(57)【要約】【課題】高信頼性の現地溶接継手構造と溶接施工方法を提供すること。【解決手段】重量％で Ｃｒ：２０〜３５％、Ｍｏ：０．１〜１０％、Ａｌ：０．１〜３％、Ｔｉ：０．１1〜３％、Ｎｉ：残りを含有するＮｉ基系合金からなる一対の厚肉大径母管１と同材の約６０ｍｍ幅の中間ピースに、予めそれぞれ熱間加工又は冷間加工を施して少なくともボイラが設置された現地での最終溶接部となる部分を含めた範囲に固溶化処理を施した後、前記中間ピース同士をボイラが設置された現地で最終溶接して厚肉大径管の溶接継手構造を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、 Ｃｒ：２０〜３５％、Ｍｏ：０．１〜１０％、Ａｌ：０．１〜３％、Ｔｉ：０．１〜３％、Ｎｉ：残りを含有するＮｉ基系合金からなる一対の肉厚２０ｍｍ以上、直径１６５．２ｍｍ以上の厚肉大径管本体（１）と同材の中間ピース（５）を、予め熱間加工又は冷間加工からなる機械加工を施して作製し、少なくともボイラが設置された現地での最終溶接部となる部分を含めた範囲に固溶化処理を施した後、前記一対の中間ピース（５，５）側の端部同士をボイラが設置された現地で最終溶接して得られることを特徴とする厚肉大径管の溶接継手構造。
【請求項２】
固溶化処理を施される、ボイラが設置された現地での最終溶接部となる部分を含めた範囲が、厚肉大径管本体（１）と中間ピース（５）を溶接した後の中間ピース（５）全長と厚肉大径管本体（１）との溶接部を含む範囲であることを特徴とする請求項１記載の厚肉大径管の溶接継手構造。
【請求項３】
固溶化処理を施される、ボイラが設置された現地での最終溶接部となる部分を含めた範囲が、中間ピース（５）の全体であり、
前記中間ピース（５）の全体を固溶化した後に、厚肉大径管本体（１）と中間ピース（５）を溶接し、厚肉大径管本体（１）と中間ピース（５）との溶接部を含む範囲に溶接時の残留応力を除去または軽減するために固溶化処理又は該固溶化処理温度より低温で行う熱処理を施した後、一対の中間ピース（５，５）側の端部同士をボイラ設置現地で最終溶接して得られることを特徴とする請求項１記載の厚肉大径管の溶接継手構造。
【請求項４】
重量％で、 Ｃｒ：２０〜３５％、Ｍｏ：０．１〜１０％、Ａｌ：０．１〜３％、Ｔｉ：０．１〜３％、Ｎｉ：残りを含有するＮｉ基系合金からなる一対の肉厚２０ｍｍ以上、直径１６５．２ｍｍ以上の厚肉大径管本体（１）と同材の中間ピース（５）を、予め熱間加工又は冷間加工からなる機械加工を施して作製し、少なくともボイラが設置された現地での最終溶接部となる部分を含めた範囲に固溶化処理を施した後、前記一対の中間ピース（５，５）側同士をボイラが設置された現地で最終溶接することを特徴とする厚肉大径管の溶接施工方法。
【請求項５】
固溶化処理を施される、ボイラが設置された現地での最終溶接部となる部分を含めた範囲が、厚肉大径管本体（１）と中間ピース（５）を溶接した後の中間ピース（５）全長と厚肉大径管本体（１）との溶接部を含む範囲であることを特徴とする請求項４記載の厚肉大径管の溶接施工方法。
【請求項６】
固溶化処理を施される、ボイラが設置された現地での最終溶接部となる部分を含めた範囲が、中間ピース（５）の全体であり、
