JPH1010095A - 溶接金属の超音波探傷検査性改善方法 - Google Patents
溶接金属の超音波探傷検査性改善方法Info
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- JPH1010095A JPH1010095A JP8178664A JP17866496A JPH1010095A JP H1010095 A JPH1010095 A JP H1010095A JP 8178664 A JP8178664 A JP 8178664A JP 17866496 A JP17866496 A JP 17866496A JP H1010095 A JPH1010095 A JP H1010095A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
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- Arc Welding In General (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ステンレス鋼の溶接における溶接金属の柱状
晶を消失させ、かつ、結晶を微細化させ、それによって
母材と同等にＵＴ性を向上させる方法を提供すること。 【解決手段】 ステンレス鋼を多層溶接する際に、各層
溶接ごとに溶接部をローラ加圧して塑性歪みを加え、全
層溶接終了後に８００〜１２５０℃に１〜３０分加熱す
る溶体化処理を施すか、あるいは、全層溶接後に溶接部
をローラ加圧して塑性歪みを加え、更に８００〜１２５
０℃に１〜３０分加熱する溶体化処理を施すことによ
り、結晶を微細化させることを特徴とする溶接金属の超
音波探傷検査性改善方法。
晶を消失させ、かつ、結晶を微細化させ、それによって
母材と同等にＵＴ性を向上させる方法を提供すること。 【解決手段】 ステンレス鋼を多層溶接する際に、各層
溶接ごとに溶接部をローラ加圧して塑性歪みを加え、全
層溶接終了後に８００〜１２５０℃に１〜３０分加熱す
る溶体化処理を施すか、あるいは、全層溶接後に溶接部
をローラ加圧して塑性歪みを加え、更に８００〜１２５
０℃に１〜３０分加熱する溶体化処理を施すことによ
り、結晶を微細化させることを特徴とする溶接金属の超
音波探傷検査性改善方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は発電プラント等にお
けるステンレス鋼板及び鋼管の溶接部に適用される超音
波探傷検査性（ＵＴ性）の改善方法に関する。
けるステンレス鋼板及び鋼管の溶接部に適用される超音
波探傷検査性（ＵＴ性）の改善方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６等の
ステンレス鋼の溶接金属は、図１１にその金属組織の顕
微鏡写真を示すように柱状晶が生じるため超音波探傷検
査性（ＵＴ性）が悪いという問題があった。また、多層
溶接の際に各層溶接ごとにその溶接金属をピーニング処
理しても塑性歪が小さいため、次の層を溶接すると消滅
してしまい、組織に変化がみられず柱状晶をなくすこと
は困難であった。
ステンレス鋼の溶接金属は、図１１にその金属組織の顕
微鏡写真を示すように柱状晶が生じるため超音波探傷検
査性（ＵＴ性）が悪いという問題があった。また、多層
溶接の際に各層溶接ごとにその溶接金属をピーニング処
理しても塑性歪が小さいため、次の層を溶接すると消滅
してしまい、組織に変化がみられず柱状晶をなくすこと
は困難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】通常、ステンレス鋼の
溶接金属では柱状晶が底面から上方へ成長する。溶接を
多層溶接としてもエピタキシー成長により柱状晶が成長
する。そのため、超音波探傷検査の際に超音波が柱状晶
で屈折し、ノイズを生じたり透過性を損なうなどの問題
がある。また、柱状晶は母材の結晶に比べて大きく、そ
のため溶接欠陥等があっても、柱状晶に起因するノイズ
発生や透過性の低下によりＵＴ性が損なわれるため検出
