耐熱鋼品の溶接補修方法及び溶接補修部を有する耐熱鋼品
【課題】低サイクル疲労特性に優れ、かつ、簡易な設備で実現可能な耐熱鋼品の溶接補修方法及び溶接補修部を有する耐熱鋼品を提供する。
【解決手段】第１工程では、母材１０の溶接補修対象部１２に形成された開先１４に対して、被覆アーク溶接を用いたバタリング溶接を行い、バタリング溶接部２０を形成する。第２工程では、ＴＩＧリメルト処理を行い、バタリング溶接部を溶融した後に凝固させてＴＩＧリメルト処理部３０を形成する。第３工程では、被覆アーク溶接によりバタリング溶接を行い、ＴＩＧリメルト処理部上に第１本溶接部４０を形成する。第４工程では、被覆アーク溶接により本溶接を行い、第１本溶接部上に第２本溶接部５０を形成する。
【解決手段】第１工程では、母材１０の溶接補修対象部１２に形成された開先１４に対して、被覆アーク溶接を用いたバタリング溶接を行い、バタリング溶接部２０を形成する。第２工程では、ＴＩＧリメルト処理を行い、バタリング溶接部を溶融した後に凝固させてＴＩＧリメルト処理部３０を形成する。第３工程では、被覆アーク溶接によりバタリング溶接を行い、ＴＩＧリメルト処理部上に第１本溶接部４０を形成する。第４工程では、被覆アーク溶接により本溶接を行い、第１本溶接部上に第２本溶接部５０を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、耐熱鋼品の溶接補修方法及び溶接補修部を有する耐熱鋼品に関し、特に、火力発電所の蒸気タービンケーシング等の耐熱鋼品に用いて好適な、耐熱鋼品の溶接補修方法及び溶接補修部を有する耐熱鋼品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
耐熱鋼品の溶接補修を行う技術については、溶接部の硬さ低減、残留応力低減を狙いとした種々の技術が提案されている。
【０００３】
例えば、長時間高温、高圧、高応力下で使用した低合金鋳鋼品の溶接補修において、簡易発熱エレメントを用いて予熱、応力除去焼鈍をする方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、初層上に複数回の残層を重ねて溶接し、その残層の溶接熱によって初層で生じた母材側の硬化域を焼き戻して消滅するようにしたテンパービード法において、各残層を形成する溶接ワイヤーの供給量を溶接速度の変化に対応して変化させて硬化域を徐々に焼き戻す方法（例えば、特許文献２参照）や、初層を形成する際に、予め、初層形成予定位置を囲むように当て材を配置し、この当て材に沿って初層を形成する方法（例えば、特許文献３参照）がある。
【０００５】
また、オーステナイトからマルテンサイトへの変態開始温度が、１５０〜３００℃であるような溶接金属を形成し、最終層の表面をＴＩＧリメルト処理する方法（例えば、特許文献４参照）や、バタリング溶接により形成した初層に対し、ハーフビード法を施した後、ＴＩＧ溶接による本溶接を行う方法（例えば、特許文献５参照）や、バタリング溶接により初層を形成し、隣り合うビードが重なるように短尺ビード長でテンパービード法を施した後、本溶接を行う方法がある（例えば、特許文献６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５６−１６３０９１号公報
【特許文献２】特開２０００−２７１７４２号公報
【特許文献３】特開２００７−１３０６５４号公報
【特許文献４】特開２０００−３３４８０号公報
【特許文献５】特開２００６−２１２０６号公報
【特許文献６】特開２００７−２１５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の特許文献１に開示されている方法では、溶接補修箇所の形状によっては、簡易発熱エレメントのセッティングができない、あるいは、均一な温度状態が得られないことが考えられ、適用箇所に制限がある。また、応力除去焼鈍では、局部焼鈍状態となるため、溶接補修部を起点として、鋳鋼品全体が歪む危険性がある。特に、ケーシングの合わせ面近傍を溶接補修する場合は、歪により機械加工による面出しが必要になったり、場合によっては、再生不可の状態になったりする。
【０００８】
また、上述の特許文献２又は３に開示されている方法では、残留応力に対する対策がなされていないので、寿命が短くなる恐れがある。さらに、特許文献３に開示されている方法では、溶接補修箇所の形状によっては、当て材が適切に配置できないことがありうる。
【０００９】
また、オーステナイトからマルテンサイトへの変態開始温度が、１５０〜３００℃であるような溶接材料は低温割れ感受性が高くなりがちであり、上述の特許文献４に開示されている方法では、割れ発生によるトラブルが考えられる。また、マルテンサイト組織となることから、溶接部の硬さが増し、母材を含めた硬さ分布が起伏を持つ。このため、低サイクル疲労強度が著しく低下する恐れがある。
【００１０】
また、上述の特許文献５に開示されている方法では、ハーフビード法を施した後、ＴＩＧ溶接を行うので、ＴＩＧ溶接による溶け込み深さが初層溶接部の金属厚さを超えてしまったり、改めて焼入れ層を形成してしまったりすることが考えられ、非常に技量を要する。
【００１１】
また、上述の特許文献６に開示されている方法では、テンパービード溶接を、単位領域ごとに隣り合うビード同士が重なるように所定の短尺ビード長で行っている。本手法は、高い技量が必要であり、溶接速度や折り返し上昇速度が溶接者によってばらつきやすい手法であるため、隣接する単位溶接領域間での溶接欠陥発生の防止技術を含めて溶接部の品質安定性の面で課題が残る。
【００１２】
この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、低サイクル疲労特性に優れ、かつ、簡易な設備で実現可能な耐熱鋼品の溶接補修方法及び溶接補修部を有する耐熱鋼品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した目的を達成するために、この発明の耐熱鋼品の溶接補修方法は、以下の第１〜４工程を備えている。
【００１４】
第１工程では、母材の溶接補修対象部に形成された開先に対して、被覆アーク溶接を用いたバタリング溶接を行い、バタリング溶接部を形成する。第２工程では、ＴＩＧリメルト処理を行い、バタリング溶接部を溶融した後に放冷して凝固させ、ＴＩＧリメルト処理部を形成する。第３工程では、被覆アーク溶接を用いたバタリング溶接を行い、ＴＩＧリメルト処理部上に第１本溶接部を形成する。第４工程では、被覆アーク溶接により本溶接を行い、第１本溶接部上に第２本溶接部を形成する。
【００１５】
