(57)【要約】【課題】チタンクラッド鋼とステンレスクラッド鋼との接合や、チタンクラッド鋼同士の接合を行うための方法を提供することを目的とする。【解決手段】母材の表面にステンレス材層を設けたステンレスクラッド鋼と、母材、ステンレス材層、及びチタン材層がこの順で積層され、外周縁部の外表面は、上記ステンレス材層が露出したチタン三層クラッド鋼とを接合する際、上記のステンレスクラッド鋼及びチタン三層クラッド鋼の母材同士を肉盛り溶接して接合し、この肉盛り溶接部の上にステンレス材を用いて肉盛り溶接することにより、この溶接部を上記ステンレスクラッド鋼及びチタン三層クラッド鋼の両方のステンレス材層に接合させると共に、上記母材同士の肉盛り溶接部を覆う。【選択図】図１
2005131700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材の表面にステンレス材層を設けたステンレスクラッド鋼と、母材、ステンレス材層、及びチタン材層がこの順で積層され、外周縁部の外表面は、上記ステンレス材層が露出したチタン三層クラッド鋼とを接合する際、
上記のステンレスクラッド鋼及びチタン三層クラッド鋼の母材同士を肉盛り溶接して接合し、
この肉盛り溶接部の上にステンレス材を用いて肉盛り溶接することにより、この溶接部を上記ステンレスクラッド鋼及びチタン三層クラッド鋼の両方のステンレス材層に接合させると共に、上記母材同士の肉盛り溶接部を覆う、ステンレスクラッド鋼とチタンクラッド鋼の接合方法。
【請求項２】
上記ステンレス材からなる肉盛り溶接部を覆うように、上記ステンレスクラッド鋼のステンレス材層の外表面から、上記チタン三層クラッド鋼のステンレス材層の外表面にかけて、ステンレス材製の板状体を接合する請求項１に記載のステンレスクラッド鋼とチタンクラッド鋼の接合方法。
【請求項３】
上記チタン三層クラッド鋼のチタン材層とステンレス材層との境界部を銀ろうシール溶接する請求項１又は２に記載のステンレスクラッド鋼とチタンクラッド鋼の接合方法。
【請求項４】
母材、ステンレス材層、及びチタン材層がこの順で積層され、外周縁部の外表面は、上記ステンレス材層が露出したチタン三層クラッド鋼と、母材の表面にチタン材層を設けたチタン二層クラッド鋼とを接合する際、
上記のチタン三層クラッド鋼とチタン二層クラッド鋼とを構成する母材同士を肉盛り溶接して接合し、
上記母材同士の肉盛り溶接部の上にステンレス材を用いて肉盛り溶接することにより、この溶接部を上記チタン三層クラッド鋼のステンレス材層と接合させると共に、上記母材同士の肉盛り溶接部を覆い、
上記ステンレス材からなる肉盛り溶接部を覆うように、上記チタン三層クラッド鋼のチタン材層の外表面から、チタン二層クラッド鋼のチタン材層の外表面にかけて、それらの表面にチタン材製の板状体を接合するチタンクラッド鋼同士の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チタンクラッド鋼と、ステンレスクラッド鋼又はチタンクラッド鋼との接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学プラントにおける反応槽や反応塔、貯蔵槽等の材質、特に内壁の材質は、使用する内容物の種類、組成や、反応温度等の使用条件等によって、種々、選択される。反応条件が苛酷な場合や、腐食が生じやすい場合、チタン又はその合金からなるチタン材を用いる場合がある。
【０００３】
しかし、チタン材で反応槽等の全体を製作すると、コスト高となってしまう。このため、炭素鋼やステンレス鋼で反応槽等の全体を製作し、その内部を炭素鋼やステンレス鋼の表面にチタン鋼を積層し、圧延したチタンクラッド鋼で内張りする方法が採用される場合がある。
【０００４】
