JP2005118875A - 高Ｎｉ基合金溶接ワイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、耐食性、靭性、耐高温割れ性が高く、生産性と溶接性に優れたNi基合金溶接ワイヤを提供する。
【解決手段】 質量％で、Ｎｉ：５５〜７５％、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｍｏ及びＷのうちの１種または２種を合計量で６〜１２％、Ｃｕ：０．１〜３％、Ｓｉ：０．０１〜０．５％、Ｍｎ：０．００１〜２％を含有し、Ｎｂ：０．１％以下、Ｃ：０．１％以下、Ｎ：０．０５％以下、Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｏ：２００ｐｐｍ以下に制限し、かつ［Ｓ］＋［Ｏ］＜２３０ｐｐｍを満足し、残部がＦｅ及び上記不可避不純物からなる高Ｎｉ基合金溶接ワイヤ。
【選択図】 なし

Description

本発明は耐食性オーステナイト系ステンレス鋼、高合金の溶接に関し、詳しくは、ＹＵＳ２７０等に代表される高耐食オーステナイト系ステンレス鋼以上の耐食性を有し、靭性とワイヤ製造性に優れ、かつブローホール等の溶接欠陥の生じにくい溶接材料である高Ｎｉ基合金溶接ワイヤに関する。

種々の化学プラントや石油・天然ガスの輸送分野、あるいは海水利用技術等の厳しい使用環境に耐えうる各種の耐食材料の開発が進んでいる。特に腐食環境が厳しい箇所には高耐食オーステナイト系ステンレス鋼や高合金材料が使用され、そのほとんどの鋼構造物組み立ては溶接を用いて行なわれる。

一般的に溶接部に形成された溶接金属は凝固組織のまま腐食環境に供される場合、母材と比較してその組織の粗大化や不均一性のために、耐食性が劣るので、母材と同等以上の耐食性が要求される。そのため、現在では上述のような高耐食材料の溶接には、共金系を用いずに母材と同等以上の耐食性をもつ高Ｃｒ−高Ｍｏ含有の高Ｎｉ基合金溶接材料が使用されている。

高Ｎｉ基合金溶接材料の代表的なものとして、インコネル６２５（６０Ｎｉ−２２Ｃｒ−９Ｍｏ−３．５Ｎｂ）が知られているが、本来これは耐熱用の溶接材料であるため、Ｎｂ含有量が耐食性向上の点では必要以上に多く、溶接時に溶接部に高温割れが発生しやすい。さらに、室温強度は高いが、延性と靭性が低く、耐食構造用溶接材料としては問題が多い。
一方、Ｎｂが添加されていない高Ｎｉ基合金溶接材料としてハステロイ２７６（６０Ｎｉ−１５Ｃｒ−１５Ｍｏ−３．５Ｗ）では、Ｃが０．０１質量％以下と低く耐食性は良好であるが、Ｍｏ含有量が多いために溶接金属中にσ相などの金属間化合物が生成し、靭性が低いという欠点がある。

上記問題を解決するため、インコネル６２５相当の高Ｎｉ基合金溶接材料をベースに低Ｃ化、Ｎｂ無添加とした上でＮを多く添加し、耐高温割れ性および靭性を改善した高Ｎｉ基合金溶接ワイヤが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。しかし、これらのワイヤは溶接ワイヤ加工性が低く、生産性が非常に低く、溶接で得られる溶接金属の耐高温割れ性、靭性も改善されているものの十分とは言えない。また、ＭＩＧ溶接を行う場合にはブローホール等の溶接欠陥が発生しやすい。
この溶接時のブローホール発生に関しては、今までは、普通鋼およびステンレス鋼用溶接ワイヤでは、経験上ワイヤ中のＮ量が関係していることが知られている。しかしながら、高耐食性鋼の溶接で用いる高Ｎｉ基合金溶接ワイヤにおいては、ワイヤ中のＮ量とブローホール発生との関係を評価されていないのが現状である。

特開昭６３−２１２０９１号公報 特開平０１−２９３９９２号公報 特開平０７−２１４３７４号公報

従来知られている高Ｎｉ基合金溶接材料は耐溶接高温割れ性や靭性が十分ではなく、この成分系をベースとして耐食性、耐溶接高温割れ性を改善した溶接材料においても溶接ワイヤの生産性と溶接性の面で問題点が多く、今後の需要増に対応するには不十分である。 本発明は上記従来技術の問題点に鑑みて、耐食性、靭性、耐高温割れ性が高く、生産性と溶接性に優れたＮｉ基合金溶接ワイヤを提供することを目的とする。