前記中間ピース（５）の全体を固溶化処理を施した後に、厚肉大径管本体（１）と中間ピース（５）を溶接し、厚肉大径管本体（１）と中間ピース（５）との溶接部を含む範囲に溶接時の残留応力を除去または軽減するために固溶化処理又は該固溶化処理温度より低温で行う熱処理を施した後、一対の中間ピース（５，５）側の端部同士をボイラ設置現地で最終溶接することを特徴とする請求項４記載の厚肉大径管の溶接施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主蒸気温度が７００℃前後となる次世代超々臨界圧発電プラントにおける主要機器であるボイラの高温部の管寄せ、主蒸気管、および再熱蒸気管等に用いられるＮｉ基系合金からなる厚肉大径管の溶接継手構造とその溶接方法に係わり、特にボイラを設置した現地で製造工場のような大型の熱処理設備が無い場合において、最終溶接部の溶接時に再熱割れが発生し難い溶接継手構造とその溶接施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
前記発電プラント用ボイラの高温部においては、伝熱管や配管に耐熱鋼が多数使用される。これらのうち、管寄せ、主蒸気管、および再熱蒸気管等の大径管には、従来、２．２５〜１１％Ｃｒ系耐熱鋼が用いられてきた。近年、二酸化炭素の排出抑制を背景として、特に石炭焚火力発電プラントでは発電効率向上のため前記ボイラで発生させる蒸気温度が高温化しつつあり、現在では主蒸気温度６００℃の石炭焚火力発電プラントが稼動している。
【０００３】
また、更なる発電効率向上を目指して主蒸気温度７００℃の発電プラントの開発が進められている。このような蒸気温度の高温域では、従来の耐熱鋼では強度及び耐食性に問題があり使用できないため、固溶強化型または析出強化型の高強度のＮｉ基系合金を使用する必要がある。
【０００４】
これらの高強度のＮｉ基系合金を前記主蒸気温度７００℃の発電プラント用のボイラに使用する場合、固溶強化や析出強化等の強化機構によりＮｉ基系合金の金属組織を調質して高温強度を確保した材料を使用するが、実機で使用中に金属結晶（以下、単に結晶と称することがある）粒内に強化相が析出することにより結晶粒内の強度が結晶粒界の強度と比較して高くなる。このためクリープ変形が結晶粒界に集中し易くなり、溶接時の熱サイクルに起因して発生する再熱割れに対する感受性が従来材より高くなるものがある。
【０００５】
また、前記発電プラント用のボイラの高温部の管寄せ、主蒸気管、および再熱蒸気管等に使用する前記高強度のＮｉ基合金は、例えば、肉厚２０ｍｍ以上、直径１６５．２ｍｍ以上の厚肉大径管であるが、前記管寄せ、主蒸気管、および再熱蒸気管等は数ｍから数十ｍの長さで使用される。なお、既設の従来材料を使用した発電プラント用のボイラの高温部の主蒸気管や再熱蒸気管においては、直径５００、６００ｍｍまたはそれ以上のものが使用されている。
【０００６】
前記高強度Ｎｉ基系合金としては、例えば固溶強化型のＡｌｌｏｙ６１７（５２Ｎｉ−２２Ｃｒ−１３Ｃｏ−９Ｍｏ−Ｔｉ−１Ａｌがあり、析出強化型のＡｌｌｏｙ２６３（５０Ｎｉ−２０Ｃｒ−２０Ｃｏ−６Ｍｏ−２Ｔｉ−Ａｌ）、Ａｌｌｏｙ７４０（５０Ｎｉ−２５Ｃｒ−２０Ｃｏ−２Ｎｂ−２Ｔｉ−Ａｌ）がある。
【０００７】
これらを例えば肉厚２０ｍｍ以上、外径１６５．２ｍｍ以上の肉厚大径管に製造する工程において、まず目的の製品長さ、肉厚を得るためのインゴットを製造し、次に鍛造などにより十分な加工を加えて製品寸法に製造していくが、前記高強度Ｎｉ基系合金は高強度であるため、材料メーカの通常の製造能力では長い寸法の製品を製造するのが難しく、例えば通常は３ｍ長さ以下の製品を製造するのが限界となり、このため加工度は比較的小さくなる。なお、加工度とは、前記インゴットの加工前当初の長さや厚さから製品の最終長さや厚さまでの変形量を表す指標である。
【０００８】
