JP2004181527A

JP2004181527A - Wire for mig welding of martensitic stainless steel pipe and welding method for the same pipe

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Publication number: JP2004181527A
Application number: JP2003048530A
Authority: JP
Inventors: Yukio Miyata; 由紀夫宮田; Mitsuo Kimura; 光男木村; Takaaki Toyooka; 高明豊岡; Koichi Yasuda; 功一安田; Tetsuya Sango; 哲也三五; Tamao Takatsu; 玉男高津; Teiichiro Saito; 貞一郎斉藤
Original assignee: JFE Steel Corp; Nippon Welding Rod Co Ltd
Current assignee: JFE Steel Corp; Nippon Welding Rod Co Ltd
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-07-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To propose a wire for MIG (metal inert gas) welding of a martensitic stainless steel pipe and a welding method for the martensitic stainless steel pipe which provides an excellent bead profile in all-position welding and can present a weld zone having high toughness. <P>SOLUTION: The wire for welding contains 0.02% or less C+N, 1.0% or less Si, 0.2-3.0% Mn, 11-15% Cr, 2-10% Ni, 0.01-0.30% REM, 0.01% or less O and comprises Fe and unavoidable impurities as the remainder, and is plated with Ni on its surface and with Cu on its upper layer. In addition, the wire for welding may contain either or both of Cu and Mo, either or both of V and Ti, either or both of Co and W, and one or more of Nb, Zr, Ta and B. With the use of such wires, the martensitic stainless pipes are welded on their circumference by MIG welding using shielding gas as inert gas in a state that the ends of the martensitic stainless pipes are made to butt against each other. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラインパイプとして好適なマルテンサイト系ステンレス鋼管のＭＩＧ溶接（ＭｅｔａｌＩｎｅｒｔＧａｓＷｅｌｄｉｎｇ）用ワイヤに係り、とくに全姿勢溶接でのビード形状に優れ、かつ高靭性を有する溶接部を得ることができるＭＩＧ溶接用ワイヤおよびＭＩＧ溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、生産される石油・天然ガスは、湿潤な炭酸ガスや硫化水素を含有するものが増加している。このような湿潤な炭酸ガスや硫化水素を含む石油・天然ガスは、炭素鋼や低合金鋼を著しく腐食することが知られている。こうした腐食性の石油・天然ガスをパイプラインで輸送するに際しては、ラインパイプ（鋼管）の防食対策として、腐食抑制剤の添加が一般的であった。しかし、腐食抑制剤の添加はコストの増加をもたらし、さらには環境汚染の問題もあって、その使用は困難となりつつあり、最近では、腐食抑制剤の添加を必要としない耐食性に優れた鋼管の使用が指向されるようになってきた。
【０００３】
耐食性に優れたラインパイプ用材料として、例えば、特許文献１、特許文献２に、ＣおよびＮを低減し、オーステナイト安定化元素を添加した、１１〜１５％程度のＣｒを含有する、溶接性に優れかつ炭酸ガス含有環境下での耐食性に優れたラインパイプ用低炭素マルテンサイト系ステンレス鋼管が提案されている。
ところで、ラインパイプは円周溶接により接続されるが、このような低炭素マルテンサイト系ステンレス鋼管を円周溶接するに際して、使用できる適切な溶接材料あるいは適切な溶接方法がなく、パイプラインの敷設に問題を残していた。このような問題に対し、例えば、特許文献３には、マルテンサイト系ステンレス鋼用溶接線材として、Ｃ：０．０１〜０．０４ｗｔ％、かつＣ＋Ｎ：０．０２〜０．０６ｗｔ％、Ｓｉ：０．０１〜０．５ｗｔ％、Ｍｎ：０．１〜２．０ｗｔ％、Ｃｒ：１１．０〜１５．０ｗｔ％、Ｎｉ：３．５〜７．０ｗｔ％、Ｍｏ：０．７〜３．０ｗｔ％、Ｎｂ：０．０１〜０．２ｗｔ％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる成分系が提案されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献３に記載された技術では、得られる溶接金属の靱性は、０℃でのシャルピー吸収エネルギーが１００Ｊ程度の靱性レベルであり、しかもこの程度の靱性を有する溶接金属を得るために１ｈｒ以上の後熱処理を要するなど、溶接施工性に問題を残していた。
パイプラインの敷設には、短時間の施工が要求される。とくに、海底パイプラインの敷設は、一般に、ラインパイプを敷設船上で円周溶接するが、敷設船の賃貸料が高価なため、敷設船上での溶接時間を短時間とすることが必須条件となる。したがって、長時間を要する予熱や後熱を必要とする溶接材料の使用は敬遠されることになる。また、パイプラインは厳寒の地に敷設されることも多いことから、ラインパイプには低温、例えば−４０℃での高靱性が要求される場合が多い。
【０００５】
このような要求に対し、例えば、特許文献４には、Ｃｒ：７．５〜１２．０％を含有するマルテンサイト系高Ｃｒ鋼を、Ｃ：０．００５〜０．１２％、Ｓｉ：０．０１〜１．０％、Ｍｎ：０．０２〜２．０％、Ｃｒ：１３．０〜１８．０％、Ｎｉ：３．０〜５．０％、Ｎ：０．０５〜０．１２％を含有し、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下に制限し、かつＣｒ当量／Ｎｉ当量比を１．６〜２．０に調整したステンレス鋼ワイヤを用いてガスシールドアーク溶接し、溶接金属組織を調整する溶接方法が記載されている。特許文献４に記載された技術では、予熱、後熱を必要とせず、強度と靭性に優れ、さらに耐食性に優れた高Ｃｒ鋼の溶接が可能となるとしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平４−９９１５４号公報
【特許文献２】
特開平４−９９１５５号公報
【特許文献３】
特開平７−１８５８７９号公報
【特許文献４】
特開平９−２９５１８５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献４に記載された技術では、ビードが凸形状となりやすく、そのため、融合不良等の溶接欠陥が生成しやすいという問題がある。また、さらに特許文献４に記載された技術では、全姿勢溶接において良好なビード形状を確保することが困難であり、全姿勢溶接が要求されるラインパイプの円周溶接に適用するには問題を残していた。
【０００８】