本発明は、前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。

（１）質量％で
Ｎｉ：５５〜７５％
Ｃｒ：１８〜２５％
Ｍｏ及びＷのうちの１種または２種を合計量で６〜１２％
Ｃｕ：０．１〜３％
Ｓｉ：０．０１〜０．５％
Ｍｎ：０．００１〜２％
を含有し、
Ｎｂ：０．１％以下
Ｃ：０．１％以下
Ｎ：０．０５％以下
Ｐ：０．０１％以下
Ｓ：０．０１％以下
Ｏ：２００ｐｐｍ以下
に制限し、かつ［Ｓ］＋［Ｏ］＜２３０ｐｐｍを満足し、残部がＦｅ及び不可避不純物からなることを特徴とする高Ｎｉ基合金溶接ワイヤ。
但し、上記［Ｓ］はＳの含有量（質量％）、上記［Ｏ］はＯの含有量（ｐｐｍ）を示す。

（２）さらに、質量％で、Ｍｇ：０．０００２〜０．０１％およびＣａ：０．０００２〜０．０１％のうちの１種または２種を含有し、かつ下記（１）式で定義されるΔＳが−０．０１超〜０．０１未満％であることを特徴とする上記（１）に記載の高Ｎｉ基合金溶接ワイヤ。
ΔＳ＝［Ｓ］−０．８［Ｃａ］−０．３［Ｍｇ］・・・（１）
但し、上記［Ｓ］、［Ｃａ］、［Ｍｇ］はそれぞれＳ、Ｃａ、Ｍｇの含有量（質量％）を示す。

（３）さらに、質量％で、Ｔｉ：０．０１〜０．４％を含有することを特徴とする上記（１）または（２）に記載の高Ｎｉ基合金溶接ワイヤ。

（４）さらに、質量％で、Ａｌ：０．０１〜０．４％を含有することを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の高Ｎｉ基合金溶接ワイヤ。

（５）さらに、質量％で、B：０．０００３〜０．００１％を含有することを特徴とする上記（１）〜（４）の何れか１項に記載の高Ｎｉ基合金溶接ワイヤ。

（６）さらに、質量％で、Ｃｏ：０．１〜５％を含有することを特徴とする前記（１）〜（５）の何れか１項に記載の高Ｎｉ基合金溶接ワイヤ。

本発明によれば、従来の溶接ワイヤに比べ同等以上の溶接金属の耐食性を有し、かつ靭性、耐高温割れ性、溶接性、および溶接ワイヤの生産性を大きく改善した高Ｎｉ溶接ワイヤを提供することが可能となる。

本発明者らは、種々の高Ｎｉ基合金溶接ワイヤを用いて溶着金属を作製し、それらの諸特性を調べた結果、以下の知見を得た。
すなわちインコネル６２５相当の高Ｎｉ基合金溶接材料に対して、Ｎｂを含有させず、Ｃ含有量を０．０１質量％以下に低減することによって、溶接金属の耐高温割れ性、延性、靭性が大幅に改善される。

また、さらに、Ｎ含有量を０．０５質量％以下に制限することによって、溶接ワイヤの熱間変形抵抗が低下し溶接ワイヤ製造時の生産性が大幅に向上するとともに、溶接金属の靭性が改善され、さらに溶接時のブローホールの発生も抑えられる。

また、さらに、［Ｓ］＋［Ｏ］＜２３０ｐｐｍ（但し、［Ｓ］、［Ｏ］はそれぞれＳ、Ｏの質量％）に制限することにより、溶接ワイヤ製造時の鍛造性と熱間加工性がさらに改善される。

また、さらに、Ｃｕの添加は硫酸環境等、特に非酸化性環境での溶接金属の耐食性改善に有効であり、溶接金属の強度を向上させるにはＣｏの添加が有効である。

次に本発明の成分限定理由について述べる。
なお、以下に示した「％」は、特に説明がない限り、「質量％」を意味するものとする。

Ｎｉは溶接金属のマトリックスを構成する主要元素であり、後述するＭｏ、Ｗが偏析し、脆くかつ耐食性に有害な金属間化合物の析出を促進させ、その結果、溶接金属の靭性および延性が低減し、耐食性の低下することを防ぐためには、本発明溶接ワイヤ中のＮｉ含有量は５５％以上とする必要がある。

