Effect of surface-machining and butt-welding on residual stress and hardness of type 316L stainless steel pipes

SUS316L製ステンレス鋼管における残留応力及び硬化に及ぼす表面機械加工及び突合せ溶接の影響

浅野 航*; 勝山 仁哉  ; 鬼沢 邦雄 ; 望月 正人*; 豊田 政男*

Asano, Wataru*; Katsuyama, Jinya; Onizawa, Kunio; Mochizuki, Masahito*; Toyoda, Masao*

SUS316Lステンレス鋼製のシュラウド及び再循環系配管溶接部近傍において応力腐食割れ(SCC)が顕在化している。SCCの発生及び進展に影響を及ぼす残留応力及び加工硬化は、溶接施工の前後に実施する表面機械加工及び溶接により発生することが知られており、これらの重畳効果によりSCC発生が促進される可能性があるという報告もなされている。そこで本研究では、機械加工及び溶接により生じる残留応力及び硬さについて、実験による評価を行った。また、解析によりそれらの発生挙動を再現し、残留応力の発生機構について検討を行った。その結果、表面機械加工を経て溶接を行った場合、残留応力及び硬化は、溶接の影響を強く受けることがわかった。また、溶接後に表面機械加工を施すことにより、それらは最も高い状態になることが明らかとなった。

Stress corrosion cracking near welding zone of core internals and/or recirculation pipes of Type 316L stainless steel are initiated and grown at inner surface due to tensile residual stress and hardening. Surface-machining is conducted before and after piping butt-welding to match the ID of pipes and to provide a smooth surface finish, respectively. In present work, simulation evaluated residual stress by surface-machining before welding by using full scale FEM analysis was compared with experimental measurements. Piping-butt welding simulation was conducted after the surface-machining to evaluate redistribution behavior of residual stress by welding. Estimation of Vickers hardness distribution by surface-machining was carried out based on strained region map observed by FE-SEM equipped with EBSD and compared with experimental measurements. The effect of surface-machining before/after welding on distribution of residual stress and hardening are presented.