JPS6013413B2 - 湿潤硫化水素含有流体輸送用鋼管の溶接方法 - Google Patents
湿潤硫化水素含有流体輸送用鋼管の溶接方法Info
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- JPS6013413B2 JPS6013413B2 JP7836280A JP7836280A JPS6013413B2 JP S6013413 B2 JPS6013413 B2 JP S6013413B2 JP 7836280 A JP7836280 A JP 7836280A JP 7836280 A JP7836280 A JP 7836280A JP S6013413 B2 JPS6013413 B2 JP S6013413B2
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- JP
- Japan
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- welding
- hydrogen sulfide
- residual stress
- hardness
- steel pipes
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はサワーガスのような湿潤硫化水素含有流体輸送
用鋼管の溶接方法に係り、硫化水素を含有したガス又は
オイルを輸送貯蔵するための管路を多パス積層溶接する
に当つてＣｅｑの高い条件下においてもその肉厚方向に
おける硬度分布を適正として割れ発生を適切に回避する
ことのできる溶接方法を提供しようとするものである。
用鋼管の溶接方法に係り、硫化水素を含有したガス又は
オイルを輸送貯蔵するための管路を多パス積層溶接する
に当つてＣｅｑの高い条件下においてもその肉厚方向に
おける硬度分布を適正として割れ発生を適切に回避する
ことのできる溶接方法を提供しようとするものである。
湿潤硫化水素腐食環境に曝される鋼材においては硫化物
応力腐食割れ（Ｓ町ｆｊｅｄ ＳｔｒｅｓｓＣｒａｃｋ
ｉｎｇ：以下ＳＳＣという）と称される金属組織的な割
れが特に溶接部に発生することは一般に知られている通
りであり、これは一般的に低入熱の多パス積層溶接で溶
接された継手部が母村に比較して硬いのでＳＳＣが発生
し易いものと考えられる。このため前記したようなサワ
ーガス或いはサワーオイル輸送用パイプラインの円周溶
接による継手形成に当ってはその硬度を低下させるため
に、＠溶接時の温度管理（予熱、後熱）、■低強度溶接
棒の使用、＠低Ｃｅｑの鋼材使用（熱影響部の硬度は母
材成分：主として炭素当量に影響されるため）のような
方法が採用されて来た。ところが近時このような輸送ラ
インにおいても輸送効率、経済性などの面から高張力鋼
管が使用されるようになり、これに伴って溶接棒も高張
力化すると共に母材のＣｅｑも高くならざるを得ないこ
とになり、斯様な状況下で前記＠のみで上記したＳＳＣ
の発生を完全に防止することが困難となり、この種円周
溶接継手において既述したような割れの発生が問題化し
つつある。本発明は上託したような実情に鑑み検討を重
ねて創案されたものである。
応力腐食割れ（Ｓ町ｆｊｅｄ ＳｔｒｅｓｓＣｒａｃｋ
ｉｎｇ：以下ＳＳＣという）と称される金属組織的な割
れが特に溶接部に発生することは一般に知られている通
りであり、これは一般的に低入熱の多パス積層溶接で溶
接された継手部が母村に比較して硬いのでＳＳＣが発生
し易いものと考えられる。このため前記したようなサワ
ーガス或いはサワーオイル輸送用パイプラインの円周溶
接による継手形成に当ってはその硬度を低下させるため
に、＠溶接時の温度管理（予熱、後熱）、■低強度溶接
棒の使用、＠低Ｃｅｑの鋼材使用（熱影響部の硬度は母
材成分：主として炭素当量に影響されるため）のような
方法が採用されて来た。ところが近時このような輸送ラ
インにおいても輸送効率、経済性などの面から高張力鋼
管が使用されるようになり、これに伴って溶接棒も高張
力化すると共に母材のＣｅｑも高くならざるを得ないこ
とになり、斯様な状況下で前記＠のみで上記したＳＳＣ
の発生を完全に防止することが困難となり、この種円周