できない場合がある。
溶接金属では柱状晶が底面から上方へ成長する。溶接を
多層溶接としてもエピタキシー成長により柱状晶が成長
する。そのため、超音波探傷検査の際に超音波が柱状晶
で屈折し、ノイズを生じたり透過性を損なうなどの問題
がある。また、柱状晶は母材の結晶に比べて大きく、そ
のため溶接欠陥等があっても、柱状晶に起因するノイズ
発生や透過性の低下によりＵＴ性が損なわれるため検出
できない場合がある。
【０００４】本発明は上記技術水準に鑑み、ステンレス
鋼の溶接における溶接金属の柱状晶を消失させ、かつ、
結晶を微細化させ、それによって母材と同等にＵＴ性を
向上させる方法を提供しようとするものである。
鋼の溶接における溶接金属の柱状晶を消失させ、かつ、
結晶を微細化させ、それによって母材と同等にＵＴ性を
向上させる方法を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は（１）ステンレ
ス鋼を多層溶接する際に、各層溶接ごとに溶接部をロー
ラ加圧して塑性歪みを加え、全層溶接終了後に８００〜
１２５０℃に１〜３０分加熱する溶体化処理を施し、結
晶を微細化させることを特徴とする溶接金属の超音波探
傷検査性改善方法及び（２）ステンレス鋼を多層溶接す
る際に、全層溶接後に溶接部をローラ加圧して塑性歪み
を加え、更に８００〜１２５０℃に１〜３０分加熱する
溶体化処理を施し、結晶を微細化させることを特徴とす
る溶接金属の超音波探傷検査性改善方法である。
ス鋼を多層溶接する際に、各層溶接ごとに溶接部をロー
ラ加圧して塑性歪みを加え、全層溶接終了後に８００〜
１２５０℃に１〜３０分加熱する溶体化処理を施し、結
晶を微細化させることを特徴とする溶接金属の超音波探
傷検査性改善方法及び（２）ステンレス鋼を多層溶接す
る際に、全層溶接後に溶接部をローラ加圧して塑性歪み
を加え、更に８００〜１２５０℃に１〜３０分加熱する
溶体化処理を施し、結晶を微細化させることを特徴とす
る溶接金属の超音波探傷検査性改善方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１に本発明の方法の施工手順を
示す。図１（ａ）は本発明の実施態様を示す一部欠載正
面図、図１（ｂ）はその側面図、図１（ｃ）は施工方式
の例を示す説明図である。
示す。図１（ａ）は本発明の実施態様を示す一部欠載正
面図、図１（ｂ）はその側面図、図１（ｃ）は施工方式
の例を示す説明図である。
【０００７】例えばステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）製の
板又は鋼管６の開先７内を溶接ワイヤ（ＳＵＳ３１６
Ｌ、Ｙ３１６Ｌ）８を用いて各層ティグ溶接ごとに、好
ましくは溶融プール１の後方、約２０〜３０ｍｍの部分
の溶接金属５をローラ加圧し、塑性歪を与える。ローラ
２は先端半径約２０〜２５ｍｍＲで、加圧は油圧ジャッ
キ３等で行う。ローラ２と油圧ジャッキ３との間にロー
ドセル４を挿入し、加圧力を設定する。加圧力の大きさ
は板又は管の厚さによっても異なるが、厚さが１５ｍｍ
の場合、次層の溶接で溶融しない範囲まで塑性歪を与え
ることができる５トン程度から、溶接部厚み全体に塑性
歪を与えることができる３０トン程度までの範囲で実施
すればよい。また、溶融プール１の後方、約２０〜３０
ｍｍの部分で加圧するのが好ましいのは、溶融プールの
後方約２０〜３０ｍｍの、溶接金属が約３００℃の部分
では降伏応力が室温の場合より小さいので塑性歪を与え
やすいためである。
板又は鋼管６の開先７内を溶接ワイヤ（ＳＵＳ３１６
Ｌ、Ｙ３１６Ｌ）８を用いて各層ティグ溶接ごとに、好
ましくは溶融プール１の後方、約２０〜３０ｍｍの部分
の溶接金属５をローラ加圧し、塑性歪を与える。ローラ
２は先端半径約２０〜２５ｍｍＲで、加圧は油圧ジャッ
キ３等で行う。ローラ２と油圧ジャッキ３との間にロー
ドセル４を挿入し、加圧力を設定する。加圧力の大きさ
は板又は管の厚さによっても異なるが、厚さが１５ｍｍ
の場合、次層の溶接で溶融しない範囲まで塑性歪を与え
ることができる５トン程度から、溶接部厚み全体に塑性
歪を与えることができる３０トン程度までの範囲で実施
