JP2003507193A

JP2003507193A - 混粒ステンレス鋼の熔接装置および熔接方法

Info

Publication number: JP2003507193A
Application number: JP2001518218A
Authority: JP
Inventors: アムズ，ネイサン・デイ; マーシヤル，アンドリユー・ピー; サプスフオード，チヤールズ; ウオルフ，エドウイン・エル
Original assignee: スウエイジロク・カンパニー
Priority date: 1999-08-25
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2003-02-25
Also published as: CN1376099A; NO20020888D0; AU5764100A; AU778041B2; WO2001014094A1; NO20020888L; CA2382461C; TW506877B; EP1220731A4; CA2382461A1; EP1220731A1

Abstract

(57)【要約】非パルス方式の電気アークおよび高難燃性熔接用融剤を用い混粒ステンレス鋼の管のアーク熔接が行われる。全体に亙り長さが均一で混粒の相構造をもち、かつ所望の断面を有する熔接ビードは、この混粒鋼の管の壁厚が２ｍｍを越える場合でも、１回の管円周熔接によってつくられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（関連出願の相互参照）本出願は１９９９年８月２５日出願の米国特許願６０／１５０，７３８号を基
本にし、その利益を請求する。該特許願は参考のために添付されている。

【０００２】（本発明の分野）本発明は混粒ステンレス鋼の熔接法に関する。特に本発明は管円周熔接器を用
いて混粒ステンレス鋼を熔接するために融剤を使用し、随時熔接リングを使用す
る方法に関する。

【０００３】（本発明の背景）混粒ステンレス鋼は高い強度と耐食性を必要とする用途に広く使用されるよう
になってきた。典型的な例は石油およびガス工業における深海での用途である。
特に高圧操作に対しては、壁厚の重い混粒鋼の管が必要である。「壁厚の」また
は「重い」管という言葉は交換して使用され、壁厚が２ｍｍよりも大きな混粒鋼
の管を意味するものとする。大部分の用途に対しては、混粒鋼の管は他の混粒鋼
の管の区域或いはすべて混粒鋼からつくられた継手、弁等に熔接される。

【０００４】混粒鋼は鋼の結晶構造の中でオーステナイトとフェライトとの間に相の平衡が
存在することを特徴にしている。一般に、混粒ステンレス鋼は約３０〜７０容積
％、もっと典型的には約３５〜６０容積％、さらに典型的には約４０〜４５容積
％ののフェライトを含み、残りはオーステナイトである。オーステナイト相は鋼
の耐孔食性に寄与するが、フェライト相は高い強度および塩化物による応力腐食
亀裂に対する耐性に寄与するという点においてオーステナイト／フェライトの相
の均衡を保つことが重要である。

【０００５】混粒鋼の熔接は特殊な挑戦を伴う課題である。何故なら熔接する金属並びに周
囲の熱の影響を受ける区域（ＨＡＺ）の中で適切な相の均衡と窒素含量とを保た
なければならないからである。これは熔接によって熔接ビートをつくる材料にさ
らに高度の加熱、熔融、冷却および固化のような処理が加えられるからである。
。熔接過程に伴う多くの因子は熔接金属の相の均衡に影響を与えることができる
。これらの因子には熔接温度、冷却速度、熔接操作中に使用する空気除去用のガ
スの種類、および熔接プールの中の化学物質が含まれる。最終的な熔接物が固化
してオーステナイトが多くなり過ぎると、熔接物の強度が損なわれる。熔接物が
固化した際にフェライトが多すぎると、熔接物およびＨＡＺは耐食性が悪くなる
可能性がある。

【０００６】鋼管の熔接は手動によっても機械を用いても行われる。両方の操作において熔
融プールのサッギング（ｓａｇｇｉｎｇ）または落下を避け、熔融ビードがその
全長に沿って断面が均一になるようにしなければならない。また熔接ビードは断
面の幅が広すぎてはいけない。何故ならあまりにゆっくりと固化した熔接ビード
は化学組成および相の構造の両方に関し不適切な冶金学的性質を示すからである
。管壁への不十分な侵入も避けなければならない。

