JPH01202395A - ステンレス鋼ガスシールドアーク溶接用ワイヤ - Google Patents

ステンレス鋼ガスシールドアーク溶接用ワイヤ

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JPH01202395A
JPH01202395A JP2460788A JP2460788A JPH01202395A JP H01202395 A JPH01202395 A JP H01202395A JP 2460788 A JP2460788 A JP 2460788A JP 2460788 A JP2460788 A JP 2460788A JP H01202395 A JPH01202395 A JP H01202395A
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柳館 久吉
Hiroyuki Koike
弘之 小池
Toshihiko Koseki
敏彦 小関
Tadao Ogawa
忠雄 小川
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053Fe as the principal constituent
    • B23K35/308Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent
    • B23K35/3086Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent containing Ni or Mn

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、オーステナイ)Mおよびオーステナイト・フ
エライトニ相ステンレス鋼の溶接に使用し、特に能率性
に優れるステンレス鋼ガスシールドアーク溶接用ワイヤ
に関するものである。
(従来の技術) 従来、ステンレス鋼のガスシールドアーク溶接法として
は、不活性ガスを用いるティグ溶接と不活性ガスに小量
の活性ガスを添加した混合ガスを用いるミグ溶接が適用
されている。
ティグ溶接は不活性ガスでシールドするので大気中のO
,Nの侵入がほとんどな(、溶接金属の性能は非常に優
れているが、タングステン電極と母材との開に発生させ
たアーク中にワイヤを挿入してアークの熱でワイヤを溶
融させるため、ワイヤの溶融速度に限度があり、能率性
に劣るという問題点がある。
ミグ溶接は、ワイヤ自体が電極となってアークを出し溶
融するので高能率であるが、シールドガスが不活性ガス
のみだとアークが不安定で溶は込みが少なく、融合不良
などの溶接欠陥が生じやす1 a これらの溶接欠陥を改善するためにシールドガスに小量
の活性ガスを添加する方法が特公昭54−32745号
公報に開示されている。しかしながら、活性ガスを添加
するため必然的に溶接金属中のO量が増加し、低温靭性
、耐食性が損なわれるとともに、溶接金属が酸化してビ
ード表面に融点の高いスラグを形成し、これが融合不良
の原因となりやすい。
このようなミグ溶接における問題点を解決する手段とし
て、特開昭61−71185号公報には希土類元素を添
加したワイヤを用いることにより不活性ガスシールドで
アークを安定化させる方法が、そしてこの方法を適用し
たワイヤが特開昭62−197294号公報に開示され
ている。
(発明が解決しようとする課題) 希土類元素を添加したワイヤを用いることにより不活性
ガスシールドでのミグ溶接が可能となるが、溶接金属に
ブローホールの発生がみちれるという問題が生じる。
これらの事情に鑑み、本発明は高能率で低温靭性、高耐
食性の溶接金属が得られ、しかも溶接金属にブローホー
ルが発生しないステンレス鋼ガスシールドアーク溶接用
ワイヤを提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明は、 不活性ガスからなるシールドガス下で行なうミグ溶接に
用いるステンレス鋼ガスシールドアーク溶接用ワイヤに
おいて、重量%で C:0,001〜0.08%、 S i    :0,01〜1.0%、M n    
:0,01−5.5%、Cr    :1.8−47.
5%、 N i    :5,5〜22%、 N     :0.01〜0.50%、希土類元素二〇
。020−0.40% を含有し、且つ A I    :0.020%以下、 P     :0.030%以下、 s     :o、ozo%以下、 0     :0.015%以下 に制限し、残部Feおよび不可避不純物からなることを
特徴とするステンレス鋼ガスシールドアーク溶接用ワイ
ヤ、 ならびに 不活性ガスからなるシールドガス下で行なうミグ溶接に
用いるステンレス鋼ガスシールドアーク溶接用ワイヤに
おいて、重量%で C:0,001〜0.08%、 S i    :0,01〜1.0%、Mn    :
0.01−5.5%、 Cr    :18−27.5%、 N i    :5,5〜22%、 Mo    :0.01−7.0%、 N     :0,01〜0.50%、希土類元索:0
