15 CrMo鋼板系パーライト組織耐熱鋼は、高温下で比較的に高い熱強度（δb≧440 MPa）と抗酸化性を有し、そして一定の水素腐食防止能力を有する。鋼中に比較的に高い含有量のCr、Cとその他の合金元素が含まれているため、鋼材の硬化傾向が明らかであり、溶接性が悪い。

15 CrMo溶接性

溶接材料

15 CrMo鋼の溶接性の動作特性に対して、

方案I：溶接予熱、ER 80 S-B 2 L溶接ワイヤ、T 1 G溶接下地、E 8018-B 2溶接棒、溶接棒アーク溶接蓋面を採用し、溶接後に局所熱処理を行う。

ようせつ後熱処理

方案I溶接の試験片を採用し、溶接後に局所高温焼戻し処理を行うべきである。熱処理の技術は：昇温速度は200℃/hで、715℃に上がって1時間15分間保温して、降温速度は100℃/hで、300℃に下がってから空冷する。具体的にはJL-4型クローラ式電気ヒータ（1146×310）を用いて溶接ビードを包み、ケイ酸アルミニウム綿層で保温し、保温層の厚さ50 mm、温度制御はDJK-A型電気ヒータ自動温度制御器を用いた。

溶接技術評価試験結果

試験案引張試験曲げ試験衝撃靭性試験aky（J/cm 2）

引張強度δb/MPa破断部曲げ角度面曲げ裏曲げ溶接ビード溶着線熱影響領域（HAZ）

方案I 550/530母材50。合格84.8 162135.6

スキームII 525/520母材50。合格79.4109.296.7

15 CrMo溶接プロセス

2.1溶接材料

15 CrMo鋼の溶接性及び現場高圧配管の動作特徴について、従来の経験に基づいて、国外から提供された溶接プロセスカードを参照して、我々は2種類の方案を選択して溶接試験を行った。

方案I：溶接予熱、ER 80 S-B 2 L溶接ワイヤ、T 1 G溶接下地、E 8018-B 2溶接棒、溶接棒アーク溶接蓋面を採用し、溶接後に局所熱処理を行う。

方案II：ER 80 S-B 2 L溶接ワイヤ、T 1 G溶接下地、E 309 Mo-16溶接ワイヤを採用し、溶接ワイヤはアーク溶接蓋面を充填し、溶接後は熱処理を行わない。溶接ワイヤと溶接ワイヤの化学成分及び力学性能を表1に示す。

表1溶接材料の化学成分と力学的性質

型番C MnSi CrNiMo SPδb/MPaδ，%

ER80S-B2L≤0.05 0.70.41.2 <0.20.5 ≤0.025 ≤0.025 ≤500 25

E8018-B2 0.070.7 0.3 1.1 0.5 ≤0.04 ≤0.03 550 19

E309Mo-16≤0.12 0.5～2.5 0.9 22.0～25.0 12.0～14.0 2.0～3.0≤0.025≤0.035 550 25

2.2溶接前準備

試験片は15 CrMo鋼管を採用し、規格はφ325×25であり、開先型式及び寸法は図1を参照。

溶接前に角度方向研磨機で開先内外及び開先縁50 mmの範囲内を金属光沢が出るまで研磨し、アセトンで洗浄した。

試験片は水平固定位置であり、対口隙間は4 mmであり、手動タングステン極アルゴンアーク溶接を用いて園周に沿って6箇所均一にスポット溶接し、各スポット固定長は20 mm以上でなければならない。溶接棒は表2の規範に従ってベーキングする。

表2溶接棒焼成規範

溶接棒型式焼成温度保温時間

E8018-B2 300 ℃ 2h

E309Mo-16 150 ℃ 1.5h

プロセスパラメータ

スキームIの溶接前に予熱を行う必要があり、Tto-Bessyoらが提案した計算予熱温度公式による：

To=350√[C]-0.25（℃）式中、To-予熱温度、℃。

[C]=[C]x [C]p [C]p=0.005S[C]x

[C]x=C（MnCr）/9 Ni/18 7 Mo/90式において、

［C］x――成分炭素当量、

[C]p――寸法炭素当量、S：試験片の厚さ（本文中のS=25 mm）、

[C]x=C （Mn Cr）/9 7/90Mo=0.361

[C]p=0.045ならTo=138℃

そのため、予熱温度は150℃とする。酸素−アセチレン炎を用いて試験片を加温し、まず温度測定ペンを用いて試験片表面の温度を大まかに判断し（筆跡の色の変化が速い速度で推定する）、最後に半導体点温度計を用いて測定し、測定点は少なくとも3点を選択し、試験片全体が要求される予熱温度に達することを保証しなければならない。