本発明は、上記した従来技術の問題を有利に解決し、ラインパイプとして好適なマルテンサイト系ステンレス鋼管の円周溶接用として好適な、全姿勢溶接でのビード形状に優れ、かつ高靭性を有する溶接部を得ることができ、さらにアーク安定性に優れたＭＩＧ溶接用ワイヤ、およびパイプライン用として好適な、高品質溶接部を得ることができるマルテンサイト系ステンレス鋼管の溶接方法を提案することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記した課題を達成するために、マルテンサイト系ステンレス鋼管ＭＩＧ溶接部のビード形状および溶接金属靭性に及ぼす各種要因について鋭意検討した。その結果、ＭＩＧ溶接ワイヤの表面にＮｉめっきを施したのちその上層としてＣｕめっきを施すことにより、湯流れ性が向上し、ビードが平坦化して、全姿勢溶接において融合不良等の溶接欠陥が抑制されるとともに、さらに密着性の高いめっき層が得られるためワイヤ送給性が向上し、ひいてはアーク安定性が向上するという知見を得た。また、ＭＩＧ溶接のシールドガスを酸化性ガスを含まない純不活性ガスとすること、およびＭＩＧ溶接ワイヤのＯ含有量を０．０１％以下に規制することにより、溶接金属中に持ち込まれるＯ量が低減し、溶接金属靭性が向上することを知見した。また、さらに、ＭＩＧ溶接ワイヤにＲＥＭを含有することにより、陰極点が形成されシールドガスを純不活性ガスとしても、アークが安定化し、良好な溶接部品質が確保できることを知見した。
【００１０】
本発明は、上記した知見に基づいて完成されたものである。
すなわち、本発明の要旨はつぎのとおりである。
（１）質量％で、Ｃ＋Ｎ：０．０２％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：０．２〜３．０％、Ｃｒ：１１〜１５％、Ｎｉ：２〜１０％、ＲＥＭ：０．０１〜０．３０％、Ｏ：０．０１％以下を含み、あるいはさらに、Ｃｕ：２％以下、Ｍｏ：４％以下のうちの１種または２種を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成を有し、表面にＮｉめっきおよびその上層としてＣｕめっきを施してなることを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼管ＭＩＧ溶接用ワイヤ。
（２）（１）において、前記組成に加えてさらに、Ｖ、Ｔｉのうちの１種または２種を合計で０．３質量％以下含有する組成とすることを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼管ＭＩＧ溶接用ワイヤ。
（３）（１）または（２）において、前記組成に加えてさらに、Ｃｏ、Ｗのうちの１種または２種を合計で４質量％以下含有することを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼管ＭＩＧ溶接用ワイヤ。
（４）（１）ないし（３）のいずれかにおいて、前記組成に加えてさらに、質量％で、Ｎｂ：０．２０％以下、Ｚｒ：０．２０％以下、Ｔａ：０．２０％以下、Ｂ：０．００５０％以下のうちの１種または２種以上を含有する組成とすることを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼管ＭＩＧ溶接用ワイヤ。
（５）質量％で、Ｃｒ：１０〜１４％、Ｎｉ：１．０〜７．０％を含むマルテンサイト系ステンレス鋼管の端部同士を突合せて、ＭＩＧ溶接により円周溶接するマルテンサイト系ステンレス鋼管の溶接方法であって、前記ＭＩＧ溶接で用いる溶接ワイヤを、質量％で、Ｃ＋Ｎ：０．０２％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：０．２〜３．０％、Ｃｒ：１１〜１５％、Ｎｉ：２〜１０％、ＲＥＭ：０．０１〜０．３０％、Ｏ：０．０１％以下を含み、あるいはさらに、Ｃｕ：２％以下、Ｍｏ：４％以下のうちの１種または２種を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成を有し、表面にＮｉめっきを施しさらにその上層としてＣｕめっきを施してなる溶接ワイヤとし、前記ＭＩＧ溶接におけるシールドガスを不活性ガスとすることを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼管の溶接方法。
（６）（５）において、前記溶接ワイヤが、前記組成に加えてさらに、Ｖ、Ｔｉのうちの１種または２種を合計で０．３質量％以下含有する組成を有することを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼管の溶接方法。
（７）（５）または（６）において、前記溶接ワイヤが、前記組成に加えてさらに、Ｃｏ、Ｗのうちの１種または２種を合計で４質量％以下含有する組成を有することを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼管の溶接方法。
（８）（５）ないし（７）のいずれかにおいて、前記溶接ワイヤが、前記組成に加えてさらに、質量％で、Ｎｂ：０．２０％以下、Ｚｒ：０．２０％以下、Ｔａ：０．２０％以下、Ｂ：０．００５０％以下のうちの１種または２種以上を含有する組成を有することを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼管の溶接方法。
（９）（５）ないし（８）のいずれかに記載のマルテンサイト系ステンレス鋼管の溶接方法を用いて溶接されてなるマルテンサイト系ステンレス鋼管溶接構造物。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の溶接用ワイヤは、マルテンサイト系ステンレス鋼管ＭＩＧ溶接用であり、溶接金属の組織がマルテンサイト相主体の組織となるように化学組成を調整することが必要となる。本発明でいう「マルテンサイト相主体の組織」とは、マルテンサイト相が面積率で８０％以上である組織をいうものとする。なお、マルテンサイト相以外は、δーフェライト相、残留オーステナイト相を含んでもよい。
【００１２】
まず、本発明の溶接用ワイヤの成分限定理由について説明する。なお、以下、組成における質量％は、単に％と記す。
Ｃ＋Ｎ：０．０２％以下
Ｃ、Ｎは、いずれも溶接金属の強度を大きく増加させる元素であるが、過剰の含有は靱性を劣化させ、あるいは溶接割れを発生させる。このため、本発明では所望の強度が確保できる範囲でできるだけ低減するのが好ましい。Ｃ＋Ｎが０．０２％を超えると、溶接金属の靱性を著しく低下させ、溶接割れを発生させるため０．０２％を上限とした。これにより、予熱、後熱処理が不要となり、溶接施工の工期が短縮でき、また施工コストの低減が図れる。なお、強度確保の観点からはＣ＋Ｎは０．０１０％以上とすることが好ましい。
【００１３】
Ｓｉ：１．０％以下
Ｓｉは、α相安定化元素であり、過剰の含有はδ−フェライト相を形成するため靱性劣化の原因となる。また、Ｓｉは脱酸元素であり、しかもアークを安定させ溶接作業性を向上させる作用を有する。このような効果は０．１％以上の含有で顕著に認められ、０．１％以上含有することが望ましいが、１．０％を超える含有は靱性を劣化させる。このため、Ｓｉは１．０％以下に限定した。
【００１４】
Ｍｎ：０．２〜３．０％
Ｍｎは、溶接金属の脱酸剤として作用するとともに、溶接金属の強度を増加させる。このような効果は０．２％以上の含有で認められるが、一方、３．０％を超える含有は強度が高くなりすぎ製造時に困難を伴う。このため、Ｍｎは０．２〜３．０％に限定した。
【００１５】
Ｃｒ：１１〜１５％
Ｃｒは、溶接金属の耐食性と強度を向上させる元素であり、本発明では、１１％以上の含有を必要とする。一方、１５％を超えて含有すると、溶接金属にδ−フェライトが残存し靱性が劣化する。このため、Ｃｒは１１〜１５％の範囲に限定した。
Ｎｉ：２〜１０％
Ｎｉは、オーステナイト安定化元素であり、δ− フェライトの生成を抑制し、溶接金属の靱性向上に有効に作用する。溶接金属の靱性確保の観点から２％以上の含有を必要とする。一方、１０％を超える含有は残留オーステナイト量が過大となり強度が低下する。このため、Ｎｉは２〜１０％の範囲に限定した。なお、より安定な靱性確保の観点から、好ましくは、２〜７％、より好ましくは５〜７％である。
【００１６】
ＲＥＭ：０．０１〜０．３０％
ＲＥＭ（希土類元素）は、とくにＣＯ_２、Ｏ_２等の活性ガスを含まないＡｒ、Ｈｅ等の純不活性ガス雰囲気中の溶接で溶融金属表面に陰極点を形成し、アークを安定化させる効果を有し、純不活性ガス雰囲気中の溶接を可能とする。また、ＲＥＭは、溶接金属の靭性低下の原因となる酸化物を低減する効果を有する。このような効果は、０．０１％以上の含有で認められるようになる。一方、０．３０％を超える含有は、溶接金属の靱性を劣化させるうえ、加工性も劣化させる。このため、本発明では、ＲＥＭは０．０１〜０．３０％に限定した。
