JP3183958B2 - 高耐食性ニッケル基合金クラッド鋼の溶接方法 - Google Patents
高耐食性ニッケル基合金クラッド鋼の溶接方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、強い腐食性雰囲気で
使用される高耐食性ニッケル基合金クラッド鋼同士を良
好に接合する溶接方法に関するものである。
使用される高耐食性ニッケル基合金クラッド鋼同士を良
好に接合する溶接方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】特に強い腐食性雰囲気で使用される材料
には、高い耐食性が必要とされるが、構造材などに使用
される一般の炭素鋼材ではこれを満足することができな
い。このため、強腐食性雰囲気では、鋼材にハステロ
イ、インコネル（いずれも商標、以下同じ）などの高耐
食性ニッケル基合金を合材としてクラッドしたクラッド
鋼板が使用されている。従来、このクラッド鋼板同士を
突合せ溶接する際には、鋼板にＶ形状の開先を形成し、
合材と類似の組成を有する共金を溶接材に使用して、鋼
板間にビードを多層盛する肉盛溶接により接合してい
る。
には、高い耐食性が必要とされるが、構造材などに使用
される一般の炭素鋼材ではこれを満足することができな
い。このため、強腐食性雰囲気では、鋼材にハステロ
イ、インコネル（いずれも商標、以下同じ）などの高耐
食性ニッケル基合金を合材としてクラッドしたクラッド
鋼板が使用されている。従来、このクラッド鋼板同士を
突合せ溶接する際には、鋼板にＶ形状の開先を形成し、
合材と類似の組成を有する共金を溶接材に使用して、鋼
板間にビードを多層盛する肉盛溶接により接合してい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、溶接部の全層
を合材共金で肉盛すると、母材において要求される特性
が溶接部で十分に得られないという問題が生ずる。特に
クラッド鋼の母材降伏強度が４５ｋｇ／ｍｍ2を越える
ような高強度材料では、溶着金属の降伏点が低いため母
材規格を満足することができない。また、高耐食性ニッ
ケル基合金は高価であり、溶接材の全量にこの材料を使
用するとコスト高になるという問題もある。
を合材共金で肉盛すると、母材において要求される特性
が溶接部で十分に得られないという問題が生ずる。特に
クラッド鋼の母材降伏強度が４５ｋｇ／ｍｍ2を越える
ような高強度材料では、溶着金属の降伏点が低いため母
材規格を満足することができない。また、高耐食性ニッ
ケル基合金は高価であり、溶接材の全量にこの材料を使
用するとコスト高になるという問題もある。
【０００４】そこで、溶接材の全量を高耐食性ニッケル
基合金とするのではなく、クラッド鋼板にＸ形状の開先
を形成して、母材側を母材共金（炭素鋼）、合材側を合
材共金（高耐食性ニッケル基合金）の溶接材で肉盛溶接
する方法が考えられる。この方法によれば、母材同士は
母材と同等の性質を有する共金溶接材で接合されるの
で、所望の強度を得ることが期待できる。しかし、合材
側に用いるニッケル基合金では、その高合金成分が、溶
接中に炭素鋼成分で希釈化され、その結果、耐食性を向
上させる合金成分が不足して必要な耐食性が得られない
という問題がある。したがって、母材共金と合材共金を
使用した上記溶接方法の採用も困難である。この発明
は、上記事情を背景としてなされたものであり、溶接す
べきクラッド鋼と同等の強度および耐食性を有する溶接
部を形成でき、しかもコストの低減が可能な高耐食性ニ
ッケル基合金クラッド鋼の溶接方法を提供することを目
的とするものである。
基合金とするのではなく、クラッド鋼板にＸ形状の開先
を形成して、母材側を母材共金（炭素鋼）、合材側を合
材共金（高耐食性ニッケル基合金）の溶接材で肉盛溶接
する方法が考えられる。この方法によれば、母材同士は
母材と同等の性質を有する共金溶接材で接合されるの
で、所望の強度を得ることが期待できる。しかし、合材
側に用いるニッケル基合金では、その高合金成分が、溶
接中に炭素鋼成分で希釈化され、その結果、耐食性を向
上させる合金成分が不足して必要な耐食性が得られない
という問題がある。したがって、母材共金と合材共金を
使用した上記溶接方法の採用も困難である。この発明
は、上記事情を背景としてなされたものであり、溶接す
べきクラッド鋼と同等の強度および耐食性を有する溶接
部を形成でき、しかもコストの低減が可能な高耐食性ニ
ッケル基合金クラッド鋼の溶接方法を提供することを目
的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願発明の高耐食性ニッケル基合金クラッド鋼は、
母材に高耐食性Ｎi 基合金からなる合材をクラッドした
クラッド鋼同士を溶接する方法において、母材同士を母
材共金からなる溶接材で溶接した後、合材側を、Ｃr ：
