JP2003311472A - 耐硫酸腐食性と耐孔食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤ - Google Patents

耐硫酸腐食性と耐孔食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤ

Info

Publication number
JP2003311472A
JP2003311472A JP2002113980A JP2002113980A JP2003311472A JP 2003311472 A JP2003311472 A JP 2003311472A JP 2002113980 A JP2002113980 A JP 2002113980A JP 2002113980 A JP2002113980 A JP 2002113980A JP 2003311472 A JP2003311472 A JP 2003311472A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
corrosion resistance
sulfuric acid
equivalent
wire
stainless steel
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.)
Granted
Application number
JP2002113980A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3854530B2 (ja
Inventor
Hiroshige Inoue
裕滋 井上
Akira Matsuhashi
亮 松橋
Kazuhiro Suetsugu
和広 末次
Manabu Mizumoto
学 水本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2002113980A priority Critical patent/JP3854530B2/ja
Publication of JP2003311472A publication Critical patent/JP2003311472A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3854530B2 publication Critical patent/JP3854530B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、粗製硫酸による全面腐食と残留塩
化物イオンによる孔食を回避した高品質の溶接部を高能
率に得ることを可能とするオーステナイト系ステンレス
鋼溶接用ワイヤを提供する。 【解決手段】 質量%で、C:0.001〜0.05
%、Si:0.01〜1.5%、Mn:0.01〜2.
0%、Cr:21.5〜28.9%、Ni:7.9〜1
3.5%、Mo:2.5〜4.5%、Cu:2.5〜
4.5%、N:0.08〜0.15%を含有し、さら
に、P:0.03%以下、S:0.01%以下に制限
し、かつ、PI=Cr+3.3×Mo+16×N≧3
5、GI=−Cr+3.6×Ni+4.7×Mo+1
1.5×Cu≧65、および、Cr当量/Ni当量≧
1.90を満たし、残部が鉄および不可避的不純物から
なることを特徴とする耐硫酸腐食性と耐孔食性に優れた
オーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、オーステナイト系
ステンレス鋼の溶接ワイヤに関し、特に粗製硫酸を貯蔵
・輸送するケミカルタンカーなどのタンク類の製造に用
いられる耐硫酸腐食性および塩化物環境下での耐孔食性
に優れたオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤに
関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、耐食性の要求される環境で使用
されるオーステナイト系ステンレス鋼は、Ni、Cr、
Mo、Nbなどの添加量の違いによりJISに規定され
る一般的な耐食鋼であるSUS304、特に非酸化性酸
に対する耐食性を向上させた高Ni、高MoのSUS3
16、SUS317、特に耐粒界腐食性を向上させた低
CのSUS304L、SUS316L、SUS317L
などがあり、腐食環境の種類に応じてこれらの鋼種が選
択されている。そして、これらの溶接に用いられる溶接
ワイヤとしては、一般に、JIS Z 3321に規定さ
れている溶接用ステンレス鋼ワイヤやJIS Z 332
3に規定されているステンレス鋼フラックス入りワイ
ヤ、さらには、特開昭58−205696号公報、特開
昭62−68696号公報に開示されているような30
8、316、308L、316L系のオーステナイト系
ステンレス鋼用フラックス入りワイヤも用いられてい
る。
【0003】さらに、近年では、製鋼および圧延技術の
進歩により、従来よりも多量のMoおよびNを添加して
より耐孔食性と耐隙間腐食性を向上させ、さらに、硫酸
腐食環境下での耐食性を向上させるためにCuを適量添
加した高耐食ステンレス鋼が開発され、その溶接ワイヤ
として、特開平1−95895号公報にはMo:6.0
〜7.0%、Ni:17.5〜20%、Cu:0.5〜
