(57)【要約】【課題】ＨＩＣ試験ずみの試験片からＨＩＣ割れ破面を簡便に採取できる、ＨＩＣ割れ破面採取用治具を提案する。【解決手段】ＨＩＣ割れ部を含む試験片を固定するためのスプリングと、該スプリングに一端部が挿入可能で、かつ該一端部の一端には前記ＨＩＣ割れ部を含む試験片の一端部を抑える切込み部を有し、さらに中央部近傍には前記スプリングを抑えるための張出し部を有し、他端を打撃端とする上治具と、該上治具の前記一端部が挿入可能な孔部を有する下治具と、を備えるＨＩＣ破面採取用治具である。上治具および下治具は、マルテンサイト系ステンレス鋼製またはＮｉ基超合金製とすることが好ましい。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＨＩＣ試験片からＨＩＣ割れ破面を採取するためのＨＩＣ割れ破面採取用治具であって、ＨＩＣ割れ部を含む試験片を固定するためのスプリングと、該スプリングに一端部が挿入可能で、かつ該一端部の一端には前記ＨＩＣ割れ部を含む試験片の一端部を抑える切込み部を、さらに中央部近傍には前記スプリングを抑えるための張出し部を有し、他端を打撃端とする上治具と、該上治具の前記一端部が挿入可能な孔部を有する下治具と、を備えることを特徴とするＨＩＣ割れ破面採取用治具。
【請求項２】
前記上治具および下治具が、前記ＨＩＣ試験片に比べ高い硬さを有する材料で構成されてなることを特徴とする請求項１に記載のＨＩＣ割れ破面採取用治具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素誘起割れ（ＨＩＣ）試験に係り、とくにＨＩＣで生じた割れ面（以下、ＨＩＣ割れ破面ともいう）を採取するＨＩＣ割れ破面採取用治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスや原油を輸送するラインパイプ用鋼管には、パイプの破壊事故を防止するという観点から各種の試験を実施し所望の特性を有していることを確認することが要求されている。その中に、水素誘起割れ（ＨＩＣ）試験がある。
原油には硫化水素（Ｈ２Ｓ　）や炭酸ガスが含まれることが多いため、とくにラインパイプ用鋼管にはＨＩＣの発生を防止することが強く要求されている。鋼管がＨ２Ｓ　を含む環境下に晒されると、管表面でＨ＋　とＦｅとが反応し発生した水素原子のうちの一部が鋼中に侵入し、鋼中に存在する伸延性介在物中に集まり分子となることで大きな内圧を生じる。この内圧により介在物と地鉄との界面が剥離し空隙を生じるとともに、介在物の切欠き状先端に応力集中を起こす。この応力が鋼を塑性変形させ、ついには板厚に平行に伝播する水素誘起割れ（ＨＩＣ）となる。
【０００３】
ＨＩＣ試験は、鋼管から採取した試験片をＨ２Ｓ　を飽和させた溶液中に一定期間浸漬したのち、試験片中に割れの発生がないかを調査する試験であり、試験方法は、例えば、ＮＡＣＥ　ＴＭＯ２８４　として規格化されている。
【０００４】
【発明の解決しようとする課題】
通常のＨＩＣ試験では、試験片中の割れの有無を調査することのみを目的としている。しかし、ラインパイプ用鋼管の製造においては、水素誘起割れ発生を防止できる鋼管とするために、ＨＩＣ試験片の割れ部を調査して、水素誘起割れの発生原因についての情報を得て、鋼管製造上の指針を策定することが重要となる。このような鋼管製造上の指針を得るために、ＨＩＣ試験片からＨＩＣ割れ破面を採取することが頻繁に要求されるようになっている。
【０００５】
従来のＨＩＣ試験片からのＨＩＣ割れ破面採取は、ＨＩＣで生じた割れ部（以下、ＨＩＣ割れ部ともいう）の位置を超音波探傷等で確認して、ＨＩＣ試験片からＨＩＣ割れ部を含む小試験片Ｓを切り出したのち、図４に示すように、該小試験片Ｓをバイス等で固定し、割れ面で破断するように小試験片Ｓに横方向からハンマー等で打撃力を負荷して割れ面を露出させて、ＨＩＣ割れ破面を得ていた。
【０００６】
