JP3204065B2 - ２相ステンレス鋼溶接管の製造方法 - Google Patents
２相ステンレス鋼溶接管の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ラインパイプ、油
井管または化工機用配管への適用が好適な、溶接部の耐
食性に優れた２相ステンレス鋼溶接管の製造方法に関す
る。
井管または化工機用配管への適用が好適な、溶接部の耐
食性に優れた２相ステンレス鋼溶接管の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】２相ステンレス鋼は、フェライト相とオ
ーステナイト相の２相組織からなり、耐応力腐食割れ性
に優れ、かつ靭性および溶接性も良好なため、油井管あ
るいは海水用材料として広範囲に使用されている。この
２相ステンレス鋼の適正な溶体化温度は１０５０℃〜１
１００℃であり、この温度域に加熱して溶体化処理する
と、フェライト相の体積率（以後、フェライト率とい
う）は通常５０％程度となる。ステンレス鋼の耐食性の
向上に寄与する元素は主としてＣｒ、ＭｏおよびＮであ
るが、２相ステンレス鋼ではフェライト相中にＣｒおよ
びＭｏが濃化し、オーステナイト相中にＮが濃化し両相
の耐食性のバランスを保っている。
ーステナイト相の２相組織からなり、耐応力腐食割れ性
に優れ、かつ靭性および溶接性も良好なため、油井管あ
るいは海水用材料として広範囲に使用されている。この
２相ステンレス鋼の適正な溶体化温度は１０５０℃〜１
１００℃であり、この温度域に加熱して溶体化処理する
と、フェライト相の体積率（以後、フェライト率とい
う）は通常５０％程度となる。ステンレス鋼の耐食性の
向上に寄与する元素は主としてＣｒ、ＭｏおよびＮであ
るが、２相ステンレス鋼ではフェライト相中にＣｒおよ
びＭｏが濃化し、オーステナイト相中にＮが濃化し両相
の耐食性のバランスを保っている。
【０００３】しかし、２相ステンレス鋼を溶接したとき
の溶接金属の組織は、溶接時に、上記の適正な溶体化温
度域より高温になって一度フェライト単相になるため、
オーステナイト相の成長が不十分となり、フェライト率
が母材部の上記適正値である５０％を大きく超え、８０
％以上になる。このため成分元素の不適正な分配やＣｒ
窒化物の析出が起こり、機械的性質および耐食性が劣化
する。
の溶接金属の組織は、溶接時に、上記の適正な溶体化温
度域より高温になって一度フェライト単相になるため、
オーステナイト相の成長が不十分となり、フェライト率
が母材部の上記適正値である５０％を大きく超え、８０
％以上になる。このため成分元素の不適正な分配やＣｒ
窒化物の析出が起こり、機械的性質および耐食性が劣化
する。
【０００４】従来、２相ステンレス鋼の溶接鋼管は、２
相ステンレスからなる帯鋼を成形ロール群に通して連続
的にオープンパイプ状に成形し、スクィズロールによっ
て帯鋼両エッジ相互を突き合わせ、その突き合わせ部を
電気抵抗溶接（以下、ＥＲＷという）もしくはガス・タ
ングステン・アーク溶接（以下、ＧＴＡＷという）また
はサブマージ・アーク溶接（以下、ＳＡＷという）など
のアーク溶接により造管溶接を行い製造していた。
相ステンレスからなる帯鋼を成形ロール群に通して連続
的にオープンパイプ状に成形し、スクィズロールによっ
て帯鋼両エッジ相互を突き合わせ、その突き合わせ部を
電気抵抗溶接（以下、ＥＲＷという）もしくはガス・タ
ングステン・アーク溶接（以下、ＧＴＡＷという）また
はサブマージ・アーク溶接（以下、ＳＡＷという）など
のアーク溶接により造管溶接を行い製造していた。
【０００５】しかし、造管溶接ままでは上記のように溶
接金属の耐食性が劣化するので、溶接金属のフェライト
率を適正値に近づけるため、ＥＲＷでは溶接部に後熱処
理を施すことにより、またＧＴＡＷなどのアーク溶接で
はフィラーワイヤを用いて溶接金属中に所定の合金元素
を添加することによってフェライト率を適正値に近づけ
ていた。
接金属の耐食性が劣化するので、溶接金属のフェライト
率を適正値に近づけるため、ＥＲＷでは溶接部に後熱処
