JPH06297187A - 高耐食ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents

高耐食ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ

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JPH06297187A
JPH06297187A JP10881093A JP10881093A JPH06297187A JP H06297187 A JPH06297187 A JP H06297187A JP 10881093 A JP10881093 A JP 10881093A JP 10881093 A JP10881093 A JP 10881093A JP H06297187 A JPH06297187 A JP H06297187A
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JP
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stainless steel
flux
welding
cored wire
corrosion resistance
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JP10881093A
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Hajime Nagasaki
肇 長崎
Hiroyuki Koike
弘之 小池
Satoyuki Miyake
聰之 三宅
Kikuo Ishitsubo
紀久雄 石坪
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 Mo,Cu,N等を添加したオーステナイト
系高耐食ステンレス鋼の溶接において、高濃度の硫酸環
境下でも優れた耐食性を有する高品質の溶接部を高能率
に得るフラックス入りワイヤを提供する。 【構成】 ステンレス鋼製外皮にフラックスを充填して
なるフラックス入りワイヤにおいて、Cを0.025%
以下とし、Cr,Ni,Mo,Cu,Nをそれぞれ規定
量含有し、かつNi,Mo,Cu,Crをこれら元素の
重量%による含有量としたとき、3.90×Ni+5.
06×Mo+13.04×Cu−1.01×Crを70
以上に調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、オーステナイト系ステ
ンレス鋼をベースにMo,Cu,N等を添加した高耐食
ステンレス鋼を溶接するに当たり、母材と同等に耐食性
の優れた溶接金属を得ることのできる、高耐食ステンレ
ス鋼溶接用フラックス入りワイヤに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、耐食性の要求される環境で使用す
るオーステナイト系ステンレス鋼は、JISに規定され
ているSUS304が一般的であるが、更に非酸化性酸
に対する耐食性の向上を目的にNiを増量し、Moを添
加したSUS316,SUS317、耐粒界腐食に対し
てはCを減少したSUS304L,SUS316L,S
US317L、又、Ti又はNbを添加したSUS32
1,SUS347等があり使用環境に応じて選択されて
いる。
【0003】これらステンレス鋼種のフラックス入りワ
イヤによる溶接には、特開昭58−205696号公
報、特開昭62−68696号公報に開示されている様
な308,316,308L,316L系のオーステナ
イト系ステンレス鋼用フラックス入りワイヤが用いられ
ている。
【0004】ところで近年、N添加などの製鋼技術と圧
延技術の進歩により、高Mo化し耐孔食性、耐隙間腐食
性に優れ、更に硫酸環境下の耐食性向上のためCuを添
加した高耐食ステンレス鋼が開発されてきている。この
様な成分系のステンレス鋼種の溶接材料として、特開平
1−95895号公報のティグ及びプラズマ溶接用線
材、特開平3−86392号公報のフラックス入りワイ
ヤが提案されているが、硫酸濃度の高い環境下では不十
分であった。そこで、溶接作業能率が高く高濃度の硫酸
環境下でも母材と同等の耐食性を確保できる高耐食ステ
ンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤが強く要望されて
いた。
【0005】
【発明が解決しようとする手段】本発明は以上の様な問
題点を解決すべくなされたものであって、その目的とす
るところは、オーステナイト系ステンレス鋼をベースに
Mo,Cu,N等を添加した高耐食ステンレス鋼の溶接
において、高濃度の硫酸環境下でも優れた耐食性を有す
る高品質の溶接部を高能率に得ることを可能とする高耐
食ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤの提供にあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するものであって、ステンレス鋼製外皮にフラックスを
充填してなるフラックス入りワイヤにおいて、重量%
で、C :0.025%以下、Cr:18.6〜28.
