JP2002096111A - 溶接部の延性に優れたＭｏ含有高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼管の製造方法 - Google Patents
溶接部の延性に優れたＭｏ含有高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼管の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐熱，耐食用途で使用されるＭｏ含有高Ｃｒ
高Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼について、溶接部
の延性を改善した溶接管および溶接部の延性改善方法を
提供する。 【構成】 質量％で、Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：４．
０％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：０．０５％以下、
Ｓ：０．００５％以下、Ｃｒ：２０〜３０％、Ｎｉ：１
５〜４５％、Ｍｏ：２〜１０％、Ｎ：０．０１〜０．３
％を含有し、さらに必要に応じて、Ａｌ：０．０１〜
４．０％，Ｃｕ：０．０１〜４．０％，Ｌａ＋Ｃｅ：
０．３％以下，Ｂ：０．０５％以下のうち１種または２
種を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるス
テンレス鋼管の製造工程において、造管溶接時に生成し
たシグマ相が消失するようなめ付け溶接を行うこと、望
ましくは、Ａ＝（溶接ビード／母材の材厚で定義される
ビード深さＡの値が０．１以上となることを特徴とす
る、溶接部の延性に優れたＭｏ含有高Ｃｒ高Ｎｉオース
テナイト系ステンレス鋼管およびその製造方法。
高Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼について、溶接部
の延性を改善した溶接管および溶接部の延性改善方法を
提供する。 【構成】 質量％で、Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：４．
０％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：０．０５％以下、
Ｓ：０．００５％以下、Ｃｒ：２０〜３０％、Ｎｉ：１
５〜４５％、Ｍｏ：２〜１０％、Ｎ：０．０１〜０．３
％を含有し、さらに必要に応じて、Ａｌ：０．０１〜
４．０％，Ｃｕ：０．０１〜４．０％，Ｌａ＋Ｃｅ：
０．３％以下，Ｂ：０．０５％以下のうち１種または２
種を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるス
テンレス鋼管の製造工程において、造管溶接時に生成し
たシグマ相が消失するようなめ付け溶接を行うこと、望
ましくは、Ａ＝（溶接ビード／母材の材厚で定義される
ビード深さＡの値が０．１以上となることを特徴とす
る、溶接部の延性に優れたＭｏ含有高Ｃｒ高Ｎｉオース
テナイト系ステンレス鋼管およびその製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、海水熱交換器や、
焼却炉の熱交換器などの、主に耐食性、耐高温腐食性を
必要とされる用途に使用される高合金オーステナイトス
テンレス鋼の溶接管およびその製造方法に関する。
焼却炉の熱交換器などの、主に耐食性、耐高温腐食性を
必要とされる用途に使用される高合金オーステナイトス
テンレス鋼の溶接管およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、海水用熱交換器や、都市ごみ
および産業廃棄物を対象とした焼却処理設備の熱交チュ
ーブなどの用途には、３０４系、３１６系のステンレス
鋼以上の高耐熱性、高耐食性が要求されるため、質量％
でＣｒ濃度２０％以上、Ｎｉ濃度１５％以上、Ｍｏ濃度