しかしながら、このような方法では、ＨＩＣ割れ面を露出させるまでに多大の時間を要していた。というのは、ＨＩＣ割れ面の位置、とくに鋼板の板厚方向の位置を正確に確定することが難しく、割れ面の一部が露出するまで研磨を繰返していたこと、また、確定した割れ面位置を正確に打撃することが難しく割れ破面の露出のために、何回も打撃を行なっていたことが、主たる原因であった。また、割れ破面が露出した時に破片が飛散し、作業者の安全上問題があるとともに、割れ破面が損傷しやすいという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記した問題点を解決し、ＨＩＣ試験ずみの試験片からＨＩＣ割れ破面を簡便に採取できる、ＨＩＣ割れ破面採取用治具を提案することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記した課題を達成するために、ＨＩＣ割れ破面採取用治具の構成について鋭意検討した。その結果、採取用治具を上治具と下治具に分割し、コイル状スプリングで試験片を固定し、打撃することにより、割れ面の露出を容易にし、割れ破面の飛散、損傷を防止できることに思い至った。本発明は、これらの知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。
【０００９】
すなわち、本発明は、ＨＩＣ試験片からＨＩＣ割れ破面を採取するためのＨＩＣ割れ破面採取用治具であって、ＨＩＣ割れ部を含む試験片を固定するためのスプリングと、該スプリングに一端部が挿入可能で、かつ該一端部の一端には前記ＨＩＣ割れ部を含む試験片の一端部を抑える切込み部を、さらに中央部近傍には前記スプリングを抑えるための張出し部を有し、他端を打撃端とする上治具と、該上治具の前記一端部が挿入可能な孔部を有する下治具と、を備えることを特徴とするＨＩＣ割れ破面採取用治具であり、また、本発明では、前記上治具および前記下治具が、前記ＨＩＣ試験片に比べ高い硬さを有する材料で構成されてなることが好ましく、なかでも、マルテンサイト系ステンレス鋼製、あるいはＮｉ基超合金製とすることがより好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のＨＩＣ割れ破面採取用治具は、下治具１と、スプリング２と、上治具３とから構成される。本発明のＨＩＣ割れ破面採取用治具の構成を図１に、組み立てた状態を図２に示す。
下治具１は、ＨＩＣ試験片から切り出された小試験片Ｓを載置することができる大きさの平面を有し、かつ中央部に厚さ方向に貫通する孔１ａを有する。
【００１１】
上治具３は、一端部が孔１ａに挿入可能でかつ摺動可能な形状（径）に調整され、さらにこの一端部の端部には切込み部３ａが形成される。図２に示すように、この切込み部３ａでＨＩＣ試験から切り出した割れ部を含む小試験片Ｓの一端を固定する。なお、切込み部３ａの深さｈは、ＨＩＣ割れ面の位置で割れ面に沿って破断できる剪断力が付与可能な深さであればよく、とくに限定されない。また、上治具３の中央部近傍には、スプリング２を下方に抑え込むための張出し部３ｂが形成される。張出し部３ｂの張出し高さｔは使用するスプリング２の大きさ（径）に依存して決定されるものであるが、スプリング２を抑え込むことができる十分な高さがあればよく、とくに限定されない。上治具３の他端３ｃは、ハンマー等で打撃し打撃力を試験片に負荷するための打撃端である。
【００１２】
スプリング２は、コイル状で軸方向に伸縮自在とされる。なお、スプリング２は、上治具３の一端部が挿入可能で、かつＨＩＣ試験片を固定することができれば、その大きさ（径）、軸方向長さはとくに限定されない。
上記した構成の、下治具１、スプリング２、上治具３を図２に示すように組み立てることにより、上治具３の張出し部３ｂに抑え込まれたスプリング２の弾性力により小試験片Ｓを下治具１上に固定できる。ついで、上治具３の他端３ｃをハンマー等で打撃し、その打撃力で上治具３と下治具１との間に生じる剪断力により小試験片Ｓを割れ面に沿って破断させ、割れ面を露出させたＨＩＣ割れ破面を採取する。
【００１３】
なお、ＨＩＣ割れ破面を採取に際しては、小試験片Ｓの一端が上治具３の切り込み部３ａに当接するように、かつ孔１ａの周縁面、あるいは上治具３の外周面に、略割れ面が一致するように下治具１に載置し固定することが好ましい。
図２に示すように、小試験片Ｓを固定し、上治具３の他端３ｃを打撃すると、小試験片Ｓは割れ面に沿って破断する。破断した割れ破面は、上治具３の一端部が孔１ａに沿って下方に移動するため、孔１ａ内に留まり、飛散することはない。
【００１４】
本発明のＨＩＣ割れ破面採取用治具を用いて、ＨＩＣ割れ破面を採取するためには、ＨＩＣ試験片から割れ部を含む小試験片Ｓを切り出す必要がある。まず、ＨＩＣ試験済みのＨＩＣ試験片について、超音波探傷法（Ｃ−スキャン）等により割れの有無、および割れの位置を確認する。
ついで、この割れ位置の確認情報に従い、ＨＩＣ試験片から割れを含む領域を、好ましくはＳＭカッター等で切り出し、割れ部を含む小試験片Ｓとする。なお、ＳＭカッターによる切断では、小試験片Ｓの少なくとも一面で割れ位置がわかるように切り出すか、あるいは簡単な研磨・研削で割れ位置がわかるように切り出すことが好ましい。
