JP2892295B2 - 耐硝酸腐食性が優れたステンレス鋼の溶接施工法 - Google Patents
耐硝酸腐食性が優れたステンレス鋼の溶接施工法Info
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- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は核燃料再処理設備等の高
酸化性硝酸溶液に接触する環境において使用され、Ｍｏ
を含有する３１６型オーステナイトステンレス鋼を溶接
する際の耐硝酸腐食性が優れたステンレス鋼の溶接施工
法に関する。
酸化性硝酸溶液に接触する環境において使用され、Ｍｏ
を含有する３１６型オーステナイトステンレス鋼を溶接
する際の耐硝酸腐食性が優れたステンレス鋼の溶接施工
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｍｏを含有する３１６型オーステナイト
ステンレス鋼は、硝酸環境下において耐粒界腐食性の劣
化を生じる場合があるが、放射性廃棄物貯槽等において
前記ステンレス鋼以外の他の合金鋼を使用すると、金属
イオンによる孔食が発生してしまうため、前記ステンレ
ス鋼が使用されている。
ステンレス鋼は、硝酸環境下において耐粒界腐食性の劣
化を生じる場合があるが、放射性廃棄物貯槽等において
前記ステンレス鋼以外の他の合金鋼を使用すると、金属
イオンによる孔食が発生してしまうため、前記ステンレ
ス鋼が使用されている。
【０００３】ところで、３１６型オーステナイトステン
レス鋼の硝酸環境下における腐食機構の解明について、
多くの研究がなされているが、その結論は概ね次のとお
りである。
レス鋼の硝酸環境下における腐食機構の解明について、
多くの研究がなされているが、その結論は概ね次のとお
りである。
【０００４】即ち、先ず第１に、粒界へのＣｒ炭化物の
析出に伴いＣｒ欠乏層が生成してしまうためであり、第
２に、Ｌａｖｅｓ相［（Ｆｅ、Ｃｒ）2Ｍｏ］、χ相
［Ｆｅ1 8Ｃｒ6Ｍｏ5］又はＰ化物等の金属間化合物を生
成すると共に、活性溶解してしまうためである。
析出に伴いＣｒ欠乏層が生成してしまうためであり、第
２に、Ｌａｖｅｓ相［（Ｆｅ、Ｃｒ）2Ｍｏ］、χ相
［Ｆｅ1 8Ｃｒ6Ｍｏ5］又はＰ化物等の金属間化合物を生
成すると共に、活性溶解してしまうためである。
【０００５】そこで、このような問題点を解決すべく母
材に関しては、Ｃ及びＰを極低含有量に制限したり、オ
ーステナイト安定元素であるＮｉ又はＮを増加させるこ
と等が行われている。一方、溶接材料に関して、母材と
同様に極低含有量にＣを抑制することが耐食性の改善に
有効であり、被覆アーク溶接棒、ＭＡＧ溶接用フラック
ス入りワイヤ及びＴＩＧ溶接材料等が開発されている。
材に関しては、Ｃ及びＰを極低含有量に制限したり、オ
ーステナイト安定元素であるＮｉ又はＮを増加させるこ
と等が行われている。一方、溶接材料に関して、母材と
同様に極低含有量にＣを抑制することが耐食性の改善に
有効であり、被覆アーク溶接棒、ＭＡＧ溶接用フラック
ス入りワイヤ及びＴＩＧ溶接材料等が開発されている。
【０００６】また、表面層を溶融処理してδフェライト
を析出させる方法（特開昭６２−１２０４２５）が提案
されているが、工程増となり接液部が内面側の狭隘な所
である場合には適用が困難である。更に、高Ｃｒ溶加材
の使用（特開平３−２７３１９４）も公開されている
が、３１６鋼材に対して高価な高Ｃｒ、高Ｎｉ系の溶加
材を使用するものであり、コストアップとなる等の問題
があった。
を析出させる方法（特開昭６２−１２０４２５）が提案
されているが、工程増となり接液部が内面側の狭隘な所
である場合には適用が困難である。更に、高Ｃｒ溶加材
の使用（特開平３−２７３１９４）も公開されている
が、３１６鋼材に対して高価な高Ｃｒ、高Ｎｉ系の溶加
材を使用するものであり、コストアップとなる等の問題
があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般
に、核燃料再処理設備等においては極めて優れた耐食性
が要求される。このため、このような箇所における溶接
には、最も高品質な溶接が確保できるＴＩＧ溶接が採用
されている。
に、核燃料再処理設備等においては極めて優れた耐食性
が要求される。このため、このような箇所における溶接
には、最も高品質な溶接が確保できるＴＩＧ溶接が採用
されている。
【０００８】なお、硝酸環境において使用されている尿
素プラントには溶接材料として、Ｎｉ、Ｍｎを多く含有
する改良型３１６鋼が開発され、既に多くの実績がある
が、核燃料再処理設備に適用される材料規格とは異なる