２％以上のＭｏ含有高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系ステ
ンレス鋼が使用される。特に最近、エネルギー変換の高
効率化を目的として、焼却処理設備の熱交換器の使用温
度がより高温側へシフトする傾向にあり、より耐食性に
優れた高合金鋼が使用される傾向にある。
および産業廃棄物を対象とした焼却処理設備の熱交チュ
ーブなどの用途には、３０４系、３１６系のステンレス
鋼以上の高耐熱性、高耐食性が要求されるため、質量％
でＣｒ濃度２０％以上、Ｎｉ濃度１５％以上、Ｍｏ濃度
２％以上のＭｏ含有高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系ステ
ンレス鋼が使用される。特に最近、エネルギー変換の高
効率化を目的として、焼却処理設備の熱交換器の使用温
度がより高温側へシフトする傾向にあり、より耐食性に
優れた高合金鋼が使用される傾向にある。
【０００３】これらの用途に用いられる熱交換器のタイ
プとしてはプレート型やチューブ型等があるが、メンテ
ナンスが比較的容易なチューブ型熱交換器が一般的であ
る。熱交換器に用いられるステンレス鋼管の種類として
は鋳物やシームレス管等があるが、これらの管と比較し
て、溶接管はより低コストで製造できるというメリット
がある。
プとしてはプレート型やチューブ型等があるが、メンテ
ナンスが比較的容易なチューブ型熱交換器が一般的であ
る。熱交換器に用いられるステンレス鋼管の種類として
は鋳物やシームレス管等があるが、これらの管と比較し
て、溶接管はより低コストで製造できるというメリット
がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のＭｏ
含有高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼を用い
て溶接造管を行った場合、造管ビード部の延性が低下す
ることがあり、そのため拡管や偏平など、加工を要する
用途や内圧のかかる用途への適用が限定されていた。
含有高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼を用い
て溶接造管を行った場合、造管ビード部の延性が低下す
ることがあり、そのため拡管や偏平など、加工を要する
用途や内圧のかかる用途への適用が限定されていた。
【０００５】そこで本発明では、従来より溶接部の延性
を改善した、Ｍｏ含有高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系ス
テンレス鋼管およびその製造方法を提供することを目的
とする。
を改善した、Ｍｏ含有高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系ス
テンレス鋼管およびその製造方法を提供することを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、質量％で、
Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：４．０％以下、Ｍｎ：１．
５％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．００５％以下
Ｃｒ：２０〜３０％、Ｎｉ：１５〜４５％、Ｍｏ： ２
〜１０％Ｎ：０．０１〜０．３％を含有し、さらに必要
に応じて、Ａｌ：０．０１〜４．０％，Ｃｕ：０．０１
〜４．０％，Ｌａ＋Ｃｅ：０．３％以下，Ｂ：０．０５
％以下のうち１種または２種を含み、残部がＦｅおよび
不可避的不純物からなるステンレス鋼管の製造工程にお
いて、造管溶接時に生成したシグマ相が消失するように
なめ付け溶接を施すことよって達成できる。シグマ相を
消失させるに十分な具体的条件としては、Ａ＝（溶接ビ
ード深さ／母材の板厚）で定義されるビード深さ比Ａの
値が０．１以上となるようにすると良い。
Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：４．０％以下、Ｍｎ：１．
５％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．００５％以下
Ｃｒ：２０〜３０％、Ｎｉ：１５〜４５％、Ｍｏ： ２
〜１０％Ｎ：０．０１〜０．３％を含有し、さらに必要
に応じて、Ａｌ：０．０１〜４．０％，Ｃｕ：０．０１
〜４．０％，Ｌａ＋Ｃｅ：０．３％以下，Ｂ：０．０５
％以下のうち１種または２種を含み、残部がＦｅおよび
不可避的不純物からなるステンレス鋼管の製造工程にお
いて、造管溶接時に生成したシグマ相が消失するように
なめ付け溶接を施すことよって達成できる。シグマ相を
消失させるに十分な具体的条件としては、Ａ＝（溶接ビ
ード深さ／母材の板厚）で定義されるビード深さ比Ａの
値が０．１以上となるようにすると良い。
【０００７】
【発明の実施の形態】Ｃｒ濃度２０％以上、Ｎｉ濃度１
５％以上、Ｍｏ濃度２％以上のＭｏ含有高Ｃｒ高Ｎｉオ
ーステナイト系ステンレス鋼の溶接管においては、偏平
や拡管などの非常に厳しい加工を加えると、溶接ビード
部中央部より割れが発生することがある。本発明者らの
研究によれば、溶接入熱が大きい場合には溶接ビード中
央部、すなわち溶接の最終凝固部にシグマ相が生成する
ため、非常に厳しい加工、例えば、密着するまでの偏平
や１．５倍以上の拡管などの際、シグマ相を起点として
延性的な割れが発生することがわかった。
５％以上、Ｍｏ濃度２％以上のＭｏ含有高Ｃｒ高Ｎｉオ
ーステナイト系ステンレス鋼の溶接管においては、偏平
や拡管などの非常に厳しい加工を加えると、溶接ビード
部中央部より割れが発生することがある。本発明者らの
研究によれば、溶接入熱が大きい場合には溶接ビード中
央部、すなわち溶接の最終凝固部にシグマ相が生成する
ため、非常に厳しい加工、例えば、密着するまでの偏平
や１．５倍以上の拡管などの際、シグマ相を起点として
延性的な割れが発生することがわかった。
【０００８】従って、溶接部の延性を改善するために
は、溶接部の最終凝固部に発生するシグマ相の一部もし
くは全部を消失させる必要がある。シグマ相を消失させ
る方法について鋭意検討を行った結果、造管後、造管ビ
ード部になめ付け溶接（以下、化粧溶接と称す）を行う
ことにより、最終凝固部のシグマ相の一部もしくは全部
が再度溶解し、再凝固する際に消失することがわかっ
た。さらに、母材の板厚と化粧溶接ビード深さの比をＡ
＝（化粧溶接ビード深さ／母材の板厚）と定義すると、
Ａの値が０．１以上であれば、シグマ相の一部もしくは
全部が消失し、溶接部の延性が改善されることを明らか
にし、本発明に至った。
は、溶接部の最終凝固部に発生するシグマ相の一部もし
くは全部を消失させる必要がある。シグマ相を消失させ
る方法について鋭意検討を行った結果、造管後、造管ビ
ード部になめ付け溶接（以下、化粧溶接と称す）を行う
ことにより、最終凝固部のシグマ相の一部もしくは全部
が再度溶解し、再凝固する際に消失することがわかっ
た。さらに、母材の板厚と化粧溶接ビード深さの比をＡ
＝（化粧溶接ビード深さ／母材の板厚）と定義すると、
Ａの値が０．１以上であれば、シグマ相の一部もしくは
全部が消失し、溶接部の延性が改善されることを明らか
にし、本発明に至った。
【０００９】なお、化粧溶接を行う前の管は、いずれの
溶接法を用いてもよい。化粧溶接の方法はＴＩＧ溶接が
一般的であるが、ＭＩＧ溶接、プラズマ溶接およびレー
ザー溶接など、他の溶接方法においても同様な効果を得
ることが出来る。また、化粧溶接は、造管時の溶接作業
直後に同一ラインで行うのが最も効率的であるが、造管
を行ったのちの、焼鈍後、酸洗後、もしくは製品材に対
して行っても同様な効果が得られる。さらに、化粧溶接
はなめ付けが一般的であるが、溶接芯線を使用した場合
でも同様の効果が得られる。この溶接方法を適用する合
金元素の成分範囲および作用について次に説明する。
溶接法を用いてもよい。化粧溶接の方法はＴＩＧ溶接が
