(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
応力腐食割れが生じやすい物性の溶接材料を用いて、２つの矩形平板状の試験片の短縁部を相互に溶接したうえ、溶接継手の応力腐食割れを形成すべき位置に欠損を設け、試験片に比べて熱膨張率が大きい材料で構成した枠状の拘束部材内に、一体化した試験片を部材長手方向へ微小変位し得るように嵌め込んだ後、応力腐食割れが生じにくい物性の溶接材料を用いて、両試験片の相互に溶接していない短縁部を拘束部材に溶接し、少なくとも両試験片間の溶接継手を高温環境に曝すことを特徴とする溶接継手への応力腐食割れ形成方法。
【請求項２】
応力腐食割れが生じやすい物性の溶接材料を用いて、２つの矩形平板状の試験片の短縁部を相互に溶接したうえ、溶接継手の応力腐食割れを形成すべき位置に欠損を設け、試験片に比べて熱膨張率が大きい材料で構成した複数の拘束部材を、一体化した試験片を周方向に取り囲むように配置した後、当該試験片が部材長手方向へ微小変位し得るように隣接する拘束部材を相互に固着し、応力腐食割れが生じにくい物性の溶接材料を用いて、両試験片の相互に溶接していない短縁部を拘束部材に溶接し、少なくとも両試験片間の溶接継手を高温環境に曝すことを特徴とする溶接継手への応力腐食割れ形成方法。
【請求項３】
応力腐食割れが生じやすい物性の溶接材料を用いて、２つの矩形平板状の試験片の長縁部を相互に溶接したうえ、溶接継手の応力腐食割れを形成すべき位置に欠損を設け、試験片に比べて熱膨張率が大きい材料で構成した枠状の拘束部材内に、一体化した試験片を部材長手方向へ微小変位し得るように嵌め込んだ後、応力腐食割れが生じにくい物性の溶接材料を用いて、両試験片の短縁部を拘束部材に溶接し、少なくとも両試験片間の溶接継手を高温環境に曝すことを特徴とする溶接継手への応力腐食割れ形成方法。
【請求項４】
応力腐食割れが生じやすい物性の溶接材料を用いて、２つの矩形平板状の試験片の長縁部を相互に溶接したうえ、溶接継手の応力腐食割れを形成すべき位置に欠損を設け、試験片に比べて熱膨張率が大きい材料で構成した複数の拘束部材を、一体化した試験片を周方向に取り囲むように配置した後、当該試験片が部材長手方向へ微小変位し得るように隣接する拘束部材を相互に固着し、応力腐食割れが生じにくい物性の溶接材料を用いて、両試験片の短縁部を拘束部材に溶接し、少なくとも両試験片間の溶接継手を高温環境に曝すことを特徴とする溶接継手への応力腐食割れ形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶接継手への応力腐食割れ形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子力プラントでは、種々の部材に対して超音波探傷試験などの非破壊検査を定期的に実施し、当該検査対象部材が健全であるか否かを判定しているが、特に、応力腐食割れによって溶接継手に形成される亀裂の検出は容易ではない。
【０００３】
そこで、試験片を相互に接合する溶接継手に応力腐食割れによる亀裂を人為的に形成したうえ、溶接継手に対する超音波探傷試験を行ない、これによって得た超音波の反射波形と溶接継手の欠陥形状や位置との関係を把握して、非破壊検査の精度向上を図ることが試みられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、応力腐食割れの発生は確率的であって、溶接継手の特定箇所に単一の亀裂を人為的に発生させることは困難であった。