溶接時、第1層は手動タングステン極アルゴンアーク溶接下地を採用し、仰向け溶接箇所の溶接ビード裏面に凹みが発生しないように、送給時に内フィラメント法を採用し、すなわち溶接ワイヤは対口隙間を通じて管内から送り込まれる。残りの各層は溶接棒アーク溶接を採用し、合計6層溶接し、各溶接層に1本の溶接棒を採用した。スキームIとスキームIIの溶接プロセスパラメータを表3、4に示す。シナリオIによる溶接

表3スキームIの溶接プロセスパラメータ

溶接ビード名称溶接方法溶接材料溶接材料規格/mm溶接電流/Aアーク電圧/V予熱及び層間温度熱処理規格

下地タングステン板アルゴンアーク溶接ER 80 S-B 2 Lφ2.4 110 12

充填層溶接棒E 8018−B 2φ3.25 85〜9023〜25150℃715をアーク溶接する。×75min

キャップ層溶接棒アーク溶接E 8018-B 2φ3.25 85～90 23～25

表4スキームIIの溶接プロセスパラメータ

溶接ビード名称溶接方法溶接材料溶接材料規格/mm溶接電流/Aアーク電圧/V予熱及び層間温度熱処理規格

下地タングステン板アルゴンアーク溶接ER 80 S-B 2 Lφ2.4 110 12

充填層溶接棒アーク溶接E 309 Mo-16φ3.290～9522～24//

キャップ層溶接棒アーク溶接E 309 Mo-16φ3.290～9522～24

接合時、層間温度は150℃を下回ってはならず、溶接中断による試験片の温度低下を防止するために、溶接を施す時は2人の溶接工が交互に操作し、溶接後すぐに保温徐冷措置をとるべきである。

2.4溶接後の熱処理

3溶接技術評価試験

試験片の溶接後、JB 4730-94「圧力容器の非破壊検査」基準に従って100%の超音波探傷検査を行い、溶接ビードI級は合格した。JB 4708「鋼製圧力容器溶接技術評定」基準に従って溶接技術評定試験を行う。評価結果を表5に示す。

表5溶接技術評価試験結果

試験案引張試験曲げ試験衝撃靭性試験aky（J/cm 2）

引張強度δb/MPa破断部曲げ角度面曲げ裏曲げ溶接ビード溶着線熱影響領域（HAZ）

方案I 550/530母材50。合格84.8 162135.6

スキームII 525/520母材50。合格79.4109.296.7

引張試験の結果から、2つの方案の引張試料はすべて母材で切断され、溶接ビードの引張強度が母材より高いことを説明した、曲げ試験はすべて合格し、溶接ビードの塑性が良いことを示した。表5中の衝撃靭性試験結果により、方案Iの衝撃靭性は方案IIより明らかに高く、方案Iの溶接後熱処理規範が比較的に理想的であることを証明し、高温焼戻しは継手組織と性能の改善の目的を達成しただけでなく、靭性と強度を適切に配合させた。室温機械性能の結果から、推薦された2種類の溶接プロセス方案はいずれも現場施工に使用できることが分かった。方案Iは母材成分に近い溶接棒を採用し、溶接性能は母材と整合し、溶接ビードは比較的に高い熱強度を持つべきで、溶接ビードは高温下で長期に使用して破壊しにくい。難点は溶接後の熱処理規範が比較的に厳しく、焼戻し温度と保温時間及び加熱と冷却速度の制御が適切でないとかえって溶接性能が低下することである。方案IIはオーステナイトステンレス鋼溶接棒を用いて溶接を施し、溶接後の熱処理を省くことができるが、溶接ビードと母材の膨張係数が異なるため、長期高温作業時に炭素の拡散移動現象が発生でき、溶接ビードが溶着区で破壊されやすい。そのため、使用信頼性の観点から、現場では方案Iを用いて溶接を施すことがより妥当である。