すればよい。また、溶融プール１の後方、約２０〜３０
ｍｍの部分で加圧するのが好ましいのは、溶融プールの
後方約２０〜３０ｍｍの、溶接金属が約３００℃の部分
では降伏応力が室温の場合より小さいので塑性歪を与え
やすいためである。
【０００８】ローラ加圧の施工方法としては、図１
（ｃ）にその例を示すように各層溶接ごとに施工する方
法及び一層目から最終層まで順次連続して溶接した後、
施工する方法がある。どちらの方法を採っても効果に大
差はないが、各層ごとにローラ加圧を行うことなく全層
溶接後にローラ加圧を行う場合には加圧操作は１回でよ
いが比較的大きな加圧力を必要とし、装置も大型とな
る。これに対し、各層溶接ごとにローラ加圧する場合に
は、加圧力は小さくて済むので装置は小型化でき、作業
性もよい。
（ｃ）にその例を示すように各層溶接ごとに施工する方
法及び一層目から最終層まで順次連続して溶接した後、
施工する方法がある。どちらの方法を採っても効果に大
差はないが、各層ごとにローラ加圧を行うことなく全層
溶接後にローラ加圧を行う場合には加圧操作は１回でよ
いが比較的大きな加圧力を必要とし、装置も大型とな
る。これに対し、各層溶接ごとにローラ加圧する場合に
は、加圧力は小さくて済むので装置は小型化でき、作業
性もよい。
【０００９】一層溶接ごとにローラ加圧を行う方法又は
全層溶接後にローラ加圧を行う方法により全層溶接後、
再結晶温度（再結晶が始まる最低温度の８００℃から粗
粒を生じ始める１２５０℃までの温度）で１〜３０分間
保持し、溶接金属を再結晶させる溶体化処理を施し、結
晶を微細化させる。保持時間は１分以上で効果がある
が、あまり長時間になると粗粒化しやすいので３０分ま
でとするのが望ましい。最適保持時間は板又は管の厚み
に応じて定めればよい。
全層溶接後にローラ加圧を行う方法により全層溶接後、
再結晶温度（再結晶が始まる最低温度の８００℃から粗
粒を生じ始める１２５０℃までの温度）で１〜３０分間
保持し、溶接金属を再結晶させる溶体化処理を施し、結
晶を微細化させる。保持時間は１分以上で効果がある
が、あまり長時間になると粗粒化しやすいので３０分ま
でとするのが望ましい。最適保持時間は板又は管の厚み
に応じて定めればよい。
【００１０】
【実施例】以下実施例により本発明の効果を具体的に説
明する。 （実施例、比較例）図１の手順に従い鋼板（ＳＵＳ３１
６）の溶接試験を行った。溶接条件を表１に示す。
明する。 （実施例、比較例）図１の手順に従い鋼板（ＳＵＳ３１
６）の溶接試験を行った。溶接条件を表１に示す。
【００１１】
【表１】
【００１２】表１の条件で溶接試験を行った試料につい
て、その溶接金属の金属組織の顕微鏡写真を図７、図
８、図９及び図１０に、硬さ試験を行った結果を図３〜
図６に示す。また、比較のため各層溶接ごとにピーニン
グ処理（装置：チッピングハンマー、ピーニング回数：
１５００回／分で４分間、チッピングハンマーの先端
径：１．５Ｒ）を行い、ローラ加圧及び溶体化処理は行
っていない試料（従来技術による試料）についての溶接
金属の金属組織の顕微鏡写真及び硬さ試験結果をそれぞ
れ図１１と図２に示す。
て、その溶接金属の金属組織の顕微鏡写真を図７、図
８、図９及び図１０に、硬さ試験を行った結果を図３〜
図６に示す。また、比較のため各層溶接ごとにピーニン
グ処理（装置：チッピングハンマー、ピーニング回数：
１５００回／分で４分間、チッピングハンマーの先端
径：１．５Ｒ）を行い、ローラ加圧及び溶体化処理は行
っていない試料（従来技術による試料）についての溶接
金属の金属組織の顕微鏡写真及び硬さ試験結果をそれぞ
れ図１１と図２に示す。
【００１３】図２〜図１１から次のことがいえる。 （１）図１１の従来のピーニングのままの試料では、柱
状組織が完全に残存していることがわかる。 （２）図７及び図８はローラ加圧のみ行ったもの（溶体
化処理０分）とローラ加圧後に１１００℃で１０分間溶
体化処理を行った試料の溶接金属の金属組織顕微鏡写真
を示す。ローラ加圧のみの試料では、従来のピーニング
を行っただけの試料に比較してわずかに柱状晶が減少し
ていることがわかる。更にローラ加圧及びその後の溶体
