JPS6068176A - 厚板Cr―Mo―V系耐熱鋼の突合わせ溶接方法 - Google Patents

厚板Cr―Mo―V系耐熱鋼の突合わせ溶接方法

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JPS6068176A
JPS6068176A JP17757983A JP17757983A JPS6068176A JP S6068176 A JPS6068176 A JP S6068176A JP 17757983 A JP17757983 A JP 17757983A JP 17757983 A JP17757983 A JP 17757983A JP S6068176 A JPS6068176 A JP S6068176A
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buttering
alloy
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Koji Arita
幸司 有田
Yasuo Murai
康生 村井
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel 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
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/001Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
    • B23K35/004Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces at least one of the workpieces being of a metal of the iron group

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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、低合金鋼の溶接において遭遇することの多い
応力除去焼鈍(SR)割れを少々くする突合わせ溶接方
法に関し、特に厚板材のはめ込み溶接継手に対する突合
わせ溶接方法に関するものである。
SR割れの発生原因については、溶接熱影響部あるいは
溶接金属部に生成する結晶粒粗大化域に、高い引張残留
応力が負荷された状態でSR処理を行なうためであると
考えられているが、SR割れ感受性は合金成分によって
累々り、特にCr−MO=■成分系成分表る鋳鋼や鍛鋼
の厚板突合わせ溶接継手ではSR割れ発生の頻度が高い
。例えばとのような成分系からなる高温圧力容器のノズ
ルや蓋などのはめ込み溶接部では、特に熱影響部のSR
割れを発生させる恐れが強く、高温圧力容器であること
から重大な事故に波及する危険性を秘めている。その為
SR割れについては1.従来から冶金現象としての理論
的検討、割れ感受性に対する合金組成の検討あるいは溶
接施工法に関する検討が進められ、夫々成果を得ている
が、前述の厚板のはめ込み溶接継手即ち裏波溶接を必要
とするような継手に対してどのような施工法を行なえば
割れ発生を防止でかるかという点については解決手段が
未だ確立されていない状況にある。
本発明は溶接施工法の面からの検討による技術的成果に
属するものであり、とれまでの溶接施工法に関する検討
例の問題点を追求した成果である。
即ちこれ1での溶接施工法に関する検討例としては、(
1)突合わせ開先面全面に本体よりSR割れ感受性の低
い溶接材料でバタリング溶接した後SR処理を施し、次
いで本溶接を行々う方法や、(2)突合わせ溶接部の止
端部付近に対し再加熱ビードを溶接し、特に母材熱影響
部の結晶粒微細化を図る方法が知られている。しかしく
1)の方法においては、下記■〜■の如く要約される問
題点がある。
■板厚が比較的小さい突合わせ継手に対しては有効な手
段とも考えられるが、板厚が100mmあるいはこれを
越えるようなものに対してはバタリング溶接自体の工数
が極めて増大する。
■本発明の対象の1つである厚板のはめ込み溶接継手に
対してこの方法を適用した場合、多大な工数を費すにも
かかわらず後述する理由にょシ適確な割れ防止策とはな
シ得ず、バタリングに要した工数、費用がむだになる。
■継手の形状によってはバタリング溶接後のSR処理の
段階でSR割れ発生の危険性がある。
又上記r2)の方法においては、■再加熱といえども溶
接ビードにかわシないことから、そのビードの熱影響部
は粗大粒でしかも硬化組織となシ易い、■裏波ビード近
傍に対しては適用ができない等の問題がある。
これら(1) 、 (2)の方法はいずれも単に冶金的
現象即ち割れ感受性と合金組成あるいは金属組織との関
連から実際への適用を考えたものであるが、前述した様
にSR割れの発生原因として欠かせない因子に残留応力
がある以上、個々の継手における残留応力あるいは残留