,020〜0.40% を含有し、且つ A I    :0,020%以下、 p     :0.030%以下、 S     :0.020%以下、 0     :0.015%以下 に制限し、残部Feおよび不可避不純物からなることを
特徴とするステンレス鋼ガスシールドアーク溶接用ワイ
ヤ である。
(作用) まず、高能率を実現するためにミグ溶接を採用し、低温
靭性お上りA耐食性を確保するためにワイヤに希土類元
素を添加して不活性ガスによる溶接を実現し、これによ
+)Oを低く押えるようにした。
しかし、希土類元素を添加し、不活性ガスのみを用いる
ミグ溶接においては、前述のように溶接金属にブローホ
ールの発生がみられることが多く、この傾向はワイヤ中
のNiが多いと特に顕著である。本発明者らは、ブロー
ホールの防止策を種々検討した結果、ワイヤ中のAl量
が大きな影響をもっていることを突き止めた。すなわち
、Alが多いとブローホールの発生が多くなるので、A
lを低く押えることによりNiの多少にかかわらずブロ
ーホールの発生がみられず、健全な溶接金属が得られる
次に、本発明ワイヤの成分限定理由について述べる。
Cは強度を保持するのに0.001%以上必要である。
しかし、Crと結合して粒界などに炭化物として析出し
、靭性、耐食性を阻害するので、上限を0.08%とす
る。
Siは脱酸効果および強度を保持するのに0.01%以
上必要である。しかし、多量に含有すると耐割れ性が低
下するので、上限を1%とする。
Mnは脱酸元素であるとともにオーステナイト安定化元
素であり、Nの固溶を促進するので0.01%以上必要
であるが、多量に含有すると耐食性などに有害な金属間
化合物の析出がみられるので、上限を5.5%とする。
P、Sはいずれも溶接高温割れ感受性を着しく阻害する
ので、上限をP O,030%以下、S  O,020
%以下に限定する。
Crは耐食性を付与する主要元素であり、その効果を十
分にするためには18%以上必要である。
一方、多量に含有するとワイヤの製造性が着しく低下す
ると共に、耐食性に有害な金属間化合物の析出を促すの
で、上限を27.5%とする。
Niはオーステナイト安定化主要元素であり、オーステ
ナイト・7エライト相バランス確保および靭性確保のた
めに最低5.5%必要である。一方、22%を超えて添
加してもその効果は顕著に出ないのみならず、耐割れ性
が低下するので、上限を22%とする。
Nはマトリックスに固溶して耐食性、強度を向上させる
が、その効果を十分にするためには0.01%以上必要
である。一方、0.50%超添加してもその効果は顕著
に現れないので、上限を0.50%とする。
Oはオーステナイト系溶接金属の靭性を低下させる。 
0.015%を超えると靭性の低下が顕著になるので0
.015%以下に限定する。
MOは耐食性を向上させると共に強度を上昇させるため
に含有させる場合は0.01%以上必要であるが、7%
を超えて含有させると耐食性に有害な金属間化合物がみ
られるので上限を7.0%とする。
希土類元素は不活性ガスを用いるミグ溶接を可能にする
のに非常に効果を発揮するが、その効果を得るためには
0.020%以上必要である。しかし、0.40%を超
えると靭性が低下するので、上限を0.40%とする。
Alについては特公昭6l−91i2号公報に、ステン
レスtXミグ溶接においてブローホール防止策としてワ
イヤ中のAl、Bを制限することが開示されている。特
公昭61−9112号公報は、活性ガスを添加したシー
ルドガスを用いたミグ溶接法であり、必然的に溶接金属
中の0が多くなるものであり、AlのみならずBも同時
に制限することが必須要件となっている。Alはステン
レス鋼溶接材料の溶製に際し脱酸剤として用いられ、前
述の特公昭61−9112号公報にも市販Y308系溶
接用ワイヤ中に0.015〜0.05%程度含有してい
ることが開示されている。
本発明はワイヤに希土類元素を添加し、不活性ガスシー
ルドガスのみで行うミグ溶接において、溶接金属にみち
れるブローホールの防止策として、A1を低く押えると
溶滴の移行がスムースに行われ、溶接金属のブローホー
ルの発生が少なくなるという新たな知見に基づいており
、その効果はA I 0.020%以下で顕著になるの
で、Alを0.020%以下に制限する。
これらはオーステナイ)Mお上りオーステナイト・フエ
ライトニ相ステンレス鋼の溶接に適用されるとともに、
それらのvt遺物の補修溶接、あるいは肉盛溶接等に適
用できる。
なお、本発明のワイヤは真空または大気雰囲気のもとで
溶解、鋳造して得られたインゴットを熱間鍛造によりコ
イルとし、これより冷間加工で所定のワイヤ径まで伸線
することにより製造することができる。
(実施例) 以下に、本発明の効果を実施例によりさらに具体的に述
べる。
第1表にワイヤの化学成分を示す。ワイヤ径はいずれも
1.2 mm−である。
第2表に供試鋼材を示す、鋼材はいずれも板厚12ωm
である。
第3表に溶接条件を示す。
第4表に供試ワイヤ、供試鋼材の組合せおよび性能試験
結果を示す。
性能試験板は、第2表に示す鋼材(板厚i2+am、幅
150 l、長さ5001m)を用い、Y開先(80°
、ルートフェース; Imto、ルートギャップ;2+
am)で拘束板2枚を取り付けて組立て、溶接割れ試験