9%、Ni:12.7〜27.3%、Mo:2.4〜
6.7%、Cu:0.8〜2.4%、N:0.05〜
0.30%を含有し、残部がステンレス鋼に通常含有す
る他の成分とフラックス中に通常含有する他の成分から
なり、かつNi,Mo,Cu,Crをこれら元素の重量
%による含有量としたとき、3.90×Ni+5.06
×Mo+13.04×Cu−1.01×Crが70以上
に調整されたことを特徴とする高耐食ステンレス鋼溶接
用フラックス入りワイヤである。
【0007】
【作用】本発明者等は、オーステナイト系ステンレス鋼
をベースにMo,Cu,N等を添加した高耐食ステンレ
ス鋼を溶接するにあたって、高濃度の硫酸環境下でも母
材と同等の耐食性を有する溶接部が得られ且つ高能率な
溶接方法を見いだすことを目的として鋭意検討した。そ
の結果、C含有量を低く抑え、Cr,Ni,Mo,Cu
及びN含有量をそれぞれ適量範囲に制御し、かつCr,
Ni,Mo及びCu含有量を適量範囲に組み合わせるこ
とによって母材と同等の耐食性を得られることが明らか
となった。
【0008】すなわち本発明においては、重量%でC:
0.025%以下、Cr:18.6〜28.9%,N
i:12.7〜27.3%,Mo:2.4〜6.7%,
Cu:0.8〜2.4%,N:0.05〜0.30%を
含有し、残部がステンレス鋼に通常含有するその他成分
とフラックス中に通常含有するその他成分からなり、か
つNi,Mo,Cu,Crをこれら元素の重量%による
含有量としたとき、3.90×Ni+5.06×Mo+
13.04×Cu−1.01×Crを70以上とする。
ここでワイヤ外皮金属中の各成分の重量%をMc、充填
フラックス中の各成分の重量%をMf、ワイヤ中の充填
フラックスの割合(重量比)をRとした場合、次式より
算出した組成が上記成分範囲(Mw)にあることを意味
している。 Mw=(1−R)×Mc+R×Mf
【0009】この場合、好ましくはワイヤ外皮金属は重
量%で、C:0.02%以下、Cr:16.0〜22.
0%,Ni:12.0〜22.0%,Mo:2.0〜
8.0%,Cu:0.1〜3.0%,N:0.01〜
0.03%残部がその他、ステンレス鋼に通常含有する
成分を含有するものであり、ワイヤ中の充填フラックス
の割合(重量比)は0.15〜0.30であり、充填フ
ラックス中にはSiO2 ,TiO2 ,ZrO2 ,Al2
3 ,MgO等の酸化物によって主成分が構成されるス
ラグ剤をワイヤ全重量に対し4.5〜9.5%含有する
ことが好ましく、残部がその他通常的に含有する成分を
含有している。
【0010】ところで本発明の高耐食ステンレス鋼溶接
用フラックス入りワイヤとは図1(a)〜(d)にその
例を示すような断面形状のワイヤで、パイプあるいは帯
鋼から成る外皮1によって充填フラックス2を被包した
ものであり同図(b)〜(d)の如く継目3を有するも
の、あるいは同図(a)に示すような継目のないもので
もよい。
【0011】次に本発明の根幹とも言える各成分につい
て説明するならば、CはCr炭化物として析出すると粒
界腐食、孔食感受性が急激に増大するため、低く抑制す
る必要がある。
【0012】Crは不働態を形成し、酸化性酸に対して
有効である。
【0013】Niはオーステナイト相を安定化し、中性
塩化物溶液や非酸化性酸による腐食に対して顕著な抵抗
性を与え、かつ不働態をさらに強化する。
【0014】Moは不働態を非常に安定化して耐食性を
向上させ、塩化物溶液中における耐孔食性を改善する。
【0015】Cuは非酸化性酸に対する耐食性を増し、
孔食感受性も減少させる。
【0016】Nは強力なオーステナイト生成元素であ
り、耐孔食性を向上させる。