ため、本発明の研究において前記改良型３１６鋼は検討
対象外とした。
素プラントには溶接材料として、Ｎｉ、Ｍｎを多く含有
する改良型３１６鋼が開発され、既に多くの実績がある
が、核燃料再処理設備に適用される材料規格とは異なる
ため、本発明の研究において前記改良型３１６鋼は検討
対象外とした。
【０００９】しかしながら、本願発明者等が溶接部の耐
食性に関して種々実験研究した結果、耐硝酸腐食性を考
慮した母材及び溶接材料を使用して溶接しても、その溶
接部における耐食性は、常に良好であるとは限らず、場
合によっては著しい腐食を受けることがあった。
食性に関して種々実験研究した結果、耐硝酸腐食性を考
慮した母材及び溶接材料を使用して溶接しても、その溶
接部における耐食性は、常に良好であるとは限らず、場
合によっては著しい腐食を受けることがあった。
【００１０】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、核燃料再処理設備等のように、硝酸等の腐
食性が著しい溶液と接する環境において使用されても、
耐食性が劣化することがない良好な溶接部を得ることが
できる耐硝酸腐食性が優れたステンレス鋼の溶接施工法
を提供することを目的とする。
のであって、核燃料再処理設備等のように、硝酸等の腐
食性が著しい溶液と接する環境において使用されても、
耐食性が劣化することがない良好な溶接部を得ることが
できる耐硝酸腐食性が優れたステンレス鋼の溶接施工法
を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係る耐硝酸腐食
性が優れたステンレス鋼の溶接施工法は、Ｃを０．０２
０重量％以下、Ｓｉを０．２０乃至０．８０重量％、Ｍ
ｎを１．００乃至２．００重量％、Ｐを０．０１８重量
％以下、Ｓを０．０１５重量％以下、Ｎｉを１２．００
乃至１５．００重量％、Ｃｒを１６．００乃至１８．０
０重量％、Ｍｏを２．００乃至３．００重量％含有し、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるステンレス鋼母
材に対して、Ｃを０．０２０重量％以下、Ｓｉを０．３
０乃至０．６５重量％、Ｍｎを１．０乃至２．５重量
％、Ｐを０．０３重量％以下、Ｓを０．０３重量％以
下、Ｎｉを１１．０乃至１４．０重量％、Ｃｒを１８．
０乃至２０．０重量％、Ｍｏを２．０乃至３．０重量
％、Ｃｕを０．７５重量％以下含有し、残部がＦｅ及び
不可避的不純物からなる溶加材を使用してＴＩＧ溶接す
る方法であって、前記母材の表面側をＴＩＧ溶接する工
程と、前記母材の裏面をＴＩＧ溶接する工程とを有し、
前記母材裏面の溶接条件は前記母材表面側の最外層溶接
金属表面と開先底部との距離をｄ（ｍｍ）、溶接入熱量
をＨＩ（ｋＪ／ｍｍ）とすると、ｄが５ｍｍ以上、ＨＩ
≦（ｄ＋２）／１０を満たすことを特徴とする。
性が優れたステンレス鋼の溶接施工法は、Ｃを０．０２
０重量％以下、Ｓｉを０．２０乃至０．８０重量％、Ｍ
ｎを１．００乃至２．００重量％、Ｐを０．０１８重量
％以下、Ｓを０．０１５重量％以下、Ｎｉを１２．００
乃至１５．００重量％、Ｃｒを１６．００乃至１８．０
０重量％、Ｍｏを２．００乃至３．００重量％含有し、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるステンレス鋼母
材に対して、Ｃを０．０２０重量％以下、Ｓｉを０．３
０乃至０．６５重量％、Ｍｎを１．０乃至２．５重量
％、Ｐを０．０３重量％以下、Ｓを０．０３重量％以
下、Ｎｉを１１．０乃至１４．０重量％、Ｃｒを１８．
０乃至２０．０重量％、Ｍｏを２．０乃至３．０重量
％、Ｃｕを０．７５重量％以下含有し、残部がＦｅ及び
不可避的不純物からなる溶加材を使用してＴＩＧ溶接す
る方法であって、前記母材の表面側をＴＩＧ溶接する工
程と、前記母材の裏面をＴＩＧ溶接する工程とを有し、
前記母材裏面の溶接条件は前記母材表面側の最外層溶接
金属表面と開先底部との距離をｄ（ｍｍ）、溶接入熱量
をＨＩ（ｋＪ／ｍｍ）とすると、ｄが５ｍｍ以上、ＨＩ
≦（ｄ＋２）／１０を満たすことを特徴とする。
【００１２】
【作用】本願発明者等が、従来の耐硝酸腐食性を考慮し
た母材及び溶接材料を使用しても腐食が発生する原因に
ついて詳細な調査分析を行った結果、腐食は溶接金属に
おいて生じ、また次パス以降の溶接熱影響を受けたビー
ドにおいてのみ発生していることから、溶接施工条件が
腐食に対して極めて大きな影響を及ぼしていることが判
明した。
た母材及び溶接材料を使用しても腐食が発生する原因に
ついて詳細な調査分析を行った結果、腐食は溶接金属に
おいて生じ、また次パス以降の溶接熱影響を受けたビー