一方、溶接金属の耐食性を向上させる主要元素であるＣｒ等の添加元素の量を確保するため、Ｎｉ含有量の上限を７５％とする。

ＣｒはＮｉと同様に溶接金属マトリックスの耐食性を向上させるための主要元素であり、その効果を十分に得るためには１８％以上の含有が必要である。
一方、多量に含有するとワイヤの製造性が著しく低下するとともに、溶接金属の耐食性に有害な金属間化合物の析出を促すため、それらを考慮してその含有量の上限を２５％とした。

Ｍｏ、Ｗはいずれも溶接金属マトリックス中に固溶して、耐食性、強度を向上させるために必要な元素である。これらの効果を十分に得るためにはＭｏおよびＷの１種又は２種を合計量で６％以上含有する必要がある。
一方、ＭｏおよびＷの１種又は２種を合計量で１２％を超えると耐食性、延性、靭性に有害な金属間化合物の生成を著しく促進するためその上限を１２％とした。

Ｃｕは硫黄環境等の非酸化性環境や中性環境での溶接金属の耐食性を改善する元素であり、そのために０．１％以上の添加が必要である。
しかし、多量に含有すると熱間加工性が低下し、溶接ワイヤの生産性を害する上、塩化物含有酸化性環境での溶接金属の耐食性も害することから、これらを考慮してその含有量の上限を３％とした。

Ｓｉは、溶製時に脱酸元素として０．０１％以上含有されるが、多量に含有すると溶接熱サイクル中に高Ｃｒ−高Ｍｏ系の金属間化合物であるσ相の生成、析出を著しく促進し、その結果、溶接金属の耐食性、延性、靭性が低下するため、Ｓｉ含有量の上限を０．５％としたが、０．２％とすることが好ましい。

Ｍｎは脱酸元素であり、また、同時にＮの固溶も促進するため０．００１％好ましくは０．０１％以上の含有が必要である。
一方、多量に含有すると溶接金属の耐食性等に有害な金属管化合物の析出を促すため、その含有量の上限を２％とした。

Ｎｂは溶接金属の靭性、高温割れ感受性を著しく阻害する元素であり、かつ高強度、低延性となるため溶接ワイヤ製造面にも影響を及ぼすため、できる限り低減する必要がある。本発明では、溶接金属の靭性および高温割れ感受性を阻害せず、かつ延性低下による溶接ワイヤの加工性の低減が問題とならないＮｂ含有量の上限として０．１％を上限とした。
なお、溶接金属の靭性、高温割れ感受性、および、溶接ワイヤ加工性をより向上するためにはＮｂ含有量の上限を０．０５％とするのが好ましい。

Ｃは不可避不純物元素であり、本発明が対象とする高Ｎｉ含有溶接金属において特にＣｒと結合しやすく、粒界等に炭化物として析出し、耐食性や延性・靭性を阻害すると共に、Ｍｏ、Ｗとも結合して耐溶接高温割れ性も低下させるため極力低下させることがこのましい。
したがって、Ｃ含有量はできるだけ低減するのが好ましいが、工業的かつ経済的な観点からその含有量の上限を０．１％とした。

Ｎは従来ワイヤでは０．１％以上添加することにより、溶接金属の延性と靭性に悪影響を及ぼさずに強度と耐食性を改善すると考えられてきた。しかし、本発明者らは、Ｎがワイヤ生産性の指標となる熱間押出変形抵抗の増大や破断絞り値の低下を招くこと、および溶接時のブローホール発生量を増大させる、という知見からワイヤ中のＮ含有量はできる限り低減することが好ましいことが判り、これらの理由で不可避的不純物として含有されるＮ含有量の上限を０．０５％とした。

Ｐ、Ｓはいずれも不可避的不純物元素であり、両者とも溶接高温割れ感受性を著しく阻害する元素である。また、多層溶接や補修溶接等の多重熱サイクル中に粒界脆化も促進する。また、Ｓは溶接ワイヤの熱間加工性に著しく影響を及ぼす。
したがって、両元素ともできるだけ低減する必要があり、いずれも含有量の上限を０．０１％に制限した。

