JPS5825891A - 管の溶接々合方法 - 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】 開示技術は液体輸送管等のユニット管相互を突合せ溶接
するに引張残留応力を低減させる技術分野に属する。

而して、この発明は該液体輸送配管に供するユニット管
相互を突合せ溶接により接合一体化する際溶接部に溶接
熱による引張残留応力が形成させるのを可及的に低減さ
せる様にする接合方法に関するものであり、特に、両接
合管の突合せ部に対して冷却を与えて予め引張応力を与
え、更に、冷却の外側、即ち、突合せと反対側に冷却に
隣接して加熱を与えて圧縮応力を印加し引張応力を有効
に作用させ、その状態で突合せ溶接し、溶接熱による降
伏応力が直ちに形成され、溶接後冷却と加熱を除去する
ことによシ溶接部に於ける引張残留応力を可及的に低減
する様にした管の溶接４合方法に係るものである。

周知の如く、化学プラント、油送配管等に於て、多くの
直管、曲管が用いられているが、製造時の制約、現場へ
の輸送上の都合等により所定長のユニット配管を現場接
合して設計長にしている。

而して、接合手段には種々のものがあるが、シール性が
良好で耐久性に優れ、簡単で現場接合に向いている等の
メリットから突合せ溶接が広く採用されている。

即ち、例えば、第１図に示す様にステンレス製の油送管
耐用のユニット管１，１を突合せ部２に於て突合せ溶接
３を行って接合連結している。

そして、該突合せ溶接に於ける溶接時には第３図に示す
様に溶接部２は溶接熱により引張残留応力■が生じ、溶
接部から遠ざかるにつれ圧縮残留応力ｅが形成される。

さりながら、溶接部２に於ける該引張残留応力は周知の
如く、配管稼動中に応力腐蝕割れを生じる欠点があ夛、
就中、腐蝕性流体、例えば、工場廃液、油送管等にステ
ンレス管を用いた場合該応力腐蝕割れを生じ、その補修
が困難である難点がある。

これに対処するにステンレスカップリング継手手段を用
いやとともあるが、極めてコスト高になる不利点がある
上に現場加工接合が類型で高精雇を要求される不具合が
あった。

この発明の目的は上述従来技術に基づくユニット管の溶
接４合の問題点に鑑み、溶接熱による歪を予め冷却によ
る引張応力印加を介して与えておき、その引張を効果的
にするためその隣位部に加熱を与え、溶接熱による降伏
を早期に形成させ接合時の引張残留応力が可及的に低減
される様にした優れた管の溶接々合方法を提供せんとす
るものである。

上述目的に沿うこの発明の構成はユニット管相互の突合
せ溶接部を所定開先に形成させ、溶接に先立ち、該開先
の腹側外周に所定手段を介して設定温度まで冷却させて
降伏応力に可及的に近い引張応力を印加する様にし、又
、該冷却部の開先部の反対側隣接部位に所定温度の加熱
を与えて圧縮応力を与えて該引張応力を大きくしておき
、そこで、突合せ溶接を行うと、開先部では溶接熱によ
り直ちに降伏応力に達してしまい、父、加熱部では僅か
に圧縮応力が加わるのみになり、溶接が完了し、完了し
た状態で冷却と加熱を停止し、それらの手段を取外し常
温に戻すことにより、初期印加引張応力と圧縮応力が除
去され溶接による降伏応力との僅かな差が引張残留応力
が形成されて稼動時での応力腐蝕割れが突合せ溶接部に
生じない様にしたことを要旨とするものである。

次にこの発明の１実施例を第３図以下の図面に従って説
明すれば以下の通りである。尚、第１゜２図と同一態様
部分については同一符号を用いて説明するものとする。

第３図に於て、油井管配管用のステンレス製ユニット管
１，１の管端に突合せ溶接のための開先２’、　　２’
を両管に形成させ、設計に基づき、例えば、該開先部２
′から１５０〜２００ｍｍの範囲に外周面に対して半円
筒状の一冷水ジャケット４，４を当接させて全周的に合
体させ、更に該冷水ジャケット４の開先２′と反対側に
同じく半円筒状のスチームジャケット５，５を全周的に
合体当接させる様にする〇 この様にセットした状態で両管開先２’、　　２’を突
合せ、冷水ジャケットに、例えば２０℃の水道水を導通
流過させると共に２チームジヤケツト５に２００℃のス
チームを導通流過させ、それＫより冷水ジャケット４の
管端を冷却状態に、又、その隣接部位を加熱状態にし、
両状態共存維持する。

