装置材料の損傷・劣化「べからず集」Vol.32
2026.07.20
クラッド容器製作時に受ける熱履歴による劣化、注意おこたるべからず
内部圧力が高く、かつ腐食性のあるプロセス流体を取り扱う容器を製作する場合に、クラッド材を用いる場合が多い。クラッド材の耐食を示す表面部材と強度部材の接合方法として、爆着法もしくは高温での圧延ロール法（ロールクラッドとも言う）の2つの方法がある。
爆着法を用いたクラッド材は、接合段階で熱履歴をほとんど受けない。しかし、圧延ロール法の場合は、接合する段階で高温、長時間の熱履歴を受ける。この場合、表面部材と強度部材ともに受ける熱履歴による材料劣化が生じないよう、圧延温度や時間を管理するとか、劣化が生ずる場合は接合後に熱処理を行い、劣化を回復させる必要がある。
何れかのクラッド材を用いて容器を製造する過程で塑性加工や溶接が行われるため、それを回復するためのひずみ除去焼鈍、溶接熱影響部は溶接熱履歴、および強度部材の溶接残留応力を低減するため溶接後熱処理を多重に受けることになる。熱処理は、強度部材に対して行われるものであるが、表面部材も受けることになる。
注意する必要があるのは、表面部材がこれらの多重の熱履歴により、耐食性や物理的特性が低下する場合があることである。例えば表面部材にステンレス鋼を用いる場合に、多重の熱履歴により鋭敏化の発生する可能性がある。また表面部材にモリブデンを含むニッケル基合金（B系合金）を用いる場合は、熱履歴により溶接熱影響部が硬化し脆くなり、割れ状欠陥の発生や、水素脆化感受性が高く1)なる可能性がある。
クラッド容器を製作する場合は、多重の熱履歴を受ける可能性が高いため、以上で例示した表面部材の耐食性や物性劣化の可能性を明確化する必要がある。もし、熱履歴による劣化の可能性のある場合は、材料の変更等の劣化抑制策を明確化して、容器を製作する必要がある。
例えば、表面部材のステンレス鋼に鋭敏化可能性のある場合は、低炭素グレードのSUS304LやSUS347などの安定化ステンレス鋼を採用する。また、B合金の場合は、熱履歴での脆化感受性の小さいB合金1)を採用するとか、溶接入熱の低減や溶接後熱処理温度の低下など熱履歴の緩和を図ることが考えられる。
なお、ここでは2種類の劣化のみを紹介したが、材料の種類により異なる劣化可能性があるので、使用材料と製作時に受ける熱履歴に応じて劣化可能性を検討する必要がある。
図 クラッド材表面部材の受ける多重の熱履歴とそれによる劣化への注意
参考資料
(1) M. Nakahara, T. Shoji, Corrosion, Vol.52, P.634 (1996)
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