1.0%を含有したステンレス鋼のTIG溶接用および
プラズマ溶接用ワイヤ、特開平3−86392号公報に
はMo:2.4〜6.7%、Ni:12.7〜27.3
%、Cu:0.8〜2.4%を含有した高耐食ステンレ
ス鋼溶接用フラックス入りワイヤがそれぞれ提案されて
いる。
【0004】また、これらのような高耐食ステンレス鋼
の共金系ワイヤを用いずに、インコネル625(60N
i−22Cr−9Mo−3.5Nb)のような高Cr−
高Mo含有高Ni合金溶接ワイヤがしばしば用いられる
こともある。
【0005】近年、ケミカルタンカーのうちで、特に、
薬品原料、食品原料および油脂類、有機溶媒などを積載
するためのケミカルタンカーなどのタンク類に用いられ
る鋼材としては、耐食性の観点から従来のメッキ鋼板に
変わってSUS316L、SUS316LNなどのオー
ステナイト系ステンレス鋼や二相ステンレス鋼が多く用
いられている。
【0006】しかしながら、ケミカルタンカーのうちで
も、主に粗製硫酸を貯蔵・輸送するためのケミカルタン
カーなどのタンク類では、硫酸濃度が高い環境下で使用
するため、このようなSUS316L、SUS316L
Nおよび二相ステンレス鋼では、耐硫酸腐食性に乏しく
硫酸腐食による全面腐食損傷が問題が生じる。
【0007】また、主に粗製硫酸を貯蔵・輸送するケミ
カルタンカーなどのタンク類では、積み荷を搬出後、通
常、タンク内を海水により洗浄するため、その後の水洗
・乾燥が不完全な場合には、タンク表面に残留した海水
成分(塩化物イオン)に起因する孔食の腐食損傷も問題
となるため、上記耐硫酸腐食性とともに塩化物による耐
孔食性の向上も要求される。
【0008】このような粗製硫酸を貯蔵・輸送するケミ
カルタンカーなどのタンク類の硫酸濃度が高い腐食環境
下において、特に、母材に比べて腐食頻度が大きい溶接
金属の耐食性を向上するためには、上記特開平1−95
895号公報や特開平3−86392号公報などの高M
o、高N、Cu添加系の高耐食ステンレス鋼溶接用ワイ
ヤでは不十分である。
【0009】また、インコネル625(60Ni−22
Cr−9Mo−3.5Nb)のような共金系でない高C
r−高Mo含有の高Ni合金溶接ワイヤでは、溶接金属
の耐食性は確保されるが、溶接時の高温割れやシグマ相
析出による溶接金属の靱性低下が問題となり実用上用い
られない。
【0010】したがって、主に粗製硫酸を貯蔵・輸送す
るためのケミカルタンカーなどのタンク類を製造する際
に用いられる溶接ワイヤとして、溶接時の高温割れやシ
グマ相析出による溶接金属の靱性低下の問題がない共金
系ワイヤであって、硫酸濃度の高い腐食環境下での耐硫
酸腐食性とともに、塩化物環境下での耐孔食性の両方の
特性を十分満足する溶接金属が得られる新たな高耐食性
ステンレス鋼溶接用溶接ワイヤの開発が望まれている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
技術の問題点に鑑みて、主に粗製硫酸を貯蔵・輸送する
ためのケミカルタンカーなどのタンク類を製造する際に
用いられる溶接ワイヤであって、硫酸濃度の高い硫酸腐
食環境下での耐全面腐食性および(塩化物)腐食環境下
での耐孔食性の両方の耐食性を十分満足する溶接金属が
高能率で得られ、よって当該タンク類の安全性、耐久性
およびメンテナンス性を確保するためのオーステナイト
系ステンレス鋼溶接用ワイヤを提供することを目的とす
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するものであって、その要旨とするところは以下の通
りである。
【0013】(1) 質量%で、C:0.001〜0.
05%、Si:0.01〜1.5%、Mn:0.01〜
2.0%、Cr:21.5〜28.9%、Ni:7.9
〜13.5%、Mo:2.5〜4.5%、Cu:2.5
〜4.5%、N:0.08〜0.15%を含有し、さら
に、P:0.03%以下、S:0.01%以下に制限
し、かつ、以下の(1)〜(3)式を満足し、残部が鉄
および不可避的不純物からなることを特徴とする耐硫酸
腐食性と耐孔食性に優れたオーステナイト系ステンレス
鋼溶接用ソリッドワイヤ。 PI=Cr+3.3×Mo+16×N≧35 ・ ・ ・(1) GI=−Cr+3.6×Ni+4.7×Mo+11.5×Cu≧65 ・ ・ ・(2) Cr当量/Ni当量≧1.90 ・ ・ ・(3) 但し、Cr当量=Cr+1.37×Mo+1.5×S
i、 Ni当量=Ni+0.31×Mn+22×C+14.2
×N+Cu、 C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、Nは、それ
ぞれ元素の含有量(質量%)を示す。
【0014】(2) 質量%で、さらに、 Ti:0.01〜0.5%、および、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)項に記載の耐硫酸腐食性と耐孔食性に優れたオ
ーステナイト系ステンレス鋼溶接用ソリッドワイヤ。 但し、Cr当量=Cr+1.37×Mo+1.5×Si
+2×Nb+3×Ti、 Ni当量=Ni+0.31×Mn+22×C+14.2
×N+Cu、 C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、N、Ti、
Nbは、それぞれ元素の含有量(質量%)を示す。
【0015】(3) 外皮または外皮とフラックス中
