JP2011173124A - Welding method of ferritic stainless steel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、耐食性が要求されるフェライト系ステンレス鋼板のＴＩＧ溶接施工機器の溶接方法に関するものである。 The present invention relates to a welding method for TIG welding equipment for ferritic stainless steel sheets that require corrosion resistance.
電気温水器や貯湯槽などの温水容器の材料としてフェライト系ステンレス鋼のＳＵＳ４４４（低Ｃ、低Ｎ、１８〜１９Ｃｒ−２Ｍｏ−Ｎｂ、Ｔｉ系鋼）が広く用いられている。ＳＵＳ４４４は温水環境での耐食性向上を主目的に開発された鋼種である。 Ferritic stainless steel SUS444 (low C, low N, 18-19Cr-2Mo-Nb, Ti steel) is widely used as a material for hot water containers such as electric water heaters and hot water storage tanks. SUS444 is a steel type developed mainly for the purpose of improving the corrosion resistance in a hot water environment.
温水容器は、構成部材の胴と鏡をＴＩＧ溶接により接合する溶接構造が主流である。溶接構造の温水容器を上水の温水環境で使用すると、溶接トーチ面の裏面で腐食が生じやすい。ＳＵＳ４４４の素材では腐食形態が孔食であるときには再不動態化しやすく、孔食が成長するケースは稀である。しかし、溶接部で酸化スケール(溶接スケール)が存在すると再不動態化しにくく、とくに溶接裏面では腐食が成長し板厚を貫通して漏水に至ることもある。このため、温水容器では容器内面の溶接部が溶接表面となるように施工されるが、缶体の構造上、一部の溶接部位で腐食しやすい溶接裏面部が容器内面となるため、酸化スケールの形成をできるだけ避ける目的でバックガスシールが採用されている。 As for the hot water container, the welding structure which joins the trunk | drum and mirror of a structural member by TIG welding is mainstream. When a hot water container having a welded structure is used in a warm water environment, corrosion tends to occur on the back surface of the welding torch surface. In the material of SUS444, when the corrosion form is pitting corrosion, it is easy to repassivate, and the case where pitting corrosion grows is rare. However, if an oxide scale (weld scale) is present at the weld, it is difficult to passivate, and corrosion may grow on the back of the weld, leading to leakage through the plate thickness. For this reason, in a hot water container, it is constructed so that the welded part on the inner surface of the container becomes the welding surface. The back gas seal is employed for the purpose of avoiding the formation of as much as possible.
上記のように、温水容器をＴＩＧ溶接により製造する際には、溶接部の耐食性低下を小さくするため、Ａｒバックシールドガスを行って溶接部裏面の酸化を抑制する対策が採られている。一方、温水缶体の需要が増すにつれ、缶体の製造コスト低減は温水器メーカーの重要な課題であり、Ａｒガス費低減は大きな課題の一つとなってきた。 As mentioned above, when manufacturing a hot water container by TIG welding, in order to reduce the corrosion-resistance fall of a welding part, the countermeasure which suppresses oxidation of the welding part back surface by taking Ar back shield gas is taken. On the other hand, as the demand for hot water cans increases, reducing the manufacturing cost of cans is an important issue for manufacturers of hot water heaters, and reducing Ar gas costs has become one of the major issues.
