JP7144374B2 - トランジションピースの製造方法およびトランジションピース - Google Patents
トランジションピースの製造方法およびトランジションピース Download PDFInfo
- Publication number
- JP7144374B2 JP7144374B2 JP2019139095A JP2019139095A JP7144374B2 JP 7144374 B2 JP7144374 B2 JP 7144374B2 JP 2019139095 A JP2019139095 A JP 2019139095A JP 2019139095 A JP2019139095 A JP 2019139095A JP 7144374 B2 JP7144374 B2 JP 7144374B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- composition
- transition piece
- intermediate layer
- piece
- welded
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000007704 transition Effects 0.000 title claims description 81
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 60
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 124
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 103
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 40
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 11
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 claims description 8
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 8
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 6
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 5
- 239000011796 hollow space material Substances 0.000 claims description 5
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005242 forging Methods 0.000 claims description 4
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 106
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 37
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 37
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 24
- 238000004021 metal welding Methods 0.000 description 21
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000010485 coping Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/20—Direct sintering or melting
- B22F10/25—Direct deposition of metal particles, e.g. direct metal deposition [DMD] or laser engineered net shaping [LENS]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
- B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
- B22F5/106—Tube or ring forms
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
- B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
- B22F7/062—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools involving the connection or repairing of preformed parts
- B22F7/064—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools involving the connection or repairing of preformed parts using an intermediate powder layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
- B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
- B22F7/08—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools with one or more parts not made from powder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
- B23K15/0046—Welding
- B23K15/0086—Welding welding for purposes other than joining, e.g. built-up welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
- B23K15/0046—Welding
- B23K15/0093—Welding characterised by the properties of the materials to be welded
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/0006—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring taking account of the properties of the material involved
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
- B23K26/342—Build-up welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
- B22F2301/35—Iron