一般的であるが、ＭＩＧ溶接、プラズマ溶接およびレー
ザー溶接など、他の溶接方法においても同様な効果を得
ることが出来る。また、化粧溶接は、造管時の溶接作業
直後に同一ラインで行うのが最も効率的であるが、造管
を行ったのちの、焼鈍後、酸洗後、もしくは製品材に対
して行っても同様な効果が得られる。さらに、化粧溶接
はなめ付けが一般的であるが、溶接芯線を使用した場合
でも同様の効果が得られる。この溶接方法を適用する合
金元素の成分範囲および作用について次に説明する。
【００１０】Ｃは、高温強度の確保およびオーステナイ
ト相の安定化に有効である。反面、高温で粒界にＣｒ炭
化物を生成してその近傍にＣｒ欠乏層を形成し、粒界侵
食の原因となる。これらを考慮して、Ｃ含有量は０．０
８質量％以下とした。
ト相の安定化に有効である。反面、高温で粒界にＣｒ炭
化物を生成してその近傍にＣｒ欠乏層を形成し、粒界侵
食の原因となる。これらを考慮して、Ｃ含有量は０．０
８質量％以下とした。
【００１１】Ｓｉは脱酸作用がある元素であり、またス
テンレス鋼表面に濃化して、耐食性または耐熱性に優れ
た皮膜を形成するため、その添加量は多い方が好まし
い。しかし、Ｓｉ含有量が４．０質量％を超えると高温
域でのシグマ脆化感受性の増大や熱間加工性の低下を招
くため、Ｓｉ含有量は４．０質量％以下とするのがよ
い。
テンレス鋼表面に濃化して、耐食性または耐熱性に優れ
た皮膜を形成するため、その添加量は多い方が好まし
い。しかし、Ｓｉ含有量が４．０質量％を超えると高温
域でのシグマ脆化感受性の増大や熱間加工性の低下を招
くため、Ｓｉ含有量は４．０質量％以下とするのがよ
い。
【００１２】Ｍｎは、Ｓｉと同様脱酸作用があり、オー
ステナイト形成元素である。しかし、Ｍｎの過剰添加は
環境によっては皮膜中に濃化し、耐食性または耐熱性に
悪影響を及ぼす場合があり、上限を１．５質量％とし
た。
ステナイト形成元素である。しかし、Ｍｎの過剰添加は
環境によっては皮膜中に濃化し、耐食性または耐熱性に
悪影響を及ぼす場合があり、上限を１．５質量％とし
た。
【００１３】Ｐは、鋼素地と腐食生成物との界面や母相
の粒界に偏析し、溶融塩による腐食や粒界侵食を促進さ
せる。したがって、その含有量は低いほど好ましく、本
発明においてはその値を０．０５質量％以下とした。
の粒界に偏析し、溶融塩による腐食や粒界侵食を促進さ
せる。したがって、その含有量は低いほど好ましく、本
発明においてはその値を０．０５質量％以下とした。
【００１４】Ｓは、耐高温酸化性に有害であり、またオ
ーステナイト粒界に偏析して鋼の熱間加工性や溶接高温
割れ性を低下させる。これらを考慮すると、Ｍｏ含有高
Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼においてはＳ
含有量を０．００５質量％以下に抑える必要がある。
ーステナイト粒界に偏析して鋼の熱間加工性や溶接高温
割れ性を低下させる。これらを考慮すると、Ｍｏ含有高
Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼においてはＳ
含有量を０．００５質量％以下に抑える必要がある。
【００１５】Ｃｒは、耐食性や耐熱性に有効な元素であ
り、海水環境、高温腐食環境では２０質量％以上の含有
量を確保する必要がある。しかし、Ｃｒ含有量が３０質
量％を超えると鋼の加工性が低下するとともに、シグマ
脆化感受性が著しく増大する。また、オーステナイト相
を維持するうえで高価なＮｉを多量に添加する必要が生
じる。したがって、Ｃｒ含有量は２０〜３０質量％とし
た。
り、海水環境、高温腐食環境では２０質量％以上の含有
量を確保する必要がある。しかし、Ｃｒ含有量が３０質
量％を超えると鋼の加工性が低下するとともに、シグマ
脆化感受性が著しく増大する。また、オーステナイト相
を維持するうえで高価なＮｉを多量に添加する必要が生
じる。したがって、Ｃｒ含有量は２０〜３０質量％とし
た。