ところで、使用する内容物の種類、組成や、操作温度等の使用条件等によって、反応槽や蒸留塔等の内表面がチタン材だけでなく、ステンレス材と混在させてもよい場合がある。また、場合によっては、反応槽や蒸留塔等の内部でチタンクラッド鋼同士を接合する必要が生じることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、チタン材は、炭素鋼やステンレス材との溶接が困難であるため、上記のように、反応槽等の内表面にチタン材とステンレス材とを混在させてもよい場合や、チタンクラッド鋼同士の接合に問題を有していた。
【０００６】
そこで、この発明は、チタンクラッド鋼とステンレスクラッド鋼との接合や、チタンクラッド鋼同士の接合を行うための方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、所定のステンレスクラッド鋼とチタンクラッド鋼の接合方法、及び所定のチタンクラッド鋼同士の接合方法を用いることにより、上記課題を解決したのである。すなわち、ステンレスクラッド鋼とチタンクラッド鋼の接合方法についての発明は、母材の表面にステンレス材層を設けたステンレスクラッド鋼と、母材、ステンレス材層、及びチタン材層がこの順で積層され、外周縁部の外表面は、上記ステンレス材層が露出したチタン三層クラッド鋼とを接合する際、上記のステンレスクラッド鋼及びチタン三層クラッド鋼の母材同士を肉盛り溶接して接合し、この肉盛り溶接部の上にステンレス材を用いて肉盛り溶接することにより、この溶接部を上記ステンレスクラッド鋼及びチタン三層クラッド鋼の両方のステンレス材層に接合させると共に、上記母材同士の肉盛り溶接部を覆う方法である。
【０００８】
また、チタンクラッド鋼同士の接合方法についての発明は、母材、ステンレス材層、及びチタン材層がこの順で積層され、外周縁部の外表面は、上記ステンレス材層が露出したチタン三層クラッド鋼と、母材の表面にチタン材層を設けたチタン二層クラッド鋼とを接合する際、上記のチタン三層クラッド鋼とチタン二層クラッド鋼とを構成する母材同士を肉盛り溶接して接合し、上記母材同士の肉盛り溶接部の上にステンレス材を用いて肉盛り溶接することにより、この溶接部を上記チタン三層クラッド鋼のステンレス材層と接合させると共に、上記母材同士の肉盛り溶接部を覆い、上記ステンレス材からなる肉盛り溶接部を覆うように、上記チタン三層クラッド鋼のチタン材層の外表面から、チタン二層クラッド鋼のチタン材層の外表面にかけて、それらの表面にチタン材製の板状体を接合する方法である。
【発明の効果】
【０００９】
母材の肉盛り溶接部を、ステンレス材で肉盛り溶接をしたり、ステンレス材製又はチタン材製の板状体で覆うので、母材が接合部で露出するのを防止でき、この部分の腐食等を防止することができる。
また、この発明は、例えば、テレフタル酸製造プロセスの使用機器に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を詳細に説明する。
この発明にかかる接合方法は、チタンクラッド鋼と、ステンレスクラッド鋼又はチタンクラッド鋼とを接合する方法である。なお、この発明において、チタンクラッド鋼は、２種類のチタンクラッド鋼がある。これらは、いずれも外表面にチタン材層を有するので、チタンクラッド鋼と総称する。
【００１１】
１つ目のチタンクラッド鋼は、図１（ａ）や図２（ａ）に示すような、母材３ｂ、ステンレス材層４ｂ、及びチタン材層５がこの順で積層され、外周縁部の外表面において、上記ステンレス材層４ｂが露出したチタン三層クラッド鋼２である。
【００１２】
もう１つののチタンクラッド鋼は、図２（ａ）に示すような、母材３ｃの表面にチタン材層５を設けたチタン二層クラッド鋼２ｃである。このチタン二層クラッド鋼２ｃの外周縁部の外表面は、上記母材３ｃが露出していてもよい。