そのため、第４図点線に示す様に開先から遠ざかるにつ
れ、冷却による等温冷却部Ａの引張応力、加熱部と冷却
緩和部の引張応力降下直線部Ｂ１加熱による加熱等温加
熱部Ｃの圧縮応力の応力曲線の応力が予め印加された状
態となり、特に、引張応力のＡ部は設計により降伏応力
Ｍに可及的に近づく様にされている。

この状態で、即ち、該点線の応力分布曲線を維持する様
に加熱冷却を続けながら、従来通シの突合せ溶接３を開
先２’、　　２’に対して行う。

而して、該溶接３により開先部には引張応力が印加され
、直ちに降伏し、又、それから遠ざかる隣位部には圧縮
応力が形成され、それらが前記点線の応力曲線に該溶接
による応力が重畳され、その結果、第４図に実線で示す
様に降伏応力Ｍを水平に有する台形の引張応力■の部分
曲線と圧縮応力のが付加された曲線とになる。

この様にして突合せ溶接が完了すると、水道水とスチー
ムの供給を停止すると共、に、冷却ジャケット４とスチ
ームジャケット５を管端部から取シ外して常温状態に戻
す。

そうすると、該冷却ジャケット４とスチームジャケット
５による冷却加熱の予引張応力、及び、予圧縮応力、即
ち、第４図点線応力分が除去されることになるので結果
的に該第３図の実線の応力曲線と点線曲線の差の分の応
力に相当する分布曲線が残留応力曲線として得られるこ
とになり、従って、その応力曲線は第５図に示す曲線の
様になり、溶接部３に於ける引張残留応力■は極めて僅
かにしか形成されないことになる。

従って、接合配管に腐蝕性液体等を流過しても溶接部で
応力腐蝕割れは防止される。

又、圧縮残留応力は第５図に示す様に減少するが、一応
圧縮残留応力が形成されることになるので核部に於ける
応力腐蝕割れは確実に防止されることになる。

尚、この発明の実施態様は上記実施例に限るものでない
ことは勿論であシ、例えば、冷却の程度、加熱の程度を
手段的に軸方向に変える様にしたり、或は、中温域を介
装したシする等種々の態様が採用可能であシ、又、対象
管はステンレス管以外にも炭素鋼管等も可能である。

上述の如く、この発明によれば、基本的に各種用途に供
される配管のユニット管突合せ溶接による接合に於て、
溶接に先立ち予め溶接部直接を冷却し、更に、その隣位
な加熱することにより管端の引張応力を降伏応力に近く
高めておくことが出来、その後、その状態で突合せ溶接
を行うことにより溶接部は直ちに降伏してしまいその応
力の差は僅かになり、従って、溶接後上記冷却加熱を除
去することにより溶接部に働く引張残留応力を極めて低
くすることが出来、その結果、配管稼動中、最も応力腐
蝕割れに対して弱い溶接継手部が強化されるという優れ
た効果が奏される０ 又、溶接に際し、上記冷却、加熱に用いる所定手段は管
外側から付設取外しが容易に出来るため、作業性も良く
、設計通りに行うことが出来る優れた効果が奏される。

更に、該冷却手段は水道水等の通常一般に用いるものが
使用出来、特にコスト高になることもなく、又、引張応
力を助勢する加熱手段もスチー、ムノヤケット等を用い
ることが出来、これ又、特別の施設や、設計が要らず通
常の加熱装置が用いられる利点もあるため現場でも困難
性もないメリットがある。

【図面の簡単な説明】

第１図はユニット管相互の突合せ溶接の概略説明図、第
２図は従来技術に基づく溶接後の応力分布説明図、第３
図以下はこの発明の１実施例の説明図であり、第３図は
ユ”ニット管端部に於ける冷却、加熱手段付設説明図、
第４図は溶接前、溶接時の応力分布対比説明図、第５図
は溶接後の溶接部応力分布説明図である０ １・・・管（ユニット）、　３・・・溶接（部）、２′
・・・突合せ端部、　　４・・・冷却（部）、５・・・
加熱（部）、　　　■・・・引張応力、○・・・圧縮応
力

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 管相互の突合せ溶接で溶接部の引張残留応力を低めて接
   合させる方法において、該管相互の溶接突合せ端部直側
   を冷却すると共に、該冷却部の突合せ部の反対側にて冷
   却に隣接して加熱を与え、溶接部に予め引張応力を印加
   し、その外側に圧縮応力を印加した状態で突合せ溶接を
   行った後、上記冷却及び加熱を除去し溶接部の引張残留
   応力を低下させることを特徴とする管の溶接４合方法。