JP4899944B2 - Residual stress improvement method - Google Patents
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Description
本発明は、応力腐食割れの発生を助長する環境で使用される容器の溶接継手部外面の残留引張応力を低減する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for reducing residual tensile stress on the outer surface of a welded joint portion of a container used in an environment that promotes the occurrence of stress corrosion cracking.
容器外面に海水に含まれる塩素(Cl)等の応力腐食割れ(Stress Corrosion Cracking;SCC)の発生を助長する物質が付着する環境で使用される容器(タンク)は、SCC感受性を有する材料(例えば、ステンレス鋼やニッケル基合金等)にて構成されている。このような容器の溶接継手部においては、溶接継手部外面に引張応力が残留し且つ溶接継手部外面にSCC発生を助長する物質が付着することで、SCCが発生することがある。 Containers (tanks) used in an environment where substances that promote the occurrence of stress corrosion cracking (SCC) such as chlorine (Cl) contained in seawater adhere to the outer surface of the container are materials having SCC sensitivity (for example, , Stainless steel, nickel base alloy, etc.). In such a welded joint part of a container, SCC may occur due to the fact that tensile stress remains on the outer surface of the welded joint part and a substance that promotes the generation of SCC adheres to the outer surface of the welded joint part.
SCCの発生を助長する環境で使用される容器においては、SCCの発生を防止するために、容器に耐SCC感受性を有する材料を使用したり、又は、容器表面にSCCを助長する物質が直接接触しないように塗装等の表面処理を施すことが考えられる。しかし、耐SCC感受性を有する材料は、特殊材料であり高価である。また、耐SCC感受性を有する材料は一般的に溶接が難しく、高度な技術が必要となる。また、塗装等の表面処理は、環境や作業者への負荷が大きい。 In a container used in an environment that promotes the occurrence of SCC, in order to prevent the occurrence of SCC, a material having SCC resistance is used for the container, or a substance that promotes SCC is in direct contact with the surface of the container. It is conceivable to apply a surface treatment such as painting so as not to cause the damage. However, a material having SCC resistance is a special material and expensive. In addition, a material having SCC resistance is generally difficult to weld and requires advanced techniques. In addition, surface treatment such as painting places a heavy burden on the environment and workers.
原子力プラントにおいては、SCCの発生を防止するために、高周波誘導加熱残留応力改善方法(Induction Heating Stress Improvement;IHSI)が行われている(特許文献1等参照)。この高周波誘導加熱残留応力改善方法は、原子炉圧力容器の配管等の溶接継手部の内面に生じた残留引張応力を除去するために、溶接継手部外周に高周波誘導コイルを配置し、高周波誘導コイルに高周波電流を流して溶接継手部及びその近傍の部分を加熱し、配管内に冷却水を流すことで、応力改善に必要な内外面温度差を発生させて、溶接継手部内面に生じた残留引張応力を低減するようにしている。 In nuclear power plants, in order to prevent the occurrence of SCC, a high frequency induction heating residual stress improvement method (Induction Heating Stress Improvement; IHSI) is performed (see Patent Document 1 and the like). This high frequency induction heating residual stress improvement method is arranged by arranging a high frequency induction coil on the outer periphery of the weld joint in order to remove the residual tensile stress generated on the inner surface of the weld joint such as a reactor pressure vessel pipe. A high-frequency current is applied to heat the welded joint and its nearby parts, and cooling water is allowed to flow through the pipe, creating a temperature difference between the inner and outer surfaces necessary for stress improvement, resulting in residual on the inner surface of the welded joint. The tensile stress is reduced.
上述の高周波誘導加熱残留応力改善方法は、配管の溶接継手部内面に生じた残留引張応力を低減するものであり、容器の溶接継手部外面の残留引張応力の低減には適用ができなかった。 The above-described high frequency induction heating residual stress improving method is to reduce the residual tensile stress generated on the inner surface of the welded joint portion of the pipe, and cannot be applied to reduce the residual tensile stress on the outer surface of the welded joint portion of the vessel.
