JP2002331387A - Welding wire for highly touch martensite based-stainless steel - Google Patents

Welding wire for highly touch martensite based-stainless steel

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JP2002331387A
JP2002331387A JP2001135948A JP2001135948A JP2002331387A JP 2002331387 A JP2002331387 A JP 2002331387A JP 2001135948 A JP2001135948 A JP 2001135948A JP 2001135948 A JP2001135948 A JP 2001135948A JP 2002331387 A JP2002331387 A JP 2002331387A
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weld metal
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welding
stainless steel
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JP2001135948A
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Hiroshige Inoue
裕滋 井上
Shigeru Okita
茂 大北
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a welding material made of martensite based-stainless steel as a welding material used when the martensite based-stainless steel is welded, not developing a high temperature crack and a low temperature crack, and capable of obtaining a welding part excellent in toughness, strength and corrosion resistance. SOLUTION: The welding wire for the highly touch martensite based-stainless steel contains, in terms of mass%, C: 0.005-0.12%, Si: 0.01-1.0%, Mn: 0.02-2.0%, Cr: 11.0-14.0%, Ni: 7.0-10.0%, Mo: 3.0 or less, Al: 0.02-0.05%, Mg: 0.005-0.01%, and Ti: 0.005-0.5%, N: 0.001-0.1%, limits to P: 0.03% or less, and S: 0.01 or less, satisfies Ti×N>=0.0005, 1.8<=Cr equivalent/Ni equivalent <= 2.8 and 100<=Cr equivalent × Ni <= equivalent 150, and the residue comprises Fe and unavoidable impurities.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、石油・天然ガスの
輸送用のラインパイプおよび貯蔵用の圧力容器等の用途
に用いられ、特に強度、靭性および耐食性が要求される
マルテンサイト系ステンレス鋼を溶接する際に用いられ
る溶接ワイヤに関し、さらに詳しくは、このようなマル
テンサイト系ステンレス鋼を溶接する際に、強度、靭性
および耐食性に優れた溶接金属が得られるとともに、溶
接時の高温割れおよび低温割れを抑制できるマルテンサ
イト系ステンレス鋼用溶接ワイヤに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a martensitic stainless steel which is used for applications such as line pipes for transporting oil and natural gas and pressure vessels for storage, and in particular, is required to have strength, toughness and corrosion resistance. More specifically, when welding such a martensitic stainless steel, a weld metal excellent in strength, toughness and corrosion resistance can be obtained, as well as hot cracking and low temperature during welding. The present invention relates to a welding wire for martensitic stainless steel that can suppress cracking.

【0002】[0002]

【従来の技術】石油・天然ガスの輸送用のラインパイプ
や貯蔵用の圧力容器は、一般に溶接によって接続されて
製造されている。このため、これらの母材および溶接部
の機械特性として、輸送または貯蔵能力向上のための高
圧化に対する強度および靭性、並びに湿潤な炭酸ガスや
硫化水素などの腐食環境に対する耐腐食性が要求される
とともに、溶接時の高温割れおよび低温割れのない優れ
た溶接性も要求される。
2. Description of the Related Art In general, line pipes for transporting oil and natural gas and pressure vessels for storage are connected and manufactured by welding. For this reason, as the mechanical properties of these base materials and welds, strength and toughness against high pressure for improving transport or storage capacity, and corrosion resistance against corrosive environments such as wet carbon dioxide gas and hydrogen sulfide are required. At the same time, excellent weldability free of hot cracks and cold cracks during welding is also required.

【0003】このようなラインパイプや圧力容器に適し
た鋼材としては、一般に、耐食性を得るためにCrを1
1〜15%程度含有し、溶接性を改善するためにC含有
量を低減し、さらに強度と靭性を確保するためにオース
テナイト形成元素を添加し、焼入−焼戻熱処理を施し
て、組織を焼戻マルテンサイトとした鋼または鋼管が知
られており、例えば、特開平4−99154号公報、特
開平4−99155号公報、特開平9−256115号
公報には、CおよびNを低減し、置換型オーステナイト
安定化元素を添加した溶接性の優れたマルテンサイト系
ステンレス鋼が提案されている。
[0003] As a steel material suitable for such a line pipe or a pressure vessel, Cr is generally used in order to obtain corrosion resistance.
It contains about 1 to 15%, reduces the C content to improve weldability, further adds an austenite forming element to ensure strength and toughness, and performs quenching-tempering heat treatment to reduce the structure. Tempered martensite-made steel or steel pipe is known. For example, JP-A-4-99154, JP-A-4-99155, and JP-A-9-256115 reduce C and N, There has been proposed a martensitic stainless steel to which a substitution type austenite stabilizing element is added and which has excellent weldability.

【0004】従来、上記マルテンサイト系ステンレス鋼
を溶接するために用いられる溶接材料としては、「NK
K技報」、1989年発行、第129号、第15〜22
頁に、AISI410鋼のUOE鋼管を用いてTIG溶
接継手(ラインパイプの現地円周溶接相当)を作成する
際に、溶接材料としてNiを添加したマルテンサイト系
ステンレス鋼の共金系材料を用いた例が報告されてい
る。しかし、同文献にもみられるように、マルテンサイ
ト系ステンレス鋼の共金系材料では、Niを多量に含有
したとしても、溶接金属の硬さが非常に硬くなり、低温
割れ感受性が高くなるため、溶接時に予熱処理もしくは
後熱処理が必須となり、溶接施工時の作業性の悪化や施
工コストが上昇するという問題が生じていた。
Conventionally, welding materials used for welding the above martensitic stainless steel include “NK”.
K Technical Report ", 1989, No. 129, Nos. 15-22
On the page, when preparing a TIG welded joint (equivalent to local circumferential welding of a line pipe) using a UOE steel pipe of AISI 410 steel, a co-metallic material of martensitic stainless steel with Ni added as a welding material was used. Examples have been reported. However, as can be seen in the same document, in a co-metallic material of martensitic stainless steel, even if a large amount of Ni is contained, the hardness of the weld metal becomes very hard and the susceptibility to low-temperature cracking increases, Pre-heat treatment or post-heat treatment is indispensable at the time of welding, and there has been a problem that workability at the time of welding is deteriorated and construction cost is increased.

【0005】一方、一般に、高Niオーステナイト系ス
テンレス鋼用の溶接材料やNi基超合金用の溶接材料を
用いて溶接した場合には、溶接部の選択腐食は発生せず
耐食性に優れるとともに溶接金属の硬さが低く靭性を確
保することができる。
On the other hand, in general, when welding is performed using a welding material for a high Ni austenitic stainless steel or a welding material for a Ni-based superalloy, selective corrosion of a weld does not occur, corrosion resistance is excellent, and weld metal is excellent. Has low hardness and can secure toughness.