に、ワイヤ全重量に対する質量%で、C:0.001〜
0.05%、Si:0.01〜1.5%、Mn:0.0
1〜2.0%、Cr:21.5〜28.9%、Ni:
7.9〜13.5%、Mo:2.5〜4.5%、Cu:
2.5〜4.5%、N:0.08〜0.15%を含有
し、さらに、P:0.03%以下、S:0.01%以下
に制限し、かつ、以下の(1)〜(3)式を満足し、残
部が鉄および不可避的不純物からなることを特徴とする
耐硫酸腐食性と耐孔食性に優れたオーステナイト系ステ
ンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ。 PI=Cr+3.3×Mo+16×N≧35 ・ ・ ・(1) GI=−Cr+3.6×Ni+4.7×Mo+11.5×Cu≧65 ・ ・ ・(2) Cr当量/Ni当量≧1.90 ・ ・ ・(3) 但し、Cr当量=Cr+1.37×Mo+1.5×S
i、 Ni当量=Ni+0.31×Mn+22×C+14.2
×N+Cu、 C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、Nは、それ
ぞれ元素の含有量(質量%)を示す。
【0016】(4) 前記外皮または外皮とフラックス
中に、ワイヤ全重量に対する質量%で、さらに、 Ti:0.01〜0.5%、および、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)項に記載の耐硫酸腐食性と耐孔食性に優れたオ
ーステナイト系ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイ
ヤ。 但し、Cr当量=Cr+1.37×Mo+1.5×Si
+2×Nb+3×Ti、 Ni当量=Ni+0.31×Mn+22×C+14.2
×N+Cu、 C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、N、Ti、
Nbは、それぞれ元素の含有量(質量%)を示す。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明者らは、種々の化学成分を
添加したオーステナイト系ステンレス鋼用ソリッドワイ
ヤおよびフラックス入りワイヤを用いてガスシールドア
ーク溶接するにあたって、高濃度の硫酸腐食環境および
海水腐食環境の両腐食環境下において優れた耐食性を有
する溶接金属が高能率で得られる溶接方法を見いだすた
めに、鋭意調査、検討を行った。その結果、溶接用ワイ
ヤの成分系として、C含有量を低く抑え、フェライト単
相で凝固が完了し、かつ硫酸腐食環境および海水腐食環
境下での腐食性の観点からCr、Ni、Mo、Cu、お
よびN含有量の関係を規定することが有効であることが
判った。
【0018】本発明について、以下に詳細に説明する。
【0019】先ずはじめに、本発明において高濃度の硫
酸腐食環境下および海水腐食環境下で溶接金属の耐食性
を向上させるための技術思想および成分規定式について
説明する。
【0020】本発明者らの調査、実験から、オーステナ
イト系ステンレス鋼を共金系ワイヤを用いて溶接して得
られた溶接金属は、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となり、さらに、こ
れらの相がそれぞれ単独で凝固を完了するものと、フェ
ライト相+オーステナイト相の二相で凝固が完了するも
のに分類されることが判った。
【0021】通常、溶接継ぎ手に形成された溶接金属は
凝固のままの状態で使用されるが、凝固時に溶接金属中
にミクロ偏析が残存し、耐食性に寄与する元素が負偏析
した領域は局部腐食が発生しやすくなる。また、溶接金
属の凝固形態の違いにより、各元素の凝固時の偏析の程
度(分配係数)が異なるため、溶接金属の凝固形態の違
いによりその腐食挙動も異なることが予想される。
【0022】一般に初晶凝固相がオーステナイト相の場
合、その初期凝固域において耐食性に有効なCr、N
i、Moが減少し、硫酸腐食環境および海水腐食環境と
もに局部腐食が発生しやすくなることが知られている。
さらに、その最終凝固域においてはCr、Mo等が濃化
し、シグマ相などの脆い金属間化合物が生成するため、
靱性も著しく低下する。
【0023】一方、初晶凝固相がフェライト相の場合、
その初期凝固域において耐食性に有効なNi、Moは同
様に減少するものの、その減少量は、初晶凝固相がオー
ステナイト相の場合に比べて小さい。また、耐食性に有
効なCrは、ほぼ均一に分配して偏析はほとんどないた
め、初期凝固域におけるCrの減少は見られない。しか
し、初晶凝固相がフェライト相の場合でも、フェライト
相+オーステナイト相の二相で凝固が完了する場合は、
凝固後の冷却過程において、オーステナイト相がフェラ
イト相中へ成長することにより、フェライト量が少なく
なり、フェライト相中にはCr、Moなどフェライト生
成元素が凝固時よりも濃化する。その結果、フェライト
相中にシグマ相などの脆い金属間化合物が析出して靱性
が低下する。また、この成分系におけるオーステナイト
相は凝固時に晶出したものを起源としているため、フェ
ライト相とオーステナイト相との界面の整合性は悪く、
界面にCr炭化物等が析出しやすく、その結果として、
Cr欠乏層に起因した局部腐食が発生しやすい。
【0024】一方、初晶凝固相がフェライト相の場合
