JP7118015B2 - ステンレス鋼材のスラグスポット発生量の予測評価方法 - Google Patents
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Description
(i)溶接ビード部の美観を損ねる。(ii)除去のためにビード表面研磨などの煩雑な手入れが必要となる場合がある。(iii)溶接鋼管の製造では、鋼管内面の溶接ビードを圧下してビートの高さを低くしてから内面研磨を施す用途もある。スラグスポットは裏ビード側にも生じることがあり、その場合には、鋼管内面のビード部を圧下した際にスラグスポットが押し込まれてビードの金属面に凹みが形成され、後の研磨工程で研磨残り(未研磨部)が生じる。(iv)スラグスポットを構成する異物とビードの金属表面の間で隙間腐食が生じる場合がある。(v)溶接鋼管の場合、内面ビード上に生成したスラグスポットが鋼管使用中に脱落し、中を流れる流体への異物混入の原因となり得る。(vi)アーク溶接時にスラグスポットの原因となる異物が溶融池内に凝集してくると、アークが不安定となり、ビード形状が乱れやすい。
したがって、スラグスポットの発生抑制が重要視される用途においては、アーク溶接母材に適用する鋼材として、スラグスポットが発生しにくいものを選定する必要がある。
前記ボタン型サンプルの表面に、当該サンプル頂部を含み、厚さ方向に見た投影面積が25~250mm2である測定領域を定め、その測定領域について微小部蛍光X線装置により1000点/mm2以上の測定密度でCaの蛍光X線強度(cps)を測定するステップ、
各測定点における前記Caの蛍光X線強度(cps)を、下記(1)式により定まるCa相対濃度値RCAに変換するステップ、
全測定点の前記RCAについての相加平均値を求め、その相加平均値をスラグスポット発生指標XSとするステップ、
前記XSの数値によって、溶接時に生じるスラグスポット発生量を予測するステップ、
を有する、スラグスポット発生量の予測評価方法によって達成される。
RCA=K×I …(1)
ここで、
K:定数、
I:ある測定点におけるCaの蛍光X線強度(cps)、
である。
上記組成の複数のステンレス鋼材を比較対象として、スラグスポットの発生し易さを予測するに際し、
比較対象である各鋼材から採取した質量10~100gの試料をそれぞれプラズマアークにより溶融させたのち凝固させて、ボタン型サンプルを得るステップ、
前記ボタン型サンプルの表面に、当該サンプル頂部を含み、厚さ方向に見た投影面積が25~250mm2である測定領域を定め、その測定領域について微小部蛍光X線装置により1000点/mm2以上の測定密度でCaの蛍光X線強度(cps)を測定するステップ、
各ボタン型サンプル毎に、各測定点における前記Caの蛍光X線強度(cps)を、下記(2)式を満たす定数Kを用いて、下記(1)式によりCa相対濃度値RCAに変換するステップ、
各ボタン型サンプル毎に、ピクセルの光量を0~255の256段階で表示できる画像処理ソフトウェアを用いて、測定領域内の前記Ca相対濃度値RCAをその測定点に対応するピクセルの光量とするマッピング画像を作成し、当該マッピング画像の光量の平均値をスラグスポット発生指標XSと定めるステップ、
各ボタン型サンプルの前記XSの数値を比較するステップ、
を有する、スラグスポット発生量の予測評価方法が提供される。
RCA=K×I …(1)
85≦K×IMAX≦255 …(2)
ここで、
K:定数、
I:ある測定点におけるCaの蛍光X線強度(cps)、
IMAX:比較対象とする鋼材について同一条件にて前記Caの蛍光X線強度(cps)を測定したときの測定値の最大値(cps)、
である。
本発明では、質量%で、C:0.080%以下、Si:1.00%以下、Mn:2.00%以下、Ni:6.00~15.00%、Cr:16.00~25.00%、Cu:0.50%以下、N:0.100%以下、Ca:0.0100%以下を含有し、Mo:0~3.00%、Al:0~0.020%、Nb:0~0.050%であり、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成のステンレス鋼を対象とする。
評価対象であるステンレス鋼材から切り出した質量10~100gの試料を水冷銅盤などの導電材の上に置き、Arなどの不活性ガス雰囲気下において電極と試料の間にプラズマアーク放電を生じさる。アークの熱により試料の全量が溶融した後、アーク放電を停止し、前記の導電材の上でそのまま凝固させる。このとき、融体の表面張力によって丸みをおびた形状の凝固体が得られる。本明細書では、この凝固体をボタン型サンプルと呼んでいる。ボタン型サンプルの表面において、凝固時に鉛直方向で最も上部にあった位置を「頂部」という。ボタン型サンプルの「厚さ方向」は凝固時の鉛直方向に相当する。
前記ボタン型サンプルの表面に、当該サンプル頂部を含み、厚さ方向に見た投影面積が25~250mm2である測定領域を定め、その測定領域について微小部蛍光X線装置により1000点/mm2以上の測定密度でCaの蛍光X線強度(cps)を測定する。測定領域の投影面積を上記範囲内に設定することによって、スラグスポットの発生要因となる浮上しやすい微細な高融点介在物の鋼中存在量を精度良く把握することができる。また、蛍光X線強度(cps)の測定密度を1000点/mm2以上とすることによって、微小サイズの介在物を精度良く検出することができる。
