JPH0195879A - ステンレス鋼の潜弧溶接方法 - Google Patents

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） 本発明はステンレス鋼の潜弧溶接を行うに際して、合金
や脱酸剤を円滑に添加し溶接金属性能を良好にする事を
目的とする溶接方法に関するものである。

（従来の技術） ステンレス鋼の潜弧溶接は通常メルトフラックスあるい
はボンドフラックスを用いて溶接を行っている。メトル
フラックスは電気炉内で原材料を溶解し目的の粘度に調
整して使用するが、電気炉内で原材料を溶解するため、
フラックス中に合金あるいは脱酸剤を添加することがで
きない。それに対しボンドフラックスは原材料を水ガラ
スにて造粒し、比較的低温（３００〜５００°Ｃ）で焼
成するためフラックス中に合金あるいは脱酸剤を添加す
ることが可能である。

現状のステンレス鋼の溶接においては以上の事を勘案し
、溶接の目的すなわち大入熱溶接や高速溶接などの目的
に応じてメルトフラックスあるいはボンドフラックスが
使い分けられている。

メルトフラックスを用いるステンレス鋼の潜弧溶接方法
としては特開昭６１−１４０９７号公報に造管溶接を目
的とした２相ステンレス鋼のサブマージアーク溶接方法
が開示されている。また特開昭６１−２４２７８８号公
報には造管溶接に使用することを目的としたステンレス
鋼高速潜弧溶接用溶融型フラックスも開示されている。

さらには特開昭６１−４６３９１号公報にはメルトフラ
ックスを用いて耐孔食性に優れた２相ステンレス鋼の溶
接金属を得る方法も開示されている。

（発明が解決しようとする問題点） ステンレス鋼の潜弧溶接は溶接金属の合金量の変化によ
り溶接金属の性能が大きく影響を受けるものである。

ステンレス鋼の鋼種の中には溶接時に合金の酸化消耗が
激しく耐食性の劣化や高温割れ彎起こす鋼種もある。最
近耐食性の向上や強度アップを目的として窒素を多量に
添加した鋼種も多く知られているが、潜弧溶接は比較的
入熱量が大きく溶融プールの凝固が遅れるため窒素の歩
留りが少いので当初の耐食性や強度が得られない問題が
ある。

ステンレス鋼の健全な溶接金属を得るためには、溶接方
法や溶接材料に対しては充分注意しなければならない。

先に述べたようにメルトフラックスは合金あるいは脱酸
剤を添加することができないため、溶接金属の組成はワ
イヤ成分に太き（依存するものであり、メルトフラック
スを用いて溶接を行う場合は母材成分を加味した上で溶
接時における合金の酸化消耗を予め見込んだ合金設計に
したワイヤを用いる必要がある。この点において、ボン
ドフラックスは合金や脱酸剤の添加が容易にできるので
、ワイヤ成分に対する要求度はメルトフラックスにおけ
る程困難ではない。

ところで最近化学や石油および原子力関係のパイプにス
テンレス鋼の溶接造管パイプが大量に使用されつつある
。

二〇造管溶接には通常の造管溶接と同様に高速溶接性お
よび耐粉化特性が良好である事から、メルトフラックス
が選択され用いられている。即ちパイプの溶接は、通常
１ｍ／ｌｌ１ｉｎ以上の速度で溶接が行なわれるため、
このような高速溶接でも欠陥のない優れたビード形状が
得られる事が必要であり、又その際のフラックスの散布
、回収には溶接速度に追従するために高速で循環路を送
給させる事が必要でフラックスには優れた耐粉化性を有
する事が要求される。このような特性を満足させるには
、水ガラスで造粒したボンドフラックスよりも一旦溶融
凝固させたメルトフラックスのほうが粒子強度が強く又
溶融特性が優れているため耐粉化性と高速性に有利であ
る。

前述の如くメルトフラックスには合金や脱酸剤を添加す
る事ができないので、ワイヤ成分の厳重な管理を行なわ
ないと充分な性能は得られない。

メルトフラックスに合金や脱酸剤を機械的に混合してお
く方法もあるが、このようなフラックスは根本的にはボ
ンドフラックスと特徴が同じでありこのようにフラック
スに合金や脱酸剤を添加し溶接金属に供給する方法は、
合金や脱酸剤が溶接時に酸化消耗しやすく、さらには溶
接条件の変動、特に電圧の変化によりフラックスの溶融
量が変化し、溶接金属中への歩留り量が不安定であると
いう問題がある。

