JPH079147A - 高純度フェライト系ステンレス鋼厚板の溶接方法 - Google Patents
高純度フェライト系ステンレス鋼厚板の溶接方法Info
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- JPH079147A JPH079147A JP17365993A JP17365993A JPH079147A JP H079147 A JPH079147 A JP H079147A JP 17365993 A JP17365993 A JP 17365993A JP 17365993 A JP17365993 A JP 17365993A JP H079147 A JPH079147 A JP H079147A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 １９Ｃｒ−２Ｍｏ系で代表される高純度フェ
ライト系ステンレス鋼厚板の溶接において、特に被覆ア
ーク溶接を行った場合に溶接熱影響部表面が脆化するの
を防止する。 【構成】 多層盛の被覆アーク溶接によって溶接金属を
最終層まで盛った後、熱影響部の母材表面をＴＩＧアー
クにより溶解するパスを行なう溶接方法。また初層、最
終層のうちの少なくとも最終層はＴＩＧ溶接で行ない、
他の層のパスは被覆アーク溶接で行なう溶接方法。 【効果】 高能率の被覆アーク溶接法を主体として、一
部にＴＩＧ溶接法を併用することにより溶接のコストと
品質を両立させることができる。
ライト系ステンレス鋼厚板の溶接において、特に被覆ア
ーク溶接を行った場合に溶接熱影響部表面が脆化するの
を防止する。 【構成】 多層盛の被覆アーク溶接によって溶接金属を
最終層まで盛った後、熱影響部の母材表面をＴＩＧアー
クにより溶解するパスを行なう溶接方法。また初層、最
終層のうちの少なくとも最終層はＴＩＧ溶接で行ない、
他の層のパスは被覆アーク溶接で行なう溶接方法。 【効果】 高能率の被覆アーク溶接法を主体として、一
部にＴＩＧ溶接法を併用することにより溶接のコストと
品質を両立させることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は１９Ｃｒ−２Ｍｏ系で代
表される高純度フェライト系ステンレス鋼厚板の溶接方
法に関する。
表される高純度フェライト系ステンレス鋼厚板の溶接方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来化学工業用など高耐食性を要求され
る用途にはＪＩＳ規格ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６など
のオーステナイト系ステンレス鋼が主として使用されて
きたが、これらは塩化物を含有する環境下等では応力腐
食割れを生じやすいという欠点がある。上記欠点を解消
すべくオーステナイト系ステンレス鋼と同等の耐食性を
有する高純度フェライト系ステンレス鋼が開発され適用
を広げている。これは精錬技術の進歩により炭素などの
不純物を容易に低減できることから高純化することによ
り靱性、耐粒界腐食性、耐孔食性を改善したものであ
る。これは耐応力腐食割れ性に優れ、Ｃｒをフェライト
系ステンレス鋼の標準である１７％より高めてさらにＭ
ｏを添加したものはオーステナイト系ステンレス鋼と同
等以上の耐食性を発揮する。これの代表的なものが本発
明の溶接方法の適用対象とする１９Ｃｒ−２Ｍｏ系のも
のである。
る用途にはＪＩＳ規格ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６など
のオーステナイト系ステンレス鋼が主として使用されて
きたが、これらは塩化物を含有する環境下等では応力腐
食割れを生じやすいという欠点がある。上記欠点を解消
すべくオーステナイト系ステンレス鋼と同等の耐食性を
有する高純度フェライト系ステンレス鋼が開発され適用
を広げている。これは精錬技術の進歩により炭素などの
不純物を容易に低減できることから高純化することによ
り靱性、耐粒界腐食性、耐孔食性を改善したものであ
る。これは耐応力腐食割れ性に優れ、Ｃｒをフェライト
系ステンレス鋼の標準である１７％より高めてさらにＭ
ｏを添加したものはオーステナイト系ステンレス鋼と同
等以上の耐食性を発揮する。これの代表的なものが本発
明の溶接方法の適用対象とする１９Ｃｒ−２Ｍｏ系のも
のである。
【０００３】この高純度フェライト系ステンレス鋼は温
水器などに薄板が大量に使われており、これらの溶接は
ＴＩＧ溶接によって行なわれている。またその際の溶加
材としては共金系のものが用いられている。さらに近年
は化学プラント用として厚板にも適用が拡大されている
が厚板の溶接については問題点があることがわかってき
た。すなわち、厚板の場合ＴＩＧ溶接では能率が上がら
ないため被覆アーク溶接で多層溶接を行なうことが試み
