JPS59125278A - ステンレスクラツド鋼の片面溶接方法 - Google Patents
ステンレスクラツド鋼の片面溶接方法Info
- Publication number
- JPS59125278A JPS59125278A JP23212982A JP23212982A JPS59125278A JP S59125278 A JPS59125278 A JP S59125278A JP 23212982 A JP23212982 A JP 23212982A JP 23212982 A JP23212982 A JP 23212982A JP S59125278 A JPS59125278 A JP S59125278A
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- welding
- steel
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- metal
- weld metal
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- Pending
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/23—Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
片面溶接方法に関し、特に、母材側を開口とする開先内
を母材側からのみ溶接する場合において、たとえば内層
がステンレス層で外層が軟鋼あるいは低合金鋼よりなる
小径のクラッド鋼製パイプの外側からの溶接に好適な溶
接方法に関するものである。
を母材側からのみ溶接する場合において、たとえば内層
がステンレス層で外層が軟鋼あるいは低合金鋼よりなる
小径のクラッド鋼製パイプの外側からの溶接に好適な溶
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のすぐれたＦｅ−Ｃｒ
系、Ｆｅ −Ｃｒ−Ｎｉ系、Ｆｅ −Ｃｒ −Ｎｉ −
Ｍｏ系ステンレス鋼を合わせ材とするクラツド鋼は、そ
の高い経済性の利点とあいまって、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。
系、Ｆｅ −Ｃｒ−Ｎｉ系、Ｆｅ −Ｃｒ −Ｎｉ −
Ｍｏ系ステンレス鋼を合わせ材とするクラツド鋼は、そ
の高い経済性の利点とあいまって、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。
従来より前記のクラツド鋼の継手溶接方法は一般に第１
図（ａ）および第１図（ｂ）に示す方法で行なわれてい
る。即ち第１図（ａ）においては合＃１側を開口部とす
る■型開光を設け、開先底部より母材２と同等成分の溶
接金属３で母材部を溶接した後その母材溶接金属３の上
に合金成分が合材ｌと同等かあるいはそれ以上の高合金
成分の溶接材料を用いて合材部を溶接し合材と同等かあ
るいはそれ以上の性能を有する溶接金相４を得ていた。
図（ａ）および第１図（ｂ）に示す方法で行なわれてい
る。即ち第１図（ａ）においては合＃１側を開口部とす
る■型開光を設け、開先底部より母材２と同等成分の溶
接金属３で母材部を溶接した後その母材溶接金属３の上
に合金成分が合材ｌと同等かあるいはそれ以上の高合金
成分の溶接材料を用いて合材部を溶接し合材と同等かあ
るいはそれ以上の性能を有する溶接金相４を得ていた。
また第１図（ｂ）ではＸ型開先を設けまず母材２側より
母材２を母材２と同等の溶接金属３ａにより溶接し、次
に合材１側より母材部２に母材２と同等の溶接金属３ｂ
を溶接し、その溶接金属３ｂの上に合材１と同等あるい
はそれ以上の高合金の溶料金属４により溶接して良好な
溶接継手を得ていた。この様にステンレスクラツド鋼の
継手溶接が合材側から実施可能な場合は第１図（ａ）
（ｂ）に示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
め鋼管外側すなわち母材側から溶接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溶接方法は、
第２図に示すごとく母材２側を開口部とする■型開光を
設け、開先底部の合材１０部分より母材２の部分迄りラ
シト鋼全厚を合材１にくらべ合金成分量を多（含有する
溶接材料を用いて溶接金属４を得ていたものである。こ
れは合材の溶接金属である高合金の上に母材と同種の低
炭素鋼や低合金鋼の溶接材料を用いて溶接を行なうと、
母材の溶接金属の一部が合材溶接金属の溶込みにより成
分が濃化され、その為母材溶接金属の一部が硬化し、そ
の結果著しく延性、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の溶
接金属で溶接せざるを得ないためである。
母材２を母材２と同等の溶接金属３ａにより溶接し、次
に合材１側より母材部２に母材２と同等の溶接金属３ｂ
を溶接し、その溶接金属３ｂの上に合材１と同等あるい
はそれ以上の高合金の溶料金属４により溶接して良好な
溶接継手を得ていた。この様にステンレスクラツド鋼の
継手溶接が合材側から実施可能な場合は第１図（ａ）