特許文献１には鏡への胴の挿入深さを２０ｍｍまでとし、隙間腐食の発生を避けた構造の温水器用ステンレス鋼製缶体が記載され、鋼種としてはＳＵＳ４４４相当鋼が記述されている。しかし、発明者らの調査によれば溶接で耐食性が低下する熱影響部は溶接金属部から概ね１０ｍｍ程度までの範囲であるため、上記構造にしてもＡｒバックガスシールを省略すると耐食性向上効果は不十分である。
特許文献２にはＴｉとＡｌを複合添加することにより溶接時のＣｒの酸化ロスを抑制し、溶接部での耐食性低下を改善したフェライト系ステンレス鋼が記載されている。この鋼を使用することにより温水容器の耐食性レベルを大きく向上させることが可能になった。しかし、この鋼の場合も、Ａｒバックシールドガスを行わないＴＩＧ溶接ではＣｒの酸化ロスを十分に抑制することはできず、溶接部の耐食性の大幅な低下は避けられない。
特許文献３〜５には、アークシールドガスのＡｒに窒素、もしくは窒素とヘリウムを加えた溶接方法が開示されている。
特許文献３は、フェライト・オーステナイトの２相ステンレス鋼の溶接が対象で、シールドガスに窒素ガスを含有させることで溶接金属のオーステナイト相を調整し溶接金属の耐食性向上を図ったもの。特許文献４も被溶接材はフェライト・オーステナイトの２相ステンレス鋼で、シールドガスに窒素ガス等を含有させて溶接性、溶接金属の耐食性および溶接棒の消耗抑制を図ったもの。特許文献５は、溶接材料とシールドガス組成を規制したＭＩＧ溶接方法に関するものである。被溶接材は、窒素を多く含有するフェライト・オーステナイトの２相ステンレス鋼およびオーステナイト系ステンレス鋼であり、溶接金属でのブローホール発生の抑制を図ったものである。
これら先行技術は、窒素を加えたシールドガスで溶接金属の組成制御を図ったものである。したがって、シールドガス組成の効果はトーチ側で用いた場合に発現し、必須である。
一方、本件発明の被溶接材はフェライト系ステンレス鋼であり、さらに溶接裏面の溶接熱影響部の耐食性改善を図るために溶接裏面のシールドガス組成を規定するものである。
These prior arts attempt to control the composition of the weld metal with a shielding gas to which nitrogen is added. Therefore, the effect of the shielding gas composition is manifested and essential when used on the torch side.
On the other hand, the material to be welded according to the present invention is ferritic stainless steel, and further defines the shielding gas composition on the weld back surface in order to improve the corrosion resistance of the weld heat affected zone on the weld back surface.
上述のように、昨今の温水容器においては、ＴＩＧ溶接で製造する際にＡｒバックシールドガスを実施している。一方、製造コスト低減としてＡｒガス以外のシールドガスを用いることも難しい状況にある。
本発明は、このような現状に鑑み、Ａｒバックシールドを前提とした缶体の製造コスト低減ならびに溶接部裏面の熱影響部のＦｅ系酸化皮膜を抑制し、耐食性を高めたフェライト系ステンレス鋼のＴＩＧ溶接方法を提供することを目的とする。
As described above, in recent hot water containers, Ar back shield gas is used when manufacturing by TIG welding. On the other hand, it is difficult to use a shielding gas other than Ar gas as a manufacturing cost reduction.
In view of such a current situation, the present invention is a ferritic stainless steel with improved corrosion resistance by reducing the manufacturing cost of a can body based on an Ar back shield and suppressing the Fe-based oxide film on the heat-affected zone on the back of the weld An object is to provide a TIG welding method.
発明者らは上記目的を達成すべく詳細な研究を行った結果、以下の知見を得た。
（i）溶接部の耐食性は、酸化スケール(溶接スケール)の性状に依存する。とくに溶接裏面の溶接ボンドから５ｍｍ程度離れた５００〜６００℃に加熱された位置の溶接熱影響部で腐食が厳しく問題となる。孔食は、スケール中のＣｒ濃度が低下し、Ｆｅ２Ｏ３濃度の高い部位で生じる。
（ii）バックシールドガスとしてＡｒガスに窒素ガスを添加することで、該当部位の耐性が向上する理由は明らかではないが、窒素ガスを添加することでＴＩＧ溶接裏面の熱影響部のＦｅ系酸化皮膜を抑制し、耐食性改善が図れたと推測される。これは、窒素添加では酸素ポテンシャルを上げてＣｒのみ酸化物として安定となる領域になっているためと考えられる。とくに１８質量％を超えるＣｒ含有量を確保して基本的耐食性レベルを向上させた鋼でその効果が大きい。
本発明はこのような知見に基づいたフェライト系ステンレス鋼板のＴＩＧ溶接方法を提供するものである。
As a result of detailed studies to achieve the above object, the inventors have obtained the following knowledge.