【００１７】
なお、ＲＥＭは希土類元素の総称であるが、本発明では、溶接用ワイヤへのＲＥＭの添加はＬａ、Ｃｅ、Ｎｄ等の単独元素で上記した含有量となるように添加してもよい。また、ミッシュメタル等のＬａ、Ｃｅ、Ｎｄ等の元素を複合含有したもので添加してもよい。
Ｏ：０．０１％以下
ワイヤ中のＯは、溶接金属中の介在物を増加させ、溶接金属の靭性を劣化させるため、本発明ではＯはできるだけ低減する必要がある。Ｏを０．０１％を超えてワイヤ中に含有すると、溶接金属の靭性が顕著に低下する。このため、ワイヤ中のＯは０．０１％以下に限定した。なお、好ましくは０．００５％以下である。
【００１８】
本発明の溶接材料では、上記した主成分に加え、必要に応じ、つぎの各種元素を添加できる。
Ｃｕ：２％以下、Ｍｏ：４％以下のうちの１種または２種
Ｃｕ、Ｍｏは、溶接金属の耐食性と強度を増加させる作用を有し、必要に応じ１種または２種を含有できる。しかし、４％を超えるＭｏの含有は、溶接金属中にδ− フェライトが残存するとともに、金属間化合物を形成することで靱性を劣化させる。このため、Ｍｏは４％以下に限定するのが好ましい。なお、より安定な特性確保の観点から、好ましくは、２〜３％である。
【００１９】
また、２％を超えるＣｕの含有は、溶接材料の製造性を低下させる。このようなことから、Ｃｕは２％以下に限定するのが好ましい。なお、より好ましくは０．２〜１．５％である。
Ｖ、Ｔｉのうちの１種または２種：合計０．３％以下
Ｖ、Ｔｉは、いずれも炭化物、窒化物を形成し、強度を増加させる効果を有する元素であり、必要に応じ選択して１種または２種を含有できる。Ｖ、Ｔｉの合計量が０．３％を超えると、靭性劣化が著しくなるため、０．３％を上限とするのが好ましい。より好ましくは、合計で０．０３〜０．１５％である。
【００２０】
Ｃｏ、Ｗのうちの１種または２種：合計４％以下
Ｃｏ、Ｗはいずれも、不働態皮膜を安定化させることを通して、耐ＣＯ_２腐食性、耐孔食性を向上させる効果を有する元素であり、必要に応じ選択して１種または２種を好ましくは０．５％以上含有できる。一方、Ｃｏ、Ｗの合計量が４％を超えると、靱性劣化が著しくなるため、４％を上限とするのが好ましい。より好ましくは、合計で１〜３％である。
【００２１】
Ｎｂ：０．２０％以下、Ｚｒ：０．２０％以下、Ｔａ：０．２０％以下、Ｂ：０．００５０％以下のうちの１種または２種以上
Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｂはいずれも、炭窒化物生成を通して、強度、靱性ならびに耐ＣＯ_２腐食性を向上させる効果を有する元素であり、必要に応じ選択して１種または２種以上を含有できる。Ｎｂ：０．２０％、Ｚｒ：０．２０％、Ｔａ：０．２０％、Ｂ：０．００５０％を超えて含有すると、炭窒化物が粗大化し、逆に靱性が劣化する。このため、本発明では、Ｎｂ：０．２０％以下、Ｚｒ：０．２０％以下、Ｔａ：０．２０％以下、Ｂ：０．００５０％以下にそれぞれ限定することが好ましい。
【００２２】
残部Ｆｅおよび不可避的不純物
上記した成分以外の残部は実質的にＦｅである。不可避的不純物としては、Ｓ：０．０１％以下、Ｐ：０．０３％以下が許容できる。
本発明の溶接用ワイヤは、上記した組成を有する溶接ワイヤの表面に、Ｎｉめっきを施しさらにＮｉめっきの上層としてＣｕめっきを施してなる溶接用ワイヤである。溶接ワイヤの表面に、Ｎｉめっきおよびその上層としてＣｕめっきを施すことにより、湯流れ性が向上し、ビードが平坦化して、全姿勢溶接において融合不良等の溶接欠陥が抑制されるとともに、Ｃｕめっき単独よりアーク安定性がさらに向上する。
【００２３】
ＮｉめっきおよびＣｕめっきの厚さは、特に限定する必要はないが、Ｎｉめっきは０．０１〜１．０μｍ、Ｃｕめっきは０．１〜５μｍの範囲内とすることが好ましい。Ｎｉめっき厚が０．０１μｍ未満では、上記した全姿勢溶接における溶接欠陥の抑制、アーク安定化といった効果が得られない。一方、１．０μｍを超えると、逆にめっき密着性が低下するという問題がある。また、Ｃｕめっき厚が０．１μｍ未満では、全姿勢溶接における溶接欠陥の抑制効果が得られない。一方、５μｍを超えて厚くしても効果が飽和するため経済的に不利となる。
【００２４】
本発明の溶接ワイヤは、公知の溶製方法で上記した組成の溶鋼としたのち、連続鋳造法、造塊法等の公知の方法でワイヤ素材としたのち、該ワイヤ素材を公知の方法で線引きしてワイヤ（線材）とし、ついで、必要により焼鈍、酸洗処理を施され、さらに公知の方法でワイヤ表面にＮｉめっきおよびその上層としてＣｕめっきを施し、その後必要に応じさらに線引きして製品（溶接用ワイヤ）とする。
【００２５】
本発明のＭＩＧ溶接用ワイヤでＭＩＧ溶接される被溶接鋼管としては、公知のマルテンサイト系ステンレス鋼管がいずれも好適である。本発明で対象とするマルテンサイト系ステンレス鋼管は、つぎのような化学組成範囲を有する鋼管が好ましい。
マルテンサイト系ステンレス鋼管は、質量％で、Ｃ：０．０５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：０．１０〜３．０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：１０〜１４％、Ｎ：０．０５％以下、Ｎｉ：１．０〜７．０％を含み、あるいはさらにＭｏ：０．２〜３．５％および／またはＣｕ：０．２〜２．０％を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物とするのが好ましく、あるいはさらに、Ｖ：０．００５〜０．２０％、Ｎｂ：０．００５〜０．２０％、Ｔｉ：０．００５〜０．１０％、Ｚｒ：０．００５〜０．１０％のうちから選ばれた１種または２種以上を含有する鋼材とするのが好ましい。本発明で対象とするマルテンサイト鋼管では、母材靱性、溶接性を向上させるため、Ｃ、Ｎが低減される。Ｃは、０．０５％以下、好ましくは０．０２％以下、Ｎは０．０５％以下、好ましくは０．０２％以下である。
【００２６】
本発明のＭＩＧ溶接方法においては、溶接用ワイヤを、上記した範囲内の組成を有し、かつ表面にＮｉめっきおよびＣｕめっきを施されたワイヤとし、好ましくは上記した組成範囲のマルテンサイト系ステンレス鋼管を被溶接鋼管とし、被溶接鋼管の端部同士を突合せて、ＭＩＧ溶接により円周溶接して接合し、溶接構造物を得る。
【００２７】
なお、本発明では、ＭＩＧ溶接のシールドガスを、酸化性ガスを含有しない、１００％不活性ガスとすることが好ましい。溶接時のシールドガスを、酸化性ガスを含有しない１００％不活性ガスとすることにより、溶接金属中のＯ含有量が低減でき靭性が向上する。不活性ガスとしては、Ａｒガス、Ｈｅガス、およびそれらの混合ガスとすることが好ましい。また、本発明の鋼管のＭＩＧ溶接方法においては、溶接姿勢についてはとくに限定されず、下向き、立向き上進、立向き下進、上向きおよび横向きの全ての姿勢に適用できる。したがって、パイプライン敷設で一般的な水平固定管における下進振分け法などの全姿勢溶接が最も効果的である。
【００２８】
また、同一円周上に複数の溶接機を設置して、同時に溶接を行なうことも可能である。
【００２９】
【実施例】
（実施例１）
表１に示す組成、母材特性を有するマルテンサイト系ステンレス鋼管（３５５ｍｍφ×１７．８ｍｍ肉厚）をフラットニングして得た鋼板に、表２に示す組成とめっき厚さの、１．０ｍｍ φの溶接用ワイヤを用いて、自動ＭＩＧ溶接機により、下向き、横向き、上向き、立向き上進、立向き下進の各溶接姿勢でビードオンプレート溶接を行った。なお、溶接入熱は６〜１２ｋＪ／ｃｍとし、シールドガスは１００％不活性ガス（１００％Ａｒ、８０％Ａｒ＋２０％Ｈｅ、５０％Ａｒ＋５０％Ｈｅの３種）を用いた。
【００３０】
溶接後、ビード平坦度、溶接欠陥を調査した。ビード平坦度は、溶接線の中央部で溶接線方向と直交する断面でビード形状を観察し測定した。なお、ビード平坦度は、ビード高さ／ビード幅で定義される値である。ビード高さ、ビード幅は、図１に定義される値である。溶接欠陥の有無は、ＡＰＩＳｔａｎｄａｒｄ１１０４に準拠し、Ｘ線透過試験により求め、無欠陥の場合を○、欠陥発生した場合を×として評価した。
【００３１】
得られた結果を表３に示す。
【００３２】
【表１】