られているが、熱影響部が脆化し曲げたりすると割れて
しまうようになることである。
水器などに薄板が大量に使われており、これらの溶接は
ＴＩＧ溶接によって行なわれている。またその際の溶加
材としては共金系のものが用いられている。さらに近年
は化学プラント用として厚板にも適用が拡大されている
が厚板の溶接については問題点があることがわかってき
た。すなわち、厚板の場合ＴＩＧ溶接では能率が上がら
ないため被覆アーク溶接で多層溶接を行なうことが試み
られているが、熱影響部が脆化し曲げたりすると割れて
しまうようになることである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は高純度フェラ
イト系ステンレス鋼の厚板溶接の上記問題点に鑑み、高
能率で熱影響部の脆化がない溶接方法を提供することを
課題とする。
イト系ステンレス鋼の厚板溶接の上記問題点に鑑み、高
能率で熱影響部の脆化がない溶接方法を提供することを
課題とする。
【０００５】
【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、１６〜２１ｗｔ％Ｃｒと０．７５〜
３．５ｗｔ％Ｍｏを含有する高純度フェライト系ステン
レス鋼の厚板の溶接において、多層盛の被覆アーク溶接
によって溶接金属を最終層まで盛った後、熱影響部の母
材表面をＴＩＧアークにより溶解するパスを行なうこと
を特徴とする高純度フェライト系ステンレス鋼厚板の溶
接方法である。
するものであって、１６〜２１ｗｔ％Ｃｒと０．７５〜
３．５ｗｔ％Ｍｏを含有する高純度フェライト系ステン
レス鋼の厚板の溶接において、多層盛の被覆アーク溶接
によって溶接金属を最終層まで盛った後、熱影響部の母
材表面をＴＩＧアークにより溶解するパスを行なうこと
を特徴とする高純度フェライト系ステンレス鋼厚板の溶
接方法である。
【０００６】さらに、１６〜２１ｗｔ％Ｃｒと０．７５
〜３．５ｗｔ％Ｍｏを含有する高純度フェライト系ステ
ンレス鋼厚板の溶接において、初層、最終層のうちの少
なくとも最終層はＴＩＧ溶接で行ない、他の層のパスは
被覆アーク溶接で行なうことを特徴とする高純度フェラ
イト系ステンレス鋼厚板の溶接方法であり、また、上記
溶接を行なった後、熱影響部の母材表面をＴＩＧアーク
により溶解するパスを行なうことも特徴とする。
〜３．５ｗｔ％Ｍｏを含有する高純度フェライト系ステ
ンレス鋼厚板の溶接において、初層、最終層のうちの少
なくとも最終層はＴＩＧ溶接で行ない、他の層のパスは
被覆アーク溶接で行なうことを特徴とする高純度フェラ
イト系ステンレス鋼厚板の溶接方法であり、また、上記
溶接を行なった後、熱影響部の母材表面をＴＩＧアーク
により溶解するパスを行なうことも特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明の対象となる溶接方法は高純度フェライ
ト系ステンレス鋼厚板の多層盛溶接である。高純度フェ
ライト系ステンレス鋼は代表成分は１９Ｃｒ−２Ｍｏで
あり、これはＪＩＳ規格ＳＵＳ４４４に相当するもので
あるが、さらにはＣｒの範囲としては１６〜２１ｗｔ
％、Ｍｏの範囲としては０．７５〜３．５ｗｔ％のもの
が該当する。また耐食性、強度、溶接性などを向上させ
る目的でＴｉ、Ｎｂ、Ｖなどを添加したものも該当す
る。
ト系ステンレス鋼厚板の多層盛溶接である。高純度フェ
ライト系ステンレス鋼は代表成分は１９Ｃｒ−２Ｍｏで
あり、これはＪＩＳ規格ＳＵＳ４４４に相当するもので
あるが、さらにはＣｒの範囲としては１６〜２１ｗｔ
％、Ｍｏの範囲としては０．７５〜３．５ｗｔ％のもの
が該当する。また耐食性、強度、溶接性などを向上させ
る目的でＴｉ、Ｎｂ、Ｖなどを添加したものも該当す
る。
【０００８】どのような材料においても溶接の熱影響部
において材料の融点に近い高温に加熱された部分では結
晶粒の粗大化に伴なうある程度の材質劣化は免れないも
のである。しかしながら、高純度フェライト系ステンレ
ス鋼においては特に被覆アーク溶接法によって溶接を行
なった場合に熱影響部が著しく脆化する。すなわち溶接
後の曲げ加工は全く不可能の状態になり、曲げると熱影
響部から割れが入ってしまう。このような材料は曲げ加
工をしないで使用する場合でも安全性から当然問題にな
る。
において材料の融点に近い高温に加熱された部分では結
晶粒の粗大化に伴なうある程度の材質劣化は免れないも
のである。しかしながら、高純度フェライト系ステンレ
ス鋼においては特に被覆アーク溶接法によって溶接を行
なった場合に熱影響部が著しく脆化する。すなわち溶接
後の曲げ加工は全く不可能の状態になり、曲げると熱影
響部から割れが入ってしまう。このような材料は曲げ加
工をしないで使用する場合でも安全性から当然問題にな
る。
【０００９】上記の特に被覆アーク溶接において脆化が
著しいことの原因について追求したところ、結晶粒界の
酸化が主原因であることが判明した。すなわち被覆アー
