JPH02182395A - 高クロム二相ステンレス鋼溶接材料用素材 - 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、原子力や化学工業の反応容器の耐食肉盛、お
よび各種ロールの硬化耐食肉盛のために帯状又はワイヤ
状で用いられる肉盛用溶接材料およびその製造方法に関
するものである。

〈従来の技術〉 高耐食性や耐摩耗性（高硬度）が要求される鉄鋼構造体
は、経済性のために軟鋼などの表面を耐食性や耐摩耗性
を有するステンレス鋼などで肉盛溶接して製造されるこ
とが多い。溶接方法としてはガス肉盛、帯状電極肉盛、
サブマージアーク肉盛などが実用化されていて、材料と
しては通常３．２〜８．０　ｔｒａ径の心線から成る被
覆アーク溶接棒、０．８〜６．４順径のソリッドワイヤ
ー、薄銅帯を巻き締めした巻き締めワイヤー、およびワ
イヤーの中にフラックスを封入したコアードワイヤー０
．４帥厚２５〜１５０　ｍｍ幅の帯状電極（フープ）が
使用されている。

近年、肉盛層に、より高い耐食性や耐摩耗性（硬度）を
要求するニーズが生じ、さらにより薄い肉盛で従来並み
の特性を得たいという要請がある。

これらに応えるためには溶接材料の材質を高級化する、
すなわちＮｉやＣ「などの合金成分を高める必要がある
。現在、肉盛材料に用いられているステンレス鋼はＳ　
Ｕ　Ｓ　３０８．３０９．３１６．３４７などであって
Ｃｒが最大２３重量％（以下％と略す）、Ｎｉが最大１
３％のオーステナイト系である。この成分値の上限は、
大略、ｗ４板の製造限界によって決まっている。この上
限値以上の成分付加のために、溶接フラックスの中にＣ
ｒやＮｉの合金粉を添加する方法も良く採られるが、溶
解熱吸収や成分偏析のために高々５％の成分量アップに
限られているのが現状である。

また近年、耐粒界腐食、耐応力腐食に優れた二相ステン
レス鋼の肉盛材料に対してもニーズが高い。

以上の要請に応えるためにはＣｒ　＞　３０％、Ｎｉ＞
８％の高クロムニ相ステンレス＠溶接材料が望まれる。

〈発明が解決しようとする課題〉 例えば特公昭３７−６６１４号公報には、Ｃｒを３３〜
３９％＋　Ｎｉを１５〜２５％含有する高クロム、ニッ
ケル鋼心線を用いる溶接法が開示されているが、かかる
組成の心線の製造は極めて困難であって、実用的には適
用し難いものであった。

この理由は、Ｃｒ　＞　３０％、Ｎｉ＞８％の鋼は約１
２００°Ｃ以下から二相域に入るが、この相で分塊、鍛
造。

熱間圧延などの熱間加工を行うと割れなどが生じ、工業
的に加工するのは極めて難しい、また高Ｃｒ鋼は約９０
０℃以下で極めて脆いσ相を晶出し、やはり冷間圧延な
どの加工が困難になる。そのために鋳造→熱間加工→冷
間加工によって銅帯を製造する現行のプロセスでは製品
化が不可能である。

本発明は以上の理由で溶接材料として商品化が達成され
ていない高クロム二相ステンレス鋼を工業的に製作し、
溶接材料として提供するためになされたものである。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、重量比で、Ｃ：　０．０６％以下、Ｓｉ：１
．００％以下、　Ｍｎ　：　２．００％以下、　　Ｐ　
：　　０．０４５％以下。

Ｓ　：　０．０３０％以下、　Ｃｒ　：　３０．０〜３
５．０％、Ｎｉ：８．０〜２２．０％を含存する溶鋼か
ら溶湯急冷法により１鵬以下の厚みの銅帯に直接鋳造さ
れてなる耐食および耐摩耗肉盛溶接に用いられる（１り
状の高クロム二相ステンレス鋼溶接材料用素材である。

く作　用〉 本発明では、高Ｃｒ−Ｎｉの二相ステンレス鋼を耐食性
、耐摩耗性を有する肉盛溶接材料用素材として採用した
。　Ｃｒを３０％以上にしたので肉盛層すなわち溶着金
属は、耐食性、耐ｇ耗性が高まり、また３５％以下に限
定したのでσ層などの脆い晶出相が生じない。

一方、Ｎｉは８〜２２％であり、肉盛溶接後の肉盛層は
、フェライト、オーステナイトの二相の組織となり靭性
と同時に強度や耐応力腐食性がある。

従って、本発明に係る素材は、耐粒界腐食、耐応力腐食
に優れた二相ステンレス鋼の肉感材料きして適用できる
。

一方、Ｃｒ＞３０％＋Ｎｉ＞ｌ：１％のステンレス鋼は
熱間加工すると割れが生じ、またσ相が晶出し冷間加工
が困難であったが、本発明では、所定の組成の？６１Ｍ
をノズルなどから回転するロール等の冷却面上に注入し
て該冷却面上で薄い凝固層を形成させ、それを連続的に
引き出して、ｆｉ４帯を製造するいわゆる溶湯象、冷法
で高クロムｊＩ２Ｉ帯を工業的に製造することに成功し
、溶接材料用素材として商品化した。

〈実施例〉 従来の溶接材料より耐食性、耐摩耗性に優れた肉盛層を
与える材料を開発する目的で種々のテストを行った結果
、高Ｃｒでかつ二相域の材料が好ましいこと、またその
組成のＭ帯は直接に溶湯から板を作る溶湯急冷法で製作
できることを見出し本発明を完成させた。

