JPS6237319A - 金属容器等の補修方法 - Google Patents
金属容器等の補修方法Info
- Publication number
- JPS6237319A JPS6237319A JP60176676A JP17667685A JPS6237319A JP S6237319 A JPS6237319 A JP S6237319A JP 60176676 A JP60176676 A JP 60176676A JP 17667685 A JP17667685 A JP 17667685A JP S6237319 A JPS6237319 A JP S6237319A
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- JP
- Japan
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- defective part
- stress
- temp
- difference
- metal wall
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- 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.)
- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野Ｊ
本発明は、金属容器等の補修方法に係わり、特にクラッ
ク等の欠陥が生じた部分に圧縮残留応力を付与して、ク
ラック等の成長を阻止する補修方法に関するものである
。
ク等の欠陥が生じた部分に圧縮残留応力を付与して、ク
ラック等の成長を阻止する補修方法に関するものである
。
「従来の技術とその問題点」
一般に、原子力や化学プラント等に多用されているオー
ステナイト系ステンレス鋼等の金属材料によって構成さ
れている容器、金属管等においては、例えば内面に、腐
食割れ、水素割れ、疲労等に起因してクラック等の欠陥
が発生すると、内圧により生じる引っ張り応力や、プラ
ント運転の起動、停止に伴う応力変動等により、欠陥が
さらに成長して、金属容器・管等の構成物の機械的強度
を損なう現象が起こり得る。
ステナイト系ステンレス鋼等の金属材料によって構成さ
れている容器、金属管等においては、例えば内面に、腐
食割れ、水素割れ、疲労等に起因してクラック等の欠陥
が発生すると、内圧により生じる引っ張り応力や、プラ
ント運転の起動、停止に伴う応力変動等により、欠陥が
さらに成長して、金属容器・管等の構成物の機械的強度
を損なう現象が起こり得る。
したがって、欠陥が生じた場合には、欠陥部を溶接等の
手段によって補修するか、または部品を交換するか等の
方法が採用される。
手段によって補修するか、または部品を交換するか等の
方法が採用される。
しかしながら、このような方法は、コスト高を。
招くとともに、原子カプラントの場合であると、補修ま
たは部品交換作業時の作業員被曝の問題が生じる。
たは部品交換作業時の作業員被曝の問題が生じる。
本発明は、このような問題点を存効に解決べくなされた
ものであり、■低コスト化を図ること、■工期の短縮を
図ること、■作業員の被曝をすくなくすること、■欠陥
部の先端等に集中的に圧縮残留応力を付与してその後の
欠陥部の成長を阻止し、信頼性を向上させること等を特
徴とする特許である。
ものであり、■低コスト化を図ること、■工期の短縮を
図ること、■作業員の被曝をすくなくすること、■欠陥
部の先端等に集中的に圧縮残留応力を付与してその後の
欠陥部の成長を阻止し、信頼性を向上させること等を特
徴とする特許である。
「問題点を解決するための手段」
このような目的を達成するため、本発明は、クラック等
の欠陥が生じている金属容器等の補修方法において、欠
陥部付近の金属壁を加熱するとともに欠陥部付近の露出
面を冷却して、金属壁に降伏点以上の熱応力を発生させ
る板厚方向の温度差を付与した後、該温度差を除去する
ことにより、冷却後に欠陥部の先端付近に残留圧縮応力
を生じさせるものである。
の欠陥が生じている金属容器等の補修方法において、欠
陥部付近の金属壁を加熱するとともに欠陥部付近の露出