【００３３】
【表２】

【００３４】
【表３】

【００３５】
本発明例はいずれも、溶接姿勢によらず、平坦度０．１２未満の平坦なビードが得られ溶接欠陥の発生もない良好なビードが得られている。一方、Ｃｕめっきなしの比較例では、平坦度が０．２０以上と凸状のビートとなり、溶接欠陥が発生している。とくに、本発明範囲を外れる比較例では、上向き、横向き、立向き上進の溶接姿勢で凸形状のビードとなりやすいことがわかる。溶接ワイヤにＣｕめっきを施すことにより、溶接姿勢によらず、平坦度０．２０未満の平坦なビードが得られビード形状が向上するが、Ｃｕめっきに先立ちＮｉめっきを内層に施すことにより平坦度０．１２未満のさらに平坦なビードとなり、ビード形状がさらに向上している。
（実施例２）
表１に示す組成、母材特性を有するマルテンサイト系ステンレス鋼管（３５５ｍｍφ×１７．８ｍｍ肉厚）を被溶接鋼管とし、表２に示す組成およびめっき厚さの、１．０ｍｍ φの溶接用ワイヤを用いて、被溶接鋼管を固定し、自動ＭＩＧ溶接機により、下進振分け法で円周溶接し鋼管継手（溶接構造物）を作製した。なお、円周溶接の開先形状は図２に示すＵ型２０°開先とし、シールドガスは１００％不活性ガスとし、入熱は６〜１２ｋＪ／ｃｍとした。なお、シールドガスとして、一部、酸化性ガスを含む不活性ガスを用い、比較例とした。なお、ＲＥＭを含有しない溶接ワイヤを用いた継手Ｎｏ．Ｊ７ではアークが安定せず溶接できなかった。
【００３６】
得られた鋼管継手の溶接部について、ＡＰＩＳｔａｎｄａｒｄ１１０４に準拠し、Ｘ線透過試験により溶接欠陥の有無を調査し、さらにシャルピー衝撃試験により靭性を評価した。
溶接欠陥は、ＡＰＩＳｔａｎｄａｒｄ１１０４に準拠し、溶接部に存在する融合不良、ブローホール等の欠陥を調査し、無欠陥の場合を○、欠陥発生した場合を×として評価した。
【００３７】
また、靭性は、ＪＩＳＺ２２０２の規定に準拠したＶノッチ試験片を、ノッチ位置を溶接金属中央部として採取し、ＪＩＳＺ３１２８の規定に準拠して、シャルピー衝撃試験を実施し、−４０℃におけるシャルピー吸収エネルギーが９０Ｊ以上の場合に○、９０Ｊ未満の場合に×として評価した。
得られた結果を表４に示す。
【００３８】
【表４】

【００３９】
本発明範囲の溶接用ワイヤを用い、本発明範囲の溶接条件でＭＩＧ溶接した本発明例はいずれも、溶接欠陥の発生はなく、しかも良好な溶接部靭性を有している。一方、本発明範囲を外れる溶接用ワイヤ、および／または本発明範囲を外れる溶接条件を用いた比較例は、いずれも溶接が不可であるか、溶接欠陥が発生するか、溶接部靭性が低下している。
（実施例３）
表１に示す組成、母材特性を有するマルテンサイト系ステンレス鋼管（３５５ｍｍφ×１７．８ｍｍ肉厚）を被溶接鋼管とし、表５に示す組成およびめっき厚さの、１．０ｍｍ φの溶接用ワイヤを用いて、実施例２と同様に、被溶接鋼管を固定し、自動ＭＩＧ溶接機により、下進振分け法で円周溶接し鋼管継手（溶接構造物）を作製した。円周溶接の開先形状は、実施例２と同様に、図２に示すＵ型２０°開先とした。また、シールドガスは１００％不活性ガスとし、入熱は６〜１２ｋＪ／ｃｍとした。
【００４０】
得られた鋼管継手の溶接部について、実施例２と同様に、ＡＰＩＳｔａｎｄａｒｄ１１０４に準拠し、Ｘ線透過試験により溶接欠陥の有無を調査し、さらにシャルピー衝撃試験により靭性を評価した。
溶接欠陥の評価は、実施例２と同様に、ＡＰＩＳｔａｎｄａｒｄ１１０４に準拠し、溶接部に存在する融合不良、ブローホール等の欠陥を調査し、無欠陥の場合を○、欠陥発生した場合を×とした。
【００４１】
また、靭性の評価は、実施例２と同様に、ＪＩＳＺ２２０２の規定に準拠したＶノッチ試験を、ノッチ位置を溶接金属中央部として採取し、ＪＩＳＺ３１２８の規定に準拠して、シャルピー衝撃試験を実施して、−４０℃におけるシャルピー吸収エネルギーが９０Ｊ以上の場合に○、９０Ｊ未満の場合に×とした。
得られた結果を表６に示す。
【００４２】
【表５】

