JPH10216942A - 消耗電極式ガスシールドアーク溶接方法 - Google Patents
消耗電極式ガスシールドアーク溶接方法Info
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- JPH10216942A JPH10216942A JP1864497A JP1864497A JPH10216942A JP H10216942 A JPH10216942 A JP H10216942A JP 1864497 A JP1864497 A JP 1864497A JP 1864497 A JP1864497 A JP 1864497A JP H10216942 A JPH10216942 A JP H10216942A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ブローホールのない健全な溶接継ぎ手の提供。
【解決手段】高窒素ステンレス鋼溶接材料を用いて消耗
電極式ガスシールドアーク溶接を行う方法であって、シ
ールドガスとして窒素ガス、または98容積％までのアル
ゴンガスもしくはヘリウムガスまたはその両者と窒素ガ
スとの混合ガスを用いる消耗電極式ガスシールドアーク
溶接方法。上記のステンレス鋼溶接材料は、主な合金成
分としてNi：6.0〜30.0重量％、Cr：16.0〜30.0重量％
およびＮ：0.15〜0.45重量％を含むオーステナイト系ス
テンレス鋼溶接材料、または主な合金成分としてNi：3.
0〜9.0重量％、Cr：16.0〜30.0重量％およびＮ：0.15〜
0.45重量％を含む二相系ステンレス鋼溶接材料であるこ
とが望ましい。
電極式ガスシールドアーク溶接を行う方法であって、シ
ールドガスとして窒素ガス、または98容積％までのアル
ゴンガスもしくはヘリウムガスまたはその両者と窒素ガ
スとの混合ガスを用いる消耗電極式ガスシールドアーク
溶接方法。上記のステンレス鋼溶接材料は、主な合金成
分としてNi：6.0〜30.0重量％、Cr：16.0〜30.0重量％
およびＮ：0.15〜0.45重量％を含むオーステナイト系ス
テンレス鋼溶接材料、または主な合金成分としてNi：3.
0〜9.0重量％、Cr：16.0〜30.0重量％およびＮ：0.15〜
0.45重量％を含む二相系ステンレス鋼溶接材料であるこ
とが望ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、0.15〜0.45重量
％の窒素を含むステンレス鋼溶接材料を用いて消耗電極
式ガスシールドアーク溶接、いわゆるＭＩＧ溶接を行う
方法に関する。
％の窒素を含むステンレス鋼溶接材料を用いて消耗電極
式ガスシールドアーク溶接、いわゆるＭＩＧ溶接を行う
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ステンレス鋼の溶接は炭素鋼に比べて困
難であるが、条件を整えれば種々の溶接方法を採用する
ことができる。中でもガスシールドアーク溶接法は、良
好な溶接品質が得られることから様々な構造体の溶接に
使用されている。ガスシールドアーク溶接法には、タン
グステンを電極とし特に母材を溶融して接合する非消耗
電極式ガスシールドアーク溶接法（以下これを単に「Ｔ
ＩＧ溶接法」という）と、溶接ワイヤを電極とする消耗
電極式ガスシールドアーク溶接方法（以下これを単に
「ＭＩＧ溶接法」という）とがある。
難であるが、条件を整えれば種々の溶接方法を採用する
ことができる。中でもガスシールドアーク溶接法は、良
好な溶接品質が得られることから様々な構造体の溶接に
使用されている。ガスシールドアーク溶接法には、タン
グステンを電極とし特に母材を溶融して接合する非消耗
電極式ガスシールドアーク溶接法（以下これを単に「Ｔ
ＩＧ溶接法」という）と、溶接ワイヤを電極とする消耗
電極式ガスシールドアーク溶接方法（以下これを単に
「ＭＩＧ溶接法」という）とがある。
【０００３】ＭＩＧ溶接法は、ＴＩＧ溶接に比べ高能
率、かつ自動化が容易であるため多く使用されている。
しかし、ＭＩＧ溶接法は、ＴＩＧ溶接に比べ凝固速度が
速いため、溶接金属中に気泡が残留するブローホールと
呼ばれる欠陥の発生が多くなるという欠点がある。これ
を解消するために、シールドガス中に酸素ガスを数容積
％添加したガスが用いられている。
率、かつ自動化が容易であるため多く使用されている。
しかし、ＭＩＧ溶接法は、ＴＩＧ溶接に比べ凝固速度が
速いため、溶接金属中に気泡が残留するブローホールと
