JPH058084A - 耐濃硫酸性高Ｓｉオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤ - Google Patents
耐濃硫酸性高Ｓｉオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤInfo
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- JPH058084A JPH058084A JP15876591A JP15876591A JPH058084A JP H058084 A JPH058084 A JP H058084A JP 15876591 A JP15876591 A JP 15876591A JP 15876591 A JP15876591 A JP 15876591A JP H058084 A JPH058084 A JP H058084A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、硫酸製造プラント、硫酸貯蔵用機
器、ケミカルタンカーなどの輸送設備など硫酸を製造、
貯蔵、輸送する環境で、耐全面腐食性に優れ、かつ耐高
温割れ性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼溶接用
ワイヤに関するものである。 【構成】 重量％でＳｉが５．０％以上８．０％以下、
Ｃｒが１８．０％以上２８．０％以下、Ｎｉが１８．０
％以上２６．０％以下で、かつＣｒ当量／Ｎｉ当量比が
１．０以上１．４以下である高濃度硫酸環境で、かつ使
用温度が常温から２５０℃の高温までの領域で、優れた
耐食性を有し、かつ耐溶接割れ性の優れた高Ｓｉオース
テナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤ。
器、ケミカルタンカーなどの輸送設備など硫酸を製造、
貯蔵、輸送する環境で、耐全面腐食性に優れ、かつ耐高
温割れ性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼溶接用
ワイヤに関するものである。 【構成】 重量％でＳｉが５．０％以上８．０％以下、
Ｃｒが１８．０％以上２８．０％以下、Ｎｉが１８．０
％以上２６．０％以下で、かつＣｒ当量／Ｎｉ当量比が
１．０以上１．４以下である高濃度硫酸環境で、かつ使
用温度が常温から２５０℃の高温までの領域で、優れた
耐食性を有し、かつ耐溶接割れ性の優れた高Ｓｉオース
テナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、硫酸製造プラント、硫
酸貯蔵用機器、ケミカルタンカーなどの輸送設備など硫
酸を製造、貯蔵、輸送する環境で、耐全面腐食性に優
れ、かつ耐高温割れ性に優れたオーステナイト系ステン
レス鋼溶接用ワイヤに関するものである。
酸貯蔵用機器、ケミカルタンカーなどの輸送設備など硫
酸を製造、貯蔵、輸送する環境で、耐全面腐食性に優
れ、かつ耐高温割れ性に優れたオーステナイト系ステン
レス鋼溶接用ワイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、硫酸製造プラント、硫酸貯蔵用機
器、ケミカルタンカーなどの硫酸を取り扱う機器は、硫
酸の濃度、温度条件（常温から２５０℃の高温領域ま
で）によって各種材料を使い分けて使用していた。特に
高濃度硫酸の製造、貯蔵、輸送の場合、温度条件によっ
て、耐酸レンガ（沸点付近）、高合金ステンレス鋼（１
５０℃付近）、Ｎｉ基合金（６０℃付近）、炭素鋼（１
５０℃付近）などが使い分け使用されているのが実状で
ある。すなわち、硫酸中での金属材料の腐食挙動は、硫
酸の濃度、温度により著しく変化するため、常温から高
温度領域までの硫酸中の腐食防止技術は、材料技術の観
点からは充分検討されていなかったのが現状である。
器、ケミカルタンカーなどの硫酸を取り扱う機器は、硫
酸の濃度、温度条件（常温から２５０℃の高温領域ま
で）によって各種材料を使い分けて使用していた。特に
高濃度硫酸の製造、貯蔵、輸送の場合、温度条件によっ
て、耐酸レンガ（沸点付近）、高合金ステンレス鋼（１
５０℃付近）、Ｎｉ基合金（６０℃付近）、炭素鋼（１
５０℃付近）などが使い分け使用されているのが実状で
ある。すなわち、硫酸中での金属材料の腐食挙動は、硫
酸の濃度、温度により著しく変化するため、常温から高
温度領域までの硫酸中の腐食防止技術は、材料技術の観
点からは充分検討されていなかったのが現状である。
【０００３】一方、高Ｓｉ含有オーステナイト系ステン
レス鋼は、耐食構造用材料として適用されており、母材
の耐食性に優れるものとしては、特開昭５４−１２４８
２０号、特開昭５５−９１９６０号、特開昭６１−２８
１８５５号等の公報に、また溶接材料に関しては特開昭
５８−１５４４９１号、特開昭６３−１４０７９５号等