【0006】しかし、オーステナイト系ステンレス鋼用
の溶接材料やNi基超合金用の溶接材料は、結晶構造上
の理由から溶接金属の強度が低くなるという問題点があ
る。マルテンサイト系ステンレス鋼の母材強度に比べて
溶接金属の強度が非常に低い場合、鋼管等の溶接構造物
に外部応力が負荷されると溶接部の溶接金属が集中的に
変形し、破断に至る恐れがある(アンダーマッチングと
称する)。
However, the welding material for austenitic stainless steel and the welding material for Ni-base superalloy have a problem that the strength of the weld metal is reduced due to the crystal structure. If the strength of the weld metal is very low compared to the strength of the base metal of martensitic stainless steel, when external stress is applied to the welded structure such as a steel pipe, the weld metal in the weld will be intensively deformed and break. (Undermatching).

【0007】従って、マルテンサイト系ステンレス鋼を
溶接する際に用いられる溶接材料として、従来のオース
テナイト系ステンレス鋼用の溶接材料や高Ni合金用の
溶接材料を用いる場合にも、溶接部の強度の点で問題が
ある。また、近年、多用されている二相ステンレス鋼用
の溶接材料も同様に溶接金属の強度が低いため、アンダ
ーマッチングとなる場合が多い。
[0007] Accordingly, even when a conventional welding material for austenitic stainless steel or a welding material for high Ni alloy is used as a welding material for welding martensitic stainless steel, the strength of the welded portion can be reduced. There is a problem in point. In addition, in recent years, welding materials for duplex stainless steel, which are frequently used, are also often under-matched because the strength of the weld metal is similarly low.

【0008】これら従来のマルテンサイト系ステンレス
鋼用の溶接材料の問題点を改善するために、本発明者ら
は、先の特開平10−146691号公報および特開2
000−15447号公報にて、溶接金属の組織がオー
ステナイト相+フェライト相+マルテンサイト相の3相
組織となるような溶接ワイヤを提案しているが、近年の
使用環境要求から、さらに溶接金属の靭性の向上し得る
溶接材料の開発が求められている。
In order to improve the problems of these conventional welding materials for martensitic stainless steel, the present inventors have disclosed the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 10-146691 and 2-14.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 000-15447 proposes a welding wire in which the structure of the weld metal has a three-phase structure of an austenite phase + a ferrite phase + a martensite phase. There is a need for the development of welding materials that can improve toughness.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の問題点
に鑑みて、本発明はマルテンサイト系ステンレス鋼を溶
接する際に用いられる溶接材料として、溶接時の予熱お
よび後熱処理を行わなくても溶接部の高温割れや低温割
れが生じず、且つ靭性、強度および耐食性の優れた溶接
部が得られるマルテンサイト系ステンレス鋼製の溶接材
料を提供することを目的とする。
In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention provides a welding material used for welding martensitic stainless steel without performing preheating and post-heating during welding. It is an object of the present invention to provide a welding material made of martensitic stainless steel, which does not cause high temperature cracking or low temperature cracking of a welded portion and provides a welded portion having excellent toughness, strength and corrosion resistance.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するものであり、その発明の要旨とするところは、以
下の通りである。
The present invention solves the above-mentioned problems, and the gist of the invention is as follows.

【0011】(1) 質量%で、C:0.005〜0.
12%、Si:0.01〜1.0%、Mn:0.02〜
2.0%、Cr:11.0〜14.0%、Ni:7.0
〜10.0%、Mo:3.0%以下、Al:0.002
〜0.05%、Mg:0.0005〜0.01%、T
i:0.005〜0.5%、N:0.001〜0.1%
を含有し、P:0.03%以下、S:0.01%以下に
制限し、且つ下記(1)式、(2)式および(3)式を
満足し、残部がFeおよび不可避的不純物からなること
を特徴とする高靱性マルテンサイト系ステンレス鋼用溶
接ワイヤ。 Ti×N≧0.0005 ・ ・ ・(1) 1.8≦Cr当量/Ni当量≦2.8 ・ ・ ・(2) 100≦Cr当量×Ni当量≦150 ・ ・ ・(3) 但し、 Cr当量(質量%)=Cr%+Mo%+1.5×Si
%、 Ni当量(質量%)=Ni%+0.5×Mn%+30×
C%、 Cr%、Mo%、Si%、Ni%、Mn%、C%は、そ
れぞれCr、Mo、Si、Ni、Mn、Cの含有量を示
す。
(1) C: 0.005 to 0.5% by mass
12%, Si: 0.01-1.0%, Mn: 0.02-
2.0%, Cr: 11.0 to 14.0%, Ni: 7.0
110.0%, Mo: 3.0% or less, Al: 0.002
-0.05%, Mg: 0.0005-0.01%, T
i: 0.005 to 0.5%, N: 0.001 to 0.1%
, P: 0.03% or less, S: 0.01% or less, and satisfy the following formulas (1), (2) and (3), with the balance being Fe and inevitable impurities. A welding wire for high-toughness martensitic stainless steel, comprising: Ti × N ≧ 0.0005 ・ ・ ・ (1) 1.8 ≦ Cr equivalent / Ni equivalent ≦ 2.8 ・ ・ (2) 100 ≦ Cr equivalent × Ni equivalent ≦ 150 ・ ・ ・ (3) where Cr Equivalent (% by mass) = Cr% + Mo% + 1.5 × Si
%, Ni equivalent (mass%) = Ni% + 0.5 × Mn% + 30 ×
C%, Cr%, Mo%, Si%, Ni%, Mn%, and C% indicate the contents of Cr, Mo, Si, Ni, Mn, and C, respectively.

【0012】(2) さらに、質量%で、Cu:0.1
〜2.0%、Nb:0.01〜0.5%のうちの1種ま
たは2種を含有することを特徴とする上記(1)項に記
載の高靱性マルテンサイト系ステンレス鋼用溶接ワイ
ヤ。
(2) Further, in mass%, Cu: 0.1
The high-toughness martensitic stainless steel welding wire according to the above item (1), which contains one or two of Nb: 0.01 to 0.5%. .

【0013】(3) ガスシールドアーク溶接して得ら
れる溶接金属のミクロ組織がオーステナイト相+フェラ
イト相+マルテンサイト相の3相組織であることを特徴
とする上記(1)項または(2)項の何れかに記載の高
靱性マルテンサイト系ステンレス鋼用溶接ワイヤ。
(3) The above-mentioned item (1) or (2), wherein the microstructure of the weld metal obtained by gas shielded arc welding is a three-phase structure of an austenite phase + a ferrite phase + a martensite phase. The welding wire for high toughness martensitic stainless steel according to any one of the above.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明者らは、マルテンサイト系
ステンレス鋼を種々の成分を添加したマルテンサイト系
ステンレス鋼用の溶接ワイヤを用いてガスシールドアー
ク溶接を行い、その際の溶接金属の強度、靭性、耐食
性、耐低温割れ性および耐高温割れ性と、溶接金属組織
との関係を調査した。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventors carried out gas shielded arc welding using a welding wire for martensitic stainless steel to which martensitic stainless steel is added with various components. The relationship between the strength, toughness, corrosion resistance, low-temperature cracking resistance, and high-temperature cracking resistance and the weld metal structure was investigated.