応力分布を無視した施工法はむだが多いばかシでなく、
かえって危険となることも考えられる。尚開先面にバタ
リングを行なわずに溶接する一般鋼種と同様の溶接施工
法では、SR割れ発生の危険性が高いことは言うまでも
ない。
本発明は上記の事情に着目してなされたものであって、
SR割れが生じないだけでなく継手強度の高い厚板溶接
部が得られる様な突合わせ溶接方法を提供しようとする
ものである。
しかして本発明は、母材よ、!1lISR割れ感受性の
低い合金組成よシなる溶接材料で厚板低合金鋼の開先裏
面部近傍に肉盛溶接した後、SR処理を行なうことなく
その!ま突合わせ本溶接を行なう点に要旨を有するもの
である。
以下実験考察の経緯を明らかにしつつ本発明の内容を詳
しく説明する。
SR割れは一般に突合わせ溶接部表面あるいは裏面にお
けるビード止端部付近に発生することが多い。従って本
発明者等はSR割れ発生防止を検討するには特に継手の
表裏面における残留応力分布と、継手各部のSR割れ感
受性及び切欠の有無など形状的要因との関連から溶接施
工法を決定することが重要である点に鑑み、その関連を
明確にすべく実験を重ねた。第1図は第2図に示される
ようなCr−Mo−V鋼材の厚板はめ込み溶接継手を初
層裏波溶接しだ後更に本溶接した場合の、溶接部表裏面
における溶接線直角方向の残留応力分布を測定した結果
を示すものである。図中Sは厚板円筒胴体、Cは該胴体
Sにはめ込まれた厚板円板、Wは本溶接部であシ、又寸
法の単位はmmである。第1図の結果よシ、溶接線直角
方向の残留応力は表裏面とも溶接金属及び最もSR割れ
感受性が高いと考えられるビード止端部近傍が圧縮応力
である一方、引張応力のピークは止端部から約20〜2
5mm離れた母材側に現われることが判明した。
次に第3図は第2図と同様のCr−Mo−V鋼材の厚板
はめ込み溶接継手を厚板表裏面のみ予めバタリングを施
した後(バタリング溶接後のSR処理はなし)、本溶接
を行なった場合の溶接部表裏面における溶接線直角方向
の残留応力分布を示すものである。第3図から明らかな
様に予めバクリング溶接を行左った場合でも第1図に示
したものとほぼ同様の応力分布形態であり、表裏面とも
ビード止端部から20〜25mm離れた母材側で引張応
力のピークが現われている。しかしこの場合はバタリン
グ溶接部の止端部が前記引張応力のピーク部とほぼ一致
することになるから、極めて危険な状態となっているこ
とが分かる。
以上のことから溶接線直角方向の残留応力分布からみた
場合、バタリングを施さない方かむ1〜ろ割れ防止の点
で有利であると言える。
次に第5図及び第6図は夫々の溶接部即ち第2図及び第
4図の各溶接部における表裏面の溶接線方向残留応力分
布を示すものである。これらによると表面側は全般に引
張応力となっているが、本溶接時の止端部はこれよシ低
い値となっている。
これに対して裏面側は溶接金属部、本溶接時の止端部と
もにかなり高い引張応力となっている。
前述のように本溶接継手に対しては裏波溶接が適用され
る関係で裏側ビード表面部を平滑にすることがむずかし
い。従って裏波溶接ビード形状あるいは上端部形状が不
揃いになった場合のことを考慮すると、この部分をSR
割れ感受性の高い組成で構成することは極めて危険であ
ると言える。
又第7図は溶接線中央における板厚方向の残留応力分布
を示している。との分布図によれば、溶接線直角方向の
残留応力は表面及び裏面から夫々20mm内部側で引張
応力となっているが、値そのものは10 kg/mm2
以下であるから問題とするに足らない。又溶接線方向の
残留応力においては、板厚内部に表裏面より特に高い応
力部分もみられないことから、SR割れ防止については
前述の表裏面における応力を考慮すればよいことが理解
できる。
次に裏面側におけるバタリングの必要量について検討を
行なった結果につき説明する。第3図に示した様に、裏
面におけるバタリング幅を20mm−−25mm程度ま
で大きくすると、バタリング溶接時の止端時が溶接線直
角方向の引張応力ピーク部と一致する。従って溶接線直
角方向及び溶接線方向の残留応力がともに低い値となる
位置にバタリング溶接時の上端部がくるような量、即ち
バクリング溶接時の止端部が本溶接部溶接線中央から約
10mm程度となるような幅にバタリングすることが適
当と言える。第8図(a)はこうしてバタリング溶接さ
れた裏側溶接部の断面模式図であり、同図(1))は該
溶接部における溶接線方向及び溶接線直角方向の残留応
力分布図である。図中の本溶接部は前述の通如溶接線方
向の残留応力が高い値となっている。しかしこの部分は
バタリング溶接金属で構成されていることから、M部即
ち本溶接と−ド止端部と同様、SR割れ感受性は低くな
っている。
又溶接線中央からiomm程度離れたN部即ちバタリン
グ溶接時の上端部(母材熱影響部)はSR割れ感受性の
高い部分であるが、溶接線直角方向の残留応力は零もし
くは圧縮応力であり、溶接線方向の応力も本溶接部に比
べ低くなっている。更にN部はバタリング溶接後、機械
加工などによって表面を平滑にできることもSR割れ防
止のため有利である。従って上述した様に本溶接部溶接