本発明はつぎのような構成である。すなわち、■　Ｃｒ
−３０〜３５％、　Ｎｉ　−８〜２２％の組成とし、Ｃ
５０，０６％、　Ｓｉ≦１．０％、　ＭｎＳ２．０％、
Ｐ≦０．０４５％、Ｓ≦０．０３０％の元素を添加した
高Ｃｒ二相ステンレス鋼を溶接材料用素材とする。

■　’ｆｉｊｆｌＡから直接に溶接材料用素材となるｔ
１４４ｉＦを製造する。

■　その鋼帯をそのまま溶接材料として使用するか、も
しくは圧延して用いる。さらに、これらを細幅にスリッ
トして巻き締めなどによりワイヤー状の溶接材料とする
。

以下に本発明に係る高クロム二相ステンレス鋼溶接材料
用素材の成分組成限定理由およびその製遣方法について
説明する。

（材料の成分・組成） 耐食性や耐摩耗性を高めるためにはＣｒを３０％１以上
にする必要がある。一方３５％以上になると肉盛層にσ
相などの脆い晶出相が生じ実用上問題を生じるので上限
を３５％とした。

フェライト単相、あるいはオーステナイト単相の肉盛層
は、結晶粒が粗大化するなどのために、割れを生じ易い
０本発明ではＮｉを８〜２２％として肉盛溶接後の肉盛
層がフェライト、オーステナイトの二相の組織となるよ
うにして靭性と同時に強度や耐応力腐食性を持たせる。

Ｃは０．０６％を超えるとクロム炭化物などとなって耐
食性を損なうことがあるので０．０６％を上限とする。

Ｓｉは脱酸剤として１％を限度に添加する。

ＭｎはＳなどの脆化元素を封じるために２％を限度に添
加するのが好ましい。

不可避不純物としてのＰ、　　Ｓは脆化の原因となるの
でそれぞれ０．０４５．０．０３０％以下に抑えるのが
好ましい。

以上の組成が基本となるが、少量の／ＶＩ　ｃｏ、　Ｎ
ｂ−。

Ｔａ、　Ｗ、　Ｔｉなどを添加しても本発明の効果は減
じない。

（溶湯急冷法による製作） 所定の組成の溶鋼をノズルなどから回転するロール等の
冷却面上に注入して該冷却面上で薄い凝固層を形成させ
、それを連続的に引き出して銅帯を製造する、いわゆる
溶湯急冷法を用いることが本発明の要件である。この方
法によって初めて本発明のような高クロム鋼４ｊＦが工
業的に製造でき溶接材料として実用化されたのである。

第１図に単ロール法、第２図に双ロール法の概要を示す
、単ロール法においては銅９ｗ４などの通常５００〜１
５００圓φのロールを０．２〜５ｍ／就の周速度で回転
させて銅帯を製作する。銅帯がロールから出て巻き取ら
れる間にガス又は水で冷却しても良い、特に銅帯が０　
、６　ｍｍ以上とｊ７い場合には積極的に冷却するのが
銅帯の脆化を防ぐ上で好ましい、一方、双ロール法にお
いても製造条件は単ロール法に同じである。いずれの方
法においても、製作する鋼帯厚が１ｍ＋＊を超えると銅
帯自身が脆化して後に続く冷間加工が困難になる。また
１ｍｍ以上の厚みの銅帯をそのままで溶接に用いること
はないので、本発明においては直接製板法で作成する銅
帯の板厚を最大１鴫とする。

（溶接材料の製作） 溶接に用いられる鋼４ｊＦそのものを直接製板するのが
好ましいが、特に０．３ａｕ＊以下の薄鋼帯で、あるい
はそれを加工してワイヤーなどとして用いる場合には適
当な熱処理を必要に応じて施したあと、所定の厚みに圧
延することができる。

（ワイヤー溶接材料の製作） 以上の銅帯を細幅にスリットして巻き締めなどの方法に
よりソリッド・ワイヤー、あるいはフラックス・コアー
ド・ワイヤー法によりフラックス心線ワイヤーを製作し
て実用に供する。

以下に本発明に係るより具体的な実施例を説明する。

第１表に示す組成の溶鋼を種々の製板法で作成し、帯伏
電極あるいはワイヤーとしたあと溶接を実施し、その結
果を第１表に示した。

いずれの場合も、従来材料を用いた肉盛に比べて耐食性
と硬度（耐摩耗性）が向上している。

この同じ組成の５００ｋｇインゴットを作り、熱間ロー
ルおよび鍛圧材で熱間加工を試みたが、全てのケースで
割れが生じ、鋼帯に加工するのは不可能であった６ 〈発明の効果〉 本発明に係る高クロムニ相ステンレス鋼・溶接材料用素
材を使用することにより、今までは不可能であった高耐
食および高硬度の肉盛溶接を施行することができるよう
になった。具体的には、これを化学工業の反応容器の内
張りに用いると、その耐久性が大幅に向上する。また、
腐食環境下にあるロールの表面に肉盛すると硬度がアン
プすることによる摩耗量の大幅な低減が可能になると共
に耐腐食性も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、単ロール溶湯急、冷法の説明図、第２図は、
双ロール溶湯急冷法の説明図である。 Ｉ・・・ロール、　　　　２・・・ノズル、３・・・銅
　帯。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　重量比で、Ｃ：０．０６％以下、Ｓｉ：１．００％以
   下、Ｍｎ：２．００％以下、Ｐ：０．０４５％以下、Ｓ
   ：０．０３０％以下、Ｃｒ：３０．０〜３５．０％、Ｎ
   ｉ：８．０〜２２．０％を含有する溶鋼から溶湯急冷法
   により１ｍｍ以下の厚みの鋼帯に直接鋳造されてなる耐
   食および耐摩耗肉盛溶接に用いられる帯状の高クロム二
   相ステンレス鋼溶接材料用素材。