上述した溶接補修方法の実施にあたり、好ましくは、第１〜４工程を、溶接補修対象部を３００〜４００℃の範囲内の温度として行うのが良い。
【００１６】
また、この発明の溶接補修方法の好適な実施形態によれば、第４工程後に、ＴＩＧリメルト処理部、第１本溶接部及び第２本溶接部からなる溶接補修部をピーニング処理するのが良い。このとき、好ましくは、溶接補修部を含む母材の領域に金網をあてがい、金網を介してピーニング処理を行うのが良い。
【００１７】
また、この発明の溶接補修方法の他の好適な実施形態によれば、第４工程後に、溶接補修部の表面を、６００〜８００℃の範囲の温度に、少なくとも１０分間加熱保持するのが良い。
【００１８】
また、この発明の溶接補修方法の他の好適な実施形態によれば、第４工程後に、溶接補修部をピーニング処理した後、溶接補修部の表面を、５００〜８００℃の範囲の温度に、少なくとも１０分間加熱保持するのが良い。
【００１９】
また、上述した目的を達成するために、この発明の溶接補修部を有する耐熱鋼品は、母材と、母材の溶接補修対象部に形成された開先に対して、被覆アーク溶接を用いたバタリング溶接により形成されたバタリング溶接部を、ＴＩＧリメルト処理により溶融した後に放冷して凝固させて形成されたＴＩＧリメルト処理部と、ＴＩＧリメルト処理部上に、被覆アーク溶接を用いたバタリング溶接により形成された第１本溶接部と、第１本溶接部上に、被覆アーク溶接を用いた本溶接により形成された第２本溶接部とを備えて構成される。
【００２０】
上述した溶接補修部を有する耐熱鋼品の好適な実施形態によれば、母材のビッカース硬さが１６０〜２３０の範囲内であり、第２本溶接部のビッカース硬さと、母材のビッカース硬さとの差が最大でも１２０であり、第２本溶接部の表面における残留応力が＋１００ＭＰａ〜−３００ＭＰａの範囲内であるのが良い。また、第２本溶接部のビッカース硬さと、母材のビッカース硬さとの差が最大でも１００であり、第２本溶接部の表面における残留応力が＋５０ＭＰａ〜−１５０ＭＰａの範囲内であると、さらに好適である。
【発明の効果】
【００２１】
この発明の溶接補修方法によれば、バタリング溶接部を切削除去せずに、ＴＩＧリメルト処理を行うことで、バタリング溶接の際に生成された母材の硬化に対して、有効に焼戻し処理が行われる。また、テンパービード溶接をバタリング方式で行うことにより、有効な母材の焼戻し効果が得られる。
【００２２】
また、第１〜４工程を、溶接補修対象部を３００〜４００℃の範囲内の温度として行うことで、焼戻し効果及び残留応力の低減がより顕著になる。
【００２３】
また、溶接補修部にピーニング処理を行うことにより、溶接補修部の表面に圧縮残留応力を付与することができる。このとき、第３工程で焼戻し効果が得られていることで、ピーニング処理により、溶接部及び母材に対して均一な圧縮残留応力を付与できる。
【００２４】
また、溶接補修部にピーニング処理を行うにあたり、溶接補修部を含めた近傍に金網をあてがい、この金網を介したピーニング処理を行うと、金網の形状により圧縮残留応力の付与レベルを確認することができ、付与レベルを制御することができる。
【００２５】
また、溶接補修部の表面を６００〜８００℃の範囲の温度に、少なくとも１０分間加熱保持すると、溶接補修部の焼き戻し効果を助長できると共に、溶接部の残留応力を除去することができる。同様に、溶接補修部をピーニング処理した後、溶接補修部の表面を、５００〜８００℃の範囲の温度に、少なくとも１０分間加熱保持すると、溶接補修部の焼き戻し効果を助長できると共に、溶接部の残留応力を低減することができる。
【００２６】
また、この発明の溶接補修部を有する耐熱鋼品によれば、母材と溶接補修部のビッカース硬さの差が小さく抑えられるため、母材を含む溶接補修部の低サイクル疲労寿命が改善される。また、溶接補修部の残留応力が圧縮応力であるか、もしくは、低いレベルの引張応力となるので、亀裂発生の危険性が低くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態の溶接補修方法を説明するための工程図である。
【図２】ピーニング処理を説明するための工程図（１）である。
【図３】ピーニング処理を説明するための工程図（２）である。
【図４】試験体の拘束状態の模式図である。
【図５】試験対象の開先の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。
【００２９】
また、各図においては、断面を示すハッチングを一部省略することもある。
【００３０】
（第１実施形態）
図１を参照して、第１実施形態の溶接補修方法について説明する。図１（Ａ）〜（Ｅ）は、第１実施形態の溶接補修方法を説明するための工程図である。図１（Ａ）〜（Ｅ）は、溶接補修対象部を含む母材の主要部の切断端面を示す図である。
【００３１】
第１実施形態の溶接補修方法は、長期間使用した蒸気タービンケーシング材などで発生した、亀裂等の欠陥を補修する方法である。蒸気タービンケーシング材としては、Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋳鋼やＣｒ−Ｍｏ鋳鋼が例として挙げられる。
【００３２】
第１実施形態の溶接補修方法は、鋳鋼品（耐熱鋼品と称することもある。）からなる母材１０の溶接補修対象部１２に形成された開先１４に対して行われる（図１（Ａ））。
【００３３】
先ず、第１工程において、母材１０の溶接補修対象部１２に形成された開先１４に対して、バタリング溶接を行い、すなわち、初層バタリング溶接を行い、バタリング溶接部２０を形成する。バタリング溶接は、被覆アーク溶接（ＳＭＡＷ）を用いて行う。この被覆アーク溶接では、溶接材料として、例えば、直径３．２ｍｍのＪＩＳ Ｚ３２２３ ＤＴ２３１５相当の溶接棒が用いられる（図１（Ｂ））。
【００３４】
次に、第２工程において、ＴＩＧリメルト処理を行い、バタリング溶接部２０を溶融した後に放冷して凝固させ、ＴＩＧリメルト処理部３０を形成する。ＴＩＧリメルト処理は溶接棒を使用せずに、ＴＩＧトーチのアーク熱を利用してバタリング溶接部２０を溶融させ、母材１０の溶接熱影響部にテンパー効果を与える処理である。このＴＩＧリメルト処理は、第１工程のバタリング溶接に引き続いて、すなわち、第１工程で形成されたバタリング溶接部２０に対するビード削りを行うことなく、行われる（図１（Ｃ））。
【００３５】
次に、第３工程において、バタリング溶接により、ＴＩＧリメルト処理部３０上に第１本溶接部４０を形成する。この溶接は、第１工程と同様のバタリング溶接によるものであり、テンパー効果が得られる、いわゆるテンパービード溶接である。すなわち、開先の底面上に順に積層する通常方式と異なり、開先の露出面を覆うように溶接される。このテンパービード溶接は、例えば、ＳＭＡＷにより、直径４ｍｍのＪＩＳ Ｚ３２２３ ＤＴ２３１５相当の溶接棒を用いて行われる（図１（Ｄ））。