【００１６】Ｎｉは、１５質量％未満では海水環境や焼
却炉熱交換器などの過酷な環境においては十分な耐食
性、耐ＳＣＣ性および耐高温腐食性が得られない。しか
し、多量の添加はコスト上昇を招くので、Ｎｉの上限は
４５質量％とした。
却炉熱交換器などの過酷な環境においては十分な耐食
性、耐ＳＣＣ性および耐高温腐食性が得られない。しか
し、多量の添加はコスト上昇を招くので、Ｎｉの上限は
４５質量％とした。
【００１７】Ｎは、海水中での耐食性および高温強度を
改善するために添加される。高温強度が要求される部位
には、０．０１質量％以上の添加が必要である。一方、
Ｎを過剰に添加すると耐高温酸化性や熱間加工性を低下
させることがあるので、上限を０．３質量％以下とし
た。
改善するために添加される。高温強度が要求される部位
には、０．０１質量％以上の添加が必要である。一方、
Ｎを過剰に添加すると耐高温酸化性や熱間加工性を低下
させることがあるので、上限を０．３質量％以下とし
た。
【００１８】Ｍｏは、２質量％以上添加することにより
耐食性、耐高温腐食性を著しく改善する。しかし、多量
の添加は高温域でのシグマ脆化感受性を増大させ、コス
トアップにつながるため、Ｍｏ含有量の上限は１０質量
％とした。
耐食性、耐高温腐食性を著しく改善する。しかし、多量
の添加は高温域でのシグマ脆化感受性を増大させ、コス
トアップにつながるため、Ｍｏ含有量の上限は１０質量
％とした。
【００１９】Ａｌは、脱酸材として働くとともに、表層
にＡｌ２Ｏ３皮膜を生成させることにより、耐高温腐食
環境を改善する。従って、必要に応じて０．０１〜４．
０質量％の範囲内で添加することができる。
にＡｌ２Ｏ３皮膜を生成させることにより、耐高温腐食
環境を改善する。従って、必要に応じて０．０１〜４．
０質量％の範囲内で添加することができる。
【００２０】Ｃｕはステンレス鋼中の耐酸性、耐ＳＣＣ
性を大幅に改善する。従って、用途に応じて０．０１〜
４．０質量％の範囲内で添加することが出来る。
性を大幅に改善する。従って、用途に応じて０．０１〜
４．０質量％の範囲内で添加することが出来る。
【００２１】Ｌａ、ＣｅおよびＢはいずれもＭｏ含有高
Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系ステンレスの弱点である熱
間加工性を改善する元素であり、必要に応じてＬａ＋Ｃ
ｅ：０．３質量％以下，Ｂ：０．０５質量％以下の添加
する事が出来る。なお、Ｌａ、Ｃｅの添加方法について
は純Ｌａ、Ｃｅを投入しても構わないが、ミッシュメタ
ルとして他のＲＥＭ金属と同時に添加しても同様の効果
が得られるため、特に規定しない。
Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系ステンレスの弱点である熱
間加工性を改善する元素であり、必要に応じてＬａ＋Ｃ
ｅ：０．３質量％以下，Ｂ：０．０５質量％以下の添加
する事が出来る。なお、Ｌａ、Ｃｅの添加方法について
は純Ｌａ、Ｃｅを投入しても構わないが、ミッシュメタ
ルとして他のＲＥＭ金属と同時に添加しても同様の効果
が得られるため、特に規定しない。
【００２２】上述した成分の他に、使用する用途におけ
る耐食性、耐熱性および耐高温腐食性に悪影響を及ぼす
鋼中不純物元素に対して、その影響を低減させる元素の
添加、高温強度などの機械的特性が必要になる部位など
で、高温強度を高める目的で添加される元素の添加につ
いては制限されない。例えば、鋼中のＳを固定するＣａ
は０．０５質量％、鋼中のＣやＮを固定するＴｉ，Ｖ，
Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅなどは０．５質量％
を上限として添加することができる。
る耐食性、耐熱性および耐高温腐食性に悪影響を及ぼす
鋼中不純物元素に対して、その影響を低減させる元素の
添加、高温強度などの機械的特性が必要になる部位など
で、高温強度を高める目的で添加される元素の添加につ
いては制限されない。例えば、鋼中のＳを固定するＣａ
