JPS60255268A - 肉盛溶接あるいは異材継手溶接境界部のはくり割れ防止方法 - Google Patents

肉盛溶接あるいは異材継手溶接境界部のはくり割れ防止方法

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JPS60255268A
JPS60255268A JP10855184A JP10855184A JPS60255268A JP S60255268 A JPS60255268 A JP S60255268A JP 10855184 A JP10855184 A JP 10855184A JP 10855184 A JP10855184 A JP 10855184A JP S60255268 A JPS60255268 A JP S60255268A
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JP
Japan
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welding
steel
hydrogen
less
low
Prior art date
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JP10855184A
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English (en)
Inventor
Yuzuru Miura
譲 三浦
Ikuo Wakamoto
郁夫 若元
Toshiro Kobayashi
敏郎 小林
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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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
    • B23K9/232Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded of different metals

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、肉盛溶接あるいは異材継手溶接境界部のはぐ
り割れ防止法に関する。より詳しくは、温度450℃以
上、水素圧150Kf/−以上の高温・高圧の水素環境
で使用される圧力溶器や配管の肉盛溶接あるいは異材継
手溶接境界部の水素によるはぐり割れ防止方法に関する
石油精製9石炭液化及び肥料プラントなどに使用される
リアクター等の圧力容器の内面や配管は、耐水素浸食性
、耐食性の必要性から、フェライト系ステンレス、オー
ステナイト系ステンレスあるいは高1qi合金の肉盛溶
接や異材継手溶接が多く用いられている。
第3図は、従来の圧力容器内面の肉盛溶接の場合を示し
、1はフェライト系ステンレス、オーステナイト系ステ
ンレスあるいは高 N1合金などの肉盛溶接金属を、2
はO−4−Mo鋼、Or−M。
鋼、Mn−Mo鋼あるいはMn−Mo−1[1鋼等の低
合金銅からなる被肉盛材料(母材)を示す。また、第4
図は、配管の異材継手溶接の場合を示し、4はフェライ
ト系ステンレス、オーステナイト系ステンレスあるいは
高N1合金からなる被溶接材料を、5はO−−)Mo 
鋼、Or−Mo鋼、Mn−Mo 鋼あるいはMn−Mo
−1(i鋼等の低合金鋼からなる被溶接材料を、6はフ
ェライト系ステンレス、オーステナイト系ステンレスあ
るいは高置合金からなる継手溶接金属を示す。
しかし、第6図、第4図のような異材を直接溶接する従
来法の場合には、温度450℃以上、水素圧150Kg
/d以上の高温・高圧の水素環境ではその水素が機器運
転中に圧力容器や配管の内表面から容器壁内部まで拡散
し、吸蔵される。そして、運転休止の際など容器や管の
温度が降下すると、容器壁内部に吸蔵されていた水素が
溶接金属と母材との境界層を脆化させるため、遅れ割れ
に類似した第5図や第6図に示すようなはぐり割れ6を
生じ、装置保安上の大きな問題となっている。
発明が解決しようとする問題点 各種リアクター等の圧力容器や配管の水素環境は、より
高温・高圧化すると予想され、前述の水素によるはぐり
割れを完全に防止することが必要となっている。これに
対し、現状では、このはぐり割れの防止技術は未確立の
状態であり、本技術を確立することが強く望まれている
本発明は、かかる要求を満足すべく完成されたものであ
る。
本発明は、温度450℃以上、水素圧150に4/、=
d以上の高温・高圧の水素環境で使用される圧力容器や
配管の肉盛溶接あるいは異材継手溶接境界部の水素によ
るはぐり割れを防止する方法において、O−+MO@l
 、 Or−MO鋼、Mn−M。
鋼又はMn−Mo −Ni 鋼等の低合金鋼からなる被
肉盛材あるいは被継手溶接材と、ステンレス鋼又は高N
1合金等からなる肉盛溶接材あるいは継手溶接材の中間
に、該被肉盛材あるいは被継手溶接材とほぼ同材質で、