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
本発明は、トランジションピースの製造方法およびトランジションピースに関する。
原子力発電プラントや火力発電プラントなどにおいて、例えば、炭素鋼と合金鋼という異種の金属からなる配管同士を溶接して繋げることがある。この溶接は、異種金属溶接と呼ばれており、プラント設備において重要な技術となっている。
しかし、異種金属溶接を行うと、冷却されて溶融状態から固体状態となる際に炭化物やホウ化物などの種々の化合物を含む化合物相が形成される。化合物相は接触する流体などによって選択的に腐食・侵食されるため、頻繁な点検補修作業が必要になる。また、異種金属溶接においては、溶接金属が母材の溶け込みにより希釈されるため、合金元素が変化する。この変化に伴って炭素鋼や合金鋼の成分が希釈され、オーステナイト系溶接金属の割れや炭素鋼側溶接境界部における成分遷移層などが発生することが判っている（なお、発生した成分遷移層も割れの原因となる）。異種金属溶接を行うにあたってこれらの問題に対応するためには希釈を小さくかつ均一にすることが有効であり、低電流・低速度で溶接施工することが要求されている。
また、異種金属溶接によるこれらの問題、特に、例えば、前述した腐食に対処する技術が特許文献１に提案されている。特許文献１は、原子力発電プラントや火力発電プラントなどに使用される弁座（摺動または接触部の部品）を備えた弁に関するものであり、以下の内容が記載されている。
特許文献１には、具体的には、弁体および弁箱を備え、両者が摺動する面にそれぞれ弁座を有する弁において、それぞれの前記弁座がＣｏ基、Ｎｉ基、Ｆｅ基から選ばれた少なくとも１種であり、弁座の表層が、等軸晶からなる基地部と粒径１００μｍ以下の粒状または塊状の共晶化合物が分散した合金で形成されていることを特徴とする弁が記載されている。そして、特許文献１には、前記弁は、弁体と弁箱とに接合された弁座が表面硬化肉盛材により形成され、前記弁座表面に摩擦攪拌プロセスを行い、表面肉盛材を溶融もしくは半溶融させた後に冷却して形成させたものである旨記載されている。
特許文献１に記載の弁は、表面肉盛材に対して摩擦攪拌プロセスを施すことによって弁座表層の金属組織が等軸晶となり、同時に基地間隙に晶出する共晶炭化物などの化合物相も粒状または塊状に分散する。そのため、特許文献１に記載の弁は、共晶炭化物などの化合物相の選択的かつ連続的な腐食損傷およびエロージョン損傷の連続進行を抑制し、同時に弁類の摺動部における摩擦抵抗の増加や弁座面などの荒れによる耐漏洩性能の低下も抑制することができるとともに耐衝撃性・保守性能に優れたものとしている。
原子力発電プラントや火力発電プラントなどにおける異種金属溶接に特許文献１に記載されている技術を適用しようとした場合、表面肉盛材に対して摩擦攪拌プロセスを施してから異種金属溶接を行うことが必要となるため、異種金属溶接を容易に行うことができないという問題がある。異種金属溶接を容易に行うことを考えた場合、異種の金属からなる一方の溶接対象材と他方の溶接対象材との間に、一方の溶接対象材と同等の組成を有する一方の端部と、他方の溶接対象材と同等の組成を有する他方の端部と、一方の端部および他方の端部の間において組成が段階的に変化した複数層からなる中間層と、を有するトランジションピースを配置して溶接することが考えられる。なお、トランジションピースはバタリングピースともいう。
しかしながら、そのようなトランジションピースを用いる場合、組成の異なる層を一層形成するごとにひびの有無などを確認するための浸透探傷検査（ＰＴ検査）が必要であり、トランジションピースを得ることは困難な状況にある。
さらに、異種金属溶接では溶接の際に溶接棒を使用するので、トランジションピースの口径・厚さ・長さや形状などに制限がある。そのため、例えば、一方の溶接対象材と他方の溶接対象材との間が狭隘な場合など、異種金属溶接が行われる溶接対象材の設置環境によっては、トランジションピースを使用できるように溶接対象材側を切削するなどする必要があった。
本発明は前記状況に鑑みてなされたものであり、長さや形状などの調節の自由度が高く、異種金属溶接を容易に行うことができ、さらに製造が容易なトランジションピースの製造方法およびトランジションピースを提供することを課題とする。
本発明者らは前記課題を解決するため鋭意研究開発した結果、レーザ積層造形法の特性を活かし、中間層の形成時に入熱量および組成を変化させることにより、溶け込み量および溶接後における金属組成の制御が安定するだけなく、口径・厚さ・開先形状がピースの出入口にて異なるトランジションピースを製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。
前記課題を解決した本発明に係るトランジションピースの製造方法は、一方の溶接対象材と同じ組成を有する一方の端部と、他方の溶接対象材と同じ組成を有する他方の端部と、前記一方の端部と前記他方の端部との間に形成され、かつ中央に近づくにつれて前記一方の端部の組成と前記他方の端部の組成とが等しくなっている中間層と、を有するトランジションピースを製造する方法であり、前記中間層を積層造形法で形成するものであり、前記一方の端部として前記一方の溶接対象材と同じ組成を有する第１のピース材を用い、前記他方の端部として前記他方の溶接対象材と同じ組成を有する第２のピース材を用い、前記第１のピース材の上に積層造形法で前記中間層を形成し、形成した前記中間層の上に前記第２のピース材を接合する。
本発明によれば、長さや形状などの調節の自由度が高く、異種金属溶接を容易に行うことができ、さらに製造が容易なトランジションピースの製造方法およびトランジションピースを提供できる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、実施形態を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張、変形、または、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、模式図において、各部材のスケールや間隔が一致しない場合もある。なお、以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明はこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
本明細書に記載される「～」は、その前後に記載される数値を下限値および上限値として有する意味で使用する。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された下限値または上限値は、他の段階的に記載されている下限値または上限値に置き換えてもよい。
本明細書に記載される「～」は、その前後に記載される数値を下限値および上限値として有する意味で使用する。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された下限値または上限値は、他の段階的に記載されている下限値または上限値に置き換えてもよい。
［トランジションピースの製造方法］
はじめに、本実施形態に係るトランジションピースの製造方法（以下、「本製造方法」ということがある）について説明する。なお、本実施形態で製造するトランジションピースは、異種金属溶接を行う際に、一方の溶接対象材と他方の溶接対象材との間に配置される。そして、本トランジションピースは、トランジションピース中の一方の端部と一方の溶接対象材とを溶接し、トランジションピース中の他方の端部と他方の溶接対象材とを溶接し、これらを一体とするために用いられる。