２０〜４０ｗｔ％、Ｍo ：９〜３０ｗｔ％を含有し、残
部が実質的にＮiからなる溶接材で肉盛溶接して緩衝層
を形成し、さらに、これに重ねて合材共金からなる溶接
材で肉盛溶接することを特徴とする。
め、本願発明の高耐食性ニッケル基合金クラッド鋼は、
母材に高耐食性Ｎi 基合金からなる合材をクラッドした
クラッド鋼同士を溶接する方法において、母材同士を母
材共金からなる溶接材で溶接した後、合材側を、Ｃr ：
２０〜４０ｗｔ％、Ｍo ：９〜３０ｗｔ％を含有し、残
部が実質的にＮiからなる溶接材で肉盛溶接して緩衝層
を形成し、さらに、これに重ねて合材共金からなる溶接
材で肉盛溶接することを特徴とする。
【０００６】本願発明が適用されるクラッド鋼は、鋼を
母材として、これに高耐食性ニッケル基合金をクラッド
したものであり、高耐食性ニッケル基合金としては、ハ
ステロイ、インコネルと称される耐食性に優れたニッケ
ル基合金を例示することができる。なお、母材共金、合
材共金には、それぞれ母材または合材と同一または類似
の組成を有する材料が選択される。合材側で緩衝層の形
成に使用される溶接材は、上記したようにＣr 、Ｍo を
主要な添加成分とし、残部が実質的にＮi からなるもの
であり、その他は不可避不純物を含むものであってもよ
い。また、緩衝層は１層の他に、必要に応じて複数層形
成することも可能である。また、母材共金および合材共
金による肉盛も必要に応じてビードが１層または複数層
が形成されるように行う。
母材として、これに高耐食性ニッケル基合金をクラッド
したものであり、高耐食性ニッケル基合金としては、ハ
ステロイ、インコネルと称される耐食性に優れたニッケ
ル基合金を例示することができる。なお、母材共金、合
材共金には、それぞれ母材または合材と同一または類似
の組成を有する材料が選択される。合材側で緩衝層の形
成に使用される溶接材は、上記したようにＣr 、Ｍo を
主要な添加成分とし、残部が実質的にＮi からなるもの
であり、その他は不可避不純物を含むものであってもよ
い。また、緩衝層は１層の他に、必要に応じて複数層形
成することも可能である。また、母材共金および合材共
金による肉盛も必要に応じてビードが１層または複数層
が形成されるように行う。
【０００７】
【作用】すなわち本願発明のうち第１の発明によれば、
母材側は母材共金で肉盛溶接され、合材側の溶接に備え
られる。この溶接部は母材共金で構成されているので、
降伏点を含めて十分な強度を有している。一方、合材側
では、最初に、Ｃr、Ｍoを所定量含有し、残部がニッケ
ルからなる溶接材で緩衝層が形成される。この溶接材
は、耐食性の向上に特に必要であるＣr 、Ｍo 量が十分
に含有されており、母材による希釈を受けつつ緩衝層と
して形成された後も、これら成分が高水準で含有される
ことになる。そして、この緩衝層に重ねて合材共金で肉
盛溶接を行うことにより、必要な成分の希釈が極力防止
され、溶接部の表層部では、耐食性に必要な成分が十分
に確保されて、高い耐食性を得ることができる。
母材側は母材共金で肉盛溶接され、合材側の溶接に備え
られる。この溶接部は母材共金で構成されているので、
降伏点を含めて十分な強度を有している。一方、合材側
では、最初に、Ｃr、Ｍoを所定量含有し、残部がニッケ
ルからなる溶接材で緩衝層が形成される。この溶接材
は、耐食性の向上に特に必要であるＣr 、Ｍo 量が十分
に含有されており、母材による希釈を受けつつ緩衝層と
して形成された後も、これら成分が高水準で含有される
ことになる。そして、この緩衝層に重ねて合材共金で肉
盛溶接を行うことにより、必要な成分の希釈が極力防止
され、溶接部の表層部では、耐食性に必要な成分が十分
に確保されて、高い耐食性を得ることができる。
【０００８】なお、緩衝層の形成に使用される溶接材に
おいて、必要な耐食性を得るために、Ｃr ：２０ｗｔ
％、Ｍo ：９％を下限とする。一方、これら含有量が過
度になると熱間加工性および冷間加工性が著しく低下し
て、例えば線引加工が困難になるので、Ｃr ：４０ｗｔ
％、Ｍo ：３０ｗｔ％を上限とする。また、同様に高い
耐食性を得るためには、Ｃr（重量％）＋３．３Ｍo（重
量％）で示されるＰＩ値が十分に高いことが望ましく、
最適には、合材のＰＩ値以上とし、さらに希釈を考慮し
て合材のＰＩ値を５以上越えるものとすれば一層望まし
い。
おいて、必要な耐食性を得るために、Ｃr ：２０ｗｔ
％、Ｍo ：９％を下限とする。一方、これら含有量が過
度になると熱間加工性および冷間加工性が著しく低下し
て、例えば線引加工が困難になるので、Ｃr ：４０ｗｔ
％、Ｍo ：３０ｗｔ％を上限とする。また、同様に高い
耐食性を得るためには、Ｃr（重量％）＋３．３Ｍo（重
量％）で示されるＰＩ値が十分に高いことが望ましく、
最適には、合材のＰＩ値以上とし、さらに希釈を考慮し
て合材のＰＩ値を５以上越えるものとすれば一層望まし
い。
【０００９】