で、かつフェライト単相で凝固が完了する場合は、凝固
後の冷却過程でフェライト相中にオーステナイト相が析
出するが、その析出形態が針状のため、残留フェライト
相中のCr、Moの濃化は二相凝固の場合に比べてかな
り少なく、シグマ相析出に起因した靱性低下もほとんど
起こらない。また、この場合のオーステナイト相は固相
析出したものであるため、フェライト相とオーステナイ
ト相間の整合性は良好で炭化物等も析出しにくく、耐食
性の劣化も小さい。
【0025】したがって、本発明では、溶接金属の凝固
時のミクロ偏析を低減し、耐食性および靱性を向上させ
るためには、溶接金属の成分系を初晶凝固相がフェライ
ト相で、か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。図1に、溶接金属の成分(Cr当
量、Ni当量)とその凝固形態との関係を示す。ここ
で、Cr当量およびNi当量は、以下の(4)または
(4)’式、および(5)式でそれぞれ規定されるもの
である。 Cr当量=Cr+1.37×Mo+1.5×Si ・ ・ ・(4) Cr当量=Cr+1.37×Mo+1.5×Si+2×Nb+3×Ti ・ ・ ・(4)’ Ni当量=Ni+0.31×Mn+22×C+14.2×N+Cu ・ ・ ・(5)
【0026】図1においてCr当量/Ni当量が1.5
2以下では、溶接金属の初晶凝固相はオーステナイト相
となり、Cr当量/Ni当量が1.52を超すとその初
晶凝固相はフェライト相となる。さらに、Cr当量/N
i当量が1.52超、1.90未満では、初晶フェライ
ト相の凝固後、さらに、オーステナイト相も晶出して、
フェライト相+オーステナイト相の二相で凝固が完了
し、Cr当量/Ni当量が1.90以上では、初晶フェ
ライト相の凝固後、フェライト単相で凝固が完了する。
【0027】したがって、本発明では、上述の通り溶接
金属の初期凝固域での耐食性に有効なNi、Mo、Cr
の減少を抑制し、かつ、最終凝固域でのCr、Mo等の
濃化による靱性に有害なシグマ相などの脆い金属間化合
物の生成を抑制するために、溶接金属の初晶凝固相がフ
ェライト相で、かつフェライト単相で凝固が完了する成
分系にする必要があり、溶接に用いるワイヤの成分系を
以下の(1)の関係式を満足するものに規定する。 Cr当量/Ni当量≧1.90 ・ ・ ・(1)
【0028】また、本発明者らの調査、実験から、粗製
硫酸の腐食環境下では、硫酸が空気中の水分を吸収して
希薄化し、その希薄化した硫酸によって鋼材が著しく腐
食が進行し、最も腐食が激しい硫酸濃度は50%である
ことが判明した。図2は、40℃の50%硫酸溶液中で
の腐食減量試験を実施した結果から、溶接金属の(6)
式で求められる成分指標:GIとその腐食減量との関係
を示すものである。 GI=−Cr+3.6×Ni+4.7×Mo+11.5×Cu ・ ・ ・(6)
【0029】図2において成分指標:GI(=−Cr+
3.6×Ni+4.7×Mo+11.5×Cu)が65
以上で、硫酸濃度が50%での腐食減量は低減し、硫酸
耐食性が向上する。
【0030】したがって、本発明では、粗製硫酸の腐食
環境下での耐食性を向上させるために、溶接に用いるワ
イヤの成分系を以下の(2)の関係式を満足するものに
規定する。 GI=−Cr+3.6×Ni+4.7×Mo+11.5×Cu≧65 ・ ・ ・(2)
【0031】さらに、本発明者らの調査、実験から、海
水(塩化物)腐食環境下では、オーステナイト系ステン
レス鋼を海水中から引き上げ後、水分の蒸発によって塩
が濃縮し、その近傍から赤さびが発銹して孔食に至るこ
とが判明した。
【0032】図3は、40℃の3.5%NaCl溶液中
にて孔食電位を測定した結果から、溶接金属の(7)式
で求められる成分指標:PIと孔食電位との関係を示す
ものである。 PI=Cr+3.3×Mo+16×N ・ ・ ・(7)
【0033】図3において、成分指標:PI(=Cr+
3.3×Mo+16×N)が35以上で、孔食電位が
0.73以上となり孔食は全く発生しなくなる。
【0034】したがって、本発明では、海水(塩化物)
腐食環境下での孔食性を向上させるために、溶接に用い
るワイヤの成分系を以下の(1)の関係式を満足するも
のに規定する。 PI=Cr+3.3×Mo+16×N≧35 ・ ・ ・(1)
【0035】次に本発明のオーステナイト系ステンレス
鋼溶接用ワイヤの成分の限定理由を以下に述べる。
【0036】なお、以下の説明における「%」とは、特
に説明がない限り質量%を意味するものとする。
【0037】本発明のワイヤは、ソリッドワイヤおよび
フラックス入りワイヤを対象とする。フラックス入りワ
イヤの場合は、以下の成分を外皮または外皮とフラック
ス中に含有するが、この場合の外皮または外皮とフラッ
クス中における「%」は、ワイヤ全重量に対する外皮ま
たは外皮とフラックスに含有される成分含有量の割合と
しての「質量%」を意味し、以下の算出式で定義され
る。 M=(1−R)×M+R×M ・ ・ ・(8) 但し、Mc:ワイヤ外皮金属中の各成分の質量%、 M:充填フラックス中の各成分の質量%、 R:ワイヤ中の充填フラックスの割合(質量比) M:フラックス入りワイヤの各成分の質量%
【0038】C:Cは耐食性に有害であるが、強度の観
点からある程度の含有が必要であるため、0.001%
以上添加する。また、その含有量が0.05%超では溶
接のままの状態および再熱を受けるとCはCrと結合し
