JPS622903B2 - - Google Patents

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JPS622903B2
JPS622903B2 JP53006254A JP625478A JPS622903B2 JP S622903 B2 JPS622903 B2 JP S622903B2 JP 53006254 A JP53006254 A JP 53006254A JP 625478 A JP625478 A JP 625478A JP S622903 B2 JPS622903 B2 JP S622903B2
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JP
Japan
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stainless steel
steel pipe
welding
welded
reinforcing metal
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JP53006254A
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English (en)
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JPS5499747A (en
Inventor
Katsuyuki Imai
Isao Masaoka
Yoshiteru Chiba
Masayoshi Kanno
Jiro Okaya
Hisao Ito
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/23Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L13/00Non-disconnectable pipe joints, e.g. soldered, adhesive, or caulked joints
    • F16L13/02Welded joints
    • F16L13/0218Welded joints having an inner or outer ring
    • F16L13/0236Welded joints having an inner or outer ring having an outer ring

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、化学プラントまたは原子力機器配管
等の溶接構造物の溶接継手部に係り、特に応力腐
食割れを生じたオーステナイトステンレス鋼管溶
接部から腐食媒体が外部へ流出するのを防止する
のに好適なステンレス鋼管溶接継手の補強方法に
関する。
〔従来の技術〕
一般に、オーステナイトステンレス鋼は、500
〜800℃に加熱されると、結晶粒界に炭化物が析
出する。炭化物の析出は、短時間高温にさらされ
る溶接のような場合でも認められ、この部分に残
留応力や外部からの引張応力が加わると、ある腐
食環境下では応力腐食割れが生じやすい。このよ
うな応力腐食割れを生じたSUS304オーステナイ
トステンレス鋼管溶接部の断面模式図を第1図に
示す。図において、1はステンレス鋼管、2は溶
着金属、3はクロム炭化物の析出域、4は割れで
ある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このような応力腐食割れが生じた鋼管溶接部の
外周面に、第2図に示すごとくステンレス鋼5を
補修溶接することも考えられる。しかし、ステン
レス鋼管表面に単にステンレス鋼を溶接するのみ
では、ステンレス鋼管の割れ部近傍の残留応力を
圧縮応力に移行させることはできない。しかも、
金属部材の周囲を単に溶接しただけでは、その溶
接熱によつてステンレス鋼管側に新たに炭化物析
出域が生ずるため耐食性劣化を招き、腐食媒体が
その部分を通過して外部へ流出するから、さして
大きな効果を期待できない。
一方、腐食環境下での鋼管溶接部の応力腐食割
れを防止する方法として、溶接部の残留応力及び
炭化物析出を軽減するために、溶接中にステンレ
ス鋼管内面を強制冷却する施工法が考案されてい
る。この方法で溶接された管内面溶接部の残留応
力は圧縮応力となるので、管内面が腐食環境にさ
らされる場合には応力腐食割れ軽減策として極め
て有効である。しかし、対策を講ずることなく従
来法で溶接した溶接部に対し、この方法で補修溶
接すれば、管内面を冷却媒体で冷却しなければな
らず、溶接部の補修に多くの時間を要し、設備運