(I) The corrosion resistance of the welded portion depends on the properties of the oxide scale (welding scale). In particular, corrosion is a serious problem at the weld heat affected zone at a position heated to 500 to 600 ° C., which is about 5 mm away from the weld bond on the back of the weld. Pitting corrosion occurs at a site where the Cr concentration in the scale decreases and the Fe 2 O 3 concentration is high.
(Ii) Although it is not clear why the nitrogen gas is added to the Ar gas as the back shield gas, the reason why the resistance of the corresponding portion is improved is not clear. It is estimated that the coating was suppressed and the corrosion resistance was improved. This is presumably because the addition of nitrogen raises the oxygen potential and makes only Cr stable as an oxide. In particular, the effect is great in steels in which the Cr content exceeding 18% by mass is secured to improve the basic corrosion resistance level.
The present invention provides a TIG welding method for ferritic stainless steel sheets based on such knowledge.
本発明の具体的な構成は、以下の通りである。
（１）シールドガスを用いてステンレス鋼を溶接する際に、溶接部裏面のバックシールドガスにＡｒガスに窒素ガスを混合させた不活性ガスを用いることを特徴とする溶接部裏面の耐食性低下を抑制したフェライト系ステンレス鋼の溶接方法。
（２）混合ガス中の窒素濃度が２０〜８０体積％であることを特徴とする、上記（１）に記載のフェライト系ステンレス鋼の溶接方法。
（３）Ｃｒ量が質量％で１６〜２６％のフェライト系ステンレス鋼の溶接に適用することを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の溶接方法。
（４）質量％で
Ｃ：０.０２％以下、
Ｓｉ：３％以下、
Ｍｎ：１％以下、
Ｐ：０.０４％以下、
Ｓ：０.０３％以下、
Ｎｉ：４％以下、
Ｃｒ：１６〜２６％、
Ｍｏ：２％以下、
Ｎ：０.０２５％以下、
さらに、Ｎｂ：０.０５〜０.６％、Ｔｉ：０.０５〜０.４％、Ａｌ：０.０２〜０.３％の１種もしくは１種以上を含み、残部Ｆｅおよび他の不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼の溶接に適用することを特徴とする、（１）乃至（３）に記載の溶接方法。
The specific configuration of the present invention is as follows.
(1) When welding stainless steel using a shielding gas, the corrosion resistance of the back surface of the welded portion is reduced by using an inert gas in which nitrogen gas is mixed with Ar gas in the back shield gas on the back surface of the welded portion. Suppressed ferritic stainless steel welding method.
(2) The method for welding ferritic stainless steel according to (1) above, wherein the nitrogen concentration in the mixed gas is 20 to 80% by volume.
(3) The welding method according to (1) or (2) above, which is applied to welding of ferritic stainless steel having a Cr content of 16 to 26% by mass.
(4) C: 0.02% or less by mass%,
Si: 3% or less,
Mn: 1% or less,
P: 0.04% or less,
S: 0.03% or less,
Ni: 4% or less,
Cr: 16 to 26%,
Mo: 2% or less,
N: 0.025% or less,
Further, it contains one or more of Nb: 0.05-0.6%, Ti: 0.05-0.4%, Al: 0.02-0.3%, the balance being Fe and other inevitable The welding method according to any one of (1) to (3), wherein the welding method is applied to welding of ferritic stainless steel made of mechanical impurities.
