JPH0670257B2 - 低炭素オーステナイトステンレス鋼製凝縮熱交換器胴体の熱処理方法 - Google Patents
低炭素オーステナイトステンレス鋼製凝縮熱交換器胴体の熱処理方法Info
- Publication number
- JPH0670257B2 JPH0670257B2 JP24547888A JP24547888A JPH0670257B2 JP H0670257 B2 JPH0670257 B2 JP H0670257B2 JP 24547888 A JP24547888 A JP 24547888A JP 24547888 A JP24547888 A JP 24547888A JP H0670257 B2 JPH0670257 B2 JP H0670257B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat exchanger
- heat treatment
- stainless steel
- exchanger body
- austenitic stainless
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ガス中の水蒸気を凝縮させるオーステナイト
ステンレス鋼製の凝縮熱交換器胴体の熱処理方法に係
り、特に塩素イオンが混入するようなガスを扱う凝縮熱
交換器胴体における溶接部の高残留応力部に貫粒型応力
腐食割れが発生するのを防止するために溶接残留応力の
低減を図る熱処理方法に関する。
ステンレス鋼製の凝縮熱交換器胴体の熱処理方法に係
り、特に塩素イオンが混入するようなガスを扱う凝縮熱
交換器胴体における溶接部の高残留応力部に貫粒型応力
腐食割れが発生するのを防止するために溶接残留応力の
低減を図る熱処理方法に関する。
［従来の技術］ 凝縮熱交換器の例として、原子炉の排ガス処理において
は、原子炉での放射線による水の分解に起因して発生し
た排ガス中の酸素と水素を再結合させて水蒸気となし、
その後、排ガス体積を減らすために凝縮熱交換器に通し
て水蒸気分を凝縮させることが行われている。従来、か
かる凝縮熱交換器では応力腐食割れは起こらないと一般
に考えられており、従って、応力腐食割れが起こらない
機器に通常使用されることになっている比較的安価なSU
S304ステンレス鋼が用いられ、しかも溶接残留応力低減
策も実施されていない。
は、原子炉での放射線による水の分解に起因して発生し
た排ガス中の酸素と水素を再結合させて水蒸気となし、
その後、排ガス体積を減らすために凝縮熱交換器に通し
て水蒸気分を凝縮させることが行われている。従来、か
かる凝縮熱交換器では応力腐食割れは起こらないと一般
に考えられており、従って、応力腐食割れが起こらない
機器に通常使用されることになっている比較的安価なSU
S304ステンレス鋼が用いられ、しかも溶接残留応力低減
策も実施されていない。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、凝縮熱交換器に送り込まれるガス中には若干の
塩素イオンが混入していることがある。凝縮熱交換器の
水蒸気凝縮ゾーンでは乾燥と湿潤状態が繰り返されてお
り、このゾーンに塩素イオンが流入すると塩素イオンが
濃縮され、凝縮熱交換器に応力腐食割れが生じ易くなる
ことを本発明者らは発見した。
塩素イオンが混入していることがある。凝縮熱交換器の
水蒸気凝縮ゾーンでは乾燥と湿潤状態が繰り返されてお
り、このゾーンに塩素イオンが流入すると塩素イオンが
濃縮され、凝縮熱交換器に応力腐食割れが生じ易くなる
ことを本発明者らは発見した。
ところで、従来、圧延鋼板、パイプ等の一様肉厚で単純
形状のオーステナイトステンレス鋼部材において、粒界
腐食を防ぐ方法として1000〜1100℃より急冷する固溶化
熱処理があるが、これを凝縮熱交換器の如く複雑で種々
の肉厚を有する溶接構造物に適用すると、温度管理が非
常に困難な他、変形を起こす欠点があった。変形は、高
温加熱時に重力が原因で起こるものと、急冷時に収縮量
の違いより起こるものがあるが、いずれも熱交換器機能
上支障をきたす。
形状のオーステナイトステンレス鋼部材において、粒界
腐食を防ぐ方法として1000〜1100℃より急冷する固溶化
熱処理があるが、これを凝縮熱交換器の如く複雑で種々
の肉厚を有する溶接構造物に適用すると、温度管理が非
常に困難な他、変形を起こす欠点があった。変形は、高
温加熱時に重力が原因で起こるものと、急冷時に収縮量
の違いより起こるものがあるが、いずれも熱交換器機能
上支障をきたす。
又、Ｃ含有率0.03％以下の極低炭素ステンレス鋼（例え
ばSUS316L等）の使用は、SUS304に比べ優れた耐食性を
もたらすが応力腐食割れを完全防止する決定的手段では
なかった。特に塩素イオンの濃縮環境では割れが発生す
ることが確認されている。
ばSUS316L等）の使用は、SUS304に比べ優れた耐食性を