ク溶接法では母材表面まで保護するような雰囲気が溶接
時に溶接棒自体から発生することはできない。したがっ
てどうしても母材表面が酸化することになるが、高温に
曝されると粒界が選択的に酸化されて脆化するものであ
る。このため特に被覆アーク溶接棒を使用する手溶接に
おいては脆化が著しくなると考えられる。
著しいことの原因について追求したところ、結晶粒界の
酸化が主原因であることが判明した。すなわち被覆アー
ク溶接法では母材表面まで保護するような雰囲気が溶接
時に溶接棒自体から発生することはできない。したがっ
てどうしても母材表面が酸化することになるが、高温に
曝されると粒界が選択的に酸化されて脆化するものであ
る。このため特に被覆アーク溶接棒を使用する手溶接に
おいては脆化が著しくなると考えられる。
【００１０】本発明者はこれの対策について検討した結
果、熱影響部をＴＩＧアークによって溶加材を使用しな
いで表面を溶解するパスを行なう、いわゆるナメづけに
よりＴＩＧ溶接のクリーニング作用を利用し、表面近傍
の酸化物を除去し延性を回復できることが判明した。図
１は本発明の方法を示す溶接部の断面図である。１は母
材、２は溶接金属で最終パスまで溶接が完了した状態を
示している。３が熱影響部であるが、これの母材表面に
ＴＩＧアークによるビード４を置けばよい。また初層ビ
ード側については裏当材を用いることにより表面酸化が
ないときには必要がないが、場合によっては同様にＴＩ
Ｇアークによるビード５を置けばよい。
果、熱影響部をＴＩＧアークによって溶加材を使用しな
いで表面を溶解するパスを行なう、いわゆるナメづけに
よりＴＩＧ溶接のクリーニング作用を利用し、表面近傍
の酸化物を除去し延性を回復できることが判明した。図
１は本発明の方法を示す溶接部の断面図である。１は母
材、２は溶接金属で最終パスまで溶接が完了した状態を
示している。３が熱影響部であるが、これの母材表面に
ＴＩＧアークによるビード４を置けばよい。また初層ビ
ード側については裏当材を用いることにより表面酸化が
ないときには必要がないが、場合によっては同様にＴＩ
Ｇアークによるビード５を置けばよい。
【００１１】このようにＴＩＧ溶接により熱処理部の母
材表面を再溶解することにより粒界が脆化した組織は新
たな凝固組織へと変化する。これにより粒界に析出した
酸化物やその他の不純物は再溶解し、固溶するか少なく
とも粒界への析出はなくなる。なお、ＴＩＧ溶接ビード
を置くことによって新たにこれによる熱影響部を生ずる
ことになるが、ＴＩＧ溶接の場合純アルゴンなどの不活
性のシールドガスにより母材表面酸化が防止されるから
母材および溶接金属の熱影響部表面の脆化は無視でき
る。
材表面を再溶解することにより粒界が脆化した組織は新
たな凝固組織へと変化する。これにより粒界に析出した
酸化物やその他の不純物は再溶解し、固溶するか少なく
とも粒界への析出はなくなる。なお、ＴＩＧ溶接ビード
を置くことによって新たにこれによる熱影響部を生ずる
ことになるが、ＴＩＧ溶接の場合純アルゴンなどの不活
性のシールドガスにより母材表面酸化が防止されるから
母材および溶接金属の熱影響部表面の脆化は無視でき
る。
【００１２】また本発明の別の手段として初層、最終層
のうち少なくとも最終層はＴＩＧ溶接で行ない、他の層
のパスは被覆アーク溶接で行なってもよい。すなわち表
面層の溶接はＴＩＧ溶接で行なうことにより、シールド
ガスの効果で母材表面の酸化を防止できる。一方内部の
層のパスは被覆アーク溶接で行なうことにより高能率の
溶接ができる。
のうち少なくとも最終層はＴＩＧ溶接で行ない、他の層
のパスは被覆アーク溶接で行なってもよい。すなわち表
面層の溶接はＴＩＧ溶接で行なうことにより、シールド
ガスの効果で母材表面の酸化を防止できる。一方内部の
層のパスは被覆アーク溶接で行なうことにより高能率の
溶接ができる。
【００１３】この方法は現在のところ共金系の溶接材料
がＴＩＧ溶接用しかなく被覆アーク溶接ではオーステナ
イ系の溶接材料が使用されているという点からも好まし
い方法である。すなわちオーステナイ系の材料による溶
接金属自体の耐食性は良好であるが、電解の電位の異な
る異種の材料が表面で接触していることは耐食性の点か
らは好ましいことではないからである。この点からも熱
影響部表面の脆化が特に問題になる最終層だけでなく、
初層も裏当材やバックシールドガスなど表面の酸化防止
手段を講じつつＴＩＧ溶接で行なうのが好ましい。さら
にこの溶接法に先に述べた熱影響部の母材表面をＴＩＧ
アークにより溶解するパスを行なう方法を併用すること
もさらに効果を確実にする点から好ましい。
がＴＩＧ溶接用しかなく被覆アーク溶接ではオーステナ
イ系の溶接材料が使用されているという点からも好まし
い方法である。すなわちオーステナイ系の材料による溶
接金属自体の耐食性は良好であるが、電解の電位の異な
る異種の材料が表面で接触していることは耐食性の点か