理を施すことにより、またＧＴＡＷなどのアーク溶接で
はフィラーワイヤを用いて溶接金属中に所定の合金元素
を添加することによってフェライト率を適正値に近づけ
ていた。
【０００６】また、ＥＲＷまたはＧＴＡＷ等のアーク溶
接で製造した溶接管では、溶接金属に隣接して熱影響部
（以下、ＨＡＺという）が生じる。このＨＡＺは、溶接
金属に隣接する１１５０℃〜１２５０℃に加熱された
“高温ＨＡＺ”と、“高温ＨＡＺ”に隣接する７００℃
〜９５０℃に加熱された“低温ＨＡＺ”とからなる。
“高温ＨＡＺ”ではフェライト相とオーステナイト相の
比率がずれることによりＣｒ窒化物が析出し、その周辺
にＣｒ欠乏層を形成し耐食性が著しく劣化する。また、
“低温ＨＡＺ”では７００℃〜９００℃の温度域での安
定相であるＣｒ−Ｍｏ系の金属間化合物が析出し、その
周囲にＣｒ−Ｍｏ欠乏層を形成しこの部分でも耐食性が
著しく劣化する。これらの高温ＨＡＺおよび低温ＨＡＺ
に対しては、溶接金属と異なりフィラーワイヤにより組
織の適正化を図ることはできないので、もっぱら後熱処
理により耐食性の改善を図っていた。
接で製造した溶接管では、溶接金属に隣接して熱影響部
（以下、ＨＡＺという）が生じる。このＨＡＺは、溶接
金属に隣接する１１５０℃〜１２５０℃に加熱された
“高温ＨＡＺ”と、“高温ＨＡＺ”に隣接する７００℃
〜９５０℃に加熱された“低温ＨＡＺ”とからなる。
“高温ＨＡＺ”ではフェライト相とオーステナイト相の
比率がずれることによりＣｒ窒化物が析出し、その周辺
にＣｒ欠乏層を形成し耐食性が著しく劣化する。また、
“低温ＨＡＺ”では７００℃〜９００℃の温度域での安
定相であるＣｒ−Ｍｏ系の金属間化合物が析出し、その
周囲にＣｒ−Ｍｏ欠乏層を形成しこの部分でも耐食性が
著しく劣化する。これらの高温ＨＡＺおよび低温ＨＡＺ
に対しては、溶接金属と異なりフィラーワイヤにより組
織の適正化を図ることはできないので、もっぱら後熱処
理により耐食性の改善を図っていた。
【０００７】近年、上記の従来の溶接法に比べて溶接速
度が速いレーザーを用いた造管溶接法の開発が進められ
ている。しかしながら、これまでのレーザー溶接法によ
る溶接管の製造方法では、溶接部は帯鋼エッジ部が溶融
され急冷凝固されるので、溶接ままでは上記ＥＲＷある
いはＧＴＡＷ等における“高温ＨＡＺ”に相当する溶接
金属組織を生成する。しかし、レーザー溶接法は設備上
フィラーワイヤを用いての溶接金属中への合金元素の添
加が困難なため、ＥＲＷの場合と同様に、レーザー溶接
後の溶接部に適正な後熱処理を施すことによって、溶接
部の性能回復を図っている。なお、レーザー溶接では、
急熱急冷されるためにＨＡＺにおいてＣｒ−Ｍｏ系金属
間化合物を生成することはなく、ＥＲＷまたはＧＴＡＷ
で発生する“低温ＨＡＺ”は存在しない。
度が速いレーザーを用いた造管溶接法の開発が進められ
ている。しかしながら、これまでのレーザー溶接法によ
る溶接管の製造方法では、溶接部は帯鋼エッジ部が溶融
され急冷凝固されるので、溶接ままでは上記ＥＲＷある
いはＧＴＡＷ等における“高温ＨＡＺ”に相当する溶接
金属組織を生成する。しかし、レーザー溶接法は設備上
フィラーワイヤを用いての溶接金属中への合金元素の添
加が困難なため、ＥＲＷの場合と同様に、レーザー溶接
後の溶接部に適正な後熱処理を施すことによって、溶接
部の性能回復を図っている。なお、レーザー溶接では、
急熱急冷されるためにＨＡＺにおいてＣｒ−Ｍｏ系金属
間化合物を生成することはなく、ＥＲＷまたはＧＴＡＷ
で発生する“低温ＨＡＺ”は存在しない。
【０００８】２相ステンレス鋼のレーザー溶接による溶
接部の後熱処理による改善は、これまで知られていな
い。しかし、オーステナイト系ステンレス鋼管の製造法
については、特開昭６３−２７８６８８号公報におい
て、レーザー溶接後、溶接金属の延性回復のため３００
℃〜６００℃の後熱処理が必要であるとの提案がなされ
ている。同様に、フェライト系ステンレス鋼管の製造法
に関して、特開昭６３−２７８６８９号公報および特開
昭６３−２７８６９０号公報において、いずれも後熱処
理による溶接金属の性能を回復するための提案がなされ