もたらすが応力腐食割れを完全防止する決定的手段では
なかった。特に塩素イオンの濃縮環境では割れが発生す
ることが確認されている。
このように、凝縮熱交換器の応力腐食割れ防止策として
は、上記従来一般の方法は満足すべき解決手段とはなら
ない。
は、上記従来一般の方法は満足すべき解決手段とはなら
ない。
従って本発明は、上述の諸点に鑑み、凝縮熱交換器の貫
粒型応力腐食割れを防止するため、変形せず残留応力を
低下させるに有効且つ簡易な熱処理方法を提供すること
を目的とする。
粒型応力腐食割れを防止するため、変形せず残留応力を
低下させるに有効且つ簡易な熱処理方法を提供すること
を目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明は炭素量を低減したオーステナイトステンレス鋼
製凝縮熱交換器胴体を1000〜1100℃に保持した後、100
℃/Hr以下の冷却速度で徐冷することを特徴とする低炭
素オーステナイトステンレス鋼製凝縮熱交換器胴体の熱
処理方法を提供するものである。
製凝縮熱交換器胴体を1000〜1100℃に保持した後、100
℃/Hr以下の冷却速度で徐冷することを特徴とする低炭
素オーステナイトステンレス鋼製凝縮熱交換器胴体の熱
処理方法を提供するものである。
［作用］ 前述したように、凝縮熱交換器がその使用環境、機能
上、容易に腐食される事象及びメカニズムを本発明者ら
は新たに発見した。凝縮熱交換器胴体内面の水蒸気凝縮
ゾーンの環境は、温度約102℃で、湿度100％の湿り状態
となっており、胴体上部は凝縮液滴が少ないため、常に
乾燥湿潤を繰り返している。このゾーンに塩素イオンが
流入した場合、乾燥過程で塩素イオンが濃縮される現象
が起こり、いずれは高塩素イオン濃縮環境を生じてしま
う。このように、凝縮熱交換器は、塩素イオン持ち込み
のある場合、機能上高腐食ポテンシャルを有している事
が新たに確認された。
上、容易に腐食される事象及びメカニズムを本発明者ら
は新たに発見した。凝縮熱交換器胴体内面の水蒸気凝縮
ゾーンの環境は、温度約102℃で、湿度100％の湿り状態
となっており、胴体上部は凝縮液滴が少ないため、常に
乾燥湿潤を繰り返している。このゾーンに塩素イオンが
流入した場合、乾燥過程で塩素イオンが濃縮される現象
が起こり、いずれは高塩素イオン濃縮環境を生じてしま
う。このように、凝縮熱交換器は、塩素イオン持ち込み
のある場合、機能上高腐食ポテンシャルを有している事
が新たに確認された。
ところが、本発明の熱処理方法に基づき、溶接後の凝縮
熱交換器を1000〜1100℃に加熱保持すると、材料は変形
抵抗が低下し、加工硬化、又は昇温過程の鋭敏化等の影
響を消し去り、残留応力が低下される上、析出したδフ
ェライトがオーステナイト地中に固溶し消失するため、
溶接部靱性が向上する。又、100℃/Hr以下の冷却速度に
管理することは、Cr炭素化物が結晶粒界に析出し粒界腐
食を引起こさない効果があることに加え、構造物全体を
均一に冷却できるため、肉厚差を有する部分の冷却速度
の違いにより生じる引張り応力、又は変形が生じない働
きがある。しかしその他の加熱温度の場合、700℃以下
では残留応力が材料の許容応力レベル以下にならず、10
00℃〜700℃付近の温度範囲ではオーステナイト溶接金
属にぜい化が起きる。また100℃/Hr以上の高速急冷は、
溶接構造物の変形を招き危険が生じる。この様に本発明
方法による条件以外では所望の効果が得られない。本発
明方法による条件によれば、変形の問題なく強度特性を
満足した残留応力低下効果が得られ、貫粒型応力腐食割
れを有効に防止できる。
熱交換器を1000〜1100℃に加熱保持すると、材料は変形
抵抗が低下し、加工硬化、又は昇温過程の鋭敏化等の影
響を消し去り、残留応力が低下される上、析出したδフ
ェライトがオーステナイト地中に固溶し消失するため、
溶接部靱性が向上する。又、100℃/Hr以下の冷却速度に
管理することは、Cr炭素化物が結晶粒界に析出し粒界腐
食を引起こさない効果があることに加え、構造物全体を
均一に冷却できるため、肉厚差を有する部分の冷却速度
の違いにより生じる引張り応力、又は変形が生じない働
きがある。しかしその他の加熱温度の場合、700℃以下
では残留応力が材料の許容応力レベル以下にならず、10
00℃〜700℃付近の温度範囲ではオーステナイト溶接金
属にぜい化が起きる。また100℃/Hr以上の高速急冷は、
溶接構造物の変形を招き危険が生じる。この様に本発明
方法による条件以外では所望の効果が得られない。本発
明方法による条件によれば、変形の問題なく強度特性を
満足した残留応力低下効果が得られ、貫粒型応力腐食割
れを有効に防止できる。
［実施例］ 以下、本発明の実施例を説明する。第１図は凝縮熱交換
器胴体の概要側面図であり、第２図はそのＡ−Ａ横断面
図である。胴板１にドレンポット（凝縮した水の溜り場
所）２、脚当板３、フランジ４、各種管台５が取付けら
れた一体溶接構造物である胴体は、炭素量を0.03％以下