らは好ましいことではないからである。この点からも熱
影響部表面の脆化が特に問題になる最終層だけでなく、
初層も裏当材やバックシールドガスなど表面の酸化防止
手段を講じつつＴＩＧ溶接で行なうのが好ましい。さら
にこの溶接法に先に述べた熱影響部の母材表面をＴＩＧ
アークにより溶解するパスを行なう方法を併用すること
もさらに効果を確実にする点から好ましい。
【００１４】
【実施例】板厚１５ｍｍの１９Ｃｒ−２Ｍｏ系の高純度
フェライト系ステンレス鋼（商品名ＹＵＳ−１９０Ｌ）
について本発明の方法を適用した溶接を行なった。上記
材料は表１に成分を示すように炭化物の安定化、強度向
上などのため基本成分系の他にＴｉ、Ｖが添加されてい
る。
フェライト系ステンレス鋼（商品名ＹＵＳ−１９０Ｌ）
について本発明の方法を適用した溶接を行なった。上記
材料は表１に成分を示すように炭化物の安定化、強度向
上などのため基本成分系の他にＴｉ、Ｖが添加されてい
る。
【００１５】
【表１】
【００１６】溶接は図１に示したようにＶ開先で５層な
いし６層の多層盛溶接によって行なった。溶接方法とし
ては全層被覆アーク溶接によるもの、これにさらにＴＩ
Ｇ溶接による母材熱影響部表面の溶解を行なったもの、
初層、最終層はＴＩＧ溶接、他の層は被覆アーク溶接で
行なったものの３種類である。初層、最終層のＴＩＧ溶
接は共金系の溶加材を使用して行なった。一方被覆アー
ク溶接はオーステナイ系ステンレス鋼ＳＵＳ３１６Ｌ
（１８Ｃｒ−１２Ｎｉ−２Ｍｏ系）用の溶接棒を使用し
て行なった。また初層が被覆アーク溶接のものは裏当て
なしで開先内面から溶接を行なったが、ＴＩＧ溶接の場
合は銅当金を用いた。溶接結果を表２に示す。
いし６層の多層盛溶接によって行なった。溶接方法とし
ては全層被覆アーク溶接によるもの、これにさらにＴＩ
Ｇ溶接による母材熱影響部表面の溶解を行なったもの、
初層、最終層はＴＩＧ溶接、他の層は被覆アーク溶接で
行なったものの３種類である。初層、最終層のＴＩＧ溶
接は共金系の溶加材を使用して行なった。一方被覆アー
ク溶接はオーステナイ系ステンレス鋼ＳＵＳ３１６Ｌ
（１８Ｃｒ−１２Ｎｉ−２Ｍｏ系）用の溶接棒を使用し
て行なった。また初層が被覆アーク溶接のものは裏当て
なしで開先内面から溶接を行なったが、ＴＩＧ溶接の場
合は銅当金を用いた。溶接結果を表２に示す。
【００１７】
【表２】
【００１８】溶接部の脆化は曲げ半径２５ｍｍの１８０
度曲げ試験を表曲げ、裏曲げそれぞれ行なって判断し
た。これによれば全層被覆アーク溶接を行なったものは
表曲げ、裏曲げとも不良であるが、熱影響部表面をＴＩ
Ｇ溶解したもの、初層、最終層をＴＩＧ溶接で行なった
ものはいずれも良好である。
度曲げ試験を表曲げ、裏曲げそれぞれ行なって判断し
た。これによれば全層被覆アーク溶接を行なったものは
表曲げ、裏曲げとも不良であるが、熱影響部表面をＴＩ
Ｇ溶解したもの、初層、最終層をＴＩＧ溶接で行なった
ものはいずれも良好である。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば高純度フェライト系ステ
ンレス鋼厚板の溶接において、高能率で広く用いられて
いる被覆アーク溶接法を主体として、一部にＴＩＧ溶接
法を併用することにより熱影響部の脆化の問題がない溶
接を行なうことができる。したがって溶接のコストと品
質を両立させることができ、工業的利益は大きい。
ンレス鋼厚板の溶接において、高能率で広く用いられて
いる被覆アーク溶接法を主体として、一部にＴＩＧ溶接
法を併用することにより熱影響部の脆化の問題がない溶
接を行なうことができる。したがって溶接のコストと品
質を両立させることができ、工業的利益は大きい。
【図１】本発明の方法を示す溶接部の断面図
１ 母材 ２ 溶接金属 ３ 熱影響部 ４、５ ＴＩＧアークによるビード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 9/167 Ａ 8315−4Ｅ
Claims (3)
- 【請求項１】 １６〜２１ｗｔ％Ｃｒと０．７５〜３．
５ｗｔ％Ｍｏを含有する高純度フェライト系ステンレス
鋼の厚板の溶接において、多層盛の被覆アーク溶接によ
って溶接金属を最終層まで盛った後、熱影響部の母材表
面をＴＩＧアークにより溶解するパスを行なうことを特
徴とする高純度フェライト系ステンレス鋼厚板の溶接方
法。 - 【請求項２】 １６〜２１ｗｔ％Ｃｒと０．７５〜３．
５ｗｔ％Ｍｏを含有する高純度フェライト系ステンレス
鋼厚板の溶接において、初層、最終層のうちの少なくと
も最終層はＴＩＧ溶接で行ない、他の層のパスは被覆ア
ーク溶接で行なうことを特徴とする高純度フェライト系
ステンレス鋼厚板の溶接方法。 - 【請求項３】 請求項２の溶接を行なった後、熱影響部
の母材表面をＴＩＧアークにより溶解するパスを行なう
ことを特徴とする高純度フェライト系ステンレス鋼厚板
の溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17365993A JPH079147A (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 高純度フェライト系ステンレス鋼厚板の溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17365993A JPH079147A (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 高純度フェライト系ステンレス鋼厚板の溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH079147A true JPH079147A (ja) | 1995-01-13 |
Family
ID=15964721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17365993A Withdrawn JPH079147A (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 高純度フェライト系ステンレス鋼厚板の溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH079147A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002096111A (ja) * | 2000-09-19 | 2002-04-02 | Nisshin Steel Co Ltd | 溶接部の延性に優れたＭｏ含有高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼管の製造方法 |
| EP1256411A2 (en) * | 2001-05-08 | 2002-11-13 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Welded joints in high strength, heat resistant steels, and welding method for the same |
| CN105728976A (zh) * | 2016-03-14 | 2016-07-06 | 太原理工大学 | 超纯铁素体不锈钢均质热影响区材料制备方法 |
-
1993
- 1993-06-22 JP JP17365993A patent/JPH079147A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002096111A (ja) * | 2000-09-19 | 2002-04-02 | Nisshin Steel Co Ltd | 溶接部の延性に優れたＭｏ含有高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系ステンレス鋼管の製造方法 |
| EP1256411A2 (en) * | 2001-05-08 | 2002-11-13 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Welded joints in high strength, heat resistant steels, and welding method for the same |
| JP2002331362A (ja) * | 2001-05-08 | 2002-11-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 高強度耐熱鋼の溶接継手部及びその溶接方法 |
| EP1256411B1 (en) * | 2001-05-08 | 2007-10-10 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Welding method for a welded joint in high strength, ferrite type heat resistant steels |
| JP4633959B2 (ja) * | 2001-05-08 | 2011-02-16 | 三菱重工業株式会社 | 高強度耐熱鋼の溶接継手部及びその溶接方法 |
| CN105728976A (zh) * | 2016-03-14 | 2016-07-06 | 太原理工大学 | 超纯铁素体不锈钢均质热影响区材料制备方法 |
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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: 20000905 |