は０．０５質量％、鋼中のＣやＮを固定するＴｉ，Ｖ，
Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅなどは０．５質量％
を上限として添加することができる。
【００２３】
【実施例】〔実施例１〕表１に供試材の成分を示す。表
１のＳ−１〜６のＭｏ含有高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト
系ステンレス鋼はいずれも本発明方法の成分の範疇に含
まれる。Ｓ−７、８は本発明の範囲に含まれない比較鋼
である。これらの鋼を溶製し、圧延、焼鈍を繰り返して
板厚２．５ｍｍのステンレス冷延鋼帯を作製した後、管
サイズに合わせてスリットした。造管速度を１．８ｍ／
ｍｉｎに固定し、造管速度１ｍ／ｍｉｎ当たりの入熱量
１８０〜３００ｋｗの条件でＴＩＧ溶接により外径４
８．６ｍｍに造管した後、溶接ビード部中央にＴＩＧな
め付けによる化粧溶接を行った。化粧溶接後の造管材の
偏平試験を行い、溶接ビード部に割れが発生した時点で
偏平試験を終了し、偏平高さを測定した。Ａ＝（化粧溶
接ビード深さ／母材の板厚）で定義される化粧溶接ビー
ド深さの比Ａは、化粧溶接後に溶接部の断面を王水エッ
チング後、顕微鏡観察により測定した。なお、焼鈍の影
響を検討するため、Ｓ−３鋼では、化粧溶接後に１１２
０℃×均熱１．５分の条件で焼鈍を行った後、酸洗でス
ケール除去してから偏平試験を行い評価した。それらの
結果を図１および表２に示す。
１のＳ−１〜６のＭｏ含有高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト
系ステンレス鋼はいずれも本発明方法の成分の範疇に含
まれる。Ｓ−７、８は本発明の範囲に含まれない比較鋼
である。これらの鋼を溶製し、圧延、焼鈍を繰り返して
板厚２．５ｍｍのステンレス冷延鋼帯を作製した後、管
サイズに合わせてスリットした。造管速度を１．８ｍ／
ｍｉｎに固定し、造管速度１ｍ／ｍｉｎ当たりの入熱量
１８０〜３００ｋｗの条件でＴＩＧ溶接により外径４
８．６ｍｍに造管した後、溶接ビード部中央にＴＩＧな
め付けによる化粧溶接を行った。化粧溶接後の造管材の
偏平試験を行い、溶接ビード部に割れが発生した時点で
偏平試験を終了し、偏平高さを測定した。Ａ＝（化粧溶
接ビード深さ／母材の板厚）で定義される化粧溶接ビー
ド深さの比Ａは、化粧溶接後に溶接部の断面を王水エッ
チング後、顕微鏡観察により測定した。なお、焼鈍の影
響を検討するため、Ｓ−３鋼では、化粧溶接後に１１２
０℃×均熱１．５分の条件で焼鈍を行った後、酸洗でス
ケール除去してから偏平試験を行い評価した。それらの
結果を図１および表２に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】図１に、Ｓ−３鋼における実験結果を示
す。本発明の範囲であるＡの値が０．１以上であれば、
シグマ相の一部もしくは全部が消失し、偏平高さが１５
ｍｍ以下に改善された。それに対し、Ａの値が０．１未
満である場合、偏平高さは母材と同程度であった。ま
た、造管まま材および焼鈍・酸洗後いずれの材料におい
ても、溶接部の延性に関しては同じ傾向であった。表２
には、鋼成分を種々変化させて化粧溶接条件と延性の関
係を検討した結果を示す。Ｓ−１〜６は本発明の成分範
囲の鋼である。Ｓ−１〜６のいずれも、本発明の範囲の
造管速度であれば偏平高さが１５ｍｍ以下であり、良好
な延性が期待できるといえる。一方、Ｓ−７は本発明の
成分範囲よりもＣｒ，Ｎｉが低く外れるものである。こ
れらの成分が低い場合は、本発明の方法によらなくても
十分な延性が確保できる。その反面、上述したように、
高温強度や耐食性に劣るため、海水環境や焼却炉環境な
どの過酷な環境への適用は困難である。Ｓ−８は本発明
の成分範囲よりもＭｏおよびＳｉが多く添加されている
鋼である。このようなシグマ脆化感受性が高い合金は、
本発明の造管方法を用いてもシグマ相を抑制できず、延