溶接継手において既述したような割れの発生が問題化し
つつある。本発明は上託したような実情に鑑み検討を重
ねて創案されたものである。
即ち本発明者等が具体的に上記したようなパイプライン
の円周溶接継手として厚さ１劫肋の鋼管に関し溶接部の
金属組織に発生した割れの状態を溶嬢ラインにそった検
鏡面において示すと添附図面第１図Ａ，Ｂの倍率２の音
である顕微鏡写真に示す通りであって、そのＡは内面部
から割れが金属組織に発生し、Ｂは内面から約３〜４肋
附近に発生した割れの状態を示すものであるが、何れも
溶接金属又は熱影響部においてフープ応力に略垂直な面
で発生している。然してこのような第１図のＳＳＣ割れ
近傍における硬度分布を測定した結果は別に第２図にＨ
ｖ値を附記して示す通りであって、割れ発生個所には板
厚方向の内面（接液面）から板厚中央の範囲で必ずＨｖ
Ｚ２５０以上の○印を以て示したような硬度の高い部分
が存在することが確認された。更に第３図は該図の上部
に併せて示すような従来法による溶綾ラインと直交した
方向（管軸にそった方向）における残留応力分布の１例
を示すものであって、内圧によるフープ応力と一致する
方向（円周方向）に最大３５ｋ９／柵に達する高い引張
応力が存在することが確認され、上託したようなパイプ
ラインの円周溶接部は従来法によるものの場合硬度、応
力（残留応力を含む）の何れの面からしてもＳＳＣが発
生し易くなっていることを知った。そこで本発明におい
てはこのようなＳＳＣの発生を抑制するように溶接継手
の板厚方向における硬度分布及び残留応力分布を改善す
るものであって、このため溶接を第４図にＡ，Ｂ，Ｃと
して示すように行い、それらの多パス積層溶接の途中に
おいて白矢印を以て示す如き５００ｏＣ〜Ａｃ，点の温
度範囲におけるテンパー処理してパイプ内面側溶接部の
硬度低下及び残留応力除去を図る。このテンパー処理の
ための加熱方法としては電気ヒータ＊一、ガス加熱及び
誘導加熱などの方法があり、それらの何れの方法によっ
てもよく、又加熱の回数については適用される鋼管の板
厚条件などを考慮し１回以上多数回に亘つてよい。加熱
温度については５０ぴ０以下では硬度低下および残留応
力軽減に充分な効果が得られないのでこれを下限とし「
又その上限についてはＡｃ．点を超えると大幅な強度低
下を来し〜鋼の一部においてび→ｙ変態を生じ冷却後の
低温変態組織（マルテンサィト、ベィナィト）が生成さ
れてむしろ耐ＳＳＣ性能の劣化を招くことになる。本発
明によるものの具体的な実施例について更に説明すると
以下の如くである。
の円周溶接継手として厚さ１劫肋の鋼管に関し溶接部の
金属組織に発生した割れの状態を溶嬢ラインにそった検
鏡面において示すと添附図面第１図Ａ，Ｂの倍率２の音
である顕微鏡写真に示す通りであって、そのＡは内面部
から割れが金属組織に発生し、Ｂは内面から約３〜４肋
附近に発生した割れの状態を示すものであるが、何れも
溶接金属又は熱影響部においてフープ応力に略垂直な面
で発生している。然してこのような第１図のＳＳＣ割れ
近傍における硬度分布を測定した結果は別に第２図にＨ
ｖ値を附記して示す通りであって、割れ発生個所には板
厚方向の内面（接液面）から板厚中央の範囲で必ずＨｖ
Ｚ２５０以上の○印を以て示したような硬度の高い部分
が存在することが確認された。更に第３図は該図の上部
に併せて示すような従来法による溶綾ラインと直交した
方向（管軸にそった方向）における残留応力分布の１例
を示すものであって、内圧によるフープ応力と一致する
方向（円周方向）に最大３５ｋ９／柵に達する高い引張
応力が存在することが確認され、上託したようなパイプ
ラインの円周溶接部は従来法によるものの場合硬度、応
力（残留応力を含む）の何れの面からしてもＳＳＣが発
生し易くなっていることを知った。そこで本発明におい
てはこのようなＳＳＣの発生を抑制するように溶接継手
の板厚方向における硬度分布及び残留応力分布を改善す
るものであって、このため溶接を第４図にＡ，Ｂ，Ｃと
して示すように行い、それらの多パス積層溶接の途中に
おいて白矢印を以て示す如き５００ｏＣ〜Ａｃ，点の温
度範囲におけるテンパー処理してパイプ内面側溶接部の
硬度低下及び残留応力除去を図る。このテンパー処理の
ための加熱方法としては電気ヒータ＊一、ガス加熱及び