呼ばれる欠陥の発生が多くなるという欠点がある。これ
を解消するために、シールドガス中に酸素ガスを数容積
％添加したガスが用いられている。
【０００４】従来、発電用ボイラ、化学反応装置などの
高温に曝される材料には、主として18Cr-8Ni系のオース
テナイト系ステンレス鋼が使用されてきた。しかし、最
近ではボイラなどの運転条件の過酷化に伴い、さらに高
温強度が高く、耐食性に優れた材料が必要とされてい
る。そのために、高Cr化することに加え、多量の窒素を
含有するオーステナイト系ステンレス鋼が多数提案され
ている（例えば、特開昭57-164972号公報および特開昭5
9-64752号公報参照）。また、化学工業用途や石油関連
用途の油井管やラインパイプに使用される二相系ステン
レス鋼についても、高窒素化により高強度、高耐食性を
図った、いわゆるスーパー二相ステンレス鋼と呼ばれる
材料が提案されている（例えば、特開昭62-56556号公報
および特開平5-132741号公報参照）。
高温に曝される材料には、主として18Cr-8Ni系のオース
テナイト系ステンレス鋼が使用されてきた。しかし、最
近ではボイラなどの運転条件の過酷化に伴い、さらに高
温強度が高く、耐食性に優れた材料が必要とされてい
る。そのために、高Cr化することに加え、多量の窒素を
含有するオーステナイト系ステンレス鋼が多数提案され
ている（例えば、特開昭57-164972号公報および特開昭5
9-64752号公報参照）。また、化学工業用途や石油関連
用途の油井管やラインパイプに使用される二相系ステン
レス鋼についても、高窒素化により高強度、高耐食性を
図った、いわゆるスーパー二相ステンレス鋼と呼ばれる
材料が提案されている（例えば、特開昭62-56556号公報
および特開平5-132741号公報参照）。
【０００５】これら多量に窒素を含有するステンレス鋼
の溶接継ぎ手強度を確保するためには、高窒素の共金系
溶接材料を用いたＴＩＧ溶接法が提案されている（例え
ば、特開平5-69187号公報、特開平6-142980号公報およ
び特開平7-60523号公報参照）。また、これら共金系溶
接材料以外にも市販のステンレス鋼およびニッケル基合
金用の溶接材料が用いられている。しかし、市販の溶接
材料では窒素の含有量が少ないため、強度、耐食性が十
分でなく、十分な性能を有する溶接継ぎ手が得られな
い。また、ＴＩＧ溶接では能率が悪い。
の溶接継ぎ手強度を確保するためには、高窒素の共金系
溶接材料を用いたＴＩＧ溶接法が提案されている（例え
ば、特開平5-69187号公報、特開平6-142980号公報およ
び特開平7-60523号公報参照）。また、これら共金系溶
接材料以外にも市販のステンレス鋼およびニッケル基合
金用の溶接材料が用いられている。しかし、市販の溶接
材料では窒素の含有量が少ないため、強度、耐食性が十
分でなく、十分な性能を有する溶接継ぎ手が得られな
い。また、ＴＩＧ溶接では能率が悪い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】一般に、ステンレス鋼
溶接ワイヤを用いてＭＩＧ溶接する際には、前述のブロ
ーホールを低減させる目的で、アルゴンガスに１〜２容
積％の酸素ガスを添加したガスをシールドガスとして使
用する。しかし、このシールドガスを使用し、多量の窒
素を含むステンレス鋼溶接材料を用いてＭＩＧ溶接する
と、ブローホールが多発し、継ぎ手性能が母材のそれよ
りも低下するという現象が起こる。
溶接ワイヤを用いてＭＩＧ溶接する際には、前述のブロ
ーホールを低減させる目的で、アルゴンガスに１〜２容
積％の酸素ガスを添加したガスをシールドガスとして使
用する。しかし、このシールドガスを使用し、多量の窒
素を含むステンレス鋼溶接材料を用いてＭＩＧ溶接する
と、ブローホールが多発し、継ぎ手性能が母材のそれよ
りも低下するという現象が起こる。
【０００７】本発明の目的は、高窒素ステンレス鋼溶接
材料を用いたＭＩＧ溶接法によって、ブローホールがな
く、健全な継ぎ手性能を有する接合部が得られる溶接方
法を提供することにある。
材料を用いたＭＩＧ溶接法によって、ブローホールがな
く、健全な継ぎ手性能を有する接合部が得られる溶接方
法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ステンレ
ス鋼を高窒素ステンレス鋼溶接材料でＭＩＧ溶接したと
きの溶融池の状況を観察した結果、アルゴンガスまたは
ヘリウムガスのシールドガスに窒素ガスを添加すること
により、アークが安定し、溶接金属中のブローホールの