本発明のフェライト系ステンレス鋼の溶接方法を使用することで、溶接施工機器の温水環境における溶接裏面の熱影響部の耐食性改善が製造コストの低減とともに図れる。特に、ＴＩＧ溶接によって形成された溶接部を無手入れのまま高温の上水に曝して使用した場合でも、長期間優れた耐食性が維持される。また、溶接施工性を損なうことなく機器の溶接が行える。 By using the ferritic stainless steel welding method of the present invention, it is possible to improve the corrosion resistance of the heat-affected zone on the back of the weld in the hot water environment of the welding equipment as well as reduce the manufacturing cost. In particular, even when a welded part formed by TIG welding is used after being exposed to high temperature clean water without maintenance, excellent corrosion resistance is maintained for a long time. In addition, equipment can be welded without impairing the weldability.
１ ＴＩＧトーチ
２ 押さえボルト
３ 押さえ治具
４ 拘束治具
５ バックシールドガス挿入管
６ 試験片
１１ 試験液槽
１２ ホルダー
１３ 試験片
DESCRIPTION OF
本発明の特徴は、前述の通りバックシールドガスとしてＡｒガスに窒素ガスを添加することにある。ＴＩＧ溶接裏面の熱影響部のＦｅ系酸化皮膜を抑制し、耐食性を改善するためには、混合ガス中の窒素濃度は２０〜８０体積％であることが望ましい。２０％より低濃度では窒素の効果が十分に発揮されず、Ｆｅ系酸化物の発生が抑制できない。また、窒素濃度１００％では窒化が懸念されるため、好ましくは８０％を上限とする。 As described above, the present invention is characterized in that nitrogen gas is added to Ar gas as a back shield gas. In order to suppress the Fe-based oxide film on the heat-affected zone on the back side of the TIG weld and improve the corrosion resistance, the nitrogen concentration in the mixed gas is desirably 20 to 80% by volume. If the concentration is lower than 20%, the effect of nitrogen is not sufficiently exhibited, and the generation of Fe-based oxides cannot be suppressed. Further, since there is concern about nitriding at a nitrogen concentration of 100%, the upper limit is preferably 80%.
本発明のフェライト系ステンレス鋼を構成する成分元素について説明する。
Ｃ、Ｎは、鋼中に不可避的に含まれる元素である。Ｃ、Ｎの含有量を低減すると鋼は軟質になり加工性が向上するとともに炭化物、窒化物の生成が少なくなり、溶接性および溶接部の耐食性が向上する。このため本発明ではＣ、Ｎとも含有量は少ない方が良く、Ｃは０.０２質量％まで、Ｎは０.０２５質量％まで含有が許容される。
The component elements constituting the ferritic stainless steel of the present invention will be described.
C and N are elements inevitably contained in the steel. When the content of C and N is reduced, the steel becomes soft and the workability is improved, and the formation of carbides and nitrides is reduced, and the weldability and the corrosion resistance of the welded portion are improved. For this reason, in the present invention, it is better that the contents of both C and N are small, and C is allowed to be contained up to 0.02 mass% and N is contained up to 0.025 mass%.
Ｓｉは、Ａｒガスシールを行ってＴＩＧ溶接する場合、溶接部の耐食性改善に有効に作用する。また、Ｓｉはフェライト系鋼の硬質化に寄与するので、例えば水道に直結して使用する高圧タイプの温水容器をはじめとして継手の強度が要求されるような用途などでは、Ｓｉの添加は有利となる。種々検討の結果、Ｓｉによる強度向上作用を十分に享受するには、０.０１質量％以上のＳｉ含有量を確保することが望まれる。したがって本発明ではＳｉ含有量を３質量％以下にコントロールする。 Si effectively acts to improve the corrosion resistance of the weld when performing Ar gas sealing and TIG welding. In addition, Si contributes to the hardening of ferritic steel, so it is advantageous to add Si in applications where the strength of joints is required, including high-pressure hot water containers that are directly connected to water. Become. As a result of various studies, it is desired to secure a Si content of 0.01% by mass or more in order to fully enjoy the strength improvement effect of Si. Therefore, in the present invention, the Si content is controlled to 3% by mass or less.