C量a、osx以下の極低炭素低合金鋼、またはC量o
、o sx以下、Ni量5%以下、Nb+Ta合計量1
.2X以下を添加した低合金鋼を予め下盛溶接しておく
ことを特徴とする、肉盛溶接あるいは異材継手溶接境界
部のはぐり割れ防止方法に関する。
すなわち、本発明は、各種ステンレス鋼あるいは高N1
合金の肉盛溶接あるいは異材継手溶接などに際し、あら
かじめ各種の低合金鋼からなる被肉盛あるいは被継手溶
接母材とほぼ同材質で、C量0.03%以下の極低炭素
とした低合金鋼およびC量0808%以下とし、Ni量
5%以下、lJb+Ta合計量1.2%以下を添加した
低合金鋼を、肉盛溶接又は開先面にバタリング溶接して
おき、その上に必要な各種ステンレス鋼あるいは高N1
合金を肉盛溶接あるいは異材継手溶接を行う方法である
。この方法により、溶接境界部に生じるボンドマルテン
ザイトの炭素量を低減し、水素脆化感受性の低い低炭素
ボンドマルテンサイトにすることと、また焼鈍による浸
炭で境界部粗粒オーステナイト結晶粒界に生ずる水素脆
化感受性の高いOr炭化物等の生成を防止することによ
り、はぐり割れを防止することができる。
本発明方法は、温度450℃以上、水素圧150 K9
/a/1以上の高温・高圧水素を取りあっかう圧力容器
や配管等で、各種ステンレス鋼あるいは高N土合金を肉
盛溶接あるいは異材継手溶接を施工する溶接構造物に適
当できる。
次に、本発明方法を図面に基づき説明する。
第1図及び第2図に、本発明の実施態様を示す。第1図
は、肉盛溶接の場合を示す。図中、1はフェライト系ス
テンレス、オーステナイト系ステンレスあるいは高N1
合金からなる肉盛溶接金属、2はC!−)MO鋼、’O
r−M’O鋼、 Mn −MO鋼あるいはMn−Mo−
Ni鋼等の低合金鋼からなる被肉盛材料(母材)、7は
被肉盛材料(母材)2とほぼ同材質で、C量0.05%
以下の極低炭素とした低合金鋼下盛材料あるいはC量1
108%以下、Ni量5%以下、F1b+Ta合計量1
.2%以下を添加した低合金鋼下盛り溶接材料を示す。
また、第2図は、異材継手溶接の場合を示す。
図中、4はフェライト系ステンレス、オーステナイト系
ステンレスあるいは高N1合金からなる被溶接材料、5
はO−)Mo鋼、 Cr −Mo鋼、Mn−Mo鋼ある
いはMn−Mo−Mi鋼等低合金鋼からなる被溶接材料
、6はフェライト系ステンレス。
オーステナイト系ステンレスあるいは高N1合金からな
る継手溶接金属、7は被溶接材料5とほぼ同材質で、C
量0.05%以下の極低炭素とした低合金鋼下盛溶接材
料あるいはC量α08%以下、Ni量5%以下、[b+
Ta合計針1.2%以下を添加した低合金鋼下盛溶接材
料(バタリング溶接材料)である。
以上のように、どちらの場合も低合金鋼からなる母材2
又は5と必要とする肉盛溶接金属1又は継手溶接金属6
との間に、C″i 0.03%以下の極低炭素あるいは
C量[1L08%以下、Ni量5%以下、jib + 
Ta合計t 1.2 X以下からなり、他は低合金鋼2
又は5とほぼ同材質からなる材料を下盛溶接することで
、機器運転中の水素によるはぐり割れ発生を防止する溶
接方法である。
作用 はぐり割れは、O−4−Mo@、 Or−Mo鋼、Mn
−Mo 鋼あるいはMn−Mo−1i鋼などから寿る低
合金鋼(C計0.12〜0.25N)とフェライト系ス
テンレス、オーステナイト系ステンレスあるいは高N1
合金からなる溶接金属との境界部のボンドマルテンサイ
ト組織部や、や\溶接金属に入った粗粒オーステナイト
の結晶粒界に沿って生ずる。これは、硬いボンドマルテ
ンサイトや溶接後の焼鈍(熱処理)により、粗粒オース
テナイト結晶粒界に生成した炭化物(Or。
Mo等の)が水素脆化しやすいことと、異材溶接部に生
じやすい残留応力の存在と異材溶接部の水素溶解度の差
による冷却時の局部的な拡散性水素の集積の3要素の相
乗作用によるものと考えられる。ここで、水素は機器運
転中に拡散吸収するもので、その吸蔵水素量は、運転中
の水素の温度・圧力の増加に伴ない増加し、温度450
℃、水素圧150Kg/−以上の条件で特にはぐり割れ
が発生し易い。
しかし、本発明のように、各種の低合金鋼からなる被溶
接材料2又は5にC財:α03%以下の極低炭素または
C量008%以下、尺土計5%以下、Nb + Ta合
計量1,2%を添加した他元素は、被溶接材料2又は5
とほぼ同等の低合金を下盛り又はバタリング溶接、金属
7を溶接し、その上に各種ステンレスあるいは高N1合
金1又は6を溶接すると、下盛り又はバタリング溶接金
属7と肉盛溶接金属1又は6の異材溶接部に生ずるボン
ドマルテンサイトの炭素量が少なく、水素脆化感受性の
小さい低炭素マルテンサイトとなる。また[’b+Ta
を添加したものでは、下盛り又はバタリング溶接金属7
中のCはubaとして固定されるため、溶接後の焼鈍(
熱処理)によっても、各種ステンレスあるいは高[i合
金溶接金属1又は6中への浸炭(Cの拡散)は阻止され
る結果、溶接金属1又は6の粗大結晶粒の粒界の炭化物
析出も軽減される。
このように、C量α03に以下の極低炭素、あるいはC
量0,08%以下、Ni量5%以下、1(b + Ta
