熱処理後 原因不明の裂け目?
溶接回熱クレイキングの 隠された罠を明らかにする
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### **01 定義**
> 低合金高強度鋼,真珠型耐熱鋼など,降水強化元素 (例えばAl,Ti,Nb) を含む特定の高強度鋼および高温合金降水強化超合金溶接後の熱処理 (PWHT) または高温サービス中に裂け目が生じる可能性があります.この裂け目が "ストレス解消裂け目" (SR Cracking) と呼ばれますエンジニアリングでは,PWHTまたは長期使用 (例えば500~600°C) の間に形成される裂け目を,集合的に **再加熱裂け目**と呼びます.
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### **02 再加熱クラッキングの主要な特徴**
> (1) 降水強化要素を有する材料のみに発生する.炭素鋼と固体溶液強化合金には一般的に免疫がある.
> (2) 温度に敏感な範囲を示している** (例えば,低合金鋼の場合は500~700°C,オウステニティス型ステンレス鋼と超合金鋼の場合は700~900°C).
> (3) 裂け目が発生し,融合線近くの粒間経路をたどって熱の影響を受けたゾーン (HAZ) の **粗い粒の境界に沿って広がります.
> (4) 溶接領域で高い残留ストレスを要求し,ストレスの濃度を要求する.
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### **03 再加熱クラッキングに影響する要因**
> (1) **カルビドを形成する元素** (Cr,Mo,V,Ti,Nb) は,易感性を高める.例えば,バナジウム (V) は,真珠型耐熱鋼におけるSR裂け込みリスクを著しく増加させる.
> (2) 敏感温度範囲内での加熱速度と保持時間
> (3) HAZの粗い粒の大きさは,割れやすい.
> (4) **溶接方法**:高熱入力プロセス (例えば,浸水弧溶接) は粒子の粗さを促進し,粒子の敏感な鋼の再熱破裂リスクを増加させます.
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### **04 予防対策**
> (1) 低強度マッチング溶接材料を使用する.
> (2) 冷却速度を制御するために前熱または後熱を適用する.
> (3) 敏感な温度範囲に長時間滞在しないこと.
> (4) 残留ストレスを軽減し,ストレスの濃度を軽減する.
> (5) 特定の合金 (例えば,使用温度≥538°CではIncoloy 800HT) に対して**安定化熱処理**を実行する.
> (6) 耐受性のある材料の熱処理後,非破壊性試験 (NDT) を実施する.
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### **05 再加熱 裂けやすい材料**
> 15MnVR, 15MnNbR, 18MnMoNbR, 13MnMoNbR, 07MnCrMoVR, 07MnNiMoVDR, 17Cr1Mo1V,および日本のCF-62鋼.
> **注**: 再加熱割れは陰謀的で,突然の故障を引き起こす可能性があります. リスク評価と緩和計画は,圧力容器の設計,製造,検査において重要です.
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### **06 再加熱クラッキングのメカニズム
> 再加熱クラッキングは,ストレスリラクゼーション中に優位性滑りによって粒の境界部で**マイクロクラック核化**から発生する.
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> **1. 穀物境界の脆化理論**
> 不純分離 (例えば,P,S) は粒の境界を弱体化させ,カービッド/ナイトリド (Cr,Mo,V,Nb) の降水によりマトリックスが強化され,脆い境界にストレスを集中させられる.
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> **2. 粒内強化理論 (クレーンクラッキング) **
> 散らばった沉着物 (例えば,Cr,Vカービッド) は粒内変形を阻害し,粒の境界でストレスの緩和が起こるようにします.
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3 クリープ破裂理論
> ストレスリラクゼーション中に蓄積されたスリップダメージは粒間裂け方を加速します.
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### **07 再加熱 クラッキング 感度式**
> 再加熱クレイキングへの易感性は,化学組成と残留ストレスに依存します.評価のために,次の式を使用します:
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> **△G = Cr + 3.3Mo + 8.1V + 10C 2**
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> - **△G < 1.5**: 低感度
> - **1.5 < △G < 2**: 適度な感度
> - **△G > 2**: 高い感度
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### **08 専門家分析**
> **1.** PWHT または高温サービス中に制限された溶接接接頭で再加熱クラッキングが発生します.歴史的に発電所のオウステニティックステンレスで観察されています.マトリックスを強化する **粒内沉積物 ** に結合している精密なメカニズムは部分的に解明されていない.
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> **2.** 粗い粒,溶接設計の不良 (例えば,過度の収縮) と攻撃的な溶接技術により裂けが悪化します.
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> **2種類の再加熱クラッキング**:
> 1) **ストレスリリーフクラッキング (SRクラッキング) **:PWHT中に発生します.
> 2) **長期使用のクラッキング**:高温での動作中に発生する.
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> **主要特徴**:
> - 降水強化要素 (Ti,Al) を有する材料に限定
> - 温度依存性があり,明確な感度範囲があります.
> - HAZの粗粒の地域における粒間繁殖
> - 残留ストレスとストレス濃度が必要です.
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