【００３６】
次に、第４工程において、本溶接を行い、第１本溶接部４０上に第２本溶接部５０を形成する。この本溶接は、ＳＭＡＷにより通常積層方式で行われる。この本溶接は、例えば、ＳＭＡＷにより、直径４ｍｍのＪＩＳ Ｚ３２２３ ＤＴ２３１５相当の溶接棒を用いて行われる。この本溶接により第３工程までの各工程で残存した開先部が埋め込まれる。なお、第１〜４工程では、予熱パス間温度を３００〜４００℃とするのが良い。すなわち、溶接補修対象部１２を３００〜４００℃に加熱保持した状態で、各工程での溶接を行うのが良い（図１（Ｅ））。
【００３７】
なお、以下の説明において、ＴＩＧリメルト処理部３０、第１本溶接部４０及び第２本溶接部５０を、溶接補修部と総称することもある。また、第１本溶接部４０と第２本溶接部５０を本溶接部と総称することもある。
【００３８】
（第２実施形態）
第２実施形態の溶接補修方法は、図１を参照して説明した第１実施形態の溶接補修方法の第４工程後に、本溶接部をピーニング処理する工程を備えている。このピーニング処理は、エアタガネを用いて行われる。
【００３９】
このピーニング処理を行うにあたり、好ましくは、第４工程により形成された本溶接部を含む溶接補修部に金網をあてがい、金網を介してピーニング処理を行うのが良い。図２及び図３を参照して、金網を介して行うピーニング処理について説明する。図２及び図３（Ａ）及び（Ｂ）は、ピーニング処理を説明するための工程図である。
【００４０】
例えば、金網６０として、ＳＵＳ３０４製の線径０．６ｍｍ、線間距離２．３ｍｍのメッシュを、マグネットを用いて溶接補修部１６にあてがう（図２）。その後、エアタガネ７０を用いて、金網６０を介してピーニング処理を行う（図３（Ａ））。この場合、金網６０の変形の程度を視認することで、付与される残留応力のレベルが制御できる。例えば、金網が破れる程度の強ピーニングであれば、−３５０ＭＰａ程度の応力レベルであり、金網６２が平坦につぶれる程度の中ピーニング（図３（Ｂ））であれば、−２００ＭＰａ程度の応力レベルであり、金網の素線が変形しているのが確認できる程度であれば、−１５０ＭＰａ程度の応力レベルとなる。
【００４１】
また、金網６０を介してピーニング処理を行うと、ピーニング処理済の箇所と、未処理の箇所の判別についても、金網の表面状態を目視確認することによって、容易に判別することが可能である。この結果、場所によるピーニング度合いのばらつきを抑えることができる。
【００４２】
（第３実施形態）
第３実施形態の溶接補修方法は、上述した第１実施形態の溶接補修方法の第４工程後に、本溶接部を含む溶接補修部を、加熱保持する工程を備えている。
【００４３】
この加熱保持は、加熱用バーナーを用いて、本溶接部の表面及びその周辺を局部的に加熱することで行われる。表面温度計により温度を測定しながら、６００〜８００℃の範囲の温度に、少なくとも１０分間加熱保持した後、放冷される。
【００４４】
（第４実施形態）
第４実施形態の溶接補修方法は、上述した第１実施形態の溶接補修方法の第４工程後に、本溶接部をピーニング処理する工程と、本溶接部を含む溶接補修部を加熱保持する工程とを備えている。
【００４５】
ピーニング処理は、第２実施形態と同様にエアタガネを用いて行われる。また、加熱保持は、第３実施形態と同様に加熱用バーナーを用いて行われる。この加熱保持では、本溶接部表面及びその周辺を、５００〜８００℃の範囲の温度に、少なくとも１０分間加熱保持した後、放冷する。
【００４６】
（実施例）
１． 評価試験１
図４を参照して、試験方法について説明する。図４は、試験体の拘束状態の模式図である。試験体（母材）１０として、各辺の長さＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３がそれぞれ３００ｍｍ、２００ｍｍ、２５ｍｍであるような直方体状のＣｒ−Ｍｏ−Ｖ鋳鋼を用いた。溶接補修対象部には、深さ１５ｍｍの溝状の開先が形成されており、この溝の幅は１２ｍｍであった。また、溝の両側面の成す角度は７０度であった。この試験体１０の裏面には、各辺の長さＬ２１、Ｌ２２、Ｌ２３がそれぞれ２０ｍｍ、２００ｍｍ、１００ｍｍの軟鋼製拘束板９０をすみ肉溶接して、溶接時のＬ１２方向の伸びを拘束した。
【００４７】
表１及び表２は、実施例及び比較例の溶接補修方法を示している。表１は、上述した第１〜第３工程に対応する工程を示している。また、表２は、第４工程以降の工程を示している。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
【００５０】
実施例１は、上述の第１実施形態の方法により補修したものである。実施例２は、上述の第２実施形態の方法により補修したものである。実施例３は、上述の第２実施形態の方法により補修したものであって、金網をあてがってピーニング処理を行ったものである。実施例４は、上述の第３実施形態の方法により補修したものである。実施例５は、上述の第４実施形態の方法により補修したものである。
【００５１】
比較例１は、第１実施形態の第１工程と同様の溶接材料を用いて初層バタリング溶接を行った後、ＴＩＧリメルト処理を行わずに、通常積層方式のテンパービード溶接を行い、その後、本溶接を行ったものである。なお、比較例１では、予熱パス間温度を２００〜２５０℃とした。
【００５２】
比較例２は、比較例１と同様に初層バタリング溶接を行った後、ハーフビード削りをし、その後、ＴＩＧリメルト処理を行わずに、通常積層方式のテンパービード溶接及び本溶接を行ったものである。なお、比較例２では、初層バタリング溶接を、予熱パス間温度を２００〜２５０℃として行った。
【００５３】
また、テンパービード溶接及び本溶接は、ＴＩＧ溶接（ＧＴＡＷ）により、直径２．４ｍｍのＪＩＳ Ｚ３３１６ ＷＧＴＩＧ１ＣＭ相当の溶接棒を用いて行われる。テンパービード溶接及び本溶接を、予熱パス間温度を３５０〜４００℃とした。
【００５４】
比較例３は、比較例１と同様にバタリング溶接を行った後、ビード削り及びＴＩＧリメルト処理を行わず、分割短尺ビード方式のテンパービード溶接及び本溶接を行ったものである。なお、比較例３では、バタリング溶接を、予熱パス間温度を２００〜２５０℃として行った。
【００５５】
また、テンパービード溶接及び本溶接は、ＳＭＡＷにより、直径４ｍｍのＪＩＳ Ｚ３２２３ ＤＴ２３１５相当の溶接棒を用いて、予熱パス間温度を３５０〜４００℃として行った。
【００５６】