性は改善されない。
す。本発明の範囲であるＡの値が０．１以上であれば、
シグマ相の一部もしくは全部が消失し、偏平高さが１５
ｍｍ以下に改善された。それに対し、Ａの値が０．１未
満である場合、偏平高さは母材と同程度であった。ま
た、造管まま材および焼鈍・酸洗後いずれの材料におい
ても、溶接部の延性に関しては同じ傾向であった。表２
には、鋼成分を種々変化させて化粧溶接条件と延性の関
係を検討した結果を示す。Ｓ−１〜６は本発明の成分範
囲の鋼である。Ｓ−１〜６のいずれも、本発明の範囲の
造管速度であれば偏平高さが１５ｍｍ以下であり、良好
な延性が期待できるといえる。一方、Ｓ−７は本発明の
成分範囲よりもＣｒ，Ｎｉが低く外れるものである。こ
れらの成分が低い場合は、本発明の方法によらなくても
十分な延性が確保できる。その反面、上述したように、
高温強度や耐食性に劣るため、海水環境や焼却炉環境な
どの過酷な環境への適用は困難である。Ｓ−８は本発明
の成分範囲よりもＭｏおよびＳｉが多く添加されている
鋼である。このようなシグマ脆化感受性が高い合金は、
本発明の造管方法を用いてもシグマ相を抑制できず、延
性は改善されない。
【００２７】〔実施例２〕表１のＳ−３のＭｏ含有高Ｃ
ｒ高Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼について、板厚
４．５ｍｍのステンレス鋼帯を作製し、管サイズに合わ
せてスリットした。造管速度を１．２ｍ／ｍｉｎに固定
し、造管速度１ｍ／ｍｉｎ当たりの入熱量１８０〜３０
０ｋｗの条件で、ＴＩＧ溶接により外径７６．３ｍｍに
造管した後、溶接ビード部中央にＴＩＧなめ付けによる
化粧溶接を行った。実施例１と同様の方法で化粧溶接後
の造管材の偏平試験を行い、化粧溶接ビード深さの比Ａ
を測定した。その結果を表３に示す。
ｒ高Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼について、板厚
４．５ｍｍのステンレス鋼帯を作製し、管サイズに合わ
せてスリットした。造管速度を１．２ｍ／ｍｉｎに固定
し、造管速度１ｍ／ｍｉｎ当たりの入熱量１８０〜３０
０ｋｗの条件で、ＴＩＧ溶接により外径７６．３ｍｍに
造管した後、溶接ビード部中央にＴＩＧなめ付けによる
化粧溶接を行った。実施例１と同様の方法で化粧溶接後
の造管材の偏平試験を行い、化粧溶接ビード深さの比Ａ
を測定した。その結果を表３に示す。
【００２８】
【表３】
【００２９】表３のＳ−３鋼における実験結果からわか
るように、板厚および外径が変化した場合においても、
Ａの値が０．１以上であれば、シグマ相の一部もしくは
全部が消失し、偏平高さが２０ｍｍ以下に改善された。
それに対し、Ａの値が０．１未満である場合、偏平高さ
は造管まま材と同程度であった。
るように、板厚および外径が変化した場合においても、
Ａの値が０．１以上であれば、シグマ相の一部もしくは
全部が消失し、偏平高さが２０ｍｍ以下に改善された。
それに対し、Ａの値が０．１未満である場合、偏平高さ
は造管まま材と同程度であった。
【００３０】
【発明の効果】本発明のＭｏ含有高Ｃｒ高Ｎｉオーステ
ナイト系ステンレス鋼管は、海水環境や焼却炉の高温腐
食環境など、３１６レベルのステンレス鋼では耐食性・
耐熱性・耐高温腐食性などの点で使用できない環境にお
いて、熱交換器などの用途で使用する。溶接造管材は、
鋳造材やシームレス鋼管などと比較して、同程度の性能
ながら安価に製造できるという利点がある。本発明によ
り、拡管や偏平、曲げなどの加工の自由度が向上し、よ
り複雑な加工を要する部位において、Ｍｏ含有高Ｃｒ高
Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼の造管材への適用が
可能となる。
ナイト系ステンレス鋼管は、海水環境や焼却炉の高温腐
食環境など、３１６レベルのステンレス鋼では耐食性・
耐熱性・耐高温腐食性などの点で使用できない環境にお