【００４３】
【表６】

【００４４】
本発明範囲の溶接用ワイヤを用い、本発明範囲の溶接条件でＭＩＧ溶接した本発明例はいずれも、溶接欠陥の発生はなく、しかも良好な溶接部靭性を有している。
本発明の溶接ワイヤを用い、本発明のＭＩＧ溶接方法を採用することにより、マルテンサイト系ステンレス鋼管の円周溶接が生産性高く、しかも安定して施工でき、優れた特性の溶接部を有する鋼管継手が得られる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、全姿勢溶接でのビード形状に優れ、かつ高靭性で溶接欠陥のない高品質の溶接部を得ることができ、マルテンサイト系ステンレス鋼管の円周溶接を生産性高くしかも安定して施工でき、産業上格段の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ビード高さ、ビード幅の定義を示す説明図である。
【図２】実施例で使用した開先形状を示す説明図である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wire for MIG welding (Metal Inert Gas Welding) of a martensitic stainless steel pipe suitable as a line pipe, and in particular, to obtain a weld having excellent bead shape and high toughness in all-position welding. The present invention relates to a MIG welding wire and a MIG welding method.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the number of produced petroleum and natural gas containing moist carbon dioxide and hydrogen sulfide has increased. Petroleum and natural gas containing such wet carbon dioxide gas and hydrogen sulfide are known to significantly corrode carbon steel and low alloy steel. When transporting such corrosive oil and natural gas through pipelines, addition of a corrosion inhibitor has been common as a means of preventing corrosion of line pipes (steel pipes). However, the addition of a corrosion inhibitor causes an increase in cost, and furthermore, there is a problem of environmental pollution, and its use is becoming difficult. Recently, a steel pipe having excellent corrosion resistance that does not require the addition of a corrosion inhibitor has been developed. Use is becoming more oriented.
[0003]
As a material for line pipes having excellent corrosion resistance, for example, Patent Documents 1 and 2 disclose about 11 to 15% of Cr, in which C and N are reduced and an austenite stabilizing element is added. Low carbon martensitic stainless steel pipes for line pipes that are excellent and have excellent corrosion resistance in an environment containing carbon dioxide gas have been proposed.
By the way, line pipes are connected by girth welding.When such low-carbon martensitic stainless steel pipes are girth-welded, there is no suitable welding material or a suitable welding method that can be used. Had left the problem. To cope with such a problem, for example, Patent Document 3 discloses that as a welding wire for martensitic stainless steel, C: 0.01 to 0.04 wt%, C + N: 0.02 to 0.06 wt%, and Si: 0.01-0.5 wt%, Mn: 0.1-2.0 wt%, Cr: 11.0-15.0 wt%, Ni: 3.5-7.0 wt%, Mo: 0.7- There has been proposed a component system containing 3.0 wt% and Nb: 0.01 to 0.2 wt%, with the balance being Fe and unavoidable impurities.
[0004]
However, according to the technology described in Patent Document 3, the toughness of the obtained weld metal is such that the Charpy absorbed energy at 0 ° C. is at a toughness level of about 100 J, and in order to obtain a weld metal having this degree of toughness. There was a problem in welding workability, such as a post-heat treatment of 1 hr or more.
Short-term construction is required for laying pipelines. In particular, when laying submarine pipelines, generally, line pipes are welded circumferentially on the laying ship, but since the rent of the laying ship is expensive, it is essential that the welding time on the laying ship be short. . Therefore, the use of welding materials that require a long time of preheating and postheating is avoided. In addition, since pipelines are often laid in extremely cold places, line pipes are often required to have high toughness at low temperatures, for example, -40 ° C.
[0005]
In response to such a requirement, for example, Patent Document 4 discloses a martensitic high Cr steel containing 7.5 to 12.0% of Cr, a C content of 0.005 to 0.12%, and a Si: 0 content. 0.01 to 1.0%, Mn: 0.02 to 2.0%, Cr: 13.0 to 18.0%, Ni: 3.0 to 5.0%, N: 0.05 to 0.12 %, P: 0.03% or less, S: 0.01% or less, and a gas shield using a stainless steel wire in which the Cr equivalent / Ni equivalent ratio is adjusted to 1.6 to 2.0. A welding method for adjusting the weld metal structure by arc welding is described. The technology described in Patent Document 4 does not require preheating and post-heating, and is capable of welding high Cr steel having excellent strength and toughness and excellent corrosion resistance.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-4-99154
[Patent Document 2]
JP-A-4-99155
[Patent Document 3]
JP-A-7-185879
[Patent Document 4]
JP-A-9-295185
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the technique described in Patent Literature 4 has a problem that a bead tends to have a convex shape, and thus welding defects such as poor fusion are likely to be generated. Further, with the technique described in Patent Document 4, it is difficult to secure a good bead shape in all-position welding, and there is a problem in applying it to circumferential welding of a line pipe that requires all-position welding. Had left.
[0008]
The present invention advantageously solves the above-mentioned problems of the prior art, and is suitable for circumferential welding of a martensitic stainless steel pipe suitable as a line pipe, has excellent bead shape in all-position welding, and has high toughness. It is an object of the present invention to propose a MIG welding wire which can obtain a welded portion and further has excellent arc stability, and a method for welding a martensitic stainless steel pipe which can obtain a high quality welded portion suitable for pipeline use. Aim.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have intensively studied various factors affecting the bead shape and weld metal toughness of a martensitic stainless steel pipe MIG weld in order to achieve the above object. As a result, by applying Ni plating to the surface of the MIG welding wire and then applying Cu plating as an upper layer, the flowability of the molten metal is improved, the bead is flattened, and welding defects such as poor fusion in all position welding are suppressed. In addition, it has been found that since a plating layer having higher adhesion can be obtained, the wire feedability is improved, and the arc stability is improved. Further, by using a pure inert gas containing no oxidizing gas as the shield gas for MIG welding and regulating the O content of the MIG welding wire to 0.01% or less, the amount of O brought into the weld metal is reduced. Was found to decrease, and the weld metal toughness improved. Further, it has been found that the inclusion of REM in the MIG welding wire forms a cathode spot, stabilizes the arc even when the shielding gas is a pure inert gas, and ensures a good welded part quality.
[0010]
The present invention has been completed based on the above findings.
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) In mass%, C + N: 0.02% or less, Si: 1.0% or less, Mn: 0.2 to 3.0%, Cr: 11 to 15%, Ni: 2 to 10%, REM: 0.01 to 0.30%, O: 0.01% or less, or further contains one or two of Cu: 2% or less and Mo: 4% or less, with the balance Fe and inevitable A martensitic stainless steel pipe MIG welding wire having a composition of impurities and having a surface plated with Ni and a Cu plating as an upper layer thereof.
(2) The martensitic stainless steel pipe according to (1), further including a composition containing 0.3% by mass or less of one or two of V and Ti in addition to the above composition. MIG welding wire.