（ｂ）に示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
め鋼管外側すなわち母材側から溶接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溶接方法は、
第２図に示すごとく母材２側を開口部とする■型開光を
設け、開先底部の合材１０部分より母材２の部分迄りラ
シト鋼全厚を合材１にくらべ合金成分量を多（含有する
溶接材料を用いて溶接金属４を得ていたものである。こ
れは合材の溶接金属である高合金の上に母材と同種の低
炭素鋼や低合金鋼の溶接材料を用いて溶接を行なうと、
母材の溶接金属の一部が合材溶接金属の溶込みにより成
分が濃化され、その為母材溶接金属の一部が硬化し、そ
の結果著しく延性、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の溶
接金属で溶接せざるを得ないためである。
しかしながら、このように母材側から全層ステンレス系
高合金を用いて片面継手溶接を実施すると、その溶接材
料はステンレス系高合金であるので、材料費が高くなり
、また溶接金属はすべてステンレス系材料で構成される
ため、母材の強度によっては溶接継手の強度が母材より
下回る恐れがある。さらにステンレスクラツド鋼は高温
域もしくは高温と室温域間を繰り返し保持される様な環
境で使用されることが多いが、この様な場合、溶接金属
が全層オーステナイト系ステンレス鋼で構成されると、
溶接金属と母材の熱膨張係数の違いのために熱応力が発
生し、溶接継手が変形したり、母材からオーステナイト
系溶接金属への炭素の拡散のため母材のボンド部のクリ
ープ強度が低下するといった問題があった。本発明の目
的は、上記のごときクラツド鋼の母材側からの片面溶接
に生じる問題点を解決するだめの新規な溶接方法を提供
することにある。
高合金を用いて片面継手溶接を実施すると、その溶接材
料はステンレス系高合金であるので、材料費が高くなり
、また溶接金属はすべてステンレス系材料で構成される
ため、母材の強度によっては溶接継手の強度が母材より
下回る恐れがある。さらにステンレスクラツド鋼は高温
域もしくは高温と室温域間を繰り返し保持される様な環
境で使用されることが多いが、この様な場合、溶接金属
が全層オーステナイト系ステンレス鋼で構成されると、
溶接金属と母材の熱膨張係数の違いのために熱応力が発
生し、溶接継手が変形したり、母材からオーステナイト
系溶接金属への炭素の拡散のため母材のボンド部のクリ
ープ強度が低下するといった問題があった。本発明の目
的は、上記のごときクラツド鋼の母材側からの片面溶接
に生じる問題点を解決するだめの新規な溶接方法を提供
することにある。
本発明では、合材の溶接部は合材と同等かあるいはそれ
以上の耐食性等の性能を有し、また母材の溶接部は母材
と同等かあるいはそれ以上の機械的性質を有する溶接材
料で溶接し、母材溶接部と合材溶接部との間に極めて低
溶は込みのよい溶接を行なうことによって中間層を形成
して、境界部に発生する問題点を解決したものである。
以上の耐食性等の性能を有し、また母材の溶接部は母材
と同等かあるいはそれ以上の機械的性質を有する溶接材
料で溶接し、母材溶接部と合材溶接部との間に極めて低
溶は込みのよい溶接を行なうことによって中間層を形成
して、境界部に発生する問題点を解決したものである。
本発明の詳細を図面を参照して説明する。第３図は本発
明溶接法の説明図であって、母材２側を開口部とづ−る
■型開光を設け、合材１には突き出し部があり、その部
分で突合わされる。
明溶接法の説明図であって、母材２側を開口部とづ−る
■型開光を設け、合材１には突き出し部があり、その部
分で突合わされる。
開先は■型板外Ｕ型等も使用できる。まず最初に合材の
みの溶接が行なわれ溶接金属４で接合される。この場合
、合材のみを溶融させること力ｔできれば溶加材を用い
る必要はな℃・が、母材の一部を溶融させるおそれのあ
る場合は合材よりも合金成分の高い溶加材を用いて溶接
し、溶接へ金属の化学成分が所定の成分範囲に入るよ５
Ｋする必要がある。次に合材溶接金属４の上にＭ鉄等
の溶加材を用いて中間層５を１層以上溶接する。本溶接
にあたっては中間層の溶接金属５の化学成分を既に公知
の特許出願公開公報（特開昭５７−４９０３７）で規定
した化学成分に調整することにより、割れのない健全な
中間層溶接金属の得られることが判っている。しかじな
カーら上記出願の化学成分範囲内に溶接金属の成分を調
整すべ（Ｔｉ入りの純鉄ワイヤーにて溶接を行なっても
、採用した溶接法が大入熱で溶は込みの太きいものであ
ると、ステンレス溶接金属層あるいは母材かもの炭素そ
の他の合金元素力１過剰に混入濃化し、硬度が比較的高
くなる欠点を有していた。硬度については本溶接継手カ
ー湿潤な硫化素雰囲気で使用される場合に番ま、−舟貨
にはＨｖ≦２５０と極めて低い硬度を要求され、またそ
の他の環境でも、溶接直後もしくは使用時の割れ発生防
止の観点から、できるだけ溶接金属の硬度は低い方が望
ましい。
みの溶接が行なわれ溶接金属４で接合される。この場合
、合材のみを溶融させること力ｔできれば溶加材を用い
る必要はな℃・が、母材の一部を溶融させるおそれのあ