一般的に加工度が大きければ細粒組織になり易い傾向があり、再結晶温度が低くなる。前記高強度Ｎｉ基系合金の厚肉大径管を製造した場合、結晶粒径は、例えば２００〜３００μｍと比較的粗粒になる。このように材料メーカで製造された厚肉大径管はボイラメーカに納入されるが、ボイラメーカでの受入時の結晶粒径は前記のように例えば、２００〜３００μｍと比較的粗粒である。
【０００９】
このような高強度Ｎｉ基系合金を、構造的に応力が集中する箇所に使用した場合、粗大化した結晶粒の延性と靱性が低下し，結晶粒界に最初に発生した微小き裂を伝播させるために必要な限界応力が低下するため、比較的低い応力でも微小き裂が伝播しやすい。
【００１０】
特にボイラで主蒸気管や再熱蒸気管として使用する厚肉大径管には複数箇所の溶接継手があり、前記溶接継手の溶接部近傍には、溶接による熱サイクルを受けた溶接熱影響部があるが、そこでの結晶粒は非溶接部よりも粗大化しており、さらに溶接時の残留応力が存在することから、再熱割れのポテンシャルが高いことが問題点として指摘されている。
【００１１】
図３に前記厚肉大径管（例えばＡｌｌｏｙ６１７）のボイラが設置してある現地で施工した溶接部の熱影響部に発生し得る再熱割れの想定図を示す。図３（Ａ）に示す厚肉大径管１の溶接部２を含めた溶接部付近の断面図の拡大図を図３（Ｂ）に示す。
【００１２】
図３において、厚肉大径管１,１の現地で施工した溶接部２は、溶接後の熱処理なしの状態では、溶接部２の内面側に、材料の降伏応力相当の引張の残留応力が存在することと、溶接の入熱により生じた熱影響部３が元の組織より粗粒化した組織であることから再熱割れ４が生じ易い。
【００１３】
図３（Ｂ）に示す再熱割れ４を回避するためには、溶接後に溶接部及び溶接熱影響を含めた範囲での溶接後の熱処理により溶接部２の応力低減を図ることのほか、溶接部及び溶接熱影響を含めた範囲の厚肉大径管１の結晶粒径を細粒化する改善をすることが望ましい。しかしながら、前記高強度Ｎｉ基系合金の厚肉大径管１,１は材料メーカから購入したままの組織で使用するため結晶粒径が例えば２００〜３００μｍと大きく、さらに最終溶接部の溶接熱影響部での粗大化が進んでいるが、現実には溶接部２の応力を低減することは可能であるが、結晶粒径はほとんど変化しない。
【００１４】
また、実機で使用中の厚肉大径管（以下、既設管と称することがある。）の溶接部や溶接熱影響部のある程度の範囲に再熱割れが発生した場合、通常は割れによる不具合部を含む部分を除去した後、同じ材質で新材の短管を準備し、ボイラが設置された現地で既設材と新材とを溶接により接続する。前記短管は例えば長尺のものを必要長さに切断して製作したものを使用する。
【００１５】
前記既設管と短管との溶接部および溶接熱影響部には溶接後の残留応力を除去するために固溶化処理または安定化熱処理を行う必要がある。これらの高強度のＮｉ基系合金からなる厚肉大径管の材料自体の固溶化処理温度は１２００℃近傍と非常に高く、さらに材料全体を均熱にするための昇温及び降温時の温度勾配が制限され，保持時間も例えば１時間前後を必要とすることから、固溶化処理を行うには長時間を必要とする。また、安定化熱処理についても前記固溶化処理温度より低いが９００℃以上と高温であり、保持時間は固溶化処理時間よりも長時間を必要とする(例えば肉厚２５ｍｍ当たり1時間)。
【００１６】