(3) The martensitic stainless steel tube MIG according to (1) or (2), further comprising one or two of Co and W in addition to the above composition in a total amount of 4% by mass or less. Welding wire.
(4) In any one of (1) to (3), in addition to the above composition, Nb: 0.20% or less, Zr: 0.20% or less, Ta: 0.20% or less B: A martensitic stainless steel pipe MIG welding wire characterized by having a composition containing one or more of 0.0050% or less.
(5) A martensitic stainless steel pipe in which the ends of a martensitic stainless steel pipe containing 10 to 14% of Cr and 1.0 to 7.0% of Ni by mass% are butted together and circumferentially welded by MIG welding. A method for welding steel pipes, wherein a welding wire used in the MIG welding is, in mass%, C + N: 0.02% or less, Si: 1.0% or less, Mn: 0.2 to 3.0%, Cr: 11 to 15%, Ni: 2 to 10%, REM: 0.01 to 0.30%, O: 0.01% or less, or further, Cu: 2% or less, Mo: 4% or less A welding wire containing one or two kinds, the balance being Fe and inevitable impurities, having a surface plated with Ni and further plated with Cu as an upper layer. Activated gas Welding method of a martensitic stainless steel tube according to claim.
(6) In the constitution (5), the welding wire has a composition containing, in addition to the composition, one or two of V and Ti in a total of 0.3% by mass or less. Welding method for martensitic stainless steel pipe.
(7) In the constitution (5) or (6), in addition to the above composition, the welding wire further has a composition containing one or two of Co and W in total of 4% by mass or less. Method for welding martensitic stainless steel pipes.
(8) In any one of the constitutions (5) to (7), in addition to the composition, the welding wire may further contain, by mass%, Nb: 0.20% or less, Zr: 0.20% or less, Ta: 0. A method for welding a martensitic stainless steel pipe, characterized by having a composition containing one or more of 20% or less and B: 0.0050% or less.
(9) A martensitic stainless steel pipe welded structure welded using the method for welding a martensitic stainless steel pipe according to any one of (5) to (8).
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The welding wire of the present invention is used for MIG welding of a martensitic stainless steel pipe, and it is necessary to adjust the chemical composition so that the structure of the weld metal becomes a structure mainly composed of a martensite phase. The term “structure mainly composed of martensite phase” in the present invention means a structure in which the martensite phase has an area ratio of 80% or more. In addition to the martensite phase, the phase may include a δ-ferrite phase and a retained austenite phase.
[0012]
First, the reasons for limiting the components of the welding wire of the present invention will be described. Hereinafter, mass% in the composition is simply described as%.
C + N: 0.02% or less
Both C and N are elements that greatly increase the strength of the weld metal, but an excessive content degrades toughness or causes weld cracking. For this reason, in the present invention, it is preferable to reduce the strength as much as possible within a range where the desired strength can be secured. When C + N exceeds 0.02%, the toughness of the weld metal is remarkably reduced, and weld cracks occur, so the upper limit was made 0.02%. This eliminates the need for preheating and post-heating, thereby shortening the welding construction period and reducing the construction cost. From the viewpoint of securing the strength, it is preferable that C + N is 0.010% or more.
[0013]
Si: 1.0% or less
Si is an α-phase stabilizing element. Excess Si forms a δ-ferrite phase and causes deterioration of toughness. Further, Si is a deoxidizing element and has an effect of stabilizing an arc and improving welding workability. Such an effect is remarkably observed at a content of 0.1% or more, and it is desirable that the content be 0.1% or more. However, a content exceeding 1.0% deteriorates the toughness. For this reason, Si was limited to 1.0% or less.
[0014]
Mn: 0.2 to 3.0%
Mn acts as a deoxidizer for the weld metal and increases the strength of the weld metal. Such an effect is observed at a content of 0.2% or more, while a content exceeding 3.0% results in excessively high strength and difficulty in production. For this reason, Mn was limited to 0.2 to 3.0%.
[0015]
Cr: 11 to 15%
Cr is an element that improves the corrosion resistance and strength of the weld metal. In the present invention, Cr needs to be contained at 11% or more. On the other hand, when the content exceeds 15%, δ-ferrite remains in the weld metal and the toughness is deteriorated. For this reason, Cr was limited to the range of 11 to 15%.
Ni: 2 to 10%
Ni is an austenite stabilizing element, which suppresses the formation of δ-ferrite and effectively acts to improve the toughness of the weld metal. From the viewpoint of securing the toughness of the weld metal, the content of 2% or more is required. On the other hand, when the content exceeds 10%, the amount of retained austenite becomes excessively large and the strength is reduced. For this reason, Ni was limited to the range of 2 to 10%. In addition, from a viewpoint of ensuring more stable toughness, it is preferably 2 to 7%, more preferably 5 to 7%.
[0016]
REM: 0.01 to 0.30%
REM (rare earth element) is especially CO ₂ , O ₂ It has the effect of forming a cathode spot on the surface of the molten metal by welding in a pure inert gas atmosphere of Ar, He, etc. that does not contain an active gas and stabilizing the arc. Make it possible. REM also has the effect of reducing oxides that cause a decrease in toughness of the weld metal. Such an effect is recognized when the content is 0.01% or more. On the other hand, if the content exceeds 0.30%, the toughness of the weld metal is deteriorated and the workability is also deteriorated. For this reason, in the present invention, REM is limited to 0.01 to 0.30%.
[0017]
Although REM is a general term for rare earth elements, in the present invention, REM may be added to a welding wire so as to have the above-mentioned content with a single element such as La, Ce, or Nd. Further, a compound containing elements such as La, Ce, and Nd such as misch metal may be added.
O: 0.01% or less
Since O in the wire increases inclusions in the weld metal and degrades the toughness of the weld metal, it is necessary in the present invention to reduce O as much as possible. When O exceeds 0.01% in the wire, the toughness of the weld metal is significantly reduced. Therefore, O in the wire is limited to 0.01% or less. Incidentally, the content is preferably 0.005% or less.
[0018]
In the welding material of the present invention, the following various elements can be added, if necessary, in addition to the main components described above.
One or two of Cu: 2% or less, Mo: 4% or less
Cu and Mo have an effect of increasing the corrosion resistance and strength of the weld metal, and may contain one or two kinds as necessary. However, when Mo exceeds 4%, δ-ferrite remains in the weld metal and the toughness is deteriorated by forming an intermetallic compound. For this reason, Mo is preferably limited to 4% or less. In addition, from a viewpoint of securing more stable characteristics, it is preferably 2 to 3%.
[0019]