はじめに、本実施形態に係るトランジションピースの製造方法（以下、「本製造方法」ということがある）について説明する。なお、本実施形態で製造するトランジションピースは、異種金属溶接を行う際に、一方の溶接対象材と他方の溶接対象材との間に配置される。そして、本トランジションピースは、トランジションピース中の一方の端部と一方の溶接対象材とを溶接し、トランジションピース中の他方の端部と他方の溶接対象材とを溶接し、これらを一体とするために用いられる。
ここで、本製造方法の製造対象となるトランジションピースの構成について簡単に説明する。図１は、本製造方法の製造対象となるトランジションピース１の一構成例を説明する概略図である。
図１に示すように、トランジションピース１は、一方の溶接対象材と同じ組成を有する一方の端部２（本明細書においてはこれを「母材」ということがある）を有する。また、トランジションピース１は、他方の溶接対象材と同じ組成を有する他方の端部３（本明細書においてはこれを「相手材」ということがある）を有する。さらに、トランジションピース１は、一方の端部２と他方の端部３との間に形成され、かつ中央に近づくにつれて一方の端部２の組成と他方の端部３の組成とが等しくなっている中間層４を有する。そして、本製造方法は、一方の端部２、他方の端部３および中間層４のうち少なくとも中間層４を積層造形法で形成する。
図１に示すように、トランジションピース１は、一方の溶接対象材と同じ組成を有する一方の端部２（本明細書においてはこれを「母材」ということがある）を有する。また、トランジションピース１は、他方の溶接対象材と同じ組成を有する他方の端部３（本明細書においてはこれを「相手材」ということがある）を有する。さらに、トランジションピース１は、一方の端部２と他方の端部３との間に形成され、かつ中央に近づくにつれて一方の端部２の組成と他方の端部３の組成とが等しくなっている中間層４を有する。そして、本製造方法は、一方の端部２、他方の端部３および中間層４のうち少なくとも中間層４を積層造形法で形成する。
前記したようにすると、一方の端部２および他方の端部３が、それぞれの溶接対象材と組成が同じであるので、これらの溶接に起因する割れを生じ難くすることができる。また、前記した中間層４が形成されているので、異種金属溶接を行っても炭化物やホウ化物などの種々の化合物を含む化合物相が形成され難い。そのため、腐食や割れなどが生じ難い。
ここで、積層造形法とは、３Ｄプリンタを用いて任意の形状の造形物を作る方法をいう。金属の粉末を用いた積層造形法には、粉末の供給方法としてパウダーベッド（ＰＢ）法とパウダーデポジション（ＰＤ）法とがあり、本実施形態ではこれらのいずれも用いることができる。また、金属の粉末を用いた積層造形法には、溶融光源としてレーザ光を用いるものと電子ビームを用いるものとがあり、本実施形態ではこれらのいずれも用いることができる。例えば、ＰＢ法では、材料供給用ローラで金属の粉末を広げ、レーザ光や電子ビームを照射して溶融、焼結する。その後、台が下がり、金属の粉末の組成を任意に変更しつつ再び同じ工程を繰り返すことで、金属の粉末の中に埋まるようにして成形体（トランジションピース１）を製造する。また、例えば、ＰＤ法では、金属の粉末をノズルから供給しつつ（この際、金属の粉末の組成を任意に変更する）、そこにレーザ光を照射して金属の粉末を溶融、焼結させて成形体（トランジションピース１）を製造する。なお、３Ｄプリンタは金属の粉末を用いて積層造形を行うことのできるものであればどのようなものも用いることができる。本実施形態で用いることのできる積層造形法は、好適には、ＰＢ法の一例として選択的レーザ溶融法（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｌａｓｅｒ Ｍｅｌｔｉｎｇ；ＳＬＭ）が挙げられ、ＰＤ法の一例としてレーザ粉体肉盛法（Ｌａｓｅｒ Ｍｅｔａｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＬＭＤ）が挙げられるが、これらに限定されない。いずれの積層造形法であっても、前記したようにして、少なくとも中間層４を形成できる（所望により一方の端部２および他方の端部３も形成できる）。
ここで、積層造形法としてＬＭＤを適用した場合を例に挙げてトランジションピース１を製造する一実施形態について説明する。参照する図面において、図２Ａは、積層造形法としてＬＭＤを適用して中空材のトランジションピース１ａを製造する様子を説明する概略図である。図２Ｂは、積層造形法としてＬＭＤを適用して中実材のトランジションピース１ｂを製造する様子を説明する概略図である。図２Ａおよび図２Ｂはともに、母材として第１のピース材２ａを用い、この第１のピース材２ａの上に少なくとも中間層４を形成する様子を図示している。そして、図３Ａは、ＬＭＤでトランジションピース１を製造する際の一実施形態を説明するフローチャートである。図３Ｂは、ＬＭＤでトランジションピース１を製造する際の他の実施形態を説明するフローチャートである。図３Ｃは、ＬＭＤでトランジションピース１を製造する際の他の実施形態を説明するフローチャートである。なお、本明細書において中空材とは、一方の端部２と他方の端部３とが連通する空洞部を有する管状の部材をいい、中実材とは、内部に空洞部を有しない部材をいう。
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、母材（第１のピース材２ａ）の上に金属の粉末をノズル５から供給しつつ（この際、金属の粉末の組成を任意に変更する）、そこにレーザ光６を照射して金属の粉末を溶融、焼結させる。このようにして少なくとも中間層４を形成し、成形体（トランジションピース１、１ａ、１ｂ）を製造する。中間層４は、ノズル５から金属の粉末が排出され、かつ、レーザ光６が照射される母材上のスポットのみに形成される。従って、レーザ光６のスポットよりも広い領域に中間層４を形成する場合は、その全領域をカバーするようにノズル５およびレーザ光６のスポットを移動させながら、ノズル５から排出される粉末をレーザ光６で溶融し、堆積させる。形成される中間層４の厚みは、ノズル５から排出される金属の粉末の量やノズル５の移動速度などを制御することにより調節することができる。なお、溶融し、凝固する際における金属の粉末の温度は、レーザ光６の強度などを制御することにより調節することができる。
図２Ａおよび図２Ｂに示すトランジションピース１ａ、１ｂの製造は、例えば、一方の端部２として、一方の溶接対象材と同じ組成を有する第１のピース材２ａを用い、他方の端部３として、他方の溶接対象材と同じ組成を有する第２のピース材（図示せず）を用いる。そして、第１のピース材２ａの上に積層造形法で中間層４を形成し、形成した中間層４の上に第２のピース材を接合する。なお、第１のピース材２ａおよび第２のピース材はそれぞれ任意の形状で予め作製しておくことが好ましい。
この態様は、例えば、図３Ａに示すように、土台となる母材（一方の端部２、第１のピース材２ａ）の上に前記母材と同じ組成を有する金属の粉末（母材粉末）を積層し、同時にレーザ光６を照射してこれを溶融させた後、凝固させて層を形成する（ステップＳ１１）。