【００１０】
（実施例１）７．０ｍｍ厚のJIS SS41炭素鋼を母材１と
し、２．０ｍｍ厚のインコネル625ニッケル基合金また
はハステロイC-22ニッケル基合金を合材２とするクラッ
ド鋼をそれぞれ用意し、開先を形成した後、表１、２に
示す溶接条件で発明法、従来法または比較法によりクラ
ッド鋼同士を突合せ溶接した。なお、各溶接法で使用さ
れる溶接材には、表３に示すワイヤー材を用いた。
し、２．０ｍｍ厚のインコネル625ニッケル基合金また
はハステロイC-22ニッケル基合金を合材２とするクラッ
ド鋼をそれぞれ用意し、開先を形成した後、表１、２に
示す溶接条件で発明法、従来法または比較法によりクラ
ッド鋼同士を突合せ溶接した。なお、各溶接法で使用さ
れる溶接材には、表３に示すワイヤー材を用いた。
【００１１】
【表１】
【００１２】
【表２】
【００１３】
【表３】
【００１４】接合クラッド鋼のうち、発明法、比較法で
溶接したものについて５、６層目の成分を分析し、表４
に示した。発明法によるものは、表層でもＰＩ値が高く
良好な耐食性が期待されるのに対し、比較法では、希釈
化が相当進み、ＰＩ値の低下が顕著である。次に、各接
合クラッド鋼について溶接部の耐食性を評価する試験を
行い、その結果を表５および表６に示した。表から明ら
かなように、発明法によって溶接したクラッド鋼では、
溶接部の耐食性は非常に優れている。これに対し、従来
法でも、最低限必要な耐食性は得られているが、強度の
点では表７に示すように、従来法によると溶接部の降伏
強度が低いため、溶接金属で破断が生じる。発明法では
原質部と同等以上の降伏強度を示し、全て破断は原質部
で生じ、良好な継手性能を示している。また、比較法で
は耐食性が大きく劣っており、強腐食性環境では使用に
耐え得ないものであった。
溶接したものについて５、６層目の成分を分析し、表４
に示した。発明法によるものは、表層でもＰＩ値が高く
良好な耐食性が期待されるのに対し、比較法では、希釈
化が相当進み、ＰＩ値の低下が顕著である。次に、各接
合クラッド鋼について溶接部の耐食性を評価する試験を
行い、その結果を表５および表６に示した。表から明ら
かなように、発明法によって溶接したクラッド鋼では、
溶接部の耐食性は非常に優れている。これに対し、従来
法でも、最低限必要な耐食性は得られているが、強度の
点では表７に示すように、従来法によると溶接部の降伏
強度が低いため、溶接金属で破断が生じる。発明法では
原質部と同等以上の降伏強度を示し、全て破断は原質部
で生じ、良好な継手性能を示している。また、比較法で
は耐食性が大きく劣っており、強腐食性環境では使用に
耐え得ないものであった。
【００１５】
【表４】
【００１６】
【表５】
【００１７】
【表６】
【００１８】
【表７】
【００１９】（実施例２）７．０ｍｍ厚のJIS SS41炭素
鋼を母材５とし、２．０ｍｍ厚のハステロイC-276ニッ
ケル基合金を合材６とするクラッド鋼を用意し、突き合
わせたクラッド鋼間で、ルート深さが１ｍｍとなるよう
に母材５側のみに逆Ｖ開先を形成した。このＶ開先側
に、表８に示す溶接条件で、合材が溶融しないように炭
素鋼共金で溶接材で肉盛溶接した。次いで、合材側を合
材共金２で炭素鋼を溶融させないように肉盛溶接して接
合した。得られた接合クラッド鋼の溶接部において、実
施例１と同様に耐食性試験を行ったところ、非常に優れ
た結果が得られた。
鋼を母材５とし、２．０ｍｍ厚のハステロイC-276ニッ
ケル基合金を合材６とするクラッド鋼を用意し、突き合
わせたクラッド鋼間で、ルート深さが１ｍｍとなるよう
に母材５側のみに逆Ｖ開先を形成した。このＶ開先側
に、表８に示す溶接条件で、合材が溶融しないように炭
素鋼共金で溶接材で肉盛溶接した。次いで、合材側を合
材共金２で炭素鋼を溶融させないように肉盛溶接して接
合した。得られた接合クラッド鋼の溶接部において、実
施例１と同様に耐食性試験を行ったところ、非常に優れ
た結果が得られた。
【００２０】
【表８】
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本願発明によれば、
母材に高耐食性ニッケル基合金からなる合材をクラッド
したクラッド鋼同士を溶接する方法において、母材同士
を母材共金からなる溶接材で溶接した後、合材側に、Ｃ
r ：２０〜４０ｗｔ％、Ｍo ：９〜３０ｗｔ％を含有
し、残部が実質的にＮi からなる溶接材で緩衝層を形成
し、さらに、これに重ねて合材共金からなる溶接材を用
いて肉盛溶接するので、母材共金で溶接部の強度が向上
し、母材と同等の強度が得られる。そして合材共金の成
分は、緩衝層によって母材による成分の希釈が極力阻止
され、優れたな耐食性が確保される。
母材に高耐食性ニッケル基合金からなる合材をクラッド
したクラッド鋼同士を溶接する方法において、母材同士
を母材共金からなる溶接材で溶接した後、合材側に、Ｃ