このような熱処理条件に対して、実際に行われる作業は技術的に難易度が高く、作業環境的に困難性を伴う作業となる。例えば、実際の熱処理作業部位はボイラの比較的高所であることが多いために十分な安全対策を取る必要があることはもちろん、非常に高温の熱処理であるため加熱電源の設置場所、同加熱導線の長さに制限があり、さらに高温で長時間保持するのに十分な保温材の施工等が必要になる。このように、必要な熱処理設備が整っていないボイラが設置された現地での溶接では、固溶化処理、安定化処理などの高温で長時間の熱処理は、必要最低限の回数とすることが望まれる。
【００１７】
本出願人は、前記高強度Ｎｉ基系合金ではないが、ボイラ用のステンレス鋼管の経年材の新規溶接部の再熱割れを防ぐために、長さ２０ｍｍ以上の新材の短管を経年材の溶接部にそれぞれ溶接し、溶接部の管内面側を研削又は平滑して又は溶接部に応力除去焼鈍を施して、新材同士を溶接することで、溶接部の残留応力を低減する溶接方法に関する特許発明を提案している（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特許第４３０３１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
前記高強度Ｎｉ基系合金、例えばＡｌｌｏｙ６１７（５２Ｎｉ−２２Ｃｒ−１３Ｃｏ−９Ｍｏ−Ｔｉ−１Ａｌ、析出強化型のＡｌｌｏｙ２６３（５０Ｎｉ−２０Ｃｒ−２０Ｃｏ−６Ｍｏ−２Ｔｉ−Ａｌ）、Ａｌｌｏｙ７４０（５０Ｎｉ−２５Ｃｒ−２０Ｃｏ−２Ｎｂ−２Ｔｉ−Ａｌ）では、上述のように製管された厚肉大径管の結晶粒径が粗粒化しており、特に前記結晶粒径は溶接時の熱影響によりさらに粗大化している。このような前記高強度Ｎｉ基系合金の厚肉大径管同士を最終溶接部とした場合、材料メーカから購入したままの組織で使用するため結晶粒径が例えば２００〜３００μｍと大きく、さらに最終溶接部の溶接熱影響部での粗大化が進むが、溶接後の高温、長時間での熱処理により溶接部の応力を低減することは可能であるが、結晶粒径はほとんど変化しないことがわかっており、再熱割れが生じるポテンシャルが大きくなる。
【００２０】
また、既に実機で使用されている既設管において割れが発生した溶接部または溶接部近傍の溶接熱影響部での補修時においても、再熱割れが生じるポテンシャルを小さくした継手構造とする必要がある。
【００２１】
本発明の課題は、高強度のＮｉ基系合金からなる厚肉大径管のボイラ設置現地での溶接部に生じ易い再熱割れを防止するための溶接継手構造および溶接施工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の上記課題に対して、高信頼性の現地溶接継手構造と溶接施工方法を提供する。
請求項１記載の発明は、  重量％で、 Ｃｒ：２０〜３５％、Ｍｏ：０．１〜１０％、Ａｌ：０．１〜３％、Ｔｉ：０．１〜３％、Ｎｉ：残りを含有するＮｉ基系合金からなる一対の肉厚２０ｍｍ以上、直径１６５．２ｍｍ以上の厚肉大径管本体（１）と同材の中間ピース（５）を、予め熱間加工又は冷間加工からなる機械加工を施して作製し、少なくともボイラが設置された現地での最終溶接部となる部分を含めた範囲に固溶化処理を施した後、前記一対の中間ピース（５，５）側の端部同士をボイラが設置された現地で最終溶接して得られることを特徴とする厚肉大径管の溶接継手構造である。
【００２３】
請求項２記載の発明は、固溶化処理を施される、ボイラが設置された現地での最終溶接部となる部分を含めた範囲が、厚肉大径管本体（１）と中間ピース（５）を溶接した後の中間ピース（５）全長と厚肉大径管本体（１）との溶接部を含む範囲であることを特徴とする請求項１記載の厚肉大径管の溶接継手構造である。
【００２４】