【０００５】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、溶接継手の特定箇所に応力腐食割れによる亀裂を形成できるようにすることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の溶接継手への応力腐食割れ形成方法では、応力腐食割れが生じやすい物性の溶接材料を用いて、２つの矩形平板状の試験片の短縁部を相互に溶接したうえ、溶接継手の応力腐食割れを形成すべき位置に欠損を設け、試験片に比べて熱膨張率が大きい材料で構成した枠状の拘束部材内に、一体化した試験片を部材長手方向へ微小変位し得るように嵌め込んだ後、応力腐食割れが生じにくい物性の溶接材料を用いて、両試験片の相互に溶接していない短縁部を拘束部材に溶接し、少なくとも両試験片間の溶接継手を高温環境に曝す。
【０００７】
本発明の請求項２に記載の溶接継手への応力腐食割れ形成方法では、応力腐食割れが生じやすい物性の溶接材料を用いて、２つの矩形平板状の試験片の短縁部を相互に溶接したうえ、溶接継手の応力腐食割れを形成すべき位置に欠損を設け、試験片に比べて熱膨張率が大きい材料で構成した複数の拘束部材を、一体化した試験片を周方向に取り囲むように配置した後、当該試験片が部材長手方向へ微小変位し得るように隣接する拘束部材を相互に固着し、応力腐食割れが生じにくい物性の溶接材料を用いて、両試験片の相互に溶接していない短縁部を拘束部材に溶接し、少なくとも両試験片間の溶接継手を高温環境に曝す。
【０００８】
本発明の請求項３に記載の溶接継手への応力腐食割れ形成方法では、応力腐食割れが生じやすい物性の溶接材料を用いて、２つの矩形平板状の試験片の長縁部を相互に溶接したうえ、溶接継手の応力腐食割れを形成すべき位置に欠損を設け、試験片に比べて熱膨張率が大きい材料で構成した枠状の拘束部材内に、一体化した試験片を部材長手方向へ微小変位し得るように嵌め込んだ後、応力腐食割れが生じにくい物性の溶接材料を用いて、両試験片の短縁部を拘束部材に溶接し、少なくとも両試験片間の溶接継手を高温環境に曝す。
【０００９】
本発明の請求項４に記載の溶接継手への応力腐食割れ形成方法では、応力腐食割れが生じやすい物性の溶接材料を用いて、２つの矩形平板状の試験片の長縁部を相互に溶接したうえ、溶接継手の応力腐食割れを形成すべき位置に欠損を設け、試験片に比べて熱膨張率が大きい材料で構成した複数の拘束部材を、一体化した試験片を周方向に取り囲むように配置した後、当該試験片が部材長手方向へ微小変位し得るように隣接する拘束部材を相互に固着し、応力腐食割れが生じにくい物性の溶接材料を用いて、両試験片の短縁部を拘束部材に溶接し、少なくとも両試験片間の溶接継手を高温環境に曝す。
【００１０】
本発明の請求項１乃至請求項４に記載の溶接継手への応力腐食割れ形成方法のいずれにおいても、拘束部材に試験片を溶接して、欠損を設けた溶接継手に降伏点以下の引張応力を付与し、欠損から応力腐食割れによる亀裂が形成されやすい状態にする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例とともに説明する。
【００１２】
図１及び図２は本発明の溶接継手への応力腐食割れ形成方法の第１の例を示すもので、この方法の実施にあたっては、応力腐食割れが生じにくい物性の材料で構成した矩形平板状の試験片１と、当該試験片１に比べて熱膨張率が大きい材料で構成した枠状の拘束部材２とを用意する。
【００１３】
試験片１の材料には、クロムの含有量が多く且つ炭素と結合しやすいニオブを安定化元素として含有し、応力腐食割れの一因となるクロム欠乏層の生成を抑制可能なニッケル基合金鋼（ＮＣＦ６００Ｎｂ）を適用している。
【００１４】
また、拘束部材２の材料には、入手が容易なステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を適用している。
【００１５】
拘束部材２の開口短縁部の内法は、試験片１の短縁部が挿入できるように設定され、拘束部材２の開口長縁部の内法は、２つの試験片１の短縁部を相互に溶接して一体化ものの長縁部が挿入できるように設定されている。
【００１６】
更に、試験片１及び拘束部材２の厚さは、等しく設定されている。
【００１７】