比較例４は、比較例３に対して、初層バタリング溶接後、ハーフビード削りを行った点が異なっており、その他は同様である。なお、比較例１〜４では、本溶接後のピーニング処理、バーナー加熱は行っていない。
【００５７】
実施例１〜５及び比較例１〜４に対して、低サイクル疲労試験を行った。この疲労試験条件を表３に示す。
【００５８】
【表３】
【００５９】
また、表４に試験結果を示す。表４は、実施例１〜５及び比較例１〜４のそれぞれについて、残留応力（ＭＰａ）、溶接補修部の最高硬さ（ＨＶ）及び低サイクル疲労寿命（回）を示している。最高硬さは、ビッカース硬さ（ＨＶ）で表され、ＨＶ＝１．８５４４×Ｐ／ｄ２で与えられる。ここで、Ｐは、加重ｋｇｆであり、ｄは圧痕の対角線の長さである。また、残留応力については、引張残留応力（＋）１００ＭＰａ以下であるか、または、圧縮残留応力（−）であり、さらに、低サイクル疲労寿命が母材寿命の６７２回の６０％以上である場合に、合格と判定する。
【００６０】
【表４】
【００６１】
この結果、実施例１〜５はいずれも、残留応力及び低サイクル疲労寿命が合格基準に達している。特に、実施例４及び５は、残留応力が圧縮残留応力（−）であり、かつ０に近い値となっており、より優れた溶接補修部の品質特性を示している。
【００６２】
なお、比較例３及び４は、低サイクル疲労寿命は、母材の６０％以上の値であるが、残留応力が高い。
【００６３】
２．評価試験２
表５に、異なる母材についての評価試験の結果を示す。表５は、実施例１、４及び５と比較例１についての低サイクル疲労寿命の結果を示している。
【００６４】
【表５】
【００６５】
ここでは、母材として、Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋳鋼及びＣｒ−Ｍｏ鋳鋼のそれぞれについて、劣化処理を行ったうえで溶接補修を行った。この劣化処理は、いわゆるステップクール処理であり、炉の中で５９０℃から徐々に冷却することで行う。
【００６６】
劣化処理後の母材硬さは、Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋳鋼はビッカース硬さ（ＨＶ）で２２０であり、Ｃｒ−Ｍｏ鋳鋼はビッカース硬さ（ＨＶ）で１７５であった。
【００６７】
低サイクル疲労寿命は、実施例１、４、５については、いずれの鋳鋼の場合であっても、母材の６０％以上の値となった。これに対し、比較例１については、いずれの鋳鋼の場合であっても、母材の６０％より小さい値であった。
【００６８】
３． 評価試験３
実機ケーシング廃材を用いて試験を行った。ここで用いた実機ケーシング廃材は、重量約１０００ｋｇのＣｒ−Ｍｏ−Ｖ鋳鋼である。
【００６９】
図５を参照して、試験対象の開先について説明する。図５は、試験対象の開先の模式図である。
【００７０】
ケーシング材の表面に船底型の開先をガウジング及びグラインダを用いて形成する。この開先は、深さＤが３０ｍｍ、開口部の長い部分Ｌ１が１００ｍｍ、短い部分Ｌ２が５０ｍｍとした。この開先に対して、実施例３及び実施例５の方法によりそれぞれ溶接補修を行った。
【００７１】
実施例３の手法で溶接したところ、ピーニング処理を行う前の状態、すなわち、実施例１と同様の溶接したままの状態では、残留応力が＋７５ＭＰａであった。これに対し、ピーニング処理を施した後は、−１９０ＭＰａであった。また、実施例５の方法で施工した溶接補修部は、−１５ＭＰａであった。
【００７２】
このように、実機サイズの試験体においても、優れた溶接補修部が得られた。
【符号の説明】
【００７３】
１０ 母材
１２ 溶接補修対象部
１４ 開先
１６ 溶接補修部
２０ バタリング溶接部
３０ ＴＩＧリメルト処理部
４０ 第１本溶接部
５０ 第２本溶接部
６０、６２ 金網
７０ エアタガネ
９０ 軟鋼製拘束板
【技術分野】
【０００１】
この発明は、耐熱鋼品の溶接補修方法及び溶接補修部を有する耐熱鋼品に関し、特に、火力発電所の蒸気タービンケーシング等の耐熱鋼品に用いて好適な、耐熱鋼品の溶接補修方法及び溶接補修部を有する耐熱鋼品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
耐熱鋼品の溶接補修を行う技術については、溶接部の硬さ低減、残留応力低減を狙いとした種々の技術が提案されている。
【０００３】
例えば、長時間高温、高圧、高応力下で使用した低合金鋳鋼品の溶接補修において、簡易発熱エレメントを用いて予熱、応力除去焼鈍をする方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、初層上に複数回の残層を重ねて溶接し、その残層の溶接熱によって初層で生じた母材側の硬化域を焼き戻して消滅するようにしたテンパービード法において、各残層を形成する溶接ワイヤーの供給量を溶接速度の変化に対応して変化させて硬化域を徐々に焼き戻す方法（例えば、特許文献２参照）や、初層を形成する際に、予め、初層形成予定位置を囲むように当て材を配置し、この当て材に沿って初層を形成する方法（例えば、特許文献３参照）がある。
【０００５】
また、オーステナイトからマルテンサイトへの変態開始温度が、１５０〜３００℃であるような溶接金属を形成し、最終層の表面をＴＩＧリメルト処理する方法（例えば、特許文献４参照）や、バタリング溶接により形成した初層に対し、ハーフビード法を施した後、ＴＩＧ溶接による本溶接を行う方法（例えば、特許文献５参照）や、バタリング溶接により初層を形成し、隣り合うビードが重なるように短尺ビード長でテンパービード法を施した後、本溶接を行う方法がある（例えば、特許文献６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５６−１６３０９１号公報
【特許文献２】特開２０００−２７１７４２号公報
【特許文献３】特開２００７−１３０６５４号公報
【特許文献４】特開２０００−３３４８０号公報
【特許文献５】特開２００６−２１２０６号公報
【特許文献６】特開２００７−２１５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の特許文献１に開示されている方法では、溶接補修箇所の形状によっては、簡易発熱エレメントのセッティングができない、あるいは、均一な温度状態が得られないことが考えられ、適用箇所に制限がある。また、応力除去焼鈍では、局部焼鈍状態となるため、溶接補修部を起点として、鋳鋼品全体が歪む危険性がある。特に、ケーシングの合わせ面近傍を溶接補修する場合は、歪により機械加工による面出しが必要になったり、場合によっては、再生不可の状態になったりする。
【０００８】