ＯはＳと同じように溶接ワイヤの熱間加工性に著しく影響を及ぼす不可避不純物元素であるため、２００ｐｐｍ以下に制限した。

上記のＳおよびＯは溶接ワイヤの熱間加工性に著しく影響を及ぼす元素であり、 ＳとＯの含有量の合計が２３０ｐｐｍ以上の場合には溶接ワイヤの製造時に割れが発生する頻度が高くなる。
したがって、溶接ワイヤの熱間加工性を向上させるために、上記のようにＳおよびＯのそれぞれの含有量を制限するとともに、［Ｓ］＋［Ｏ］＜２３０ｐｐｍを満足させることとした。
但し、［Ｓ］はＳの含有量（質量％）、［Ｏ］はＯの含有量（ｐｐｍ）を示す。
なお、特にＳは極微量でも固溶Ｓが存在すると粒界強度を低下させ、溶接ワイヤの熱間加工性を低下させる原因となることから上記の制限範囲内で可能な限り少なくすることが好ましい。

以上が本発明溶接ワイヤに含有する基本成分であり、残部は原料から混入するＦｅおよび不可避的不純物である。

また、本発明溶接ワイヤでは、前記基本成分に加え、以下の目的に応じて、さらに、Ｍｇ、Ｃａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂ、Ｃｏを選択的に単独あるいは複合して添加することができる。

Ｍｇ、Ｃａは何れもＳと硫化物を形成し、鋼中固溶Ｓによる粒界強度低下を抑制する作用があり、比較的微量の添加でワイヤの熱間加工性を改善する効果が得られる。この効果を得るためには、ＭｇおよびＣａの１種または２種の含有量の下限は、それぞれ０．０００２％とするのが好ましい。一方、Ｍｇ、Ｃａを過度に含有させると固溶状態のＭｇやＣａが逆にワイヤの熱間加工性が低下し、また、溶接時のアークが不安定になり溶接性も低下する。このため、Ｍｇ、Ｃａの含有量の上限をそれぞれ０．０１％とするのが好ましい。
また、ＭｇおよびＣａの１種または２種を含有させ、粒界強度低下の原因となる鋼中固溶Ｓ量を低減し、ワイヤ熱間加工性を安定して充分に向上させるためには、上記ＭｇおよびＣａの各含有量の規定に加えて、下記（１）式で定義されるＭｇおよびＣａとＳ含有量との関係から決まるＳ固溶量の指標である、ΔS を−０．０１超〜０．０１未満％とすることが好ましい。
ΔＳ＝［Ｓ］−０．８［Ｃａ］−０．３［Ｍｇ］・・・（１）
但し、上記［Ｓ］、［Ｃａ］、［Ｍｇ］はそれぞれＳ、Ｃａ、Ｍｇの含有量（質量％）を示す。

Ｔｉは炭窒化物生成元素であり、溶接時に溶接金属においてＣｒ炭化物の生成に起因するＣｒ欠乏層の形成を抑制し、ワイヤの熱間加工性を改善させる効果をもつ。この効果を安定して充分に得るためには、その含有量の下限を０．０１％とするのが好ましい。一方、Ｔｉは過度に含有すると溶接時のアーク安定性を劣化させ、溶接性を低下させるため、その含有量の上限を０．４％とするのが好ましい。

Ａｌはワイヤ中に脱酸材として添加され、ワイヤの熱間加工性を改善する作用、効果がある。この効果を安定して充分にえるためにその含有量の下限を０．０１％とするのが好ましい。一方、Ａｌは過度に含有すると逆にワイヤの熱間加工性を低下させ、また、溶接金属の耐食性を低下させるため、その含有量の上限を０．４％とするのが好ましい。

Ｂは微量添加によりワイヤの熱間加工性を改善する作用、効果を有するため、その効果を充分に得るためにその含有量を０．０００３％とするのが好ましい。一方、過度にＢを含有すると、低融点のボライドを形成し、ワイヤの熱間加工性および靭性を劣化させるため、その含有量の上限を０．００１％とするのが好ましい。

Ｃｏは通常のＮｉ基合金ワイヤ中に含有されている元素であるが、本発明では、溶接金属の強度の改善のために、通常の含有量より多い０．１％以上を含有するのがこのましい。
一方、その含有量が５％を超えると溶接ワイヤの製造性が低下するため、その含有量の上限を５％とした。

