Study on the mechanism of intergranular stress corrosion cracking and analysis of residual stress and work hardening in welds of low-carbon austenitic stainless steel with hard surface machining

表層強加工を施した低炭素ステンレス鋼の溶接部における粒界応力腐食割れのメカニズム、及び残留応力と機械加工の解析に関する研究

森 裕章*; 勝山 仁哉  ; 望月 正人*; 西本 和俊*; 豊田 政男*

Mori, Hiroaki*; Katsuyama, Jinya; Mochizuki, Masahito*; Nishimoto, Kazutoshi*; Toyoda, Masao*

低炭素ステンレス鋼SUS316L溶接部の機械加工層における粒界応力腐食割れのメカニズムを解明するため、残留応力と硬化の影響について試験及び解析による評価、並びにミクロ変形挙動に注目した粒界すべり解析を行った。その結果、溶接及び表層強加工が残留応力と硬化に与える影響を明らかにするとともに、同鋼の加工硬化材に定ひずみ速度引張試験を施すと、粒界すべりが生じるとともに、加工硬化によって同すべりが助長されることがわかった。また、粒界すべりの発生により粒界エネルギーが増大することが判明した。これらの結果から、低炭素ステンレス鋼SUS316Lの表層強加工された溶接部における粒界応力腐食割れは、多層溶接時の残留応力と加工硬化により粒界すべりが助長され、これに伴い粒界エネルギーが増大することに起因するものと推察された。

In order to clarify the effects of residual stress and hardening on intergranular stress corrosion cracking (IGSCC) behavior in the welds of Type 316L stainless steel with surface hardening, the residual stress and hardness in the butt joint of pipes were estimated and grain boundary sliding was analyzed from the viewpoint of microdeformation. The residual stress and hardness in hard-machined surfaces near welds was clarified from experiment and analysis method. Grain boundary sliding in the cold-rolled specimen occurs in smaller strain conditions than that in as-received specimen; the amount of grain boundary sliding increases remarkably with an increase in rolling reduction. We also clarified that grain boundary energy is raised by grain boundary sliding. On the basis of the results, we concluded that the cause of IGSCC in the welds of Type 316L stainless steel with surface hardening is the increase in grain boundary energy induced by residual stress of welding and surface hardening.