そこで、本発明の目的は、容器の溶接継手部外面に生じた残留引張応力を低減することができる残留応力改善方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a residual stress improving method capable of reducing the residual tensile stress generated on the outer surface of the welded joint portion of the container.
上記目的を達成するために本発明は、応力腐食割れの発生を助長する環境で使用される容器の溶接継手部外面の残留引張応力を低減する残留応力改善方法であって、上記容器全体を高温に加熱した後、上記容器内面が冷却液体に接しないように上記容器を冷却液体に浸漬して、上記容器外面のみを冷却することで、上記容器外面を上記容器内面より収縮させて、上記溶接継手部外面に圧縮応力を生じさせるようにするものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a residual stress improving method for reducing the residual tensile stress of the outer surface of a welded joint of a container used in an environment that promotes the occurrence of stress corrosion cracking. The container is immersed in the cooling liquid so that the inner surface of the container does not come into contact with the cooling liquid, and only the outer surface of the container is cooled, so that the outer surface of the container is contracted from the inner surface of the container and the welding is performed. A compressive stress is generated on the outer surface of the joint.
ここで、上記容器全体を、上記溶接継手部が劣化する温度を超えない温度に加熱しても良い。 Here, you may heat the said whole container to the temperature which does not exceed the temperature which the said welded joint part deteriorates.
本発明によれば、容器の溶接継手部外面に生じた残留引張応力を低減することができるという優れた効果を奏する。 According to the present invention, there is an excellent effect that the residual tensile stress generated on the outer surface of the welded joint portion of the container can be reduced.
本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1(a)は本発明の一実施形態に係る残留応力改善方法を説明するための容器の平面図であり、図1(b)は図1(a)のb−b線矢視図である。図2は、容器を冷却液体に浸漬した状態を示す、容器及び液体槽の側断面図である。図3は、図1(b)のA部拡大図である。 Fig.1 (a) is a top view of the container for demonstrating the residual stress improvement method which concerns on one Embodiment of this invention, FIG.1 (b) is a bb arrow line view of Fig.1 (a). is there. FIG. 2 is a side cross-sectional view of the container and the liquid tank showing a state where the container is immersed in the cooling liquid. FIG. 3 is an enlarged view of a portion A in FIG.
図1に示す容器(圧力容器やその他容器等)10は、容器外面に海水に含まれる塩素(Cl)等のSCCの発生を助長する物質が付着する環境で使用されるものである。 A container (pressure container, other container, etc.) 10 shown in FIG. 1 is used in an environment where substances that promote the generation of SCC such as chlorine (Cl) contained in seawater adhere to the outer surface of the container.
図1に示すように、容器10は、複数の母材11、12、13と、母材11と母材12とを接合する溶接継手部(縦溶接継手部)14と、母材11及び母材12と母材13とを接合する溶接継手部(周溶接継手部)15とからなる。これら母材11、12、13、及び、溶接継手部14、15は、SCC感受性を有する材料(例えば、ステンレス鋼やニッケル基合金等)からなる。
As shown in FIG. 1, the
次に、本実施形態に係る残留応力改善方法について説明する。 Next, the residual stress improvement method according to this embodiment will be described.