Ｍｎは、ステンレス鋼の脱酸剤として使用される。しかしＭｎは不動態皮膜中のＣｒ濃度を低下させ、耐食性低下を招く要因となるので、本発明ではＭｎ含有量の低い方が好ましく、１質量％以下の含有量に規定される。スクラップを原料とするステンレス鋼ではある程度のＭｎ混入は避けられないので、過剰に含有されないよう管理が必要である。 Mn is used as a deoxidizer for stainless steel. However, since Mn lowers the Cr concentration in the passive film and causes a decrease in corrosion resistance, the Mn content is preferably lower in the present invention, and the content is defined as 1% by mass or less. Since some amount of Mn is unavoidable in the stainless steel made from scrap, it is necessary to manage it so that it is not excessively contained.
Ｐは、母材および溶接部の靭性を損なうので低い方が望ましい。ただし、含Ｃｒ鋼の溶製において精錬による脱りんは困難であることから、Ｐ含有量を極低化するには原料の厳選などに過剰なコスト増を伴う。したがって本発明では一般的なフェライト系ステンレス鋼と同様に、０.０４質量％までのＰ含有を許容する。 P is desirable to be low because it impairs the toughness of the base metal and the weld. However, since dephosphorization by refining is difficult in the production of Cr-containing steel, excessively increasing the cost, such as careful selection of raw materials, is required to minimize the P content. Therefore, in the present invention, the P content up to 0.04% by mass is allowed as in the general ferritic stainless steel.
Ｓは、孔食の起点となりやすいＭｎＳを形成して耐食性を阻害することが知られているが、溶接熱影響部の耐食性に関してはＳを特に厳しく規制する必要はない。しかし、あまり多量にＳが含まれると溶接部の高温割れが生じやすくなるので、Ｓ含有量は０.０３質量％以下に規定される。 It is known that S forms MnS that tends to be a starting point of pitting corrosion and inhibits corrosion resistance. However, it is not necessary to strictly restrict S with respect to the corrosion resistance of the weld heat affected zone. However, if too much S is contained, hot cracking of the welded portion tends to occur, so the S content is specified to be 0.03 mass% or less.
Ｃｒは、不動態皮膜の主要構成元素であり、耐孔食性や耐隙間腐食性などの局部腐食性の向上をもたらす。ＴＩＧ溶接熱影響部の耐食性はＣｒ含有量に強く依存することから、Ｃｒは本発明において重要な元素である。発明者らの検討の結果、バックガスシールにＡｒと窒素ガスを用いて溶接した溶接部に温水環境で要求される耐食性を付与するには１６質量％を超えるＣｒ含有量を確保すべきであることがわかった。耐食性向上効果はＣｒ含有量が多くなるに伴って向上する。しかし、Ｃｒ含有量が多くなるとＣ、Ｎの低減が難しくなり、機械的性質や靭性を損ねかつコストを増大させる要因となる。
なお、Ｃｒ含有量が２２質量％以上の鋼ではＡｒと窒素のバックシールドガスによる耐食性改善効果が大きくなること、厳しい環境への適用においてもＣｒ含有量のさらなる増加に頼ることなく、上述の問題を最小限に抑え、十分な耐食性を得ることができる。したがって、好ましくはＣｒ含有量を２２〜２６質量％とする。
Cr is a main constituent element of the passive film, and improves local corrosion properties such as pitting corrosion resistance and crevice corrosion resistance. Since the corrosion resistance of the TIG heat-affected zone strongly depends on the Cr content, Cr is an important element in the present invention. As a result of the study by the inventors, a Cr content exceeding 16% by mass should be secured in order to give the corrosion resistance required in a hot water environment to a welded portion welded with Ar and nitrogen gas to the back gas seal. I understood it. The corrosion resistance improving effect is improved as the Cr content is increased. However, when the Cr content is increased, it is difficult to reduce C and N, which causes a deterioration in mechanical properties and toughness and an increase in cost.