に低くコントロールされたステンレス鋼（例えば、SUS3
16L,SUS304L,C含有率を0.03％以下としたSUS316等）の
板厚数mm〜数十mmの部材から構成されている。この中に
は不図示の管群が設けられ、管台５の１つから入った冷
却水が該管群中を流れ、他の管台５から流出し、他方、
鏡板６の入口から入った排ガス（若干の塩素イオンが混
入していることがある）は他の管台の１つから流出し、
その間、該排ガス中に含まれている水蒸気が冷却されて
凝縮し、ドレンポット２に溜って取りだされるように構
成される。ところで、上記胴体は、製作上、鏡板６部に
周溶接線、胴板１に長手溶接線、脚当板３部にすみ肉溶
接線があり、そこに高残留応力が存在している。よっ
て、中に管群を入れる前に、本発明に基づき、胴体の熱
処理を行うのであるが、熱処理に先立ち、拘束リング７
を胴体内部に挿入し、外周拘束バンド８で外部から締め
付けて、胴体を拘束する。以上の様な拘束治具を取付け
た凝縮熱交換器胴体を第３図に示す熱処理条件で熱処理
する。温度コントロールは、実態温度を熱電対で感知
し、加熱速度を100℃/Hr以下とし、1000℃〜1100℃で1H
r以下保持し、その後、冷却速度100℃/Hr以下で徐冷と
いう条件で実施する。熱処理終了後は上記拘束治具７、
８は取り出す。
器胴体の概要側面図であり、第２図はそのＡ−Ａ横断面
図である。胴板１にドレンポット（凝縮した水の溜り場
所）２、脚当板３、フランジ４、各種管台５が取付けら
れた一体溶接構造物である胴体は、炭素量を0.03％以下
に低くコントロールされたステンレス鋼（例えば、SUS3
16L,SUS304L,C含有率を0.03％以下としたSUS316等）の
板厚数mm〜数十mmの部材から構成されている。この中に
は不図示の管群が設けられ、管台５の１つから入った冷
却水が該管群中を流れ、他の管台５から流出し、他方、
鏡板６の入口から入った排ガス（若干の塩素イオンが混
入していることがある）は他の管台の１つから流出し、
その間、該排ガス中に含まれている水蒸気が冷却されて
凝縮し、ドレンポット２に溜って取りだされるように構
成される。ところで、上記胴体は、製作上、鏡板６部に
周溶接線、胴板１に長手溶接線、脚当板３部にすみ肉溶
接線があり、そこに高残留応力が存在している。よっ
て、中に管群を入れる前に、本発明に基づき、胴体の熱
処理を行うのであるが、熱処理に先立ち、拘束リング７
を胴体内部に挿入し、外周拘束バンド８で外部から締め
付けて、胴体を拘束する。以上の様な拘束治具を取付け
た凝縮熱交換器胴体を第３図に示す熱処理条件で熱処理
する。温度コントロールは、実態温度を熱電対で感知
し、加熱速度を100℃/Hr以下とし、1000℃〜1100℃で1H
r以下保持し、その後、冷却速度100℃/Hr以下で徐冷と
いう条件で実施する。熱処理終了後は上記拘束治具７、
８は取り出す。
次に、上述した実施例で得られた効果について説明す
る。
る。
１）残留応力低減効果 拘束溶接した小型試験模擬胴体を、溶接後種々な熱処理
温度で熱処理し、残留応力を測定した結果が第４図にあ
る。溶接したままのもので約35kgf/mm2程度の残留応力
のものが、本実施例により約10kgf/mm2以下に低下する
ことがわかる。
温度で熱処理し、残留応力を測定した結果が第４図にあ
る。溶接したままのもので約35kgf/mm2程度の残留応力
のものが、本実施例により約10kgf/mm2以下に低下する
ことがわかる。
２）溶接金属の延性・靱性の回復 第５図に溶接金属の延性、靱性に及ぼす溶接後熱処理の
影響を示す。各種熱処理温度にて衝撃試験・引張試験・
顕微鏡観察をした結果、800℃付近の熱処理温度では延
性・靱性がともに低下するが、実施例の1000〜1100℃に
おいては回復し更に向上する。
影響を示す。各種熱処理温度にて衝撃試験・引張試験・
顕微鏡観察をした結果、800℃付近の熱処理温度では延
性・靱性がともに低下するが、実施例の1000〜1100℃に
おいては回復し更に向上する。
３）粒界型応力腐食割れに及ぼす影響 本実施例の部材において、低温鋭敏化処理を実施したも
のとしないもの２ケースについて改良型ストラウス試験
を行ったが、いずれも割れを生じず、耐粒界型応力腐食
割れ性能を有している事が確認された。
のとしないもの２ケースについて改良型ストラウス試験
を行ったが、いずれも割れを生じず、耐粒界型応力腐食
割れ性能を有している事が確認された。
４）貫粒型応力腐食割れに及ぼす影響 本実施例の熱処理をした胴体を沸騰MgCl2に浸漬させる
試験を実施した。溶接したままのものでは、長手溶接
部、周溶接部、当板すみ肉部の全ての部分に割れを生じ
たが、本実施例の熱処理をしたものでは、全く割れが起
こらなかった。
試験を実施した。溶接したままのものでは、長手溶接
部、周溶接部、当板すみ肉部の全ての部分に割れを生じ
たが、本実施例の熱処理をしたものでは、全く割れが起
こらなかった。