請求項３記載の発明は、固溶化処理を施される、ボイラが設置された現地での最終溶接部となる部分を含めた範囲が、中間ピース（５）の全体であり、前記中間ピース（５）の全体を固溶化した後に、厚肉大径管本体（１）と中間ピース（５）を溶接し、厚肉大径管本体（１）と中間ピース（５）との溶接部を含む範囲に溶接時の残留応力を除去または軽減するために固溶化処理又は該固溶化処理温度より低温で行う熱処理を施した後、一対の中間ピース（５，５）側の端部同士をボイラ設置現地で最終溶接して得られることを特徴とする請求項１記載の厚肉大径管の溶接継手構造である。
【００２５】
請求項４記載の発明は、重量％で、 Ｃｒ：２０〜３５％、Ｍｏ：０．１〜１０％、Ａｌ：０．１〜３％、Ｔｉ：０．１〜３％、Ｎｉ：残りを含有するＮｉ基系合金からなる一対の肉厚２０ｍｍ以上、直径１６５．２ｍｍ以上の厚肉大径管本体（１）と同材の中間ピース（５）を、予め熱間加工又は冷間加工からなる機械加工を施して作製し、少なくともボイラが設置された現地での最終溶接部となる部分を含めた範囲に固溶化処理を施した後、前記一対の中間ピース（５，５）側同士をボイラが設置された現地で最終溶接することを特徴とする厚肉大径管の溶接施工方法である。
【００２６】
請求項５記載の発明は、固溶化処理を施される、ボイラが設置された現地での最終溶接部となる部分を含めた範囲が、厚肉大径管本体（１）と中間ピース（５）を溶接した後の中間ピース（５）全長と厚肉大径管本体（１）との溶接部を含む範囲であることを特徴とする請求項４記載の厚肉大径管の溶接施工方法である。
【００２７】
請求項６記載の発明は、固溶化処理を施される、ボイラが設置された現地での最終溶接部となる部分を含めた範囲が、中間ピース（５）の全体であり、前記中間ピース（５）の全体を固溶化処理を施した後に、厚肉大径管本体（１）と中間ピース（５）を溶接し、厚肉大径管本体（１）と中間ピース（５）との溶接部を含む範囲に溶接時の残留応力を除去または軽減するために固溶化処理又は該固溶化処理温度より低温で行う熱処理を施した後、一対の中間ピース（５，５）側の端部同士をボイラ設置現地で最終溶接することを特徴とする請求項４記載の厚肉大径管の溶接施工方法である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の請求項１、３記載の発明によれば、主蒸気温度７００℃前後となる次世代超々臨界圧発電プラント用高強度Ｎｉ基系合金からなる管寄せ、主蒸気管、および再熱蒸気管等の金属組織が粗粒組織からなる厚肉大径管１の現地での溶接継手を、同材で予め熱間加工又は冷間加工からなる機械加工を施して作成した一対の中間ピース５，５を使用したものとし、前記中間ピース５，５の少なくともボイラが設置された現地での最終溶接部となる部分を含めた範囲に固溶化処理を施した後、前記中間ピース５同士を最終溶接することで、再熱割れの発生を防止することができ、しかもボイラ設置現地での溶接作業が容易にできる。
【００２９】
なお、ボイラで使用される管寄せ、主蒸気管、および再熱蒸気管等の厚肉大径管（既設管と称することがある）１は材料メーカの製造能力により加工度が低く粗粒組織になっているのに対して中間ピース５は短管であることから高い加工度が得られるため、前記既設管１よりも比較的細粒でかつ変形組織にすることができ、さらに固溶化処理により前記変形組織がより細粒の組織となるために前記中間ピース５同士の溶接後に熱処理を行なわなくとも再熱割れが発生しない。
【００３０】
