耐环境助长裂纹性优良的金属结构制品、提高金属结构制品的抗环境助长裂纹性的方法技术

耐环境助长裂纹性优良的金属结构制品，其特征在于，使金属结构制品的环境助长裂纹成为问题的部位的、自表面大于或等于５０μｍ厚度的表层金属组织形成由长轴实质上平行于表面的晶粒构成的层状组织。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及作为化学成套设备或石油精制装置等各种装置或配管或者气体管线等使用的金属结构物或者结构制品中，提高了在氯化物、胺、硫化氢、硝酸盐、碳酸盐等各种腐蚀环境下的抗应力腐蚀裂纹及抗氢脆化裂纹(以下，将这些称为环境助长裂纹)的结构物和结构制品、以及提高抗环境助长裂纹性的方法。
技术介绍
作为环境助长裂纹，有在低浓度氯化物水溶液中或者反复进行氯化物的浓缩稀释的海岸附近的结构物、配管等的应力腐蚀裂纹，由石油精制工业的氢化脱硫装置的反应塔、加热炉的热交换器等中的奥氏体系不锈钢焊接热影响区的连多硫酸引起的晶界应力腐蚀裂纹，硝酸铵制造装置、油井管、热风炉等中的碳素钢、低合金钢的硝酸盐水溶液环境下的应力腐蚀裂纹，天然气输送管线、高压气体透平等中的碳素钢的碳酸盐水溶液环境下的应力腐蚀裂纹，肥料用氨的贮藏、运送容器等中的碳素钢的焊接热影响区的应力腐蚀裂纹，化学成套设备中的碳素钢的CO-CO2-H2O环境下的应力腐蚀裂纹等，再有，即使在Ni合金中，也有压力容器等中的Ni合金的应力腐蚀裂纹，除此之外，即使在Cu或Cu合金中，在湿润大气、海水、淡水环境下也产生应力腐蚀裂纹，另外，在Al合金中，在氯化物水溶液环境下也产生应力腐蚀裂纹。另外，有由于氢向金属材料的侵入而产生的应力引起的裂纹，即，氢诱发裂纹。虽然氢的侵入反应速度大大左右该裂纹的产生，但是，在金属材料中，由于负荷或者残留的应力而加速龟裂的发展，成为和上述的应力腐蚀裂纹相同的举动。即，这些裂纹是在应力存在下，通过腐蚀环境助长金属结构制品的表面或者表层的微小裂纹的进展而产生的。这些裂纹是材料、腐蚀环境、应力的存在的3个条件叠加而产生的，通过去除这些中的任一个条件，就能够抑制裂纹的产生。从材料方面来说，向不发生应力腐蚀裂纹的材料的变更，例如，从奥氏体不锈钢向铁素体系不锈钢的变更，从腐蚀环境的方面来说，采用阴极防蚀等防蚀措施，或者从应力方面来说，用于去除负荷应力或者减低负荷应力的热处理(消除应力退火)或喷丸处理等，迄今正在进行各种对策。但是，材料的变更，由于材料强度上的制约或与腐蚀环境的组合上的制约等，能够适宜的选择的情况受到限制。另外，消除应力退火，在处理对象是大型的结构制品时，必须要有用于进行热处理的大型的热处理炉，并且对于固定结构件等来说，热处理本身也是不可能的。另外，由于材料不同，由消除应力退火热处理而引起的材质上的变化也成为制约。再有，对于来自外部施加的应力，该热处理没有效果。另外，由喷丸硬化引起的残余应力的降低也是有效的，但是对于大型的金属结构制品来说，与热处理同样地有装置上的问题。像这样，这些以往的对策，有应用上的制约，并且成本也增大，因此难以成为经济而且有效的对策。还提出了利用上述的喷丸处理，提高焊接制品的焊接部的强度，利用用于形成抑制应力集中或微小应力缺陷的应力模型的超声波冲击能的处理方法(例如美国专利第6171415号公报)。另外，也已知道，通过该冲击处理，表面成为平滑(例如，Surface Nanocrystallization(SNC)of metallicMaterials-Presentaion of the Concept behind a New Approach，Journal.Sci.Technol.Vol.15 No.3，1999)。但是，在这些文献中，没有提及环境助长裂纹。专利技术的公开本专利技术以解决上述的问题，提供耐环境助长裂纹性优良的金属结构制品及提高抗该环境助长裂纹性的方法为课题。