次いで、ステップＳ１１で形成した層の上に金属の粉末を積層し、同時にレーザ光６を照射してこれを溶融させた後、凝固させて層（中間層４）を形成する（ステップＳ１２）。なお、この金属の粉末を積層させる際に、金属の粉末の組成を任意に変更することができ、本実施形態においては、連続的（直線的に）または段階的に他方の端部３の組成となるように変化させる。
そして、要求分の層が形成できているか判定し、層が形成できていない場合（ステップＳ１３で“ＮＯ”）はステップＳ１２に戻って層の形成を継続する。一方、層が形成できている場合（ステップＳ１３で“ＹＥＳ”）はステップＳ１４に進む。要求分の層が形成できているか否かの判定は、例えば、形成した層の組成が予め設定した設定値に達しているか否かを混合比率などから導き出して確認することが挙げられる。
そして、ステップＳ１４では、ステップＳ１２で形成した層の上に相手材（他方の端部２（第２のピース材））を接合させる。なお、ステップＳ１４の接合は溶接で行うことが好ましい。
次いで、ステップＳ１１で形成した層の上に金属の粉末を積層し、同時にレーザ光６を照射してこれを溶融させた後、凝固させて層（中間層４）を形成する（ステップＳ１２）。なお、この金属の粉末を積層させる際に、金属の粉末の組成を任意に変更することができ、本実施形態においては、連続的（直線的に）または段階的に他方の端部３の組成となるように変化させる。
そして、要求分の層が形成できているか判定し、層が形成できていない場合（ステップＳ１３で“ＮＯ”）はステップＳ１２に戻って層の形成を継続する。一方、層が形成できている場合（ステップＳ１３で“ＹＥＳ”）はステップＳ１４に進む。要求分の層が形成できているか否かの判定は、例えば、形成した層の組成が予め設定した設定値に達しているか否かを混合比率などから導き出して確認することが挙げられる。
そして、ステップＳ１４では、ステップＳ１２で形成した層の上に相手材（他方の端部２（第２のピース材））を接合させる。なお、ステップＳ１４の接合は溶接で行うことが好ましい。
その他の態様として、本製造方法は、例えば、一方の端部２、中間層４および他方の端部３の順に全て積層造形法で形成することができる。
この態様の場合、例えば、図３Ｂに示すように、土台の上に母材粉末を積層し、同時にレーザ光６を照射してこれを溶融させた後、凝固させて層を形成する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１は、母材粉末のみで積層を行い、前記した一方の端部２を形成する。
次いで、要求分の層が形成できているか判定し、層が形成できていない場合（ステップＳ２２で“ＮＯ”）はステップＳ２１に戻って層の形成を継続する。一方、層が形成できている場合（ステップＳ２２で“ＹＥＳ”）はステップＳ２３に進む。要求分の層が形成できているか否かの判定は、例えば、形成した層の寸法や形成に要した時間などが予め設定した設定値に達しているか否かを確認することが挙げられる。
次いで、要求分の層が形成できているか判定し、層が形成できていない場合（ステップＳ２２で“ＮＯ”）はステップＳ２１に戻って層の形成を継続する。一方、層が形成できている場合（ステップＳ２２で“ＹＥＳ”）はステップＳ２３に進む。要求分の層が形成できているか否かの判定は、例えば、形成した層の寸法や形成に要した時間などが予め設定した設定値に達しているか否かを確認することが挙げられる。
そして、ステップＳ２３では、ステップＳ２１で形成した層（母材の層）の上に金属の粉末を積層し、同時にレーザ光６を照射してこれを溶融させた後、凝固させて層（中間層４）を形成する。なお、土台となる母材の層の上に金属の粉末を積層させる際に、金属の粉末の組成を任意に変更することができ、本実施形態においては、連続的（直線的に）または段階的に他方の端部３の組成となるように変化させる。
そして、要求分の層が形成できているか判定し、層が形成できていない場合（ステップＳ２４で“ＮＯ”）はステップＳ２３に戻って層の形成を継続する。一方、層が形成できている場合（ステップＳ２４で“ＹＥＳ”）はステップＳ２５に進む。要求分の層が形成できているか否かの判定は、例えば、形成した層の組成が予め設定した設定値に達しているか否かを混合比率などから導き出して確認することが挙げられる。
そして、要求分の層が形成できているか判定し、層が形成できていない場合（ステップＳ２４で“ＮＯ”）はステップＳ２３に戻って層の形成を継続する。一方、層が形成できている場合（ステップＳ２４で“ＹＥＳ”）はステップＳ２５に進む。要求分の層が形成できているか否かの判定は、例えば、形成した層の組成が予め設定した設定値に達しているか否かを混合比率などから導き出して確認することが挙げられる。
そして、ステップＳ２５では、ステップＳ２３で形成した層の上に相手材（他方の端部２）を形成するための粉末（相手材粉末）を積層し、同時にレーザ光６を照射してこれを溶融させた後、凝固させて層（相手材の層、他方の端部２）を形成する。ステップＳ２５は、相手材粉末のみで積層を行い、前記した他方の端部３を形成する。
次いで、要求分の層が形成できているか判定し、層が形成できていない場合（ステップＳ２６で“ＮＯ”）はステップＳ２５に戻って層の形成を継続する。一方、層が形成できている場合（ステップＳ２６で“ＹＥＳ”）は製造を終了する。要求分の層が形成できているか否かの判定は、例えば、形成した層の寸法や形成に要した時間などが予め設定した設定値に達しているか否かを確認することが挙げられる。
次いで、要求分の層が形成できているか判定し、層が形成できていない場合（ステップＳ２６で“ＮＯ”）はステップＳ２５に戻って層の形成を継続する。一方、層が形成できている場合（ステップＳ２６で“ＹＥＳ”）は製造を終了する。要求分の層が形成できているか否かの判定は、例えば、形成した層の寸法や形成に要した時間などが予め設定した設定値に達しているか否かを確認することが挙げられる。
また、さらにその他の態様として、本製造方法は、例えば、一方の端部２として、一方の溶接対象材と同じ組成を有する第１のピース材２ａを用い、第１のピース材２ａの上に積層造形法で中間層４および他方の端部３の順に形成することができる。
この態様の場合、例えば、図３Ｃに示すように、土台となる母材（一方の端部２、第１のピース材２ａ）の上に母材粉末を積層し、同時にレーザ光６を照射してこれを溶融させた後、凝固させて層を形成する（ステップＳ３１）。
次いで、ステップＳ３１で形成した層の上に金属の粉末を積層し、同時にレーザ光６を照射してこれを溶融させた後、凝固させて層（中間層４）を形成する（ステップＳ３２）。なお、この金属の粉末を積層させる際に、金属の粉末の組成を任意に変更することができ、本実施形態においては、連続的（直線的に）または段階的に他方の端部３の組成となるように変化させる。
そして、要求分の層が形成できているか判定し、層が形成できていない場合（ステップＳ３３で“ＮＯ”）はステップＳ３２に戻って層の形成を継続する。一方、層が形成できている場合（ステップＳ３３で“ＹＥＳ”）はステップＳ３４に進む。要求分の層が形成できているか否かの判定は、例えば、形成した層の組成が予め設定した設定値に達しているか否かを混合比率などから導き出して確認することが挙げられる。
そして、要求分の層が形成できているか判定し、層が形成できていない場合（ステップＳ３３で“ＮＯ”）はステップＳ３２に戻って層の形成を継続する。一方、層が形成できている場合（ステップＳ３３で“ＹＥＳ”）はステップＳ３４に進む。要求分の層が形成できているか否かの判定は、例えば、形成した層の組成が予め設定した設定値に達しているか否かを混合比率などから導き出して確認することが挙げられる。