請求項２、５記載の発明によれば、請求項１、４記載の発明の効果に加えて、前記中間ピース５の長さを、現地で中間ピース５全長と既設管１側の溶接部を含めて固溶化処理が可能な長さとし、前記厚肉大径管１に対して前記中間ピース５を溶接し、その後、前記の範囲で固溶化処理することで、前記中間ピース５に細粒組織を生成させることができ、前記中間ピース５同士の最終溶接部に熱処理を行なわなくとも再熱割れが生じることがなくなり、溶接構造の信頼性向上が図れる。
【００３１】
請求項３、６記載の発明によれば、請求項１、４記載の発明の効果に加えて、予め前記中間ピース５全体を固溶化しておくので、中間ピース５全体に細粒化組織が生成され、ボイラを設置した現地での前記中間ピース５同士の最終溶接部に熱処理を行なわなくとも再熱割れが生じることがなくなり、溶接構造の信頼性向上が図れる。さらに前段階のそれぞれの前記厚肉大径管１と前記固溶化処理された中間ピース５の溶接後の熱処理を固溶化処理よりも低い温度での、主に残留応力の低減を目的とした安定化熱処理とすることもできる。前記安定化熱処理にすることにより、厚肉大径管１の前記中間ピース５側の溶接熱影響部での結晶粒の粗大化を固溶化処理を行う場合と比較して少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例１のＮｉ基系合金厚肉大径管の溶接継手構造と溶接施工方法を示す図である。
【図２】実施例２のＮｉ基系合金厚肉大径管の溶接継手構造と溶接施工方法を示す図である。
【図３】従来技術における、Ｎｉ基系合金厚肉大径管の溶接継手構造と溶接施工方法の問題点を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施例を図面と共に説明する。  
なお、図１及び図２で示す実施形態は、新規に設置する場合と、既に使用中のものを補修する場合との両方に適用可能である。
【実施例１】
【００３４】
図１は、本実施例になる次世代超々臨界圧発電プラントにおける主要機器であるボイラの厚肉大径管の溶接継手構造と溶接施工方法を示す管溶接部の最終溶接までの施工状況を示す図である。
【００３５】
まず、図１（Ａ）に示すように、Ｎｉ基系合金（Ａｌｌｏｙ６１７;５２Ｎｉ-２２Ｃｒ-１３Ｃｏ-９Ｍｏ-Ｔｉ-１Ａｌ）からなる一対の肉厚２０ｍｍ、直径１６５．２ｍｍ、長さ３ｍの厚肉大径管１，１に、それぞれ材料メーカで作製した同材からなる肉厚２０ｍｍ、直径１６５．２ｍｍ、長さ１５０ｍｍの中間ピース（短管）５，５をそれぞれ溶接する。
【００３６】
なお、前記厚肉大径管１は材料メーカのうち鋼管製造メーカにおいて、インゴットから熱間鍛造で大径の円柱状としたものに熱間押出、引抜等の加工を加えて長尺の円筒とし、最後に酸化した内外表面を機械加工により切削して設計寸法に仕上げたものである。なお、比較的小径のものについては冷間加工により製造されることもある。このようにして製作した前記厚肉大径管１の加工度は比較的低く、結晶粒径は比較的粗粒の２００μｍ〜３００μｍである。
【００３７】
また、前記中間ピース５は前記材料メーカでも製造は可能であるが、本発明では加工度を高くして変形組織とするために、鍛造メーカにおいて熱間または冷間鍛造で製作する。まず鍛造により長さ及び外形が成形され、内径は穴繰りにて成形加工することにより製作する。結晶粒径は１００μｍ〜２００μｍで、前記厚肉大径管１より細粒であるが、結晶粒内に多数のすべり面を有している変形組織であることが特徴である。
【００３８】