てCr炭化物を析出し、耐粒界腐食性および耐孔食性が
著しく劣化するとともに、溶接金属の靱性、延性が著し
く低下するため、その含有量を0.001〜0.05%
に限定した。
【0039】Si:Siは脱酸元素として添加される
が、0.01%未満ではその効果が十分でなく、一方、
その含有量が1.5%超ではフェライト相の延性低下に
伴い、靱性が大きく低下するとともに、溶接時の溶融溶
込みも減少し、実用溶接上の問題になる。したがって、
その含有量を0.01〜1.5%に限定した。
【0040】Mn:Mnは脱酸元素として添加するが、
その含有量が0.01%未満では効果が十分でなく、一
方、2.0%を超えて添加すると延性が低下するのでそ
の含有量を0.01〜2.0%に限定した。
【0041】Cr:Crはフェライト生成元素であると
ともにオーステナイト系ステンレス鋼の主要元素として
不働態皮膜を形成し耐食性の向上に寄与する。Ni、M
o、Cu、Nを含有した場合に、Crはフェライト相で
単相凝固し、かつ、硫酸腐食環境下および海水(塩化
物)腐食環境下の両方で優れた耐食性を得るには21.
5%以上必要である。一方、Cr含有量が多いほど海水
(塩化物)腐食環境下での耐孔食性は向上し、フェライ
ト相は安定になるが、過度に多くなると硫酸環境下での
耐食性を保つためにNi、Mo、Cuも増量させる必要
があり、ワイヤ製造性が低下するとともに製造コストも
高くなるため、その含有量の上限を28.9%をとし
た。
【0042】Ni:Niは中性塩化物腐食環境や非酸化
性の硫酸腐食環境での腐食に対し、顕著な抵抗性を与
え、かつ、不働態皮膜を強化するため、Ni含有量は多
いほど耐食性に有効である。また、Niはオーステナイ
ト生成元素でありオーステナイト系ステンレス鋼の主要
元素として、オーステナイト相を生成・安定にする。本
発明では、フェライト相単相で凝固し、かつ、凝固後の
変態により溶接金属組織がオーステナイト相を主要組織
とする必要があるため、フェライト形成元素であるCr
を21.5〜28.9%添加した場合の凝固形態および
相バランスの観点から、Ni含有量を7.9%〜13.
5%とした。なお、Ni含有量の上限13.5%の限定
理由は、Crのようなワイヤ製造性の低下は少ないが、
製造コストも高くなるためである。
【0043】Mo:Moは不働態皮膜を安定化して高い
耐食性を得るのに極めて有効な元素である。特に塩化物
腐食環境での耐孔食性向上は顕著であるが、2.5%未
満ではその効果は不十分である。また、その含有量が
4.5%を超えるとシグマ相など脆い金属間化合物を生
成して溶接金属の靱性が低下するため、2.5〜4.5
%に制限する。
【0044】Cu:Cuは強度と耐食性を高めるのに顕
著な効果があり、特にCr、Ni、Moと共存して硫酸
腐食環境下で優れた耐食性を示し、その効果は2.5%
以上で著しいが、4.5%を超えて添加してもその効果
は飽和するので、Cu含有量は2.5〜4.5%とす
る。
【0045】N:Nは強力なオーステナイト生成元素で
あり、塩化物腐食環境下での耐孔食性を向上させる。
0.08%以上で耐孔食性および耐隙間腐食性を向上さ
せ、含有量が多いほどその効果は大きい。一方、N含有
量を多くすると、フェライト相で単相凝固させるには、
Cr、Moなどのフェライト生成元素を増量させる必要
があり、製造コストが高くなる。さらに、0.15%を
越得ると溶接中にブローホールが発生しやすい。したが
って、N含有量は0.08〜0.15%に制限する。
【0046】P、Sは溶接金属において不可避成分であ
り、以下の理由で少なく制限する。
【0047】P:Pは多量に存在すると凝固時の耐高温
溶接割れ性および靱性を低下させるので少ない方が望ま
しく、その含有量の上限を0.03%とした。
【0048】S:Sも多量に存在すると耐高温割れ性、
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%を上限とした。
【0049】以上を本発明のワイヤの基本成分とする
が、以下の成分を選択的に添加できる。
【0050】Ti:TiはCと結合してCr炭化物の析
出を抑え、溶接金属の耐食性を向上させる作用を有す
る。その効果を得るために0.01%以上の添加が有効
であるが、0.5%超の添加は延性、靱性を低下させる
ので、添加する場合は、その含有量を0.01〜0.5
%とする。
【0051】Nb:NbもCと結合してCr炭化物の析
出を抑え、溶接金属の耐食性を向上させる作用を有す
る。その効果を得るために0.01%以上の添加が有効
であるが、0.5%超の添加は延性、靱性を低下させる
ので、添加する場合は、その含有量を0.01〜0.5
%とする。
【0052】本発明では、オーステナイト系ステンレス
鋼溶接用ワイヤとして、上述のように成分含有量を規定
したソリッドワイヤまたはフラックス入りワイヤを用い
てオーステナイト系ステンレス鋼を溶接することによ
り、硫酸腐食環境下および海水(塩化物)腐食環境下の
両方で優れた耐食性を有する溶接金属が得られる。
【0053】なお、本発明のオーステナイト系ステンレ
ス鋼溶接用ワイヤは、溶接方法として、TIG溶接、M
IG溶接、プラズマ溶接、サブマージアーク溶接の際に
使用される他、被覆アーク溶接棒の芯線、あるいはフラ
ックス入りワイヤの外皮としても使用することができ
る。
【0054】さらに、当該溶接ワイヤは、溶接構造物の