【0017】以下に本発明の成分限定理由について述べ
る。Cは溶接部の耐食性に有害であり低く抑制する必要
があり、0.025%を超えると耐食性を大幅に劣化さ
せるため、0.025%以下とした。
【0018】Crは硫酸を含む環境など高い耐食性の要
求される環境ではNi,Mo,Cu,Nと共存の形でも
18.6%以上必要であり、多いほど耐食性、耐酸化性
は向上するが28.9%を超えるとその耐食性は飽和
し、かつ経済的にも高価になるため18.6〜28.9
%とした。
【0019】NiはCr,Mo,Cu,Nと共存して用
いられ、耐食性、耐酸化性を向上させ、かつオーステナ
イト相を安定化するために12.7%以上必要である
が、27.3%を超えると耐食性は飽和し経済的にも高
価となるため12.7〜27.3%とした。
【0020】MoはCr,Ni,Cu,Nと共存の形で
高い耐食性を得るために極めて効果的であり、2.4%
未満では耐食性が不十分となるが、6.7%を超えると
有害なб相などの脆化相析出をひきおこし、かつ高価と
なるため2.4〜6.7%とした。
【0021】CuはCr,Ni,Mo,Nと共存の形で
高い耐食性が得られ、特に耐硫酸性の観点から0.8%
以上での共存効果が著しいが、2.4%を超えると耐食
性は飽和するため、0.8〜2.4%とした。
【0022】NはCr,Ni,Mo,Cuと共存の形で
高い耐食性を得るために効果的であり、0.05%以上
で耐隙間腐食性及び強度を向上させ、多いほど耐隙間腐
食性を向上させるが、0.30%を超えるとその効果が
ほぼ飽和するため、0.05〜0.30%とした。
【0023】さらに、高濃度の硫酸環境下において上述
のCr,Ni,Mo及びCuの効果を得、優れた耐食性
を確保するには3.90×Ni+5.06×Mo+1
3.04×Cu−1.01×Crの組み合わせで70未
満ではその効果が得られないため、70以上とした。
【0024】ここで本発明のステンレス鋼溶接用フラッ
クス入りワイヤの製造手段について言及すると、たとえ
ば外皮を帯鋼より管状に成形する場合には、配合、攪拌
した充填フラックスをU形に成形した溝に満した後丸形
に成形し、所定のワイヤ径まで伸線し、必要に応じて1
00〜500℃で30分以上乾燥するものである。
【0025】また外皮がパイプの場合は、フラックスの
充填は充填フラックス及びパイプを振動させて充填する
が、充填フラックスを混合、攪拌したままの粉末で充填
すると、充填がスムーズに行われず、不均一になった
り、途中でつまって充填不可能になり、均一な充填がむ
ずかしいが、充填フラックスを珪酸ソーダや珪酸カリの
水ガラスで湿式混合し、粒状にすることによって充填フ
ラックスの流動性が良くなり、充填がスムーズに行われ
均一な充填ができる。珪酸ソーダや珪酸カリの水ガラス
の添加量は、本発明のフラックス組成の場合フラックス
100kgに対して3〜15リットル程度で十分であ
る。充填を行った後所定のワイヤ径まで伸線する。
【0026】
【実施例】以下に実施例により本発明の効果を具体的に
説明する。表1に示した高耐食ステンレス鋼(特定成分
のみ記載)を供試材とした。これらの高耐食ステンレス
鋼はいずれも、厚さ9mmである。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】表2に供試したフラックス入りワイヤの組
成(特定成分のみ記載)を示す。これらの内記号mはC
が0.025%を超え、Crが18.6%未満で本発明
外のものである。また記号nはMoが2.4%未満で本
発明外のものである。また記号oはNiが12.7%未
満で本発明外のものである。また記号pはCrが18.