面を冷却して、金属壁に降伏点以上の熱応力を発生させ
る板厚方向の温度差を付与した後、該温度差を除去する
ことにより、冷却後に欠陥部の先端付近に残留圧縮応力
を生じさせるものである。
「実施例」
まず、本発明に係る方法の概略を金属構成物が金属管で
ある例をとって、第１図ないし第３図に基づいて説明す
る。図中、符号１は金属管の壁（金属壁）、符号２は金
属壁ｌの内面に発生しているクラック等の欠陥部、符号
３は、誘導加熱コイル等の加熱手段である。また、方法
の実施のためには、第１図に矢印で示すように冷却水を
挿通させる等の冷却手段等が必要である。
ある例をとって、第１図ないし第３図に基づいて説明す
る。図中、符号１は金属管の壁（金属壁）、符号２は金
属壁ｌの内面に発生しているクラック等の欠陥部、符号
３は、誘導加熱コイル等の加熱手段である。また、方法
の実施のためには、第１図に矢印で示すように冷却水を
挿通させる等の冷却手段等が必要である。
加熱手段３を作動させることにより、欠陥部２の付近の
金属壁１を加熱するとともに、金属管゛の中に冷却水を
連続的に挿通さ什ること等により、金属壁Ｉの両面に温
度差を生じさせる。この温度差によって、欠陥部の付近
の金属壁１の中には、第２図に鎖線θｎで示すような温
度勾配か生じる。
金属壁１を加熱するとともに、金属管゛の中に冷却水を
連続的に挿通さ什ること等により、金属壁Ｉの両面に温
度差を生じさせる。この温度差によって、欠陥部の付近
の金属壁１の中には、第２図に鎖線θｎで示すような温
度勾配か生じる。
次いで、加熱手段の作動を停止して自然冷却する等によ
り、金属壁ｌの温度差を除去した状態として、第２図に
鎖線θＺで示すように常温状態まで戻す工程を経由させ
る。
り、金属壁ｌの温度差を除去した状態として、第２図に
鎖線θＺで示すように常温状態まで戻す工程を経由させ
る。
そして、これらの加熱、温度差付与、温度差除去の各過
程を経由させることにより、金属壁１の中で応力発生等
の現象が生じる。即ち、常温状態あるいは金属壁１が均
一に加熱されるとと乙に、金属管が自由に熱膨張し得ろ
状態であると、金属壁Ｉの各部分には応力が発生しない
が、温度差によって金属壁ｌの中に、第２図の鎖線ｏｎ
で示すような温度勾配が発生した状態とすると、平均温
度である箇所に対してその（旧対差分たけ伸縮しようと
するから、第３図に曲線σｎで示すように、高ｆｊＬ（
θｈに近似した温度）である外面側には圧縮応力が生じ
、また、低温（冷却水に近い温度）である内面側は引っ
張り応力が発生する。
程を経由させることにより、金属壁１の中で応力発生等
の現象が生じる。即ち、常温状態あるいは金属壁１が均
一に加熱されるとと乙に、金属管が自由に熱膨張し得ろ
状態であると、金属壁Ｉの各部分には応力が発生しない
が、温度差によって金属壁ｌの中に、第２図の鎖線ｏｎ
で示すような温度勾配が発生した状態とすると、平均温
度である箇所に対してその（旧対差分たけ伸縮しようと
するから、第３図に曲線σｎで示すように、高ｆｊＬ（
θｈに近似した温度）である外面側には圧縮応力が生じ
、また、低温（冷却水に近い温度）である内面側は引っ
張り応力が発生する。
第３図に示すように、欠陥部２のクラックが金属壁１の
中に入り込んでいる状態であると、欠陥部（クラック）
２の部分では、その幅方向（第３図では左右方向）に伸
縮自在となるので応力が生じないが、亀裂先端部近傍に
は、応力集中効果等のために、高い引っ張り応力に基づ
く大きな塑性変形が生じることになる。
中に入り込んでいる状態であると、欠陥部（クラック）
２の部分では、その幅方向（第３図では左右方向）に伸
縮自在となるので応力が生じないが、亀裂先端部近傍に
は、応力集中効果等のために、高い引っ張り応力に基づ
く大きな塑性変形が生じることになる。
したがって、温度差を除去した状態にあっては、第３図
に曲線σＺで示すように、金属壁の内部まで入り込んで
いる欠陥部の先端付近に、特に大きな圧縮残留応力が付
与されるようになるものである。
に曲線σＺで示すように、金属壁の内部まで入り込んで
いる欠陥部の先端付近に、特に大きな圧縮残留応力が付
与されるようになるものである。
また、金属壁の表面部だけでなく、板厚の大部分に降伏