製作に適用するとともに、それら構造物の補修溶接ある
いは肉盛りなどにも適用できる。
【0055】
【実施例】以下、実施例にて本発明を説明する。
【0056】表1に作製した溶接用ソリッドワイヤの組
成を示す。なお、ワイヤ径は1.2mmφである。ま
た、表1に示す組成の残部は鉄と不可避的不純物であ
り、凝固モードは、フェライト単相で凝固が完了するも
のをF、初晶フェライト+オーステナイトの二相で凝固
が完了するものをFAで示す。次に、板厚:10mmの
SUS304ステンレス鋼板上に、上記溶接用ソリッド
ワイヤを用いて、溶接電流:150〜200A、アーク
電圧:23〜31V、溶接速度:30〜40cm/mi
n、98%Ar+2%Oシールドガス流量:20リッ
トル/minのガスシールド溶接法で10層の肉盛り溶
接を行った。
【0057】
【表1】
【0058】さらに、表2に示す組成をワイヤ全重量に
対する質量%として有するワイヤ径:1.2mmφのフ
ラックス入りワイヤを作製した。なお、表2に示す組成
の残部も鉄と不可避的不純物であり、凝固モードは、フ
ェライト単相で凝固が完了するものをF、初晶フェライ
ト+オーステナイトの二相で凝固が完了するものをFA
で示す。次に、板厚:10mmのSUS304ステンレ
ス鋼板上に、上記フラックス入りワイヤを用いて、溶接
電流:150〜200A、アーク電圧:23〜31V、
溶接速度:30〜40cm/min、100%CO
ールドガス流量:20リットル/minで10層の肉盛
り溶接を行った。
【0059】それぞれの肉盛り溶接金属の表層より腐食
試験片を採取し、各種腐食試験を実施した。硫酸腐食性
試験では、厚さ:3mm、幅:20mm、長さ:30m
mの試験片の全面を600番エメリー紙で湿式研磨、脱
脂後、40℃の50%硫酸溶液中に6時間浸漬し、浸漬
前後の重量を測定して腐食減量を評価した。孔食試験で
は、40℃の3.5%NaCl溶液中にて孔食電位の測
定をJIS G 0577に規定される方法に準拠して実
施した。
【0060】
【表2】
【0061】表3にソリッドワイヤを用いた場合の腐食
試験結果を、表4にフラックス入りワイヤを用いた場合
の腐食試験結果を示す。表3および表4中の硫酸腐食試
験結果は、浸漬前後の試験片重量より算出した単位面積
・単位時間あたりの腐食減量を示している。また、孔食
試験結果は、電流密度:100A/cmの時の孔食電
位を示し、○印は、孔食は発生せず水の電気分解により
酸素が発生したものを示している。
【0062】表3および表4において、記号kおよび記
号Kの比較例はCおよびCrが範囲外で、かつ、フェラ
イト相+オーステナイト相の二相で凝固が完了するた
め、硫酸腐食と孔食の両方が発生している。記号lおよ
び記号LはNiが13.5%を超えたために、フェライ
ト相+オーステナイト相の二相凝固となり、PI値およ
びGI値はともに範囲内であるにもかかわらず、凝固偏
析の影響で硫酸腐食と孔食が発生している。記号mおよ
び記号MはMoが2.5%未満で、かつ、PI値および
GI値も低いため、著しい硫酸腐食と孔食が発生してい
る。記号nおよび記号NはCuが2.5%未満で、か
つ、GI値が低いため、孔食は発生していないが、著し
い硫酸腐食が発生している。記号oおよび記号OはNが
0.08%未満で、かつ、PI値が低いため、硫酸腐食
は僅かであるが、孔食が発生している。記号p、Pおよ
び記号q、Qは、各成分は範囲内であるが、それぞれ、
PI値およびGI値が低いため、記号pおよび記号Pで
は孔食が、記号qおよび記号Qでは硫酸腐食が発生して
いる。記号rおよび記号Rも各成分は範囲内であるが、
Cr当量/Ni当量が低いため、フェライト相+オース
テナイト相の二相凝固となり、凝固偏析の影響で硫酸腐
食と孔食が発生している。一方、記号a〜jおよび記号
A〜Jの本発明例は、成分含有量および各成分の関係が
本発明の範囲内であるため、比較例に比べ、硫酸腐食量
は僅かであり、かつ、孔食も発生していない。
【0063】
【表3】
【0064】
【表4】
【0065】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の溶接用ワイ
ヤは、優れた耐硫酸腐食性と耐孔食性を有する溶接金属
を得ることを可能にしたものであり、粗製硫酸の貯蔵・
輸送による腐食と海水洗浄による腐食が問題となってい
るケミカルタンカーのタンク類の溶接部の安全性を長期
にわたって確保できる。この観点から、溶接部のメンテ
ナンスを極力少なして経済性を上げるとともに、溶接構
造物の健全性を大きく向上させるものであり、本発明の
適用により産業の発展に貢献するところが極めて大であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】溶接金属のCr当量、Ni当量とその凝固形態
との関係を示す図である。
【図2】溶接金属のGI値(=−Cr+3.6×Ni+
4.7×Mo+11.5×Cu)と40℃の50%硫酸
溶液中での腐食減量との関係を示す図である。
【図3】溶接金属のPI値(=Cr+3.3×Mo+1
6×N)と40℃の3.5%NaCl溶液中での孔食電