6%未満で本発明外のものである。また記号qはCuが
0.8%未満で本発明外のものである。また記号rは
3.90×Ni+5.06×Mo+13.04×Cu−
1.01×Crが70未満で本発明外のものである。ま
たsはNが0.05%未満で本発明外のものである。
【0030】また記号tはCrが18.6%未満、Ni
が12.7%未満で本発明外のものである。また記号u
はMoが2.4%未満、Cuが0.8%未満で本発明外
のものである。また記号v及びxはCrが18.6%未
満、Niが12.7%未満、Moが2.4%未満、Cu
が0.8%未満、Nが0.05%未満で、且つ3.90
×Ni+5.06×Mo+13.04×Cu−1.01
×Crが70未満で本発明外のものである。また記号w
はCuが0.8%未満で、且つ3.90×Ni+5.0
6×Mo+13.04×Cu−1.01×Crが70未
満で本発明外のものである。
【0031】
【表3】
【0032】表3にこれら供試材と溶接材料との組み合
わせによる溶接試験結果を示す。ワイヤ径1.2mmの
フラックス入りワイヤにより溶接電流150〜200
A、溶接電圧23〜31V、溶接速度30〜40cm/
min,CO2 シールドガス流量20リットル/mi
n、下向姿勢で図2に示す開先形状の試験板に3層(6
パス)積層溶接した。図2において、板厚T=9mm、
裏当金の板厚t=6mm、開先角度θ=45°、ルート
ギャップg=12mmとした。
【0033】腐食試験片は図3の要領で、母材表面から
試験片厚さ中央の距離S=2.5mmで、厚さ5mm、
幅10mm、長さ30mmのものを採取し、50%H2
SO4 +0.1%C1- +0.1%Fe3+、80℃中で
6時間の腐食試験を行い耐食性を評価した。
【0034】その結果、試験No.14,15,16,
17,18,19,20,21,22,23,24及び
25で耐食性の劣化が認められた。これに対し本発明の
試験No.2,3,4,5,6,7,8,9,10,1
1,12及び13は、試験No.1に示す母材例と同等
に良好な耐食性を示した。
【0035】
【発明の効果】以上のように本発明フラックス入りワイ
ヤは、オーステナイト系ステンレス鋼をベースにMo,
Cu,N等を添加した高耐食ステンレス鋼の溶接におい
て、母材と同等に耐食性の優れた溶接金属を、経済的且
つ高能率に得ることを可能にしたもので、排煙脱硫装置
や廃液処理装置など優れた耐硫酸性が要求される構造物
の健全性と経済性を大きく向上させるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a),(b),(c),(d)は各種フラッ
クス入りワイヤの断面形状を示す模式図
【図2】溶接部の腐食試験用試験板の開先形状を示す断
面図
【図3】溶接部の腐食試験片採取要領を示す断面図
【符号の説明】
1 外皮 2 充填フラックス 3 継目 θ 開先角度 T 板厚 t 裏当金の板厚 g ルートギャップ S 母材表面から腐食試験片までの距離
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石坪 紀久雄 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステンレス鋼製外皮にフラックスを充填
    してなるフラックス入りワイヤにおいて、重量%で、 C :0.025%以下 Cr:18.6〜28.9% Ni:12.7〜27.3% Mo:2.4〜6.7% Cu:0.8〜2.4% N :0.05〜0.30% を含有し、残部がステンレス鋼に通常含有する他の成分
    とフラックス中に通常含有する他の成分からなり、かつ
    Ni,Mo,Cu,Crをこれら元素の重量%による含
    有量としたとき、 3.90×Ni+5.06×Mo+13.04×Cu−
    1.01×Cr が70以上に調整されたことを特徴とする高耐食ステン
    レス鋼溶接用フラックス入りワイヤ。
JP10881093A 1993-04-13 1993-04-13 高耐食ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ Pending JPH06297187A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998010888A1 (fr) * 1996-09-13 1998-03-19 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Materiau d'apport pour la soudure d'aciers inoxydables
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