合計! 1.2 X以下からなる低合金鋼を下盛り又は
バタリング溶接金属7として溶接することにより、水素
脆化しやすい高炭素マルテンサイトや炭化物の生成が防
止されるため、境界部のはぐり割れ6は防止される。
ここで、下盛り又はバタリング溶接材7の化学成分の量
的影響についてみると、Nb+TaはC量が003%以
下の場合には、[b + Taを添加しなくてもはぐり
割れは防止可能であるが、C量が003%を超えると、
はくヤ割れが発生し易くなるため、C駄の8〜12倍程
度のub+Ta の添加が必要である。しかし、[1)
+Taの添加量が増加するに伴ない、溶接金属の靭性が
低下し、1.2%を超えると、肉盛溶接部の曲げ試験に
おいて割れが発生する問題があり1その添加練上限値は
1,2%迄とする。また、l(iはこのl(b + T
a添加による溶接金属の靭性劣化を防止するだめに添加
するもので、Or It)+Ta量にもよるが、0.5
〜2.5%のNi 量添加が最も靭性向上の効果が得ら
れる。5%を超えると逆に溶接後熱処理による焼戻し脆
化が認められ、かつボンドはぐり割れ感受性が高くなる
傾向を有する。したがって、−上限値を5%迄とする。
同、C量を008%以下としたのは、Hb+’raの上
限値(1,2%)との関係から、被肉盛母材(C量[1
L12〜025%程度)の希釈を受けた溶接金属中のg
 b + T a / C比を8〜12に確保し、且つ
、できるだけ脆化の要因となるNb+Ta量の添加縫を
低く抑え得るだめである。
以下に、本発明の効果を実施例により説明する。
実施例 表1に、従来法および本発明法によるステンレス肉盛溶
接部のはぐり割れ性および曲げ性能を比較して示す。表
29表619表4は表1に使用した母材、ステンレス肉
盛材および下盛用溶接材料の化学成分を示す。試料1,
2.3は被肉盛溶接材(母材)に直接ステンレス鋼を肉
盛溶接する従来法の場合で、肉盛ステンレスの材質に関
係なく、いずれも温度450℃、水素圧150Kg/c
j1以上の高温高圧水素中への曝露試験ではぐり割れが
発生した。
これに対し、試料4〜10は本発明による下盛溶接を実
施したもので、試料5のN’b + Ta無添加で、0
.05 X Oの場合では、水素曝露条件の厳しい場合
に微少な割れが認められたが、試料乙の002%Cでは
、はくり割れは発生せず、従来法に比較すると著しく良
好な耐はくり割れ性を有し、また良好な曲げ性能を得た
また、試料11は、ub量が過大な場合、試料12はN
i量が過大な場合を比較として示すが、tib過犬過大
合は、耐はくり割れ性は良好であるが、曲げ性能が不良
である。また反1過大な場合は、耐はくり割れ性ならび
に曲げ性能も不良であることがわかる。
表 2 被肉盛材の成分 表 3 肉盛材の成分 表 4 下盛材料の成分
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は、本発明の実施態様を示し、第1図
は肉盛溶接の場合を、第2図は異材継手溶接の場合を示
す。第3図及び第4図は、夫々従来の肉盛溶接及び異材
継手溶接の説明図である。第5図及び第6図は、夫々第
6図及び第4図に示した方法で溶接を行った場合のはぐ
り割れ発生の様子を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 温度450℃以上、水素圧1sOKy/−以上の高温・
    高圧の水素環境で使用される圧力容器や配管の肉盛溶接
    あるいは異材継手溶接境界部の水素によるはぐり割れを
    防止する方法において、0−−iMo鋼、Or−Mo鋼
    、 Mn−Mo鋼又はMn−Mo−[1鋼等の低合金鋼
    からなる被肉盛材あるいは被継手溶接材と、ステンレス
    鋼又は高N1合金等からなる肉盛溶接材あるいは継手溶
    接材の中間に、該被肉盛材あるいは被継手溶接材とほぼ
    同材質で、C量α05X以下の極低炭素低合金鋼、また
    はC量α08X以下、鼠量5X以下、Nb+Ta合計量
    1.2%以下を添加した低合金鋼を予め下盛溶接してお
    くことを特徴とする、肉盛溶接あるいは異材継手溶接境
    界部のはぐり割れ防止方法。
JP10855184A 1984-05-30 1984-05-30 肉盛溶接あるいは異材継手溶接境界部のはくり割れ防止方法 Pending JPS60255268A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002139190A (ja) * 2000-11-06 2002-05-17 Ing Shoji Kk 耐熱性・耐磨耗性ベンド管及びその製造方法
JP2010519053A (ja) * 2007-02-27 2010-06-03 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー 軸方向の大きい塑性歪みに適応する炭素鋼構造およびパイプライン中の耐食合金溶接部

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