In addition, the steel with Cr content of 22% by mass or more has the effect of improving the corrosion resistance by the back shield gas of Ar and nitrogen, and does not depend on further increase of the Cr content even in harsh environment applications. Can be minimized and sufficient corrosion resistance can be obtained. Therefore, Preferably Cr content shall be 22-26 mass%.
Ｍｏは、Ｃｒとともに耐食性レベルを向上させるための有効な元素であり、その耐食性向上作用は高Ｃｒになるほど大きくなることが知られている。ところが、発明者らの詳細な検討によれば、ＴＩＧ溶接した溶接裏面の熱影響部については、Ｍｏによってもたらされる耐食性向上作用はあまり大きくないことがわかった。本発明の主な用途である上水の温水環境に対しては２質量％以下のＭｏを含有させることで達成される。２質量％を超えて増量しても溶接熱影響部腐食性の改善効果は小さく、徒にコスト上昇を招くのみで得策ではない。したがってＭｏ含有量は２質量％以下とする。 Mo is an effective element for improving the corrosion resistance level together with Cr, and it is known that the effect of improving the corrosion resistance increases as the Cr content increases. However, according to detailed examinations by the inventors, it has been found that the corrosion resistance improving effect brought about by Mo is not so great for the heat-affected zone on the back surface of the weld welded by TIG welding. It is achieved by containing 2% by mass or less of Mo with respect to the warm water environment of clean water, which is the main application of the present invention. Even if the amount exceeds 2% by mass, the effect of improving the corrosivity of the weld heat affected zone is small. Therefore, the Mo content is 2% by mass or less.
Ｎｂは、Ｔｉと同様にＣ、Ｎとの親和力が強く、フェライト系ステンレス鋼で問題となる粒界腐食を防止するのに有効な元素である。その効果を十分発揮させるには０.０５質量％以上のＮｂ含有量を確保することが望ましい。しかし、過剰に添加すると溶接高温割れが生じるようになり、溶接部靭性も低下するので、Ｎｂ含有量の上限は０.６質量％とする。 Nb has a strong affinity for C and N like Ti, and is an effective element for preventing intergranular corrosion, which is a problem in ferritic stainless steel. In order to sufficiently exhibit the effect, it is desirable to secure an Nb content of 0.05% by mass or more. However, if added in excess, welding hot cracking occurs, and the weld zone toughness also decreases, so the upper limit of the Nb content is set to 0.6 mass%.
Ｔｉは、Ａｒバックガスシールを行う従来のＴＩＧ溶接において溶接部の耐食性向上に寄与する元素であるが、Ａｒバックガスシールを行うＴＩＧ溶接の場合は、Ａｌとの複合添加により溶接時に鋼表面にＡｌ、Ｔｉ主体の化学的に安定な酸化皮膜を形成することで酸化スケールの耐食性を高めると考えられる。
このようなＴｉの作用を十分に享受するには０.０５質量％以上のＴｉ含有量を確保することが望ましい。しかし、Ｔｉ含有量が多くなると素材の表面品質が低下したり、溶接ビードに酸化物が生成して溶接性が低下したりしやすいので、Ｔｉ含有量の上限は０.４質量％とする。
Ti is an element that contributes to improving the corrosion resistance of the welded part in conventional TIG welding that performs Ar back gas sealing, but in the case of TIG welding that performs Ar back gas sealing, it is added to the steel surface during welding by combined addition with Al. It is considered that the corrosion resistance of the oxide scale is enhanced by forming a chemically stable oxide film mainly composed of Al and Ti.