そして、ステップＳ３４では、ステップＳ３２で形成した層の上に相手材（他方の端部２）を形成するための粉末（相手材粉末）を積層し、同時にレーザ光６を照射してこれを溶融させた後、凝固させて層（相手材の層（他方の端部２））を形成する。ステップＳ３４は、相手材粉末のみで積層を行い、前記した他方の端部２を形成する。
次いで、要求分の層が形成できているか判定し、層が形成できていない場合（ステップＳ３５で“ＮＯ”）はステップＳ３４に戻って層の形成を継続する。一方、層が形成できている場合（ステップＳ３５で“ＹＥＳ”）は製造を終了する。要求分の層が形成できているか否かの判定は、例えば、形成した層の寸法や形成に要した時間などが予め設定した設定値に達しているか否かを確認することが挙げられる。
次いで、要求分の層が形成できているか判定し、層が形成できていない場合（ステップＳ３５で“ＮＯ”）はステップＳ３４に戻って層の形成を継続する。一方、層が形成できている場合（ステップＳ３５で“ＹＥＳ”）は製造を終了する。要求分の層が形成できているか否かの判定は、例えば、形成した層の寸法や形成に要した時間などが予め設定した設定値に達しているか否かを確認することが挙げられる。
なお、図３Ｃに示す態様は、第１のピース材２ａに替えて第２のピース材を用い、第２のピース材の上に積層造形法で中間層４および一方の端部２の順に形成することができる。
ここで、本実施形態においては、前記した中間層４は、一方の端部２から他方の端部３に向けて連続的（直線的に）に組成を変化させているか、または、一方の端部２から他方の端部３に向けて段階的に組成を変化させかつ組成の異なる層を少なくとも４層以上設けていることが好ましい。このようにすると、異種金属溶接によって、炭素鋼／ステンレス鋼または合金鋼／ステンレス鋼から、ステンレス鋼／ステンレス鋼へと冶金的変化が生じる際に、層数が多いほど（より好ましくは組成が連続的に変化していると）そのような冶金的変化が緩やかになるので、使用条件が厳しい箇所に適用できる。例えば、組成の異なる層を４層積層して中間層４を形成する場合、一方の端部２（母材１００％）側から順に、第１層目の組成が母材８０％：相手材２０％、第２層目の組成が母材６０％：相手材４０％、第３層目の組成が母材４０％：相手材６０％、第４層目の組成が母材２０％：相手材８０％とすることができる。なお、低グレード品や使用要求によっては、中間層４は一層のみとすることもできる。
本実施形態においては、例えば、トランジションピース１における一方の端部２がステンレス鋼と同じ組成を有し、他方の端部３が炭素鋼または合金鋼と同じ組成を有することが好ましい。このようにすると、原子力発電プラントや火力発電プラントなどにおいて最も多用される異種金属溶接に適切に対応できる。
そして、本実施形態においては、前記した合金鋼と同じ組成が、ＪＩＳに規定された高温高圧用鋳鋼品の組成、配管用合金鋼鋼管の組成、機械構造用合金鋼鋼材の組成、高温圧力容器用合金鋼鍛鋼品の組成、Ｎｉ基・Ｆｅ基合金の組成、またはこれらの中のいずれか１種にＭｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔａのうちの少なくとも１種を添加した合金の組成であることが好ましい。このようにすると、原子力発電プラントや火力発電プラントなどにおいて最も多用される異種金属溶接により適切に対応できる。
本実施形態においては、トランジションピース１が中空材である場合は、口径が７００ｍｍ（７００Ａ）以下、外径が７１１．２ｍｍ以下および管の肉厚が６４．２ｍｍ（Ｓｃｈ１６０）以下のうちの少なくとも１つを満たすことが好ましい。このようにすると、原子力発電プラントや火力発電プラントなどにおいて最も多用される異種金属溶接にさらに適切に対応できる。
本実施形態においては、中間層４と第２のピース材（他方の端部）との接合をレーザ出力１０００Ｗ～２０００Ｗ、粉末供給量０．０５ｇ／ｍｉｎ～０．５ｇ／ｍｉｎの条件で形成することが好ましい。中間層４と第２のピース材とを接合するときのレーザ光６の強度や金属の粉末の供給量は、金属の粉末の組成に大きく依存しており、溶接時の高温割れや低温割れを防ぐためには、接合時に形成される溶接金属がオーステナイトに少量のフェライトを含む組成（金属組織）となることが好ましい。本実施形態のように、中間層と第２のピース材との接合を前記条件で行うと、これらの接合時に形成される溶接金属がオーステナイトに少量のフェライトを含む組成となり易い。
積層造形法は一般的に成形体の形状の自由度が高く、複雑な形状を形成することができる。また、前述したように、第１のピース材２ａおよび第２のピース材を予め任意の形状で形成しておく場合は、中間層４のみを積層造形法で形成すればよい。そのため、積層造形法を適用し製造したトランジションピース１はそのまま異種金属溶接に用いることが可能である。しかし、このようにして製造したトランジションピース１の一方の端部２および他方の端部３のうちの少なくとも一方について、必要に応じて口径、厚さおよび開先形状のうちの少なくとも一つを調整することができる。このようにすると、異種金属溶接をさらにより適切に行うことができる。
以上に説明したように、本実施形態ではトランジションピース１を製造するにあたって、少なくとも中間層４を積層造形法で形成するので、長さや形状などを高い自由度をもって任意に調節できるだけでなく、製造も容易となる。また、母材粉末と相手材粉末との混合比を自由に調節できるので、中間層４を段階的に設ける場合はその積層数や一層あたりの寸法も自由に調節できる。さらに、積層造形法の特性を生かし、中間層４を細かく段階的な組成で形成することができる。そのため、組成変化がより緩やかになるうえ、組成の選択性を広げることができる。結果的に、本製造方法で製造されたトランジションピース１を用いることにより、異種金属溶接を作業員の力量によらずに行うことができるようになり、また、作業の簡略化および負担を低減することもできる。
［トランジションピース１］
次に、本実施形態に係るトランジションピース１について具体的に説明する。トランジションピース１は、前述した本製造方法によって好適に製造できる。トランジションピース１について既に詳述している構成要素については説明を省略することがある。
次に、本実施形態に係るトランジションピース１について具体的に説明する。トランジションピース１は、前述した本製造方法によって好適に製造できる。トランジションピース１について既に詳述している構成要素については説明を省略することがある。
図１を参照して前述したように、トランジションピース１は、一方の溶接対象材と同じ組成を有する一方の端部２と、他方の溶接対象材と同じ組成を有する他方の端部２と、を有している。そして、トランジションピース１は、前記した一方の端部２と前記した他方の端部３との間に形成された中間層４を有している。この中間層４は、中央に近づくにつれて前記した一方の端部２の組成と前記した他方の端部３の組成とが等しくなるように形成されている。そして、この中間層４は、前記した一方の端部２から前記した他方の端部３に向けて連続的に組成を変化させているか、または、前記した一方の端部２から前記した他方の端部３に向けて段階的に組成を変化させかつ組成の異なる層を少なくとも４層以上設けている。