ドにおいてのみ発生していることから、溶接施工条件が
腐食に対して極めて大きな影響を及ぼしていることが判
明した。
【００１３】即ち、溶接金属が溶接後に溶接ビードとし
て構造材の一部となり、その構造材が腐食性の高い溶液
と接する環境において使用され、強い再加熱を受ける場
合、Ｌａｖｅｓ相等の金属間化合物が生成することによ
り、耐食性が極めて劣化してしまう。
て構造材の一部となり、その構造材が腐食性の高い溶液
と接する環境において使用され、強い再加熱を受ける場
合、Ｌａｖｅｓ相等の金属間化合物が生成することによ
り、耐食性が極めて劣化してしまう。
【００１４】そこで、本願発明者等は、腐食性の大きい
溶液と接する環境において使用されても耐食性が劣化す
ることなく、また良好な耐硝酸腐食性を有する溶接部を
得るための溶接施工方法を開発すべく種々の実験研究を
行った。その結果、夫々所定の成分組成を有するステン
レス鋼及び溶接金属によりＴＩＧ溶接を行う場合に、所
定の溶接条件により溶接することで上記目的を達成する
ことを見い出した。以下、溶接母材となるステンレス鋼
及び溶接金属の成分組成の限定理由及び溶接条件につい
て説明する。
溶液と接する環境において使用されても耐食性が劣化す
ることなく、また良好な耐硝酸腐食性を有する溶接部を
得るための溶接施工方法を開発すべく種々の実験研究を
行った。その結果、夫々所定の成分組成を有するステン
レス鋼及び溶接金属によりＴＩＧ溶接を行う場合に、所
定の溶接条件により溶接することで上記目的を達成する
ことを見い出した。以下、溶接母材となるステンレス鋼
及び溶接金属の成分組成の限定理由及び溶接条件につい
て説明する。
【００１５】溶接金属のみならず母材も耐食性を必要と
する。従って、母材となるステンレス鋼は以下のような
成分組成であることが必要である。
する。従って、母材となるステンレス鋼は以下のような
成分組成であることが必要である。
【００１６】Ｃ（炭素） 鋼材の良好な耐食性を確保するために最も重要な元素で
ある。Ｃの添加量が０．０２０重量％を超える場合には
Ｃｒ炭化物の析出により粒界腐食が生じてしまう。従っ
て、Ｃの含有量は０．０２０重量％以下とする。
ある。Ｃの添加量が０．０２０重量％を超える場合には
Ｃｒ炭化物の析出により粒界腐食が生じてしまう。従っ
て、Ｃの含有量は０．０２０重量％以下とする。
【００１７】Ｓｉ（シリコン） Ｃｒ6+を含む低濃度硝酸環境において母材が使用される
場合には、Ｓｉを０．２０重量％以上添加することによ
り耐食性が極めて向上する。一方、Ｓｉの添加量が０．
８０重量％を超える場合において、沸騰した６５％高濃
度の硝酸環境では耐食性が著しく劣化してしまう。従っ
て、Ｓｉの含有量を０．２０乃至０．８０重量％とす
る。
場合には、Ｓｉを０．２０重量％以上添加することによ
り耐食性が極めて向上する。一方、Ｓｉの添加量が０．
８０重量％を超える場合において、沸騰した６５％高濃
度の硝酸環境では耐食性が著しく劣化してしまう。従っ
て、Ｓｉの含有量を０．２０乃至０．８０重量％とす
る。
【００１８】Ｍｎ（マンガン） Ｍｎは耐食性に対して直接的な影響を及ぼすものではな
いが、耐食性を良好とするオーステナイトの安定性を高
めたり、鋼材の清浄度及び機械的性質を良好とするには
極めて有効な元素である。従って、鋼材が前記効果を発
揮し得るためにＭｎの含有量は１．００乃至２．００重
量％とする。
いが、耐食性を良好とするオーステナイトの安定性を高
めたり、鋼材の清浄度及び機械的性質を良好とするには
極めて有効な元素である。従って、鋼材が前記効果を発
揮し得るためにＭｎの含有量は１．００乃至２．００重
量％とする。
【００１９】Ｐ（リン） Ｐは不純物として含有されるが、Ｐ化物を生成すること
により粒界腐食を発生し、耐食性を損なうため極力低減
させるのが好ましいが、Ｐ量の低減化は製造コストを高
くしてしまう。従って、前記効果と製造コストとの兼ね
合いよりＰの含有量を０．０１８重量％以下とする。
により粒界腐食を発生し、耐食性を損なうため極力低減
させるのが好ましいが、Ｐ量の低減化は製造コストを高
くしてしまう。従って、前記効果と製造コストとの兼ね
合いよりＰの含有量を０．０１８重量％以下とする。
【００２０】Ｓ（硫黄） Ｓは不純物として含有される元素であり、耐食性に対し
て直接的な影響を及ぼすものではないが、多く含有され
るとＭｎＳ等の介在物として耐食性を劣化させてしまう
場合がある。従って、Ｓの含有量は０．０１５重量％以
下とする。
て直接的な影響を及ぼすものではないが、多く含有され
るとＭｎＳ等の介在物として耐食性を劣化させてしまう
場合がある。従って、Ｓの含有量は０．０１５重量％以