In order to fully enjoy the effect of such Ti, it is desirable to secure a Ti content of 0.05% by mass or more. However, if the Ti content is increased, the surface quality of the material is deteriorated or oxides are generated in the weld bead and the weldability is likely to be lowered. Therefore, the upper limit of the Ti content is set to 0.4% by mass.
Ａｌは、Ｔｉとの複合添加によってＴＩＧ溶接熱影響部でＴｉとともに優先酸化することでＦｅ２Ｏ３の生成を抑え、Ｃｒ２Ｏ３の濃化を促進し、酸化スケールの耐食性を高める。その作用を十分に得るためには０.０２質量％以上のＡｌ含有量を確保する必要がある。
一方、過剰のＡｌ含有は素材の表面品質の低下や溶接性の低下を招くので、Ａｌ含有量は０.３質量％以下とする。
Al is preferentially oxidized together with Ti in the TIG welding heat-affected zone by complex addition with Ti, thereby suppressing the formation of Fe 2 O 3 , promoting the concentration of Cr 2 O 3 and enhancing the corrosion resistance of the oxide scale. In order to obtain the effect sufficiently, it is necessary to secure an Al content of 0.02% by mass or more.
On the other hand, excessive Al content causes deterioration of the surface quality and weldability of the material, so the Al content is set to 0.3% by mass or less.
Ｎｉは、腐食が進行している食孔内でのメタルの活性溶解速度をおさえ、腐食の成長を抑制する作用がある。Ｎｉの効果は添加量が多いほど大きいが、多量のＮｉ含有は鋼を硬質にし、加工性を阻害する。また、フェライト相を維持できる量として２質量％以下の範囲で行う。 Ni has an effect of suppressing the growth of corrosion by suppressing the active dissolution rate of the metal in the corrosion hole where corrosion is progressing. The effect of Ni increases as the amount added increases, but a large amount of Ni contained hardens the steel and impairs workability. Moreover, it carries out in the range of 2 mass% or less as a quantity which can maintain a ferrite phase.
表１に示す化学組成を有するフェライト系ステンレス鋼を供試材として用いた。板厚は１.０ｍｍ材とした。Ａ鋼は２２質量％ＣｒのＳＵＳ４４５Ｊ１相当鋼、ＢおよびＣ鋼はＳＵＳ４４４相当鋼である。 Ferritic stainless steel having the chemical composition shown in Table 1 was used as a test material. The plate thickness was 1.0 mm. Steel A is 22 mass% Cr SUS445J1 equivalent steel, and B and C steels are SUS444 equivalent steel.
図１はＴＩＧ突き合せ溶接方法を示す。試験片の下側からバックシールドガスを吹き付けて酸化スケール(溶接スケール)の付着を防止した。バックシールドガスはＡｒガスに窒素ガスを含有させた不活性ガスを用いた。Ａｒガスと窒素ガスの混合比はＡｒガスが１００％から０％と窒素ガスが０％から１００％の６条件とし、比較としてバックシールドガスを用いない溶接も行った。 FIG. 1 shows a TIG butt welding method. Back shield gas was sprayed from the lower side of the test piece to prevent the oxide scale (welding scale) from sticking. As the back shield gas, an inert gas containing nitrogen gas in Ar gas was used. The mixing ratio of Ar gas and nitrogen gas was 6 conditions of Ar gas from 100% to 0% and nitrogen gas from 0% to 100%. For comparison, welding without using the back shield gas was also performed.
図２は浸漬試験前の試験形状である。溶接金属部が試験片長手方向中央位置を横切るように試験片を採取した。この浸漬試験片には溶接金属部、熱影響部および母材部が含まれる。溶接トーチ側(表面)は酸化スケールを除去した３０×４０ｍｍの試験片である。 FIG. 2 shows a test shape before the immersion test. The test piece was sampled so that the weld metal part crossed the central position in the longitudinal direction of the test piece. This immersion test piece includes a weld metal part, a heat-affected part, and a base material part. The welding torch side (surface) is a 30 × 40 mm test piece from which the oxide scale has been removed.