点を越えた応力を発生させるために必要な温度差（ΔＴ
ｃ ）は、欠陥部２が小さく無視し得る範囲において
、次式で求められる。
点を越えた応力を発生させるために必要な温度差（ΔＴ
ｃ ）は、欠陥部２が小さく無視し得る範囲において
、次式で求められる。
ΔＴｃ＝４（１−ν）σｙ／Ｅα・−−−（ｉ）ただ１
−５ ｖ ・ボア・ノ・７１十σｙ ：輔あるいは円
周方向の応力 Ｅ ・ヤング係数 α ：線膨張係数 なお、欠陥部が生じているときは、その先端に残留圧縮
応力が集中して発生する理由により、深さの程度（どよ
っては、（１）式よりも少ない温度差で良い場合らあり
得る。
−５ ｖ ・ボア・ノ・７１十σｙ ：輔あるいは円
周方向の応力 Ｅ ・ヤング係数 α ：線膨張係数 なお、欠陥部が生じているときは、その先端に残留圧縮
応力が集中して発生する理由により、深さの程度（どよ
っては、（１）式よりも少ない温度差で良い場合らあり
得る。
次いで、金属構成物が第４図に示すステンレス鋼管（Ｓ
ＵＳ３０４ ）である場合において、その寸法が７２
０ ｍｍ、管壁厚さが３０ｍｍ、また管壁厚さの３０％
まで全周亀裂を付与して欠陥部としたサンプルを形成し
、該サンプルに第１図ないし第３図例の補修、つまり熱
処理を行なった場合の解析例について第４図ないし第７
図に基づいて説明する。
ＵＳ３０４ ）である場合において、その寸法が７２
０ ｍｍ、管壁厚さが３０ｍｍ、また管壁厚さの３０％
まで全周亀裂を付与して欠陥部としたサンプルを形成し
、該サンプルに第１図ないし第３図例の補修、つまり熱
処理を行なった場合の解析例について第４図ないし第７
図に基づいて説明する。
この場合、前記捕修のための熱処理に必要な温度差は、
前述した（１）に、（７Ｙ ＝ ２５ ｋｇ／ｍｍ’、
３０％亀裂、Ｅ＝ １９５００ｋｇ／＋ｎｍ’ 、ａ＝
１２の条件を加えて算出すると、約２００ ’Ｃとな
るので、この２００℃の温度差を付与した場合において
、第４図に鎖線で示す欠陥部と、第４図に鎖線■で示す
正常部でかつ欠陥部の影響を受けない部分とを比較した
。
前述した（１）に、（７Ｙ ＝ ２５ ｋｇ／ｍｍ’、
３０％亀裂、Ｅ＝ １９５００ｋｇ／＋ｎｍ’ 、ａ＝
１２の条件を加えて算出すると、約２００ ’Ｃとな
るので、この２００℃の温度差を付与した場合において
、第４図に鎖線で示す欠陥部と、第４図に鎖線■で示す
正常部でかつ欠陥部の影響を受けない部分とを比較した
。
第５図に示すように、欠陥部には応力の発生が認められ
ないが、応力の成長が懸念される先端部分には、約８８
ｋｇｆ／’ｃｍ’程度の残留圧縮応力が付与された状
態となっており、後のクラックの成長を効果的に阻止す
ることができる。
ないが、応力の成長が懸念される先端部分には、約８８
ｋｇｆ／’ｃｍ’程度の残留圧縮応力が付与された状
態となっており、後のクラックの成長を効果的に阻止す
ることができる。
第６図に示すように、正常な部分における金属壁の内面
にも、約２７ ｋｇｆ／ｃｍ２の残留圧縮応力を付与す
ることができるが、第５図の欠陥部の先端の残留圧縮応
力の３０％程度である。
にも、約２７ ｋｇｆ／ｃｍ２の残留圧縮応力を付与す
ることができるが、第５図の欠陥部の先端の残留圧縮応
力の３０％程度である。
次いて、第７図により外荷重が複合して加わった場合に
ついて説明する。前記処理がなされたステンレス鋼管に
、使用状態における内圧等が作用して、軸方向の引っ張
り応力が重複すると、その重複応力の程度により△−ム
ー〇−・のように残留応力曲線が変化する。ただし、△
は外部荷重によって生じる軸方向の引っ張り応力が０、
ムは６２ ｋｇｆ／ｍｍ２、○は９ 、 ２ ｋｇｆ／
ｍｍ２、・は１２．３ｋｇｆ／ｍｍ’である場合を示し
ている。
ついて説明する。前記処理がなされたステンレス鋼管に
、使用状態における内圧等が作用して、軸方向の引っ張
り応力が重複すると、その重複応力の程度により△−ム
ー〇−・のように残留応力曲線が変化する。ただし、△
は外部荷重によって生じる軸方向の引っ張り応力が０、
ムは６２ ｋｇｆ／ｍｍ２、○は９ 、 ２ ｋｇｆ／
ｍｍ２、・は１２．３ｋｇｆ／ｍｍ’である場合を示し
ている。
この結果、例えば原子力発電プラントの一般配管等の運