の公報に開示されている。しかしながら、これらはいず
れも硝酸環境において優れた耐食性を有しているもの
の、広い温度範囲（常温から２５０℃まで）の高濃度硫
酸環境にこれらの溶接構造物を適用する場合、その耐食
性が大きな問題となってくる。また高濃度硫酸環境中で
耐食性が優れた高Ｓｉオーステナイト系ステンレス鋼が
特開昭５２−４４１８号公報に開示されているが、適用
温度が１１０℃以下であり、さらに溶接時の問題が明記
されておらず、溶接割れが大きな問題となってくる。
レス鋼は、耐食構造用材料として適用されており、母材
の耐食性に優れるものとしては、特開昭５４−１２４８
２０号、特開昭５５−９１９６０号、特開昭６１−２８
１８５５号等の公報に、また溶接材料に関しては特開昭
５８−１５４４９１号、特開昭６３−１４０７９５号等
の公報に開示されている。しかしながら、これらはいず
れも硝酸環境において優れた耐食性を有しているもの
の、広い温度範囲（常温から２５０℃まで）の高濃度硫
酸環境にこれらの溶接構造物を適用する場合、その耐食
性が大きな問題となってくる。また高濃度硫酸環境中で
耐食性が優れた高Ｓｉオーステナイト系ステンレス鋼が
特開昭５２−４４１８号公報に開示されているが、適用
温度が１１０℃以下であり、さらに溶接時の問題が明記
されておらず、溶接割れが大きな問題となってくる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来、高濃度硫酸環境
中での腐食防止技術について、材料の観点からの検討は
充分になされていなかったため、硫酸を取り扱う機器
は、硫酸の濃度、温度によって各種材料を使い分けて使
用されていた。しかしながら、その中でも高Ｓｉオース
テナイト系ステンレス鋼は耐食構造用材料として、高濃
度硫酸環境中での耐食性を有するが、それに対応し、広
い温度範囲にわたって耐硫酸腐食性が優れ、かつ耐溶接
割れ性の優れた溶接材料の開発がなされていなかった。
中での腐食防止技術について、材料の観点からの検討は
充分になされていなかったため、硫酸を取り扱う機器
は、硫酸の濃度、温度によって各種材料を使い分けて使
用されていた。しかしながら、その中でも高Ｓｉオース
テナイト系ステンレス鋼は耐食構造用材料として、高濃
度硫酸環境中での耐食性を有するが、それに対応し、広
い温度範囲にわたって耐硫酸腐食性が優れ、かつ耐溶接
割れ性の優れた溶接材料の開発がなされていなかった。
【０００５】そこで、本発明は、硫酸製造プラント、貯
蔵機器、輸送機器などの高濃度硫酸を扱う設備用材料と
して使用され、当該設備の長寿命化・安全性などを長期
にわたって確保することを目的として、高濃度硫酸（粗
製硫酸及び９５％以上の純硫酸）の環境で、かつ使用温
度領域が常温から２５０℃の高温領域まで優れた耐食性
を有し、かつ耐溶接割れ性の優れた高Ｓｉオーステナイ
ト系ステンレス鋼溶接用ワイヤを提供することを目的と
するものである。
蔵機器、輸送機器などの高濃度硫酸を扱う設備用材料と
して使用され、当該設備の長寿命化・安全性などを長期
にわたって確保することを目的として、高濃度硫酸（粗
製硫酸及び９５％以上の純硫酸）の環境で、かつ使用温
度領域が常温から２５０℃の高温領域まで優れた耐食性
を有し、かつ耐溶接割れ性の優れた高Ｓｉオーステナイ
ト系ステンレス鋼溶接用ワイヤを提供することを目的と
するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の課
題を解決するために、高Ｓｉオーステナイト系ステンレ
ス鋼溶接金属の耐硫酸腐食性及び溶接割れ感受性に及ぼ
す成分元素の影響について系統的な研究を行った。すな
わち、高濃度硫酸環境で、かつ常温から２５０℃までの
広範囲の温度領域で優れた耐食性を確保するために、Ｓ
ｉ、Ｃｒ、Ｎｉの３成分の複合添加を基本に作製した溶
接ワイヤで溶接金属を作製し、全面腐食試験を行った。
さらに、溶接高温割れ感受性を調査するために、作製し
た溶接ワイヤと同組成の板材を作製し、バレストレイン
試験を行った。この結果、下記組成からなる溶接ワイヤ
を用いて溶接を行うことにより、割れ感受性が低く、か
つ常温から２５０℃の広い温度範囲で腐食速度が０．１
２ｍｍ／ｙｅａｒ以下の耐硫酸腐食性が確保されること
を見出した。
題を解決するために、高Ｓｉオーステナイト系ステンレ
ス鋼溶接金属の耐硫酸腐食性及び溶接割れ感受性に及ぼ
す成分元素の影響について系統的な研究を行った。すな
わち、高濃度硫酸環境で、かつ常温から２５０℃までの
広範囲の温度領域で優れた耐食性を確保するために、Ｓ
ｉ、Ｃｒ、Ｎｉの３成分の複合添加を基本に作製した溶
接ワイヤで溶接金属を作製し、全面腐食試験を行った。
さらに、溶接高温割れ感受性を調査するために、作製し
た溶接ワイヤと同組成の板材を作製し、バレストレイン
試験を行った。この結果、下記組成からなる溶接ワイヤ
を用いて溶接を行うことにより、割れ感受性が低く、か
つ常温から２５０℃の広い温度範囲で腐食速度が０．１