また、上述の特許文献２又は３に開示されている方法では、残留応力に対する対策がなされていないので、寿命が短くなる恐れがある。さらに、特許文献３に開示されている方法では、溶接補修箇所の形状によっては、当て材が適切に配置できないことがありうる。
【０００９】
また、オーステナイトからマルテンサイトへの変態開始温度が、１５０〜３００℃であるような溶接材料は低温割れ感受性が高くなりがちであり、上述の特許文献４に開示されている方法では、割れ発生によるトラブルが考えられる。また、マルテンサイト組織となることから、溶接部の硬さが増し、母材を含めた硬さ分布が起伏を持つ。このため、低サイクル疲労強度が著しく低下する恐れがある。
【００１０】
また、上述の特許文献５に開示されている方法では、ハーフビード法を施した後、ＴＩＧ溶接を行うので、ＴＩＧ溶接による溶け込み深さが初層溶接部の金属厚さを超えてしまったり、改めて焼入れ層を形成してしまったりすることが考えられ、非常に技量を要する。
【００１１】
また、上述の特許文献６に開示されている方法では、テンパービード溶接を、単位領域ごとに隣り合うビード同士が重なるように所定の短尺ビード長で行っている。本手法は、高い技量が必要であり、溶接速度や折り返し上昇速度が溶接者によってばらつきやすい手法であるため、隣接する単位溶接領域間での溶接欠陥発生の防止技術を含めて溶接部の品質安定性の面で課題が残る。
【００１２】
この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、低サイクル疲労特性に優れ、かつ、簡易な設備で実現可能な耐熱鋼品の溶接補修方法及び溶接補修部を有する耐熱鋼品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した目的を達成するために、この発明の耐熱鋼品の溶接補修方法は、以下の第１〜４工程を備えている。
【００１４】
第１工程では、母材の溶接補修対象部に形成された開先に対して、被覆アーク溶接を用いたバタリング溶接を行い、バタリング溶接部を形成する。第２工程では、ＴＩＧリメルト処理を行い、バタリング溶接部を溶融した後に放冷して凝固させ、ＴＩＧリメルト処理部を形成する。第３工程では、被覆アーク溶接を用いたバタリング溶接を行い、ＴＩＧリメルト処理部上に第１本溶接部を形成する。第４工程では、被覆アーク溶接により本溶接を行い、第１本溶接部上に第２本溶接部を形成する。
【００１５】
上述した溶接補修方法の実施にあたり、好ましくは、第１〜４工程を、溶接補修対象部を３００〜４００℃の範囲内の温度として行うのが良い。
【００１６】
また、この発明の溶接補修方法の好適な実施形態によれば、第４工程後に、ＴＩＧリメルト処理部、第１本溶接部及び第２本溶接部からなる溶接補修部をピーニング処理するのが良い。このとき、好ましくは、溶接補修部を含む母材の領域に金網をあてがい、金網を介してピーニング処理を行うのが良い。
【００１７】
また、この発明の溶接補修方法の他の好適な実施形態によれば、第４工程後に、溶接補修部の表面を、６００〜８００℃の範囲の温度に、少なくとも１０分間加熱保持するのが良い。
【００１８】
また、この発明の溶接補修方法の他の好適な実施形態によれば、第４工程後に、溶接補修部をピーニング処理した後、溶接補修部の表面を、５００〜８００℃の範囲の温度に、少なくとも１０分間加熱保持するのが良い。
【００１９】
また、上述した目的を達成するために、この発明の溶接補修部を有する耐熱鋼品は、母材と、母材の溶接補修対象部に形成された開先に対して、被覆アーク溶接を用いたバタリング溶接により形成されたバタリング溶接部を、ＴＩＧリメルト処理により溶融した後に放冷して凝固させて形成されたＴＩＧリメルト処理部と、ＴＩＧリメルト処理部上に、被覆アーク溶接を用いたバタリング溶接により形成された第１本溶接部と、第１本溶接部上に、被覆アーク溶接を用いた本溶接により形成された第２本溶接部とを備えて構成される。
【００２０】
上述した溶接補修部を有する耐熱鋼品の好適な実施形態によれば、母材のビッカース硬さが１６０〜２３０の範囲内であり、第２本溶接部のビッカース硬さと、母材のビッカース硬さとの差が最大でも１２０であり、第２本溶接部の表面における残留応力が＋１００ＭＰａ〜−３００ＭＰａの範囲内であるのが良い。また、第２本溶接部のビッカース硬さと、母材のビッカース硬さとの差が最大でも１００であり、第２本溶接部の表面における残留応力が＋５０ＭＰａ〜−１５０ＭＰａの範囲内であると、さらに好適である。
【発明の効果】
【００２１】
この発明の溶接補修方法によれば、バタリング溶接部を切削除去せずに、ＴＩＧリメルト処理を行うことで、バタリング溶接の際に生成された母材の硬化に対して、有効に焼戻し処理が行われる。また、テンパービード溶接をバタリング方式で行うことにより、有効な母材の焼戻し効果が得られる。
【００２２】
また、第１〜４工程を、溶接補修対象部を３００〜４００℃の範囲内の温度として行うことで、焼戻し効果及び残留応力の低減がより顕著になる。
【００２３】
また、溶接補修部にピーニング処理を行うことにより、溶接補修部の表面に圧縮残留応力を付与することができる。このとき、第３工程で焼戻し効果が得られていることで、ピーニング処理により、溶接部及び母材に対して均一な圧縮残留応力を付与できる。
【００２４】
また、溶接補修部にピーニング処理を行うにあたり、溶接補修部を含めた近傍に金網をあてがい、この金網を介したピーニング処理を行うと、金網の形状により圧縮残留応力の付与レベルを確認することができ、付与レベルを制御することができる。
【００２５】
また、溶接補修部の表面を６００〜８００℃の範囲の温度に、少なくとも１０分間加熱保持すると、溶接補修部の焼き戻し効果を助長できると共に、溶接部の残留応力を除去することができる。同様に、溶接補修部をピーニング処理した後、溶接補修部の表面を、５００〜８００℃の範囲の温度に、少なくとも１０分間加熱保持すると、溶接補修部の焼き戻し効果を助長できると共に、溶接部の残留応力を低減することができる。
【００２６】
また、この発明の溶接補修部を有する耐熱鋼品によれば、母材と溶接補修部のビッカース硬さの差が小さく抑えられるため、母材を含む溶接補修部の低サイクル疲労寿命が改善される。また、溶接補修部の残留応力が圧縮応力であるか、もしくは、低いレベルの引張応力となるので、亀裂発生の危険性が低くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態の溶接補修方法を説明するための工程図である。
【図２】ピーニング処理を説明するための工程図（１）である。
【図３】ピーニング処理を説明するための工程図（２）である。
【図４】試験体の拘束状態の模式図である。