る場合は合材よりも合金成分の高い溶加材を用いて溶接
し、溶接へ金属の化学成分が所定の成分範囲に入るよ５
Ｋする必要がある。次に合材溶接金属４の上にＭ鉄等
の溶加材を用いて中間層５を１層以上溶接する。本溶接
にあたっては中間層の溶接金属５の化学成分を既に公知
の特許出願公開公報（特開昭５７−４９０３７）で規定
した化学成分に調整することにより、割れのない健全な
中間層溶接金属の得られることが判っている。しかじな
カーら上記出願の化学成分範囲内に溶接金属の成分を調
整すべ（Ｔｉ入りの純鉄ワイヤーにて溶接を行なっても
、採用した溶接法が大入熱で溶は込みの太きいものであ
ると、ステンレス溶接金属層あるいは母材かもの炭素そ
の他の合金元素力１過剰に混入濃化し、硬度が比較的高
くなる欠点を有していた。硬度については本溶接継手カ
ー湿潤な硫化素雰囲気で使用される場合に番ま、−舟貨
にはＨｖ≦２５０と極めて低い硬度を要求され、またそ
の他の環境でも、溶接直後もしくは使用時の割れ発生防
止の観点から、できるだけ溶接金属の硬度は低い方が望
ましい。
発明者らの試験結果によると、第５図に示したように、
中間層溶接金属の硬度と溶接時の溶げ込み率は比例関係
にあり、溶は込みの太き℃・溶接方法を用いると硬度が
高くなることが明もかになった。第５図を見て判る通り
、溶は込み率を１５％以下にすると硬度は約２５０８ｖ
以下（（なり、この様な低硬度であれば、溶接継手はい
かなる環境にでもほぼ使用し得るとされている。
中間層溶接金属の硬度と溶接時の溶げ込み率は比例関係
にあり、溶は込みの太き℃・溶接方法を用いると硬度が
高くなることが明もかになった。第５図を見て判る通り
、溶は込み率を１５％以下にすると硬度は約２５０８ｖ
以下（（なり、この様な低硬度であれば、溶接継手はい
かなる環境にでもほぼ使用し得るとされている。
現在アーク溶融溶接において、溶は込み率が低くく、し
かも開先内底部を無欠陥で溶接肉盛りできる方法には、
たとえばタングステンイナートガスアーク溶接あるいは
プラズマアーク溶接がある。
かも開先内底部を無欠陥で溶接肉盛りできる方法には、
たとえばタングステンイナートガスアーク溶接あるいは
プラズマアーク溶接がある。
本発明は合材溶接金属の上に、中間層１層以上を逆極性
、非消耗電極方式のプラズマアーク溶接法により肉盛り
することを特徴として℃・る。
、非消耗電極方式のプラズマアーク溶接法により肉盛り
することを特徴として℃・る。
次に本発明の実施例を示す。
供試材として合材が厚さ２．５ｍｍ、材質３１６Ｌ。
母材が厚さ１２．５ｍｍ、材質ＳＢ４２ステンレスグラ
ツド鋼板を使用した。開先形状は第４図に示すごとくｖ
型で母材部２の開先角度０（＝ＣＸ″＝１５゜である。
ツド鋼板を使用した。開先形状は第４図に示すごとくｖ
型で母材部２の開先角度０（＝ＣＸ″＝１５゜である。
第４図（ａ）に示す開先形状の合材部をタイプ３０９Ｍ
ｏＬの被覆アーク溶接棒を用い、第４図（ｂ）に示すご
とく溶接して溶接金属４を得た。
ｏＬの被覆アーク溶接棒を用い、第４図（ｂ）に示すご
とく溶接して溶接金属４を得た。
続いて合材溶接金属４の上に、第１表の化学成分を有す
る１、６ｍｍ径の純鉄系溶加材を用いて２種類の溶接法
により肉盛りした。その一つは従来用いられている正極
性のタングステンイナートガスアーク溶接法であり、他
の一つは本発明によるもので、特殊な工夫を加えた逆極
性プラズマ溶接法である。最後にこれら２種類２枚の試
験板はいずれも母材側を母材相当の被覆アーク溶接棒に
て肉盛りした。
る１、６ｍｍ径の純鉄系溶加材を用いて２種類の溶接法
により肉盛りした。その一つは従来用いられている正極
性のタングステンイナートガスアーク溶接法であり、他
の一つは本発明によるもので、特殊な工夫を加えた逆極
性プラズマ溶接法である。最後にこれら２種類２枚の試
験板はいずれも母材側を母材相当の被覆アーク溶接棒に
て肉盛りした。
肉盛り後溶接継手の試験を行なったが、両者とも溶接金
属に割れはな（、また板厚の２倍の曲げ半径による曲げ
試験結果でも欠陥は認められなかった。中間層の硬度は
いずれも溶接金属全断面の中で最も高い値を示したが、
第２表に示した様に、中間層の溶接に本発明法による逆
極性プラズマアーク溶接を用いた場合は、従来の正極性
タングステンアーク溶接を用いた場合に比し極めて低い
中間層硬度を示している。この様に本発明法によるクラ
ツド鋼の片面溶接継手は、十分低い硬度を示し、湿潤な
硫化水素雰囲気等の厳しい腐食環境でも十分使用に耐え
るものである。
属に割れはな（、また板厚の２倍の曲げ半径による曲げ
試験結果でも欠陥は認められなかった。中間層の硬度は
いずれも溶接金属全断面の中で最も高い値を示したが、
第２表に示した様に、中間層の溶接に本発明法による逆
極性プラズマアーク溶接を用いた場合は、従来の正極性
タングステンアーク溶接を用いた場合に比し極めて低い
中間層硬度を示している。この様に本発明法によるクラ
ツド鋼の片面溶接継手は、十分低い硬度を示し、湿潤な
硫化水素雰囲気等の厳しい腐食環境でも十分使用に耐え
るものである。
第１表 中間層溶接用ワイヤーの化学成分（ｗｔ％）第
２表 中間層の硬度比較
２表 中間層の硬度比較
第１図（ａ） （ｂ）は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図は本発明溶接方法の説明図、第４図（ａ） （