次に、図１（Ｂ）に示すように、少なくとも前記中間ピース全体と前記厚肉大径管１と前記中間ピース５の溶接部６を含む範囲を１１７５±２０℃の保持温度で所定時間、固溶化処理を施すことにより、中間ピース５の変形組織を１００μｍ以下に細粒化できると同時に、溶接部６の残留応力を除去することができ、これにより再熱割れの感受性を低くすることができる。なお、前記保持時間は、例えば１時間前後であるが、これに昇温及び降温に必要な時間を加えた時間が必要である。
【００３９】
また、本発明の実施例で使用するＮｉ基系合金としては、上記Ａｌｌｏｙ６１７（５２Ｎｉ-２２Ｃｒ-１３Ｃｏ-９Ｍｏ-Ｔｉ-１Ａｌ）の他に、Ａｌｌｏｙ２６３（５０Ｎｉ−２０Ｃｒ−２０Ｃｏ−６Ｍｏ−２Ｔｉ−Ａｌ）またはＡｌｌｏｙ７４０（５０Ｎｉ−２５Ｃｒ−２０Ｃｏ−２Ｎｂ−２Ｔｉ−Ａｌ）などのＮｉ基系合金が使用し得る。
【００４０】
なお、本発明の実施例における短管からなる中間ピース５の長さ（Ｌ）は、ボイラ設置現地での最終溶接部の溶接部幅と溶接時の熱影響を受ける範囲を考慮すると、前者は狭開先の多層盛溶接の場合、一方の中間ピース５の最終層の幅が約１０ｍｍであり、後者が約２．５倍、これに一方の中間ピース５の溶接部６の最終層の幅、約１０ｍｍを加えた１０＋２５＋１０＝４５ｍｍ以上であれば良い。
【００４１】
また、本発明の実施例における中間ピース５の長さの上限は、まず、鍛造メーカでの製作時に大きい加工度が得られる上限の長さである必要があり、さらに前記中間ピース５全長と前記厚肉大径管１本体との溶接部を含む範囲を固溶化処理可能な長さである必要がある。上述のように、前記厚肉大径管１本体より大きい加工度（例えば２０％以上）が付与された中間ピース５では、上記の固溶化処理で再結晶が生じ、再熱割れが発生し難い細粒組織になる。
【００４２】
なお、中間ピース５全体の加工度が得られている長さに限られるが、新規製作する場合で、図１（Ｂ）の固溶化処理を大型の熱処理設備を有する工場で行う場合は、中間ピース５を比較的長くとることができる。また、前記厚肉大径管１が既設管の場合は、現地での制約された環境での固溶化処理が可能な長さまでとなる。
【００４３】
次いで、図１（Ｃ）に示すように、最後に中間ピース５，５同士をボイラを設置した現地で最終溶接して溶接部７を形成して接続する際、中間ピース５は細粒組織であるため、固溶化処理等の高温応力除去熱処理をしなくても再熱割れの感受性が低い。
【００４４】
このように本実施例は、図１（Ａ）と図１（Ｂ）の段階を熱処理設備の整ったボイラ設備製造工場またはボイラ設置現地のいずれにおいても実施可能であり、最終的にはボイラ設置現地において図１（Ｃ）の段階の最終溶接を行う。
【実施例２】
【００４５】
図２は、本実施例になる次世代超々臨界圧発電プラントにおける主要機器であるボイラの厚肉大径管の溶接継手構造と溶接施工方法を示す管溶接部の最終溶接までの施工状況を示す図である。
【００４６】
まず、図２（Ａ）と（Ｃ）に示すように、Ｎｉ基系合金（Ａｌｌｏｙ６１７）からなる一対の肉厚２０ｍｍ、直径１６５．２ｍｍ、長さ３ｍの厚肉大径管１，１（図２（Ｃ）を参照）と同材からなる肉厚２０ｍｍ、直径１６５．２ｍｍ、長さ２５０ｍｍの中間ピース５を実施例１と同様に、加工度を高くして変形組織とするために、鍛造メーカにおいて熱間または冷間鍛造で製作する。まず鍛造により長さ及び外形が成形され、内径は穴繰りにて成形加工することにより製作する。結晶粒径は１００μｍ〜２００μｍで、結晶粒径が２００μｍ〜３００μｍと比較的粗粒の前記厚肉大径管１より細粒であるが、結晶粒内に多数のすべり面を有している変形組織であることが特徴である。前記中間ピースの長さの下限、上限については、図１の場合と同じである。