Further, if the content of Cu exceeds 2%, the productivity of the welding material is reduced. For this reason, Cu is preferably limited to 2% or less. The content is more preferably 0.2 to 1.5%.
One or two of V and Ti: 0.3% or less in total
V and Ti are both elements that form carbides and nitrides and have the effect of increasing the strength, and may contain one or two of them if necessary. If the total amount of V and Ti exceeds 0.3%, the toughness deteriorates significantly. Therefore, it is preferable to set the upper limit to 0.3%. More preferably, it is 0.03-0.15% in total.
[0020]
One or two of Co and W: 4% or less in total
Co and W are both CO-resistant through stabilizing the passive film. ₂ It is an element having the effect of improving the corrosion and pitting resistance, and one or two of them can be selected as needed, and preferably contain 0.5% or more. On the other hand, if the total amount of Co and W exceeds 4%, the toughness deteriorates remarkably, so it is preferable to set the upper limit to 4%. More preferably, it is 1 to 3% in total.
[0021]
Nb: 0.20% or less, Zr: 0.20% or less, Ta: 0.20% or less, B: One or more of 0.0050% or less
Nb, Zr, Ta, and B all provide strength, toughness and CO resistance through carbonitride formation. ₂ It is an element having an effect of improving corrosiveness, and one or two or more of them can be selected as necessary. If the content exceeds Nb: 0.20%, Zr: 0.20%, Ta: 0.20%, B: 0.0050%, carbonitrides become coarse, and conversely, toughness deteriorates. For this reason, in the present invention, it is preferable to limit to Nb: 0.20% or less, Zr: 0.20% or less, Ta: 0.20% or less, and B: 0.0050% or less.
[0022]
Remaining Fe and inevitable impurities
The balance other than the above components is substantially Fe. As unavoidable impurities, S: 0.01% or less and P: 0.03% or less are acceptable.
The welding wire of the present invention is a welding wire obtained by applying Ni plating to the surface of a welding wire having the above-described composition, and then applying Cu plating as an upper layer of Ni plating. By applying Ni plating and Cu plating as an upper layer on the surface of the welding wire, the flowability of the molten metal is improved, the bead is flattened, and welding defects such as poor fusion in all position welding are suppressed, and Cu plating is performed. Arc stability is further improved as compared with the case of using alone.
[0023]
The thicknesses of the Ni plating and the Cu plating need not be particularly limited, but it is preferable that the Ni plating be in the range of 0.01 to 1.0 μm and the Cu plating be in the range of 0.1 to 5 μm. If the Ni plating thickness is less than 0.01 μm, effects such as suppression of welding defects and arc stabilization in the above-described all-position welding cannot be obtained. On the other hand, when the thickness exceeds 1.0 μm, there is a problem that the plating adhesion decreases. If the Cu plating thickness is less than 0.1 μm, the effect of suppressing welding defects in all-position welding cannot be obtained. On the other hand, even if the thickness exceeds 5 μm, the effect is saturated, which is economically disadvantageous.
[0024]
The welding wire of the present invention is obtained by using a molten steel having the above-described composition by a known smelting method, then forming a wire material by a known method such as a continuous casting method and an ingot-forming method, and then drawing the wire material by a known method. The wire (wire material) is then subjected to annealing and pickling treatment as necessary, and further to Ni plating and a Cu plating as an upper layer on the surface of the wire by a known method. Welding wire).
[0025]
As a steel pipe to be welded by MIG welding with the MIG welding wire of the present invention, any known martensitic stainless steel pipe is suitable. The martensitic stainless steel pipe targeted in the present invention is preferably a steel pipe having the following chemical composition range.
The martensitic stainless steel pipe is expressed by mass%, C: 0.05% or less, Si: 1.0% or less, Mn: 0.10 to 3.0%, P: 0.03% or less, S: 0. 01% or less, Cr: 10 to 14%, N: 0.05% or less, Ni: 1.0 to 7.0%, or further Mo: 0.2 to 3.5% and / or Cu: 0 .2 to 2.0%, the balance being preferably Fe and inevitable impurities, or V: 0.005 to 0.20%, Nb: 0.005 to 0.20%, Ti: 0. It is preferable to use a steel material containing one or more selected from 0.005 to 0.10% and Zr: 0.005 to 0.10%. In the martensite steel pipe targeted in the present invention, C and N are reduced in order to improve base metal toughness and weldability. C is 0.05% or less, preferably 0.02% or less, and N is 0.05% or less, preferably 0.02% or less.
[0026]
In the MIG welding method of the present invention, the welding wire is a wire having a composition within the above-mentioned range and having a Ni-plated and Cu-plated surface, preferably a martensitic stainless steel having the above-described composition range. The steel pipe is used as a steel pipe to be welded, the ends of the steel pipes to be welded are butt-connected, and the circumference is welded and joined by MIG welding to obtain a welded structure.
[0027]
In the present invention, it is preferable that the shield gas for MIG welding is a 100% inert gas containing no oxidizing gas. By using a 100% inert gas containing no oxidizing gas as the shielding gas at the time of welding, the O content in the weld metal can be reduced and the toughness is improved. As the inert gas, it is preferable to use Ar gas, He gas, and a mixed gas thereof. Further, in the MIG welding method for steel pipes of the present invention, the welding posture is not particularly limited, and the present invention can be applied to all postures of downward, vertical upward, vertical downward, upward and lateral. Therefore, all-position welding, such as a downward distribution method, for a general horizontal fixed pipe in laying a pipeline is most effective.
[0028]
It is also possible to install multiple welding machines on the same circumference and perform welding at the same time.
[0029]
【Example】
(Example 1)
A steel sheet obtained by flattening a martensitic stainless steel pipe (355 mmφ × 17.8 mm thick) having the composition and base material properties shown in Table 1 was applied to a steel sheet having a composition and plating thickness shown in Table 2 of 1.0 mm. Bead-on-plate welding was performed using a φ welding wire by an automatic MIG welding machine in each of the following welding positions: downward, lateral, upward, vertical upward, and vertical downward. The welding heat input was 6 to 12 kJ / cm 2, and 100% inert gas (100% Ar, 80% Ar + 20% He, 50% Ar + 50% He) was used as the shielding gas.
[0030]
After welding, bead flatness and welding defects were investigated. The bead flatness was measured by observing the bead shape in a cross section orthogonal to the weld line direction at the center of the weld line. The bead flatness is a value defined by bead height / bead width. The bead height and bead width are the values defined in FIG. The presence or absence of a welding defect was determined by an X-ray transmission test in accordance with API Standard 1104, and was evaluated as を when there was no defect, and as X when a defect occurred.
[0031]
Table 3 shows the obtained results.
[0032]
[Table 1]