【0015】その結果、溶接金属の強度、靭性、耐食
性、耐低温割れ性および耐高温割れ性の複合要求特性を
同時に満足するためには、溶接金属のミクロ組織をオー
ステナイト相+フェライト相+マルテンサイト相の3相
組織にするとともに、さらに、その溶接金属の靭性を向
上させるために、溶接金属の成分系をフェライト単相で
凝固が完了する成分系にMgとTiを複合で添加したも
のとし、且つTiとN量の関係を制御することにより、
溶接金属の等軸晶化、微細化させることが有効であるこ
とが明らかとなった。
As a result, in order to simultaneously satisfy the combined required characteristics of strength, toughness, corrosion resistance, low-temperature cracking resistance and high-temperature cracking resistance of the weld metal, the microstructure of the weld metal must be austenitic phase + ferrite phase + martensite. In addition to the three-phase structure of the phases, in order to further improve the toughness of the weld metal, the component system of the weld metal is a component system in which solidification is completed with a single ferrite phase, and Mg and Ti are added as a composite, And by controlling the relationship between Ti and N amount,
It became clear that it is effective to make the equiaxed crystal and refine the weld metal.

【0016】本発明はこれらの知見を基になされたもの
であり、以下に本発明の詳細を説明する。
The present invention has been made based on these findings, and the details of the present invention will be described below.

【0017】なお、以下の「%」は特段の説明がない限
りは、「質量%」を意味するものとする。
The following "%" means "% by mass" unless otherwise specified.

【0018】まず最初に、本発明における溶接金属のミ
クロ組織を説明する。
First, the microstructure of the weld metal according to the present invention will be described.

【0019】溶接金属のミクロ組織は、強度、衝撃靭
性、耐食性、耐低温割れ性および耐高温割れ性の複合要
求特性を同時に満足するために、オーステナイト相+フ
ェライト相+マルテンサイト相の3相組織とする必要が
ある。溶接金属組織がフェライト単相では衝撃靭性が悪
く、強度も不足する。溶接金属組織がオーステナイト単
相では高温割れの危険性が大きく、また強度は著しく低
い。溶接金属組織がマルテンサイト単相では衝撃靭性に
乏しく、また低温割れの危険性がある。溶接金属組織が
フェライト相+オーステナイト相の2相組織では耐割れ
性および靭性は良好であるが、強度不足となる。溶接金
属組織がフェライト相+マルテンサイト相の2相組織で
は低温割れ感受性が高く、また衝撃靭性が乏しい。溶接
金属組織がオーステナイト相+マルテンサイト相の2相
組織では高温割れ感受性が高い。
The microstructure of the weld metal has a three-phase structure of austenite phase + ferrite phase + martensite phase in order to simultaneously satisfy the combined required properties of strength, impact toughness, corrosion resistance, low temperature cracking resistance and high temperature cracking resistance. It is necessary to If the weld metal structure is a ferrite single phase, the impact toughness is poor and the strength is insufficient. When the weld metal structure is an austenitic single phase, there is a high risk of hot cracking and the strength is extremely low. If the weld metal structure is martensite single phase, the impact toughness is poor and there is a risk of low temperature cracking. If the weld metal structure is a two-phase structure of a ferrite phase and an austenite phase, the crack resistance and toughness are good, but the strength is insufficient. When the weld metal structure is a two-phase structure of a ferrite phase and a martensite phase, the susceptibility to low-temperature cracking is high and the impact toughness is poor. A hot metal cracking susceptibility is high in a two phase structure of an austenitic phase + a martensite phase as a weld metal structure.

【0020】本発明では、溶接金属組織をオーステナイ
ト相+フェライト相+マルテンサイト相の3相組織とす
ることによって、靭性と耐低温割れ性がオーステナイト
で、強度がマルテンサイトで、耐高温割れ性がフェライ
トでそれぞれ確保されるため、溶接金属の強度と靭性が
高まり、高温割れが防止され、さらに、予熱あるいは後
熱処理を施さなくても、低温割れの発生が抑制される。
In the present invention, the toughness and low-temperature cracking resistance are austenite, the strength is martensite, and the high-temperature cracking resistance is obtained by forming the weld metal structure into a three-phase structure of austenite phase + ferrite phase + martensite phase. Since each is secured by ferrite, the strength and toughness of the weld metal are increased, high-temperature cracking is prevented, and the occurrence of low-temperature cracking is suppressed without performing preheating or post-heat treatment.

【0021】従って、本発明では、溶接金属組織をオー
ステナイト相+フェライト相+マルテンサイト相の3相
組織とする必要がある。
Therefore, in the present invention, it is necessary that the weld metal structure has a three-phase structure of an austenite phase + a ferrite phase + a martensite phase.

【0022】次に、特に、溶接金属の靱性向上を目的と
した溶接金属組織における結晶粒の微細化について説明
する。
Next, the refinement of crystal grains in the weld metal structure for the purpose of improving the toughness of the weld metal will be described.

【0023】一般に、ステンレス鋼は、その成分系によ
り初晶凝固相がフェライト相もしくはオーステナイト相
である成分系に分類され、さらに、これらの相が単独で
凝固が完了するものとフェライト相+オーステナイト相
の2相で凝固が完了するものとに分類される。
In general, stainless steels are classified into component systems in which the primary solidification phase is a ferrite phase or an austenite phase according to their component systems. Solidification is completed in two phases.

【0024】TiNおよびMg系介在物(MgO−Al
23スピネル相を含む)は、フェライト相との格子整合
性が非常に良好なため、フェライト相の凝固核となり、
フェライト相の等軸晶化および初晶フェライト相の安定
生成効果が促進され、凝固時のフェライト結晶粒を微細
化するために有効となる。
TiN and Mg-based inclusions (MgO-Al
( Including 2 O 3 spinel phase) has very good lattice matching with the ferrite phase, so that it becomes a solidification nucleus of the ferrite phase,
The effect of making the ferrite phase equiaxed and the stable formation of the primary ferrite phase are promoted, which is effective for refining ferrite crystal grains during solidification.

【0025】一方、TiNおよびMg系介在物は、オー
ステナイト相との格子整合性が良くないため、オーステ
ナイト相の凝固核にはほとんどならない。また、液相/
オーステナイト相間の界面エネルギーは、液相/フェラ
イト相間の界面エネルギーより大きいため、フェライト
相上にオーステナイト相は形成されにくく、オーステナ
イト相は、フェライト相の生成、成長に関係なく独自に
成長する。
On the other hand, TiN and Mg-based inclusions hardly become solidified nuclei in the austenite phase because of poor lattice matching with the austenite phase. The liquid phase /
Since the interfacial energy between the austenite phase is larger than the interfacial energy between the liquid phase and the ferrite phase, the austenite phase is not easily formed on the ferrite phase, and the austenite phase grows independently of the generation and growth of the ferrite phase.