２ｍｍ／ｙｅａｒ以下の耐硫酸腐食性が確保されること
を見出した。
【０００７】すなわち、本発明の要旨とするところは下
記のとおりである。 （１） 重量％で、 Ｃ： ０．００５％以上、０．０５％以下 Ｓｉ：５．０％以上、８．０％以下 Ｍｎ：０．１％以上、２．０％以下 Ｐ： ０．０２％以下 Ｓ： ０．００５％以下 Ｃｒ：１８．０％以上、２８．０％以下 Ｎｉ：１８．０％以上、２６．０％以下 Ｎ： ０．０２％以上、０．３％以下 Ａｌ：０．０５％以下 Ｏ： １５０ｐｐｍ以下 を含有し、残りがＦｅ及び不可避不純物よりなり、かつ
Ｃｒ当量＝Ｃｒ(wt%) ＋１．５×Ｓｉ(wt%) 、Ｎｉ当量
＝Ｎｉ(wt%) ＋０．５×Ｍｎ(wt%) ＋３０×Ｃ(wt%) ＋
３０×Ｎ(wt%) とした場合にＣｒ当量／Ｎｉ当量比が
１．０以上、１．４以下であり、かつ含有成分をｐｐｍ
で表示した［Ｓ＋Ｏ］（ｐｐｍ）＜１８０であることを
特徴とする耐濃硫酸腐食性に優れ、かつ耐溶接割れ性に
優れた高Ｓｉオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイ
ヤ。
記のとおりである。 （１） 重量％で、 Ｃ： ０．００５％以上、０．０５％以下 Ｓｉ：５．０％以上、８．０％以下 Ｍｎ：０．１％以上、２．０％以下 Ｐ： ０．０２％以下 Ｓ： ０．００５％以下 Ｃｒ：１８．０％以上、２８．０％以下 Ｎｉ：１８．０％以上、２６．０％以下 Ｎ： ０．０２％以上、０．３％以下 Ａｌ：０．０５％以下 Ｏ： １５０ｐｐｍ以下 を含有し、残りがＦｅ及び不可避不純物よりなり、かつ
Ｃｒ当量＝Ｃｒ(wt%) ＋１．５×Ｓｉ(wt%) 、Ｎｉ当量
＝Ｎｉ(wt%) ＋０．５×Ｍｎ(wt%) ＋３０×Ｃ(wt%) ＋
３０×Ｎ(wt%) とした場合にＣｒ当量／Ｎｉ当量比が
１．０以上、１．４以下であり、かつ含有成分をｐｐｍ
で表示した［Ｓ＋Ｏ］（ｐｐｍ）＜１８０であることを
特徴とする耐濃硫酸腐食性に優れ、かつ耐溶接割れ性に
優れた高Ｓｉオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイ
ヤ。
【０００８】（２） 重量％で、
Ｃ： ０．００５％以上、０．０５％以下
Ｓｉ：５．０％以上、８．０％以下
Ｍｎ：０．１％以上、２．０％以下
Ｐ： ０．０２％以下
Ｓ： ０．００５％以下
Ｃｒ：１８．０％以上、２８．０％以下
Ｎｉ：１８．０％以上、２６．０％以下
Ｎ： ０．０２％以上、０．３％以下
Ａｌ：０．０５％以下
Ｏ： ２００ｐｐｍ以下
を含有し、残りがＦｅ及び不可避不純物よりなり、かつ
Ｃｒ当量＝Ｃｒ(wt%) ＋１．５×Ｓｉ(wt%) 、Ｎｉ当量
＝Ｎｉ(wt%) ＋０．５×Ｍｎ(wt%) ＋３０×Ｃ(wt%) ＋
３０×Ｎ(wt%) とした場合にＣｒ当量／Ｎｉ当量比が
１．０以上、１．４以下であり、さらにＣａ、Ｃｅの１
種あるいは２種をそれぞれ０．００１％以上、０．０３
％以下含有し、かつ含有成分をｐｐｍで表示した［Ｓ＋
Ｏ−０．８×Ｃａ−０．３×Ｃｅ］（ｐｐｍ）＜４０で
あることを特徴とする耐濃硫酸腐食性に優れ、かつ耐溶
接割れ性に優れた高Ｓｉオーステナイト系ステンレス鋼
溶接用ワイヤ。
Ｃｒ当量＝Ｃｒ(wt%) ＋１．５×Ｓｉ(wt%) 、Ｎｉ当量
＝Ｎｉ(wt%) ＋０．５×Ｍｎ(wt%) ＋３０×Ｃ(wt%) ＋
３０×Ｎ(wt%) とした場合にＣｒ当量／Ｎｉ当量比が
１．０以上、１．４以下であり、さらにＣａ、Ｃｅの１
種あるいは２種をそれぞれ０．００１％以上、０．０３
％以下含有し、かつ含有成分をｐｐｍで表示した［Ｓ＋
Ｏ−０．８×Ｃａ−０．３×Ｃｅ］（ｐｐｍ）＜４０で
あることを特徴とする耐濃硫酸腐食性に優れ、かつ耐溶
接割れ性に優れた高Ｓｉオーステナイト系ステンレス鋼
溶接用ワイヤ。
【０００９】これらのワイヤはＴＩＧまたはＭＩＧのガ
スシールドアーク溶接用ワイヤに適用できる。また、こ
れらのワイヤは被覆アーク溶接及びサブマージ溶接用材
料の心線、さらに、フラックス入り溶接用ワイヤの外皮
としても適用可能である。
スシールドアーク溶接用ワイヤに適用できる。また、こ
れらのワイヤは被覆アーク溶接及びサブマージ溶接用材
料の心線、さらに、フラックス入り溶接用ワイヤの外皮
としても適用可能である。
【００１０】
【作用】以下に本発明による各元素含有量の限定理由に
ついて述べる。 Ｃ：０．００５％以上、０．０５％以下 Ｃはステンレス鋼の耐食性に有害であるが、強度の観点
からある程度の含有量は必要である。０．００５％未満
の極低炭素量では製造コストが高くなり、さらに強度の
確保ができない。また、０．０５％超では溶接のままの
状態及び再熱を受けると、Ｃｒと結合して炭化物として
析出し、これらの領域の耐食性を著しく劣化させる。ま
た、応力腐食割れ感受性も高くなる。したがって、０．
００５％以上、０．０５％以下に限定した。
ついて述べる。 Ｃ：０．００５％以上、０．０５％以下 Ｃはステンレス鋼の耐食性に有害であるが、強度の観点