【００１５】
切り出し時あるいはそれ以降に割れ位置を明確にされた小試験片Ｓは、割れ位置が、孔１ａの周縁面あるいは上治具３の外周面に略一致するように下治具１上に載置されることが好ましい。
本発明のＨＩＣ割れ破面採取用治具では、使用中のへたり、摩耗等を抑制する観点から、上治具、　下治具はいずれも被採取材であるＨＩＣ試験片の硬さにくらべて高い硬さを有する材料で構成されることが好ましい。ＨＩＣ試験を実施されるラインパイプ用鋼管には、種々の強度（硬さ）を有する鋼管が適用されているが、現状で最も高い強度（硬さ）を有する耐サワー用鋼管としては、ＡＰＩ　Ｘ　６５が例示できる。このような高強度の試験片を取り扱っても、へたり、摩耗等の発生を抑制するためには、ＳＵＳ　４２０，ＳＵＳ　４４０等のマルテンサイト系ステンレス鋼、あるいは金属間化合物を析出させた、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ　Ｃ　、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ　Ｘ　等のＮｉ基超合金製の治具とすることが好ましい。
【００１６】
なお、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ　Ｃ　は、質量％で、Ｃ：０．０１％以下、Ｃｒ：１５〜１７％、Ｍｏ：１４〜１８％、Ｗ：３〜５％、Ｆｅ：３〜７％、Ｓｉ：０．０８％以下を含み、　残部実質的にＮｉからなる組成を有するＮｉ基超合金である。
また、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ　Ｘ　は、質量％で、Ｃ：０．１５％以下、Ｃｒ：２０〜２４％、Ｍｏ：８〜１０％、Ｗ：０．５　〜０．７　％、Ｆｅ：１７〜２０％、Ｓｉ：１％以下を含み、　残部実質的にＮｉからなる組成を有するＮｉ基超合金である。
【００１７】
【実施例】
ラインパイプ用鋼管から、ＨＩＣ試験片を採取し、５％ＮａＣｌ＋０．５％ＣＨ３ＣＯＯＨ　水溶液にＨ２Ｓ　を飽和させた溶液中に浸漬し、ＨＩＣを発生させた。得られたＨＩＣ試験片について超音波探傷法を利用して割れ位置を確認し、ついで、ＳＭカッターでＨＩＣ割れ部を含む小試験片を切り出した。なお、　切り出しに際しては、簡単な研磨で少なくとも１面で割れ位置が確認できるように正確に切断した。得られた小試験片を、　図１に示す構成のＨＩＣ割れ破面採取用治具を図２に示すように組立てたＨＩＣ割れ破面採取用治具に、　割れ面位置が上治具３の切込み部外周に略一致するようにセットし、ハンマーで上治具の他端３ｃを打撃し、小試験片をＨＩＣ割れ面に沿って破断させて、ＨＩＣ割れ破面を採取した。この本発明の治具を使用した割れ破面採取方法では、従来の方法に比べ全作業時間が１／２〜１／３に短縮できた。
【００１８】
なお、従来の方法は、ＨＩＣ試験片からＨＩＣ割れ部を含む小試験片を切り出したのち、割れ面の位置が小試験片の少なくとも一面で確認できるまで研磨し、ついで、図４に示すように小試験片をバイスで固定し、横方向にハンマーで複数回打撃して、小試験片をＨＩＣ割れ面に沿って破断させ、ＨＩＣ割れ破面を採取した。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、ＨＩＣ割れ破面を従来にくらべ簡便で、かつ安全に採取でき、ラインパイプ用鋼管の製造指針を策定するに有効な情報を迅速にしかも確実にえることができ、産業上格段の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＨＩＣ割れ破面採取用治具の構成を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明のＨＩＣ割れ破面採取用治具の組立て状況を示す断面図である。
【図３】ＨＩＣ試験片からのＨＩＣ割れ破面採取用試験片の採取要領を示す説明図である。
【図４】従来のＨＩＣ割れ破面の採取要領の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１　　下治具
１ａ　孔
２　　スプリング
３　　上治具
３ａ　切込み部
３ｂ　張出し部
３ｃ　打撃端
Ｓ　　小試験片（試験片）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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