【００１３】
なお、この発明において、上記２つのチタンクラッド鋼は、必要に応じて、母材とチタン材層との間に、他の金属層を形成させてもよい。
このチタンクラッド鋼は、母材を構成する炭素鋼、チタン材層、必要に応じてステンレス材層を構成するステンレス鋼及び金属板を積層し、曝着や圧延することによって、製造される。
【００１４】
まず、ステンレスクラッド鋼とチタン三層クラッド鋼の接合方法について、図１（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。
上記ステンレスクラッド鋼１は、図１（ａ）に示すように、母材３ａを芯材とし、外表面にステンレス材からなる層４ａを設けたクラッド鋼である。上記母材３ａとしては、炭素鋼等があげられる。この炭素鋼の具体例としては、ＡＳＴＭ規格のＡ５１６−６０（ＪＩＳ規格：ＳＧＶ４２），Ａ５１６−６５（ＪＩＳ規格：ＳＧＶ４６），Ａ５１６−７０（ＪＩＳ規格：ＳＧＶ４９）等があげられる。
【００１５】
また、上記ステンレス材としては、各種のＳＵＳがあげられ、具体例としては、ＡＳＴＭ規格のＡ２４０−３０４Ｌ（ＪＩＳ規格：ＳＵＳ３０４Ｌ），Ａ２４０−３１６Ｌ（ＪＩＳ規格：ＳＵＳ３１６Ｌ），Ａ２４０−３１７Ｌ（ＪＩＳ規格：ＳＵＳ３１７Ｌ）等があげられる。
【００１６】
なお、図１（ａ）に示されるステンレスクラッド鋼は、母材３ａとステンレス材層４ａとの２層から形成されるが、必要に応じて、母材３ａとステンレス材層４ａとの間に、他の金属層を形成させてもよい。このステンレスクラッド鋼は、母材３ａを構成する炭素鋼、ステンレス材層４ａを構成するステンレス鋼、及び必要に応じて用いる金属板を積層し、曝着や圧延することによって、製造される。
【００１７】
上記チタン三層クラッド鋼２を構成する母材３ｂやステンレス材層４ｂを構成する材料としては、上記のステンレスクラッド鋼１に用いた母材３ａやステンレス材層４ａと同様の材料を用いることができる。
【００１８】
また、上記チタン材層５を構成するチタン材としては、鉄等の不純物が０．３５重量％以下の純チタンからなる材、チタンと他の金属との合金からなる材等があげられる。上記純チタン材の具体例としては、ＡＳＴＭ規格のＢ２６５−１（ＪＩＳ規格：ＴＰ−２），Ｂ２６５−２（ＪＩＳ規格：ＴＰ−３），Ｂ２６５−３（ＪＩＳ規格：ＴＰ−３）等があげられる。
【００１９】
次に、ステンレスクラッド鋼１とチタン三層クラッド鋼２との接合方法について説明する。
まず、上記のステンレスクラッド鋼１の母材３ａと、チタン三層クラッド鋼２の母材３ｂとを肉盛り溶接し、両者の母材を接合する。
【００２０】
次いで、この肉盛り溶接部６の上、すなわち、ステンレス材層４ａ及び４ｂのある側の母材同士の肉盛り溶接部６の上に、ステンレス材を用いて肉盛り溶接して、上記ステンレスクラッド鋼及びチタン三層クラッド鋼の両方のステンレス材層４ａ及び４ｂに接合させ、かつ、母材同士の肉盛り溶接部６を覆う。これにより、母材３ａ，３ｂ及び母材の肉盛り溶接部６の露出が防止され、反応器等として使用された場合、内容物に直接接触して腐食等を生じさせるのを防止できる。
【００２１】
上記の肉盛り溶接部７を構成するステンレス材の材質としては、ステンレスクラッド鋼１のステンレス材層４ａを構成する材質や、チタン三層クラッド鋼２のステンレス材層４ｂを構成する材質と同じ材質を用いればよいが、耐食性の優れたステンレス材を用いることがさらに好ましい。
【００２２】
また、図１（ｃ）に示すように、上記肉盛り溶接部７を覆うように、ステンレスクラッド鋼１のステンレス材層４ａの外表面から、チタン三層クラッド鋼２の外周縁の露出したステンレス材層４ｂの外表面にかけて、ステンレス材製の板状体８を載せ、これを接合してもよい。この接合方法としては、図１（ｃ）に示すような、板状体８の側面を溶接して溶接部９を設けることにより接合する方法等があげられる。