化処理によって柱状晶が消え、母材と同じ微細組織が得
られていることがわかる。
状組織が完全に残存していることがわかる。 （２）図７及び図８はローラ加圧のみ行ったもの（溶体
化処理０分）とローラ加圧後に１１００℃で１０分間溶
体化処理を行った試料の溶接金属の金属組織顕微鏡写真
を示す。ローラ加圧のみの試料では、従来のピーニング
を行っただけの試料に比較してわずかに柱状晶が減少し
ていることがわかる。更にローラ加圧及びその後の溶体
化処理によって柱状晶が消え、母材と同じ微細組織が得
られていることがわかる。
【００１４】（３）図２は従来のピーニングを行っただ
けの試料の硬さ分布を示し、溶接金属の硬さは２００〜
２７０Ｈｖであるが、図３に示すローラ加圧を行った試
料では２３０〜２７０Ｈｖに硬化できている。なお、硬
さは大きいほど歪が大きく、後の熱処理により再結晶し
やすくなる。
けの試料の硬さ分布を示し、溶接金属の硬さは２００〜
２７０Ｈｖであるが、図３に示すローラ加圧を行った試
料では２３０〜２７０Ｈｖに硬化できている。なお、硬
さは大きいほど歪が大きく、後の熱処理により再結晶し
やすくなる。
【００１５】（４）図４、５及び６はローラ加圧後それ
ぞれ１１００℃で１分、５分及び１０分の溶体化処理を
行った試料の硬さ分布を示す図であり、硬さは初期レベ
ルにでき、問題はない。すなわち、熱処理後は硬いと伸
びなどが低くなるので硬さは低い方がよいが、溶体化処
理により結晶が微細化して硬さは母材に近いレベルにな
り超音波が通りやすくなりＵＴ性が改善される。
ぞれ１１００℃で１分、５分及び１０分の溶体化処理を
行った試料の硬さ分布を示す図であり、硬さは初期レベ
ルにでき、問題はない。すなわち、熱処理後は硬いと伸
びなどが低くなるので硬さは低い方がよいが、溶体化処
理により結晶が微細化して硬さは母材に近いレベルにな
り超音波が通りやすくなりＵＴ性が改善される。
【００１６】（５）図９及び図１０はローラ加圧後それ
ぞれ１１００℃で１分及び５分の溶体化処理を行った試
料の溶接金属の金属組織の顕微鏡写真であり、いずれも
再結晶化され微細組織が得られていることがわかる。
ぞれ１１００℃で１分及び５分の溶体化処理を行った試
料の溶接金属の金属組織の顕微鏡写真であり、いずれも
再結晶化され微細組織が得られていることがわかる。
【００１７】
【発明の効果】本発明の方法によれば、溶接金属の柱状
晶が消失し、母材と同等レベルの微細な組織に再結晶化
することができる。それによって、従来の鋼板及び鋼管
の溶接金属部で悪化していたＵＴ性を母材なみに改善す
ることができる。
晶が消失し、母材と同等レベルの微細な組織に再結晶化
することができる。それによって、従来の鋼板及び鋼管
の溶接金属部で悪化していたＵＴ性を母材なみに改善す
ることができる。
【図１】本発明の実施態様を示す施工手順の説明図。
【図２】従来のピーニングのみの試料の硬さ分布を示す
図。
図。
【図３】ローラ加圧後の溶体化処理０分の試料の硬さ分
布を示す図。
布を示す図。
【図４】ローラ加圧後の溶体化処理１分の試料の硬さ分
布を示す図。
布を示す図。
【図５】ローラ加圧後の溶体化処理５分の試料の硬さ分
布を示す図。
布を示す図。
【図６】ローラ加圧後の溶体化処理１０分の試料の硬さ
分布を示す図。
分布を示す図。
【図７】ローラ加圧後の溶体化処理０分の試料の金属組
織の顕微鏡写真を示す図。
織の顕微鏡写真を示す図。
【図８】ローラ加圧後の溶体化処理１０分の試料の金属
組織の顕微鏡写真を示す図。
組織の顕微鏡写真を示す図。
【図９】ローラ加圧後の溶体化処理１分の試料の金属組
織の顕微鏡写真を示す図。
織の顕微鏡写真を示す図。
【図１０】ローラ加圧後の溶体化処理５分の試料の金属
組織の顕微鏡写真を示す図。
組織の顕微鏡写真を示す図。
【図１１】従来のピーニングのみの試料の金属組織の顕
微鏡写真を示す図。
微鏡写真を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２１Ｄ 8/00 9270−4Ｋ Ｃ２１Ｄ 8/00 Ｅ (72)発明者 入木 信好 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内
