JPS58167094A - ステンレスクラツド鋼の継手の溶接方法 - Google Patents

ステンレスクラツド鋼の継手の溶接方法

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JPS58167094A
JPS58167094A JP4903782A JP4903782A JPS58167094A JP S58167094 A JPS58167094 A JP S58167094A JP 4903782 A JP4903782 A JP 4903782A JP 4903782 A JP4903782 A JP 4903782A JP S58167094 A JPS58167094 A JP S58167094A
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welding
weld metal
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JP4903782A
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Takashi Fukuda
隆 福田
Masaru Kanetani
勝 金谷
Masahide Shimazaki
島崎 正英
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Japan Steel Works Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/001Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
    • B23K35/004Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces at least one of the workpieces being of a metal of the iron group

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

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】 本発明は、ステンレスクラツド鋼の継手の溶接方法に関
するものである。
耐食性、耐高温酸化性、高温強度等にすぐれた鉄−クロ
ーム(F・−Cr )系、鉄−クローム−ニッケル(F
・−Or −Ni )系、鉄−クローム−ニッケルーモ
リブデン(Fe −Cr −Ni −No )系等のス
テンレス鋼を合せ材とするクラツド鋼は、その経済性と
相俟って、従来より腐食環境下にさらされる構造物に多
く使用されている。
そして、構造物としてのクラツド鋼の継手溶接は、一般
に第1図(イ)、(ロ)に示す如くに行なわれている。
すなわち、第1図(イ)においては、合材!側を開口部
とするVB開先を設け、開先底部より母材2と同等成分
の溶接金属3で母材2を溶接した後、母材溶接金属3の
上に合金成分が合材1と同等か、あるいはそれ以上の高
合金成分を有する溶接材を用いて合材1を溶接し、合材
1と同等か、あるいはそれ以上の性能を有する合材溶接
金属4を得ていた。また第1図(ロ)ではxm開先を設
け、まず母材2側より母材鵞を母材2と同等の母材溶接
金属3轟により溶接し、次いで合材1儒より母材2を母
材2と同等の母材溶接金属3bを溶接し、該溶接金属3
bの上に合材1と同等、あるいはそれ以上の高合金の合
材溶接金属4により溶接して良好な溶接継手を得ている
このように、ステンレスクラツド鋼の継手溶接作業が合
材1側から実施可能な場合は第1図(イ)、(ロ)に基
いて説明した方法で問題なく行なわれるが、小径の内面
ステンレスクラツド鋼管の長手溶接や周継手溶接におい
ては、溶接装置や、溶接作業者が鋼管内部に入れないた
めに鋼管外側たる母材2側から溶接作業をしなければな
らない。この場合、従来より一般に実施されている連接
方法は、第2図に示すごとく、母材2@を開口部とする
vm開先を設け、開先底部の合材1の部分より母材2の
部分までクラッド−全厚を合材1に比較して合金成分を
多量に含有する溶接材を用いて全溶接金属4′を得てい
た。これは、合材1の溶接金属である高合金鋼の上に母
材2と同種の低炭素鋼や、低合金鋼の溶接材料を用いて