線中央部から約10mm程度となるよう゛な幅で裏面側
のみバタリング溶接した後SR処理を行なうことなく本
溶接を行なうという本発明の実施によう、SR割れ発生
の危険性が極めて少ない厚板継手が得られることが明ら
かとなった。
尚裏面から板厚方向へのバタリング厚さについては残留
応力面からしてあまシ大きくする必要はなく、母材本体
成分の稀釈の影響によシバタリング部のSR割れ感受性
が顕著に増加しない程度(例えば成分稀釈率が10%未
満)の厚さにすればよい。
次に本発明の実施例を示す。
第1表に示す成分の厚板低合金耐熱鋼のはめ込み溶接継
手(継手形状は第2図と同様)に対し、各種施工法で溶
接し、SR割れ発生の有無を比較調査した。第2表は施
工条件を示すものである。
即ち表中A及びBは夫々従来法として挙げたバタリング
無し及び全面バタリングによる方法であり、Cは従来法
には属さないが前述した表裏面バタリング法、Dは本発
明による方法である。尚溶接材料はバタリング、本溶接
とも市販耐熱鋼用被覆アーク溶接棒を用いた。またバク
リング後のSR処理はB法以外には行なわれなかった。
本溶接後のSR処理は690℃X 10 hrとした。
こうしてSR処理した後の溶接部につき浸透探傷試験を
行なって割れの有無を調べた。その結果は第3表に示す
通りであるが、同表にはまた夫々の施工法における所要
溶接工数も併記した。
(%) 第 3 表 第3表の結果をまとめると以下の通シである。
A法では裏側溶接ビード表面に微小な横割れが発生し、
B法ではバクリング溶接後のSR処理時に胴体側バタリ
ング上端部で割れがみられたため、本溶接を行なうに至
らなかった。C法では主として板表面側のバタリング溶
接止端部付近に割れが発生した。これに対し本発明のD
法では表裏面ともに何ら割れの発生はみられなかった。
一方所要工数をみると、A法が60hr (本溶接のみ
)、B法がバタリングのみで60hr、C法がバタリン
グ50hr+本溶接60hrで合計110hrであるの
に対し、本発明のD法ではバタリングShr十本溶接6
0hrで合計65h丁とバタリングに要する工数が非常
に少ないことが分かる。
2尚実験は行なっていないが、B法においてバタリング
後のSR処理を行なわなければ割れの発生がなかったと
いうことも一応考えられる。しかし疫からこの場合のバ
タリング溶接工数が60hrと、本発明法による場合の
10倍以上も要していることから極めて無駄の多く、た
とえSR処理を行なわないとしても検討に値するほどの
方法でないことに変わ)はない。
本発明は以上の様に構成したので、厚板低合金偶の突合
わせ溶接、特にはめ込み溶接をSR割れ発生の恐れなく
良好に行なえる様になった。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第3図は厚板はめ込み溶接継手の表裏面にお
ける溶接線直角方向の残留応力分布状態説明図、第2図
及び第4図は厚板はめ込み溶接継手形状説明図、85図
及び第6図は厚板はみ込み溶接継手の表裏面における溶
接線方向の残留応力分布状態説明図、第7図は厚板はめ
込み溶接継手の溶接線中央における板厚方向の残留応力
分布状態説明図、第8図(a)は厚板はめ込み溶接継手
の裏側溶接部の断面模式図、第8図(b)はその裏側溶
接部における溶接線方向及び溶接線直角方向の残留応力
分布状態説明図、第9〜12図は実施例の施工条件説明
図である。 C・・・厚板円板 S・・・厚板円筒胴体W・・・本溶
接部 Bバタリング部 出願人 株式会社神戸製鋼所 第1図 第2図 第4図 一一一一−φ600−−−−− 第3図 第5図 第6図 第7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 厚板低合金鋼を突合わせ溶接する方法において、母材よ
    りSR割れ感受性の低い合金組成よりなる溶接材料で前
    記厚板銅の開先裏面部近傍に肉盛溶接した後、SR処理
    を行なうことなくそのまま突合わせ本溶接を行なうこと
    を特徴とする厚板低合金鋼の突合わせ溶接方法。
JP17757983A 1983-09-26 1983-09-26 厚板Cr―Mo―V系耐熱鋼の突合わせ溶接方法 Granted JPS6068176A (ja)

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JPH0242027B2 JPH0242027B2 (ja) 1990-09-20

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5680379A (en) * 1979-12-03 1981-07-01 Hitachi Ltd Welding method of low alloy steel
JPS5868481A (ja) * 1981-10-19 1983-04-23 Kawasaki Steel Corp 高炭素鋼材の狭開先溶接方法

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