５）変形量の測定 本熱処理前後に凝縮熱交換器胴体の寸法測定を行い変形
量を調べたが、熱交換器製作公差2mm以内に納まる変形
量で、管台の変形も全く起こらなかった。
量を調べたが、熱交換器製作公差2mm以内に納まる変形
量で、管台の変形も全く起こらなかった。
以上説明した通り、本実施例によると胴体の変形を防止
し且つ溶接部残留応力を低減させ、耐食性向上の効果が
ある。
し且つ溶接部残留応力を低減させ、耐食性向上の効果が
ある。
［発明の効果］ 本発明によれば、凝縮熱交換器胴体の変形を抑え、溶接
部残留応力が低減され、貫粒型応力腐食割れを予防する
効果がある。それによって、低炭素ステンレス鋼製熱交
換器胴体のメインテナス性、信頼性が向上し、分解点検
の頻度が減り、製品寿命が増すメリットがある。
部残留応力が低減され、貫粒型応力腐食割れを予防する
効果がある。それによって、低炭素ステンレス鋼製熱交
換器胴体のメインテナス性、信頼性が向上し、分解点検
の頻度が減り、製品寿命が増すメリットがある。
第１図は本発明の一実施例に係る凝縮熱交換器胴体側
図、第２図はそのＡ−Ａ断面図、第３図は熱処理条件を
表す図、第４図は残留応力に及ぼす溶接後熱処理の影響
の図、第５図は溶接金属の延性、靱性に及ぼす影響を示
す図である。 １……胴板、２……ドレンポット ３……脚当板、４……フランジ ５……各種管台、６……鏡板 ７……拘束リング、８……外周拘束バンド
図、第２図はそのＡ−Ａ断面図、第３図は熱処理条件を
表す図、第４図は残留応力に及ぼす溶接後熱処理の影響
の図、第５図は溶接金属の延性、靱性に及ぼす影響を示
す図である。 １……胴板、２……ドレンポット ３……脚当板、４……フランジ ５……各種管台、６……鏡板 ７……拘束リング、８……外周拘束バンド
フロントページの続き (72)発明者 佐川 渉 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 小圷 斌 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 服部 成雄 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内
Claims (2)
- 【請求項１】炭素量を0.03％以下に低減したオーステナ
イトステンレス鋼製凝縮熱交換器胴体を1000〜1100℃に
保持した後、100℃/Hr以下の冷却速度で徐冷することを
特徴とする低炭素オーステナイトステンレス鋼製凝縮熱
交換器胴体の熱処理方法。 - 【請求項２】前記凝縮熱交換器胴体を熱変形防止用円形
治具で拘束した状態にて前記熱処理を行う請求項１記載
の低炭素オーステナイトステンレス鋼製凝縮熱交換器胴
体の熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24547888A JPH0670257B2 (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | 低炭素オーステナイトステンレス鋼製凝縮熱交換器胴体の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24547888A JPH0670257B2 (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | 低炭素オーステナイトステンレス鋼製凝縮熱交換器胴体の熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0293022A JPH0293022A (ja) | 1990-04-03 |
| JPH0670257B2 true JPH0670257B2 (ja) | 1994-09-07 |
Family
ID=17134258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24547888A Expired - Fee Related JPH0670257B2 (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | 低炭素オーステナイトステンレス鋼製凝縮熱交換器胴体の熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0670257B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4706814B2 (ja) * | 2001-07-18 | 2011-06-22 | 株式会社Ｉｈｉ | 管内面の応力腐食割れ形成方法及び装置 |
| JP4969221B2 (ja) * | 2006-11-28 | 2012-07-04 | 三菱重工業株式会社 | 劣化部の再生方法、劣化部の再生装置 |
| KR100809029B1 (ko) * | 2007-06-05 | 2008-03-03 | 이정걸 | 스테인레스강의 무산화 열처리 방법 |