本実施形態に係るトランジションピース１は、一方の端部２がステンレス鋼と同じ組成を有し、他方の端部３が炭素鋼または合金鋼と同じ組成を有することが好ましい。また、本実施形態に係るトランジションピース１は、前記した合金鋼と同じ組成が、ＪＩＳに規定された高温高圧用鋳鋼品の組成、配管用合金鋼鋼管の組成、機械構造用合金鋼鋼材の組成、高温圧力容器用合金鋼鍛鋼品の組成、Ｎｉ基・Ｆｅ基合金の組成、またはこれらの中のいずれか１種にＭｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔａのうちの少なくとも１種を添加した合金の組成であることが好ましい。さらに、本実施形態に係るトランジションピース１は中空材であり、口径が７００ｍｍ（７００Ａ）以下、外径が７１１．２ｍｍ以下および壁部の肉厚が６４．２ｍｍ（Ｓｃｈ１６０）以下のうちの少なくとも１つを満たすことが好ましい。
以上、本発明に係るトランジションピースの製造方法およびトランジションピースについて実施形態により詳細に説明したが、本発明の主旨はこれに限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
１、１ａ、１ｂ トランジションピース
２ 一方の端部
３ 他方の端部
４ 中間層
２ 一方の端部
３ 他方の端部
４ 中間層
Claims (13)
- 一方の溶接対象材と同じ組成を有する一方の端部と、他方の溶接対象材と同じ組成を有する他方の端部と、前記一方の端部と前記他方の端部との間に形成され、かつ中央に近づくにつれて前記一方の端部の組成と前記他方の端部の組成とが等しくなっている中間層と、を有するトランジションピースを製造する方法であり、
前記中間層を積層造形法で形成するものであり、
前記一方の端部として前記一方の溶接対象材と同じ組成を有する第１のピース材を用い、前記他方の端部として前記他方の溶接対象材と同じ組成を有する第２のピース材を用い、前記第１のピース材の上に積層造形法で前記中間層を形成し、形成した前記中間層の上に前記第２のピース材を接合することを特徴とするトランジションピースの製造方法。 - 一方の溶接対象材と同じ組成を有する一方の端部と、他方の溶接対象材と同じ組成を有する他方の端部と、前記一方の端部と前記他方の端部との間に形成され、かつ中央に近づくにつれて前記一方の端部の組成と前記他方の端部の組成とが等しくなっている中間層と、を有するトランジションピースを製造する方法であり、
前記他方の端部および前記中間層を積層造形法で形成し、
前記一方の端部として前記一方の溶接対象材と同じ組成を有する第１のピース材を用い、前記第１のピース材の上に積層造形法で前記中間層および前記他方の端部の順に形成することを特徴とするトランジションピースの製造方法。 - 請求項１または請求項２において、
前記中間層が、前記一方の端部から前記他方の端部に向けて連続的に組成を変化させているか、または、前記一方の端部から前記他方の端部に向けて段階的に組成を変化させかつ組成の異なる層を少なくとも４層以上設けていることを特徴とするトランジションピースの製造方法。 - 請求項１または請求項２において、
前記一方の端部がステンレス鋼と同じ組成を有し、前記他方の端部が炭素鋼、合金鋼またはＮｉ基合金と同じ組成を有することを特徴とするトランジションピースの製造方法。 - 請求項４において、
前記合金鋼と同じ組成が、ＪＩＳに規定された高温高圧用鋳鋼品の組成、配管用合金鋼鋼管の組成、機械構造用合金鋼鋼材の組成、高温圧力容器用合金鋼鍛鋼品の組成、Ｆｅ基合金の組成、またはこれらの中のいずれか１種にＭｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔａのうちの少なくとも１種を添加した合金の組成であることを特徴とするトランジションピースの製造方法。 - 請求項１または請求項２において、
前記トランジションピースが中空材であり、口径が７００ｍｍ以下、外径が７１１．２ｍｍ以下および管の肉厚が６４．２ｍｍ以下のうちの少なくとも１つを満たすことを特徴とするトランジションピースの製造方法。 - 請求項１において、
前記中間層と前記第２のピース材との接合をレーザ出力１０００Ｗ～２０００Ｗ、粉末供給量０．０５ｇ／ｍｉｎ～０．５ｇ／ｍｉｎの条件で行うことを特徴とするトランジションピースの製造方法。 - 請求項１または請求項２において、
製造した前記トランジションピースの前記一方の端部および前記他方の端部のうちの少なくとも一方について、口径、厚さおよび開先形状のうちの少なくとも一つを調整することを特徴とするトランジションピースの製造方法。 - 一方の溶接対象材と同じ組成を有する一方の端部と、他方の溶接対象材と同じ組成を有する他方の端部と、前記一方の端部と前記他方の端部との間に形成され、かつ中央に近づくにつれて前記一方の端部の組成と前記他方の端部の組成とが等しくなっている中間層と、を有し、
前記中間層が、前記一方の端部から前記他方の端部に向けて連続的に組成を変化させているか、または、前記一方の端部から前記他方の端部に向けて段階的に組成を変化させかつ組成の異なる層を少なくとも４層以上設けており、
前記一方の端部が、前記一方の溶接対象材と同じ組成を有する第１のピース材であり、
前記他方の端部が、前記他方の溶接対象材と同じ組成を有する第２のピース材である
ことを特徴とするトランジションピース。 - 一方の溶接対象材と同じ組成を有する一方の端部と、他方の溶接対象材と同じ組成を有する他方の端部と、前記一方の端部と前記他方の端部との間に形成され、かつ中央に近づくにつれて前記一方の端部の組成と前記他方の端部の組成とが等しくなっている中間層と、を有し、
前記中間層が、前記一方の端部から前記他方の端部に向けて連続的に組成を変化させているか、または、前記一方の端部から前記他方の端部に向けて段階的に組成を変化させかつ組成の異なる層を少なくとも４層以上設けており、
前記一方の端部として前記一方の溶接対象材と同じ組成を有する第１のピース材である
ことを特徴とするトランジションピース。 - 請求項９または請求項１０において、
前記一方の端部がステンレス鋼と同じ組成を有し、前記他方の端部が炭素鋼、合金鋼またはＮｉ基合金と同じ組成を有することを特徴とするトランジションピース。 - 請求項１１において、
前記合金鋼と同じ組成が、ＪＩＳに規定された高温高圧用鋳鋼品の組成、配管用合金鋼鋼管の組成、機械構造用合金鋼鋼材の組成、高温圧力容器用合金鋼鍛鋼品の組成、Ｆｅ基合金の組成、またはこれらの中のいずれか１種にＭｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔａのうちの少なくとも１種を添加した合金の組成であることを特徴とするトランジションピース。 - 請求項９または請求項１０において、
前記トランジションピースが中空材であり、口径が７００ｍｍ以下、外径が７１１．２ｍｍ以下および壁部の肉厚が６４．２ｍｍ以下のうちの少なくとも１つを満たすことを特徴とするトランジションピース。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019139095A JP7144374B2 (ja) | 2019-07-29 | 2019-07-29 | トランジションピースの製造方法およびトランジションピース |