【0026】従って、本発明では、TiNおよびMg系
介在物をフェライト相の凝固核として、フェライト相の
等軸晶化および初晶フェライト相の安定生成を促進さ
せ、凝固時のフェライト結晶粒を微細化するために、溶
接金属の成分系を初晶凝固相がフェライト相で、且つフ
ェライト単相で凝固が完了する成分系に限定する必要が
ある。
Therefore, in the present invention, TiN and Mg-based inclusions are used as solidification nuclei of the ferrite phase to promote the equiaxed crystallization of the ferrite phase and the stable formation of the primary ferrite phase, thereby reducing the ferrite crystal grains during solidification. Therefore, it is necessary to limit the component system of the weld metal to a component system in which the primary solidification phase is a ferrite phase and the solidification is completed with a ferrite single phase.

【0027】溶接金属が初晶フェライト相+オーステナ
イト相の二相凝固となる成分系では、フェライト相が等
軸晶凝固しても、オーステナイト相はフェライト相の生
成・成長に関係なく独自に成長するため、オーステナイ
ト相は柱状晶凝固してオーステナイト相およびこれから
変態して生成するマルテンサイト相は充分に微細化され
ない。
In a component system in which the weld metal forms a two-phase solidification of a primary ferrite phase and an austenite phase, even if the ferrite phase is equiaxed, the austenite phase grows independently of the formation and growth of the ferrite phase. Therefore, the austenite phase is columnar crystal solidified, and the austenite phase and the martensite phase formed by transformation from the austenite phase are not sufficiently refined.

【0028】本発明者らの実験の結果、溶接金属の初晶
凝固相がフェライト相で、フェライト単相で凝固が完了
する成分系としては、下記(5)式および(6)式で算
出されるCr当量とNi当量の関係において、下記
(4)式を満足する成分系であれば、溶接金属の初晶凝
固相がフェライト相で、且つフェライト単相で凝固が完
了する。 Cr当量/Ni当量比が、1.8以上 ・ ・ ・(4) 但し、 Cr当量(質量%)=Cr%+Mo%+1.5×Si% ・ ・ ・(5) Ni当量(質量%)=Ni%+0.5×Mn%+30×C%・ ・ ・(6)
As a result of the experiments by the present inventors, the primary solidification phase of the weld metal is a ferrite phase, and the component system that completes solidification with a single ferrite phase is calculated by the following equations (5) and (6). In the relationship between the Cr equivalent and the Ni equivalent, if the component system satisfies the following formula (4), solidification is completed with the primary solidification phase of the weld metal being the ferrite phase and the ferrite single phase. The ratio of Cr equivalent / Ni equivalent is 1.8 or more (4) where Cr equivalent (% by mass) = Cr% + Mo% + 1.5 × Si% (5) Ni equivalent (% by mass) = Ni% + 0.5 × Mn% + 30 × C% (6)

【0029】また、本発明では、溶接金属の凝固結晶粒
の微細化のために、上記の初晶凝固相がフェライト相
で、且つフェライト単相で凝固が完了する成分系におい
て、初晶フェライトが凝固する前にTi窒化物を形成さ
せる必要がある。そのためには、本発明者らの実験によ
れば、初晶フェライト相が凝固する温度(液相線温度)
より高温でTi窒化物が晶出するようにTi含有量とN
含有量を限定すれば良く、下記(1)式の関係を満足す
るように成分を制御することで初晶フェライトが凝固す
る前にTi窒化物が確実に生成し、凝固結晶粒微細化効
果が得られる。 Ti×N≧0.0005 ・ ・ ・(1)
In the present invention, in order to refine the solidified crystal grains of the weld metal, the primary ferrite phase is a ferrite phase, and in a component system in which solidification is completed with a single ferrite phase, the primary ferrite is It is necessary to form Ti nitride before solidification. For that purpose, according to the experiments of the present inventors, the temperature at which the primary ferrite phase solidifies (liquidus temperature).
Ti content and N so that Ti nitride crystallizes out at higher temperature
The content may be limited, and by controlling the components so as to satisfy the relationship of the following formula (1), Ti nitride is surely generated before the primary ferrite is solidified, and the effect of refining the solidified crystal grains is reduced. can get. Ti × N ≧ 0.0005 ・ ・ ・ (1)

【0030】以上から本発明では、溶接金属の初晶凝固
相がフェライト相で、且つフェライト単相で凝固が完了
する成分系とするとともに、初晶フェライトが凝固する
前にTi窒化物を確実に生成させることにより溶接金属
の凝固結晶粒を微細化させ、靭性を向上させるために、
Cr当量/Ni当量≧1.8、且つTi×N≧0.00
05を満たすことを重要な要件とする。
As described above, according to the present invention, the primary solidification phase of the weld metal is a ferrite phase, and the ferrite single phase is used as a component system to complete solidification, and the Ti nitride is reliably solidified before the primary ferrite solidifies. In order to refine the solidified crystal grains of the weld metal by generating and improve toughness,
Cr equivalent / Ni equivalent ≧ 1.8 and Ti × N ≧ 0.00
05 is an important requirement.

【0031】まず、本発明において、溶接材料の成分お
よびその含有量を限定した理由を以下に述べる。
First, the reasons for limiting the components of the welding material and their contents in the present invention are described below.

【0032】C: Cは溶接金属の強度を大きく上昇さ
せる元素として、またオーステナイト生成元素として
0.005%以上添加する。また、CはCr炭化物を生
成して耐食性を低下させる元素ではあるが、C量が0.
12%以下であればC添加による耐食性の低下はさほど
大きくはなく、母材であるマルテンサイト系ステンレス
鋼の耐食性を下回ることはない。しかし、C含有量が
0.12%を超えると溶接金属の耐食性と靭性が低下す
るので、上限は0.12%とする。
C: C is added in an amount of 0.005% or more as an element for greatly increasing the strength of the weld metal and as an austenite forming element. C is an element that forms Cr carbides to reduce the corrosion resistance, but the C content is 0.1%.
If it is 12% or less, the decrease in corrosion resistance due to the addition of C is not so large, and does not fall below the corrosion resistance of martensitic stainless steel as a base material. However, if the C content exceeds 0.12%, the corrosion resistance and toughness of the weld metal decrease, so the upper limit is made 0.12%.

【0033】Si: Siは、溶接金属の脱酸剤および
強化元素として有効であるが、含有量が0.01%未満
ではその脱酸効果が充分ではなく、逆に1.0%を超え
て含有させても、その効果は飽和するばかりか、衝撃靭
性を低下させるので、Siの含有量範囲は0.01〜
1.0%に限定する。
Si: Although Si is effective as a deoxidizing agent and a strengthening element for a weld metal, if its content is less than 0.01%, its deoxidizing effect is not sufficient, and conversely, it exceeds 1.0%. Even if contained, the effect not only saturates, but also lowers the impact toughness.
Limited to 1.0%.