位との関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 末次 和広 東京都千代田区大手町2−6−3 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 水本 学 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 質量%で、 C:0.001〜0.05%、 Si:0.01〜1.5%、 Mn:0.01〜2.0%、 Cr:21.5〜28.9%、 Ni:7.9〜13.5%、 Mo:2.5〜4.5%、 Cu:2.5〜4.5%、 N:0.08〜0.15%を含有し、 さらに、P:0.03%以下、 S:0.01%以下に制限し、 かつ、以下の(1)〜(3)式を満足し、残部が鉄およ
    び不可避的不純物からなることを特徴とする耐硫酸腐食
    性と耐孔食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼溶
    接用ソリッドワイヤ。 PI=Cr+3.3×Mo+16×N≧35 ・ ・ ・(1) GI=−Cr+3.6×Ni+4.7×Mo+11.5×Cu≧65 ・ ・ ・(2) Cr当量/Ni当量≧1.90 ・ ・ ・(3) 但し、Cr当量=Cr+1.37×Mo+1.5×S
    i、 Ni当量=Ni+0.31×Mn+22×C+14.2
    ×N+Cu、 C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、Nは、それ
    ぞれ元素の含有量(質量%)を示す。
  2. 【請求項2】 質量%で、さらに、 Ti:0.01〜0.5%、および、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に記載の耐硫酸腐食性と耐孔食性に優れたオース
    テナイト系ステンレス鋼溶接用ソリッドワイヤ。 但し、Cr当量=Cr+1.37×Mo+1.5×Si
    +2×Nb+3×Ti、 Ni当量=Ni+0.31×Mn+22×C+14.2
    ×N+Cu、 C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、N、Ti、
    Nbは、それぞれ元素の含有量(質量%)を示す。
  3. 【請求項3】 外皮または外皮とフラックス中に、ワイ
    ヤ全重量に対する質量%で、 C:0.001〜0.05%、 Si:0.01〜1.5%、 Mn:0.01〜2.0%、 Cr:21.5〜28.9%、 Ni:7.9〜13.5%、 Mo:2.5〜4.5%、 Cu:2.5〜4.5%、 N:0.08〜0.15%を含有し、 さらに、P:0.03%以下、 S:0.01%以下に制限し、 かつ、以下の(1)〜(3)式を満足し、残部が鉄およ
    び不可避的不純物からなることを特徴とする耐硫酸腐食
    性と耐孔食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼溶
    接用フラックス入りワイヤ。 PI=Cr+3.3×Mo+16×N≧35 ・ ・ ・(1) GI=−Cr+3.6×Ni+4.7×Mo+11.5×Cu≧65 ・ ・ ・(2) Cr当量/Ni当量≧1.90 ・ ・ ・(3) 但し、Cr当量=Cr+1.37×Mo+1.5×S
    i、 Ni当量=Ni+0.31×Mn+22×C+14.2
    ×N+Cu、 C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、Nは、それ
    ぞれ元素の含有量(質量%)を示す。
  4. 【請求項4】 前記外皮または外皮とフラックス中に、
    ワイヤ全重量に対する質量%で、さらに、 Ti:0.01〜0.5%、および、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3に記載の耐硫酸腐食性と耐孔食性に優れたオース
    テナイト系ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ。 但し、Cr当量=Cr+1.37×Mo+1.5×Si
    +2×Nb+3×Ti Ni当量=Ni+0.31×Mn+22×C+14.2
    ×N+Cu、 C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、N、Ti、
    Nbは、それぞれ元素の含有量(質量%)を示す。
JP2002113980A 2002-04-16 2002-04-16 耐硫酸腐食性と耐孔食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤ Expired - Lifetime JP3854530B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002113980A JP3854530B2 (ja) 2002-04-16 2002-04-16 耐硫酸腐食性と耐孔食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002113980A JP3854530B2 (ja) 2002-04-16 2002-04-16 耐硫酸腐食性と耐孔食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003311472A true JP2003311472A (ja) 2003-11-05
JP3854530B2 JP3854530B2 (ja) 2006-12-06