図３は浸漬試験方法を示す。試験は８０℃の１０００ｐｐｍＣｌ−＋１０ｐｐｍＣｕ２＋の水溶液に２４時間浸漬して行った。浸漬試験後の試験片を顕微鏡で観察し、溶接裏面熱影響部に生じた孔食深さを焦点深度法にて測定した。 FIG. 3 shows the immersion test method. The test was performed by immersing in an aqueous solution of 1000 ppm Cl − +10 ppm Cu 2+ at 80 ° C. for 24 hours. The specimen after the immersion test was observed with a microscope, and the pitting corrosion depth generated in the heat-affected zone on the back surface of the weld was measured by the depth of focus method.
表２に測定結果をまとめた。表２中に表示した侵食深さの値はｎ＝３全ての試験片における最大侵食深さである。いずれ鋼においてもＡｒガス１００％に比べ窒素ガスを含有すると最大侵食深さは浅くなり、窒素ガスが有効であることが顕著である。特に最大侵食深さはＡｒ２０％＋窒素８０％で最も浅く、効果が大きい。Ａｒガス＋窒素ガスの混合比により孔食による腐食性に差異があることが判明した。Ａ鋼とＢ鋼とでは最大侵食深さはＡ鋼の方が浅く、Ｃｒ量による効果が大きく、Ｃｒは有効である。Ｂ鋼とＣ鋼とでは最大侵食深さはＢ鋼の方が浅く、Ｔｉは有効である。 Table 2 summarizes the measurement results. The erosion depth values shown in Table 2 are the maximum erosion depths for all n = 3 specimens. In any steel, when nitrogen gas is contained as compared with 100% Ar gas, the maximum erosion depth becomes shallow, and it is remarkable that nitrogen gas is effective. In particular, the maximum erosion depth is 20% Ar + 80% nitrogen, which is the shallowest and has a great effect. It was found that there was a difference in corrosivity due to pitting corrosion depending on the mixing ratio of Ar gas + nitrogen gas. In steel A and steel B, the maximum erosion depth is shallower in steel A, and the effect of Cr content is large, and Cr is effective. In steel B and steel C, the maximum erosion depth is shallower in steel B, and Ti is effective.
本発明によれば、ＴＩＧ突き合せ溶接ではバックシールドガスにはＡｒガスを用いるのが一般的ではあるが、窒素ガスを混合した不活性ガスを用いることで孔食による耐食性抑制効果に有効であることが得られる。 According to the present invention, in TIG butt welding, it is common to use Ar gas as the back shield gas, but using an inert gas mixed with nitrogen gas is effective in suppressing corrosion resistance due to pitting corrosion. Can be obtained.
Claims (4)
Ｃ：０.０２％以下、
Ｓｉ：３％以下、
Ｍｎ：１％以下、
Ｐ：０.０４％以下、
Ｓ：０.０３％以下、
Ｎｉ：４％以下、
Ｃｒ：１６〜２６％、
Ｍｏ：２％以下、
Ｎ：０.０２５％以下、
さらに、Ｎｂ：０.０５〜０.６％、Ｔｉ：０.０５〜０.４％、Ａｌ：０.０２〜０.３％の1種もしくは1種以上を含み、残部Ｆｅおよび他の不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼の溶接に適用することを特徴とする、請求項１乃至３に記載の溶接方法。 C: 0.02% or less in mass%,
Si: 3% or less,
Mn: 1% or less,
P: 0.04% or less,
S: 0.03% or less,
Ni: 4% or less,
Cr: 16 to 26%,
Mo: 2% or less,
N: 0.025% or less,
Further, it contains one or more of Nb: 0.05-0.6%, Ti: 0.05-0.4%, Al: 0.02-0.3%, the balance being Fe and other inevitable The welding method according to claim 1, wherein the welding method is applied to welding of ferritic stainless steel made of mechanical impurities.
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