【０００７】鋼管の機械による工業的な熔接は典型的には管円周熔接装置を用いて行われ、
この装置の中では熔接するための熱はパルス電流によって発生する電気アークに
より得られる。アークは、熔接される接合部に近接した、管の外側にある電極か
ら生じ、この電極を機械により全円周に沿って管の周りに周方向に動かす。管円
周熔接は１回だけで（或る場合には熔接を滑らかに終了するためにさらに３０〜
１２０°だけ付け加える）行うことが好ましい。何故ならこの方法を用いると前
に生じた熔接ビードが再熔融する際に生じる問題が最低限度に抑制されるからで
ある。

【０００８】壁厚の混粒管は特に熔接が難しい。何故なら壁が厚くなるにつれて、悪い熔接
の断面および不適切な相の均衡の原因となる因子が増加するからである。従って
重い壁厚が大きな混粒鋼管を機械で熔接する場合、許容される熔接の品質を得る
ことはこれまで不可能であった。手で熔接を行うと許容される熔接の品質を得る
ことができるが、非常に熟練した熔接工が必要となる。さらに熔接過程を何回も
行うことが必要であるが、これは熔接工程の複雑さと費用を増加させるだけであ
る。

【０００９】従って本発明の目的は、許容される熔接の断面および適切な混粒相の均衡と窒
素保持率を示す熔接ビードをつくることによって混粒ステンレス鋼の熔接性を著
しく改善する熔接装置および方法を提供することである。

【００１０】本発明の他の目的は、混粒鋼の管、特に壁厚のステンレス鋼の管を機械により
熔接する、特に管円周熔接を１回行うことによって熔接する熔接方法および装置
が提供することである。

【００１１】（本発明の概要）本発明においては、ＨＡＺ（熱で影響を受ける区域）に高難燃性融剤が存在し
、また熔接を行うために発生させるアークが非パルス方式である場合には、機械
によるアーク熔接法により混粒鋼の管および他の部材を容易に連結できることが
見出された。特に、ＨＡＺに鋼難燃性融剤が存在し、熔接のための熱を供給する
アークが非パルス方式の電流によって発生させられる場合、混粒鋼の部材を一緒
に熔接する場合につくられる熔接ビードには、確実に所望の混粒の相の均衡が得
られ、また所望の窒素レベルおよびビードの断面が得られるであろう。

【００１２】従って本発明によればその広い意味での態様において、高難燃性融剤を存在さ
せて熔接操作を行うことにより、混粒ステンレス鋼の相構造が容易に生成する混
粒鋼の部材を熔接する新規方法が提供される。さらに本発明によれば、高難燃性
融剤の存在下において非パルス方式の電流により発生するアークから導かれる熔
接用の熱を用いて熔接を行うことにより、混粒ステンレス鋼の相構造、所望の窒
素レベルおよび均一な断面をもった熔接ビードが得られる混粒鋼の管をアーク熔
接する新規方法が提供される。

【００１３】（好適具体化例の詳細な説明）本発明はいくつかの部材および該部材の配置において或る物理的な形態をとる
ことができるが、その好適な具体化例および方法を次に添付図面を参照して行う
ことにする。

【００１４】本発明は混粒ステンレス鋼からつくられた広範囲な種類の部材、特に必ずしも
壁厚ではないまたは重くない混粒鋼の管および混粒鋼の棒を一緒に熔接するのに
用いることができる。特に本発明は少なくとも一つが混粒鋼でつくられ、熔接操
作によってつくられる熔接ビードがやはり混粒構造をもつ二つまたはそれ以上の
部材を一緒に熔接する方法に関する。

【００１５】上記のように、混粒ステンレス鋼は約３０〜７０容積％、もっと典型的には約
３５〜６０容積％、さらに典型的には約４０〜４５容積％ののフェライトを含み
、残りはオーステナイトである。本発明方法によってつくられる熔接ビードはや
はり混粒ステンレス鋼の相構造をもっている。即ち上記のような量のオーステナ
イトおよびフェライトを含んでいる。何故ならステンレス鋼の高い強度と耐食性
を得るためには相のこの均衡が必要だからである。

【００１６】本発明に従えば、ＨＡＺ中に高難熔性の融剤が存在し、熔接用の熱を供給する
アークがパルス電源によるものではない場合、混粒鋼を熔接する際に上記のよう
な所望の相の均衡と窒素レベルをもった熔接ビードをつくることができる。