ステンレス材製の板状体８を設けることにより、ステンレス材製の肉盛り溶接部７を保護することができる。
【００２３】
さらにまた、図１（ｄ）に示すように、チタン三層クラッド鋼２のチタン材層５とステンレス材層４ｂとの境界部を銀ろうシール溶接してもよい。この部分は、チタン材とステンレス材との溶接であり、一般の材料では溶接できず、銀ろう溶接によって溶接することができる。そして、この銀ろう溶接部１０を設けることにより、使用条件等により、チタン材層５が剥離するのを抑制することができる。
【００２４】
次に、チタンクラッド鋼同士の接合方法について、図２（ａ）〜（ｂ）を用いて説明する。なお、図２（ａ）〜（ｂ）においては、チタン三層クラッド鋼２と、チタン二層クラッド鋼２ｃとの接合について示しているが、少なくとも母材３ｂ（又は３ｃ）を芯材として有し、かつ、最外層にチタン材層５を有すれば、その間にステンレス層や他の金属層を有していてもいなくてもよい。以下、図２（ａ）〜（ｂ）の場合について説明する。
【００２５】
上記チタン二層クラッド鋼２ｃを構成する母材３ｃ及びチタン材層５の材料としては、上記した母材３ｂ及びチタン材層５と同様の材料を使用することができる。
【００２６】
次に、チタン三層クラッド鋼２とチタン二層クラッド鋼２ｃとの接合方法について説明する。
まず、上記のチタン三層クラッド鋼２とチタン二層クラッド鋼２ｃを構成する母材（３ｂ及び３ｃ）同士を肉盛り溶接して接合する。
【００２７】
次いで、上記母材同士の肉盛り溶接部６ｃの上、すなわち、ステンレス材層４ｂのある側の母材同士の肉盛り溶接部６ｃの上に、ステンレス材を用いて肉盛り溶接を行って、この肉盛り溶接部７ｃをステンレス材層４ｂと接合させ、かつ、上記母材同士の肉盛り溶接部６ｃを覆う。これにより、母材３ｂ，３ｃ及び母材の肉盛り溶接部６ｃがより補強される。
【００２８】
そして、上記のステンレス材からなる肉盛り溶接部７ｃを覆うように、上記チタン三層クラッド鋼２のチタン材層５の外表面から、上記他方のチタン二層クラッド鋼２ｃのチタン材層５の外表面にかけて、それらの表面にチタン材製の板状体１１を、その板状体１１の側面を溶接して溶接部１２を設けることにより接合する。このチタン材製の板状体１１を設けることにより、上記ステンレス材からなる肉盛り溶接部７ｃや、母材同士の肉盛り溶接部６ｃを保護することができる。
【００２９】
この場合、図２（ｂ）に示すように、２つのチタン材層５と板状体１１との間に空間部１３が生じる。この空間部１３に対しては、チタンや銅によって埋めることができる。
【００３０】
また、図１（ｂ）〜（ｄ）に示した断面を有する接合体同士を接合することがある。この場合、両方の断面に有するチタン材層５同士を、上記と同様の方法で接合した場合、開口部が生ずる。すなわち、例えば、図３（ａ）〜（ｂ）に示すように、図１（ｂ）の接合をしたステンレスクラッド鋼１とチタン三層クラッド鋼２との接合体を２つ、接合する場合、まず、母材同士、すなわち、母材３ａと３ａ、３ｂと３ｂ、及び肉盛り溶接部６と６を、上記したのと同様にして肉盛り溶接し、肉盛り溶接部１５を形成する。次いで、その上のステンレス材層４ａと４ａ、４ｂと４ｂ、及び肉盛り溶接部７と７を、上記したのと同様にしてステンレス材で肉盛り溶接し、肉盛り溶接部１６を形成する。次いで、チタン材５と５を、チタン材からなる板状体１４を用いて、上記したのと同様にして接合する。この場合、図３（ｂ）に示すように、開口部１７が生じる。
【００３１】