からある程度の含有量は必要である。０．００５％未満
の極低炭素量では製造コストが高くなり、さらに強度の
確保ができない。また、０．０５％超では溶接のままの
状態及び再熱を受けると、Ｃｒと結合して炭化物として
析出し、これらの領域の耐食性を著しく劣化させる。ま
た、応力腐食割れ感受性も高くなる。したがって、０．
００５％以上、０．０５％以下に限定した。
【００１１】Ｓｉ：５．０％以上、８．０％以下
ステンレス鋼の耐食性は６価Ｃｒイオンの濃縮と相関関
係がある。すなわち、６価Ｃｒイオンが存在すると溶液
の酸化還元電位が上昇し、腐食速度が増大する。しかし
ながら、Ｓｉは高濃度硫酸に対する耐食性に有効な元素
で、５．０％以上のＳｉが存在すると、ステンレス鋼の
不働態皮膜の下にＳｉＯ2 皮膜を生成し、不働態皮膜の
固着性を強化するために、６価Ｃｒイオンの悪影響を低
減させ、耐食性が向上する。しかし、８．０％を超える
と金属間化合物を形成し、鋼の加工性及び靱性を低下さ
せる。したがって、５．０％以上、８．０％以下に限定
した。
係がある。すなわち、６価Ｃｒイオンが存在すると溶液
の酸化還元電位が上昇し、腐食速度が増大する。しかし
ながら、Ｓｉは高濃度硫酸に対する耐食性に有効な元素
で、５．０％以上のＳｉが存在すると、ステンレス鋼の
不働態皮膜の下にＳｉＯ2 皮膜を生成し、不働態皮膜の
固着性を強化するために、６価Ｃｒイオンの悪影響を低
減させ、耐食性が向上する。しかし、８．０％を超える
と金属間化合物を形成し、鋼の加工性及び靱性を低下さ
せる。したがって、５．０％以上、８．０％以下に限定
した。
【００１２】Ｍｎ：０．１％以上、２．０％以下
Ｍｎは脱酸及び脱硫元素として添加するが、同時に、オ
ーステナイト生成元素であるため、Ｎｉの代替として添
加することが可能である。さらに、オーステナイト生成
に有効なＮの固溶量の増加にも有効な元素である。しか
し、本発明で対象とする高濃度硫酸環境では２．０％を
超えると耐食性を劣化させるので、０．１％以上、２．
０％以下に限定した。
ーステナイト生成元素であるため、Ｎｉの代替として添
加することが可能である。さらに、オーステナイト生成
に有効なＮの固溶量の増加にも有効な元素である。しか
し、本発明で対象とする高濃度硫酸環境では２．０％を
超えると耐食性を劣化させるので、０．１％以上、２．
０％以下に限定した。
【００１３】Ｐ：０．０２％以下
Ｐは不可避不純物であり、粒界脆化及び粒界で低融点の
共晶物を生成し、高温割れの原因となる。さらに、高濃
度硫酸環境での耐食性を著しく劣化させるため、０．０
２％以下に限定した。 Ｓ：０．００５％以下 Ｓは不可避不純物であり、粒界脆化及び粒界で低融点の
共晶物を生成し、高温割れの原因となる。さらに、熱間
加工性に著しく影響を及ぼすため、０．００５％以下に
限定した。
共晶物を生成し、高温割れの原因となる。さらに、高濃
度硫酸環境での耐食性を著しく劣化させるため、０．０
２％以下に限定した。 Ｓ：０．００５％以下 Ｓは不可避不純物であり、粒界脆化及び粒界で低融点の
共晶物を生成し、高温割れの原因となる。さらに、熱間
加工性に著しく影響を及ぼすため、０．００５％以下に
限定した。
【００１４】Ｃｒ：１８．０％以上、２８．０％以下
Ｃｒは耐食性を維持するために不可欠な元素であり、高
濃度硫酸環境において優れた耐食性を得るには、１８．
０％以上の添加が必要である。しかし、２８．０％を超
えると、溶接熱サイクル中のσ相析出を促進するため、
延性・靱性の低下が著しく、また耐食性や加工性をも阻
害する。したがって、１８．０％以上、２８．０％以下
に限定した。
濃度硫酸環境において優れた耐食性を得るには、１８．
０％以上の添加が必要である。しかし、２８．０％を超
えると、溶接熱サイクル中のσ相析出を促進するため、
延性・靱性の低下が著しく、また耐食性や加工性をも阻
害する。したがって、１８．０％以上、２８．０％以下
に限定した。
【００１５】Ｎｉ：１８．０％以上、２６．０％以下
Ｎｉはオーステナイト生成元素であり、他のオーステナ
イト生成元素（Ｍｎ、Ｃ、Ｎ）及びフェライト生成元素
（Ｃｒ、Ｓｉ）とのバランスのもとにオーステナイト組
織を安定させ、耐食性を維持させる上で有効である。ま
た、靱性、延性の改善にも有効な元素である。この観点
から１８．０％以上の含有が必要である。しかし、Ｎｉ
添加は、一般に高温高濃度硫酸環境では耐食性を劣化さ
せる。特に、２６．０％超では耐食性は著しく劣化す
る。したがって、１８．０％以上、２６．０％以下に限
定した。
イト生成元素（Ｍｎ、Ｃ、Ｎ）及びフェライト生成元素
（Ｃｒ、Ｓｉ）とのバランスのもとにオーステナイト組
織を安定させ、耐食性を維持させる上で有効である。ま
た、靱性、延性の改善にも有効な元素である。この観点
から１８．０％以上の含有が必要である。しかし、Ｎｉ
添加は、一般に高温高濃度硫酸環境では耐食性を劣化さ
せる。特に、２６．０％超では耐食性は著しく劣化す
る。したがって、１８．０％以上、２６．０％以下に限