【００１７】熔接用の融剤は熔接工業において広く工業的に使用される公知の製品である。
基本的には熔接用の融剤は熔融した熔接プールを、所望の方法で流動させて、即
ち加熱される表面に沿ってアマルガム化または混合して緻密な塊にする表面活性
剤として作用する。熔接プールの混合を促進する上における熔接用の融剤の効果
は、熔接物の侵入（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ）特性によって測定される。これは
幅が最も広い点における熔接物の深さ対幅の比である。本発明に従えば、侵入係
数が０．３３以上、好ましくは０．５以上、もっと好ましくは１．０以上の熔接
物をつくることができる。

【００１８】熔接用の融剤には多くの異なった材料が使用されてきた。最も典型的なものは
塩化物およびフッ化物、例えば塩化マグネシウム、塩化第二鉄、塩化錫、および
種々の硫黄含有化合物である。本発明に従えば、これらの典型的な融剤は所望の
相の均衡と断面をもった混粒熔接ビードを得るには効果がないことが見出された
。特に、このような融剤は外来の材料、例えば塩化物、フッ化物、および／また
は硫黄原子で熔接プールを汚染し、最終的につくられる熔接ビードの相の均衡と
化学組成に悪影響を与えることが分かった。従って本発明においては、本明細書
で「高難熔性の」融剤と呼ぶ別の型の熔接用融剤を使用する。

【００１９】本発明による高難熔性の融剤は、通常の熔接用融剤と同じような方法でそれが
接触する熔接プールに表面活性特性を与えるが、熔接操作の結果熔融した熔接プ
ールを外来の原子で汚染することのない任意の材料である。この目的で使用でき
る材料の例は、難熔性の酸化物、例えばシリカ、チタニア、マグネシア、クロミ
ア、ＴｉＯ等である。特に好適な熔接用融剤はＣｒ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、およびチタ
ンの酸化物の混合物、特に米国特許５，８０４，７９２号記載の約３０〜７０重
量％の酸化チタン（ＴｉＯおよび／またはＴｉＯ₂）、２０〜７６重量％のＣｒ₂ Ｏ₃、および５〜２７重量％のＳｉＯ₂の混合物である。この特許は参考のために
添付されている。約５０％のチタンの酸化物、約４０％のＣｒ₂Ｏ₃および約１０
％のＳｉＯ₂から成る混合物が特に好適である。一般にこのような融剤は液体担
体、例えば水、またはアセトンまたはメチルエチルケトンのような有機材料と混
合して供給されている。この種の融剤の一例はカナダ、オンタリオ州、Ｄｕｎｄ
ａｓのＬｉｂｕｒｄｉＤｉｍｅｔｒｉｃｓＣｏｍｐａｎｙから市販されてい
るＬＦＸ−ＳＳ７である。

【００２０】これらの融剤は本発明において通常の熔接用融剤と同じ方法で使用される。即
ちこれらの融剤を通常の融剤と同じ量で、同じ場所に同じ時に被覆することがで
きる。熔接リングを使用する場合、下記に示す本発明の好適具体化例に従えば、
熔接リングを熔接すべき管に連結する前またはした後において、熔接用融剤を熔
接リングだけに被覆するか、或いは管自身に被覆するか、または熔接リングと管
の両方に被覆することができる。

【００２１】熔接用融剤を被覆した後、連結すべき混粒鋼材料の部材を通常の方法で熔接す
る。アーク熔接によって熔接を行う場合には、本発明に従えば非パルス方式の熔
接、即ちアークを生成する電流がパルス化されていない、好ましくは連続的な電
流である熔接法を使用することが好適である。典型的な管円周熔接操作において
は、熔接区域における熱を容易に調節し制御できるから、パルス電極の電流が使
用される。しかし本発明においては、パルス化されたアークによってつくられる
熔接ビードは、上記のような高難熔性の熔接用融剤が熔接中に存在する場合、許
容できないほど多孔質になりまた不均一になる。いかなる理論によっても本発明
を限定する積もりはないが、パルス化されたアークを高難熔性融剤と一緒に使用
すると、熔接プールに過剰な撹乱が生じるため、許容できない熔接物が得られる
と考えられる。非パルス方式のアークは熱の供給速度を滑らかにし、従って供給
電力の一サイクルのピーク時における過剰の発熱およびそれに伴う撹乱を除去す
ることができる。