転停止時間が長くなる問題がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、従来方法で溶接されたステン
レス鋼管溶接継手を効率よくしかも強固に補修可
能なステンレス鋼管溶接継手の補強方法を提供す
ることである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上記目的を達成するために、管内面
が腐食環境にさらされるオーステナイトステンレ
ス鋼管の突合せ溶接方法において、鋼管を突合せ
溶接した後、前記鋼管の炭素量より低い0.035重
量%以下の炭素含有量のオーステナイトステンレ
ス鋼からなる溶着層を鋼管の外周面上に順次形成
し、次に、この溶着層上に前記突合せ溶接部を被
うように前記鋼管の炭素量より低い0.03重量%以
下の炭素含有量のオーステナイトステンレス鋼か
らなる補強金属部材を炭素含有量0.035重量%以
下のオーステナイトステンレス鋼により溶接接合
する方法を提案するものである。
〔作 用〕
本発明は、オーステナイトステンレス鋼管の溶
接部に発生する応力腐食割れが、クロム炭化物の
析出と引張残留応力に大きく起因することに着目
してなされてものである。このようなクロム炭化
物の析出と引張残留応力を軽減する手段として、
溶接部を母材より耐食性の優れたステンレス鋼で
被うことは容易に考えられるが、これだけでは被
溶接鋼管の割れ部近傍の残留応力を圧縮応力に移
行させることはできない。また溶接部を被う補強
金属部材を単に溶接しただけでは、その溶接熱に
よつてステンレス鋼管側の溶接部とその近傍に新
たに炭化物析出域が生ずるため耐食性劣化を招
き、腐食媒体がその部分を通過して外部へ流出す
ることになり、さして大きな効果を期待できな
い。この欠点は、ステンレス鋼管の溶接部に補強
金属部材を取付け溶接する前に、予め耐食性に優
れた低炭素ステンレス鋼で肉盛溶接しておくこと
により解決される。肉盛する領域は、補強金属部
材を溶接する幅より広くとる。この領域が広い程
顕著な効果が得られる。
補強金属部材の炭素含有量を0.03重量%以下と
低く限定したのは、溶接によりこの補強金属部材
にも炭化物析出域が生ずることが考えられ、その
場合にも、なお充分な耐食性を保つようにするた
めである。
一方、この補強金属部材に代えて、肉盛溶接を
盛りあげ所定厚さに形成し補強金属部材を省くこ
とが一応考えられる。しかし、肉盛を繰り返すに
は相当の時間がかかり、その分だけ熱影響部も広
がるところから、補強金属部材を用いる方が、作
業効率の点でも耐食性の点でも優れている。
また、補強金属部材を、低炭素ステンレス鋼と
それより強度が高くしかも熱膨張が少ない軟鋼あ
るいは低い合金鋼とを重ね合わせた2重構造とす
ると、ステンレス鋼管の残留応力を更に低下させ
ることができる。
このようにして、応力腐食割れが認められた被
溶接鋼管部に対し、特別な補強金属部材を溶接す
れば、腐食媒体の外部への流出を防止できる。
さらに、より大きな効果をあげるために、補強
金属部材をステンレス鋼管に溶接する際に、補強
金属部材を300〜400℃に加熱し、ステンレス鋼管
を室温又は冷却媒体で冷却しながら溶接すると、
鋼管内面に大きな圧縮残留応力が得られ、応力腐
食割れの進展を更に防止できる。
なお、本発明の2重構造補強金属部材は、300
〜400℃に加熱しても熱変形が生じないよう、軟
鋼側を厚くしておくことが望ましい。また、補強
金属部材は板を管外周面に合わせて加工し、これ
をステンレス鋼管に取付ければよい。補強金属部
材の取付けは局部的であつても効果をあげられる
が、管外周面総てに適用すれば、より以上に残留
応力の著しい低下が期待でき、応力腐食割れを防
止できる。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を、図面を参照して詳細に
説明する。本実施例においては、第3図に示す如
く、まずステンレス鋼管1の割れ4が検出された
領域及び補強金属部材9を取付ける位置のステン
レス鋼管外周面に、炭素量0.035%以下の
SUS308L溶接棒で、鋼管の外周面上に順次肉盛
溶接し、肉盛金属8の溶着層を形成しておく。こ
の肉盛領域の幅は、少なくとも補強金属部材9と
その溶接部14の幅と同じだけ確保し、又溶接時
にはステンレス鋼管の熱影響部10をできるだけ
少なくするため、低入熱量で溶接することが望ま
しい。一方、補強金属部材9は、炭素量0.03%以
下のSUS304Lステンレス鋼板11と、低合金鋼
板12とをステンレス鋼管1の外周面に合わせて
成型加工される。成型加工後、低合金鋼板12の
端面には、低炭素ステンレス鋼棒で肉盛溶接13
を施し、これとステンレス鋼板11とを重ね溶接