転時に付与されろ応力、６〜７ Ｊｆ’／’ｍｍ’程度
以下の範囲であれば、欠陥部の先端に圧縮残留応力を付
与した状態に保持することができるので、欠陥部が成長
する現象の発生を阻止し得ることになる。
転時に付与されろ応力、６〜７ Ｊｆ’／’ｍｍ’程度
以下の範囲であれば、欠陥部の先端に圧縮残留応力を付
与した状態に保持することができるので、欠陥部が成長
する現象の発生を阻止し得ることになる。
なお、第４図ないし第７図ではステンレス鋼管の場合を
説明したが、炭素鋼管の場合では、前記（１）式により
温度差約３００°Ｃが求められ、その他、類似する他の
管体、容器等にも適用することができる。また、温度差
を付与する手段は、第１図例以外に、バーナ等により金
属壁を加熱状態とした後に冷却水を吹き込む表面急冷法
、内面に冷却水を存在させた状態で金属壁を加熱する方
法等の他の方法とすることかできる。さらに、管軸方向
の残留応力改善について述べたが、円周方向にも適用し
得る。
説明したが、炭素鋼管の場合では、前記（１）式により
温度差約３００°Ｃが求められ、その他、類似する他の
管体、容器等にも適用することができる。また、温度差
を付与する手段は、第１図例以外に、バーナ等により金
属壁を加熱状態とした後に冷却水を吹き込む表面急冷法
、内面に冷却水を存在させた状態で金属壁を加熱する方
法等の他の方法とすることかできる。さらに、管軸方向
の残留応力改善について述べたが、円周方向にも適用し
得る。
「発明の効果」
以上説明したように本発明は、欠陥部付近の金属壁を加
熱するとともに欠陥部付近の露出面を冷却して、金属壁
に降伏点以上の熱応力を発生させる板厚方向の温度差を
付与した後、該温度差を除去することにより欠陥部の付
近に残留圧縮応力を生じさせるものであるから、次のよ
うな効果を奏することができる。
熱するとともに欠陥部付近の露出面を冷却して、金属壁
に降伏点以上の熱応力を発生させる板厚方向の温度差を
付与した後、該温度差を除去することにより欠陥部の付
近に残留圧縮応力を生じさせるものであるから、次のよ
うな効果を奏することができる。
（ａ）金属構成材を加熱及び冷却して温度差を付与する
ものであるから、欠陥部を除去し、溶接補修する方法と
比較して、容易に実施することができるとともに、補修
対象物の形状や大きさの制限が少なく、適用範囲が広く
実用性が高い。
ものであるから、欠陥部を除去し、溶接補修する方法と
比較して、容易に実施することができるとともに、補修
対象物の形状や大きさの制限が少なく、適用範囲が広く
実用性が高い。
（ｂ）欠陥部の先端等に集中的に圧縮残留応力を付与す
ることになるため、欠陥部の成長を阻止し、また、内圧
等に起因する引っ張り応力が金属壁に作用した場合でも
、圧縮残留応力を付与した状態に保持することにより、
安全性を確保して信頼性を向上させることができる。
ることになるため、欠陥部の成長を阻止し、また、内圧
等に起因する引っ張り応力が金属壁に作用した場合でも
、圧縮残留応力を付与した状態に保持することにより、
安全性を確保して信頼性を向上させることができる。
（ｃ）欠陥部の補修とともに、その付近の表面に圧縮残
留応力を付与した安定状態とすることができ、また、そ
の後の腐食割れ、疲労割れ等の発生、成長を抑制するこ
とができる。
留応力を付与した安定状態とすることができ、また、そ
の後の腐食割れ、疲労割れ等の発生、成長を抑制するこ
とができる。
第１図は本発明に係る方法の概略を説明する金属構成物
が金属管である例の一部を切欠した斜視図、第２図は第
１図における欠陥部付近の金属壁の温度の説明図、第３
図は第２図の各温度における金属壁の応力曲線図、第４
図は解析例におけるステンレス鋼管の一部を切欠した斜
視図、第５図は第４図の鎖線ｖ部分における金属壁の厚
さ方向の残留応力曲線図、第６図は第４図の鎖線■部分
における金属壁の厚さ方向の残留応力曲線図、第７図は
外荷重示複合して加わった状態の残留応力の解析例の残
留芯ツノ曲線図である。 １・・・・・・金属壁、２・・・・・・欠陥部、３・・
・・・・加熱手段。 出願人 石川島播磨重工業株式会社 第１図 ｏｏｏｏ○○
が金属管である例の一部を切欠した斜視図、第２図は第
１図における欠陥部付近の金属壁の温度の説明図、第３