ている。
接部の後熱処理による改善は、これまで知られていな
い。しかし、オーステナイト系ステンレス鋼管の製造法
については、特開昭６３−２７８６８８号公報におい
て、レーザー溶接後、溶接金属の延性回復のため３００
℃〜６００℃の後熱処理が必要であるとの提案がなされ
ている。同様に、フェライト系ステンレス鋼管の製造法
に関して、特開昭６３−２７８６８９号公報および特開
昭６３−２７８６９０号公報において、いずれも後熱処
理による溶接金属の性能を回復するための提案がなされ
ている。
【０００９】このように、後熱処理によって溶接部の性
能をある程度回復させることは可能である。しかし、耐
食性を母材と同等レベルまで回復させることはできず、
また後熱処理を施すことは製造コストの上昇を招く欠点
があった。
能をある程度回復させることは可能である。しかし、耐
食性を母材と同等レベルまで回復させることはできず、
また後熱処理を施すことは製造コストの上昇を招く欠点
があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、溶接ままで
母材と同等の耐食性の溶接部をもつ２相ステンレス溶接
管を、レーザー溶接製管法により製造する方法を提供す
ることを目的とする。
母材と同等の耐食性の溶接部をもつ２相ステンレス溶接
管を、レーザー溶接製管法により製造する方法を提供す
ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】レーザー溶接法は、他の
溶接法に比べ溶接金属の冷却が非常に速いため、ＥＲＷ
やＧＴＡＷよりも、溶接金属の耐食性の劣化が生じにく
いことが知られている。しかし、２相ステンレス鋼のレ
ーザー溶接による溶接金属の耐食性におよぼす溶接条件
の影響については詳しく知られていない。とくに、溶接
前の予熱による溶接金属組織およびその耐食性に及ぼす
影響についての情報は皆無である。
溶接法に比べ溶接金属の冷却が非常に速いため、ＥＲＷ
やＧＴＡＷよりも、溶接金属の耐食性の劣化が生じにく
いことが知られている。しかし、２相ステンレス鋼のレ
ーザー溶接による溶接金属の耐食性におよぼす溶接条件
の影響については詳しく知られていない。とくに、溶接
前の予熱による溶接金属組織およびその耐食性に及ぼす
影響についての情報は皆無である。
【００１２】そこで本研究者らは、２相ステンレス鋼に
ついてレーザー溶接の条件を種々変化させて実験した結
果、下記の（イ）および（ロ）を確認した。
ついてレーザー溶接の条件を種々変化させて実験した結
果、下記の（イ）および（ロ）を確認した。
【００１３】（イ） 溶接金属のフェライト率を母材と
同等にするには、突き合わせた帯鋼両エッジ部を下記
式の温度域に予熱することが、溶接速度、帯鋼の肉厚お
よびレーザー出力を制御するよりも有効である。
同等にするには、突き合わせた帯鋼両エッジ部を下記
式の温度域に予熱することが、溶接速度、帯鋼の肉厚お
よびレーザー出力を制御するよりも有効である。
【００１４】 ９００≦Ｔ（℃）≦１１００・・・・・・・・・・・・・・・・ この温度域へ予熱すると、適正なフェライト率が得られ
るだけでなく、他の溶接法や従来のレーザー溶接法では
得られなかった、Ｃｒ窒化物の全く析出しない溶接金属
を得ることも可能であることがわかった。
るだけでなく、他の溶接法や従来のレーザー溶接法では
得られなかった、Ｃｒ窒化物の全く析出しない溶接金属
を得ることも可能であることがわかった。
【００１５】（ロ） 健全な溶接継手部を得るためには
完全貫通溶接を行う必要があるが、完全貫通溶接を行う
ためにはレーザー出力Ｐ（ｋＷ）、予熱温度Ｔ（℃）、
溶接速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）、帯鋼の肉厚ｔ（ｍｍ）に対
して下記式の条件を満たす必要があることが分かっ
た。
完全貫通溶接を行う必要があるが、完全貫通溶接を行う
ためにはレーザー出力Ｐ（ｋＷ）、予熱温度Ｔ（℃）、
溶接速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）、帯鋼の肉厚ｔ（ｍｍ）に対