| US16/930,416 US11684976B2 (en) | 2019-07-29 | 2020-07-16 | Method of manufacturing transition piece and transition piece |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019139095A JP7144374B2 (ja) | 2019-07-29 | 2019-07-29 | トランジションピースの製造方法およびトランジションピース |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021021119A JP2021021119A (ja) | 2021-02-18 |
| JP7144374B2 true JP7144374B2 (ja) | 2022-09-29 |
Family
ID=74258535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019139095A Active JP7144374B2 (ja) | 2019-07-29 | 2019-07-29 | トランジションピースの製造方法およびトランジションピース |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11684976B2 (ja) |
| JP (1) | JP7144374B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015183288A (ja) | 2014-03-26 | 2015-10-22 | 日本電子株式会社 | ３次元積層造形装置及び３次元積層造形方法 |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6195802A (ja) * | 1984-10-12 | 1986-05-14 | Babcock Hitachi Kk | 管体の切削方法 |
| CH670406A5 (ja) * | 1987-03-19 | 1989-06-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
| JPH04341508A (ja) * | 1991-05-17 | 1992-11-27 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 異種材料用の継手成形体の製造方法 |
| US5112146A (en) * | 1991-07-17 | 1992-05-12 | Rockwell International Corporation | Functionally gradated rolling element bearing races |
| US20080237403A1 (en) * | 2007-03-26 | 2008-10-02 | General Electric Company | Metal injection molding process for bimetallic applications and airfoil |
| US7967570B2 (en) * | 2007-07-27 | 2011-06-28 | United Technologies Corporation | Low transient thermal stress turbine engine components |
| US8267663B2 (en) * | 2008-04-28 | 2012-09-18 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Multi-cast turbine airfoils and method for making same |
| JP5427674B2 (ja) | 2010-04-01 | 2014-02-26 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 耐磨耗弁座 |
| US9175568B2 (en) * | 2010-06-22 | 2015-11-03 | Honeywell International Inc. | Methods for manufacturing turbine components |
| US20120034101A1 (en) * | 2010-08-09 | 2012-02-09 | James Allister W | Turbine blade squealer tip |
| JP5536001B2 (ja) * | 2011-09-20 | 2014-07-02 | 株式会社日立製作所 | ガスタービン翼フィルム冷却孔の設定方法及びガスタービン翼 |
| WO2013112217A2 (en) * | 2011-10-31 | 2013-08-01 | California Institute Of Technology | Methods for fabricating gradient alloy articles with multi-functional properties |
| US20150003995A1 (en) * | 2012-11-14 | 2015-01-01 | United Technologies Corporation | Aircraft engine component with locally tailored materials |
| ITCO20120059A1 (it) * | 2012-12-13 | 2014-06-14 | Nuovo Pignone Srl | Metodi per produrre pale cave sagomate in 3d di turbomacchine mediante produzione additiva, pale cave di turbomacchina e turbomacchine |
| CN105772723B (zh) * | 2016-04-18 | 2020-05-15 | 西安智熔金属打印系统有限公司 | 一种梯度材料结构的快速成形系统及方法 |
| US11090770B2 (en) * | 2016-05-18 | 2021-08-17 | General Electric Company | Method of forming a component |
| US20180161931A1 (en) * | 2016-12-08 | 2018-06-14 | The Curators Of The University Of Missouri | Joining metallurgically incompatible metals |
| CN107774996B (zh) * | 2017-10-11 | 2020-01-21 | 华中科技大学 | 一种多材料梯度点阵结构的零件的一体化成形方法 |
| CN110303154B (zh) * | 2019-06-13 | 2021-07-30 | 北京工业大学 | 基于激光熔融沉积增材制造技术的梯度钎料层制备和一体化钎焊工艺 |
| DE102019219133A1 (de) * | 2019-12-09 | 2021-06-10 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Additives Herstellungsverfahren |
| CN111151880A (zh) * | 2020-01-06 | 2020-05-15 | 安徽工业大学 | 基于激光同步预热沉积钢/钛异种金属的梯度过渡连接方法 |