[0033]
[Table 2]

[0034]
[Table 3]

[0035]
In each of the examples of the present invention, a flat bead having a flatness of less than 0.12 was obtained irrespective of the welding posture, and a good bead without occurrence of welding defects was obtained. On the other hand, in the comparative example without Cu plating, the flatness was 0.20 or more, which became a convex beat, and a welding defect occurred. In particular, it can be seen that in comparative examples outside the scope of the present invention, the beads are likely to be convex in the upward, lateral, and vertical upward welding positions. By applying Cu plating to the welding wire, a flat bead having a flatness of less than 0.20 is obtained and the bead shape is improved irrespective of the welding position, but the Ni plating is applied to the inner layer prior to Cu plating to obtain a flatness. A flatter bead of less than 0.12 is obtained, and the bead shape is further improved.
(Example 2)
A martensitic stainless steel pipe (355 mmφ × 17.8 mm thick) having the composition and base metal properties shown in Table 1 was used as a steel pipe to be welded, and was used for welding of 1.0 mm φ having the composition and plating thickness shown in Table 2. The steel pipe to be welded was fixed by using a wire, and the steel pipe joint (welded structure) was produced by circumferential welding by an automatic MIG welding machine by a downward distribution method. In addition, the groove shape of the circumferential welding was a U-shaped 20 ° groove shown in FIG. 2, the shielding gas was 100% inert gas, and the heat input was 6 to 12 kJ / cm 2. In addition, as a shielding gas, an inert gas containing an oxidizing gas was partially used as a comparative example. In addition, the joint No. using a welding wire not containing REM was used. In J7, the arc was not stable and welding could not be performed.
[0036]
Regarding the welded portion of the obtained steel pipe joint, the presence or absence of welding defects was examined by an X-ray transmission test in accordance with API Standard 1104, and the toughness was evaluated by a Charpy impact test.
Welding defects were determined in accordance with API Standard 1104 by examining defects such as poor fusion and blowholes existing in the welded portion.
[0037]
The toughness was determined by taking a V-notch test specimen conforming to JIS Z 2202, taking the notch position as the center of the weld metal, and conducting a Charpy impact test according to JIS Z 3128, at -40 ° C. Was evaluated as ○ when the Charpy absorbed energy was 90 J or more, and as X when less than 90 J.
Table 4 shows the obtained results.
[0038]
[Table 4]

[0039]
In each of the examples of the present invention in which MIG welding was performed using the welding wire of the present invention under the welding conditions of the present invention, no welding defects were generated, and good weld toughness was obtained. On the other hand, the welding wire outside the scope of the present invention and / or the comparative examples using welding conditions outside the scope of the present invention are all unable to weld, cause welding defects, or have reduced weld toughness. ing.
(Example 3)
A martensitic stainless steel pipe (355 mmφ × 17.8 mm thick) having the composition and base metal properties shown in Table 1 was used as a welded steel pipe, and was used for welding of 1.0 mm φ having the composition and plating thickness shown in Table 5. In the same manner as in Example 2, the steel pipe to be welded was fixed using a wire, and the steel pipe joint (welded structure) was produced by circumferential welding using an automatic MIG welding machine by a downward distribution method. The groove shape of the circumferential welding was a U-shaped 20 ° groove shown in FIG. The shielding gas was 100% inert gas, and the heat input was 6 to 12 kJ / cm 2.
[0040]
About the welded part of the obtained steel pipe joint, it investigated the presence or absence of the welding defect by the X-ray transmission test according to API Standard 1104 similarly to Example 2, and also evaluated the toughness by the Charpy impact test.
Evaluation of welding defects was performed in the same manner as in Example 2, in conformity with API Standard 1104, by examining defects such as fusion defects and blowholes present in the welded portion. It was.
[0041]
The toughness was evaluated in the same manner as in Example 2 by performing a V notch test in accordance with JIS Z 2202, taking the notch position as the center of the weld metal, and measuring the Charpy impact in accordance with JIS Z 3128. The test was performed, and when the Charpy absorbed energy at −40 ° C. was 90 J or more, it was evaluated as ○, and when less than 90 J, it was evaluated as ×.
Table 6 shows the obtained results.
[0042]
[Table 5]

[0043]
[Table 6]

[0044]
In each of the examples of the present invention in which MIG welding was performed using the welding wire of the present invention under the welding conditions of the present invention, no welding defects were generated, and good weld toughness was obtained.
By using the welding wire of the present invention and adopting the MIG welding method of the present invention, a circumferentially welded martensitic stainless steel pipe can be stably constructed with high productivity, and a steel pipe having a welded portion with excellent characteristics. A joint is obtained.
[0045]
【The invention's effect】
Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to obtain a high-quality welded portion having excellent bead shape in all position welding, high toughness and no welding defects, and high productivity and stable circumferential welding of martensitic stainless steel pipe. It is possible to construct it with great effect in industry.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing definitions of bead height and bead width.
FIG. 2 is an explanatory view showing a groove shape used in the embodiment.

Claims

In mass%,
C + N: 0.02% or less, Si: 1.0% or less,
Mn: 0.2 to 3.0%, Cr: 11 to 15%,
Ni: 2 to 10%, REM: 0.01 to 0.30%,
O: 0.01% or less, or further contains one or two of Cu: 2% or less and Mo: 4% or less, and has a composition consisting of the balance of Fe and unavoidable impurities, A martensitic stainless steel pipe MIG welding wire, characterized in that a Ni plating and a Cu plating as an upper layer are applied to the Ni plating.

2. The martensitic stainless steel pipe MIG welding according to claim 1, wherein the composition further contains one or two of V and Ti in addition to the composition in a total amount of 0.3% by mass or less. For wires.

The wire for MIG welding of a martensitic stainless steel pipe according to claim 1 or 2, further comprising a total of 4% by mass or less of one or two of Co and W in addition to the composition.

In addition to the above composition, one or two types by mass% of Nb: 0.20% or less, Zr: 0.20% or less, Ta: 0.20% or less, B: 0.0050% or less 4. A wire for welding a martensitic stainless steel pipe MIG according to claim 1, wherein the wire has a composition containing the above.

Welding of a martensitic stainless steel pipe in which the ends of a martensitic stainless steel pipe containing 10% to 14% of Cr and 1.0% to 7.0% in mass% are butted together and circumferentially welded by MIG welding. A method, wherein the welding wire used in the MIG welding is, in mass%,
C + N: 0.02% or less, Si: 1.0% or less,
Mn: 0.2 to 3.0%, Cr: 11 to 15%,
Ni: 2 to 10%, REM: 0.01 to 0.30%,
O: 0.01% or less, or further contains one or two of Cu: 2% or less and Mo: 4% or less, and has a composition consisting of the balance of Fe and unavoidable impurities, A welding wire obtained by applying Ni plating and a Cu plating as an upper layer to the welding wire, and using a shielding gas in the MIG welding as an inert gas.

The martensite according to claim 5, wherein the welding wire further has a composition containing one or more of V and Ti in addition to the composition in a total amount of 0.3% by mass or less. Method for stainless steel pipes.

7. The martensite according to claim 5, wherein the welding wire further has a composition containing, in addition to the composition, one or two of Co and W in a total amount of 4% by mass or less. 8. Method for stainless steel pipes.

In addition to the composition, the welding wire may further include, by mass%, of Nb: 0.20% or less, Zr: 0.20% or less, Ta: 0.20% or less, and B: 0.0050% or less. The method for welding a martensitic stainless steel pipe according to any one of claims 5 to 7, wherein the method has a composition containing one or more kinds.

A martensitic stainless steel pipe welded structure welded using the method for welding a martensitic stainless steel pipe according to any one of claims 5 to 8.