して下記式の条件を満たす必要があることが分かっ
た。
【００１６】 ０．４≦Ｐ・｛ｅｘｐ（ａ・Ｔ）｝／（Ｖ・ｔ）・・・・・・ 以後、本説明において、“Ｐ・｛ｅｘｐ（ａ・Ｔ）｝／
（Ｖ・ｔ）”のことを“加熱指数”という。
（Ｖ・ｔ）”のことを“加熱指数”という。
【００１７】本発明は、上記の事項を基にしたつぎに示
す溶接部の耐食性に優れる２相ステンレス鋼溶接管の製
造方法を要旨とする。
す溶接部の耐食性に優れる２相ステンレス鋼溶接管の製
造方法を要旨とする。
【００１８】（１）２相ステンレス鋼の帯鋼を造管溶接
するにあたり、式を満たす温度（Ｔ）で予熱し、次い
で式を満たす条件でレーザー溶接し、溶接ままで製品
とすることを特徴とする２相ステンレス鋼溶接管の製造
方法。
するにあたり、式を満たす温度（Ｔ）で予熱し、次い
で式を満たす条件でレーザー溶接し、溶接ままで製品
とすることを特徴とする２相ステンレス鋼溶接管の製造
方法。
【００１９】 ９００≦Ｔ≦１１００ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ０．４≦Ｐ・｛ｅｘｐ（ａ・Ｔ）｝／（Ｖ・ｔ） ・・・・・・・ ここで、Ｔ：予熱温度（℃） Ｐ：レーザー出力（ｋＷ） Ｖ：溶接速度（ｍ／ｍｉｎ） ｔ：２相ステンレス鋼からなる帯鋼の肉厚（ｍｍ） ａ：定数（＝０．０００６）
【００２０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明方法を上記のよう
に限定した理由について詳細に説明する。
に限定した理由について詳細に説明する。
【００２１】１．予熱 ２相ステンレス鋼からなる帯鋼を、通常の方法によって
成形ロール群に通してオープンパイプ状に連続的に成形
し、帯鋼両エッジ相互をスクィズロールによって突き合
わせ、この突き合わせ部にレーザービームを照射して造
管溶接する。スクィズロールの前段に設置した、ＥＲＷ
の加熱に常用される環状の誘導加熱コイルあるいはコン
タクトチップによって、帯鋼両エッジ部は加熱される。
この加熱された帯鋼両エッジ部の温度は、これら誘導加
熱コイル等への投入電力により所定の温度に制御され
る。
成形ロール群に通してオープンパイプ状に連続的に成形
し、帯鋼両エッジ相互をスクィズロールによって突き合
わせ、この突き合わせ部にレーザービームを照射して造
管溶接する。スクィズロールの前段に設置した、ＥＲＷ
の加熱に常用される環状の誘導加熱コイルあるいはコン
タクトチップによって、帯鋼両エッジ部は加熱される。
この加熱された帯鋼両エッジ部の温度は、これら誘導加
熱コイル等への投入電力により所定の温度に制御され
る。
【００２２】これらの装置によって加熱される帯鋼両エ
ッジ部の予熱温度Ｔ（℃）は、上記したように下記の
式を満たさなければならない。
ッジ部の予熱温度Ｔ（℃）は、上記したように下記の
式を満たさなければならない。
【００２３】 ９００≦Ｔ（℃）≦１１００・・・・・・・・・・・・・・・ ２相ステンレス鋼を９００℃〜１１００℃に予熱すれ
ば、溶接後冷却中にこの温度域を経過する時間が長くな
るため、溶接金属のフェライト率は６０％〜８０％とな
り母材の適正値である５０％に近づき、かつオーステナ
イトが充分に成長するためＣｒ窒化物は析出しなくな
る。この効果は予熱温度に大きく依存するが、出力、溶
接速度、帯鋼の肉厚等の他の溶接条件の影響はほとんど
無い。また、レーザー溶接における入熱量は小さく、７
００℃〜９００℃の温度域を急速冷却され、この温度域
での経過時間は短いので、Ｃｒ−Ｍｏ系金属間化合物の
析出する部分はない。すなわち、ＥＲＷ等における低温
ＨＡＺは発生しない。したがって、溶接金属およびその
近傍の耐食性は劣化せず、母材と同等の性能を示す。
ば、溶接後冷却中にこの温度域を経過する時間が長くな
るため、溶接金属のフェライト率は６０％〜８０％とな
り母材の適正値である５０％に近づき、かつオーステナ
イトが充分に成長するためＣｒ窒化物は析出しなくな
る。この効果は予熱温度に大きく依存するが、出力、溶