【0034】Mn: Mnは、溶接金属の脱酸剤として
必要であり、またオーステナイト生成元素として溶接金
属の組織を調整するためにも重要であって、0.02%
以上を含有させる必要がある。しかし、2.0%を超え
て含有させても、その効果はもはや飽和しているばかり
か、過剰にMnを含有させることは、熱間加工性を低減
させ、材料の製造時に困難を生ずるので、上限含有量は
2.0%とする。
Mn: Mn is necessary as a deoxidizing agent for the weld metal, and is also important as an austenite-forming element for adjusting the structure of the weld metal.
It is necessary to contain the above. However, even if the content exceeds 2.0%, the effect is no longer saturated, and the excessive addition of Mn reduces the hot workability and causes difficulty in the production of the material. And the upper limit content is 2.0%.

【0035】Cr: Crは、溶接金属の耐食性と強度
を確保するために、11.0%以上を含有させることが
必要であるが、Crはフェライト生成元素のため14.
0%を超えて含有させると、溶接金属の強度を確保する
ためのマルテンサイト組織の生成が困難となる。従っ
て、Crの含有量は11.0〜14.0%とする。
Cr: In order to ensure the corrosion resistance and strength of the weld metal, it is necessary to contain Cr in an amount of 11.0% or more.
If the content exceeds 0%, it is difficult to form a martensite structure for securing the strength of the weld metal. Therefore, the content of Cr is set to 11.0 to 14.0%.

【0036】Ni: Niは、溶接金属の組織中にオー
ステナイト相を安定に生成させ、靭性と耐食性を確保す
る元素として重要である。その含有量が7.0%未満で
は衝撃靭性が不充分である。逆にNiの含有量が10.
0%を超えると、初晶凝固相がオーステナイト相とな
り、溶接高温割れが発生しやすくなるとともに、オース
テナイト分率が過大になって、溶接金属の強度が低下す
る。従って、Niの含有量は7.0〜10.0%とす
る。
Ni: Ni is important as an element for stably forming an austenite phase in the structure of the weld metal and ensuring toughness and corrosion resistance. If the content is less than 7.0%, the impact toughness is insufficient. Conversely, when the content of Ni is 10.
If it exceeds 0%, the primary solidification phase becomes an austenite phase, so that high-temperature welding cracks are likely to occur, and the austenite fraction becomes excessive, resulting in a decrease in the strength of the weld metal. Therefore, the content of Ni is set to 7.0 to 10.0%.

【0037】Mo: Moは溶接金属の耐食性と高強度
を確保するために添加するが、3.0%を超えると、溶
接金属中に金属間化合物を生成し、靭性が低下するた
め、Moの含有量は3.0%を上限とする。
Mo: Mo is added in order to secure the corrosion resistance and high strength of the weld metal, but if it exceeds 3.0%, an intermetallic compound is formed in the weld metal and the toughness is reduced. The upper limit of the content is 3.0%.

【0038】Al: Alは脱酸工程で必要な元素であ
り、また鋼の熱間加工性の向上にも有効である。さら
に、Mgと共存してMgO−Al23スピネル相を形成
して凝固核となり、溶接金属組織を微細化し靭性が向上
する。この効果を発揮するのは0.002%でありこれ
を下限とする。また、多量に添加するとAl酸化物が大
量に生成し機械的特性が劣化するので0.05%を上限
とする。
Al: Al is an element required in the deoxidation step, and is also effective for improving the hot workability of steel. Further, by forming a MgO-Al 2 O 3 spinel phase becomes solidified nuclei coexisting with Mg, thereby improving toughness finer weld metal structure. 0.002% exerts this effect, and the lower limit is set. Further, when added in a large amount, Al oxide is generated in a large amount and mechanical properties are deteriorated, so the upper limit is 0.05%.

【0039】Mg: MgはMg系介在物を形成して凝
固核となり、溶接金属組織を微細化し靭性が向上する。
Tiと複合で添加した場合にはさらにその効果が向上す
る。この効果が発揮するのは0.0005%でありこれ
を下限とする。また多量に添加してもその効果は飽和
し、耐食性の低下などの問題が生じるため、0.01%
を上限とする。Mg系介在物は、酸化物、硫化物等のM
gを含有する化合物であれば凝固結晶粒および溶接金属
の微細化には効果があり、MgO−Al23スピネル相
も同様の効果を持つ。
Mg: Mg forms Mg-based inclusions to become solidification nuclei, refines the weld metal structure, and improves toughness.
When added in combination with Ti, the effect is further improved. This effect is exerted at 0.0005%, which is the lower limit. Further, even if a large amount is added, the effect is saturated and a problem such as a decrease in corrosion resistance occurs.
Is the upper limit. Mg-based inclusions include oxides and sulfides such as M
The refinement of the solidified crystal grains and the weld metal as long as it is a compound containing g is effective, even MgO-Al 2 O 3 spinel phase has the same effect.

【0040】Ti: TiはTi窒化物を形成して凝固
核となり、溶接金属組織を微細化して靭性が向上する。
Mgと複合で添加することでさらにその効果は向上す
る。この効果が発揮されるのは0.005%以上である
のでこれを下限とする。しかし、0.5%を超えて添加
した場合は熱間加工性を低下させるので、これを上限と
する。
Ti: Ti forms Ti nitrides to become solidification nuclei, refines the weld metal structure, and improves toughness.
The effect is further improved by adding in combination with Mg. Since this effect is exhibited at 0.005% or more, the lower limit is set. However, if added in excess of 0.5%, the hot workability is reduced, so this is made the upper limit.

【0041】N: NはTi窒化物を形成して凝固核と
なり、溶接金属組織を微細化し靭性が向上する。この効
果が発揮されるのは0.001%以上でありこれを下限
とする。また、多量に添加すると硬化して加工性を損
ね、また靭性も低下するため、0.1%を上限とする。
N: N forms Ti nitride and becomes a solidification nucleus, refines the weld metal structure and improves the toughness. This effect is exhibited at 0.001% or more, and the lower limit is set. Further, if added in a large amount, it hardens to impair workability and also decreases toughness, so the upper limit is 0.1%.

【0042】P: Pは多量に存在すると溶接金属の耐
高温割れ性および靭性を低下させるので、少ない方が望
ましく、0.03%以下に低減することが必要であり、
少ないほど好ましい。
P: If P is present in a large amount, it reduces the hot cracking resistance and toughness of the weld metal. Therefore, it is desirable that P is small, and it is necessary to reduce it to 0.03% or less.
The smaller the better, the better.

【0043】S: Sも多量に存在すると、耐溶接高温
割れ性、熱間加工性、延性および耐食性を低下させるの
で、少ない方が望ましく、0.01%以下に低減するこ
とが必要である。溶接材料としての製造性を一段と改善
し、溶接金属の耐食性をさらに改善するためには、Sを
0.005%以下に低減するのが好ましい。
S: If a large amount of S is also present, the resistance to high temperature cracking, hot workability, ductility and corrosion resistance is reduced. In order to further improve the manufacturability as a welding material and further improve the corrosion resistance of the weld metal, it is preferable to reduce S to 0.005% or less.