【００２２】標準的なアーク熔接では、電流のパルスは２〜２０Ｈｚにおいて典型的には一
般にピークの１００〜３０％の間で変動する振幅で生じる。本明細書で使用され
る「非パルス方式」という言葉は、パルスの周期を長くするかおよび／または最
大および最小の振幅の間における変動を減少させ、激しい撹乱およびそれに伴う
熔接物への悪影響を実質的に除去する事を意味する。好ましくは直流の（連続的
な）電流を使用する。何故ならこれによってパルスの悪影響を完全に除去できる
からである。本発明の非パルス方式のアークを用いると熔接に必要な電力の総量
が減少することが見出された。

【００２３】本発明の特別の利点は、所望のオーステナイト／フェライトの均衡、窒素レベ
ル、および所望のビードの断面をもった高品質の熔融物を、熔接する管の壁厚が
２ｍｍを越える時でも、電極を１回動かすだけで製造できることである。通常の
方法で混粒鋼の管を管円周熔接することは非常に困難であり、管の壁厚が２ｍｍ
を越える場合には実際問題としては不可能である。この厚さの混粒鋼の管を手で
熔接することは可能であるが非常に困難であり、いずれにしても熔接器を何回も
動かすことが必要である。しかし本発明に従えば、熔接器を１回動かすだけのモ
ードでこの厚さの管を通常の管円周熔接法で一緒に熔接することができる。この
点に関連して、本明細書において使用する１回動かす操作とは、熔接の滑らかに
完成するために、電極を１回完全に回転させた後さらに３０、４５、９０、１２
０または１８０°まで延長して動かすことを含むものとする。しかし３６０°だ
け１回動かすだけでも良好な結果が得られる。

【００２４】本発明の他の具体化例に従えば、熔接充填材料によって供給される他の合金用
元素を用いて熔接プールをつくる。熔接充填剤を用いて他の合金用元素を熔接物
に供給することは熔接を実施する通常の方法である。熔接物の冶金学的性質は下
地の基質金属とはしばしば異なることができるから、熔接充填剤によって供給さ
れた他の合金用元素を使用して、もっと望ましい化学的および冶金学的性質が得
られるように熔接物の化学的性質を変えることができる。本発明に従ってこの効
果を混粒鋼を熔接する際にも使用して、つくられる熔接ビードのオーステナイト
／フェライトの均衡を調節し、所望の値に近くすることができる。

【００２５】この点に関連して、混粒鋼からつくられる熔接物は熔接する基質金属に比べオ
ーステナイトの割合が低い傾向がある。従って、オーステナイトの生成を促進す
る合金元素を含んだ熔接充填剤を用いることにより、この効果を相殺し、少なく
とも近似的に所望の相の均衡を保つことができる。ニッケルは固化の際オーステ
ナイトの生成を安定化させ増加させる助けをし、他方クロムはフェライトの生成
を助長する。従って熔接される基質金属に比べニッケルと完全に合金化できる熔
接充填剤を使用することは本発明に従った望ましい方法である。例えばＳａｎｄ
ｖｉｋＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている２５．１０．４．Ｌ充填剤
からつくられた熔接充填剤は、やはりＳａｎｄｖｉｋ製の２５０７混粒ステンレ
ス鋼を熔接するのに有利に使用することができる。

【００２６】本発明のこの態様に従った熔接充填剤は任意の便利な方法で供給することがで
きる。例えば、手でまたは機械をベースにした熔接に使用するために針金の形で
供給されか、或いは熔融する管の間または端に取り付けて挿入する熔接リングの
形で得ることができる。熔接充填剤は断面がＴ字形の熔接リングの形で供給され
ることが好ましい。何故ならこれによって熔接の前に管の端が物理的に互いに固
定されるからである。また本発明に使用される高難熔性の融剤は、必要に応じ、
該リングを熔接すべき管に取り付ける前または取り付けた後で、熔接する管の端
から別々に熔接リングに供給することができる。実際必要に応じ高難熔性融剤の
成分をそれがつくられ時に熔接リングの中に混入することさえできる。