下とする。
【００２１】Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｒ（クロム）及びＭ
ｏ（モリブデン） Ｎｉ、Ｃｒ及びＭｏはオーステナイトステンレス鋼にお
ける基本的な成分であり、耐食性及び機械的性質等を適
切に保つにはＳＵＳ３１６Ｌの規格範囲内とすることが
有効である。従って、Ｎｉ、Ｃｒ及びＭｏの含有量は夫
々１２．００乃至１５．００重量％、１６．００乃至１
８．００重量％及び２．００乃至３．００重量％とす
る。
ｏ（モリブデン） Ｎｉ、Ｃｒ及びＭｏはオーステナイトステンレス鋼にお
ける基本的な成分であり、耐食性及び機械的性質等を適
切に保つにはＳＵＳ３１６Ｌの規格範囲内とすることが
有効である。従って、Ｎｉ、Ｃｒ及びＭｏの含有量は夫
々１２．００乃至１５．００重量％、１６．００乃至１
８．００重量％及び２．００乃至３．００重量％とす
る。
【００２２】なお、以上の母材となるステンレス鋼に対
する成分組成の範囲は、硝酸環境下において粒界腐食及
び金属イオンによる孔食に対する耐食性を考慮した３１
６型オーステナイトステンレス鋼（ＪＩＳ Ｇ４３０３
ＳＵＳ３１６Ｌ）の成分範囲内である。
する成分組成の範囲は、硝酸環境下において粒界腐食及
び金属イオンによる孔食に対する耐食性を考慮した３１
６型オーステナイトステンレス鋼（ＪＩＳ Ｇ４３０３
ＳＵＳ３１６Ｌ）の成分範囲内である。
【００２３】次に、溶接金属の成分組成について説明す
る。溶接法は最も高品質な溶接部を得るためＴＩＧ溶接
を採用し、溶接金属は以下のような成分組成であること
が必要である。
る。溶接法は最も高品質な溶接部を得るためＴＩＧ溶接
を採用し、溶接金属は以下のような成分組成であること
が必要である。
【００２４】Ｃ（炭素） Ｃは溶接金属が耐粒界腐食性を維持するために必要な元
素であり、その添加量は０．０２０重量％を超えるとＣ
ｒ炭化物の析出により粒界腐食が生じる。従って、Ｃの
含有量は０．０２０重量％以下とする。
素であり、その添加量は０．０２０重量％を超えるとＣ
ｒ炭化物の析出により粒界腐食が生じる。従って、Ｃの
含有量は０．０２０重量％以下とする。
【００２５】Ｓｉ（シリコン） Ｓｉは溶接金属に適度な流動性を与えると共に、適切な
溶接ビードを生成する作用がある。Ｓｉの添加量が０．
３０重量％未満では、溶接金属が前記効果を発揮し得
ず、溶接ビードの濡れ性が損なわれ、また融合不良等の
溶接欠陥が生じやすい。一方、Ｓｉの添加量が０．６５
重量％を超えて高Ｓｉとなると、Ｌａｖｅｓ相又はσ相
等の金属間化合物を生成し易くなってしまう。従って、
Ｓｉの含有量は０．３０乃至０．６５重量％とする。
溶接ビードを生成する作用がある。Ｓｉの添加量が０．
３０重量％未満では、溶接金属が前記効果を発揮し得
ず、溶接ビードの濡れ性が損なわれ、また融合不良等の
溶接欠陥が生じやすい。一方、Ｓｉの添加量が０．６５
重量％を超えて高Ｓｉとなると、Ｌａｖｅｓ相又はσ相
等の金属間化合物を生成し易くなってしまう。従って、
Ｓｉの含有量は０．３０乃至０．６５重量％とする。
【００２６】Ｍｎ（マンガン） Ｍｎは脱酸剤として溶接金属の清浄度を良好とする元素
である。この効果を発揮するには１．０重量％以上添加
されていれば十分であるが、２．５重量％を超えて添加
されると、ＪＩＳの規格範囲外となってしまう。従っ
て、Ｍｎの含有量は１．０乃至２．５重量％とする。
である。この効果を発揮するには１．０重量％以上添加
されていれば十分であるが、２．５重量％を超えて添加
されると、ＪＩＳの規格範囲外となってしまう。従っ
て、Ｍｎの含有量は１．０乃至２．５重量％とする。
【００２７】Ｐ（リン） ＰはＰ化物を生成することにより粒界腐食を発生すると
共に、溶接金属の高温割れを発生し易くするため、Ｐの
含有量は少ない方が好ましい。しかし、Ｐを低減させる
には、清浄性の高い溶解原料を使用したり、特殊精錬、
例えば真空溶解及び脱Ｐ精錬等、をする必要があるた
め、溶接材料の製造コストが高くなってしまう。従っ
て、Ｐの低減と経済性との兼ね合いよりＰの含有量を
０．０３重量％以下とする。
共に、溶接金属の高温割れを発生し易くするため、Ｐの
含有量は少ない方が好ましい。しかし、Ｐを低減させる
には、清浄性の高い溶解原料を使用したり、特殊精錬、
例えば真空溶解及び脱Ｐ精錬等、をする必要があるた
め、溶接材料の製造コストが高くなってしまう。従っ
て、Ｐの低減と経済性との兼ね合いよりＰの含有量を
０．０３重量％以下とする。
【００２８】Ｓ（硫黄） Ｓは溶接金属の高温割れを発生し易くするため、その含
有量は低く抑制すべきである。しかし、Ｓを低減させる
には、Ｐと同様に溶接材料の製造コストが高くなってし