【0044】Ti×N: 凝固結晶粒および溶接金属組
織を微細化し、靭性を向上させるためには、初晶フェラ
イトが凝固する前にTi窒化物が形成する必要がある。
そのためには、発明者らの実験によれば、初晶フェライ
ト相が凝固する温度(液相線温度)より高温でTi窒化
物が晶出するようにTi含有量とN含有量を限定する必
要があり、式(1)に示すように、Ti×Nが0.00
05以上であれば初晶フェライトが凝固する前にTi窒
化物が確実に生成するため、これを下限とする。
Ti × N: In order to refine solidified crystal grains and weld metal structure and improve toughness, it is necessary to form Ti nitride before primary ferrite is solidified.
For that purpose, according to experiments by the inventors, it is necessary to limit the Ti content and the N content so that Ti nitride is crystallized at a temperature higher than the temperature at which the primary ferrite phase solidifies (liquidus temperature). As shown in the equation (1), Ti × N is 0.00
If it is 05 or more, Ti nitride is surely generated before the primary ferrite solidifies, so this is the lower limit.

【0045】Cr当量/Ni当量: Cr当量/Ni当
量が1.8未満では、初晶フェライト相+オーステナイ
ト相の二相凝固となり、TiNおよびMg系介在物(M
gO−Alスピネル相を含む)を結晶核にしてフ
ェライト相は等軸晶凝固するが、オーステナイト相は、
フェライト相の生成・成長に関係なく独自に柱状晶凝固
し、オーステナイト相およびこれから変態して生成する
マルテンサイト相は充分に微細化されず、靭性が改善さ
れない。また、2.8超では、フェライト相の含有量が
増すため靭性が低下する。従って、式(2)に示すよう
に、Cr当量/Ni当量比を1.8〜2.8に限定す
る。
Cr equivalent / Ni equivalent: When the Cr equivalent / Ni equivalent is less than 1.8, two-phase solidification of primary ferrite phase + austenite phase occurs, and TiN and Mg-based inclusions (M
gO-Al 2 O 3 containing spinel phase) of the ferrite phase in the crystal nucleus is solidified equiaxed austenite phase,
The austenite phase and the martensitic phase formed by transformation from the austenite phase are not sufficiently refined and the toughness is not improved irrespective of the formation and growth of the ferrite phase. If it exceeds 2.8, the content of the ferrite phase increases, and the toughness decreases. Therefore, as shown in equation (2), the ratio of Cr equivalent / Ni equivalent is limited to 1.8 to 2.8.

【0046】Cr当量×Ni当量: Cr当量×Ni当
量が100未満では、溶接金属中のマルテンサイト相の
含有量が増すため、衝撃靭性が低下する。また、150
超では逆にマルテンサイト相の含有量が減少するため、
強度が低下する。従って、式(3)に示すように、Cr
当量×Ni当量を100〜150に限定する。
Cr equivalent × Ni equivalent: When the Cr equivalent × Ni equivalent is less than 100, the content of the martensite phase in the weld metal increases, so that the impact toughness decreases. Also, 150
On the contrary, since the content of the martensite phase decreases on the contrary,
Strength decreases. Therefore, as shown in equation (3), Cr
The equivalent × Ni equivalent is limited to 100 to 150.

【0047】以上が本発明のマルテンサイト系ステンレ
ス鋼用溶接ワイヤの必須要件であるが、本発明において
は、必要に応じてさらに、以下の元素を添加して、特性
を一段と向上させることも可能である。
The above is the essential requirement of the welding wire for martensitic stainless steel of the present invention. In the present invention, the following elements can be further added as needed to further improve the characteristics. It is.

【0048】Cu: Cuは、溶接金属の強度と耐食性
を高めるのに顕著な効果があり、また、靭性を確保する
ためのオーステナイト生成元素として、0.1%以上添
加されるが、2.0%を超えて添加しても、その効果は
もはや飽和するのに対して、溶接材料の製造性を低下さ
せるので、上限含有量は2.0%以下とする。
Cu: Cu has a remarkable effect on enhancing the strength and corrosion resistance of the weld metal, and is added in an amount of 0.1% or more as an austenite-forming element for securing toughness. %, The effect is no longer saturated, but the productivity of the welding material is reduced. Therefore, the upper limit content is set to 2.0% or less.

【0049】Nb: NbはCと結合してCr炭化物の
析出を抑え、耐食性を向上させる。0.01%以上の添
加が有効であるが、0.5%超の添加は延性、靭性を低
下させるので、上限含有量をを0.5%とする。
Nb: Nb combines with C to suppress the precipitation of Cr carbide and improve corrosion resistance. The addition of 0.01% or more is effective, but the addition of more than 0.5% lowers the ductility and toughness, so the upper limit content is set to 0.5%.

【0050】[0050]

【実施例】以下に本発明の実施例を用いて本発明の効果
を説明する。
EXAMPLES The effects of the present invention will be described below using examples of the present invention.

【0051】表1に示す成分組成の板厚14.5mmの
マルテンサイト系ステンレス鋼板を用いて、その端部に
開先角度60゜、ルート面1mmの開先を作製した。
Using a 14.5 mm thick martensitic stainless steel plate having the composition shown in Table 1, a groove having a groove angle of 60 ° and a root surface of 1 mm was formed at the end.

【0052】なお、表1に示す成分組成の鋼板は、焼入
−焼戻熱処理が施された、降伏強度が710N/mm
以上の鋼板である。
The steel sheet having the composition shown in Table 1 was subjected to quenching-tempering heat treatment, and had a yield strength of 710 N / mm 2.
The above is the steel plate.

【0053】また、溶接に用いる溶接ワイヤは、表2に
示す成分組成の鋼を真空溶解で溶製した後、通常の方法
で線引きして製造した。
The welding wire used for welding was produced by melting a steel having the composition shown in Table 2 by vacuum melting and drawing by a usual method.

【0054】表1の成分組成の鋼板を表2に示す成分組
成の溶接ワイヤを用いて、溶接電流:200A、溶接電
圧:24V、溶接速度:40cm/minの条件でMI
G溶接を行った。なお、いずれも溶接に際しては、予熱
はまったく行わず、溶接後の熱処理も行わなかった。
A steel sheet having the composition shown in Table 1 was prepared using a welding wire having the composition shown in Table 2 under the conditions of a welding current of 200 A, a welding voltage of 24 V and a welding speed of 40 cm / min.
G welding was performed. In any case, no preheating was performed at the time of welding, and no heat treatment was performed after welding.

【0055】[0055]

【表1】 [Table 1]

【0056】[0056]

【表2】 [Table 2]

【0057】なお、表2中においてCr当量(質量%)
=Cr%+Mo%+1.5×Si%、Ni当量(質量
%)=Ni%+0.5×Mn%+30×C%、但し、C
r%、Mo%、Si%、Ni%、Mn%、C%は、それ
ぞれCr、Mo、Si、Ni、Mn、Cの含有量(質量
%)を示す。
In Table 2, the Cr equivalent (% by mass) is shown.
= Cr% + Mo% + 1.5 × Si%, Ni equivalent (mass%) = Ni% + 0.5 × Mn% + 30 × C%, where C
r%, Mo%, Si%, Ni%, Mn%, and C% indicate the contents (% by mass) of Cr, Mo, Si, Ni, Mn, and C, respectively.