比較対象である鋼材間において微小な介在物の凝集浮上の起こりやすさを比較するためには、ボタン型サンプルの頂部付近について測定されたCaの蛍光X線強度(cps)を反映した2次元マッピング画像を作成し、画像処理ソフトウェアによって領域内の光量の平均値を算出する手法が簡便であり、迅速性も高い。その際、比較するボタン型サンプルの測定データのうち、蛍光X線強度(cps)の値が最大である測定点に対応するピクセルの光量が飽和限界を超えないように(すなわち、いわゆる「白飛び」が生じないように)マッピング画像を作成することが重要である。そこで、本発明では下記(1)式により定まるCa相対濃度値RCAを導入する。
RCA=K×I …(1)
ここで、
K:定数、
I:ある測定点におけるCaの蛍光X線強度(cps)、
である。
85≦K×IMAX≦255 …(2)
ここで、
K:定数、
IMAX:比較対象とする鋼材について同一条件にて前記Caの蛍光X線強度(cps)を測定したときの測定値の最大値(cps)、
である。
発明者らの詳細な検討によれば、ボタン型サンプルの頂部を含む測定領域に対応する上述のマッピング画像を利用して、アーク溶接に供した場合のスラグスポットの生じ易さを精度良く比較することができる。具体的には、前記マッピング画像を構成する全ピクセルの光量の平均値をXSとするとき、XS値が小さいほどスラグスポットが発生し難い鋼材であると評価することができる。本明細書では、このXS値を「スラグスポット発生指標」と呼んでいる。鋼中のCa含有量そのものは、スラグスポットの発生し易さを精度良く判定するための指標とはならない。鋼中のCa含有量が比較的高い鋼材であっても、スラグスポット発生指標XS値が低い鋼材は、実際のアーク溶接試験においてスラグスポットが発生し難い。
85≦K×IMAX≦255 …(2)
ここで、
K:定数、
IMAX:比較対象とする鋼材について同一条件にて前記Caの蛍光X線強度(cps)を測定したときの測定値の最大値(cps)、
である。
そこで、K×800=255を満たすように定数Kを定めた。すなわち、K=0.31875とした。
RCA=K×I …(1)
ここで、
K:定数、
I:ある測定点におけるCaの蛍光X線強度(cps)、
である。
Claims (2)
- 質量%で、C:0.080%以下、Si:1.00%以下、Mn:2.00%以下、Ni:6.00~15.00%、Cr:16.00~25.00%、Cu:0.50%以下、N:0.100%以下、Ca:0.0100%以下を含有し、Mo:0~3.00%、Al:0~0.020%、Nb:0~0.050%であり、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成のステンレス鋼材から採取した質量10~100gの試料をプラズマアークにより溶融させたのち凝固させて、ボタン型サンプルを得るステップ、
前記ボタン型サンプルの表面に、当該サンプル頂部を含み、厚さ方向に見た投影面積が25~250mm2である測定領域を定め、その測定領域について微小部蛍光X線装置により1000点/mm2以上の測定密度でCaの蛍光X線強度(cps)を測定するステップ、
各測定点における前記Caの蛍光X線強度(cps)を、下記(1)式により定まるCa相対濃度値RCAに変換するステップ、
全測定点の前記RCAについての相加平均値を求め、その相加平均値をスラグスポット発生指標XSとするステップ、
前記XSの数値によって、溶接時に生じるスラグスポット発生量を予測するステップ、
を有する、スラグスポット発生量の予測評価方法。
RCA=K×I …(1)
ここで、
K:定数、
I:ある測定点におけるCaの蛍光X線強度(cps)、
である。 - 質量%で、C:0.080%以下、Si:1.00%以下、Mn:2.00%以下、Ni:6.00~15.00%、Cr:16.00~25.00%、Cu:0.50%以下、N:0.100%以下、Ca:0.0100%以下を含有し、Mo:0~3.00%、Al:0~0.020%、Nb:0~0.050%であり、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成の複数のステンレス鋼材を比較対象として、スラグスポットの発生し易さを予測するに際し、
比較対象である各鋼材から採取した質量10~100gの試料をそれぞれプラズマアークにより溶融させたのち凝固させて、ボタン型サンプルを得るステップ、
前記ボタン型サンプルの表面に、当該サンプル頂部を含み、厚さ方向に見た投影面積が25~250mm2である測定領域を定め、その測定領域について微小部蛍光X線装置により1000点/mm2以上の測定密度でCaの蛍光X線強度(cps)を測定するステップ、
各ボタン型サンプル毎に、各測定点における前記Caの蛍光X線強度(cps)を、下記(2)式を満たす定数Kを用いて、下記(1)式によりCa相対濃度値RCAに変換するステップ、
各ボタン型サンプル毎に、ピクセルの光量を0~255の256段階で表示できる画像処理ソフトウェアを用いて、測定領域内の前記Ca相対濃度値RCAをその測定点に対応するピクセルの光量とするマッピング画像を作成し、当該マッピング画像の光量の平均値をスラグスポット発生指標XSと定めるステップ、
各ボタン型サンプルの前記XSの数値を比較するステップ、
を有する、スラグスポット発生量の予測評価方法。
RCA=K×I …(1)
85≦K×IMAX≦255 …(2)
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である。
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2019
- 2019-01-16 JP JP2019004824A patent/JP7118015B2/ja active Active
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