定した。
【００１６】Ｎ：０．０２％以上、０．３％以下
Ｎは強力なオーステナイト生成元素であり、耐食性の維
持に有効である。また、強度の改善の点でも有効であ
る。しかし、過剰添加は窒化物の析出が増加し、延性の
低下を起こす。また、熱間加工性を阻害するとともに、
溶接中にブローホールが発生し、溶接性が悪くなる。し
たがって、０．０２％以上、０．３％以下に限定した。
持に有効である。また、強度の改善の点でも有効であ
る。しかし、過剰添加は窒化物の析出が増加し、延性の
低下を起こす。また、熱間加工性を阻害するとともに、
溶接中にブローホールが発生し、溶接性が悪くなる。し
たがって、０．０２％以上、０．３％以下に限定した。
【００１７】Ａｌ：０．０５％以下
Ａｌは脱酸剤として添加されるが、０．０５％を超える
と耐食性、熱間加工性を劣化させるため、０．０５％以
下に限定した。 Ｏ：１５０ｐｐｍ以下 ＯはＳと同じように熱間加工性に著しく影響を及ぼすた
め、１５０ｐｐｍ以下に限定した。
と耐食性、熱間加工性を劣化させるため、０．０５％以
下に限定した。 Ｏ：１５０ｐｐｍ以下 ＯはＳと同じように熱間加工性に著しく影響を及ぼすた
め、１５０ｐｐｍ以下に限定した。
【００１８】Ｃｒ当量／Ｎｉ当量比：１．０以上、１．
４以下（ただし、Ｃｒ当量＝Ｃｒ(wt%) ＋１．５×Ｓｉ
(wt%) 、Ｎｉ当量＝Ｎｉ(wt%) ＋０．５×Ｍｎ(wt%) ＋
３０×Ｃ(wt%) ＋３０×Ｎ(wt%) ） 溶接時の凝固割れ感受性を低くするためには、溶接のま
ま溶接金属中にδフェライトを２〜１５％含有させるこ
とが必要であるが、Ｃｒ当量／Ｎｉ当量比が１．０未満
では完全オーステナイト組織もしくはδフェライト量が
少なく、溶接凝固割れが発生し易くなる。また、当量比
が１．４を超えるとδフェライト量が多くなるととも
に、溶接熱サイクルによりσ相が析出し靱性が低下す
る。したがって、Ｃｒ当量／Ｎｉ当量比を１．０以上、
１．４以下に限定した。
４以下（ただし、Ｃｒ当量＝Ｃｒ(wt%) ＋１．５×Ｓｉ
(wt%) 、Ｎｉ当量＝Ｎｉ(wt%) ＋０．５×Ｍｎ(wt%) ＋
３０×Ｃ(wt%) ＋３０×Ｎ(wt%) ） 溶接時の凝固割れ感受性を低くするためには、溶接のま
ま溶接金属中にδフェライトを２〜１５％含有させるこ
とが必要であるが、Ｃｒ当量／Ｎｉ当量比が１．０未満
では完全オーステナイト組織もしくはδフェライト量が
少なく、溶接凝固割れが発生し易くなる。また、当量比
が１．４を超えるとδフェライト量が多くなるととも
に、溶接熱サイクルによりσ相が析出し靱性が低下す
る。したがって、Ｃｒ当量／Ｎｉ当量比を１．０以上、
１．４以下に限定した。
【００１９】［Ｓ＋Ｏ］＜１８０ｐｐｍ
Ｓ及びＯは熱間加工性に著しく影響を及ぼす元素であ
り、［Ｓ＋Ｏ］が１８０ｐｐｍ以上ではワイヤ製造時の
断線あるいはワイヤ表面に疵が発生することが判明し
た。したがって、［Ｓ＋Ｏ］＜１８０ｐｐｍに限定し
た。以上が、請求項１のワイヤの限定理由であるが、さ
らに請求項２としては下記のように限定した。
り、［Ｓ＋Ｏ］が１８０ｐｐｍ以上ではワイヤ製造時の
断線あるいはワイヤ表面に疵が発生することが判明し
た。したがって、［Ｓ＋Ｏ］＜１８０ｐｐｍに限定し
た。以上が、請求項１のワイヤの限定理由であるが、さ
らに請求項２としては下記のように限定した。
【００２０】Ｃａ、Ｃｅ：０．００１％以上、０．０３
％以下 Ｃａ、Ｃｅは脱酸、脱硫剤として添加されるが、０．０
３％を超えても効果はない。また、Ｃａ、Ｃｅは低Ｓ鋼
中でＡｌと共存してＯを固定し、ＭｎＳの生成を防止
し、熱間加工性を大幅に改善する。したがって、それぞ
れ０．００１％以上、０．０３％以下に限定した。
％以下 Ｃａ、Ｃｅは脱酸、脱硫剤として添加されるが、０．０
３％を超えても効果はない。また、Ｃａ、Ｃｅは低Ｓ鋼
中でＡｌと共存してＯを固定し、ＭｎＳの生成を防止
し、熱間加工性を大幅に改善する。したがって、それぞ
れ０．００１％以上、０．０３％以下に限定した。
【００２１】Ｏ：２００ｐｐｍ以下かつ［Ｓ＋Ｏ−０．
８×Ｃａ−０．３×Ｃｅ］＜４０ｐｐｍ Ｏが１５０ｐｐｍ超、２００ｐｐｍ以下の場合でも、Ｃ
ａ、Ｃｅは低Ｓ鋼中でＡｌと共存してＳやＯを固定する
ために、Ｓ、Ｏに対してＣａ、Ｃｅを表記条件で添加す
ることにより、熱間加工性が大幅に改善され、ワイヤ製
造時の断線あるいはワイヤ表面の疵が発生しないことが
判明した。したがって、［Ｓ＋Ｏ−０．８×Ｃａ−０．
３×Ｃｅ］＜４０ｐｐｍに限定した。
８×Ｃａ−０．３×Ｃｅ］＜４０ｐｐｍ Ｏが１５０ｐｐｍ超、２００ｐｐｍ以下の場合でも、Ｃ
ａ、Ｃｅは低Ｓ鋼中でＡｌと共存してＳやＯを固定する
ために、Ｓ、Ｏに対してＣａ、Ｃｅを表記条件で添加す
ることにより、熱間加工性が大幅に改善され、ワイヤ製
造時の断線あるいはワイヤ表面の疵が発生しないことが
判明した。したがって、［Ｓ＋Ｏ−０．８×Ｃａ−０．
３×Ｃｅ］＜４０ｐｐｍに限定した。