【図５】試験対象の開先の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。
【００２９】
また、各図においては、断面を示すハッチングを一部省略することもある。
【００３０】
（第１実施形態）
図１を参照して、第１実施形態の溶接補修方法について説明する。図１（Ａ）〜（Ｅ）は、第１実施形態の溶接補修方法を説明するための工程図である。図１（Ａ）〜（Ｅ）は、溶接補修対象部を含む母材の主要部の切断端面を示す図である。
【００３１】
第１実施形態の溶接補修方法は、長期間使用した蒸気タービンケーシング材などで発生した、亀裂等の欠陥を補修する方法である。蒸気タービンケーシング材としては、Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋳鋼やＣｒ−Ｍｏ鋳鋼が例として挙げられる。
【００３２】
第１実施形態の溶接補修方法は、鋳鋼品（耐熱鋼品と称することもある。）からなる母材１０の溶接補修対象部１２に形成された開先１４に対して行われる（図１（Ａ））。
【００３３】
先ず、第１工程において、母材１０の溶接補修対象部１２に形成された開先１４に対して、バタリング溶接を行い、すなわち、初層バタリング溶接を行い、バタリング溶接部２０を形成する。バタリング溶接は、被覆アーク溶接（ＳＭＡＷ）を用いて行う。この被覆アーク溶接では、溶接材料として、例えば、直径３．２ｍｍのＪＩＳ Ｚ３２２３ ＤＴ２３１５相当の溶接棒が用いられる（図１（Ｂ））。
【００３４】
次に、第２工程において、ＴＩＧリメルト処理を行い、バタリング溶接部２０を溶融した後に放冷して凝固させ、ＴＩＧリメルト処理部３０を形成する。ＴＩＧリメルト処理は溶接棒を使用せずに、ＴＩＧトーチのアーク熱を利用してバタリング溶接部２０を溶融させ、母材１０の溶接熱影響部にテンパー効果を与える処理である。このＴＩＧリメルト処理は、第１工程のバタリング溶接に引き続いて、すなわち、第１工程で形成されたバタリング溶接部２０に対するビード削りを行うことなく、行われる（図１（Ｃ））。
【００３５】
次に、第３工程において、バタリング溶接により、ＴＩＧリメルト処理部３０上に第１本溶接部４０を形成する。この溶接は、第１工程と同様のバタリング溶接によるものであり、テンパー効果が得られる、いわゆるテンパービード溶接である。すなわち、開先の底面上に順に積層する通常方式と異なり、開先の露出面を覆うように溶接される。このテンパービード溶接は、例えば、ＳＭＡＷにより、直径４ｍｍのＪＩＳ Ｚ３２２３ ＤＴ２３１５相当の溶接棒を用いて行われる（図１（Ｄ））。
【００３６】
次に、第４工程において、本溶接を行い、第１本溶接部４０上に第２本溶接部５０を形成する。この本溶接は、ＳＭＡＷにより通常積層方式で行われる。この本溶接は、例えば、ＳＭＡＷにより、直径４ｍｍのＪＩＳ Ｚ３２２３ ＤＴ２３１５相当の溶接棒を用いて行われる。この本溶接により第３工程までの各工程で残存した開先部が埋め込まれる。なお、第１〜４工程では、予熱パス間温度を３００〜４００℃とするのが良い。すなわち、溶接補修対象部１２を３００〜４００℃に加熱保持した状態で、各工程での溶接を行うのが良い（図１（Ｅ））。
【００３７】
なお、以下の説明において、ＴＩＧリメルト処理部３０、第１本溶接部４０及び第２本溶接部５０を、溶接補修部と総称することもある。また、第１本溶接部４０と第２本溶接部５０を本溶接部と総称することもある。
【００３８】
（第２実施形態）
第２実施形態の溶接補修方法は、図１を参照して説明した第１実施形態の溶接補修方法の第４工程後に、本溶接部をピーニング処理する工程を備えている。このピーニング処理は、エアタガネを用いて行われる。
【００３９】
このピーニング処理を行うにあたり、好ましくは、第４工程により形成された本溶接部を含む溶接補修部に金網をあてがい、金網を介してピーニング処理を行うのが良い。図２及び図３を参照して、金網を介して行うピーニング処理について説明する。図２及び図３（Ａ）及び（Ｂ）は、ピーニング処理を説明するための工程図である。
【００４０】
例えば、金網６０として、ＳＵＳ３０４製の線径０．６ｍｍ、線間距離２．３ｍｍのメッシュを、マグネットを用いて溶接補修部１６にあてがう（図２）。その後、エアタガネ７０を用いて、金網６０を介してピーニング処理を行う（図３（Ａ））。この場合、金網６０の変形の程度を視認することで、付与される残留応力のレベルが制御できる。例えば、金網が破れる程度の強ピーニングであれば、−３５０ＭＰａ程度の応力レベルであり、金網６２が平坦につぶれる程度の中ピーニング（図３（Ｂ））であれば、−２００ＭＰａ程度の応力レベルであり、金網の素線が変形しているのが確認できる程度であれば、−１５０ＭＰａ程度の応力レベルとなる。
【００４１】
また、金網６０を介してピーニング処理を行うと、ピーニング処理済の箇所と、未処理の箇所の判別についても、金網の表面状態を目視確認することによって、容易に判別することが可能である。この結果、場所によるピーニング度合いのばらつきを抑えることができる。
【００４２】
（第３実施形態）
第３実施形態の溶接補修方法は、上述した第１実施形態の溶接補修方法の第４工程後に、本溶接部を含む溶接補修部を、加熱保持する工程を備えている。
【００４３】
この加熱保持は、加熱用バーナーを用いて、本溶接部の表面及びその周辺を局部的に加熱することで行われる。表面温度計により温度を測定しながら、６００〜８００℃の範囲の温度に、少なくとも１０分間加熱保持した後、放冷される。
【００４４】
（第４実施形態）
第４実施形態の溶接補修方法は、上述した第１実施形態の溶接補修方法の第４工程後に、本溶接部をピーニング処理する工程と、本溶接部を含む溶接補修部を加熱保持する工程とを備えている。
【００４５】
ピーニング処理は、第２実施形態と同様にエアタガネを用いて行われる。また、加熱保持は、第３実施形態と同様に加熱用バーナーを用いて行われる。この加熱保持では、本溶接部表面及びその周辺を、５００〜８００℃の範囲の温度に、少なくとも１０分間加熱保持した後、放冷する。
【００４６】
（実施例）
１． 評価試験１
図４を参照して、試験方法について説明する。図４は、試験体の拘束状態の模式図である。試験体（母材）１０として、各辺の長さＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３がそれぞれ３００ｍｍ、２００ｍｍ、２５ｍｍであるような直方体状のＣｒ−Ｍｏ−Ｖ鋳鋼を用いた。溶接補修対象部には、深さ１５ｍｍの溝状の開先が形成されており、この溝の幅は１２ｍｍであった。また、溝の両側面の成す角度は７０度であった。この試験体１０の裏面には、各辺の長さＬ２１、Ｌ２２、Ｌ２３がそれぞれ２０ｍｍ、２００ｍｍ、１００ｍｍの軟鋼製拘束板９０をすみ肉溶接して、溶接時のＬ１２方向の伸びを拘束した。