本专利技术是为了解决上述的课题而作出的专利技术，是在金属结构制品的环境助长裂纹成为问题的部位，实施用借助超声波以振幅20～60μm、频率19kHz～60kHz、输出功率0.2～3kW使尖端振动的工具打击金属表面的超声波冲击处理，来改善其金属表层的组织，由此得到耐环境助长裂纹性优良的金属结构制品的专利技术，另外，进一步进行在进行该处理时的合适的前处理及处理后的检查，保证其效果。其要点如下。(1)耐环境助长裂纹性优良的金属结构制品，其特征在于，使金属结构制品的环境助长裂纹成为问题的部位的、自表面大于或等于50μm厚度的表层金属组织形成由长轴实质上平行于表面的晶粒构成的层状组织。(2)在(1)中记载的耐环境助长裂纹性优良的金属结构制品，其特征在于，上述金属结构制品的环境助长裂纹成为问题的部位的金属是抗拉强度大于或等于490N/mm2级的钢。(3)在(1)或(2)中记载的耐环境助长裂纹性优良的金属结构制品，其特征在于，上述金属结构制品的环境助长裂纹成为问题的部位包括焊接熔合线部和/或焊接热影响区。(4)在(1)～(3)的任一项中记载的耐环境助长裂纹性优良的金属结构制品，其特征在于，上述层状组织的长轴实质上平行于表面的晶粒的长轴方向长度对短轴方向长度之比是大于或等于5。(5)在(1)～(4)的任一项中记载的耐环境助长裂纹性优良的金属结构制品，其特征在于，上述层状组织的长轴实质上平行于表面的晶粒的短轴方向的长度是小于或等于5μm。(6)提高金属结构制品的抗环境助长裂纹性的方法，其特征在于，在金属结构制品的环境助长裂纹成为问题的部位实施超声波冲击处理，使自表面大于或等于50μm厚度的表层的金属组织形成由长轴实质上平行于表面的晶粒构成的层状组织。(7)在(6)中记载的提高金属结构制品的抗环境助长裂纹性的方法，其特征在于，上述金属结构制品的抗环境助长裂纹成为问题的部位的金属是抗拉强度大于或等于490N/mm2级的钢。(8)在(6)或(7)中记载的提高金属结构制品的抗环境助长裂纹性的方法，其特征在于，上述金属结构制品的抗环境助长裂纹成为问题的部位包括焊接熔合线和/或焊接热影响区。(9)在(6)～(8)的任一项中记载的提高金属结构制品的抗环境助长裂纹性的方法，其特征在于，上述层状组织的长轴实质上平行于表面的晶粒的长轴方向长度对短轴方向长度之比是大于或等于5。(10)在(6)～(9)的任一项中记载的提高金属结构制品的抗环境助长裂纹性的方法，其特征在于，与上述层状组织的表面基本平行的晶粒的短轴方向长度是小于或等于5μm。(11)在(6)～(10)的任一项中记载的提高金属结构制品的抗环境助长裂纹性的方法，其特征在于，在实施上述超声波冲击处理之前，在上述金属结构制品的环境助长裂纹成为问题的部位及其附近部位实施前处理。(12)在(11)中记载的提高金属结构制品的抗环境助长裂纹性的方法，其特征在于，上述前处理是使上述金属结构制品的环境助长裂纹成为问题的部位及其附近部位的内部应力和/或表面应力发生变化的处理。(13)在(11)或(12)中记载的提高金属结构制品的抗环境助长裂纹性的方法，其特征在于，上述前处理包括在检测上述金属结构制品的环境助长裂纹成为问题部位的龟裂的同时，去除检测出的龟裂的处理。(14)在(6)～(13)的任一项中记载的提高金属结构制品的抗环境助长裂纹性的方法，其特征在于，上述超声波冲击处理还使上述金属结构制品的环境助长裂纹成为问题部位的表面形状形成不易发生应力集中的形状，而且在表面附近赋予压缩残余应力。(15)在(6)～(14)的任一项中记载的提高金属结构制品的抗环境助长裂纹性的方法，其特征在于，在上述金属结构制品的环境助长裂纹成为问题的部位实施超声波冲击处理，然后再本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：宫坂明博，富永知德，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：