【００２２】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明の効果を具体的
に述べる。上記の知見を基にして、表１、２に示す化学
組成の鋼を真空溶解にて溶製した後、１／２は熱間圧
延、固溶化熱処理を施して板厚４ｍｍの鋼板とし、残り
の１／２は通常の方法で線引きし、ＴＩＧ及びＭＩＧ溶
接用ワイヤとした。なお、各供試鋼中、Ａ〜Ｋ材は本発
明材であり、Ａ〜Ｃ材、Ｄ〜Ｅ材、Ｆ〜Ｈ材では、それ
ぞれ同一Ｃｒ、Ｎｉ量に対し、Ｓｉ量を変化させ、耐食
性に及ぼすＳｉ及びＣｒ、Ｎｉの影響を、またＩ〜Ｋ材
では熱間加工性に及ぼすＣａ、Ｃｅ添加の影響をみてい
る。またＬ〜Ｎ材はＣｒ、Ｎｉ、Ｓｉ量を本発明の範囲
外で変化させた比較材であり、Ｌ材はＳｉの影響、Ｍ材
はＣｒ当量／Ｎｉ当量の影響、Ｎ材はＣｒ量の影響をみ
ている。
に述べる。上記の知見を基にして、表１、２に示す化学
組成の鋼を真空溶解にて溶製した後、１／２は熱間圧
延、固溶化熱処理を施して板厚４ｍｍの鋼板とし、残り
の１／２は通常の方法で線引きし、ＴＩＧ及びＭＩＧ溶
接用ワイヤとした。なお、各供試鋼中、Ａ〜Ｋ材は本発
明材であり、Ａ〜Ｃ材、Ｄ〜Ｅ材、Ｆ〜Ｈ材では、それ
ぞれ同一Ｃｒ、Ｎｉ量に対し、Ｓｉ量を変化させ、耐食
性に及ぼすＳｉ及びＣｒ、Ｎｉの影響を、またＩ〜Ｋ材
では熱間加工性に及ぼすＣａ、Ｃｅ添加の影響をみてい
る。またＬ〜Ｎ材はＣｒ、Ｎｉ、Ｓｉ量を本発明の範囲
外で変化させた比較材であり、Ｌ材はＳｉの影響、Ｍ材
はＣｒ当量／Ｎｉ当量の影響、Ｎ材はＣｒ量の影響をみ
ている。
【００２３】次に、表１、２の鋼板に図１に示すような
開先を製作し（板厚（ｔ）：４ｍｍ、ルート間隔
（ｇ）：１ｍｍ、ルート面（ｆ）：１ｍｍ、開先角度
（θ）：６０°）、同組成の溶接用ワイヤを用いて、Ｔ
ＩＧ法及びＭＩＧ法により、上記開先の突合せ溶接を行
った。これらの突合せ溶接部より図２に示す腐食試験片
を採取し、全面腐食試験に供した。同図において、１は
母材、２は溶接金属である。なお、ａは１．５ｍｍ、ｂ
は２０ｍｍ、ｃは３０ｍｍである。さらに、表１、２に
示した化学組成からなる鋼板を板厚４ｍｍ、長さ１００
ｍｍ、幅５０ｍｍに加工し、図３に示すようなバレスト
レイン試験を行うことにより、溶接高温割れ感受性を調
査した。
開先を製作し（板厚（ｔ）：４ｍｍ、ルート間隔
（ｇ）：１ｍｍ、ルート面（ｆ）：１ｍｍ、開先角度
（θ）：６０°）、同組成の溶接用ワイヤを用いて、Ｔ
ＩＧ法及びＭＩＧ法により、上記開先の突合せ溶接を行
った。これらの突合せ溶接部より図２に示す腐食試験片
を採取し、全面腐食試験に供した。同図において、１は
母材、２は溶接金属である。なお、ａは１．５ｍｍ、ｂ
は２０ｍｍ、ｃは３０ｍｍである。さらに、表１、２に
示した化学組成からなる鋼板を板厚４ｍｍ、長さ１００
ｍｍ、幅５０ｍｍに加工し、図３に示すようなバレスト
レイン試験を行うことにより、溶接高温割れ感受性を調
査した。
【００２４】全面腐食試験は、一定温度に設定された高
濃度硫酸環境中（９８％）に、図２に示す試験片を２４
時間浸漬し、浸漬前後の腐食重量変化を求めた。ただ
し、全面腐食性の評価に対し、大気中生成皮膜の影響を
避けるため、各試験片は環境に浸漬直後、活性化処理を
施した。重量減少は０．１ｍｇまで測定し、測定された
減量を単位面積あたり、単位時間あたりに換算し、腐食
速度として、ｍｍ／ｙｅａｒで求めた。また、試験温度
については４０℃から４０℃毎に２４０℃までと、２５
０℃で評価を行った。
濃度硫酸環境中（９８％）に、図２に示す試験片を２４
時間浸漬し、浸漬前後の腐食重量変化を求めた。ただ
し、全面腐食性の評価に対し、大気中生成皮膜の影響を
避けるため、各試験片は環境に浸漬直後、活性化処理を
施した。重量減少は０．１ｍｇまで測定し、測定された
減量を単位面積あたり、単位時間あたりに換算し、腐食
速度として、ｍｍ／ｙｅａｒで求めた。また、試験温度
については４０℃から４０℃毎に２４０℃までと、２５
０℃で評価を行った。
【００２５】溶接高温割れ試験は、図３に示すように、
板幅方向にＡ点からＣ点に向かってＴＩＧ溶接によって
ビードオンプレート溶接を行い（溶接条件は、１００Ａ
−１３Ｖ−１０ｃｍ／ｍｉｎ）、溶接ビード５の溶融池
がＢ点に達した瞬間、落下速度３００ｍｍ／ｓｅｃでヨ
ーク７を落下させてひずみを付加し（試験片表面におけ
るひずみ量は４．１％）、ビード５に高温割れを発生さ
せて、総割れ長さを測定した。
板幅方向にＡ点からＣ点に向かってＴＩＧ溶接によって
ビードオンプレート溶接を行い（溶接条件は、１００Ａ
−１３Ｖ−１０ｃｍ／ｍｉｎ）、溶接ビード５の溶融池
がＢ点に達した瞬間、落下速度３００ｍｍ／ｓｅｃでヨ
ーク７を落下させてひずみを付加し（試験片表面におけ
るひずみ量は４．１％）、ビード５に高温割れを発生さ
せて、総割れ長さを測定した。
【００２６】表３に各溶接部の各温度における腐食速度
及びバレストレイン試験で測定した総割れ長さを示す。
Ａ〜Ｋ材の本発明材では、試験温度の上昇とともに腐食