r ：２０〜４０ｗｔ％、Ｍo ：９〜３０ｗｔ％を含有
し、残部が実質的にＮi からなる溶接材で緩衝層を形成
し、さらに、これに重ねて合材共金からなる溶接材を用
いて肉盛溶接するので、母材共金で溶接部の強度が向上
し、母材と同等の強度が得られる。そして合材共金の成
分は、緩衝層によって母材による成分の希釈が極力阻止
され、優れたな耐食性が確保される。
【図１】図１は、この発明の一実施例、従来例および比
較例の開先形状および肉盛手順を示す一部断面図であ
る。
較例の開先形状および肉盛手順を示す一部断面図であ
る。
【図２】図２は、従来例の開先形状および肉盛手順を示
す一部断面図である。
す一部断面図である。
【図３】図３は、同じく他の実施例の開先形状を示す一
部断面図である。
部断面図である。
１ 母材 ２ 合材 ３ 開先 ４ 開先 ５ 母材 ６ 合材 ７ 開先
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−99280（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−31577（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−7484（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 9/23 B23K 9/04 C22C 19/05
Claims (1)
- 【請求項１】 母材に高耐食性ニッケル基合金からなる
合材をクラッドしたクラッド鋼同士を突合せ溶接する方
法において、母材同士を母材共金からなる溶接材で溶接
した後、合材側に、Ｃr ：２０〜４０ｗｔ％、Ｍo ：９
〜３０ｗｔ％を含有し、残部が実質的にＮi からなる溶
接材で肉盛溶接して緩衝層を形成し、さらに、これに重
ねて合材共金からなる溶接材で肉盛溶接することを特徴
とする高耐食性ニッケル基合金クラッド鋼の溶接方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21073892A JP3183958B2 (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 高耐食性ニッケル基合金クラッド鋼の溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21073892A JP3183958B2 (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 高耐食性ニッケル基合金クラッド鋼の溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0631453A JPH0631453A (ja) | 1994-02-08 |
| JP3183958B2 true JP3183958B2 (ja) | 2001-07-09 |
Family
ID=16594298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21073892A Expired - Fee Related JP3183958B2 (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 高耐食性ニッケル基合金クラッド鋼の溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3183958B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006115754A2 (en) * | 2005-04-26 | 2006-11-02 | Exxonmobil Upstream Research Company | Apparatus and methods of improving riser weld fatigue |
| CN104342584A (zh) * | 2013-07-23 | 2015-02-11 | 丹阳市新航特种合金有限公司 | 镍铬钼铌耐蚀焊接合金及其制造方法 |
| DE102016124588A1 (de) * | 2016-12-16 | 2018-06-21 | Vdm Metals International Gmbh | Verwendung einer nickel-chrom-molybdän-legierung |
-
1992
- 1992-07-16 JP JP21073892A patent/JP3183958B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0631453A (ja) | 1994-02-08 |
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