Claims (2)
- 【請求項１】 ステンレス鋼を多層溶接する際に、各層
溶接ごとに溶接部をローラ加圧して塑性歪みを加え、全
層溶接終了後に８００〜１２５０℃に１〜３０分加熱す
る溶体化処理を施し、結晶を微細化させることを特徴と
する溶接金属の超音波探傷検査性改善方法。 - 【請求項２】 ステンレス鋼を多層溶接する際に、全層
溶接後に溶接部をローラ加圧して塑性歪みを加え、更に
８００〜１２５０℃に１〜３０分加熱する溶体化処理を
施し、結晶を微細化させることを特徴とする溶接金属の
超音波探傷検査性改善方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8178664A JPH1010095A (ja) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | 溶接金属の超音波探傷検査性改善方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8178664A JPH1010095A (ja) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | 溶接金属の超音波探傷検査性改善方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1010095A true JPH1010095A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=16052418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8178664A Withdrawn JPH1010095A (ja) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | 溶接金属の超音波探傷検査性改善方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1010095A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004090091A (ja) * | 2002-09-03 | 2004-03-25 | General Electric Co <Ge> | 応力に敏感な材料上に溶接するための方法 |
| JP2015066586A (ja) * | 2013-09-30 | 2015-04-13 | 大陽日酸株式会社 | 溶接施工方法及び溶接構造物 |
| CN111347148A (zh) * | 2020-01-15 | 2020-06-30 | 吉林大学 | 铁素体不锈钢超声波辅助焊接装置及方法 |
| CN115673493A (zh) * | 2021-07-30 | 2023-02-03 | 中国石油天然气集团有限公司 | 埋弧焊钢管焊缝冷却和降低残余应力装置 |
-
1996
- 1996-06-20 JP JP8178664A patent/JPH1010095A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004090091A (ja) * | 2002-09-03 | 2004-03-25 | General Electric Co <Ge> | 応力に敏感な材料上に溶接するための方法 |
| JP2015066586A (ja) * | 2013-09-30 | 2015-04-13 | 大陽日酸株式会社 | 溶接施工方法及び溶接構造物 |
| CN111347148A (zh) * | 2020-01-15 | 2020-06-30 | 吉林大学 | 铁素体不锈钢超声波辅助焊接装置及方法 |
| CN115673493A (zh) * | 2021-07-30 | 2023-02-03 | 中国石油天然气集团有限公司 | 埋弧焊钢管焊缝冷却和降低残余应力装置 |
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