速度は増加しているが、すべての温度において腐食速度
は０．１２ｍｍ／ｙｅａｒ以下となっており、本発明の
範囲においては腐食速度に及ぼすＣｒ、Ｎｉ、Ｓｉの影
響はほとんどなく、優れた耐食性を示すことが明らかと
なった。また、本発明の溶接ワイヤを用いた溶接金属部
のδフェライト量は約１０％前後であるため、本発明の
溶接ワイヤと同組成の鋼板を用いたバレストレイン試験
においても、総割れ長さはすべて０．５ｍｍ以下と短
く、耐溶接高温割れ性が優れていることも明らかとなっ
た。また、Ｉ〜Ｋ材において、Ｏを１５０ｐｐｍ超含ん
だ場合でもＣａ、Ｃｅ添加によりワイヤ製造時に断線あ
るいは表面疵が発生せず、さらに、耐食性、耐高温割れ
性にも優れていることが明らかとなった。しかしなが
ら、比較材のＬ材、Ｎ材においてＳｉ量およびＣｒ量が
本発明の範囲より少ない場合は、試験温度が約１６０℃
以上で腐食速度が０．１２ｍｍ／ｙｅａｒを超えてお
り、耐食性が低下している。また、比較材のＭ材におい
て、Ｃｒ当量／Ｎｉ当量が１未満の場合は、δフェライ
ト量が０％となり、総割れ長さも２．９ｍｍと大きくな
っている。したがって、以上の結果より、ＴＩＧ溶接、
ＭＩＧ溶接とも本発明の溶接ワイヤによる溶接部は比較
材に比べ、耐全面腐食性が、常温から２５０℃までの温
度範囲で０．１２ｍｍ／ｙｅａｒ以下の極めて優れた材
料であり、さらに、総割れ長さも比較材に比べ非常に短
く、耐溶接高温割れ性が優れた材料であることが明らか
である。なお、表１、２、３中の※印は本発明の範囲外
の比較材の化学組成及び試験結果を示している。
及びバレストレイン試験で測定した総割れ長さを示す。
Ａ〜Ｋ材の本発明材では、試験温度の上昇とともに腐食
速度は増加しているが、すべての温度において腐食速度
は０．１２ｍｍ／ｙｅａｒ以下となっており、本発明の
範囲においては腐食速度に及ぼすＣｒ、Ｎｉ、Ｓｉの影
響はほとんどなく、優れた耐食性を示すことが明らかと
なった。また、本発明の溶接ワイヤを用いた溶接金属部
のδフェライト量は約１０％前後であるため、本発明の
溶接ワイヤと同組成の鋼板を用いたバレストレイン試験
においても、総割れ長さはすべて０．５ｍｍ以下と短
く、耐溶接高温割れ性が優れていることも明らかとなっ
た。また、Ｉ〜Ｋ材において、Ｏを１５０ｐｐｍ超含ん
だ場合でもＣａ、Ｃｅ添加によりワイヤ製造時に断線あ
るいは表面疵が発生せず、さらに、耐食性、耐高温割れ
性にも優れていることが明らかとなった。しかしなが
ら、比較材のＬ材、Ｎ材においてＳｉ量およびＣｒ量が
本発明の範囲より少ない場合は、試験温度が約１６０℃
以上で腐食速度が０．１２ｍｍ／ｙｅａｒを超えてお
り、耐食性が低下している。また、比較材のＭ材におい
て、Ｃｒ当量／Ｎｉ当量が１未満の場合は、δフェライ
ト量が０％となり、総割れ長さも２．９ｍｍと大きくな
っている。したがって、以上の結果より、ＴＩＧ溶接、
ＭＩＧ溶接とも本発明の溶接ワイヤによる溶接部は比較
材に比べ、耐全面腐食性が、常温から２５０℃までの温
度範囲で０．１２ｍｍ／ｙｅａｒ以下の極めて優れた材
料であり、さらに、総割れ長さも比較材に比べ非常に短
く、耐溶接高温割れ性が優れた材料であることが明らか
である。なお、表１、２、３中の※印は本発明の範囲外
の比較材の化学組成及び試験結果を示している。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
【表３】
【００３０】
【発明の効果】従来採用されてきた濃硫酸用溶接ワイヤ
は、温度条件によって使い分けて使用されてきた。これ
に対し、以上説明したように本発明によれば、従来不可
能であった常温から２５０℃までの広い温度範囲で腐食
速度が０．１２ｍｍ／ｙｅａｒ以下の優れた耐食性を有
し、かつ耐溶接割れ性にも優れ、最小限の合金添加とし
たので経済性にも優れ、産業上の効果は極めて顕著であ
る。
は、温度条件によって使い分けて使用されてきた。これ
に対し、以上説明したように本発明によれば、従来不可
能であった常温から２５０℃までの広い温度範囲で腐食
速度が０．１２ｍｍ／ｙｅａｒ以下の優れた耐食性を有
し、かつ耐溶接割れ性にも優れ、最小限の合金添加とし
たので経済性にも優れ、産業上の効果は極めて顕著であ
る。
【図１】開先形状を示す側面図である。
【図２】腐食試験片の斜視図である。
【図３】バレストレイン試験方法の概要を示す説明図、
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
１・・・母材
２・・・溶接金属
３・・・試験片
４・・・曲げ治具
５・・・ビード
６・・・ＴＩＧトーチ
７・・・ヨーク
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ： ０．００５％以上、０．０５％以下 Ｓｉ：５．０％以上、８．０％以下 Ｍｎ：０．１％以上、２．０％以下 Ｐ： ０．０２％以下 Ｓ： ０．００５％以下 Ｃｒ：１８．０％以上、２８．０％以下 Ｎｉ：１８．０％以上、２６．０％以下 Ｎ： ０．０２％以上、０．３％以下 Ａｌ：０．０５％以下 Ｏ： １５０ｐｐｍ以下 を含有し、残りがＦｅ及び不可避不純物よりなり、かつ