なお、実作業では、試験片１や拘束部材２の所定部分に対して開先加工を施すが、図１においては、開先形状の図示を省略している。
【００１８】
以下、応力腐食割れ形成の手順を説明する。
【００１９】
応力腐食割れが生じやすいニッケル基合金鋼（インコネル１８２）の溶接材料を用いて、２つの試験片１の短縁部を相互に溶接したうえ、溶接継手３の表面に欠損４を、放電加工などによる局所的な切除で、応力腐食割れを形成すべき位置に応じて設ける。
【００２０】
あるいは、切除を行なった後に、一体化した試験片１に４点曲げによる応力を付与して、切除部分に疲労亀裂を生じさせ、欠損４の先端にタイトな亀裂を導入する。
【００２１】
次いで、一体化した試験片１を拘束部材２の開口に嵌め込み、応力腐食割れが生じにくいニッケル基合金鋼（インコネル８２）の溶接材料を用いて、溶接継手３が形成されていない試験片１の短縁部を、拘束部材２の開口短縁部に溶接し、当該両短縁部間に拘束用の溶接継手５を形成して、試験片１長手方向へ引張応力を付与する。
【００２２】
拘束部材２の開口に一体化した試験片１を嵌め込むときには、当該試験片１が長手方向へ微小変位できるように留意する。
【００２３】
これにより、各溶接継手５で降伏点程度の最大応力値を示し、両試験片１及び溶接継手３で降伏点の半分程度の引張応力が発生する。
【００２４】
更に、試験片１及び拘束部材２を、高温水に浸漬すると、欠損４の先端から溶接継手３中に応力腐食割れが発生する。
【００２５】
この後、一体化した試験片１及び拘束部材２を回収して、試験片１と拘束部材２を分離したうえ、試験片１及び溶接継手３の一面を研削して、応力腐食割れによる亀裂６を露出させる。
【００２６】
このように、図１及び図２に示す応力腐食割れ形成方法においては、拘束部材２に試験片１を溶接して、欠損４を設けた溶接継手３に降伏点の半分程度の引張応力を付与するので、溶接継手３の特定箇所（欠損部）に単一の応力腐食割れによる亀裂６を形成することが可能になる。
【００２７】
図３及び図４は本発明の溶接継手への応力腐食割れ形成方法の第２の例を示すもので、この方法の実施にあたっては、先に述べた試験片１と、当該試験片１に比べて熱膨張率が大きい材料で構成した複数の矩形平板状の拘束部材７，８とを用意する。
【００２８】
拘束部材７，８の材料には、拘束部材２（図１及び図２参照）と同様に、入手が容易なステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を適用している。
【００２９】
拘束部材７の短縁部の寸法は、試験片１の短縁部と同程度に設定され、また、拘束部材８の長縁部の寸法は、試験片１の長縁部と拘束部材７の長縁部との和の約２倍程度に設定されている。
【００３０】
更に、拘束部材７，８の厚さは、試験片１と等しく設定されている。
【００３１】
なお、実作業では、試験片１や拘束部材７，８の所定部分に対して開先加工を施すが、図３においては、開先形状の図示を省略している。
【００３２】
以下、応力腐食割れ形成の手順を説明する。
【００３３】
応力腐食割れが生じやすいニッケル基合金鋼（インコネル１８２）の溶接材料を用いて、２つの試験片１の短縁部を相互に溶接したうえ、前述したような手法により、溶接継手３の表面に欠損４を、応力腐食割れを形成すべき位置に応じて設ける。
【００３４】
次いで、試験片１の短縁部に拘束部材７の短縁部を対峙させ、両試験片１及び拘束部材７の長縁部に拘束部材８の長縁部を対峙させて、拘束部材７，８により一体化した試験片１を周方向に取り囲み、応力腐食割れが生じにくいニッケル基合金鋼（インコネル８２）の溶接材料を用いて、拘束部材７，８を相対する部分を相互に溶接し、拘束部材７，８に連結用の溶接継手９を形成する。
【００３５】
また、同溶接材料を用いて、試験片１の短縁部を拘束部材７の短縁部に溶接し、当該短縁部間に拘束用の溶接継手１０を形成して、試験片１長手方向へ引張応力を付与する。
【００３６】