接速度、帯鋼の肉厚等の他の溶接条件の影響はほとんど
無い。また、レーザー溶接における入熱量は小さく、７
００℃〜９００℃の温度域を急速冷却され、この温度域
での経過時間は短いので、Ｃｒ−Ｍｏ系金属間化合物の
析出する部分はない。すなわち、ＥＲＷ等における低温
ＨＡＺは発生しない。したがって、溶接金属およびその
近傍の耐食性は劣化せず、母材と同等の性能を示す。
【００２４】図１は、レーザー溶接による溶接部の孔食
電位におよぼす予熱温度の影響を表す図面である。図示
のとおり、９００℃〜１１００℃に予熱して溶接した溶
接部の孔食電位は、他の温度域へ予熱した場合よりも高
いことが分かる。なお、レーザーによる溶接部において
はＧＴＡＷなどのようにＨＡＺの問題は生じないので、
耐食性を決めるのは溶接金属であり、“溶接部の孔食電
位”というときは“溶接金属の孔食電位”をあらわす。
これに対してＧＴＡＷなどの溶接部の耐食性は、ＨＡＺ
によって決められる。
電位におよぼす予熱温度の影響を表す図面である。図示
のとおり、９００℃〜１１００℃に予熱して溶接した溶
接部の孔食電位は、他の温度域へ予熱した場合よりも高
いことが分かる。なお、レーザーによる溶接部において
はＧＴＡＷなどのようにＨＡＺの問題は生じないので、
耐食性を決めるのは溶接金属であり、“溶接部の孔食電
位”というときは“溶接金属の孔食電位”をあらわす。
これに対してＧＴＡＷなどの溶接部の耐食性は、ＨＡＺ
によって決められる。
【００２５】予熱温度が９００℃より低くなると、溶接
金属が急速冷却されるためオーステナイト相の成長が不
十分となりフェライト率が大きくなり耐食性が良好な溶
接金属とならない。また、予熱を施した部位自体にＣｒ
−Ｍｏ系の金属間化合物が析出し耐食性劣化が起こる。
すなわち、ＥＲＷやＧＴＡＷにおける“低温ＨＡＺ”と
同じ問題が起きる。
金属が急速冷却されるためオーステナイト相の成長が不
十分となりフェライト率が大きくなり耐食性が良好な溶
接金属とならない。また、予熱を施した部位自体にＣｒ
−Ｍｏ系の金属間化合物が析出し耐食性劣化が起こる。
すなわち、ＥＲＷやＧＴＡＷにおける“低温ＨＡＺ”と
同じ問題が起きる。
【００２６】いっぽう、予熱温度が１１００℃を超える
と、予熱を施した部位全体のフェライト率が８０％を超
えて大きくなり、元素の不適正な分配やＣｒ窒化物の析
出が起こり、耐食性が劣化する。予熱温度を上記の適正
な範囲にして、溶接金属のフェライト率を母材の適正値
５０％に近づけると、耐食性のみならず、靭性や強度も
母材と同等になる。
と、予熱を施した部位全体のフェライト率が８０％を超
えて大きくなり、元素の不適正な分配やＣｒ窒化物の析
出が起こり、耐食性が劣化する。予熱温度を上記の適正
な範囲にして、溶接金属のフェライト率を母材の適正値
５０％に近づけると、耐食性のみならず、靭性や強度も
母材と同等になる。
【００２７】また、レーザー溶接法以外のＥＲＷやＧＴ
ＡＷ等のアーク溶接では、母材の溶体化温度付近に予熱
することにより溶接金属のフェライト率を母材と同等の
値に近づけることは可能である。しかし、上記した“高
温ＨＡＺ”に該当する部分ではＣｒ窒化物の析出による
耐食性劣化が起こり、かつ溶接熱サイクルの冷却時に７
００℃〜９００℃での経過時間が長くなりＣｒ−Ｍｏ系
金属間化合物を析出し、“低温ＨＡＺ”の耐食性が著し
く劣化する。したがって、母材の溶体化温度付近で予熱
することによる溶接金属組織の適正化は、冷却速度の大
きいレーザー溶接法においてのみ可能である。
ＡＷ等のアーク溶接では、母材の溶体化温度付近に予熱
することにより溶接金属のフェライト率を母材と同等の
値に近づけることは可能である。しかし、上記した“高
温ＨＡＺ”に該当する部分ではＣｒ窒化物の析出による
耐食性劣化が起こり、かつ溶接熱サイクルの冷却時に７
００℃〜９００℃での経過時間が長くなりＣｒ−Ｍｏ系
金属間化合物を析出し、“低温ＨＡＺ”の耐食性が著し
く劣化する。したがって、母材の溶体化温度付近で予熱
することによる溶接金属組織の適正化は、冷却速度の大
きいレーザー溶接法においてのみ可能である。