【００２７】管円周熔接は開放されたシステム、即ち熔接電極と熔接される管の間の間隙が
大気に対して開いている装置、または閉鎖されたシステム、即ちこの間隙が閉ざ
されている装置を用いて行うことができる。いずれの場合にも、通常この間隙に
遮蔽ガスを吹き付けて熔接物の近傍から実質的に酸素を除去し、また熔接操作に
よって生じるガスを運び去る。

【００２８】従来の熔接法では種々の異なったガスが遮蔽ガスとして使用されてきた。その
例は希ガス、特にアルゴン、窒素、および他のガスである。最低２％の濃度で遮
蔽ガスとして使用する場合、窒素は種々の鋼においてオーステナイトの生成を増
加させ、従って多くの用途においてこれは好適な選択であることが知られている
。水素も使用されてきた。しかし本発明に従えば、高難熔性の融剤が存在する場
合、窒素および水素は２％程度の低い濃度において本発明方法でつくられる熔接
プールの「爆発」の原因になることが見出された。従って水素、窒素および同様
な効果をもつすべての他のガスは本発明を実施する際には避けることが好ましい
。即ち本発明のこの具体化例において使用される遮蔽ガスは例えば希ガス（ヘリ
ウム、アルゴン、ネオンおよびキセノン）並びに熔接条件下において熔接プール
または高難熔性融剤と反応しない他のガスのような不活性ガスを含んでいる。

【００２９】次に添付図面に例示した特定の具体化例によって本発明を例示する。

【００３０】混粒鋼の管３３および３９の管の端２８および３０を一緒に熔接するための装
置１０は、好適な具体化例においては管円周熔接装置１２、熔接リング１４、融
剤材料１６を含んでいる。環円周熔接器は例えば米国オハイオ州、Ｓｏｌｏｎの
ＳｗａｇｅｌｏｋＣｏｍｐａｎｙ製のＭ−１００型のような管円周熔接システ
ムおよび電源であることができる。しかしこれだけに限定されず、手動の熔接シ
ステムを含む通常の当業界の専門家に公知の他の熔接法を用いることができる。
例示されている具体化例においては、混粒鋼の管３３および３９はＳｗｅｄｅｎ
のＳａｎｄｖｉｋｅｎのＳａｎｄｖｉｋＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のＳＡＦ
２５０７鋼からつくられる。

【００３１】例えばやはりＳａｎｄｖｉｋ製の合金２５．１０．４．Ｌのような熔接充填剤
材料は消費可能なインサートまたは熔接リング１４の形にされる。熔接リング１
４は熔接操作の間熔接パドルの中で完全に消費される。合金２５．１０．４．Ｌ
の著しい特性は熔接される基質合金に比べニッケルと完全に合金化できることで
ある。余分なニッケルは固化の際熔接物の中におけるオーステナイトの生成を安
定化し増加させる助けとなる。

【００３２】２５．１０．４．ＬはＳａｎｄｖｉｋＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから針金の形
で市販されている。本発明の一態様に従えば、充填剤の針金を内側の半径方向の
リング２０およびそれと一体となった円周の軸方向に延びたリング２２をもつ熔
接リングの形にする。熔接リング１４は互いに熔接される管の端のそれぞれの上
にほぼ滑り込めるような寸法をしている。熔接リング１４はまた管円周熔接装置
に特に有用な継手の心合わせを助けるような形をしている。熔接リング１４は焼
結、打ち抜き等のような通常の操作によってつくることができる。

【００３３】融剤１６はＬｉｂｕｒｄｉＤｉｍｅｔｒｉｃｓから市販されているＬＦＸ−
ＳＳ７融剤である。好ましくは、融剤１６は熔接リングの外表面１４ａおよび隣
接した管の表面の上に被覆する。表面に被覆すると、融剤の侵入特性が容易に強
化される。融剤１６は典型的には粉末の形で入手されるが、この場合液体の担体
と混合してペーストにし、これを手で熔接リング１４の上に刷毛塗りする。液体
担体は蒸発し、融剤は熔接リング１４にゆるく接着した状態で残る。熔接操作の
間融剤は好ましくは完全に消費されるが、必要に応じ融剤の残渣は最終的な熔接
物から容易に除去される。融剤は図に示されているように熔接リング１４の外側
の表面近くに保持されていることが好ましい。