発生が減少することを見いだし、本発明を完成した。
ス鋼を高窒素ステンレス鋼溶接材料でＭＩＧ溶接したと
きの溶融池の状況を観察した結果、アルゴンガスまたは
ヘリウムガスのシールドガスに窒素ガスを添加すること
により、アークが安定し、溶接金属中のブローホールの
発生が減少することを見いだし、本発明を完成した。
【０００９】本発明の要旨は、下記のＭＩＧ溶接方法に
ある。
ある。
【００１０】窒素含有量が0.15〜0.45重量％のステンレ
ス鋼溶接材料を用いて消耗電極式ガスシールドアーク溶
接を行う方法であって、シールドガスとして窒素ガス、
または98容積％までのアルゴンガスもしくはヘリウムガ
スまたはその両者と窒素ガスとの混合ガスを用いる消耗
電極式ガスシールドアーク溶接方法。
ス鋼溶接材料を用いて消耗電極式ガスシールドアーク溶
接を行う方法であって、シールドガスとして窒素ガス、
または98容積％までのアルゴンガスもしくはヘリウムガ
スまたはその両者と窒素ガスとの混合ガスを用いる消耗
電極式ガスシールドアーク溶接方法。
【００１１】上記のステンレス鋼溶接材料は、主な合金
成分としてNi：6.0〜30.0重量％、Cr：16.0〜30.0重量
％およびＮ：0.15〜0.45重量％を含むオーステナイト系
ステンレス鋼溶接材料、または主な合金成分としてNi：
3.0〜9.0重量％、Cr：16.0〜30.0重量％およびＮ：0.15
〜0.45重量％を含む二相系ステンレス鋼溶接材料である
ことが望ましい。
成分としてNi：6.0〜30.0重量％、Cr：16.0〜30.0重量
％およびＮ：0.15〜0.45重量％を含むオーステナイト系
ステンレス鋼溶接材料、または主な合金成分としてNi：
3.0〜9.0重量％、Cr：16.0〜30.0重量％およびＮ：0.15
〜0.45重量％を含む二相系ステンレス鋼溶接材料である
ことが望ましい。
【００１２】本発明の溶接方法に使用するシールドガス
は、(1)窒素ガス、(2)98容積％までのアルゴンガスと窒
素ガスとの混合ガス、(3)98容積％までのヘリウムガス
と窒素ガスとの混合ガス、(4)98容積％までのアルゴン
ガスとヘリウムガスの両者と窒素ガスとの混合ガスであ
る。
は、(1)窒素ガス、(2)98容積％までのアルゴンガスと窒
素ガスとの混合ガス、(3)98容積％までのヘリウムガス
と窒素ガスとの混合ガス、(4)98容積％までのアルゴン
ガスとヘリウムガスの両者と窒素ガスとの混合ガスであ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明者らは、ステンレス鋼を高
窒素ステンレス鋼溶接材料を用いてＭＩＧ溶接法により
接合するときの、シールドガスの働きについて研究を行
い、次の知見を得た。
窒素ステンレス鋼溶接材料を用いてＭＩＧ溶接法により
接合するときの、シールドガスの働きについて研究を行
い、次の知見を得た。
【００１４】(1)溶接材料として0.15重量％以上の窒素
を含有する高窒素ステンレス鋼ワイヤを用い、２容積％
程度の酸素ガスを添加したアルゴンガスをシールドガス
としてステンレス鋼をＭＩＧ溶接すると、溶接金属部に
ブローホールが多数発生した。
を含有する高窒素ステンレス鋼ワイヤを用い、２容積％
程度の酸素ガスを添加したアルゴンガスをシールドガス
としてステンレス鋼をＭＩＧ溶接すると、溶接金属部に
ブローホールが多数発生した。
【００１５】図５は、シールドガス中の酸素ガス量を変
化させた場合の溶接金属中の窒素含有量と酸素含有量の
変化を示す図である。同図から、シールドガス中に酸素
ガスを添加した場合、溶接金属中には0.15重量％以上の
窒素が固溶せず、酸素ガス量が増加すると溶接金属中の
窒素含有量が減少することがわかる。溶接金属中の窒素
含有量が減少することは、溶接材料中の窒素がガスとな
って排出されたか、ブローホールとして残留することに
なる。このことから、従来の酸素ガス添加による方法で
はブローホールの発生を抑制する効果がないばかりでな
く、かえって窒素ガスに起因したブローホールの発生を
助長すると考えられる。
化させた場合の溶接金属中の窒素含有量と酸素含有量の
変化を示す図である。同図から、シールドガス中に酸素
ガスを添加した場合、溶接金属中には0.15重量％以上の
窒素が固溶せず、酸素ガス量が増加すると溶接金属中の
窒素含有量が減少することがわかる。溶接金属中の窒素
含有量が減少することは、溶接材料中の窒素がガスとな
って排出されたか、ブローホールとして残留することに
なる。このことから、従来の酸素ガス添加による方法で