Family

ID=29533512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002113980A Expired - Lifetime JP3854530B2 (ja) 2002-04-16 2002-04-16 耐硫酸腐食性と耐孔食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3854530B2 (ja)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006315080A (ja) * 2005-04-15 2006-11-24 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp 低温靱性と耐海水腐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼製溶接構造物
JP2006315079A (ja) * 2005-04-15 2006-11-24 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp 低温靱性と耐海水腐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤ
JP2007105733A (ja) * 2005-10-11 2007-04-26 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp 低温靱性と耐海水腐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼溶接用非消耗電極式溶接ワイヤ
JP2008030121A (ja) * 2006-07-05 2008-02-14 Nippon Steel Corp 亜鉛めっき鋼板溶接用ステンレス鋼フラックス入り溶接ワイヤ
JP2008063595A (ja) * 2006-09-05 2008-03-21 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp 溶接性と熱間加工性に優れたオーステナイト系ステンレス線材および鋼線
CN101362258B (zh) * 2008-09-25 2010-09-08 哈尔滨工业大学 一种新型电焊条
CN102303196A (zh) * 2011-08-29 2012-01-04 江苏兴海特钢有限公司 一种奥氏体不锈钢用焊丝材料
JP2015062910A (ja) * 2013-09-24 2015-04-09 新日鐵住金株式会社 オーステナイト系ステンレス鋼溶接材料
CN106583966A (zh) * 2016-12-15 2017-04-26 昆山京群焊材科技有限公司 一种用于核电的超低氮奥氏体不锈钢焊条
CN113352021A (zh) * 2021-06-03 2021-09-07 西安热工研究院有限公司 一种铬镍奥氏体不锈钢焊接用的药芯焊丝及其制备方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006315079A (ja) * 2005-04-15 2006-11-24 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp 低温靱性と耐海水腐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤ
JP2006315080A (ja) * 2005-04-15 2006-11-24 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp 低温靱性と耐海水腐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼製溶接構造物
JP4699162B2 (ja) * 2005-04-15 2011-06-08 新日鐵住金ステンレス株式会社 低温靱性と耐海水腐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼製溶接構造物
JP4699161B2 (ja) * 2005-04-15 2011-06-08 新日鐵住金ステンレス株式会社 低温靱性と耐海水腐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤ
JP4699164B2 (ja) * 2005-10-11 2011-06-08 新日鐵住金ステンレス株式会社 低温靱性と耐海水腐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼溶接用非消耗電極式溶接ワイヤ
JP2007105733A (ja) * 2005-10-11 2007-04-26 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp 低温靱性と耐海水腐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼溶接用非消耗電極式溶接ワイヤ
JP2008030121A (ja) * 2006-07-05 2008-02-14 Nippon Steel Corp 亜鉛めっき鋼板溶接用ステンレス鋼フラックス入り溶接ワイヤ
JP2008063595A (ja) * 2006-09-05 2008-03-21 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp 溶接性と熱間加工性に優れたオーステナイト系ステンレス線材および鋼線
CN101362258B (zh) * 2008-09-25 2010-09-08 哈尔滨工业大学 一种新型电焊条
CN102303196A (zh) * 2011-08-29 2012-01-04 江苏兴海特钢有限公司 一种奥氏体不锈钢用焊丝材料
JP2015062910A (ja) * 2013-09-24 2015-04-09 新日鐵住金株式会社 オーステナイト系ステンレス鋼溶接材料
CN106583966A (zh) * 2016-12-15 2017-04-26 昆山京群焊材科技有限公司 一种用于核电的超低氮奥氏体不锈钢焊条
CN113352021A (zh) * 2021-06-03 2021-09-07 西安热工研究院有限公司 一种铬镍奥氏体不锈钢焊接用的药芯焊丝及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP3854530B2 (ja) 2006-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4705648B2 (ja) オーステナイト鋼および鋼材
JP2008519165A (ja) 2相ステンレス鋼
JP4699162B2 (ja) 低温靱性と耐海水腐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼製溶接構造物
JP2007046148A (ja) 造船用耐食鋼
JP4784239B2 (ja) ティグ溶接用フェライト系ステンレス鋼溶加棒
JP2010202916A (ja) オーステナイト系ステンレス鋼との溶接部の耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼
JP3854530B2 (ja) 耐硫酸腐食性と耐孔食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤ
JP3576472B2 (ja) 低炭素マルテンサイト系ステンレス鋼用溶接材料および低炭素マルテンサイト系ステンレス鋼材のアーク溶接方法
JP2005290479A (ja) 原油タンク底板用鋼材
KR20210069097A (ko) 용접 구조물 및 그 제조 방법
JP4699164B2 (ja) 低温靱性と耐海水腐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼溶接用非消耗電極式溶接ワイヤ
JP3854553B2 (ja) 耐硫酸腐食性、耐孔食性、延性および靭性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼用フラックス入りワイヤ
JP4699161B2 (ja) 低温靱性と耐海水腐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤ
JP3815227B2 (ja) 耐歪み時効性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼溶接継手
CA2085095A1 (en) Line pipe having good corrosion-resistance and weldability
JP3854554B2 (ja) 耐硫酸腐食性と耐孔食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼のサブマージアーク溶接方法
JP3819755B2 (ja) 高耐食性高Moオーステナイト系ステンレス鋼の溶接方法
JP2015078429A (ja) 二相ステンレス鋼材および二相ステンレス鋼管
JP2000015447A (ja) マルテンサイト系ステンレス鋼の溶接方法
US5723089A (en) Line pipe metal arc welded with wire alloy
JP3470418B2 (ja) 耐海水腐食性と耐硫化水素腐食性に優れた高強度オーステナイト合金
JP4465066B2 (ja) フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼用溶接材料
JP3531351B2 (ja) 溶接構造物およびその製造方法
JP2004261858A (ja) マルテンサイト系ステンレス鋼管溶接用ワイヤ
JP2003213379A (ja) 耐食性に優れたステンレス鋼

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040812

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20050216

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20050314

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20050314

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20051201

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: 20060905

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060908

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3854530

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100915

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110915

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110915

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120915

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120915

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130915

Year of fee payment: 7

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R371 Transfer withdrawn

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term