【００３４】融剤１６は熔接物の中への熱の浸透を改良し、壁厚の機素を１回動かすだけで
熔接を行おうと試みた場合通常起こるサッギングまたは熔接物の断面に関する他
の潜在的な問題を減少させる。熱をもっと効率的に内側へ向け熔接プールの広が
りを減少させることにより、熔接操作において完全に侵入が行われるために使用
される電流は少なくなる。電流が少なくなると、小さい低出力の熔接ヘッドを用
い少ない供給電力で熔接することができ、熔接物の中におけるオーステナイトの
割合を維持する助けになる。

【００３５】操作する場合、管の区画３３および３９の端２８および３０はその間にある熔
接リング１４と互いに接触している。管円周熔接器１２は遮蔽ガスとしてアルゴ
ンを使用する電極を１回転動かす熔接操作を行うために用いられる。壁厚が０．
０９５インチ、管の直径が０．５インチの典型的な混粒鋼の管に対しては、熔接
電流５０アンペア、電圧９ボルト、電極移動速度２．１インチ／分を用いて許容
できる熔接物が得られる。この方法でつくられる熔接ヘッドはオーステナイト／
フェライトの比が５８／４２であり、侵入特性（熔接の深さ対最大の熔接幅の比
）が０．５の幅全体に沿って均一な断面をもっている。

【００３６】以上本発明を好適具体化例によって説明した。明らかに本明細書を読み理解す
ることによって修正および変更を行うことができる。これらのすべての修正およ
び変更はそれが添付特許請求の範囲およびその同等事項に入る限りにおいて本発
明に含まれるものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】壁厚の混粒鋼の管を熔接する本発明の装置。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年９月２６日（２００１．９．２６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項３５】二つの壁厚の混粒ステンレス鋼の管の隣接した端を連結する管円周熔接法において、（ａ）熔接すべき隣接した管の端によってつくられる熱影響区域に高難燃性融剤を被覆し、（ｂ）非パルス方式のアークを用いて管円周熔接を１回行って隣接した管の端をアーク溶接することを特徴とする方法。

【請求項３６】難燃性融剤はシリカ、チタニア、マグネシア、クロミアまたは酸化チタニウムの少なくとも１種を含んでいることを特徴とする請求項２９記載の方法。

【請求項３７】難燃性融剤はＣｒ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂およびチタンの酸化物の
混合物を含んでいることを特徴とする請求項３６記載の方法。

【請求項３８】難燃性融剤は約３０〜７０重量％の二酸化チタン、約２０〜７６重量％のＣｒ₂Ｏ₃、および約５〜２７重量％のＳｉＯ₂の混合物から成る
ことを特徴とする請求項３７記載の方法。

【請求項３９】熔接される管の壁厚が２ｍｍより大きいことを特徴とする請求項３８記載の方法。

【請求項４０】熔接される管の壁厚が２ｍｍより大きいことを特徴とする請求項３６記載の方法。

【請求項４１】熔接される管の壁厚が２ｍｍより大きいことを特徴とする請求項３５記載の方法。

【請求項４２】一緒に熔接される混粒鋼の管よりもオーステナイトを多量に含む鋼からつくられた熔接充填剤を熔接される隣接した管の端の間に置くことを特徴とする請求項３５記載の方法。