いて、熱交換器などの用途で使用する。溶接造管材は、
鋳造材やシームレス鋼管などと比較して、同程度の性能
ながら安価に製造できるという利点がある。本発明によ
り、拡管や偏平、曲げなどの加工の自由度が向上し、よ
り複雑な加工を要する部位において、Ｍｏ含有高Ｃｒ高
Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼の造管材への適用が
可能となる。
【図１】Ｓ−３鋼における、Ａ＝（溶接ビード深さ／母
材の板厚）で定義される溶接ビード深さの比Ａと、溶接
部の偏平高さとの関係を表すグラフである。
材の板厚）で定義される溶接ビード深さの比Ａと、溶接
部の偏平高さとの関係を表すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｃ 38/54 Ｃ２２Ｃ 38/54 Ｆターム(参考） 3H111 AA01 BA03 BA34 CB02 DA08 DB22 EA02 EA09 4E001 AA03 BB07 CA03 CC03
Claims (3)
- 【請求項１】 質量％で、 Ｃ：０．０８％以下、 Ｓｉ：４．０％以下、 Ｍｎ：１．５％以下、 Ｐ：０．０５％以下、 Ｓ：０．００５％以下、 Ｃｒ：２０〜３０％、 Ｎｉ：１５〜４５％、 Ｍｏ： ２〜１０％ Ｎ：０．０１〜０．３％を含有し、残部がＦｅおよび不
可避的不純物からなるステンレス鋼管の製造工程におい
て、造管溶接時に生成したシグマ相が消失するようにな
め付け溶接を施すことを特徴とする、溶接部の延性に優
れたＭｏ含有高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系ステンレス
鋼管の製造方法。 - 【請求項２】 請求鋼１の成分に加え、Ａｌ：０．０１
〜４．０％，Ｃｕ：０．０１〜４．０％，Ｌａ＋Ｃｅ：
０．３％以下，Ｂ：０．０５％以下のうち１種または２
種以上を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からな
るステンレス鋼管の製造工程において、造管溶接時に生
成したシグマ相が消失するようになめ付け溶接を施すこ
とを特徴とする、溶接部の延性に優れたＭｏ含有高Ｃｒ
高Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼管の製造方法。 - 【請求項３】 Ａ＝（溶接ビード深さ／母材の板厚）で
定義されるビード深さ比Ａの値が０．１以上となるよう
になめ付け溶接を施すことを特徴とする、請求項１また
は２に記載のＭｏ含有高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系ス
テンレス鋼管の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000282816A JP2002096111A (ja) | 2000-09-19 | 2000-09-19 | 溶接部の延性に優れたＭｏ含有高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼管の製造方法 |
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|---|---|
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ID=18767261
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| JP2000282816A Pending JP2002096111A (ja) | 2000-09-19 | 2000-09-19 | 溶接部の延性に優れたＭｏ含有高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼管の製造方法 |
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