メルトフラックスとボンドフラックスのそれぞれの特性
についいて説明したが、特にステンレス鋼の造管溶接に
は耐粉化性と高速性の観点からメルトフラックスを用い
なければいけないが、フラックス中に合金や脱酸剤の添
加ができないという最大の問題がある。前記特開昭６１
−１４０９７号公報、特開昭６１−２４２７８８号公報
、特開昭６１−４６３９１号公報に記載の技術はいずれ
もメルトフラックスを用いてステンレス鋼の高速潜弧溶
接を目的としているが酸化消耗する合金や脱酸剤を補な
う手段を講じていないため、高温割れの発生、溶接金属
の耐食性の劣化などで問題がある。

本発明は以上のようなとくにステンレス鋼の造管におけ
る潜弧溶接の問題点を解決するためになされたものであ
り、安定した品質の溶接金属が得られるステンレス鋼の
潜弧溶接方法を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明の要旨とするところは、ステンレス鋼の多電極潜
弧溶接方法において、ワイヤ重量比でＮｉ＋Ｃｒ、　Ｍ
ｏ、　Ｍｎ、の１種または２種以上を０．５〜１５％、
／Ｉｅ、　Ｓｉ、　Ｍｇ、　Ｃａ−３ｉの１種または２
種以上を０．５〜５％、Ｎ−Ｃｒ、　Ｎ−Ｍｎのいずれ
か１種又は両者を０．５〜１０％、その他不可避的不純
物よりなる粉状物を粘結剤にて造粒調整したのち、乾燥
後ステンレス鋼の管状ワイヤの内部空間に充填してなる
フラックス入りワイヤを、２電極溶接では第１極に配し
、３電極以上の溶接では第１極もしくは第１および第２
極の両方に配し、その他の極はステンレス鋼ソリッドワ
イヤを配し、メルトフラックスを用いて溶接することを
特徴とするステンレス鋼の潜弧溶接方法にある。

（作　用） 本発明の溶接方法は溶接時に合金や脱酸剤をフラックス
人ワイヤから直接溶融プールに供給できるので脱酸剤の
供給量あるいは合金成分の歩留りが安定し優れた効果を
得ることができる。

次にフラックス入りワイヤのフラックスに充填される金
属について説明する。

Ｎｉ、　Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｍｎはステンレス鋼外皮およ
びステンレス鋼ソリッドワイヤから供給されるこれら金
属分の溶接時の酸化消耗を補うことと、さらに耐食性の
向上を目的とするために、ステンレス鋼では必要な成分
である。Ｎｉ、　Ｃｒ、　Ｍｏ＋　Ｍｎの１種または２
種以上が０．５％未満では、酸化消耗を補うことができ
ず、１５％超では耐食性の劣化や靭性が低下するため０
．５〜１５％の範囲とした。

ｋｌ、　Ｓｔ、　Ｃａ−３ｔ、　Ｍｇはいずれも脱酸剤
として用いるものである。これらの１種または２種以上
が０．５％未満では脱酸効果がなく５％超では溶接金属
中のＳｉ量が増加し割れが発生するため０．５〜５％の
範囲とした。

Ｎ−Ｃｒ、　Ｎ−Ｍｎ　（窒素１〜１５％含有）は窒素
を多量に添加している鋼種の溶接に用いるが、それ以外
でも強度アップを計るのに有効な成分である。

Ｎ−Ｃｒ、　Ｎ−Ｍｎのいずれかまたは両方が０．５％
未満では効果をもたらさず、１０％超では溶接金属中に
欠陥が発生するので０．５〜１０％の範囲とした。

本発明は外皮がステンレス鋼のフラックス入りワイヤと
ステンレス鋼ソリッドワイヤを組合せてメルトフラック
スを用いて良好な溶接金属を得るものであるが、外皮が
ステンレス鋼のフラックス入りワイヤを用いるのは、軟
鋼の外皮ではＣｒ、　Ｎｉ。

Ｍｏを含まないのでステンレス鋼の外皮に比べて、充填
剤のうちＣｒ、　Ｎｉ、　Ｍｏの充填率を高くしなけれ
ばならないのと、錆防止のためメツキをしなければいけ
ない。さらにはステンレス鋼ワイヤと軟鋼ワイヤを組合
せて行う溶接法は品質管理上問題がある。

次にフラックス入りワイヤの特徴について述べるとフラ
ックス入りワイヤはソリッドワイヤに比べて同一電流、
電圧での溶着速度が大きく、溶は込みが浅いため、母材
への熱影響が少いのでステンレス鋼の潜弧溶接には好都
合である。この特性を活かすためにも２電極溶接では第
１極に、また３電極以上の多電極溶接では第１および第
２極の両者に配すべきである。