はブローホールの発生を抑制する効果がないばかりでな
く、かえって窒素ガスに起因したブローホールの発生を
助長すると考えられる。
【００１６】(2)シールドガスとしてアルゴンガスもし
くはヘリウムガスまたはその混合ガスのいずれかに窒素
ガスを添加すると、ブローホールの発生を抑制する効果
がある。これは、シールドガス中の窒素ガスが溶融金属
に溶解して溶融金属の粘性が小さくなり、溶融池の気泡
が外部へ放出されやすくなるためである。
くはヘリウムガスまたはその混合ガスのいずれかに窒素
ガスを添加すると、ブローホールの発生を抑制する効果
がある。これは、シールドガス中の窒素ガスが溶融金属
に溶解して溶融金属の粘性が小さくなり、溶融池の気泡
が外部へ放出されやすくなるためである。
【００１７】図１は、アルゴンガスに酸素ガスまたは窒
素ガスを添加して高窒素溶接材料を用いてＭＩＧ溶接し
たときの溶接金属部の形状を模式的に示す図であり、
(a)は酸素ガスを添加した場合、(b)は窒素ガスを添加し
た場合を示す図である。同図(a)に示すように酸素ガス
を添加した場合には、溶接金属部2の深さが大きくな
り、下部にブローホール3の存在が認められる。しか
し、窒素ガスを添加した場合には、同図(b)に示すよう
に溶接金属部2の深さが小さく、ブローホールは存在し
なかった。
素ガスを添加して高窒素溶接材料を用いてＭＩＧ溶接し
たときの溶接金属部の形状を模式的に示す図であり、
(a)は酸素ガスを添加した場合、(b)は窒素ガスを添加し
た場合を示す図である。同図(a)に示すように酸素ガス
を添加した場合には、溶接金属部2の深さが大きくな
り、下部にブローホール3の存在が認められる。しか
し、窒素ガスを添加した場合には、同図(b)に示すよう
に溶接金属部2の深さが小さく、ブローホールは存在し
なかった。
【００１８】図２は、アルゴンガスに酸素ガスまたは窒
素ガスを添加して高窒素溶接材料を用いてＭＩＧ溶接し
たときの溶融池内の溶湯の流れを示す図であり、(a)は
酸素ガスを添加した場合、(b)は窒素ガスを添加した場
合を示す図である。これは、溶接中の溶融池4を高速度
カメラにて観察した結果を示す図である。同図(a)に示
すように酸素ガスを添加した場合には、溶融池の深さが
大きく、溶湯の流れは実線矢印で示すように周辺部から
表面中心部へ向かい、アークの作用によって破線矢印で
示すように底部に向かう。これに対し、同図(b)に示す
ように、窒素ガスを添加した場合には、溶融池の深さが
小さく、溶湯の流れは実線矢印で示すように表面中心部
から周辺部へ向かう。すなわち、溶接中に窒素が溶融池
中でガス分子となってもシールドガスに窒素ガスを添加
した場合にはガス分子が凝集、粗大化しにくく、またア
ークの作用により気泡が内部へ閉じ込められないために
ブローホールを抑制できる。逆に、酸素ガスを添加した
場合には、前述するように溶接金属中に固溶しうる窒素
量が減少するため、多量のブローホールが発生する。さ
らにアークの作用により気泡が溶融池に閉じ込められ、
容易に放出されずブローホールとして残留すると考えら
れる。
素ガスを添加して高窒素溶接材料を用いてＭＩＧ溶接し
たときの溶融池内の溶湯の流れを示す図であり、(a)は
酸素ガスを添加した場合、(b)は窒素ガスを添加した場
合を示す図である。これは、溶接中の溶融池4を高速度
カメラにて観察した結果を示す図である。同図(a)に示
すように酸素ガスを添加した場合には、溶融池の深さが
大きく、溶湯の流れは実線矢印で示すように周辺部から
表面中心部へ向かい、アークの作用によって破線矢印で
示すように底部に向かう。これに対し、同図(b)に示す
ように、窒素ガスを添加した場合には、溶融池の深さが
小さく、溶湯の流れは実線矢印で示すように表面中心部
から周辺部へ向かう。すなわち、溶接中に窒素が溶融池
中でガス分子となってもシールドガスに窒素ガスを添加
した場合にはガス分子が凝集、粗大化しにくく、またア
ークの作用により気泡が内部へ閉じ込められないために
ブローホールを抑制できる。逆に、酸素ガスを添加した
場合には、前述するように溶接金属中に固溶しうる窒素
量が減少するため、多量のブローホールが発生する。さ
らにアークの作用により気泡が溶融池に閉じ込められ、
容易に放出されずブローホールとして残留すると考えら
れる。
【００１９】シールドガス中の窒素ガス量が２容積％未
満では上記の効果が得られないが、すべてを窒素ガスで
置き換えた場合でもブローホールの存在は認められなか
った。なお、シールドガス中の窒素ガス量は５容積％を