溶接を行なうと、母材2の溶接金属の一部が合材1の溶
接金属により成分が淡化され、そのために母材2の溶接
金属の一部が硬化し、その結果として、著しく延性、靭
性が低下したり、割れが発生したりする等の問題がある
のでクラツド鋼全厚を合材1に骸幽する全溶接金属4′
で湊接せざるを得ないためであった。しかしながら、こ
のように母材側から溶接作業を行なって、クラツド鋼全
厚をステンレス系高合金鋼を用いて溶接すると**材料
費が高額となり、また溶接金属は全てステンレス系で構
成されるために母材によっては、溶接継手部の強度が母
材強度を′下回る恐れもある。さらに、ステンレスクラ
ツド鋼の構造物は、高温域又は高温と室温との間のくり
返えし温度域等の熱環境下で使用されることが多く、こ
のような使用条件下では、溶接金属の全層がオーステナ
イト系ステンレス鋼で構成されると、溶接金属と母材と
の熱膨張係数の相違のために熱応力を発生して溶接継手
が変形したり、母材から溶接金属へ炭素の拡散のために
母材とのボンド部のクリープ強度が低下するといった問
題があった。
本願出願人は特開昭56−300111号「ステンレス
クラツド鋼継手の片面溶接方法」として、母材溶接金属
層と合材溶接金属層との間に、溶接金属の化学成分が重
量うで、CO,S%以下、S11.0%以下、Mn 2
.0%以下、Cr 12%以下、N112%以下、残部
F・ならびに不可避不純物元素になるように1層以上の
中間溶接金属層を設けることを提案した。しかし、上記
のような中間溶接金属層にあっては、なおその硬度がa
go〜400Hマと高く、また靭性値が低かった。また
曲げ試験においても中間溶接金属層は延性がなく、はと
んど曲がっていなかった。かかるステンレスクラツド鋼
継手を有するクラッドパイプを硫化水素を多く含む高温
環境下の使用において、継手部に割れを発生した。これ
は、中間溶接金属層に割れが発生し、この割れが母材溶
接金属中に伝播し、破壊に至ったものと認められた。こ
のように溶接金属中化局部的であっても硬度が高く、靭
性の低い儒所を含んでいると、厳しい使用環境下におい
ては割れ発生の可能性が大きく、構造物としての安全設
計上問題を生じた。このために中間溶接金属の硬度を下
げ、靭性を上げる対策が必要となった。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、中間溶
接金属の溶接に際し、ステンレスクラツド鋼の母材から
中間溶接金属への炭素の浸入を防ぐため、低希釈の溶接
法を採用し、さらにチタン(TI)又はニオブ(Nb 
) 、あるいはTi及びNbを含有した低炭素鋼溶接材
を用いて該溶接金属中の炭素を固定し、低硬度、高靭性
の中間溶接金属層を得ることにより、上記の問題点を解
決することにある。
本発明に係るステンレスクラツド鋼の継手溶接方法の詳
細を図面を参照して説明する。第3図において、継手部
の両母材2IIiを開口部とするvm開先を設け、両合
材1は突き合わせとしである。開先はV型取外にU嶽も
使用できる。
談ず最初に、合材!のみの溶接が行なわれ、合材溶接金
属4で接合される。この場合に合材1.1のみを溶融さ
せることができれば、溶加材を用る必要はないが、母#
2,2の一部を溶融さ也る恐れのある場合には合材1よ
りも合金成分の高い溶加材を用いて溶接し、合材Ill
l余振4の化学成分が所定の成分範囲に入るようにする
必要がある。次に合材溶接金属4の上に低炭素鋼等の溶
接材を用いて中間層を1層以上溶接する。この際に得ら
れる中間溶接金属Sの成分が母材2ならびに合材**金
属4からの合金元素の溶は込みにより重量繁で、C<O
,t%、s+ (1,o%、Mn (2,0%、Cr 
< 1 ’2%、N1〈10%、MO(1,0%及び’
l’i、Nbのいずれ力)一方の元素、もしくはそれら
の合計が1.0%を上限とし、Tl単独の場合はC量の
4倍、Nb単量と2倍のNb量との和がC量の4倍を下
限として含有し、残部がF・ならびに不可避不純物元素
からなるようにする。次に中間溶接金属Sの上に母材2
と同等の合金元素を含有する溶接材を用いて両母材2の
全厚を母材溶接金属3によって接合する。これに適用さ
れる溶接法、特に低炭素中間肉感法としては、低入熱、
低希釈溶接が望ましく、パルス−TIG@接、HIG溶
接、被覆アーク溶接が適しているが、被覆アーク溶接の
場合は溶接棒の棒径を4mφ以下とする。
次に中間溶接金属5の化学成分の制@還由について述べ