を兼ねるようにし、表側を積層し、裏はつりを行い、同
じ溶接条件で溶接した。
X線性能試験は、スタート部およびクレータ部を除いた
ビード本体について、JIS  Z  3106 (ス
テンレス鋼溶接部の放射線透過試験方法および透過写真
の等級分類方法)に準拠して行った。
溶接部の割れ試験は、初層溶接終了後、スターシ部およ
びクレータ部を除いたビード本体に割れが認められるか
否かを観察し、ビード本体に割れの認められるものは不
可とした。
溶接金属の引張試験は、溶接部よ’)JIS  Z31
11  A22号試験(平行部611I+1φ)を採取
して、室温にて引張試験を行った。
溶接金属の衝撃試験は、溶接部よりJIS  Z311
2 4号試験片(2+l1lVノツチシャルビ試験片)
を採取し、−196℃にて試験した。
腐食試験は、耐粒界腐食試験としてJIS  G057
5  (ステンレス鋼の硫酸、硫酸銅腐食試験方法)お
よび耐孔食試験としてJIS  G  0578 (ス
テンレス鋼の塩化第二鉄腐食試験方法)を実施した。
耐粒界腐食試験は、溶接部より3tX10wX701m
mの試験片を採取し、腐食液に連続16時間浸漬したの
ち、曲げ半径2t、曲げ角度180°まで曲げ面につい
て粒界腐食による割れの有無を観察した。
耐孔食試験は、溶接部よQ3tX10…×301mmの
試験片を採取し、塩化物環境での臨界孔食発生温度(C
P T )を求めて評価した。腐食液は6%塩化第二鉄
+0.05N塩酸水溶液を用い、CPTは5°C間隔で
管理された腐食液に24時間浸漬し、孔食の発生しない
最高温度を求めてCPTと定義した。CP755℃以上
を合格とした。
なお、溶接金属引張試験、衝撃試験、および腐食試験片
は、ワイヤ記号A13およびB19については溶接終了
後、熱処理(1150℃X60分保持後水冷)を施して
から試験片を採取した。A13およびB19を除く他の
試験は、すべて溶接のままで試験片を採取した。
以上の結果から、実施例A1〜A15はいずれも溶接部
のX線透過試験性能および溶接金属の耐割れ性にすぐれ
、健全な溶接部が得られ、溶接金属の性能がすぐれてい
ることが明らかである。
これに対し、比較例B1はCが0.08%を超えており
、耐食性が劣る。B2はSiが1.0%を窺えており、
B5はNiが22%を超えており、BIOはPが0.0
30%を超えており、BllはSが0.020%を超え
ており、割れ試験においてビード本体に割れがみられた
B3はMnが5.5%を超えており、B4はNiが5.
5%未満であり、B6はCrが18%未満であり、B7
はCrが27.5%を超えており、B9はNが0.50
%を超えており、818はMoが7%を超えており、い
ずれも酎食性が劣る。
B12はOが0.015%を超えており、B14は希土
類元素が0.40%を超えており、いずれも靭性が劣る
B8はNが0.010%以下であり、溶#C金属の引張
強さが低かった。
B13は希土類元素が0.020%以下であり、溶接部
にブローホールがみられ、B15、B16およびBIT
はAlが0.020%を雇えており、いずれもブローホ
ールがみられ、その分類等級はすべて3級であった。
また、B1およびB14は耐食性が劣る上に溶接金属の
衝撃値が低い。
(発明の効果) 以上の実施例からも明らかなように、本発明ワイヤは不
活性ガスを用いたミグ溶接が良好にでき、これにより溶
接金属のOの増加を防ぎ、しかもX線性能にすぐれ、健
全な溶接部が得られ、さらに溶接金属の割れがなく、引
張性能、衝撃性能および酎食性にすぐれており、産業上
の効果は極めて顕著である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)不活性ガスからなるシールドガス下で行なうミグ
    溶接に用いるステンレス鋼ガスシールドアーク溶接用ワ
    イヤにおいて、重量%で C:0.001〜0.08%、 Si:0.01〜1.0%、 Mn:0.01〜5.5%、 Cr:18〜27.5%、 Ni:5.5〜22%、 N:0.01〜0.50%、 希土類元素:0.020〜0.40% を含有し、且つ Al:0.020%以下、 P:0.030%以下、 S:0.020%以下、 O:0.015%以下 に制限し、残部Feおよび不可避不純物からなることを
    特徴とするステンレス鋼ガスシールドアーク溶接用ワイ
    ヤ。
  2. (2)不活性ガスからなるシールドガス下で行なうミグ
    溶接に用いるステンレス鋼ガスシールドアーク溶接用ワ
    イヤにおいて、重量%で C:0.001〜0.08%、 Si:0.01〜1.0%、 Mn:0.01〜5.5%、 Cr:18〜27.5%、 Ni:5.5〜22%、 Mo:0.01〜7.0%、 N:0.01〜0.50%、 希土類元素:0.020〜0.40% を含有し、且つ Al:0.020%以下、 P:0.030%以下、 S:0.020%以下、 O:0.015%以下 に制限し、残部Feおよび不可避不純物からなることを
    特徴とするステンレス鋼ガスシールドアーク溶接用ワイ
    ヤ。
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