なお、本発明溶接ワイヤは、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接、プラズマ溶接、サブマージアーク溶接等の溶接法におけるソリッドワイヤとして使用されるほか、フラックス入り溶接用ワイヤの外皮や被覆アーク溶接棒の心線としても使用することができる。

本発明溶接ワイヤは上述の通りＮ含有量が低いため、ワイヤ製造時に従来ワイヤに比べて熱間押出変形抵抗が低く、インゴットから鍛造、熱間圧延、冷間圧延に至る一連の線引き加工において、断線による歩留の低下や線引き速度の低下を抑制できる。

また、これらは、ＹＵＳ２７０（２０Ｃｒ−１８Ｎｉ−６Ｍｏ−０．２Ｎ）に代表される高耐食オーステナイト系ステンレス鋼およびインコネル６００（７６Ｎｉ−１５Ｃｒ−８Ｆｅ）に代表される高耐食高合金の溶接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等にも適用できる。

以下、実施例にて本発明を説明する。
表１に示す９種類の成分で真空溶解し、鍛造、熱間圧延、冷間圧延で高Ｎｉ基合金溶接ワイヤ（ワイヤ径：１．２ｍｍ）を作製した。
表中のＮｏ．１〜８は本発明例であり、Ｎｏ．９〜１１の比較例は、従来広く用いられてきたインコネル６２５相当の溶接ワイヤ、Ｎｏ．１２〜１４の比較例は、それらの成分系に対してＮｂを含有させず、Ｎ添加によって耐食性と耐高温割れ性を改善した溶接ワイヤ、Ｎｏ．１５〜１７の比較例はＣｒ、Ｍｏの添加元素の含有量が本発明範囲から外れた溶接ワイヤである。

これらのワイヤを用いて高耐食材料をＴＩＧ溶接法にて溶接した。
なお、母材として用いた高耐食材料はＡＳＴＥＭ−Ａ２４０−Ｓ３１２５４相当の高耐食オーステナイト系ステンレス鋼であり、化学成分は表２に示した通りである。母材は９ｍｍ厚の鋼板を用い、溶接開先形状はＵ開先（５Ｒ、１５°、ルートフェイス：１ｍｍ）でギャップは０ｍｍとした。
また、ＴＩＧ溶接はシールドガスをＡｒ、溶接電流２００Ａ、溶接電圧１２Ｖ、溶接速度１０ｃｍ／ｍｍの条件で行った。

溶接により作製した継ぎ手部から試験片を製作し、耐食性については、耐孔食性、耐粒界腐食性、全面腐食性を調べた。
耐孔食性は塩化物環境での臨界孔食発生温度（ＣＰＴ）を求めることにより評価した。なお、腐食環境としては、ＪＩＳ−Ｇ０５７８−１９８１に定める６％塩化第二鉄＋０．０５Ｎ塩酸水溶液を用いた。臨界孔食発生温度は、５℃間隔で管理された腐食環境に２４時間浸漬し、孔食の発生しない最高温度を求め、それと定めた。
また、耐粒界腐食性および全面腐食性についてはそれぞれ６５％沸騰硝酸および１０％沸騰硫酸中に、前者は４８時間、後者は６時間浸漬して、腐食減量によって評価した。それぞれの耐腐食性評価試験の試験片はいずれも溶接部を中央に含むように３０ｍｍ×３０ｍｍの大きさを採取し、余盛りを削除して元厚（９ｍｍ）のまま用いた。

一方、試験片の機械的特性は溶接金属引張試験、溶接金属のシャルピー衝撃試験、溶接継ぎ手の表・裏曲げ試験から評価した。

溶接金属引張試験はＪＩＳ−Ｚ３３２１−１９９９に準拠してＳＵＳ３０４鋼板の開先部に所定の溶接ワイヤを用いてＴＩＧ溶接でバタリング処理を施した後、同ワイヤを用いてＴＩＧ溶接で積層した試験体を作製し、溶接金属の中央からＪＩＳ−Ａ２号（ＪＩＳ−Ｚ３１１１−１９８６）の全溶着引張試験片を採取し、引張強度を求めた。