【００２８】２．他の溶接条件 本発明では上記したように下記の式を満たすように溶
接条件を調整する必要がある。
接条件を調整する必要がある。
【００２９】 ０．４≦Ｐ・｛ｅｘｐ（ａ・Ｔ）｝／（Ｖ・ｔ）・・・・・・・・・ 溶接条件が本発明条件から外れた場合、すなわち、帯鋼
の厚さに対してレーザー出力が不足したり溶接速度が速
すぎると、加熱指数“Ｐ・｛ｅｘｐ（ａ・Ｔ）｝／（Ｖ
・ｔ）”が０．４より小さくなり、所定の帯鋼肉厚を完
全貫通溶接できず、健全な溶接継手部を得ることができ
ない。加熱指数の上限はとくに定めないが、加熱指数が
５を超えると溶接金属部の溶け落ちが起こり溶接部外面
のアンダービード（溶接金属の量が不足して母材の面に
比べて低く段差がつくこと）が顕著となるので、加熱指
数は５以下とするのが望ましい。
の厚さに対してレーザー出力が不足したり溶接速度が速
すぎると、加熱指数“Ｐ・｛ｅｘｐ（ａ・Ｔ）｝／（Ｖ
・ｔ）”が０．４より小さくなり、所定の帯鋼肉厚を完
全貫通溶接できず、健全な溶接継手部を得ることができ
ない。加熱指数の上限はとくに定めないが、加熱指数が
５を超えると溶接金属部の溶け落ちが起こり溶接部外面
のアンダービード（溶接金属の量が不足して母材の面に
比べて低く段差がつくこと）が顕著となるので、加熱指
数は５以下とするのが望ましい。
【００３０】なお、素材である２相ステンレス鋼からな
る帯鋼は、充分な機械的性質および耐食性を有する２相
ステンレス鋼であればどのようなものでもかまわない。
例えば、ＪＩＳ規格のＳＵＳ３２９Ｊ３ＬまたはＳＵＳ
３２９Ｊ４Ｌ等の規格材を用いるのが望ましい。
る帯鋼は、充分な機械的性質および耐食性を有する２相
ステンレス鋼であればどのようなものでもかまわない。
例えば、ＪＩＳ規格のＳＵＳ３２９Ｊ３ＬまたはＳＵＳ
３２９Ｊ４Ｌ等の規格材を用いるのが望ましい。
【００３１】
【実施例】表１は、実施に用いた２相ステンレス鋼帯鋼
の化学組成を示す一覧表である。
の化学組成を示す一覧表である。
【００３２】表２および表３に、上記の帯鋼に対して行
った造管溶接でのレーザー溶接およびＧＴＡＷの溶接条
件を溶接部特性とともに示す。ＧＴＡＷでは、溶接金属
のフェライト率を適正なものとするため、フィラーワイ
ヤを用いた。また、ＧＴＡＷの加熱指数中のＰは、溶接
入熱に用いる（電流×電圧）により算出した。
った造管溶接でのレーザー溶接およびＧＴＡＷの溶接条
件を溶接部特性とともに示す。ＧＴＡＷでは、溶接金属
のフェライト率を適正なものとするため、フィラーワイ
ヤを用いた。また、ＧＴＡＷの加熱指数中のＰは、溶接
入熱に用いる（電流×電圧）により算出した。
【００３３】
【表１】
【００３４】これらの造管溶接したＨＡＺも含む溶接部
の耐食性は、人工海水中の孔食電位によりつぎのように
評価した。
の耐食性は、人工海水中の孔食電位によりつぎのように
評価した。
【００３５】造管溶接ままの溶接管の溶接部から、管円
周方向の長さ３０ｍｍ、管軸方向の長さ１０ｍｍの、中
央部に溶接シーム部が位置する円弧断面の試験片を採取
した。この断面において、孔食電位の測定部分として面
積１ｃｍ2 （ＧＴＡＷの場合のみ０．５ｃｍ2 ）の長方
形の部分を定め、その部分のみが露出するように熱硬化
性樹脂により周囲を被覆した。
周方向の長さ３０ｍｍ、管軸方向の長さ１０ｍｍの、中
央部に溶接シーム部が位置する円弧断面の試験片を採取
した。この断面において、孔食電位の測定部分として面
積１ｃｍ2 （ＧＴＡＷの場合のみ０．５ｃｍ2 ）の長方
形の部分を定め、その部分のみが露出するように熱硬化
性樹脂により周囲を被覆した。
【００３６】図２は試験片の露出部分を表す図面であ
る。孔食電位はわずかの酸化皮膜により大きく変わるの
で、露出部分は測定直前に８００番研磨紙で研磨して試
験に供した。同図に示す試験片について、ＡＳＴＭ−Ｄ
−１１４１に規定する人工海水中で、ＪＩＳ−Ｇ０５７
７に基づいて孔食電位を測定した。試験片への付加電位
を自然電極電位から電位掃引速度２０ｍＶ／ｍｉｎで上
げて行き、孔食発生電位を測定した。照合電極にはＡｇ
／ＡｇＣｌ電極を用い、試験温度は６０℃とし、測定中