【００４７】
表１及び表２は、実施例及び比較例の溶接補修方法を示している。表１は、上述した第１〜第３工程に対応する工程を示している。また、表２は、第４工程以降の工程を示している。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
【００５０】
実施例１は、上述の第１実施形態の方法により補修したものである。実施例２は、上述の第２実施形態の方法により補修したものである。実施例３は、上述の第２実施形態の方法により補修したものであって、金網をあてがってピーニング処理を行ったものである。実施例４は、上述の第３実施形態の方法により補修したものである。実施例５は、上述の第４実施形態の方法により補修したものである。
【００５１】
比較例１は、第１実施形態の第１工程と同様の溶接材料を用いて初層バタリング溶接を行った後、ＴＩＧリメルト処理を行わずに、通常積層方式のテンパービード溶接を行い、その後、本溶接を行ったものである。なお、比較例１では、予熱パス間温度を２００〜２５０℃とした。
【００５２】
比較例２は、比較例１と同様に初層バタリング溶接を行った後、ハーフビード削りをし、その後、ＴＩＧリメルト処理を行わずに、通常積層方式のテンパービード溶接及び本溶接を行ったものである。なお、比較例２では、初層バタリング溶接を、予熱パス間温度を２００〜２５０℃として行った。
【００５３】
また、テンパービード溶接及び本溶接は、ＴＩＧ溶接（ＧＴＡＷ）により、直径２．４ｍｍのＪＩＳ Ｚ３３１６ ＷＧＴＩＧ１ＣＭ相当の溶接棒を用いて行われる。テンパービード溶接及び本溶接を、予熱パス間温度を３５０〜４００℃とした。
【００５４】
比較例３は、比較例１と同様にバタリング溶接を行った後、ビード削り及びＴＩＧリメルト処理を行わず、分割短尺ビード方式のテンパービード溶接及び本溶接を行ったものである。なお、比較例３では、バタリング溶接を、予熱パス間温度を２００〜２５０℃として行った。
【００５５】
また、テンパービード溶接及び本溶接は、ＳＭＡＷにより、直径４ｍｍのＪＩＳ Ｚ３２２３ ＤＴ２３１５相当の溶接棒を用いて、予熱パス間温度を３５０〜４００℃として行った。
【００５６】
比較例４は、比較例３に対して、初層バタリング溶接後、ハーフビード削りを行った点が異なっており、その他は同様である。なお、比較例１〜４では、本溶接後のピーニング処理、バーナー加熱は行っていない。
【００５７】
実施例１〜５及び比較例１〜４に対して、低サイクル疲労試験を行った。この疲労試験条件を表３に示す。
【００５８】
【表３】
【００５９】
また、表４に試験結果を示す。表４は、実施例１〜５及び比較例１〜４のそれぞれについて、残留応力（ＭＰａ）、溶接補修部の最高硬さ（ＨＶ）及び低サイクル疲労寿命（回）を示している。最高硬さは、ビッカース硬さ（ＨＶ）で表され、ＨＶ＝１．８５４４×Ｐ／ｄ２で与えられる。ここで、Ｐは、加重ｋｇｆであり、ｄは圧痕の対角線の長さである。また、残留応力については、引張残留応力（＋）１００ＭＰａ以下であるか、または、圧縮残留応力（−）であり、さらに、低サイクル疲労寿命が母材寿命の６７２回の６０％以上である場合に、合格と判定する。
【００６０】
【表４】
【００６１】
この結果、実施例１〜５はいずれも、残留応力及び低サイクル疲労寿命が合格基準に達している。特に、実施例４及び５は、残留応力が圧縮残留応力（−）であり、かつ０に近い値となっており、より優れた溶接補修部の品質特性を示している。
【００６２】
なお、比較例３及び４は、低サイクル疲労寿命は、母材の６０％以上の値であるが、残留応力が高い。
【００６３】
２．評価試験２
表５に、異なる母材についての評価試験の結果を示す。表５は、実施例１、４及び５と比較例１についての低サイクル疲労寿命の結果を示している。
【００６４】
【表５】
【００６５】
ここでは、母材として、Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋳鋼及びＣｒ−Ｍｏ鋳鋼のそれぞれについて、劣化処理を行ったうえで溶接補修を行った。この劣化処理は、いわゆるステップクール処理であり、炉の中で５９０℃から徐々に冷却することで行う。
【００６６】
劣化処理後の母材硬さは、Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋳鋼はビッカース硬さ（ＨＶ）で２２０であり、Ｃｒ−Ｍｏ鋳鋼はビッカース硬さ（ＨＶ）で１７５であった。
【００６７】
低サイクル疲労寿命は、実施例１、４、５については、いずれの鋳鋼の場合であっても、母材の６０％以上の値となった。これに対し、比較例１については、いずれの鋳鋼の場合であっても、母材の６０％より小さい値であった。
【００６８】
３． 評価試験３
実機ケーシング廃材を用いて試験を行った。ここで用いた実機ケーシング廃材は、重量約１０００ｋｇのＣｒ−Ｍｏ−Ｖ鋳鋼である。
【００６９】
図５を参照して、試験対象の開先について説明する。図５は、試験対象の開先の模式図である。
【００７０】
ケーシング材の表面に船底型の開先をガウジング及びグラインダを用いて形成する。この開先は、深さＤが３０ｍｍ、開口部の長い部分Ｌ１が１００ｍｍ、短い部分Ｌ２が５０ｍｍとした。この開先に対して、実施例３及び実施例５の方法によりそれぞれ溶接補修を行った。
【００７１】
実施例３の手法で溶接したところ、ピーニング処理を行う前の状態、すなわち、実施例１と同様の溶接したままの状態では、残留応力が＋７５ＭＰａであった。これに対し、ピーニング処理を施した後は、−１９０ＭＰａであった。また、実施例５の方法で施工した溶接補修部は、−１５ＭＰａであった。
【００７２】
このように、実機サイズの試験体においても、優れた溶接補修部が得られた。
【符号の説明】
【００７３】
１０ 母材
１２ 溶接補修対象部
１４ 開先
１６ 溶接補修部
２０ バタリング溶接部
３０ ＴＩＧリメルト処理部
４０ 第１本溶接部
５０ 第２本溶接部
６０、６２ 金網
７０ エアタガネ
９０ 軟鋼製拘束板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材の溶接補修対象部に形成された開先に対して、被覆アーク溶接を用いたバタリング溶接を行い、バタリング溶接部を形成する第１工程と、
ＴＩＧリメルト処理を行い、前記バタリング溶接部を溶融した後に凝固させて、ＴＩＧリメルト処理部を形成する第２工程と、
被覆アーク溶接を用いたバタリング溶接を行い、前記ＴＩＧリメルト処理部上に第１本溶接部を形成する第３工程と、