【００４７】
次に、前記の図２（Ａ）に示す変形組織からなる中間ピース５全体に予め、熱処理設備が整っているボイラ設備製造工場において固溶化処理を実施することにより、図２（Ｂ）に示すように中間ピース５全体を細粒組織にする。なお、熱処理設備が整っていれば、現地敷地内での固溶化熱処理も可能である。前記固溶化処理として１１７５±２０℃の保持温度で所定時間、固溶化処理を施すことにより、中間ピース５の変形組織を１００μｍ以下に細粒化できる。
【００４８】
次いで図２（Ｃ）に示すように実施例１と同様に、厚肉大径管１，１と固溶化処理した短管の中間ピース５，５をそれぞれ溶接部６，６で溶接し、図２（Ｄ）に示すように厚肉大径管１，１と中間ピース５，５の各溶接部６，６付近を中心に固溶化処理または安定化熱処理を行う。
【００４９】
前記熱処理として固溶化処理を行った場合、既に中間ピース５の全体を図２（Ｂ）の固溶化処理により細粒組織にしているため、厚肉大径管１と中間ピース５の溶接後においても厚肉大径管１側の溶接部６を含む範囲に結晶粒径の比較的粗大化が生じるが中間ピース５側の溶接部６を含む範囲の結晶粒径の粗大化はない。前記溶接部を含む範囲の溶接後の残留応力は固溶化処理により除去されるため、前記厚肉大径管１側の結晶粒径の粗大化部においても再熱割れの問題はない。  
【００５０】
また、前記溶接部を含む範囲の残留応力の除去に加えて、前記厚肉大径管１側の溶接部を含む範囲での結晶粒径の粗大化を防止するには、固溶化処理に変えて、安定化熱処理を行うことで可能になる。前記安定化熱処理は、例えば９００℃以上で、固溶化処理よりも低い温度で行うため、厚肉大径管１側の溶接部を含む範囲での結晶粒径の粗大化を防止することができる。
【００５１】
図２（Ｃ）の熱処理についても、図１（Ｂ）の場合と同様に、大型の熱処理設備を有する工場または現地で行うことが可能であるが、本実施例では、既に中間ピースの細粒化を行っているため、厚肉大径管１側の溶接部に中間ピース５全体を含めて固溶化処理する必要はなく、部分的に含めて行えばよく、前記厚肉大径管１が既設管の場合で、現地での制約された環境で中間ピース５全体の固溶化処理ができない場合に採用可能な構造である。
【００５２】
この固溶化処理または安定化熱処理の目的は溶接部６，６の溶接時の残留応力を除去することにある。また、中間ピース５の長さは、予め図２（Ｂ）にて全体を固溶化しておくため、実施例１の中間ピース５の長さより長くすることができ、ここでは２５０ｍｍとしたが、実施例１の場合と異なるのは、図１（Ｃ）の施工により中間ピース全体を溶体化処理するのが困難な場合などに実施することができる。
【００５３】
最後に図２（Ｅ）に示すように細粒組織である中間ピース５，５同士を現地で溶接して溶接部７を形成することで、実施例１の継手構造と同様に、再熱割れ感受性の改善効果が得られる。
【００５４】
このように本実施例は、図２（Ｄ）の段階を熱処理設備の整ったボイラ設備製造工場またはボイラ設置現地のいずれにおいても実施可能であり、最終的にはボイラ設置現地において図２（Ｅ）の段階の最終溶接を行う。
【符号の説明】
【００５５】
１ 厚肉大径管母管
２ 母管同士の溶接部
３ 母管同士溶接部の熱影響部
４ 再熱割れ
５ 中間ピース
６ 中間ピースと厚肉大径管母管の溶接部
７ 中間ピース同士の溶接部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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