しておく。このように作製した補強金属部材9を
ステンレス鋼管1に取付け溶接接合すればよい。
溶接する場合は、補強金属部材9を300〜400℃に
加熱し、この温度を保ちながら周囲に炭素量
0.035%以下のSUS308Lステンレス溶接棒で溶接
14を施す。この場合、ステンレス鋼管は補強金
属部材9の加熱により、温度上昇することが考え
られるが、事情が許されれば、鋼管の内面に冷却
媒体を通すとその影響を除去できる。
こうして作製したステンレス鋼管溶接継手の強
度を確認するために、次の実験を行なつた。即
ち、まず4B管を用いて突合せ溶接し、鋼管溶接
部に応力腐食割れを生成させるため、溶接した鋼
管を42%塩化マグネシウム沸騰水溶液中に20時間
浸漬した。水圧試験により割れが貫通しているこ
とを確認した後、第2図及び第3図の条件で補修
溶接を施した試験片を作製した。補修溶接した溶
接部近傍の残留応力状況を調べるため、42%塩化
マグネシウム溶液中に20時間浸漬し、その割れ状
況から応力分布を調べた。なお、補強金属部材と
ステンレス鋼管に腐食液が接触するように補強金
属部材の一部を加工し、試験しない部分はシリコ
ン系耐熱塗料を施しておいた。その結果、第2図
に示す場合は、補強金属部材取付け溶接部に割れ
が認められた。これに対し、第3図のような補修
溶接方法であると、補強金属部材取付け溶接部に
割れを生じることなく、良好な結果が得られた。
なお、補強金属部材を取付ける際に300〜400℃
に加熱しながら溶接したものについて同様の実験
を行なつた結果、加熱しないものに比較し割れが
減少し、効果が著しいことが明らかとなつた。
この実施例においては、補強金属部材9を2重
構造としたため、補強効果が特に高いが、第4図
に示すごとく補強金属部材9をステンレス鋼板1
1単体としてもよい。この場合でも、ステンレス
鋼管の表面に肉盛金属8が溶着されているため、
補強金属部材取付け溶接部の割れを防止できる。
また、前記実施例は、本発明を既に従来方法で
溶接されているステンレス鋼管溶接継手の補強方
法に適用したものであるが、本発明の適用範囲は
これに限定されず、新たに設置されるステンレス
鋼管の溶接継手構造として採用することも勿論可
能である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、従来方法で溶接されているス
テンレス鋼管溶接継手部を効率よく極めて容易に
補強でき、しかも割れ防止効果が高い補強方法が
得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の溶接方法により接合されたステ
ンレス鋼管溶接継手を示す断面図、第2図は第1
図のステンレス鋼管溶接継手を従来方法で補強し
た状況を示す断面図、第3図はステンレス鋼管溶
接継手を本発明方法で補強した状況の第1実施例
を示す断面図、第4図は同じく第2実施例を示す
断面図である。 1…ステンレス鋼管、2…溶着金属(突合せ溶
接部)、3…クロム炭化物析出域、4…割れ、8
…肉盛金属(溶着層)、9…補強金属部材、11
…ステンレス鋼板、12…低合金鋼板。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 管内面が腐食環境にさらされるオーステナイ
    トステンレス鋼管の突合せ溶接方法において、鋼
    管を突合せ溶接した後、前記鋼管の炭素量より低
    い0.035重量%以下の炭素含有量のオーステナイ
    トステンレス鋼からなる溶着層を鋼管の外周面上
    に順次形成し、次に、この溶着層上に前記突合せ
    溶接部を被うように前記鋼管の炭素量より低い
    0.03重量%以下の炭素含有量のオーステナイトス
    テンレス鋼からなる補強金属部材を炭素含有量
    0.035重量%以下のオーステナイトステンレス鋼
    により溶接接合することを特徴とするステンレス
    鋼管溶接継手の補強方法。 2 特許請求の範囲第1項において、補強金属部
    材を溶接接合する際に、補強金属部材を300〜400
    ℃に加熱する一方、ステンレス鋼管内面を冷却媒
    体により冷却することを特徴とするステンレス鋼
    管溶接継手の補強方法。
JP625478A 1978-01-25 1978-01-25 Reinforcing method for welded joint or stainless steel pipe and construction of welded join of stainless steel pipe Granted JPS5499747A (en)

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