被覆アーク溶接により本溶接を行い、前記第１本溶接部上に第２本溶接部を形成する第４工程と
を備えることを特徴とする耐熱鋼品の溶接補修方法。
【請求項２】
前記第１〜４工程を、前記溶接補修対象部を３００〜４００℃の範囲内の温度として行う
ことを特徴とする請求項１に記載の耐熱鋼品の溶接補修方法。
【請求項３】
前記第４工程後に、
前記ＴＩＧリメルト処理部、第１本溶接部及び第２本溶接部からなる溶接補修部をピーニング処理する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の耐熱鋼品の溶接補修方法。
【請求項４】
前記溶接補修部をピーニング処理するにあたり、
前記溶接補修部を含む前記母材の領域に金網をあてがい、前記金網を介してピーニング処理を行う
ことを特徴とする請求項３に記載の耐熱鋼品の溶接補修方法。
【請求項５】
前記第４工程後に、
前記ＴＩＧリメルト処理部、第１本溶接部及び第２本溶接部からなる溶接補修部の表面を、６００〜８００℃の範囲の温度に、少なくとも１０分間加熱保持する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の耐熱鋼品の溶接補修方法。
【請求項６】
前記ピーニング処理を行った後、
前記溶接補修部の表面を、５００〜８００℃の範囲の温度に、少なくとも１０分間加熱保持する
ことを特徴とする請求項３に記載の耐熱鋼品の溶接補修方法。
【請求項７】
母材と、
前記母材の溶接補修対象部に形成された開先に対して、被覆アーク溶接を用いたバタリング溶接により形成されたバタリング溶接部を、ＴＩＧリメルト処理により溶融した後に凝固させて形成されたＴＩＧリメルト処理部と、
前記ＴＩＧリメルト処理部上に、被覆アーク溶接を用いたバタリング溶接により形成された第１本溶接部と、
前記第１本溶接部上に、被覆アーク溶接を用いた本溶接により形成された第２本溶接部と
を備えることを特徴とする溶接補修部を有する耐熱鋼品。
【請求項８】
前記母材のビッカース硬さが１６０〜２３０の範囲内であり、
前記第２本溶接部のビッカース硬さと、前記母材のビッカース硬さとの差が最大でも１２０であり、
前記第２本溶接部の表面における残留応力が＋１００ＭＰａ〜−３００ＭＰａの範囲内である
ことを特徴とする請求項７に記載の溶接補修部を有する耐熱鋼品。
【請求項９】
前記母材のビッカース硬さが１６０〜２３０の範囲内であり、
前記第２本溶接部のビッカース硬さと、前記母材のビッカース硬さとの差が最大でも１００であり、
前記第２本溶接部の表面における残留応力が＋５０ＭＰａ〜−１５０ＭＰａの範囲内である
ことを特徴とする請求項７に記載の溶接補修部を有する耐熱鋼品。
【請求項１】
母材の溶接補修対象部に形成された開先に対して、被覆アーク溶接を用いたバタリング溶接を行い、バタリング溶接部を形成する第１工程と、
ＴＩＧリメルト処理を行い、前記バタリング溶接部を溶融した後に凝固させて、ＴＩＧリメルト処理部を形成する第２工程と、
被覆アーク溶接を用いたバタリング溶接を行い、前記ＴＩＧリメルト処理部上に第１本溶接部を形成する第３工程と、
被覆アーク溶接により本溶接を行い、前記第１本溶接部上に第２本溶接部を形成する第４工程と
を備えることを特徴とする耐熱鋼品の溶接補修方法。
【請求項２】
前記第１〜４工程を、前記溶接補修対象部を３００〜４００℃の範囲内の温度として行う
ことを特徴とする請求項１に記載の耐熱鋼品の溶接補修方法。
【請求項３】
前記第４工程後に、
前記ＴＩＧリメルト処理部、第１本溶接部及び第２本溶接部からなる溶接補修部をピーニング処理する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の耐熱鋼品の溶接補修方法。
【請求項４】
前記溶接補修部をピーニング処理するにあたり、
前記溶接補修部を含む前記母材の領域に金網をあてがい、前記金網を介してピーニング処理を行う
ことを特徴とする請求項３に記載の耐熱鋼品の溶接補修方法。
【請求項５】
前記第４工程後に、
前記ＴＩＧリメルト処理部、第１本溶接部及び第２本溶接部からなる溶接補修部の表面を、６００〜８００℃の範囲の温度に、少なくとも１０分間加熱保持する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の耐熱鋼品の溶接補修方法。
【請求項６】
前記ピーニング処理を行った後、
前記溶接補修部の表面を、５００〜８００℃の範囲の温度に、少なくとも１０分間加熱保持する
ことを特徴とする請求項３に記載の耐熱鋼品の溶接補修方法。
【請求項７】
母材と、
前記母材の溶接補修対象部に形成された開先に対して、被覆アーク溶接を用いたバタリング溶接により形成されたバタリング溶接部を、ＴＩＧリメルト処理により溶融した後に凝固させて形成されたＴＩＧリメルト処理部と、
前記ＴＩＧリメルト処理部上に、被覆アーク溶接を用いたバタリング溶接により形成された第１本溶接部と、
前記第１本溶接部上に、被覆アーク溶接を用いた本溶接により形成された第２本溶接部と
を備えることを特徴とする溶接補修部を有する耐熱鋼品。
【請求項８】
前記母材のビッカース硬さが１６０〜２３０の範囲内であり、
前記第２本溶接部のビッカース硬さと、前記母材のビッカース硬さとの差が最大でも１２０であり、
前記第２本溶接部の表面における残留応力が＋１００ＭＰａ〜−３００ＭＰａの範囲内である
ことを特徴とする請求項７に記載の溶接補修部を有する耐熱鋼品。
【請求項９】
前記母材のビッカース硬さが１６０〜２３０の範囲内であり、
前記第２本溶接部のビッカース硬さと、前記母材のビッカース硬さとの差が最大でも１００であり、
前記第２本溶接部の表面における残留応力が＋５０ＭＰａ〜−１５０ＭＰａの範囲内である
ことを特徴とする請求項７に記載の溶接補修部を有する耐熱鋼品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２０１４９１（Ｐ２０１０−２０１４９１Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５２３３８（Ｐ２００９−５２３３８）
【出願日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【出願人】（０００２４１９５７）北海道電力株式会社 (78)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【出願人】（０００２４１９５７）北海道電力株式会社 (78)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]