る。
炭素(C)を0.1%以下とするのは、母材溶接金属3
の溶接時の熱影響を受けて硬化し、延性、靭性の低下を
きたすのを防ぐためである。シリコン(Sl)を1.0
%以下とするのは、81が多くなると引張強さは那くな
るが延性、II性が低下するのでこれを防ぐためである
。マンガン(Mn )を2.0%以下、クローム(Cr
)を12%以下、ニッケル(奥)を10%以下、モリブ
デン(Mo)を1.0%以下とするのは、母材溶接金属
3に中間溶接金属5からこれ等の成分元素が溶は込んで
硬化し、著しく延性、靭性の低下した組織となるのを防
ぐためである。チタン(TI)とニオブ(Nb)は、縦
索(C)を固定するためにはTljtC量の4倍以上、
NbはC量の8倍以上必要であるが、過剰のTi 、 
Nbの添加による靭性の低下および経済性を考慮して、
これらの合計、もしくは単独の含有量の上限を1.0%
以下とする。中間溶接金属5の化学成分が上記の範囲内
にあれば中間溶接金属5の機械的性質は良好であり、さ
らにその後になされる母材溶接金属3の機械的性質も良
好となる。
次に本発明の詳細な説明する。
供試材として、合材に厚さ251m+の8Uli ! 
1 IL材を、母材に厚さ1龜5−のBB4鵞材を使用
したステンレスクラツド鋼板を使用した。開先形状は第
4図に示すとと<、vtlkで母材2の開先角度α=♂
=1f′である。まず、第4図(イ:に示す開先形状の
合材1をTYP@ 309 MoLの被覆アーク溶接棒
を用いて第4図(ロ)暑こ示すごとく溶接し、合材溶接
金属4を得た。次l/1で合材溶接金属4上に中間層溶
接ワイヤーとして第1表の化学成分を有するx、6m1
lの低炭素鋼溶加材ヲ用い、パルス’I’1GIIIl
法番こより下記の条件にて中間溶接金属5の1層mmを
行なった。
パルス電流:電流I Q OA、電圧12v1時間0.
8+1@(1ヘース91.fL : ’feft  g
 OA−電圧 9V、時間0.3s@e溶接速fL: 
8 x/ win 、 Ayシールドガス流量10J/
mim第1表 中間層**ワイヤーの化学成分(重量%
)さらに、中間W/r接金属5の上暴こ第4図(ニ)4
こ)  示すごとく軟鋼系被覆アーク溶[4こより母材
溶接金属3を最終層まで溶接した。な詔溶接前の予熱な
らびに溶接後の熱処理は全く行なっていない。
上記の手順により得られた中間溶接金属5の化学成分を
第2表に、また継手溶接部の機械試験の結果を第3表に
示す。
第2表 中間溶接金属の化学成分(重量%)上記の結果
よりして、いずれの中間層溶接ワイヤーを用いても極め
て低硬度、高靭性の溶接金属が継手部に得られている。
この穐度の硬度であれば、構造物としての使用時の割れ
発生の可能性は殆どないことが経験的に確認されている
Tl 、 Nb添加の効果をより明確にするために中間
溶接金属和尚の化学成分を有するT1単独添加、Nb単
独添加、Ti、Nb添加およびTI、Nbのいずれをも
添加しない金属を溶接アークにて再溶解、固化した溶接
金属模擬試験材の硬度測定およびシャルピー試験を行な
った。その結果を第4表に示す。
勿論、実施例で得られた中間溶接金属とは熱履歴が異な
り、才た化学成分も若干異なるために、第3表に示す硬
度に比して高い硬度となっている。しかしながらTI 
、 Nbあるいは両者添加の金属は無添加の金属に比し
低硬度、高靭性であることが知られる。これはTi 、
 Nbの添加により炭素がTi 、 Nbに固定され、
固溶縦索が減少したことによる。
以上の説明により理解されるように、本発明に係るステ
ンレスクラツド鋼の継手の溶接方法においては、母材側
を開口とする開先を設は最初に合材を溶接し、ついでこ
の合材層の上に溶接金属の化学成分が重量うで、C0,
1%以下、Si1.0%以下、Mu L 0%以下、C
r 12%以下、Ni 10%以下、Mo 1.0%以
下、およびTi 。
Nbのいずれか一つの元素もしくはそれらの合計が1、
0%を上限とし、Ti単独の場合はC量の4倍、Nb単
独の場合はC量の8倍、Ti 、 Nb共存の場合はT
1量と2倍のNb量との和がC量の4倍を下限として含
有し、残部をF・ならびに不可避不純物元素からなるよ
うに1層以上の中間層を溶接し、さらにこの中間層上に
母材と同等の合金元素を含有する溶接材によって溶接す
るので、継手溶接部に合材と同等の耐食性、耐高温酸化
性等が与えられ、Iた母材と同等の機械的強度が与えら