これにより、各溶接継手１０で降伏点程度の最大応力値を示し、両試験片１及び溶接継手３で降伏点の半分程度の引張応力が発生する。
【００３７】
更に、試験片１及び拘束部材７，８を、高温水に浸漬すると、欠損４の先端から溶接継手３中に応力腐食割れが発生する。
【００３８】
この後、一体化した試験片１及び拘束部材７，８を回収して、試験片１と拘束部材７，８を分離したうえ、試験片１及び溶接継手３の一面を研削して、応力腐食割れによる亀裂６を露出させる。
【００３９】
このように、図３及び図４に示す応力腐食割れ形成方法においては、拘束部材７に試験片１を溶接して、欠損４を設けた溶接継手３に降伏点の半分程度の引張応力を付与するので、溶接継手３の特定箇所に単一の応力腐食割れによる亀裂６を形成することが可能になる。
【００４０】
図５及び図６は本発明の溶接継手への応力腐食割れ形成方法の第３の例を示すもので、この方法の実施にあたっては、応力腐食割れが生じにくい物性の材料で構成した矩形平板状の試験片１１と、先に述べた拘束部材２とを用意する。
【００４１】
試験片１１の材料には、試験片１（図１乃至図４参照）と同様に、ニッケル基合金鋼（ＮＣＦ６００Ｎｂ）を適用している。
【００４２】
試験片１１の長縁部の寸法は、拘束部材２の開口長縁部の内法よりも若干短く設定され、試験片１１の短縁部の寸法は、拘束部材２の開口短縁部の内法の半分よりも短く設定されている。
【００４３】
更に、試験片１１の厚さは、拘束部材２と等しく設定されている。
【００４４】
なお、実作業では、試験片１１や拘束部材２の所定部分に対して開先加工を施すが、図５においては、開先形状の図示を省略している。
【００４５】
以下、応力腐食割れ形成の手順を説明する。
【００４６】
応力腐食割れが生じやすいニッケル基合金鋼（インコネル１８２）の溶接材料により、２つの試験片１１の長縁部を相互に溶接したうえ、溶接継手１３の表面に欠損１４を、放電加工などによる局所的な切除で、応力腐食割れを形成すべき位置に応じて設ける。
【００４７】
あるいは、切除を行なった後に、一体化した試験片１１に４点曲げによる応力を付与して、切除部分に疲労亀裂を生じさせ、欠損１４の先端にタイトな亀裂を導入する。
【００４８】
次いで、一体化した試験片１１を拘束部材２の開口に嵌め込み、応力腐食割れが生じにくいニッケル基合金鋼（インコネル８２）の溶接材料を用いて、試験片１１の短縁部を、拘束部材２の開口短縁部に溶接し、当該両短縁部間に拘束用の溶接継手１５を形成して、試験片１１長手方向へ引張応力を付与する。
【００４９】
これにより、各溶接継手１５で降伏点程度の最大応力値を示し、両試験片１１及び溶接継手１３で降伏点の半分程度の引張応力が発生する。
【００５０】
更に、試験片１１及び拘束部材２を、高温水に浸漬すると、欠損１４の先端から溶接継手１３中に応力腐食割れが発生する。
【００５１】
この後、一体化した試験片１１及び拘束部材２を回収して、試験片１１と拘束部材２を分離したうえ、試験片１１及び溶接継手１３の一面を研削して、応力腐食割れによる亀裂１６を露出させる。
【００５２】
このように、図５及び図６に示す応力腐食割れ形成方法においては、拘束部材２に試験片１１を溶接して、欠損１４を設けた溶接継手１３に降伏点の半分程度の引張応力を付与するので、溶接継手１３の特定箇所（欠損部）に単一の応力腐食割れによる亀裂１６を形成することが可能になる。
【００５３】
図７及び図８は本発明の溶接継手への応力腐食割れ形成方法の第４の例を示すもので、この方法の実施にあたっては、先に述べた試験片１１と、拘束部材７，８とを用意する。
【００５４】
なお、実作業では、試験片１１や拘束部材７，８の所定部分に対して開先加工を施すが、図７においては、開先形状の図示を省略している。
【００５５】
以下、応力腐食割れ形成の手順を説明する。
【００５６】