図は第２図の各温度における金属壁の応力曲線図、第４
図は解析例におけるステンレス鋼管の一部を切欠した斜
視図、第５図は第４図の鎖線ｖ部分における金属壁の厚
さ方向の残留応力曲線図、第６図は第４図の鎖線■部分
における金属壁の厚さ方向の残留応力曲線図、第７図は
外荷重示複合して加わった状態の残留応力の解析例の残
留芯ツノ曲線図である。 １・・・・・・金属壁、２・・・・・・欠陥部、３・・
・・・・加熱手段。 出願人 石川島播磨重工業株式会社 第１図 ｏｏｏｏ○○
Claims (1)
- クラック等の欠陥が生じている金属容器等の補修方法に
おいて、欠陥部付近の金属壁を加熱するとともに欠陥部
付近の露出面を冷却して、金属壁に降伏点以上の熱応力
を発生させる板厚方向の温度差を付与した後、該温度差
を除去することを特徴とする金属容器等の補修方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60176676A JPS6237319A (ja) | 1985-08-10 | 1985-08-10 | 金属容器等の補修方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60176676A JPS6237319A (ja) | 1985-08-10 | 1985-08-10 | 金属容器等の補修方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6237319A true JPS6237319A (ja) | 1987-02-18 |
Family
ID=16017773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60176676A Pending JPS6237319A (ja) | 1985-08-10 | 1985-08-10 | 金属容器等の補修方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6237319A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0565530A (ja) * | 1991-09-10 | 1993-03-19 | Hitachi Ltd | 耐応力腐食割れ性オーステナイト系材料及びその製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5338246A (en) * | 1976-09-21 | 1978-04-08 | Toshiba Corp | Amplifier circuit |
| JPS56150134A (en) * | 1980-04-19 | 1981-11-20 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Prevention of stress corrosion cracking |
-
1985
- 1985-08-10 JP JP60176676A patent/JPS6237319A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5338246A (en) * | 1976-09-21 | 1978-04-08 | Toshiba Corp | Amplifier circuit |
| JPS56150134A (en) * | 1980-04-19 | 1981-11-20 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Prevention of stress corrosion cracking |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0565530A (ja) * | 1991-09-10 | 1993-03-19 | Hitachi Ltd | 耐応力腐食割れ性オーステナイト系材料及びその製造方法 |
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