フラックス入りワイヤと組合せるステンレス鋼ソリッド
ワイヤについて述べる。５ｔｌＳ３０４．５ＵＳ３０４
Ｌステンレス鋼の溶接には、ステンレス鋼ソリッドワイ
ヤＹ−３０８，Ｙ−３０８Ｌ　（ＪＩＳ　Ｚ　３３２１
）を用いるが、組合せるフラックス入りワイヤの充填剤
のＭｏを除けばよい。５ＵＳ３１６．５ＵＳ３１６Ｌス
テンレス鋼の溶接にはＹ−３１６，Ｙ−３１６Ｌ　（Ｊ
ＩＳ　Ｚ　３３２１）を用いるように、溶接しようとす
る鋼種に合わせて、ステンレス鋼ソリッドワイヤを変え
ればよい。また組合せるフランクス入すワイヤもそれに
応じて充填剤を変えればよい。

使用するフラックスは造管溶接を目的とするため、耐粉
化性、高速性の点からメルトフラックスを用いるがＣａ
Ｆｚ−／ＶｚＯａ−ＭｇＯタイプのメルトフラックスが
ステンレス鋼のとくに造管溶接に適している。またフラ
ックス粒度が粗いと溶接作業性が悪くなるので粒度は３
２Ｘ２５０メツシユが望ましい。

以下に本発明の効果を実施例によりさらに具体的に説明
する。

（実施例） 第１表に示す５ＵＳ３０４Ｌのステンレス鋼管を外皮と
して内部に第２表に示す金属粉を水ガラスで造粒した後
振動方式により充填後４．０閣φ迄線引した。

溶接試験としてはＣｒ、　Ｍｏ、　Ｎ量の変動で耐食性
や機械的性能に影響を受は易い第３表に示す二相ステン
レス鋼を用いた。使用した開先形状を第１図に示す。二
相ステンレス鋼の板厚および開先の角度と深さは第４表
に示す。

実施例１〜５のフラックス入りワイヤを先行電極に、後
行電極に第５表に示すワイヤを用いた。

第６表に示す溶接条件で造管溶接を行った。使用したメ
ルトフラックスを第７表に示す。

なお、比較例としてＮα６〜８も試験を行った。

評価としては溶接作業性とＪＩＳ　Ｇ　０５７Ｂの孔食
試験を行った。試験結果を第８表に示す。

ｍｌ）　　Ｎ−Ｃｒ　　Ｃｒ　８７％　Ｎ１２％＊’ｌ
）　　Ｎ−Ｍｎ　　Ｍｎ９４％　Ｎ　６％第１図は実施
例で用いた溶接開先断面図である。

第８表に示すように、本発明であるＮ０８１〜５のワイ
ヤを用いて溶接した結果いずれも溶接作業性および耐食
性は良好だった。比較例として用いたＮｏ、　６のワイ
ヤは溶接金属のフェライト量が多くなりすぎて耐食性が
劣化した。Ｎ０１７のワイヤは脱酸剤の量が多過ぎた結
果溶接金属のＳｉ量が大幅に増加し溶接金属内部に割れ
が発生し孔食試験を行うことができなかった。Ｎｏ、　
８のワイヤはスラグ剥離性も悪くビードもステンレス鋼
特有の光沢もなく、溶接金属内部にブローホールが発生
した。その結果孔食試験を行うことができなかった。な
お、これは２電極溶接の実施例であるが、第１と第２電
極にフランクス入りワイヤを用いる３電極溶接において
も同様な効果が得られた。

（発明の効果） 本発明によるステンレス鋼潜弧溶接法はメルトフラック
スを用いても安定して合金添加ができ、とくにステンレ
ス鋼の造管溶接を安定しておこなう、ことができ、産業
に貢献するところ大である。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ステンレス鋼の多電極潜弧溶接方法において、ワイヤ重
   量比でＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎの１種または２種以上を
   ０．５〜１５％、Ｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｃａ−Ｓｉの１種ま
   たは２種以上を０．５〜５％、Ｎ−Ｃｒ、Ｎ−Ｍｎのい
   ずれか１種又は両者を０．５〜１０％、その他不可避的
   不純物よりなる粉状物を粘結剤にて造粒調整したのち乾
   燥後ステンレス鋼の管状ワイヤの内部空間に充填してな
   るフラックス入りワイヤを、２電極溶接では第１極に配
   し、３電極以上の溶接では第１極もしくは第１および第
   ２極の両方に配し、その他の極はステンレス鋼ソリッド
   ワイヤを配し、メルトフラックスを用いて溶接すること
   を特徴とするステンレス鋼の潜弧溶接方法。