誘導加熱などの方法があり、それらの何れの方法によっ
てもよく、又加熱の回数については適用される鋼管の板
厚条件などを考慮し１回以上多数回に亘つてよい。加熱
温度については５０ぴ０以下では硬度低下および残留応
力軽減に充分な効果が得られないのでこれを下限とし「
又その上限についてはＡｃ．点を超えると大幅な強度低
下を来し〜鋼の一部においてび→ｙ変態を生じ冷却後の
低温変態組織（マルテンサィト、ベィナィト）が生成さ
れてむしろ耐ＳＳＣ性能の劣化を招くことになる。本発
明によるものの具体的な実施例について更に説明すると
以下の如くである。
即ち本発明者等が具体的に用いた鋼材の化学的成分「板
陣および機械的性質は次の第１表に示す遜りであり、鋼
管の径は何れも２８インチである。
陣および機械的性質は次の第１表に示す遜りであり、鋼
管の径は何れも２８インチである。
第１表上記のような供試管に対して第５図Ａ，Ｂに示す
ように内面から１０肋の位置までを垂直面に対し３００
の対称した傾斜をもつた開先角度となしそれより外面側
は何れも垂直面に１ｏｏの角度とした関先形状を用い、
２肌の裏面側聞隙を採ったものに対して次の第２表に示
すような条件でＭＭＡ（ＭａｎｕａｌＭｅｔａｌ〜ｃ）
法により従来法及び本発明法の溶接した。
ように内面から１０肋の位置までを垂直面に対し３００
の対称した傾斜をもつた開先角度となしそれより外面側
は何れも垂直面に１ｏｏの角度とした関先形状を用い、
２肌の裏面側聞隙を採ったものに対して次の第２表に示
すような条件でＭＭＡ（ＭａｎｕａｌＭｅｔａｌ〜ｃ）
法により従来法及び本発明法の溶接した。
パス回数については何れも第５図に示す通りで、板厚１
９．１柵のＡのものは２０パス、又板厚２５．４側のＢ
のものは３１パスである。２表 然して上記のようにして得られた溶接継手部の横断面に
おいて硬度及び残留応力の測定をなした測定位置につい
ては第６図に示す通りであって、外面及び内面から２側
の位置を中心として±１脚の範囲を内面及び外面とし、
又板厚１／２の位置を中心とした±１肌の範囲を中心部
（ｔ／２）として前記した従来法と本発明法による溶接
を第７図に示すように長さ２仇の鋼管においてその管端
から６０Ｑ岬の位置に従来法の溶接部Ｃと本発明法によ
る溶接部○を形成したものの硬度分布及び残留応力分布
を測定し、又実管応力腐食試験をなした結果は下記する
第３表の通りであった。
９．１柵のＡのものは２０パス、又板厚２５．４側のＢ
のものは３１パスである。２表 然して上記のようにして得られた溶接継手部の横断面に
おいて硬度及び残留応力の測定をなした測定位置につい
ては第６図に示す通りであって、外面及び内面から２側
の位置を中心として±１脚の範囲を内面及び外面とし、
又板厚１／２の位置を中心とした±１肌の範囲を中心部
（ｔ／２）として前記した従来法と本発明法による溶接
を第７図に示すように長さ２仇の鋼管においてその管端
から６０Ｑ岬の位置に従来法の溶接部Ｃと本発明法によ
る溶接部○を形成したものの硬度分布及び残留応力分布
を測定し、又実管応力腐食試験をなした結果は下記する
第３表の通りであった。
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桑童
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詳み縄の
肘。
・１ ドの澱トＡ睡蓮こ
ド′
鴎）寿悪霊
＊＊
＊
舵
即ち従来法による熔接法１及び２はテンパー処理を全く
行わない場合であって最終パスの熱影響部において非常
に硬い部分がある。
行わない場合であって最終パスの熱影響部において非常
に硬い部分がある。
又ＳＳＣの発生に大きな影響を及ぼす内面〜ｔ／２の範
囲においてＨｖｍａｘ＝２８７２６８のように硬い部分
の存在することが確認された。残留応力分布においても
パイプ内面に高い引張残留応力が存在している。又熔接
法３のものは円周溶接完了後にパイプ外面からガスで表
面温度６５０ｏｏまで加熱した場合であって、この場合
にはパイプ外面での硬度及び残留応力は減少しているが
、内面からｔ／２の範囲の硬度分布及び内面での残留応
力は殆んど変化していない。これに対し本発明の溶接法
４及び５のものは約ｔ／２まで溶接してからガスで６５
０℃まで加熱したもので、内面〜ｔ／２の硬度はＨｖｍ
ａｘ＝２１８又は２２３のような低い値となっており、
又内面側の残留応力も零状態に減少している。
囲においてＨｖｍａｘ＝２８７２６８のように硬い部分
の存在することが確認された。残留応力分布においても
パイプ内面に高い引張残留応力が存在している。又熔接
法３のものは円周溶接完了後にパイプ外面からガスで表
面温度６５０ｏｏまで加熱した場合であって、この場合
にはパイプ外面での硬度及び残留応力は減少しているが
、内面からｔ／２の範囲の硬度分布及び内面での残留応
力は殆んど変化していない。これに対し本発明の溶接法
４及び５のものは約ｔ／２まで溶接してからガスで６５
０℃まで加熱したもので、内面〜ｔ／２の硬度はＨｖｍ
ａｘ＝２１８又は２２３のような低い値となっており、
又内面側の残留応力も零状態に減少している。
然して溶接法６のものは約ｔ／３まで溶接してから第１
回目のテンパー処理をなし、その後約ｔ／２まで溶接を
なしてから再び２回目のテンパーを行ったもので前記し
た溶酸法４．５のものと略同様な硬度及び残留応力の分
布が得られている。更に上記した溶接法１．３のもの（
従来法）と溶接法４．６のもの（本発明法）のものにつ
いて実管応力腐食試験した結果は従来法のものが何れも
割れ（ＳＳＣ）が発生しているのに対し本発明法による
ものでは何れも割れのないことが確認された。溶接法２
及び５のものについてはこの応力腐食試験を実施しなか
ったが、前記したような硬度分布及び残留応力からして
若し実施したならば熔接法２のものが同様に割れ発生の
あることは明かであり、溶酸法５のものは割れ発生のな
いものと推定することができる。なお上記した本発明に
よる溶接法４のものの残蟹応力分布状態を第３図のもの
と同様に示すと第８図の通りであり、その外面側におい
てはそれなりの引張り残留応力があるとしても内面側に
おいては圧縮ないし零状態であって、前記した第３図の
従来法によるものと比較すると著しい改善がなされてい
るものである。以上説明したような本発明によるときは
この種サワーガス又はサワーオイルのような湿潤硫化水
素含有流体輸送用鋼管の溶接継手部における板厚方向の
硬度分布及び残留応力分布を適切に改善してその応力腐
食割れを有効に抑制することができるものであり、又そ
れによって近時における高張力化されたパイプラインに
即応せしめて溶接金属としても高張力化しＣｅｑの高い
条件下においても腐食割れ発生を見ることの少し、有利
な溶接継手施工を円滑に達成し得るものであるから工業
的にその効果の大きい発明である。
回目のテンパー処理をなし、その後約ｔ／２まで溶接を
なしてから再び２回目のテンパーを行ったもので前記し
た溶酸法４．５のものと略同様な硬度及び残留応力の分
布が得られている。更に上記した溶接法１．３のもの（
従来法）と溶接法４．６のもの（本発明法）のものにつ
いて実管応力腐食試験した結果は従来法のものが何れも
割れ（ＳＳＣ）が発生しているのに対し本発明法による
ものでは何れも割れのないことが確認された。溶接法２
及び５のものについてはこの応力腐食試験を実施しなか
ったが、前記したような硬度分布及び残留応力からして
若し実施したならば熔接法２のものが同様に割れ発生の
あることは明かであり、溶酸法５のものは割れ発生のな
いものと推定することができる。なお上記した本発明に
よる溶接法４のものの残蟹応力分布状態を第３図のもの
と同様に示すと第８図の通りであり、その外面側におい
てはそれなりの引張り残留応力があるとしても内面側に
おいては圧縮ないし零状態であって、前記した第３図の
従来法によるものと比較すると著しい改善がなされてい
るものである。以上説明したような本発明によるときは
この種サワーガス又はサワーオイルのような湿潤硫化水
素含有流体輸送用鋼管の溶接継手部における板厚方向の
硬度分布及び残留応力分布を適切に改善してその応力腐
食割れを有効に抑制することができるものであり、又そ
れによって近時における高張力化されたパイプラインに
即応せしめて溶接金属としても高張力化しＣｅｑの高い
条件下においても腐食割れ発生を見ることの少し、有利
な溶接継手施工を円滑に達成し得るものであるから工業
的にその効果の大きい発明である。
図面は本発明の技術的関係を示すものであって、第１図