【0058】溶接後、溶接継手の溶接金属のミクロ組織
を評価するために、各溶接継手の断面にエッチングを施
し、現出した溶接組織を観察した。また、各溶接継手の
溶接金属に切欠が位置するようにJIS4号衝撃試験片
(フルサイズ)を採取し、衝撃試験を実施して靭性を評
価した。また、溶接線に直交する方向において、平行部
に溶接金属、溶接熱影響部、母材を含むように、JIS
5号引張試験片を採取し、室温で引張試験をして強度を
評価した。また、各溶接継手の溶接金属から試験片を採
取して、湿潤炭酸ガス環境における腐食試験を実施して
耐食性を評価した。湿潤炭酸ガス環境における腐食試験
条件としては、試験温度120℃のオートクレーブ中
で、炭酸ガス40気圧の条件で5%NaCl水溶液中に
30日間浸漬して、試験前後の重量変化から腐食速度を
算出した。さらに、高温割れの試験にはJIS Z 3
155に記載のFISCO試験を採用し、低温割れの試
験にはJIS Z 3157に記載のU型溶接割れ試験
を採用し、それぞれ耐高温割れ性および耐低温割れ性を
評価した。表3に溶接金属のミクロ組織と各試験評価結
果を示した。なお、表3の高温割れ試験および低温割れ
試験結果において、○は割れが認められなかったもの、
×は割れが発生したものを示している。また、衝撃試験
結果において、○は−30℃での吸収エネルギーが80
J以上、△は40〜80J、×は40J以下であったこ
とをそれぞれ示している。引張試験結果においては、○
は母材部で破断し、溶接金属部では破断しなかったも
の、×は溶接金属部で破断したものを示している。腐食
試験結果においては、一般にある環境におけるある材料
の腐食速度が0.1mm/y未満の場合、材料は充分耐
食的であり、使用可能であると考えられていることか
ら、○は腐食速度が0.1mm/y未満、×は0.1m
m/y以上を示している。
After welding, in order to evaluate the microstructure of the weld metal of the welded joint, a section of each welded joint was etched, and the developed welded structure was observed. In addition, JIS No. 4 impact test pieces (full size) were sampled so that the notch was located in the weld metal of each welded joint, and an impact test was performed to evaluate toughness. Also, in the direction perpendicular to the welding line, the JIS is to be included so that the parallel part includes the weld metal, the weld heat affected zone, and the base metal.
A No. 5 tensile test piece was sampled and subjected to a tensile test at room temperature to evaluate the strength. In addition, a test piece was taken from the weld metal of each welded joint, and a corrosion test was performed in a wet carbon dioxide gas environment to evaluate the corrosion resistance. As a corrosion test condition in a wet carbon dioxide gas environment, the sample was immersed in a 5% NaCl aqueous solution for 30 days in an autoclave at a test temperature of 120 ° C. and a carbon dioxide gas pressure of 40 atm. . In addition, JIS Z 3
155, and the U-type weld crack test described in JIS Z 3157 was adopted for the low-temperature crack test, and the hot crack resistance and the low-temperature crack resistance were evaluated, respectively. Table 3 shows the microstructure of the weld metal and the results of each test evaluation. In addition, in the results of the hot crack test and the cold crack test in Table 3, ○ indicates that no crack was observed,
X indicates that a crack occurred. In the results of the impact test, ○ indicates that the absorbed energy at −30 ° C. is 80.
J indicates that the value was 40 to 80 J, and X indicates that the value was 40 J or less. In the tensile test results,
Indicates that the fracture occurred at the base metal portion and did not fracture at the weld metal portion, and x indicates that the fracture occurred at the weld metal portion. In the corrosion test results, when the corrosion rate of a certain material in an environment is generally less than 0.1 mm / y, it is considered that the material is sufficiently corrosion-resistant and can be used. Less than 0.1 mm / y, x is 0.1 m
m / y or more is shown.

【0059】[0059]

【表3】 [Table 3]

【0060】表3から明らかなように、本発明の範囲内
の成分組成の溶接材料を用いて溶接したNo.1〜4の
本発明例は、溶接金属組織がオーステナイト相+フェラ
イト相+マルテンサイト相の3相組織であり、且つ、各
相は微細化しているため、溶接時の予熱あるいは後熱処
理を施さなくても、溶接金属の耐高温割れ性および耐低
温割れ性が良好で、溶接金属の衝撃靭性も優れ、溶接金
属の強度も高く(溶接金属では破断しない)、且つ溶接
金属の耐食性が優れるという、全ての複合要求特性を同
時に満足できた。
As is clear from Table 3, No. 2 was welded using a welding material having a component composition within the range of the present invention. In the invention examples 1 to 4, the weld metal structure has a three-phase structure of an austenite phase + a ferrite phase + a martensite phase, and each phase is refined, so that no preheating or post heat treatment is performed during welding. However, the weld metal has good hot crack resistance and low temperature crack resistance, excellent weld metal impact toughness, high weld metal strength (no break in the weld metal), and excellent weld metal corrosion resistance. All the complex requirements were satisfied at the same time.

【0061】これに対して、本発明の範囲を外れた成分
組成の溶接材料を用いて溶接したNo.5の比較例は、
溶接金属がフェライト単相となり、溶接金属の衝撃靭性
が著しく悪く、強度も低い。
On the other hand, No. 1 was welded using a welding material having a component composition outside the range of the present invention. Comparative Example 5 is
The weld metal becomes a ferrite single phase, and the impact toughness of the weld metal is extremely poor and the strength is low.

【0062】本発明の範囲を外れた成分組成の溶接材料
を用いて溶接したNo.6およびNo.10の比較例
は、溶接金属がオーステナイト単相凝固となったため
に、溶接高温割れが起こっている。また、No.6の比
較例では、溶接金属の強度が低く、No.10の比較例
では、溶接金属の靭性および強度が低い。
No. 2 was welded using a welding material having a component composition outside the scope of the present invention. 6 and no. In Comparative Example 10, welding hot cracking occurred because the weld metal became austenite single phase solidified. In addition, No. In Comparative Example No. 6, the strength of the weld metal was low. In Comparative Example No. 10, the toughness and strength of the weld metal are low.

【0063】本発明の範囲を外れた成分組成の溶接材料
を用いて溶接したNo.7およびNo.9の比較例は、
溶接金属がマルテンサイト単相あるいはマルテンサイト
+フェライト組織の2相組織となり、溶接低温割れが起
こり、さらに、溶接金属の衝撃靭性が著しく低下してい
る。また、No.7の比較例では耐食性が低い。
No. 1 was welded using a welding material having a component composition outside the scope of the present invention. 7 and No. 7 Comparative Example 9 is
The weld metal has a single phase of martensite or a two-phase structure of martensite + ferrite, causing low-temperature cracking of the weld metal, and further significantly reduces the impact toughness of the weld metal. In addition, No. Comparative Example 7 has low corrosion resistance.