Ａｒ脱気を行い、孔食発生は電流密度が１００μＡ／ｃ
ｍ2 に達した電位とした。この電位が低いほうが容易に
孔食を発生しやすく、耐食性は劣る。なお、母材の孔食
電位は、つぎのとおりであった。
る。孔食電位はわずかの酸化皮膜により大きく変わるの
で、露出部分は測定直前に８００番研磨紙で研磨して試
験に供した。同図に示す試験片について、ＡＳＴＭ−Ｄ
−１１４１に規定する人工海水中で、ＪＩＳ−Ｇ０５７
７に基づいて孔食電位を測定した。試験片への付加電位
を自然電極電位から電位掃引速度２０ｍＶ／ｍｉｎで上
げて行き、孔食発生電位を測定した。照合電極にはＡｇ
／ＡｇＣｌ電極を用い、試験温度は６０℃とし、測定中
Ａｒ脱気を行い、孔食発生は電流密度が１００μＡ／ｃ
ｍ2 に達した電位とした。この電位が低いほうが容易に
孔食を発生しやすく、耐食性は劣る。なお、母材の孔食
電位は、つぎのとおりであった。
【００３７】 鋼Ａおよび鋼Ｂ・・・４５０〜６００ｍＶ 鋼Ｃ・・・・・・・・５５０〜７００ｍＶ また、完全貫通溶接か否かは、目視観察により行った。
【００３８】表２および表３のうち、溶接部特性の欄
に、これらの試験結果を示す。
に、これらの試験結果を示す。
【００３９】
【表２】
【００４０】
【表３】
【００４１】本発明方法による溶接条件（表３の番号１
１〜番号２８）により造管溶接した溶接金属の孔食電位
は母材のそれと同等であり、母材と同等の耐食性となっ
ている。
１〜番号２８）により造管溶接した溶接金属の孔食電位
は母材のそれと同等であり、母材と同等の耐食性となっ
ている。
【００４２】本発明方法の溶接条件以外では、レーザー
溶接を行っても溶接金属の耐食性が劣化するかまたは完
全貫通溶接が不可能であった。例えば、表２の番号２お
よび番号９では加熱指数“Ｐ・｛ｅｘｐ（ａ・Ｔ）｝／
（Ｖ・ｔ）”が０．４より小さいため、完全貫通溶接が
不可能であった。また、表２の番号１、番号３〜番号８
および番号１０では、予熱温度が低いため、溶接金属の
耐食性は良好でない。
溶接を行っても溶接金属の耐食性が劣化するかまたは完
全貫通溶接が不可能であった。例えば、表２の番号２お
よび番号９では加熱指数“Ｐ・｛ｅｘｐ（ａ・Ｔ）｝／
（Ｖ・ｔ）”が０．４より小さいため、完全貫通溶接が
不可能であった。また、表２の番号１、番号３〜番号８
および番号１０では、予熱温度が低いため、溶接金属の
耐食性は良好でない。
【００４３】表３の比較例の番号２９〜３１の孔食電位
は、鋼Ｃについての結果であるため鋼Ａについての本発
明例と比較して、それほど低下してみえないが、鋼Ｃの
母材のそれは上記のように５５０〜７００ｍＶなので、
明らかに母材に劣る結果となっている。
は、鋼Ｃについての結果であるため鋼Ａについての本発
明例と比較して、それほど低下してみえないが、鋼Ｃの
母材のそれは上記のように５５０〜７００ｍＶなので、
明らかに母材に劣る結果となっている。
【００４４】また、フィラーワイヤを使用したＧＴＡＷ
による溶接部は、表３中の番号３１〜番号３３が示すよ
うに、母材に比べて低い孔食電位を示し、ＧＴＡＷによ
っては母材なみの孔食電位がえられないことが分かる。
なお、ＧＴＡＷの場合、レーザー溶接と異なり、ＨＡＺ
の耐食性が溶接金属のそれより低いために、溶接部の孔
食電位はＨＡＺの孔食電位をあらわしている。
による溶接部は、表３中の番号３１〜番号３３が示すよ
うに、母材に比べて低い孔食電位を示し、ＧＴＡＷによ
っては母材なみの孔食電位がえられないことが分かる。
なお、ＧＴＡＷの場合、レーザー溶接と異なり、ＨＡＺ
の耐食性が溶接金属のそれより低いために、溶接部の孔
食電位はＨＡＺの孔食電位をあらわしている。
【００４５】
【発明の効果】本発明方法は、母材と同等の耐食性の溶
接部をもつ２相ステンレス鋼溶接管をレーザー溶接まま
で安価に製造でき、その工業的価値は大きい。
接部をもつ２相ステンレス鋼溶接管をレーザー溶接まま
で安価に製造でき、その工業的価値は大きい。
【図１】図１は、レーザー溶接による溶接部の孔食電位
に及ぼす予熱温度の影響を表す図面である。
に及ぼす予熱温度の影響を表す図面である。
【図２】図２は、孔食電位を測定する試験片の露出部分