超えることが望ましく、さらに望ましくは10容積％以上
である。すべてを窒素ガスで置き換えた場合でもよい
が、シールドガス中の窒素ガス量は80容積％以下とする
のが望ましく、さらに望ましくは70容積％以下である。
満では上記の効果が得られないが、すべてを窒素ガスで
置き換えた場合でもブローホールの存在は認められなか
った。なお、シールドガス中の窒素ガス量は５容積％を
超えることが望ましく、さらに望ましくは10容積％以上
である。すべてを窒素ガスで置き換えた場合でもよい
が、シールドガス中の窒素ガス量は80容積％以下とする
のが望ましく、さらに望ましくは70容積％以下である。
【００２０】この発明による方法は、被溶接材の種類に
よって効果が損なわれるものではないが、最近開発され
た窒素を多く含有するステンレス鋼に適用した場合に効
果が著しい。
よって効果が損なわれるものではないが、最近開発され
た窒素を多く含有するステンレス鋼に適用した場合に効
果が著しい。
【００２１】本発明方法で用いる溶接材料は、たとえば
Ｃ：0.15％以下、Si：2.0％以下、Mn：2.0％以下、Ni：
6.0〜30.0％、Cr：16.0〜30.0％およびＮ：0.15〜0.45
重量％を含むオーステナイト系ステンレス鋼溶接材料、
ならびにＣ：0.15％以下、Si：2.0％以下、Mn：2.0％以
下、Ni：3.0〜9.0％、Cr：16.0〜30.0％およびＮ：0.15
〜0.45重量％を含む二相系ステンレス鋼溶接材料であ
る。これらの溶接材料には、強度および耐食性の観点か
ら窒素を含有させている。なお、これらの溶接材料に、
高温強度を確保するためにタングステン(Ｗ：５重量％
以下)、コバルト(Co：８重量％以下)、銅(Cu：５重量％
以下)、ニオブ(Nb：１重量％以下)、バナジウム(Ｖ：１
重量％以下)などの元素を添加することができる。
Ｃ：0.15％以下、Si：2.0％以下、Mn：2.0％以下、Ni：
6.0〜30.0％、Cr：16.0〜30.0％およびＮ：0.15〜0.45
重量％を含むオーステナイト系ステンレス鋼溶接材料、
ならびにＣ：0.15％以下、Si：2.0％以下、Mn：2.0％以
下、Ni：3.0〜9.0％、Cr：16.0〜30.0％およびＮ：0.15
〜0.45重量％を含む二相系ステンレス鋼溶接材料であ
る。これらの溶接材料には、強度および耐食性の観点か
ら窒素を含有させている。なお、これらの溶接材料に、
高温強度を確保するためにタングステン(Ｗ：５重量％
以下)、コバルト(Co：８重量％以下)、銅(Cu：５重量％
以下)、ニオブ(Nb：１重量％以下)、バナジウム(Ｖ：１
重量％以下)などの元素を添加することができる。
【００２２】
（実施例１）表１に示す化学組成を有し、外径が 50.8
mm 、厚さが 12 mm のオーステナイト系ステンレス鋼管
を２種（記号γ、γＮ）、外径が 168 mm 、厚さが 12
mmの二相ステンレス鋼管を２種（記号Ｄ、ＤＮ）および
外径が 264 mm 、厚さが 12 mm のマルテンサイト系ス
テンレス鋼管（記号Ｍ）に開先を設け、表２に示す化学
組成を有する溶接ワイヤを用いてＭＩＧ溶接法により全
姿勢多層円周溶接を施した。
mm 、厚さが 12 mm のオーステナイト系ステンレス鋼管
を２種（記号γ、γＮ）、外径が 168 mm 、厚さが 12
mmの二相ステンレス鋼管を２種（記号Ｄ、ＤＮ）および
外径が 264 mm 、厚さが 12 mm のマルテンサイト系ス
テンレス鋼管（記号Ｍ）に開先を設け、表２に示す化学
組成を有する溶接ワイヤを用いてＭＩＧ溶接法により全
姿勢多層円周溶接を施した。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】オーステナイト系ステンレス鋼管は、600
℃で100000時間のクリープ強度が約18kgf/mm2の高強度
オーステナイト鋼および600℃で100000時間のクリープ
強度が約10kgf/mm2のオーステナイト鋼（JIS SUS 304HT
B）である。また、二相ステンレス鋼管は、石油関連用
途の油井管やラインパイプに使用されるいわゆるスーパ
ー二相ステンレス鋼および二相ステンレス鋼（JIS SUS
329J2L相当）であり、マルテンサイト鋼は石油関連用途
に使用される13Cr鋼である。
℃で100000時間のクリープ強度が約18kgf/mm2の高強度
オーステナイト鋼および600℃で100000時間のクリープ
強度が約10kgf/mm2のオーステナイト鋼（JIS SUS 304HT