【0064】本発明の範囲を外れた成分組成の溶接材料
を用いて溶接したNo.8の比較例は、溶接金属がフェ
ライト+オーステナイトの2相組織となり、溶接金属の
耐割れ性、靭性および耐食性は優れているが、強度不足
で溶接金属破断を起こした。また、本発明の範囲を外れ
た成分組成の溶接材料を用いて溶接したNo.11、1
2および13の比較例は、溶接金属がオーステナイト+
フェライト+マルテンサイトの3相組織となったが、N
o.11の比較例では、フェライト相の核となるTiN
およびMg系介在物が晶出しなかったために、各相は粗
大なままであり、溶接金属の靭性が低くなった。また、
No.12の比較例では、TiNおよびMg系介在物が
晶出してフェライト相は微細化したが、Cr当量/Ni
当量比が小さかったために、溶接金属組織がフェライト
+オーステナイトの二相凝固となり、オーステナイト相
およびマルテンサイト相が粗大なままのため、溶接金属
の靭性は低くなった。No.13の比較例は、溶接金属
がフェライト単相凝固となり各相は微細化したが、Cr
当量/Ni当量比が大きかったために、溶接金属組織が
フェライト含有量が多く、溶接金属の靭性が不足となっ
た。
The welding was performed using a welding material having a component composition outside the scope of the present invention. In Comparative Example No. 8, the weld metal had a two-phase structure of ferrite + austenite, and the weld metal was excellent in crack resistance, toughness, and corrosion resistance, but the weld metal was broken due to insufficient strength. In addition, No. 1 was welded using a welding material having a component composition outside the scope of the present invention. 11, 1
In Comparative Examples 2 and 13, the weld metal was austenitic +
It became a three-phase structure of ferrite + martensite.
o. In Comparative Example 11, TiN serving as a core of a ferrite phase was used.
Each phase remained coarse because the Mg-based inclusions did not crystallize, and the toughness of the weld metal was reduced. Also,
No. In Comparative Example 12, TiN and Mg-based inclusions crystallized and the ferrite phase was refined, but the Cr equivalent / Ni
Since the equivalent ratio was small, the weld metal structure became two-phase solidification of ferrite + austenite, and the toughness of the weld metal was low because the austenite phase and the martensite phase remained coarse. No. In the comparative example of No. 13, although the weld metal became single-phase ferrite solidified and each phase was refined,
Since the equivalent ratio / Ni equivalent ratio was large, the weld metal structure had a large ferrite content, and the toughness of the weld metal was insufficient.

【0065】[0065]

【発明の効果】本発明は、マルテンサイト系ステンレス
鋼を溶接するに際に用いられる溶接材料として、溶接時
の予熱および後熱処理を必要とせずとも、耐高温割れ性
および耐低温割れ性に優れるとともに、靭性、強度およ
び耐食性に優れた溶接金属が得られるマルテンサイト系
ステンレス鋼用溶接ワイヤを提供することができるもの
であり、産業上の価値は極めて大きなものであるといえ
る。
According to the present invention, as a welding material used for welding martensitic stainless steel, it has excellent hot cracking resistance and low temperature cracking resistance without requiring preheating and post heat treatment during welding. In addition, it is possible to provide a welding wire for martensitic stainless steel from which a weld metal excellent in toughness, strength and corrosion resistance can be obtained, and it can be said that the industrial value is extremely large.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 質量%で、C:0.005〜0.12
%、Si:0.01〜1.0%、Mn:0.02〜2.
0%、Cr:11.0〜14.0%、Ni:7.0〜1
0.0%、Mo:3.0%以下、Al:0.002〜
0.05%、Mg:0.0005〜0.01%、Ti:
0.005〜0.5%、N:0.001〜0.1%を含
有し、P:0.03%以下、S:0.01%以下に制限
し、且つ下記(1)式、(2)式および(3)式を満足
し、残部がFeおよび不可避的不純物からなることを特
徴とする高靱性マルテンサイト系ステンレス鋼用溶接ワ
イヤ。 Ti×N≧0.0005 ・ ・ ・(1) 1.8≦Cr当量/Ni当量≦2.8 ・ ・ ・(2) 100≦Cr当量×Ni当量≦150 ・ ・ ・(3) 但し、 Cr当量(質量%)=Cr%+Mo%+1.5×Si
%、 Ni当量(質量%)=Ni%+0.5×Mn%+30×
C%、 Cr%、Mo%、Si%、Ni%、Mn%、C%は、そ
れぞれCr、Mo、Si、Ni、Mn、Cの含有量を示
す。
C: 0.005 to 0.12 by mass%
%, Si: 0.01 to 1.0%, Mn: 0.02 to 2.
0%, Cr: 11.0 to 14.0%, Ni: 7.0 to 1
0.0%, Mo: 3.0% or less, Al: 0.002 to
0.05%, Mg: 0.0005 to 0.01%, Ti:
0.005 to 0.5%, N: 0.001 to 0.1%, P: 0.03% or less, S: 0.01% or less, and the following formula (1): A welding wire for high-toughness martensitic stainless steel, which satisfies the formulas (2) and (3), and the balance consists of Fe and inevitable impurities. Ti × N ≧ 0.0005 ・ ・ ・ (1) 1.8 ≦ Cr equivalent / Ni equivalent ≦ 2.8 ・ ・ (2) 100 ≦ Cr equivalent × Ni equivalent ≦ 150 ・ ・ ・ (3) where Cr Equivalent (% by mass) = Cr% + Mo% + 1.5 × Si
%, Ni equivalent (mass%) = Ni% + 0.5 × Mn% + 30 ×
C%, Cr%, Mo%, Si%, Ni%, Mn%, and C% indicate the contents of Cr, Mo, Si, Ni, Mn, and C, respectively.
【請求項2】 さらに、質量%で、Cu:0.1〜2.
0%、Nb:0.01〜0.5%のうちの1種または2
種を含有することを特徴とする請求項1に記載の高靱性
マルテンサイト系ステンレス鋼用溶接ワイヤ。
2. Further, in mass%, Cu: 0.1-2.
0%, Nb: one or two of 0.01 to 0.5%
The welding wire for high-toughness martensitic stainless steel according to claim 1, comprising a seed.
【請求項3】 ガスシールドアーク溶接して得られる溶
接金属のミクロ組織がオーステナイト相+フェライト相
+マルテンサイト相の3相組織であることを特徴とする
請求項1または2の何れかに記載の高靱性マルテンサイ
ト系ステンレス鋼用溶接ワイヤ。
3. The method according to claim 1, wherein the microstructure of the weld metal obtained by gas shielded arc welding has a three-phase structure of austenite phase + ferrite phase + martensite phase. Welding wire for high toughness martensitic stainless steel.
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