応力腐食割れが生じやすいニッケル基合金鋼（インコネル１８２）の溶接材料を用いて、２つの試験片１１の長縁部を相互に溶接したうえ、前述したような手法により、溶接継手１３の表面に欠損１４を、応力腐食割れを形成すべき位置に応じて設ける。
【００５７】
次いで、試験片１１の隣接している短縁部に拘束部材７の短縁部を対峙させ、両試験片１１及び拘束部材７の長縁部に拘束部材８の長縁部を対峙させて、拘束部材７，８により一体化した試験片１１を周方向に取り囲む。
【００５８】
更に、応力腐食割れが生じにくいニッケル基合金鋼（インコネル８２）の溶接材料を用いて、拘束部材７，８を相対する部分を相互に溶接し、拘束部材７，８に連結用の溶接継手１９を形成したうえ、同溶接材料により、試験片１１の隣接している短縁部を、拘束部材７の短縁部に溶接し、当該短縁部間に拘束用の溶接継手２０を形成して、試験片１１長手方向へ引張応力を付与する。
【００５９】
これにより、各溶接継手２０で降伏点程度の最大応力値を示し、両試験片１１及び溶接継手１３で降伏点の半分程度の引張応力が発生する。
【００６０】
更に、試験片１１及び拘束部材７，８を、高温水に浸漬すると、欠損１４から溶接継手１３中に応力腐食割れが発生する。
【００６１】
この後、一体化した試験片１１及び拘束部材７，８を回収して、試験片１１と拘束部材７，８を分離したうえ、試験片１１及び溶接継手１３の一面を研削して、応力腐食割れによる亀裂１６を露出させる。
【００６２】
このように、図７及び図８に示す応力腐食割れ形成方法においては、拘束部材７に試験片１１を溶接して、欠損１４を設けた溶接継手１３に降伏点の半分程度の引張応力を付与するので、溶接継手１３の特定箇所に単一の応力腐食割れによる亀裂１６を形成することが可能になる。
【００６３】
なお、本発明の溶接継手への応力腐食割れ形成方法は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において変更を加え得ることは勿論である。
【００６４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の溶接継手への応力腐食割れ形成方法によれば、拘束部材に試験片を溶接して、欠損を設けた溶接継手に降伏点以下の引張応力を付与するので、溶接継手の特定箇所に応力腐食割れによる亀裂を形成することが可能になる、という優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶接継手への応力腐食割れ形成方法の実施の形態の第１の例の作業手順を示す概念図である。
【図２】図１における試験片と拘束部材を相互に溶接した状態を示す平面図である。
【図３】本発明の溶接継手への応力腐食割れ形成方法の実施の形態の第２の例の作業手順を示す概念図である。
【図４】図３における試験片と拘束部材を相互に溶接した状態を示す平面図である。
【図５】本発明の溶接継手への応力腐食割れ形成方法の実施の形態の第３の例の作業手順を示す概念図である。
【図６】図５における試験片と拘束部材を相互に溶接した状態を示す平面図である。
【図７】本発明の溶接継手への応力腐食割れ形成方法の実施の形態の第４の例の作業手順を示す概念図である。
【図８】図７における試験片と拘束部材を相互に溶接した状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１，１１      試験片
２，７，８    拘束部材
３，１３      溶接継手
４，１４      欠損
６，１６      亀裂
【図１】
0003900852.tif 000002
【図２】
0003900852.tif 000003
【図３】
0003900852.tif 000004
【図４】
0003900852.tif 000005
【図５】
0003900852.tif 000006
【図６】
0003900852.tif 000007
【図７】
0003900852.tif 000008
【図８】
0003900852.tif 000009