まう。従って、Ｓの低減と経済性及び品質との兼ね合い
よりＳの含有量を０．０３重量％以下とする。
有量は低く抑制すべきである。しかし、Ｓを低減させる
には、Ｐと同様に溶接材料の製造コストが高くなってし
まう。従って、Ｓの低減と経済性及び品質との兼ね合い
よりＳの含有量を０．０３重量％以下とする。
【００２９】Ｎｉ（ニッケル） Ｎｉはオーステナイトステンレス鋼溶接金属の成分とし
て必須であり、溶接部の強度及び耐食性等を与える元素
である。また、その含有量は３１６鋼溶接棒と同様の範
囲内であればよい。従って、Ｎｉの含有量は１１．０乃
至１４．０重量％とする。
て必須であり、溶接部の強度及び耐食性等を与える元素
である。また、その含有量は３１６鋼溶接棒と同様の範
囲内であればよい。従って、Ｎｉの含有量は１１．０乃
至１４．０重量％とする。
【００３０】Ｃｒ（クロム） Ｃｒは耐食性に最も大きな影響を及ぼす元素である。即
ち、Ｃｒの添加量が１８．０重量％未満であると溶接部
は十分な耐食性を有することができない。一方、Ｃｒの
添加量が２０．０重量％を超えるとＬａｖｅｓ相、χ相
又はσ相等の金属間化合物の生成を助長し、耐食性及び
機械的性質の劣化を招いてしまう。従って、Ｃｒの含有
量は１８．０乃至２０．０重量％とする。
ち、Ｃｒの添加量が１８．０重量％未満であると溶接部
は十分な耐食性を有することができない。一方、Ｃｒの
添加量が２０．０重量％を超えるとＬａｖｅｓ相、χ相
又はσ相等の金属間化合物の生成を助長し、耐食性及び
機械的性質の劣化を招いてしまう。従って、Ｃｒの含有
量は１８．０乃至２０．０重量％とする。
【００３１】Ｍｏ（モリブデン） Ｍｏは３１６型ステンレス鋼溶接金属の成分として必須
であり、溶接部の耐孔食、隙間腐食性等を与える元素で
ある。Ｍｏの添加量が２．０重量％未満では前記効果を
十分に発揮することができず、一方、３．０重量％を超
えるとＣｒと同様にＬａｖｅｓ相、χ相及びσ相等の金
属間化合物の生成を助長してしまう。従って、Ｍｏの含
有量は２．０乃至３．０重量％とする。
であり、溶接部の耐孔食、隙間腐食性等を与える元素で
ある。Ｍｏの添加量が２．０重量％未満では前記効果を
十分に発揮することができず、一方、３．０重量％を超
えるとＣｒと同様にＬａｖｅｓ相、χ相及びσ相等の金
属間化合物の生成を助長してしまう。従って、Ｍｏの含
有量は２．０乃至３．０重量％とする。
【００３２】Ｃｕ（銅） Ｃｕは溶接部に耐孔食性等を与える元素であるが、０．
７５重量％を超えて添加すると、耐高温割れ性を損なっ
てしまう。従って、Ｃｕの含有量は０．７５重量％以下
とする。
７５重量％を超えて添加すると、耐高温割れ性を損なっ
てしまう。従って、Ｃｕの含有量は０．７５重量％以下
とする。
【００３３】なお、以上のステンレス鋼溶接金属に対す
る成分組成の範囲は、ＪＩＳ Ｚ３３２１ Ｙ３１６Ｌ
を基本とするものである。
る成分組成の範囲は、ＪＩＳ Ｚ３３２１ Ｙ３１６Ｌ
を基本とするものである。
【００３４】次に、溶接条件について説明する。本願発
明者等は溶接施工条件と耐食性との関係を調査すべく以
下のような耐食性試験、即ちＪＩＳ Ｇ０５７３「沸騰
６５％硝酸腐食試験方法」に準ずる腐食試験を行った。
明者等は溶接施工条件と耐食性との関係を調査すべく以
下のような耐食性試験、即ちＪＩＳ Ｇ０５７３「沸騰
６５％硝酸腐食試験方法」に準ずる腐食試験を行った。
【００３５】先ず、供試材料として下記表１に示す成分
組成を有する母材及び溶加材を製作した。なお、成分組
成の単位は重量％である。
組成を有する母材及び溶加材を製作した。なお、成分組
成の単位は重量％である。
【００３６】
【表１】
【００３７】上記表１に示す成分組成を有する母材及び
溶加材を用いて作成した全溶着金属について夫々単独に
よる腐食試験を行い、その結果についても表１に示す。
耐食性の評価については、核燃料再処理設備の材料規格
（ＲＹ３１６ＵＬＣ）にある平均腐食速度０．３５ｇ／
ｍ2・時間以下であれば良好な耐食性を有することとし
た。
溶加材を用いて作成した全溶着金属について夫々単独に
よる腐食試験を行い、その結果についても表１に示す。
耐食性の評価については、核燃料再処理設備の材料規格
（ＲＹ３１６ＵＬＣ）にある平均腐食速度０．３５ｇ／
ｍ2・時間以下であれば良好な耐食性を有することとし
た。
【００３８】従って、上記表１に示すように母材及び溶
加材の腐食量はいずれも規格値の範囲内であり、耐食性
はいずれも良好であるといえる。
加材の腐食量はいずれも規格値の範囲内であり、耐食性
はいずれも良好であるといえる。
【００３９】また、溶接継手部の耐食性評価は溶接施工