| JP7287916B2 (ja) * | 2020-03-12 | 2023-06-06 | 株式会社神戸製鋼所 | 積層造形物の製造方法、及び積層造形物 |
-
2019
- 2019-07-29 JP JP2019139095A patent/JP7144374B2/ja active Active
-
2020
- 2020-07-16 US US16/930,416 patent/US11684976B2/en active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015183288A (ja) | 2014-03-26 | 2015-10-22 | 日本電子株式会社 | ３次元積層造形装置及び３次元積層造形方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11684976B2 (en) | 2023-06-27 |
| US20210031264A1 (en) | 2021-02-04 |
| JP2021021119A (ja) | 2021-02-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ola et al. | A study of cold metal transfer clads in nickel-base INCONEL 718 superalloy | |
| Abe et al. | Dissimilar metal deposition with a stainless steel and nickel-based alloy using wire and arc-based additive manufacturing | |
| EP3010671B1 (en) | Method for producing a three-dimensional article | |
| RU2627824C2 (ru) | Нанесение суперсплава с применением порошкового флюса и металла | |
| Thivillon et al. | Potential of direct metal deposition technology for manufacturing thick functionally graded coatings and parts for reactors components | |
| JP6099771B2 (ja) | 超合金材料製の部品の修理方法 | |
| JP6104408B2 (ja) | 超合金材料のクラッド層を形成する方法 | |
| EP3112055B1 (en) | Method for manufacturing a metal part with bi-metallic characteristic | |
| KR20160079873A (ko) | 분말식 금속 및 분말식 플럭스의 유동화된 베드를 사용하는 적층 가공 | |
| KR20150113149A (ko) | 분말형 용제를 사용하는 선택적 레이저 용융 및 소결 | |
| KR20150106007A (ko) | 초합금 구성요소의 국부 보수 | |
| Lu et al. | Comparison of wire-arc and powder-laser additive manufacturing for IN718 superalloy: unified consideration for selecting process parameters based on volumetric energy density | |
| KR20200128161A (ko) | 소결 와이어의 제조 및 레이저 와이어 용접 시스템으로의 인 시투 공급 | |
| Selcuk | Joining processes for powder metallurgy parts | |
| Chun et al. | Laser-assisted selective fusing of thermal sprayed Ni-based self-fluxing alloys by using high-power diode lasers | |
| JP2007268575A (ja) | 異種金属材の接合方法、同方法で製造された機械部品とプラネタリキャリア | |
| Anuradha et al. | Effect of filler materials on dissimilar TIG welding of Inconel 718 to high strength steel | |
| JP7144374B2 (ja) | トランジションピースの製造方法およびトランジションピース | |
| JP7041042B2 (ja) | 硬化層の積層方法、及び積層造形物の製造方法 | |
| US20220063019A1 (en) | Improvements in the welding of pipes | |
| Paul et al. | Finite element simulation of laser cladding for tool steel repair | |
| Amirjan et al. | Correlation between processing parameters in direct metal deposition of IN625 nickel-base superalloy | |
| Sadhu et al. | Performance Evaluation of Laser-Deposited Functionally Graded Stellite 6-WC Tools in Friction Stir Lap Welding of CuCrZr-SS304 | |
| CN110049843A (zh) | 具有药芯焊丝输送的cmt技术 | |
| Yadav et al. | Study on Effect of process variables on distributed compositional characteristics in metallurgically and mechanically bonded claddings |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210802 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220621 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220622 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220815 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220830 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220915 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7144374 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |