JPS6055226B2 - オ−ステナイトステンレス鋼の溶接方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、原子炉用ステンレス鋼配管その他腐食環境
で使用されるオーステナイト系ステンレス鋼の溶接方法
に関するものである。

オーステナイトステンレス鋼は、溶接すると熱影響部
において５５０〜８５０℃に加熱された範囲におけるオ
ーステナイト粒界に炭火物が析出し腐食され易くなる。

この部分が腐食環境で使用されると粒界腐食を生じ、引
張残留応力が存在すると結晶粒界に応力腐食割れが発生
する。応力腐食割れはＢＷＲ型原子炉では、１次系ステ
ンレス鋼配管の熱影響部に最も多く発生しており、その
対策が行われている。これらの応力腐食割れ防止対策と
しては溶接入熱を２００００ＪＩＣ７７１以下に制限し
たり、管内面肉盛溶接により熱影響部の部分を予め耐食
性のすぐれた溶着金属て肉盛り溶接したり、または内面
より水冷しながら溶接する方法が適用されている。しか
し、いずれも通常の溶接に比べて著しく手数が掛かり作
業能率を低下させている。 そして、ステンレス鋼熱影
響部の鋭敏化を軽減するためにステンレス鋼管を突合せ
溶接する際、初層部を溶接して開先ルート部をシールし
た後、以後の溶接を上記したように被接管内面より水を
流して冷却しながら溶接することにより応力腐食割れ防
止の方法においては、次の如き欠点がある。即ち、冷却
水を送給するための貯水タンクや送水ポンプ、噴水ノズ
ル等を必要とし、その準備、後片付けに手数を要し、ま
た、現地溶接のように管端から溶接個所まで距離が長い
場合溶接部の内面水冷はかなり困難てある。更に、初層
は溶接金属と冷却水と直接々触することを防止するため
水冷が出来ないので、熱影響部の組織の鋭敏化防止が不
充分となる。 本発明の目的は、施工手段に多大の工数
を要する冷冷を行わないで、熱影響部の鋭敏化域を減少
出来るオーステナイトステンレス鋼の溶接方法をを提供
することにある。

本発明は、母材またはその開先部と直接接する部分の
ヒートの溶接入熱量を８０００ＪＩＣｒｆｌ以下とし、
他のヒート部分を通常の溶接入熱量で溶接するようにし
たものである。

以下本発明のオーステナイトステンレス鋼の溶接方法
の一実施例を従来方法と比較し説明する本発明は、オー
ステナイトステンレス鋼においてヒート溶接した場合、
熱影響部の炭化物析出域（鋭敏化域）の程度は、同一寸
法ならびに形状の母材・では近似的に溶接入熱量に比例
することを応用し、開先に隣接するヒートの入熱量を溶
接可能な最小限の値に押さえて、母材の鋭敏化域を水冷
溶接と同程度に軽減する方法である。

入熱制限の効果の具体例として、厚さが６顛のＳＵＳ３
Ｏ４の母材１を開いたビード２（Ｄ３Ｏ８）置き試験の
結果を第１図イ（本発明の方法の場合）と口（従来の方
法の場合）に示す。イは５０００Ｊ１ｄの小径溶接棒に
よる小人熱ビード２であり口は１４０００ＪＩｃｒ！ｌ
の通常人熱ビード４の場合である。即ち、ＳＵＳ３Ｏ４
の被覆アーク溶接においては、作業能率、作業性、アー
クの安定性、習慣などの点からステンレス鋼の通常の溶
接作業の場合には１００００〜２００００ＪＩｃｒｆｔ
程度の入熱量が使用されている。しかし、５０００ＪＩ
ｃＴｎ程度の極小人熱で溶接すると、口の１４０００Ｊ
Ｉｃｒｆ１の場合に比較し、同じビード量の場合にビー
ド断面における母材鋭敏化域３が第１図に示す如く著し
く少い。尚、５は母材溶体化域である。第２図に本発明
溶接方法による開先部の突合せ溶接時のヒート積層要領
を従来法と比較して示す。

本発明による突合せ溶接において、直接開先面に接しな
い小人熱ビード２と隣接する通常人熱ビード４溶接によ
つて生ずる鋭敏化域は小人熱ビード２内に生成するが、
この場合、ステンレス鋼溶着金属は５〜１５％程度のδ
フェライトを含むため鋭敏化熱サイクルを受けても溶着
金属のオーステナイト粒界が鋭敏化するおそれはない。
また、小人熱ビード２を置くことにより口に示す従来方
法に比べて開先幅は狭くなり、通常人熱によるビーード
幅よりも狭くすることができ低入熱溶接が可能となる。
第２図においても本発明方法によるイの母材鋭敏化域３
は従来方法による口の母材鋭敏化域３より著しく小さい
。尚母材１の材質はオーステナイトステンレス鋼である
。第３図は、ＳＵＳ３Ｏ４、６Ｂ（６インチ外径）管、
スケジュール８０（肉厚１１？）ステンレス鋼管を突合
せ溶接の場合の本発明のオーステナイト鋼の溶接方法の
一実施例と従来方法とを第５図に示す溶接条件で実施の
場合を示す。

溶接後ビード断面の熱影響部の粒界炭化物の析出域、即
ち鋭敏化域を、１０％硝酸＋３％弗酸の７０℃水溶液に
２時間浸漬して腐食し、通常の溶接条件による場合と実
験的に比較した結果、イに示す本発明方法の実施例の場
合、鋭敏化域３の層の最高厚さが２．５及び２．７？で
あるのに対し、口に示す従来方法ては９．３及び９．１
Ｔｆｎであり、約１１３以下に減少させることができた
。尚、この場合の溶接条件は表に示す如く、初めのバス
１，２，３をイ，口ともタングステンアークアルゴンガ
ス被覆溶接で突合せ部を固着の後表１に（ ）内の数字
が示す順序で第５図に示す条件で行つた。表１の溶接条
件に示した小人熱ビードは５３００ＪＩｃｍであるが、
実験の結果、８０００Ｊ１ｄ以下てあれば熱影響部の鋭
敏化域を従来法に比べ十分小さく、板厚１２７ｎ！ｎに
おいて最大鋭敏化幅を３顛以下に押えることができる。
尚、６は溶着金属である。上記のように、オーステナイ
トステンレス鋼を溶接する場合に熱影響部の鋭敏化を水
冷等の強制冷却を行うことなく大幅に軽減するために母
材に接するビードは小径溶接棒を用いて極小人熱で溶接
し、開先中央部は通常の溶接入熱を用いて溶接する方法
である。

そして、開先に隣接する部分のビードを５０００〜６０
００ＪＩｄの小人熱で溶接することにより母材熱影響部
の鋭敏化幅を著しく縮少することができ巾バイブ（スケ
ジュール８０）で鋭敏化幅を１１３以下に減少すること
が出来た。特に、肉厚が薄い場合入熱減少の効果は更に
大きくなるので、小径、薄肉管では鋭敏化軽減の効果は
更に増加する。また、従来の管内水冷却の場合、過冷却
による開先部の露点付着による溶接欠陥の発生も解消さ
れ、溶接方法の工夫、改善のみで水冷法と同等の効果を
挙げることができ、水冷却設備を不要とし作業工数も大
幅に低減出来る。以上記述した如く本発明のオーステナ
イトステンレス鋼の溶接方法によれば、施工手段に多く
の作業工数を要する水冷却を行わないで、熱影響部の鋭
敏化域を減少出来、しかも、作業工数を著しく低減する
ことができる効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のオーステナイトステンレス鋼の溶接方
法による母材接触部の小人熱ビードと従来方法による母
材接触部の通常人熱ビードとによる鋭敏化域の比較を示
し、イは本発明方法による溶接部断面図、町ま従来方法
による溶接部断面図、第２図は本発明方法による開先部
の突合せ溶接時のビード積層要領を従来方法と比較して
示し、イは本発明方法による溶接部断面図、口は従来方
法による溶接部断面図、第３図は本発明のオーステナイ
トステンレス鋼の溶接方法による溶接・部と従来方法に
よる溶接部の鋭敏化域の比較を示し、イは本発明溶接方
法による溶接部断面図、口は従来方法による溶接部断面
図、第４図は第３図の溶接方法実施時のビードを置く順
序を示し、イは本発明溶接方法の場合の説明図、口は従
来方法７の場合の説明図である。 １・・・・・・母材、２・・・・・・小人熱ビード、３
・・・・・・母材鋭敏化域、４・・・・・・通常人熱ビ
ード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 母材またはその開先部と直接接する部分のビードの
   溶接入熱量を、８０００Ｊ／ｃｍ以下とし、他のビード
   部分を通常の溶接入熱量で溶接することを特徴とするオ
   ーステナイトステンレス鋼の溶接方法。