法により異なるため、片面溶接及び両面溶接の２種類の
溶接を行った。その結果は次のとおりである。
法により異なるため、片面溶接及び両面溶接の２種類の
溶接を行った。その結果は次のとおりである。
【００４０】即ち、図２（ｃ）に示すようなＶ形開先を
設けた母材に図２（ｄ）に示すように片面ＴＩＧ溶接に
初層溶接を行い、更に２層、３層盛りで溶接した場合、
その溶接の耐食性は母材板厚により大きく異なり、特に
板厚が厚くなると腐食速度が前記規格値内となる場合も
あるが、板厚が薄くなると前記規格値を大きく上回る結
果となった。そして、この片面溶接では板厚の厚さに関
係なく第１パスである裏波ビードの腐食が著しく、板厚
が厚い場合であっても継手溶接部として良好な耐食性を
得ることはできなかった。
設けた母材に図２（ｄ）に示すように片面ＴＩＧ溶接に
初層溶接を行い、更に２層、３層盛りで溶接した場合、
その溶接の耐食性は母材板厚により大きく異なり、特に
板厚が厚くなると腐食速度が前記規格値内となる場合も
あるが、板厚が薄くなると前記規格値を大きく上回る結
果となった。そして、この片面溶接では板厚の厚さに関
係なく第１パスである裏波ビードの腐食が著しく、板厚
が厚い場合であっても継手溶接部として良好な耐食性を
得ることはできなかった。
【００４１】一方、図２（ａ）に示すようなＶ形開先の
母材に先ず図２（ｂ）に示すように母材表面にＴＩＧ溶
接を施し、次いで母材裏面に所謂裏はつりを行って表面
溶接時の開先底部部分を再溶融又は機械加工を行って裏
面用の開先を形成する。その後母材裏面に溶接を施すこ
とにより両面溶接を行った場合、腐食試験において著し
い腐食を受けるのは、両側のいずれから溶接を始めても
最初に溶接を行った側であり、また最終溶接側の溶接入
熱量ＨＩと最終溶接側の開先底部から既溶接側の溶接ビ
ード表面までの距離ｄによって耐食性が大きく異なるこ
とが見い出された。即ち、前記距離ｄが小さくなるほど
耐食性が劣化し、その傾向は入熱量ＨＩが大きいほど顕
著であった。
母材に先ず図２（ｂ）に示すように母材表面にＴＩＧ溶
接を施し、次いで母材裏面に所謂裏はつりを行って表面
溶接時の開先底部部分を再溶融又は機械加工を行って裏
面用の開先を形成する。その後母材裏面に溶接を施すこ
とにより両面溶接を行った場合、腐食試験において著し
い腐食を受けるのは、両側のいずれから溶接を始めても
最初に溶接を行った側であり、また最終溶接側の溶接入
熱量ＨＩと最終溶接側の開先底部から既溶接側の溶接ビ
ード表面までの距離ｄによって耐食性が大きく異なるこ
とが見い出された。即ち、前記距離ｄが小さくなるほど
耐食性が劣化し、その傾向は入熱量ＨＩが大きいほど顕
著であった。
【００４２】図１は横軸に前記距離ｄをとって、縦軸に
前記溶接入熱量ＨＩをとり、前記距離ｄと前記溶接入熱
量ＨＩとの関係を示すグラフ図である。この図１に示す
ように距離ｄに対して、入熱量ＨＩを適切に低く抑える
ことにより良好な耐食性が得られることが判明した。つ
まり、距離ｄと入熱量ＨＩとの関係がＨＩ≦（ｄ＋２）
／１０を満足するものであれば、溶接部において良好な
耐食性が得られる。
前記溶接入熱量ＨＩをとり、前記距離ｄと前記溶接入熱
量ＨＩとの関係を示すグラフ図である。この図１に示す
ように距離ｄに対して、入熱量ＨＩを適切に低く抑える
ことにより良好な耐食性が得られることが判明した。つ
まり、距離ｄと入熱量ＨＩとの関係がＨＩ≦（ｄ＋２）
／１０を満足するものであれば、溶接部において良好な
耐食性が得られる。
【００４３】なお、距離ｄがある程度大きい場合、即ち
適用板厚が厚い場合には、通常の溶接条件範囲である入
熱量により溶接を行えば良好な耐食性が得られる。
適用板厚が厚い場合には、通常の溶接条件範囲である入
熱量により溶接を行えば良好な耐食性が得られる。
【００４４】
【実施例】以下、本発明の実施例について、本発明の特
許請求の範囲から外れる比較例と比較して説明する。
許請求の範囲から外れる比較例と比較して説明する。
【００４５】本実施例に係るステンレス鋼母材及び溶加
材は上記表１に示す成分組成を有するものを使用し、ま
た溶接は全てワイヤの直径が２．４ｍｍの手動ＴＩＧ溶
接（ＤＣ、ＥＰ；下向き）により行った。
材は上記表１に示す成分組成を有するものを使用し、ま
た溶接は全てワイヤの直径が２．４ｍｍの手動ＴＩＧ溶
接（ＤＣ、ＥＰ；下向き）により行った。
【００４６】以上の溶接を下記表２に示す溶接条件に基
づいて行い、ＪＩＳ Ｇ０５７３「沸騰６５％硝酸腐食
試験方法」による耐食性の評価についても下記表２に示
す。
づいて行い、ＪＩＳ Ｇ０５７３「沸騰６５％硝酸腐食
試験方法」による耐食性の評価についても下記表２に示
す。