シャルピー衝撃試験は、溶接方向と垂直方向からサブサイズシャルピー試験片（７．５ｍｍ厚×１０ｍｍ幅×５５ｍｍ長）を採取し、０℃にて試験し吸収エネルギーを求めた。
曲げ試験片は、溶接継ぎ手から溶接方向と垂直方向から余盛りを削除した試験片（９ｍｍ厚×３０ｍｍ幅×２５０ｍｍ長）を採取し、溶接部を表または裏からローラ曲げ（ＪＩＳ−Ｚ３１２４−１９６０、曲げ半径Ｒ＝２０ｍｍ）し、溶接継ぎ手の曲げ延性を評価した。

また、それぞれの溶接ワイヤの溶接高温割れ感受性をＣ型ジグ拘束突き合わせ溶接割れ試験（ＪＩＳ−Ｚ３１５５−１９７４）により調べた。
試験片としては、上記溶接継ぎ手特性評価に用いたのと同じ９種類の耐食材料を用い、ＴＩＧ溶接により各溶接ワイヤによる溶接部の割れを調べた。

また、ワイヤの熱間変形抵抗は両端拘束型捩り試験機にて中捩り試験を行い、中捩り試験のトルクから熱間変形抵抗を計算した。
破断絞り値は比較例ワイヤを用い、溶接金属からＡ型高温引張試験片を採取し、高温引張試験後に測定した。
溶接時のブローホール発生量は表１に示す各溶接ワイヤを用いてＭＩＧ溶接を行い、試験体を作製した。その溶接ビードからＸ線透過写真を撮影し、溶接長５００ｍｍ中に存在するブローホールの数を測定し、Ｎ量とブローホール発生量の関係を調べた。

表３にそれぞれの腐食試験の結果を示し、表４に機械試験、高温割れ試験およびブローホール発生量の結果を示す。

耐孔食性に関して、本発明例Ｎｏ．１〜８の溶接ワイヤを用いた場合の溶接継ぎ手のＣＰＴはＮ添加により耐食性が強化されたＮｏ．１２〜１４に対してはやや劣る例があるものの、いずれもＣＰＴは６０〜７０℃の範囲にあり、比較例Ｎｏ．９〜１１とほぼ同等以上である。なお、母材のＣＰＴは７５〜８０℃であった。
耐粒界腐食性、全面腐食性についてもそれぞれ６５％沸騰硝酸試験、１０％硫酸試験の結果、本発明例Ｎｏ．１〜８の溶接ワイヤは比較例Ｎｏ．９〜１４とほぼ同等またはそれ以上の耐食性を有している。
また、比較例Ｎｏ．１５〜１７についてはワイヤ中のＣｒ量またはＭｏ量が少ないために、いずれの耐食性試験に対しても発明例および他の比較例と比べて明らかに耐食性が劣る結果となった。
このように種々の試験結果から、本発明の耐腐食性は、比較例に比べて同等またはそれ以上の優れた耐食性を有することがわかった。

機械的特性について、シャルピー衝撃試験の結果から本発明例Ｎｏ．１〜８のワイヤによる溶接部は比較例Ｎｏ. ９〜１７のいずれに対しても著しく衝撃吸収エネルギー値が改善されている。
また、強度に関して、比較例Ｎｏ. ９〜１４はＮｂまたはＮを多く添加している効果で強度は高いものの、本発明例Ｎｏ．１〜８の溶接ワイヤによる溶接金属の強度は母材と同等程度と十分な強度を有している。
また、本発明例の中でＮｏ．３はＮｏ．１とＮｏ．２に対して２０〜３０ＭＰａ強度が改善しており、Ｃｏ添加の効果が認められた。
曲げ試験では全ての場合において本発明例Ｎｏ．１〜８では欠陥、割れは認められず、曲げ延性は良好であった。

溶接高温割れ試験の結果からは比較例Ｎｏ．９〜１１では割れ感受性が非常に高く、高温割れが多く発生したのに比べて、本発明例Ｎｏ．１〜８の溶接ワイヤは優れた耐溶接高温割れ性を示した。

破断絞り値についてはワイヤの生産性と密接な関係があり、破断絞り値が６０％以上ないとワイヤ製造における線引き加工時に破断を起こす可能性が非常に高くなる。この場合ワイヤ線引き加工能率が低下、鍛造等の余分な中間行程を付与する必要も生じるため、ワイヤの生産性は著しく低下する。

