JPS5944957B2 - 難溶接性材料の溶接用脱水素装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水素を含有する難溶接性材料で形成された鋳鋼
管等の管を溶接する溶接用脱水素装置に関する。

石油化学工業用の炉内反応管、鉄鋼熱処理関連設備用の
鋳鋼管は、耐熱鋳鋼材或いはその他の鋳鋼材で形成され
た鋳鋼管を突き合せて、溶接継手によつて接続している
。

しかしＡＳＴＭ［ＣＫ−２０」と規程される耐熱耐食鋼
で製造された鋳鋼管は、２５％Ｃｒ、２０％Ｎｉ、Ｏ、
２％Ｃを主成分としているが、これに若干のＮｂを含有
させると水素の溶解度が特に大きく、金属材料中に溶解
していた水素は、鋳造時の溶融金属の凝結する際、一部
は放出されるが、大部分は金属組織中の欠陥部に残留し
、溶接時に粒界でガス化して粒界割れを起す問題があつ
た。

従来行なわれていた金属材料の脱水素処理は、素材は通
常条件で溶解、鋳造し、常温まで冷却しをこ後、鋳鋼管
を熱処理中にて５００〜９００℃の温度に保持して、脱
水素を行なうものであつた。

しかし鋳鋼管全体を炉中に収容するには、熱処理炉はそ
れに即応した脱ガス炉が必要であり、加熱方法及び炉中
での真空度の保ち方が困難で、処理後に管の曲Ｄが大き
くなる問題が多発し、そのため曲がクの矯正に多大の労
力を要するのみならず、曲Ｄ直し時に鋳鋼管の損傷事故
を誘発した。この問題を解決するため、発明者等は第３
図に示す装置を製作し、脱水素処理を試みたことがある
。該装置は難溶接材で製作された管１、２の開先を突き
合せ、管端には気密に蓋６、７を施し。一方の蓋６に通
気管８を貫通し、弁９を介して不活性ガス容器１１及び
真空装置１０を接続すると共に、開先部の外周を加熱装
置１３によつて包囲したものであつて、不活性ガス容器
１１を管１、２中へ連通させ、管１、２を不活性ガスで
充満させて開先底に第１溶接層１２を形成し、開先間を
気密に塞いだ後、次の弁９の操作により真空装置１０を
管１、２中に連通させて減圧し同時に加熱装置１３によ
つて開先部を加熱し、開先部を局部的に脱水素した後、
第２層以降の溶接を行なウものであつた。この装置は脱
ガス炉を使用せずに、開先近傍を局部的に脱水素処理が
行なえる点で極めて有効であつたが、しかしこの装置で
は、第１＠接層１２の表面が脱水素処理時に大気中で高
温に加熱されてかなクの酸化を来し、これが第２層以降
の溶接に重大な影響を及ぼした。

そのため第２層を始める前に、第１溶接層の外面を研削
して酸化層を除去せねばならず、この研削に長時間を費
す不利があつた。本発明は難溶接性材料の管に対して脱
水素処理を醇接継手部の局部に限定して手軽に実施出来
ると共に、脱水素処理工程に際して第１醇接層の外表面
を酸化させず、従つて第２層以降の后接を直ちに実施出
来る装置を提供することを目的とする。

本発明は第１図に示す如く、「ＣＫ−２０」（Ｎｂ入）
等の難酵接性材料で形成した２本の鋳鋼管１．２を突
き合せて、管端の開先３，３を洛接した継手を形成する
装置であつて、該遣手は開先近傍４だけが局所的に脱水
素され、継手部から離れた外側部分５，５は鋳造された
侭の水素容解Ｉの高い通常の鋳鋼管である。第２図に本
発明の容接継手部の脱水素装置を示しており、２本の鋳
鋼管１，２の管孔基端に夫々密蓋６，７を施し、一方の
密蓋６には通気管８を貫通し、該通気管８の外端を三方
切替弁９を介して真空装置１０及びアルゴンガス等の不
活性ガス容器１１に接続している。

開先部外周には注入口１６を具えた密閉ケース１５が管
１，２に接近して１周し着脱可能に配備され、該密閉ケ
ース１５の内部或いは外部に電熱線、高周波加熱、ガス
バーナ加熱等の公知の加熱装置１３が開先部を１周に包
囲して密閉ケース１５と一体に取付けられている。

密閉ケース１５は開先部に対し着脱出来る任意状のもの
が使用出来、例えば筒状ケースを管１，２に対し先端か
ら挿通する様になし、或いは半円状に分割した半割ジ筒
体を前後から接近させ管１，２を開先部上で挟んで取付
け出来る。

醇接に際して先ず難爵接性材料で製造された２本の鋳造
管１，２をチヤツク１７，１７で把持して突き合せ、弁
９を操作して不活性ガス容器１１を管１．２中に連通さ
せることによつて管孔にアルゴンガス等の不活性ガスを
充満させ、チヤツク１７，１７を回転装置（図示せず）
によつて同時回転させながら、開先３，３の外側からは
アルゴンガスを使用したＴＩＧ嬉接を施して、開先３，
３の内外をアルゴンガスの雰囲気中に保ちつつ開先３，
３間を気密に塞いだ第１后接層１２を形成する。