れ、中間溶接金属にTi 、 Nbを含有させることに
より硬度を低下させて靭性に富んだ継手溶接部が得られ
るのでパイプ等として厳しい条件下で使用しても電装を
生ずる懸念のないステンレスクラツド鋼の構造物を提供
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図(イ)、(ロ)はステンレスクラツド鋼の継手の
従来の合材側からの溶接方法の説明図、第2図は従来の
母材側からの溶接方法の説明図、第3図は本発明に係る
溶接方法の説明図、第4図(イ)、(ロ)、(ハ)、(
ニ)は本発明の詳細な説明図である。 1:合材、2:母材1.3:母材溶接金属、4:合材溶
接金属、5;中間溶接金属。 代理人 弁理士 前 1)利 之 111図 第2図        第3図 第4図 Cイ) (0) 手続補正書(自発) 昭和6γ年4月26日 特許庁長官 島 1)春 樹 殿 l 事件の表示 昭和57年特許 願 路弁9037号 3 発明の名称 ステンレスクラツド鋼の継手の 溶接方法 3 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都千代田区有秦町−丁目1番2号名称 (4
21)株式会社 日 本製鋼所代表者  舘 野 万 
吉 仏代理人〒166 ぷ 補正命令の日付

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、Fe−Cp系、Fe −Cr −Nl系あるいはF
    e−Cr −Ni −Mo系ステンレス鋼を合材とし、
    軟鋼あるいは低合金鋼を母材としたステンレスクラツド
    鋼の継手の溶接において、母材側を開口とする開先を設
    け、最初に合材を溶接し、ついでこの合材層の上に溶接
    金属の化学成分が重量うで、C001%以下、811.
    0%以下、MIl l 0%以下、Or 12%以下、
    Ni10%以下、Me 1.0%以下、およびTi 、
    Nbのいずれか一つの元素、もしくはそれらの合計が1
    .0%を上限とし、TI単独の場合はC量の4倍、Nb
    単独の場合はC量の8倍、T1゜Nb共存の場合はTi
    量と2倍のNb量との和がC量の4倍を下限として含有
    し、残部をF・ならびに不可避不純物元素からなるよう
    に1層以上の中間層を溶接し、さらにこの中間層上に母
    材と同等の合金元素を含有する溶接材によって溶接する
    ことを特徴とするステンレスクラツド鋼の継手の溶接方
    法。
JP4903782A 1982-03-29 1982-03-29 ステンレスクラツド鋼の継手の溶接方法 Granted JPS58167094A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0950441A2 (en) 1998-04-08 1999-10-20 Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha Method of manufacturing long dual layer metal pipe
JP2003040394A (ja) * 2001-07-31 2003-02-13 Shibuya Machinery Co Ltd キャッパのキャップ供給装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0950441A2 (en) 1998-04-08 1999-10-20 Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha Method of manufacturing long dual layer metal pipe
EP0950441A3 (en) * 1998-04-08 2001-05-02 Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha Method of manufacturing long dual layer metal pipe
JP2003040394A (ja) * 2001-07-31 2003-02-13 Shibuya Machinery Co Ltd キャッパのキャップ供給装置

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