、第４図に示す基部溶
接部12を形成することによって、サーマルスリーブ11を
母管10の内部に取り付けた状態としておいて、第２のバ
タリング層５を形成することができ、この場合に、サー
マルスリーブ11の回り筒状中空部13に、原子炉冷却水等
の流体を存在させた状態で、第２のバタリング層５を形
成することができる。つまり、第２のバタリング層５を
形成するための溶接入熱量を前述した範囲に設定するこ
とによって、金属管１への熱影響を抑制しているので、
流体を存在させることによって、金属管１の外面が冷却
されることにはなるが、本質的に大きな影響が現れるこ
とがない。
ルスリーブ11の場合において、鎖線Ｙ−Ｙ′の部分から
矢印で示すように切り離し、修理あるいは新規のものと
交換する場合等であると、第１図における溶接継手３の
部分の連結を先に行なうとともに、第４図に示す基部溶
接部12を形成することによって、サーマルスリーブ11を
母管10の内部に取り付けた状態としておいて、第２のバ
タリング層５を形成することができ、この場合に、サー
マルスリーブ11の回り筒状中空部13に、原子炉冷却水等
の流体を存在させた状態で、第２のバタリング層５を形
成することができる。つまり、第２のバタリング層５を
形成するための溶接入熱量を前述した範囲に設定するこ
とによって、金属管１への熱影響を抑制しているので、
流体を存在させることによって、金属管１の外面が冷却
されることにはなるが、本質的に大きな影響が現れるこ
とがない。
また、第１図に示す溶接開先は、第１のバタリング溶接
に先立って、予め形成しておくこともできる。
に先立って、予め形成しておくこともできる。
さらに、金属管１の炭素含有量が少なく、肉厚が約10mm
以上の場合には、第１のバタリング層４及び第２のバタ
リング層５の形成時に、溶加棒を加えず、単に溶接トー
チで加熱溶融することによっても、ほぼ同等の効果が得
られることは言うまでもない。
以上の場合には、第１のバタリング層４及び第２のバタ
リング層５の形成時に、溶加棒を加えず、単に溶接トー
チで加熱溶融することによっても、ほぼ同等の効果が得
られることは言うまでもない。
「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係る金属管の溶接方法
は、溶接予定箇所の中心から離間した管内面に第１のバ
タリング溶接を行ない、溶接予定箇所における溶接継手
を形成した後、溶接継手部分を覆うように、第１のバタ
リング溶接部の間に、第２のバタリング溶接を行なうも
のであるから、次のような優れた効果を奏する。
は、溶接予定箇所の中心から離間した管内面に第１のバ
タリング溶接を行ない、溶接予定箇所における溶接継手
を形成した後、溶接継手部分を覆うように、第１のバタ
リング溶接部の間に、第２のバタリング溶接を行なうも
のであるから、次のような優れた効果を奏する。
溶接継手の内面を広い範囲にわたってバタリング層で
覆い、腐食性流体から保護した状態とすることができ
る。
覆い、腐食性流体から保護した状態とすることができ
る。
溶接継手の外面近傍を圧縮応力場として、溶接継手形
成時に鋭敏化域を生じる場合でも、応力腐食割れ等の現
象が進行することを妨げすることができる。
成時に鋭敏化域を生じる場合でも、応力腐食割れ等の現
象が進行することを妨げすることができる。
バタリング層で覆うことによって、その直下の金属組
織中に圧縮応力を付与し、また、バタリング層を金属管
の内面に沿った方向に形成することによって、鋭敏化域
が形成された場合でも、金属管の厚さ方向へ応力腐食割
れの進行を妨げることができる。
織中に圧縮応力を付与し、また、バタリング層を金属管
の内面に沿った方向に形成することによって、鋭敏化域
が形成された場合でも、金属管の厚さ方向へ応力腐食割
れの進行を妨げることができる。
原子炉圧力容器におけるノズル部分のサーマルスリー
ブへの応力腐食割れ対策等に適用することができる。
ブへの応力腐食割れ対策等に適用することができる。
第１図は本発明に係る金属管の溶接方法によって形成さ
れる溶接継手の一実施例を示す要部の断面図、第２図は
第１図における溶接継手近傍の処理後の応力分布図、第
３図は本発明に係る金属管の溶接方法における工程例の
説明図、第４図は沸騰水型原子炉の再循環系入口ノズル
の部分の構造例を示す縦断面図である。 １……金属管、 ２……溶接開先、 ３……溶接継手、 ４……第１のバタリング層、 ５……第２のバタリング層、 ６……原子炉圧力容器、 ７……ノズル、 ８……セーフエンド、 ９……溶接継手、 10……母管、 11……サーマルスリーブ、 12……基部溶接部、 13……筒状中空部。
れる溶接継手の一実施例を示す要部の断面図、第２図は
第１図における溶接継手近傍の処理後の応力分布図、第
３図は本発明に係る金属管の溶接方法における工程例の
説明図、第４図は沸騰水型原子炉の再循環系入口ノズル
の部分の構造例を示す縦断面図である。 １……金属管、 ２……溶接開先、 ３……溶接継手、 ４……第１のバタリング層、 ５……第２のバタリング層、 ６……原子炉圧力容器、 ７……ノズル、 ８……セーフエンド、 ９……溶接継手、 10……母管、 11……サーマルスリーブ、 12……基部溶接部、 13……筒状中空部。
Claims (1)
- 【請求項１】溶接継手予定箇所の中心から離間した管内
面に第１のバタリング溶接を行なう工程と、前記溶接継
手予定箇所の溶接を行なう工程と、溶接継手予定箇所に
おおける管内面を覆って前記第１のバタリング溶接部の
間に第２のバタリング溶接を行なう工程とからなること
を特徴とする金属管の溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3111987A JPH0734992B2 (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | 金属管の溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3111987A JPH0734992B2 (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | 金属管の溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63199075A JPS63199075A (ja) | 1988-08-17 |
| JPH0734992B2 true JPH0734992B2 (ja) | 1995-04-19 |
Family
ID=12322521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3111987A Expired - Lifetime JPH0734992B2 (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | 金属管の溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0734992B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101500086B1 (ko) * | 2013-06-17 | 2015-03-06 | 주식회사 포스코 | 내균열성이 우수한 고망간강 용접금속부 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000237869A (ja) * | 1999-02-17 | 2000-09-05 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 管材突合せ溶接方法 |
| JP4134427B2 (ja) * | 1999-03-08 | 2008-08-20 | 株式会社Ｉｈｉ | 管材溶接方法及び既存管継手部補修方法 |
| JP4660875B2 (ja) * | 2000-03-10 | 2011-03-30 | 株式会社Ihi | Ｒｐｖノズル取合部材の取替え工法 |
| JP4936813B2 (ja) * | 2006-07-24 | 2012-05-23 | 株式会社東芝 | 炉心シュラウドの溶接方法 |
-
1987
- 1987-02-13 JP JP3111987A patent/JPH0734992B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101500086B1 (ko) * | 2013-06-17 | 2015-03-06 | 주식회사 포스코 | 내균열성이 우수한 고망간강 용접금속부 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63199075A (ja) | 1988-08-17 |
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