図１は両端拘束型捩り試験機にて中捩り試験を行い、熱間変形抵抗を計算した結果であり、熱間押出変形抵抗に及ぼすＮ含有量の影響を表している。Ｎ量が０．０５％以上となると熱間押出変形抵抗が１００ＭＰａを超えるため線引き加工能率が低下、中間工程が必要となってくるため溶接ワイヤ製造時の生産性が著しく低下する。
図２に実施例Ｎｏ．１〜１４の各溶接ワイヤの溶接金属から高温引張試験片を採取し、高温引張試験後の破断絞り値を調べた結果を示す。

比較例のＮｏ．９〜１４はいずれもＮｂまたはＮが多く添加されているために破断絞り値６０％以下と低い。
一方、本発明例であるＮｏ．１〜８のワイヤはいずれも破断絞り値６０％以上と高くワイヤの生産性に優れている。
表４及び図３に実施例の各溶接ワイヤを用いてＭＩＧ溶接を行い、その溶接ビードのＸ線透過写真を撮影し、溶接長５００ｍｍ中に存在するブローホールの数を測定した結果を示す。
Ｎ含有量が０．０５％以下の場合にはブローホールの数も少なく良好な溶接であるが、Ｎ添加量が高いＮｏ．１２〜１４の比較例ワイヤでは溶接時にブローホールの発生が顕著となった。
Ｎ無添加であるＮｏ.1〜８本発明例ではブローホール発生量が非常に少なく、溶接性に優れていると言える。

以上の実施例の結果からわかるように本発明は耐食性、靭性、耐溶接高温割れ性に優れ、ブローホールの少ない継ぎ手を製作可能にし、また熱間押出変形抵抗が低く、破断絞り値が高いため、ワイヤ製造時における生産効率を大きく改善することが可能になる。

溶接ワイヤ中のＮ含有量と熱間押出変形抵抗との関係グラフである。 溶接ワイヤの温度と破断絞り値との関係グラフである。 溶接ワイヤ中のＮ含有量と溶接時ブローホール発生量との関係グラフである。

Claims (6)

1. 質量％で
   Ｎｉ：５５〜７５％
   Ｃｒ：１８〜２５％
   Ｍｏ及びＷのうちの１種または２種を合計量で６〜１２％
   Ｃｕ：０．１〜３％
   Ｓｉ：０．０１〜０．５％
   Ｍｎ：０．００１〜２％
   を含有し、
   Ｎｂ：０．１％以下
   Ｃ：０．１％以下
   Ｎ：０．０５％以下
   Ｐ：０．０１％以下
   Ｓ：０．０１％以下
   Ｏ：２００ｐｐｍ以下
   に制限し、かつ［Ｓ］＋［Ｏ］＜２３０ｐｐｍを満足し、残部がＦｅ及び不可避不純物からなることを特徴とする高Ｎｉ基合金溶接ワイヤ。
   但し、上記［Ｓ］はＳの含有量（質量％）、上記［Ｏ］はＯの含有量（ｐｐｍ）を示す。
2. さらに、質量％で、
   Ｍｇ：０．０００２〜０．０１％
   および
   Ｃａ：０．０００２〜０．０１％
   のうちの１種または２種を含有し、かつ下記（１）式で定義されるΔＳが−０．０１超〜０．０１未満％であることを特徴とする請求項１に記載の高Ｎｉ基合金溶接ワイヤ。
   ΔＳ＝［Ｓ］−０．８［Ｃａ］−０．３［Ｍｇ］・・・（１）
   但し、上記［Ｓ］、［Ｃａ］、［Ｍｇ］はそれぞれＳ、Ｃａ、Ｍｇの含有量（質量％）を示す。
3. さらに、質量％で、
   Ｔｉ：０．０１〜０．４％
   を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の高Ｎｉ基合金溶接ワイヤ。
4. さらに、質量％で、
   Ａｌ：０．０１〜０．４％
   を含有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の高Ｎｉ基合金溶接ワイヤ。
5. さらに、質量％で、Ｂ：０．０００３〜０．００１％を含有することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の高Ｎｉ基合金溶接ワイヤ。
6. さらに、質量％で、
   Ｃｏ：０．１〜５％
   を含有することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の高Ｎｉ基合金溶接ワイヤ。

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