B）である。また、二相ステンレス鋼管は、石油関連用
途の油井管やラインパイプに使用されるいわゆるスーパ
ー二相ステンレス鋼および二相ステンレス鋼（JIS SUS
329J2L相当）であり、マルテンサイト鋼は石油関連用途
に使用される13Cr鋼である。
【００２６】溶接ワイヤは、いずれも外径1.0mmの線材
である。溶接条件は、入熱量が約４kJ/cmとなるように
設定した。
である。溶接条件は、入熱量が約４kJ/cmとなるように
設定した。
【００２７】溶接後、すべての継ぎ手についてＪＩＳ
Ｚ 3106に規定された溶接部の放射線透過試験を実施
し、ブローホールの有無を確認した。そして、第一種欠
陥（ブローホール欠陥）の等級分類が１級となったもの
を合格、それ以外を不合格とした。ただし、ＪＩＳ Ｚ
3106に規定されている溶接施工に起因するような第一種
以外の欠陥（スラグの巻き込み（第二種）、融合不良
（第三種）など）は、すべて１級である継ぎ手について
評価した。
Ｚ 3106に規定された溶接部の放射線透過試験を実施
し、ブローホールの有無を確認した。そして、第一種欠
陥（ブローホール欠陥）の等級分類が１級となったもの
を合格、それ以外を不合格とした。ただし、ＪＩＳ Ｚ
3106に規定されている溶接施工に起因するような第一種
以外の欠陥（スラグの巻き込み（第二種）、融合不良
（第三種）など）は、すべて１級である継ぎ手について
評価した。
【００２８】オーステナイト系ステンレス鋼溶接継ぎ手
については、高温引張り試験およびクリープ試験を実施
した。
については、高温引張り試験およびクリープ試験を実施
した。
【００２９】図３は、引張り試験片およびクリープ試験
片の寸法を示す図である。図に示すように、直径６mm、
平行部の長さ30mmのねじ付き試験片を溶接金属が試験片
の中央部に位置するように機械加工によって採取した。
高温引張り試験は600℃にて行い、母材の設計基準とな
る許容応力以上の強度（供試鋼管記号γＮでは47kgf/mm
2、同γでは35kgf/mm2）を保証しうるか否かを判定基準
とし、これを超えるものを合格とした。クリープ試験で
は、母材の破断時間が約3000時間となる条件（供試鋼管
記号γＮでは650℃で22kgf/mm2、同γでは650℃で15kgf
/mm2）で試験を行い、破断時間を調べた。そして、母材
の破断時間の80％（2400時間）を合格判定基準とし、こ
れに達しないものを不合格とした。
片の寸法を示す図である。図に示すように、直径６mm、
平行部の長さ30mmのねじ付き試験片を溶接金属が試験片
の中央部に位置するように機械加工によって採取した。
高温引張り試験は600℃にて行い、母材の設計基準とな
る許容応力以上の強度（供試鋼管記号γＮでは47kgf/mm
2、同γでは35kgf/mm2）を保証しうるか否かを判定基準
とし、これを超えるものを合格とした。クリープ試験で
は、母材の破断時間が約3000時間となる条件（供試鋼管
記号γＮでは650℃で22kgf/mm2、同γでは650℃で15kgf
/mm2）で試験を行い、破断時間を調べた。そして、母材
の破断時間の80％（2400時間）を合格判定基準とし、こ
れに達しないものを不合格とした。
【００３０】一方、二相ステンレス鋼およびマルテンサ
イト系ステンレス鋼の溶接継ぎ手については、常温での
引張り試験および衝撃試験を実施した。
イト系ステンレス鋼の溶接継ぎ手については、常温での
引張り試験および衝撃試験を実施した。
【００３１】図４は、溶接継ぎ手部からシャルピー衝撃
試験片を採取する位置を示す図である。図４に示すよう
に、Ｖ字状切り欠きが溶接金属の中央部に位置するよう
に採取した。常温引張り試験片は、図３に示す試験片を
用いた。
試験片を採取する位置を示す図である。図４に示すよう
に、Ｖ字状切り欠きが溶接金属の中央部に位置するよう
に採取した。常温引張り試験片は、図３に示す試験片を
用いた。
【００３２】それぞれ母材強度（供試鋼管記号Ｍおよび
ＤＮでは80kgf/mm2、同Ｄでは70kgf/mm2）を判定基準と
し、これを超えるものを合格とした。シャルピー衝撃試
験は、−30℃の温度にて実施し、実用上必要とする 100
J/cm2 以上のものを合格とした。これらの試験結果を
表３に示した。
ＤＮでは80kgf/mm2、同Ｄでは70kgf/mm2）を判定基準と
し、これを超えるものを合格とした。シャルピー衝撃試
験は、−30℃の温度にて実施し、実用上必要とする 100
J/cm2 以上のものを合格とした。これらの試験結果を
表３に示した。
【００３３】
【表３】