次に弁９を切換えて真空装置１０を通気管８を介して管
１，２中に連通させ、密蓋６，７で塞がれた管孔を排気
して減圧する。

開先３．３間は第１容接層１２によつて気密に醇接され
ているから、管孔中を１０−３ｔ０ｒｒ程度の高真空に
容易にすることが出来る。管内を減圧しつつ開先部には
密閉ケース１５を取付けて、第１容接層１２の上方を１
周して包囲し、注入口１６にアルゴンガス等の不活性ガ
スを注入して充満させ、第１醇接層１２の表面の酸化を
防止し、同時に加熱装置１３は開先部近傍４を５００〜
９００℃の高温に熱す。

密閉ケース１５は必らずしも管１，２の表面に密接して
いる必要はなく、多少の隙間があつても、注入口１６か
ら流入する不活性ガスの圧力を大気圧よりも僅か高めて
おくことによつて、密閉ケース１５には不活性ガスが充
填し第１容接層１２の酸化は防ぐことが出来る。管内の
真空及び開先部近傍の加熱を所定時間持続することによ
つて、開先部近傍の局所脱水素処理が行なわれるのであ
る。脱水素処理が完了した後、密閉ケース１５及び加熱
装置１３を側方へ移動させ或いは取外して、チヤツク１
７により管１，２を再び同時回転させ、自動ＴＩＧ醇接
、手動ＴｌＧ容接、被覆アーク容接等の醇接方法により
、開先間を埋める第２層以降の第２醇接層１４を形成し
、后接継手が完成するのである。

本発明を実施して、鉄鋼管を突合せ爵接したｌ例を次に
示す。

母材： Ｎｂを含有した「ＣＫ−２０」の２本の管母材
寸法： 外径１５０１ｉｍ，肉厚１５詣，長さ３ｍ母材
の開先を突合せて、アルゴンガス中にて母材を略同一成
分の直径２４龍の手動ＴｌＧ容接棒を用いて手動ＴＩＧ
醇接を行ない、第１容接層を形成した。

次で管内を減圧し５分間で１０−３ｔ０ｒｒ程度の高真
空となし、同時に密閉ケースにアルゴンガスを注入し、
管外面を７００〜８００℃に加熱して、３０分間保持す
ることによシ、継手部近傍の水素含有量は、１１．４ｐ
ｐｍから２．２ｐｐｍに低減した。欠で母材と略同一成
分の直径３．２１１の手動ＴＩＧ寺接棒を用いてテ動Ｔ
ＩＧ蓉接を行ない、第２層以降の第２容接層を形成し、
容接継手を完成した。継手部の放射線検査及び断面ダイ
チエツクの結果、無欠陥であり、ＪＩＳＩ級の？接継手
が得られ、鋳鋼管の曲９は起らず、矯正は不要であつた
。なお本発明は遠心鋳造法、或いは注湯法によつて製造
された鋳鋼管又は鍛圧管に対しても実施出来ることは勿
論である。本発明は上記の如く、后接継手の管孔両端は
密蓋６，７しているから、第１？接層１２の形成に際し
ては不活性ガスを管孔中へ充満させ、又一且第１？接層
を形成した後は、管孔中を高真空にすることが出来、加
熱装置１３は開先近傍の局所を加熱するだけで、脱ガス
炉等の使用は不用であるから、操作は簡単であジ短時間
で脱水素及び寺接を完了出来る。

又従来の如く鋳鋼管の全体を脱ガス炉に収容して加熱す
る場合と較べて作業は簡便化され、鋳鋼管の曲シは起ら
ず、従つて曲ｖの矯正、矯正に伴なう素材の損傷の問題
は解消される利点がある。特に本発明は開先底に第１？
接層１２を形成し、開先間を気密に塞いだ後、開先部に
密閉ケース１５を被せ、不活性ガスでシールするから、
加熱装置１３によつて高温に熱し、脱水素処理を行なつ
ても第１醇接層１２の表面は酸化せず、直ちに第２層以
降の浩接が開始出来、従来の酸化層除去の手間が省略さ
れる許ｖでなく、高強度の？接継手が得られる優れた効
果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置によつて脱水素処理を行なつた后
接継手の断面図、第２図は本発明に係る各接用脱水素装
置の一部断面した正面図、第３図は他の脱水素装置の一
部断面した正面図である。 １，２・・・・・・鋳鋼管、３・・・・・・開先、４・
・・・・・継手部近傍、５・・・・・・外側部、６，７
・・・・・・密蓋、８・・・・・・通気管、９・・・・
・・弁、１０・・・・・・真空装置、１１・・・・・・
不活性ガス容器、１２・・・・・・第１后接層、１３・
・・・・・加熱装置、１５・・・・・・密閉ケース、１
６・・・・・・注入口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 継手開先を突き合せた２本の管に対し、開先部の両
   側には管孔を気密に塞ぐ密蓋を施し、密蓋を貫通する通
   気孔に真空装置及び不活性ガス容器を介を介して接続し
   、開先部外周を包囲して不活性ガス注入口を具えた密閉
   ケース及び加熱装置を着脱可能に配備したことを特徴と
   する難溶接性材料の溶接用脱水素装置。