4結論

15 CrMo鋼厚肉高圧管の溶接は2種類の溶接方式を採用することが可能である。溶接ビードの性能が母材と整合し、高い熱強度を持つことを保証するために、採用方案Iの効果はより良く、肝心なのは溶接後の熱処理技術を厳格に制御することである。

スキームIIでは、溶接後の熱処理を省くことができるが、溶接後に高温で炭素のマイグレーション拡散が発生して溶接が破壊される可能性は無視できないため、溶接後に熱処理ができない場合にのみ慎重に採用する。

15 crmo鋼板重量計算式：長さ×幅×厚さ×0.00785=kg/m

外側が黄色くなる

15 CrMo合金鋼板は二重圧延材が1つのパス外輪を圧延して黄色くなり始めたのはまだ錆ではないこれは何の原因ですか？

15 CrMo合金鋼板表面の酸化鉄皮を除去するために、現在は浸漬連続酸洗浄法を多用し、酸洗浄後の15 CrMo合金鋼板表面には酸液がよく付着しており、そのためには冷水または温水で洗浄する必要があるが、洗浄後の15 CrMo合金鋼板表面にはしばしば黄錆が発生する。製品の表面品質に深刻な影響を与える。日本はこの欠陥を解消するために黄変機構を研究した。塩酸を例に挙げると次のような反成がある：

FeCl _ 2+2 H _ 2 O=Fe（0 H）_ 2+2 HCl（1）酸洗過程

2 Fe（OH）＿2＋O＿2＝2 FeO・OH＋H＿2 O（2）乾燥過程

式（1）は湿板表面上の水溶液中の平衡状態を示し、Fe（OH）＿2及びHClは黄色を呈しなかった。

式（2）は、乾燥を開始した鋼板であり、空気中の酸素の作用によりFe（OH）＿2が酸化され、水に不溶な状態となる。FeO・OHは15 CrMo合金鋼板表面上で黄錆になる。

かがくせいぶん

化学成分

銘柄化学成分（質量点数）（%）

C Mn Si Cr Mo Ni Nb+Ta S P

15CrMo 0.12~0.18 0.40~0.70 0.17~0.37 0.80~1.10 0.40~0.55 ≤0.30 _ ≤0.035 ≤0.035

力学的性能

ラベル引張強度MPa降伏点MPa伸び率（%）

15CrMo 440~640 235 21

適用例

石油、石化、高圧ボイラーなど、専門用途のシームレス管にはボイラー用シームレス管、地質用シームレス管及び石油用シームレス管など多種多様

共通仕様

材質規格厚さ*幅*長さ（mm）全国各地の製鉄所の重量（トン）名を定圧することができる

15 crmo 8*1500-4200*6000-18800 M 198.65 T合金構造鋼板

15 crmo 12*1500-4200*6000-18800 M 186.618 T合金構造鋼板

15 crmo 25*1500-4200*6000-18800 M 258.366 T合金構造鋼板

15 crmo 30*1500-4200*6000-18800 M 241.624 T合金構造鋼板

15 crmo 45*1500-4200*6000-18800 M 263.254 T合金構造鋼板

15 crmo 55*1500-4200*6000-18800 M 283.318 T合金構造鋼板

15 crmo 60*1500-4200*6000-18800 M 169.563 T合金構造鋼板

15 crmo 70*1500-4200*6000-18800 M 569.356 T合金構造鋼板

15 crmo 80*1500-4200*6000-18800 M 231.315 T合金構造鋼板

15 crmo 90*1500-4200*6000-18800 M 341.318 T合金構造鋼板

15 crmo 100*1500-4200*6000-18800 M 461.318 T合金構造鋼板

15 crmo 110*1500-4200*6000-18800 M 598.359 T合金構造鋼板

15 crmo 120*1500-4200*6000-18800 M 431.621 T合金構造鋼板

15 crmo 130*1500-4200*6000-18800 M 388.654 T合金構造鋼板

15 crmo 140*1500-4200*6000-18800 M 348.351 T合金構造鋼板

15 crmo 150*1500-4200*6000-18800 M 645.982 T合金構造鋼板