本実施形態に係る残留応力改善方法は、容器10製造の最後の工程、つまり少なくとも溶接継手部14、15を形成する溶接工程よりも後の工程で行うものとする。
The residual stress improving method according to the present embodiment is performed in the final step of manufacturing the
まず、容器10を炉等(図示せず)を用いて容器10全体を加熱する。その際、容器10全体を、溶接継手部14、15が劣化する温度を超えない温度(例えば、600℃程度)に加熱する。
First, the
次いで、図2に示すように、加熱した高温状態の容器10をクレーン等(図示せず)で吊り下げ、容器10の内面16が冷却液体(冷却水又は冷却油)17に接しないように(つまり、容器10の内部に冷却液体17が入らないように)容器10を液体槽(水槽又は油槽)18内の冷却液体17に浸漬して、容器10の外面19のみを冷却する。このように、容器10の内面16が冷却液体17に接しないようにしつつ、冷却液体17により容器10の外面19のみを冷却することで、溶接継手部14、15及びその近傍の部分に残留応力の改善に必要な大きな内外面温度差を発生させることが可能となる。
Next, as shown in FIG. 2, the heated high-
例えば、冷却液体17の温度は20℃程度とする。容器10を冷却液体17に浸漬する際には、液体槽18に設けられる撹拌装置(図示せず)により冷却液体17を適宜撹拌することで、容器10の外面19を効率的に(均一に)冷却することができる。
For example, the temperature of the
本実施形態に係る残留応力改善方法の作用を説明する。 The operation of the residual stress improvement method according to this embodiment will be described.
本実施形態に係る容器10においては、図3に示すように、溶接時の入熱・冷却に起因して、母材11、12、13と溶接継手部14、15との境界である熱影響部(Heat−Affected Zone)20においてクロム(Cr)が欠乏すると共にその熱影響部20の外面19に残留引張応力Sが作用し、且つ、その熱影響部20の外面19に塩素(Cl)等のSCC発生を助長する物質が付着することで、熱影響部20においてSCCが発生することがあることが判っている。
In the
そこで、本実施形態では、容器10全体を高温に加熱した後、容器10の内面16が冷却液体17に接しないように容器10を冷却液体17に浸漬して、容器10の外面19のみを冷却することで、容器10の外面19を容器10の内面16より収縮させて、溶接継手部14、15及びその近傍の部分の外面19に生じた残留引張応力SをSCCが発生しない程度に十分に低減し、又は、溶接継手部14、15及びその近傍の部分の外面19に圧縮応力を生じさせるようにしている。このように、本実施形態によれば、SCC発生の原因の一つである溶接継手部14、15の外面19に生じた残留引張応力Sを低減して、SCCの発生を防止することが可能となる。
Therefore, in this embodiment, after heating the
また、本実施形態では、容器10を液体槽18内の冷却液体17に浸漬することで、容器10の外面19を冷却するものとしたため、溶接継手部14、15の外面19を均一に冷却することが可能となる。
In this embodiment, since the
また、本実施形態によれば、溶接継手部14、15の外面19に生じた残留引張応力Sを低減することができるため、容器10に高価な耐SCC感受性を有する材料を使用する必要はなくなり、また溶接も汎用技術で対応することが可能となる。また、容器10の表面に塗装等の表面処理を施す必要がなくなり、環境や作業者に負荷を与えることがなくなる。
Moreover, according to this embodiment, since the residual tensile stress S generated on the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, It is possible to take other various embodiment.
例えば、容器10の内部への冷却液体17の浸入を防止するために、容器10を液体槽18内の冷却液体17に浸漬する際に、容器10に蓋を仮止めしておいても良い。
For example, in order to prevent the
10 容器
14 溶接継手部(縦溶接継手部)
15 溶接継手部(周溶接継手部)
16 内面
17 冷却液体
19 外面
10
15 Welded joint (surround welded joint)
16
Claims (2)
上記容器全体を高温に加熱した後、上記容器内面が冷却液体に接しないように上記容器を冷却液体に浸漬して、上記容器外面のみを冷却することで、上記容器外面を上記容器内面より収縮させて、上記溶接継手部外面に圧縮応力を生じさせるようにすることを特徴とする残留応力改善方法。 A residual stress improvement method for reducing residual tensile stress on the outer surface of a welded joint of a container used in an environment that promotes the occurrence of stress corrosion cracking,
After heating the entire container to a high temperature, the container outer surface contracts from the container inner surface by immersing the container in the cooling liquid so that the container inner surface does not contact the cooling liquid and cooling only the container outer surface. A compressive stress is generated on the outer surface of the weld joint.
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