Ｃｒ当量＝Ｃｒ(wt%) ＋１．５×Ｓｉ(wt%) 、Ｎｉ当量
＝Ｎｉ(wt%) ＋０．５×Ｍｎ(wt%) ＋３０×Ｃ(wt%) ＋
３０×Ｎ(wt%) とした場合にＣｒ当量／Ｎｉ当量比が
１．０以上、１．４以下であり、かつ含有成分をｐｐｍ
で表示した［Ｓ＋Ｏ］（ｐｐｍ）＜１８０であることを
特徴とする耐濃硫酸腐食性に優れ、かつ耐溶接割れ性に
優れた高Ｓｉオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイ
ヤ。 - 【請求項２】 重量％で、 Ｃ： ０．００５％以上、０．０５％以下 Ｓｉ：５．０％以上、８．０％以下 Ｍｎ：０．１％以上、２．０％以下 Ｐ： ０．０２％以下 Ｓ： ０．００５％以下 Ｃｒ：１８．０％以上、２８．０％以下 Ｎｉ：１８．０％以上、２６．０％以下 Ｎ： ０．０２％以上、０．３％以下 Ａｌ：０．０５％以下 Ｏ： ２００ｐｐｍ以下 を含有し、残りがＦｅ及び不可避不純物よりなり、かつ
Ｃｒ当量＝Ｃｒ(wt%) ＋１．５×Ｓｉ(wt%) 、Ｎｉ当量
＝Ｎｉ(wt%) ＋０．５×Ｍｎ(wt%) ＋３０×Ｃ(wt%) ＋
３０×Ｎ(wt%) とした場合にＣｒ当量／Ｎｉ当量比が
１．０以上、１．４以下であり、さらにＣａ、Ｃｅの１
種あるいは２種をそれぞれ０．００１％以上、０．０３
％以下含有し、かつ含有成分をｐｐｍで表示した［Ｓ＋
Ｏ−０．８×Ｃａ−０．３×Ｃｅ］（ｐｐｍ）＜４０で
あることを特徴とする耐濃硫酸腐食性に優れ、かつ耐溶
接割れ性に優れた高Ｓｉオーステナイト系ステンレス鋼
溶接用ワイヤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15876591A JPH058084A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 耐濃硫酸性高Ｓｉオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15876591A JPH058084A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 耐濃硫酸性高Ｓｉオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH058084A true JPH058084A (ja) | 1993-01-19 |
Family
ID=15678852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15876591A Withdrawn JPH058084A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 耐濃硫酸性高Ｓｉオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH058084A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012250255A (ja) * | 2011-06-02 | 2012-12-20 | Nippon Yakin Kogyo Co Ltd | 溶接用ステンレス鋼 |
| KR101356866B1 (ko) * | 2011-12-26 | 2014-01-28 | 주식회사 포스코 | 내식성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조방법 |
| JP2015155116A (ja) * | 2015-03-20 | 2015-08-27 | 日本冶金工業株式会社 | 溶接用ステンレス鋼の肉盛方法 |
-
1991
- 1991-06-28 JP JP15876591A patent/JPH058084A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012250255A (ja) * | 2011-06-02 | 2012-12-20 | Nippon Yakin Kogyo Co Ltd | 溶接用ステンレス鋼 |
| KR101356866B1 (ko) * | 2011-12-26 | 2014-01-28 | 주식회사 포스코 | 내식성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조방법 |
| JP2015155116A (ja) * | 2015-03-20 | 2015-08-27 | 日本冶金工業株式会社 | 溶接用ステンレス鋼の肉盛方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980903 |