は従来法による溶蚤継手の金属組織に発生したＳＳＣ発
生状況の若千を示した倍率２ぴ音の顕微鏡写真、第２図
はこの第１図に示すものについての硬度分布を測定した
説明図、第３図はその残留応力分布の１例を示した図表
、第４図は本発明方法による溶接法の概要を示した説明
図、第５図は本発明の実施例における多パス積層溶接の
説明図、第６図はその溶接継手部横断面においての硬度
及び残留応力の測定位置を示した説明図、第７図は具体
的な鋼管に対する従来法と本発明法の溶接継手部形成関
係の説明図、第８図は本発明法によるものの残留応力分
布の１例を示した図表、第９図はこの発明の実施例に関
してのＳＳＣ探傷手法を示した説明図である。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第９図 第８図
は従来法による溶蚤継手の金属組織に発生したＳＳＣ発
生状況の若千を示した倍率２ぴ音の顕微鏡写真、第２図
はこの第１図に示すものについての硬度分布を測定した
説明図、第３図はその残留応力分布の１例を示した図表
、第４図は本発明方法による溶接法の概要を示した説明
図、第５図は本発明の実施例における多パス積層溶接の
説明図、第６図はその溶接継手部横断面においての硬度
及び残留応力の測定位置を示した説明図、第７図は具体
的な鋼管に対する従来法と本発明法の溶接継手部形成関
係の説明図、第８図は本発明法によるものの残留応力分
布の１例を示した図表、第９図はこの発明の実施例に関
してのＳＳＣ探傷手法を示した説明図である。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第９図 第８図
Claims (1)
- １ 多パス積層溶接を行うに当り、ビード並びに熱影響
部に対する５００℃〜Ａｃ＿１の温度によるテンパー処
理を前記多パス積層溶接の途中で行うことを特徴とする
湿潤硫化水素含有流体輸送用鋼管の溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7836280A JPS6013413B2 (ja) | 1980-06-12 | 1980-06-12 | 湿潤硫化水素含有流体輸送用鋼管の溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7836280A JPS6013413B2 (ja) | 1980-06-12 | 1980-06-12 | 湿潤硫化水素含有流体輸送用鋼管の溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS575820A JPS575820A (en) | 1982-01-12 |
| JPS6013413B2 true JPS6013413B2 (ja) | 1985-04-06 |
Family
ID=13659880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7836280A Expired JPS6013413B2 (ja) | 1980-06-12 | 1980-06-12 | 湿潤硫化水素含有流体輸送用鋼管の溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6013413B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60192735A (ja) * | 1984-03-14 | 1985-10-01 | Japan Synthetic Rubber Co Ltd | 発泡体 |
| JPS6155126A (ja) * | 1984-08-24 | 1986-03-19 | Japan Synthetic Rubber Co Ltd | 架橋発泡体 |
-
1980
- 1980-06-12 JP JP7836280A patent/JPS6013413B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS575820A (en) | 1982-01-12 |
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