【００４７】なお、前記腐食試験は図３に示すように縦
１０ｍｍ、横５０ｍｍ、板厚ｔｍｍの腐食試験片を使用
し、その試験片を６５％硝酸溶液中に保持し、連続２４
時間の沸騰試験を行う。そして、その試験を５回繰り返
した結果を下記表２に示している。即ち、試験片の腐食
減量が０．３５ｇ／ｍ2・時間以下であれば良好な耐食
性を有し、０．３５ｇ／ｍ2・時間より大きい場合は良
好な耐食性が得られないとし、夫々腐食試験結果の欄に
「○」及び「×」により示している。
１０ｍｍ、横５０ｍｍ、板厚ｔｍｍの腐食試験片を使用
し、その試験片を６５％硝酸溶液中に保持し、連続２４
時間の沸騰試験を行う。そして、その試験を５回繰り返
した結果を下記表２に示している。即ち、試験片の腐食
減量が０．３５ｇ／ｍ2・時間以下であれば良好な耐食
性を有し、０．３５ｇ／ｍ2・時間より大きい場合は良
好な耐食性が得られないとし、夫々腐食試験結果の欄に
「○」及び「×」により示している。
【００４８】
【表２】
【００４９】上記表２に示すように、実施例Ｎｏ１〜６
は硝酸環境において極めて優れた耐食性を有している。
は硝酸環境において極めて優れた耐食性を有している。
【００５０】比較例Ｎｏ７、１１及び１２は、裏はつり
後の開先底部から既溶接側の表層までの距離ｄが５ｍｍ
未満であり、また入熱量ＨＩがＨＩ≦（ｄ＋２）／１０
を満たしておらず、既溶接部の表層部が最終溶接面側の
溶接時に大きな加熱を受けることにより組織変化を生じ
てしまうため、耐食性が劣化している。
後の開先底部から既溶接側の表層までの距離ｄが５ｍｍ
未満であり、また入熱量ＨＩがＨＩ≦（ｄ＋２）／１０
を満たしておらず、既溶接部の表層部が最終溶接面側の
溶接時に大きな加熱を受けることにより組織変化を生じ
てしまうため、耐食性が劣化している。
【００５１】比較例Ｎｏ８〜１０は距離ｄが５ｍｍ以上
あり、最終溶接面側の開先底部と既溶接部表層とは十分
離れているが、入熱量が大きくＨＩ≦（ｄ＋２）／１０
を満足しないために、既溶接部が加熱されてしまい、耐
食性が劣化している。
あり、最終溶接面側の開先底部と既溶接部表層とは十分
離れているが、入熱量が大きくＨＩ≦（ｄ＋２）／１０
を満足しないために、既溶接部が加熱されてしまい、耐
食性が劣化している。
【００５２】比較例Ｎｏ１３〜１５は、片面溶接の例で
あるが、いずれも距離ｄが５ｍｍ未満であり、また比較
例Ｎｏ１３及び１５は入熱量が大きく、裏波ビードを加
熱するため耐食性が劣化している。また、比較例Ｎｏ１
４は入熱量ＨＩが小さくＨＩ≦（ｄ＋２）／１０を満た
しているが、裏波ビード自身の体積が小さく、距離ｄが
５ｍｍ未満となり熱拡散が十分ではないため、裏波ビー
ドが加熱されることとなり、耐食性が著しく劣化してい
る。
あるが、いずれも距離ｄが５ｍｍ未満であり、また比較
例Ｎｏ１３及び１５は入熱量が大きく、裏波ビードを加
熱するため耐食性が劣化している。また、比較例Ｎｏ１
４は入熱量ＨＩが小さくＨＩ≦（ｄ＋２）／１０を満た
しているが、裏波ビード自身の体積が小さく、距離ｄが
５ｍｍ未満となり熱拡散が十分ではないため、裏波ビー
ドが加熱されることとなり、耐食性が著しく劣化してい
る。
【００５３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
硝酸等の腐食性の大きい溶液と接する環境において使用
されても、耐食性が劣化することのない良好な溶接部を
得ることができる。
硝酸等の腐食性の大きい溶液と接する環境において使用
されても、耐食性が劣化することのない良好な溶接部を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】最終溶接側の開先底部から既溶接側表層ビード
表面までの距離ｄと最終溶接側の溶接入熱量ＨＩとの関
係を示すグラフ図である。
表面までの距離ｄと最終溶接側の溶接入熱量ＨＩとの関
係を示すグラフ図である。
【図２】Ｖ形母材に対して両面溶接及び片面溶接の溶接
施工法を示す断面図である。
施工法を示す断面図である。
【図３】腐食試験に使用する試験片を示す斜視図であ
る。
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 35/30 ３２０ Ｂ２３Ｋ 35/30 ３２０Ｂ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０２ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０２Ｌ 38/44 38/44 38/58 38/58 Ｇ２１Ｆ 9/06 ５８１ Ｇ２１Ｆ 9/06 ５８１Ｚ (72)発明者 百歩 珠子 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 正村 克身 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−101148（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−93699（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G21C 19/46 G21F 9/06