【００３４】表３に示すように、本発明で定める範囲内
のシールドガス組成にてガスシールドアーク溶接を実施
した試験番号1〜15の溶接継ぎ手では、ブローホールの
ない健全な溶接部が得られ、さらに十分な継ぎ手性能を
有している。
のシールドガス組成にてガスシールドアーク溶接を実施
した試験番号1〜15の溶接継ぎ手では、ブローホールの
ない健全な溶接部が得られ、さらに十分な継ぎ手性能を
有している。
【００３５】それに対し、本発明で定める範囲外のシー
ルドガス組成にてガスシールドアーク溶接を行った試験
番号16〜25の溶接継ぎ手では、溶接部にブローホールが
発生し、常温引張り強度、高温引張り強度およびクリー
プ破断性能に劣るものであった。すなわち、１容積％の
窒素ガスを含むシールドガスを使用した試験番号16、2
1、25は、ＪＩＳ Ｚ 3106に規定されている第一種欠陥
の等級分類は３級であった。また、酸素ガスを含むもの
およびアルゴンガスまたはヘリウムガスの単独をシール
ドガスとした場合には、いずれも４級であった。
ルドガス組成にてガスシールドアーク溶接を行った試験
番号16〜25の溶接継ぎ手では、溶接部にブローホールが
発生し、常温引張り強度、高温引張り強度およびクリー
プ破断性能に劣るものであった。すなわち、１容積％の
窒素ガスを含むシールドガスを使用した試験番号16、2
1、25は、ＪＩＳ Ｚ 3106に規定されている第一種欠陥
の等級分類は３級であった。また、酸素ガスを含むもの
およびアルゴンガスまたはヘリウムガスの単独をシール
ドガスとした場合には、いずれも４級であった。
【００３６】
【発明の効果】本発明のＭＩＧ溶接法は、シールドガス
として、窒素ガス、または98容積％までのアルゴンガス
もしくはヘリウムガスまたはその両者と窒素ガスとの混
合ガスを用いるので、高窒素ステンレス鋼ワイヤを使用
した場合でもブローホールのない溶接継ぎ手を得ること
ができる。この方法は、高窒素ステンレス鋼の溶接にも
用いられる。
として、窒素ガス、または98容積％までのアルゴンガス
もしくはヘリウムガスまたはその両者と窒素ガスとの混
合ガスを用いるので、高窒素ステンレス鋼ワイヤを使用
した場合でもブローホールのない溶接継ぎ手を得ること
ができる。この方法は、高窒素ステンレス鋼の溶接にも
用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アルゴンガスに酸素ガスまたは窒素ガスを添加
して高窒素溶接材料を用いてＭＩＧ溶接したときの溶接
金属部の形状を模式的に示す図であり、(a)は酸素ガス
を添加した場合、(b)は窒素ガスを添加した場合を示す
図である。
して高窒素溶接材料を用いてＭＩＧ溶接したときの溶接
金属部の形状を模式的に示す図であり、(a)は酸素ガス
を添加した場合、(b)は窒素ガスを添加した場合を示す
図である。
【図２】アルゴンガスに酸素ガスまたは窒素ガスを添加
して高窒素溶接材料を用いてＭＩＧ溶接したときの溶融
池内の溶湯の流れを示す図であり、(a)は酸素ガスを添
加した場合、(b)は窒素ガスを添加した場合を示す図で
ある。
して高窒素溶接材料を用いてＭＩＧ溶接したときの溶融
池内の溶湯の流れを示す図であり、(a)は酸素ガスを添
加した場合、(b)は窒素ガスを添加した場合を示す図で
ある。
【図３】丸形引張り試験片およびクリープ試験片の寸法
を示す図である。
を示す図である。
【図４】溶接継ぎ手部からシャルピー衝撃試験片を採取
する位置を示す図である。
する位置を示す図である。
【図５】シールドガス中の酸素ガス量を変化させた場合
の溶接金属中の窒素含有量と酸素含有量の変化を示した
図である。
の溶接金属中の窒素含有量と酸素含有量の変化を示した
図である。
１．溶接金属 ２．溶接金属部 ３．ブローホール ４．溶融池
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０２ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０２Ｈ 38/40 38/40 (72)発明者 井上 昭一郎 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住 友金属工業株式会社内 (72)発明者 村田 義明 兵庫県尼崎市扶桑町１番17号住金溶接工業 株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】窒素含有量が0.15〜0.45重量％のステンレ