を表す図面である。
を表す図面である。
１…溶接部（管軸に垂直な断面） ２…母材（管軸に垂直な断面） ３…熱硬化性樹脂 ４…エポキシ樹脂 ５…被覆導線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 26/00 B21C 37/08 C22C 38/00
Claims (1)
- 【請求項１】２相ステンレス鋼の帯鋼を造管溶接するに
あたり、式を満たす温度（Ｔ）で予熱し、次いで式
を満たす条件でレーザー溶接し、溶接ままで製品とする
ことを特徴とする２相ステンレス鋼溶接管の製造方法。 ９００≦Ｔ≦１１００ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ０．４≦Ｐ・｛ｅｘｐ（ａ・Ｔ）｝／（Ｖ・ｔ） ・・・・・・・ ここで、Ｔ：予熱温度（℃） Ｐ：レーザー出力（ｋＷ） Ｖ：溶接速度（ｍ／ｍｉｎ） ｔ：２相ステンレス鋼からなる帯鋼の肉厚（ｍｍ） ａ：定数（＝０．０００６）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01343496A JP3204065B2 (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | ２相ステンレス鋼溶接管の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01343496A JP3204065B2 (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | ２相ステンレス鋼溶接管の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09206967A JPH09206967A (ja) | 1997-08-12 |
| JP3204065B2 true JP3204065B2 (ja) | 2001-09-04 |
Family
ID=11833036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01343496A Expired - Fee Related JP3204065B2 (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | ２相ステンレス鋼溶接管の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3204065B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6482075B2 (ja) * | 2014-09-02 | 2019-03-13 | 日本冶金工業株式会社 | 溶接二相ステンレス鋼管とその製造方法 |
| JP6614785B2 (ja) * | 2015-03-30 | 2019-12-04 | 日鉄ステンレス株式会社 | レーザ溶接部の特性が良好な省合金二相ステンレス鋼レーザ溶接部材および省合金二相ステンレス鋼レーザ溶接部材の製造方法 |
| JP7285050B2 (ja) * | 2018-06-21 | 2023-06-01 | 日鉄ステンレス株式会社 | フェライト・オーステナイト二相ステンレス鋼板および溶接構造物、ならびにそれらの製造方法 |
| JP7392387B2 (ja) * | 2019-10-23 | 2023-12-06 | 株式会社デンソー | 接合構造体 |
-
1996
- 1996-01-30 JP JP01343496A patent/JP3204065B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09206967A (ja) | 1997-08-12 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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