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｃを０．０２０重量％以下、Ｓｉを０．
２０乃至０．８０重量％、Ｍｎを１．００乃至２．００
重量％、Ｐを０．０１８重量％以下、Ｓを０．０１５重
量％以下、Ｎｉを１２．００乃至１５．００重量％、Ｃ
ｒを１６．００乃至１８．００重量％、Ｍｏを２．００
乃至３．００重量％含有し、残部がＦｅ及び不可避的不
純物からなるステンレス鋼母材に対して、Ｃを０．０２
０重量％以下、Ｓｉを０．３０乃至０．６５重量％、Ｍ
ｎを１．０乃至２．５重量％、Ｐを０．０３重量％以
下、Ｓを０．０３重量％以下、Ｎｉを１１．０乃至１
４．０重量％、Ｃｒを１８．０乃至２０．０重量％、Ｍ
ｏを２．０乃至３．０重量％、Ｃｕを０．７５重量％以
下含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる溶加
材を使用してＴＩＧ溶接する方法であって、前記母材の
表面側をＴＩＧ溶接する工程と、前記母材の裏面をＴＩ
Ｇ溶接する工程とを有し、前記母材裏面の溶接条件は前
記母材表面側の最外層溶接金属表面と開先底部との距離
をｄ（ｍｍ）、溶接入熱量をＨＩ（ｋＪ／ｍｍ）とする
と、ｄが５ｍｍ以上、ＨＩ≦（ｄ＋２）／１０を満たす
ことを特徴とする耐硝酸腐食性が優れたステンレス鋼の
溶接施工法。 - 【請求項２】 前記母材表面側のＴＩＧ溶接工程と、母
材裏面側のＴＩＧ溶接工程との間に母材裏面側の開先を
アーク溶融又は機械加工により形成する工程を有するこ
とを特徴とする請求項１に記載の耐硝酸腐食性が優れた
ステンレス鋼の溶接施工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1716495A JP2892295B2 (ja) | 1995-02-03 | 1995-02-03 | 耐硝酸腐食性が優れたステンレス鋼の溶接施工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1716495A JP2892295B2 (ja) | 1995-02-03 | 1995-02-03 | 耐硝酸腐食性が優れたステンレス鋼の溶接施工法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08211189A JPH08211189A (ja) | 1996-08-20 |
| JP2892295B2 true JP2892295B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=11936328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1716495A Expired - Lifetime JP2892295B2 (ja) | 1995-02-03 | 1995-02-03 | 耐硝酸腐食性が優れたステンレス鋼の溶接施工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2892295B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5579316B1 (ja) * | 2013-09-30 | 2014-08-27 | 大陽日酸株式会社 | 溶接施工方法及び溶接構造物 |
| CN110923547A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-03-27 | 无锡市法兰锻造有限公司 | 一种快堆核电站用铬镍钼奥氏体不锈钢法兰及其制造方法 |
-
1995
- 1995-02-03 JP JP1716495A patent/JP2892295B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08211189A (ja) | 1996-08-20 |
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