この開口部１７に対しては、チタン材製の板状体で覆うことにより、開口部１７を閉塞することができる。このチタン材製の板状体の接合は、相手材がチタン材層に対しては、上記溶接部１２で用いた材質と同様の材質を用いて行うことができ、また、相手材がステンレス材層に対しては、銀ろうシール溶接やテフロン材等でシールすることができる。
【００３２】
なお、上記のステンレス材製の板状体８、及びチタン材製の板状体１１，１４を構成するステンレス材やチタン材の例としては、上記したステンレス材やチタン材の例と同様のものをあげることができる。
【００３３】
この発明の接合方法を採用すると、チタンクラッド材を用いた場合でも複数のクラッド材の溶接が可能となり、反応槽等の内面に、複数のクラッド材を使用することが可能となる。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例によりこの発明をより詳細に説明する。
（実施例１）
下記に示すチタン三層クラッド鋼と、ステンレスクラッド鋼とを、図１（ａ）に示すように配した。
・チタン三層クラッド鋼：炭素鋼（Ａ５１６−６０）、ステンレス鋼（Ａ２４０−３０４Ｌ、Ｎｉ：９．００〜１３．００重量％，Ｃｒ：１８．００〜２０．００重量％，Ｃ：０．０８重量％以下，Ｓｉ：１．００重量％以下，Ｍｎ：２．００重量％以下）、及びチタン鋼（Ｂ２６５−１）をこの順番で積層して圧延したもの。
・ステンレスクラッド鋼：炭素鋼（同上）及びステンレス鋼（同上）を積層して圧延したもの。
【００３５】
次いで、両者の炭素鋼部分同士を、炭素鋼の溶接棒を用いて、肉盛り溶接した。そして、上記ステンレス鋼と同一材質のステンレス鋼の溶接棒を用いて、両者のステンレス材層部分を連結するように肉盛り溶接した。
そして、その上に、両者のステンレス材層に渡るように、ステンレス鋼（Ａ２４０−３０４Ｌ）からなる板状体を配し、溶接して図１（ｃ）に記載のように接合した。
【００３６】
（実施例２）
上記チタン三層クラッド鋼と、下記に示すチタン二層クラッド鋼とを、図２（ａ）に示すように配した。
・チタン二層クラッド鋼：炭素鋼（同上）及びチタン鋼（同上）を積層して圧延したもの。
【００３７】
次いで、両者の炭素鋼部分同士を、炭素鋼の溶接棒を用いて、肉盛り溶接した。そして、上記ステンレス鋼と同一材質のステンレス鋼の溶接棒を用いて、炭素鋼肉盛り溶接部を覆うように肉盛り溶接した。
そして、その上に、両者のチタン材層に渡るように、チタン鋼（Ｂ２５６−１）からなる板状体を配し、溶接して図２（ｂ）に記載のように接合した。
【００３８】
［結果］
このようにして得られたチタンクラッド鋼とステンレスクラッド鋼又はチタンクラッド鋼との接合によって製作されたベッセル内に内容物として酢酸水溶液を入れ、６０℃、１ヶ月間放置したところ、漏洩や腐食の問題は生じなかった。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】（ａ）〜（ｄ）チタンクラッド鋼とステンレスクラッド鋼の接合方法の例を示す断面図
【図２】（ａ）〜（ｂ）チタンクラッド鋼同士の接合方法の例を示す断面図
【図３】（ａ）  図２（ｂ）の斜視図、（ｂ）（ａ）の開口部を閉塞した状態を示す斜視図
【符号の説明】
【００４０】
１  ステンレスクラッド鋼
２  チタン三層クラッド鋼
２ｃ  チタン二層クラッド鋼
３ａ，３ｂ，３ｃ  母材
４ａ，４ｂ  ステンレス材層
５  チタン材層
６，６ｃ  肉盛り溶接部
７，７ｃ  肉盛り溶接部
８  板状体
９  溶接部
１０  銀ろう溶接部
１１  板状体
１２  溶接部
１３  空間部
１４  板状体
１５  肉盛り溶接部
１６  肉盛り溶接部
１７  開口部
【図１】
2005131700.tif 000003
【図２】
2005131700.tif 000004
【図３】
2005131700.tif 000005