ス鋼溶接材料を用いて消耗電極式ガスシールドアーク溶
接を行う方法であって、シールドガスとして窒素ガス、
または98容積％までのアルゴンガスもしくはヘリウムガ
スまたはその両者と窒素ガスとの混合ガスを用いること
を特徴とする消耗電極式ガスシールドアーク溶接方法。 - 【請求項２】上記のステンレス鋼溶接材料は、主な合金
成分としてNi：6.0〜30.0重量％、Cr：16.0〜30.0重量
％およびＮ：0.15〜0.45重量％を含むオーステナイト系
ステンレス鋼溶接材料である請求項１に記載の消耗電極
式ガスシールドアーク溶接方法。 - 【請求項３】上記のステンレス鋼溶接材料は、主な合金
成分としてNi：3.0〜9.0重量％、Cr：16.0〜30.0重量％
およびＮ：0.15〜0.45重量％を含む二相系ステンレス鋼
溶接材料である請求項１に記載の消耗電極式ガスシール
ドアーク溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01864497A JP3330837B2 (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 消耗電極式ガスシールドアーク溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01864497A JP3330837B2 (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 消耗電極式ガスシールドアーク溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10216942A true JPH10216942A (ja) | 1998-08-18 |
| JP3330837B2 JP3330837B2 (ja) | 2002-09-30 |
Family
ID=11977327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01864497A Expired - Fee Related JP3330837B2 (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 消耗電極式ガスシールドアーク溶接方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3330837B2 (ja) |
Cited By (13)
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| KR100805060B1 (ko) * | 2001-12-26 | 2008-02-20 | 주식회사 포스코 | ２２％ Ｃｒ계 2상 스테인레스강의 용접부 내공식성향상을 위한 티크 용접방법 |
| JP2010149160A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 原子力発電プラント用炉心シュラウドの製造方法及び原子力発電プラント構造物 |
| CN102764930A (zh) * | 2012-07-19 | 2012-11-07 | 中国科学院金属研究所 | 一种高氮钢的双层气流保护tig焊接方法 |
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| JP2015107500A (ja) * | 2013-12-04 | 2015-06-11 | 新日鐵住金株式会社 | オーステナイト系耐熱鋼用溶接材料ならびにそれを用いてなる溶接金属および溶接継手 |
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| CN108274101A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-07-13 | 上海亭博分离技术有限公司 | 一种超级双相不锈钢2507的焊接方法 |
| KR20190124585A (ko) * | 2018-04-26 | 2019-11-05 | 한국조선해양 주식회사 | 이상 스테인리스강의 티그 용접방법 |
-
1997
- 1997-01-31 JP JP01864497A patent/JP3330837B2/ja not_active Expired - Fee Related
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