ｂ） （Ｃ） （ｄ）は本発明実施例の説明図である。 第５図は中間層金属の溶は込み率と硬度の関係を示した
ものである。 図中 １ 合材 ２ 母材 ３ 母材溶接金属 ４ 合材溶接金属５ 中間層溶接
金属 ６ 母材溶接金属出願人 株式会社日本製鋼所 ミネベア株式会社 代理人 弁理士 前 １）清 美
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図は本発明溶接方法の説明図、第４図（ａ） （
ｂ） （Ｃ） （ｄ）は本発明実施例の説明図である。 第５図は中間層金属の溶は込み率と硬度の関係を示した
ものである。 図中 １ 合材 ２ 母材 ３ 母材溶接金属 ４ 合材溶接金属５ 中間層溶接
金属 ６ 母材溶接金属出願人 株式会社日本製鋼所 ミネベア株式会社 代理人 弁理士 前 １）清 美
Claims (1)
- 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継手や継目の片面溶接にお
いて、母材側を開口とする開先を設け、最初に合材部を
合材相当の溶接材料で溶接し、次いでこの溶接金属の上
に、逆極性の非消耗電極式プラズマ溶接法にて溶接金属
の化学成分が重量百分率で、炭素０．１％以下、硅素１
．０％以下、マンガン２．０％以下、クローム１２％以
下、ニッケル１０％以下、モリブデン１０％以下、およ
びチタン、ニオブのいずれか一つの元素もしくはそれら
の合計が１０％を上限とし、チタン単独の場合は炭素量
の４倍、ニオブ単独の場合は炭素量の８倍、チタン及び
ニオブ共存の場合はチタン量と２倍のニオブ量との和が
炭素量の４倍を下限として含有し、残部を鉄ならびに不
可避不純物元素からなるように、希釈率１５％以下で１
層以上の中間層を溶接し、最後に母材側部を母材相当の
溶接材料を用いて溶接することを特徴とするステンレス
クラツド鋼の片面溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23212982A JPS59125278A (ja) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | ステンレスクラツド鋼の片面溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23212982A JPS59125278A (ja) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | ステンレスクラツド鋼の片面溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59125278A true JPS59125278A (ja) | 1984-07-19 |
Family
ID=16934451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23212982A Pending JPS59125278A (ja) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | ステンレスクラツド鋼の片面溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59125278A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5112349A (ja) * | 1974-07-22 | 1976-01-30 | Japan Gasoline | Fueraitokeisutenresukode oobaarei mataha kuratsudosareta kuromumoribudenkono tasoyosetsuho |
| JPS5630081A (en) * | 1979-08-20 | 1981-03-26 | Japan Steel Works Ltd:The | One-side welding method of joint made of stainless clad steel |
-
1982
- 1982-12-29 JP JP23212982A patent/JPS59125278A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5112349A (ja) * | 1974-07-22 | 1976-01-30 | Japan Gasoline | Fueraitokeisutenresukode oobaarei mataha kuratsudosareta kuromumoribudenkono tasoyosetsuho |
| JPS5630081A (en) * | 1979-08-20 | 1981-03-26 | Japan Steel Works Ltd:The | One-side welding method of joint made of stainless clad steel |
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