【請求項４３】熔接充填剤は一緒に熔接される管をつくる混粒鋼よりもニッケルを多量に含んでいることを特徴とする請求項４２記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者サプスフオード，チヤールズアメリカ合衆国オハイオ州44278トールマツジ・エミツトロード104 (72)発明者ウオルフ，エドウイン・エルアメリカ合衆国オハイオ州44087ツインズバーグ・アパートメント119エイ・ダローパークドライブ9977 Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB06 CC03 DD02 DD03 DD09 EA07 EA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高難燃性融剤の存在下において熔接を行い、混粒ステンレス
鋼の相構造をもつ熔接ビードをつくることを特徴とする混粒ステンレス鋼の部材
を溶接する方法。
【請求項２】難燃性融剤はシリカ、チタニア、マグネシア、クロミアまた
はＴｉＯの少なくとも１種を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】難燃性融剤はＣｒ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂およびチタンの酸化物の混
合物を含んでいることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】非パルス方式の電気アークを用いアーク熔接法により熔接を
行うことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】難燃性融剤の存在下において非パルス方式の電流により発生
させた熱を用いて混粒ステンレス鋼相構造および均一な断面をもつ熔接ビードを
つくることを特徴とする混粒ステンレス鋼の管をアーク熔接する方法。
【請求項６】熔接ビードは０．３３またはそれ以上の侵入特性をもってい
ることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】アーク熔接工程は、アークを発生させる電極と熔接される管
との間の間隙を大気中の酸素から遮蔽するように閉鎖されたシステムの中で行わ
れることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】熔接プールおよび高難燃性融剤に対して反応しない遮蔽ガス
を該間隙に吹き付けることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】遮蔽ガスは不活性ガスのヘリウム、アルゴン、ネオン、キセ
ノンまたはこれらの混合物であることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】熔接される混粒鋼をつくっている金属に比べニッケル含量
が高い熔接充填剤により熔接中につくられた熔接プールに他の合金用元素を供給
することを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】熔接される混粒鋼をつくっている金属に比べニッケル含量
が高い熔接充填剤により熔接中につくられた熔接プールに他の合金用元素を供給
することを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１２】難燃性融剤はシリカ、チタニア、マグネシア、クロミアま
たはＴｉＯの少なくとも１種を含んでいることを特徴とする請求項１１記載の方
法。
【請求項１３】難燃性融剤はＣｒ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂およびチタンの酸化物の
混合物を含んでいることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】該熔接工程は管円周熔接を１回行うことによって完了する
ことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１５】熔接充填剤材料からつくられた熔接リングは熔接される管
の端の間に配置されていることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】熔接リングは断面がＴ字形であって該リングは管の端に滑
り込めることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】融剤は熔接リングの外側の表面に供給されることを特徴と
する請求項１６記載の方法。
【請求項１８】難燃性融剤はシリカ、チタニア、マグネシア、クロミアま
たはＴｉＯの少なくとも１種を含んでいることを特徴とする請求項５記載の方法
。
【請求項１９】難燃性融剤はＣｒ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂およびチタンの酸化物の
混合物を含んでいることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項２０】該熔接工程は管円周熔接を１回行うことによって完了する
ことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項２１】熔接充填剤材料からつくられた熔接リングは熔接される管
の端の間に配置されていることを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２２】熔接リングは断面がＴ字形であって該リングは管の端に滑
り込めることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２３】融剤は熔接リングの外側の表面に供給されることを特徴と
する請求項２２記載の方法。
【請求項２４】（ａ）熔接される混粒ステンレス鋼の管に比べＮｉの含有
重量％が高い熔接リング、および（ｂ）該熔接リングの外側の表面上にある侵入改善用の融剤から成ることを特
徴とする混粒ステンレス鋼の管を熔接するためのインサート。
【請求項２５】熔接リングがつくられた後該リングの外側の表面に融剤が
被覆されている請求項２４記載のインサート。
【請求項２６】該融剤は熔接リングの金属マトリックスの一部であること
を特徴とする請求項２４記載のインサート。
【請求項２７】該充填剤材料は２５．１０．４．Ｌ材料から成ることを特
徴とする請求項２４記載のインサート。
【請求項２８】該融剤は酸化チタンであることを特徴とする請求項２４記
載のインサート。
【請求項２９】二つの壁厚の混粒ステンレス鋼の管の隣接した端を連結す
る管円周熔接法において、（ａ）熔接工程によってつくられる熔接ビードが混粒相構造をもつように選ば
れた熔接充填剤を熔接すべき隣接した管の端の間に置き、（ｂ）熔接充填剤によってつくられる熱影響区域および熔接される隣接した管
の端に高難燃性融剤を被覆し、（ｃ）非パルス方式のアークを用いて管円周熔接を１回行って隣接した管の端
をアーク溶接することを特徴とする方法。
【請求項３０】熔接充填剤は一緒に熔接される混粒鋼の管よりもオーステ
ナイトを多量に含む鋼からつくられていることを特徴とする請求項２９記載の方
法。
【請求項３１】充填剤の鋼は一緒に熔接される混粒鋼の管をつくるよりも
ニッケルを多量に含んでいることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３２】融剤は金属酸化物を含むことを特徴とする請求項２９記載
の方法。
【請求項３３】熔接充填剤はＴ字形の断面をもつ熔融リングであることを
特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３４】アークが連続的であることを特徴とする請求項２９記載の
方法。