-
1988
- 1988-09-29 JP JP24547888A patent/JPH0670257B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0293022A (ja) | 1990-04-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8322592B2 (en) | Austenitic welding material, and preventive maintenance method for stress corrosion cracking and preventive maintenance method for intergranular corrosion, using same | |
| CN106536777A (zh) | 铁素体系不锈钢及其制造方法、以及以铁素体系不锈钢作为构件的热交换器 | |
| MXPA06008027A (es) | Acero inoxidable austenitico, metodo de fabricacion del mismo y estructura que utiliza el mismo. | |
| JPH0670257B2 (ja) | 低炭素オーステナイトステンレス鋼製凝縮熱交換器胴体の熱処理方法 | |
| CN109504916B (zh) | 一种含铜钛高强度高耐蚀奥氏体不锈钢及其制备方法 | |
| JPH01230724A (ja) | 熱交換器の熱処理方法 | |
| Kain et al. | Controlling corrosion in the back end of fuel cycle using nitric acid grade stainless steels | |
| Saluja et al. | Depiction of detrimental metallurgical effects in grade 304 austenitic stainless steel arc welds | |
| JPH08134538A (ja) | 耐食低合金鋼の製造方法 | |
| JP2014005509A (ja) | 高耐食性オーステナイト系ステンレス鋼及び溶接継手構造 | |
| JPH1180905A (ja) | 耐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼及びその用途 | |
| JP3928200B2 (ja) | 耐高温溶接割れ性および溶接熱影響部の靭性に優れるフェライト系耐熱鋼 | |
| JP3470250B2 (ja) | 高Ｃｒオーステナイト鋼の耐食性改善熱処理方法 | |
| JPS59107068A (ja) | ニツケル基合金溶接部の処理法 | |
| JPH09111335A (ja) | ２相ステンレス鋼の熱処理法 | |
| RU2291222C1 (ru) | Железо-хромникелевый сплав | |
| JP6049256B2 (ja) | フェライト系耐熱鋼の耐酸化処理方法 | |
| De Bruycker et al. | Root Cause Analysis of the Unexpected Behaviour of a Flaked Material Under Irradiation and Transferability to the Doel 3/Tihange 2 Reactor Pressure Vessels | |
| JPS60238423A (ja) | 二相系ステンレス鋼の溶接部の耐食性改善方法 | |
| Bernasovský et al. | Welded joint failure of austenitic creep resisting Cr-Mn steel | |
| JPS6039118A (ja) | 耐粒界腐食性及び耐粒界応力腐食割れ性にすぐれた含ホウ素オ−ステナイト系ステンレス鋼の製造方法 | |
| JPS60138053A (ja) | 犠牲防食を施して用いる温水機器用フエライト系ステンレス鋼 | |
| JPH0649915B2 (ja) | 原子炉炉心機器用ステンレス鋼とその製造方法 | |
| US20040238375A1 (en) | Method for the protection against corrosion of a steel part made of austentic or semi-austentic steel during the production of sulfuric acid | |
| JPH0336239A (ja) | オーステナイト鉄基合金 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |