JPS5961590A - 溶接方法 - Google Patents

溶接方法

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JPS5961590A
JPS5961590A JP16828582A JP16828582A JPS5961590A JP S5961590 A JPS5961590 A JP S5961590A JP 16828582 A JP16828582 A JP 16828582A JP 16828582 A JP16828582 A JP 16828582A JP S5961590 A JPS5961590 A JP S5961590A
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JP
Japan
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welding
less
cast steel
stainless steel
ferritic
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JP16828582A
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English (en)
Inventor
Naohiro Abe
直弘 阿部
Shinkichi Suzuki
鈴木 真吉
Masa Nagata
永田 雅
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co 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
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053Fe as the principal constituent
    • B23K35/308Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent
    • B23K35/3086Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent containing Ni or Mn

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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】 この発明は、とくにフェライト・オーステナイト系ステ
ンレス鋳鋼の溶接に適している溶接方法に関する。
フェライト・オーステナイト系ステンレス鋳鋼は、耐食
性および耐磨耗腐食性が良好であるため、例えば、耐硫
酸性や耐塩素イオン性に優れていることが要求される排
煙脱硫装置のポンプ用材料あるいはバルブ用材料として
使用される。そして、この種のステンレス鋳鋼において
は、上記した耐食および耐磨耗腐食性をはじめ強度など
についてもさらに改善することが多く試みられている。
一方、これらのステンレス鋳鋼を素材とする場合におい
て各部材の溶接部における溶着金属の特性についても、
上記した耐食性および耐磨耗腐食性にすぐれていること
はもちろん、強度も高いことが要求される。
しかしながら、従来の場合には、上記ステンレス鋳鋼の
溶接部Lコおける溶着金属の特性がとくに強腐食性環境
下において十分なものであるとはいいがたいという問題
を有していた。
この発明は、上記した従来の問題点を解消するためにな
されたもので、塩素イオン等の強腐食性環境下における
耐食性および耐磨耗腐食性にすぐれしかも高強度である
と共に溶接部の欠陥も生じがたいフェライト・オーステ
ナイト系ステンレス鋳鋼の溶接方法を提供することを目
的としている。
この発明は、溶接材料を用いてフェライト・オーステナ
イト系ステンレス鋳鋼を溶接するにあたり、溶接部の溶
着金属組成を重量%で、C:0゜1%以下、Si:0.
2〜3%、Mn:2%以下、Cu:2.2〜4%、Ni
:3〜9%、Cr:20〜30%、MO=2〜6%、N
:0.08〜0.25%、ALx:o、os〜1%、必
要の応じて、Nb:0.05〜2%、Ti:0.05〜
1%、Ta:0.05〜2%、Zr:0.05〜1%、
V:0.05〜1.5%のうちの1種または2種以上、
Ca:0.OOl 〜0.05%、Pb:0.03〜0
.3%、Se:0.03〜0゜4%、T11!:0.0
1〜0.2%、Bi:0.03〜0.3%のうちの1種
または2種以上、残部実質的にFeからなる組成とする
ことを特徴とするものである。
また、このような溶着金属組成を得るための溶接材料と
しては、重量%で、C:0.1%以下・Si:0.2〜
5%、Mn:2.5%以下、Cu:2.2〜4%、Ni
:3〜10%、Cr:20〜35%、 M O= 2〜
6%、  N 二 〇 、 08〜0 。
に 25%、Au:0.05〜2%、必要め応じて、Nb:
0.05〜2%、Ti:0.05〜5%、Ta:0.0
5〜2%、Zr:0.05〜3%、V:0.05〜1.
5%のうちの1種または2種以上、Ca:0.001〜
0..Q1%、Pb:0、.03〜.0.3%、Se:
0.03〜0.4%、Te:0.01〜0.2%、Bi
:0.03〜0.3%のうちの1種または2種以上、残
部実質的にFeからなるものを使用することができる。
さらに、この発明による溶着金属組成を得るにのを使用
することができ、あるいは金属シース材の中にフラ・ン
クスを充填したフラッグスコアードワイヤからなるもの
を使用することもできる。そして、溶着金属の化学成分
を金属心線あるいは金属シース材から得ることができる
ほか、溶着金属の化学成分の一部をフラックス中から得
ることも可能であり、この場合には、フラックス中に溶
着金属の化学成分の一部を含有させておくことができる
次に、この発明によるフェライト・オーステナイト系ス
テンレス鋳鋼の溶接部における溶着金属組成(重量%)
の限定理由について説明する。
C:0.1%以下 Cは強力なオーステナイト化元素であると同時に、溶接
部の強度を確保するのに有効な元素であるが、C含有量
が多くなると炭化物の生成量が増加して耐食性を劣化さ
せるため、0.1%以下とする。
Si:0.2〜3% Siは溶解精錬時に脱酸元素として作用し、溶湯の清浄
度を高めるのに寄与するため、0.2%以上含有させる
必要があるが、3%を超える多量の添加は種々の脆性を
生じやすくするので、3%以下とする。
Mn:2%以下 Mnは溶解精錬時に脱酸元素として作用し4、溶湯の清
浄度を高めるのに寄与すると共に、オーステナイト化元
素としての作用があるため、金属組織相における平衡関
係を考慮して2%以下の範囲で含有させる。
Cu:2.2〜4% Cuはオーステナイト化元素であり、基地鉄を強化して
溶接部の強度を向上させ、さらに耐食性および耐磨耗腐
食性を向上させるのに寄与する元素であるが、2.2%
未満ではこれらの効果が小さく、4%を超えると種々の
割れを生じやすくなるので、2.2〜4%の範囲とする
Ni:3〜9% Niは強力なオーステナイト化元素であり、溶接部の耐
食性の改善に有効な元素であって、このためには3%以
上含有せしめる必要があるが、フェライト−オーステナ
イトの2相組織を得るために、Ni 、Cr 、Cu 
、Mo 、N(7)5成分のつりおいを考慮してその上
限を9%とした。
Cr:20〜30% Crはフェライト化元素であり、耐食性を改善する京、
味からは12%以−L必要であるが、この発明において
はフェライト・オーステナイトの2相組織を得るために
、Cr、Nt、Mo、Cu、Nの5成分のつりおいから
20%以上含有させる。
しかし、前記5成分のつりあいと靭性の点からは30%
を超える添加は好ましくない。
Mo:2〜6% MOはフェライト化元素であり、耐食性特に耐孔食性の
改善に有効な元素であって、このためには2%以」二含
有させる。しかし、6%を超える多量の雄加は種々の脆
化を生じやすくするので好ましくない。
N:0.08〜0.25% Nは強力なオーステナイI・化元素であり、耐食性およ
び耐磨耗腐食性の改善に有効な元素であって、このため
には、0.08%以上含有させることが必要であるが、
0.25%を超える多量の添加はブローホールを生じや
すくして溶接欠陥を招くおそれがあるので、0.25%
以下とする。
Ai:0.05〜1% AJlは高温酸化抵抗性を増すと共に含Sガスの侵食を
軽減するのに有効な元素であって、溶接部の耐食性およ
び耐磨耗腐食性の改善に寄与すると同時に、高温強度を
高めるのにも寄与する。そして、これらの効果を得るた
めには0.05%以上含有させる。しかし、1%を超え
る多量の添加は溶接部の靭性を害するので、その」二限
を1%とする。
Nb:0.05〜2%、Ti:0.05〜1%。
Ta:0.05−2%、Zr:0.05〜1%。
V:0.05〜1.5%のうちの1種または2挿具」二 Nb、Ti 、Ta、Zr、VはいずれもフェライI・
化元素であって、溶着金属の結晶粒を微細化し、耐粒界
腐食割れ性を改善するほか、鋭敏化を抑制するのに役立
つ元素である。そして、これらの効果を得るためには上
記した範囲で1種または2種以上必要に応じて含有させ
る。
Ca:0.OOl 〜0.05%、Pb:0.03〜0
.3%、Se:0.03〜0.4%、Te:0.01〜
0.2%、Bi:0.03〜0.3%のうちの1種また
は2種以上 Ca、Pb、Se、Te、Biはいずれも被削性の改善
に有効な元素であり、溶接部の機械加工特性を向上させ
るのに役立つ元素である。そして、これらの効果を得る
ためには上記した範囲で1種または2種以上必要に応じ
て含有させる。
以上のような溶着金属組成をもつ溶接部を得るために使
用する溶接材料としては、上記溶着金属組成に類似した
ものを使用することができるが、溶接の際における飛散
量等を考慮した場合に、C=0.1%以下、Si:0.
2〜5%、Mn:2.5%以下、Cu:2.2〜4%、
Ni:3〜10%、Cr:20〜35%、MO= 2〜
6%、N:0.08〜0.25%、AA:0.05〜2
に %、必要一応じて、Nb:0.05〜2%、Ti:0.
05〜5%、Ta:0.05〜2%、Zr:0.05〜
3%、V:0.05〜1.5%のうちの1種または2種
以上、Ca:O,OO1〜o、、d’1%、Pb:0.
03〜0.3%、Se:0.03〜0.4%、Te:0
.01〜0.2%、Bi:0.03〜0.3%のうちの
1種または2種以上、残部実質的にFeからなるものを
使用することができる。
そして、使用する溶接材料の形態としては、ガスシール
ドアーク溶接(M IG溶接、TIG溶按、CO2溶接
、MAG溶接、MAGパルス溶接等)における消耗電極
方式の場合の溶接ワイヤや非消耗電極方式の場合の溶加
ワイヤ、溶加棒があり、またサブマージアーク溶接用の
溶接ワイヤがあり、さらに被覆アーク溶F?やフラック
スコア−ドワイヤなどがある。これらの場合、溶着金属
の化学成分を金属心線あるいは金属シース材料から得る
ようにすることができるほか、溶着金属の化学成分の一
部をフラックス中から得るようにすることも可能であり
、上記溶着金属組成となるようにフラックス中に適量台
6有させておくこともできる。
以下、この発明による溶接方法の実施例について詳細に
説明する。
まず、第1表に示す化学成分の溶接ワイヤ(直径3.2
mm)を製作し、第2表に示す化学成分の母材(板厚2
0mm)に対して開先角度90°の突合わせ溶接をTI
G溶接法により行った。このときのTIG溶接は、溶接
電流200A、アルゴンガスシールにより行った。その
結果、各々の溶接部における溶着金属組成は第3表に示
す結果となった。また、各溶接部における特性値を調べ
たところ、同じく第3表に示す結果が得られた。これら
の特性値のうち、耐食性については、溶接部を50gF
eCJ2.3* 6H20/J、−水溶液中に35°C
で48時間浸漬した後の腐食減量(mg/cm2)を測
定することにより調べた。また、耐溶接割れ性は溶接部
について20断面をミクロ観察することにより調べた。
そして、割れの発生のないものを○として示し、割れの
発生したものを×として示した。さらに、ブローホール
の測定はX線透過試験により行い、ブローホールが生じ
ていないものをOとして示し、ブローホールが生じてい
たものを×として示した。
/′/ / 、、、、/” / // 、、/’ 第1表〜第3表に示す結果から明らかなように、溶着金
属の組成が本発明の範囲内にあるものではいずれも耐食
性および耐溶接割れ性が良好であり、ブローホールの発
生もなかった。しかし、AJ2含有量やCu含有量が多
い場合には、耐食性は良好であるものの耐溶接割れ性が
劣るという結果が得られ、またN含有量が多い場合には
ブローホールを発生し、さらにAJl、Mo、Cu含有
量が少ない場合には、耐溶接割れ性が良好であるものの
耐食性に劣るという結果が得られた。
以上説明してきたように、この発明によれば、フェライ
ト・オーステナイト系ステンレス鋳鋼を溶接するにあた
り、溶着金属の組成を上記した範囲に規制するようにし
たから、溶接部が塩素イオ下 ンや硫酸イオン等の強腐食環境イヒにさらされたときで
もすぐれた耐食性および耐磨耗腐食性を有し、しかも高
強度であると共に溶接部の欠陥も少なく、被削性にもす
ぐれたものを得ることができるという著大なる効果を有
する。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 溶接材料を用いてフェライh−オーステナイト
    系ステンレス鋳鋼を溶接するにあたり、溶接部の溶着金
    属組成を重量%で、C:0.1%以下、Si:0.2〜
    3%、Mn:2%以下、Cu:2.2”4%、Ni:3
    〜9%、Cr:20〜30%、MO=2〜6%、N:0
    .08〜0.25%、AJ−:0.05〜t%、残部実
    質的にFeからなる組成とすることを特徴とするフェラ
    イト・オーステナイト系ステンレス鋳鋼の溶接力!人。
  2. (2)溶接材料が重量%で、C: o、1%以下、Si
    :0.2〜5%、Mn:2.5%以下、Cu:2.2〜
    4%、Ni:3〜10%、Cr:20〜35%、Mo:
    2〜6%、N:0.08〜0゜25%、Ai:0.05
    〜2%、残部実質的にFeからなる特許請求の範囲第(
    1)項記載のフェライ)−オーステナイト系ステンレス
    鋳鋼の溶接方法。
  3. (3)溶接材料を用いてフェライトφオーステナイト系
    ステンレス鋳鋼を溶接するにあたり、溶接部の溶着金属
    組成を重量%で、C:0.1%以下、Si:0.2〜3
    %、Mn:2%以下、Cu:2.2〜4%、Ni:3〜
    9%、Cr:20〜30%、Mo:2〜6%、N:0.
    08〜0.25%、Aにl:0.05〜1%、およびN
    b:0゜05〜2%、T i : 0 、05〜1%、
    Ta:0゜05〜2%、Zr:0.05〜1%、V:O
    ,O5〜1.5%のうちの1種または2種以上、残部実
    質的にFeからなる組成とすることを特徴とするフェラ
    イト中オーステナイト系ステンレス鋳鋼の溶接方法。
  4. (4)溶接材料が重量%で、C: o、1%以下、Si
    :0.2−5%、Mn:2.5%以下、Cu:2.2〜
    4%、Ni:3〜lO%、Cr:20〜35%、MO=
    2〜6%、N:0.08〜0゜25%、AJ2:0.0
    5〜2%、およびNb:0.05〜2%、Ti:0.0
    5〜5%、Ta:0.05〜2%、Zr:0.05〜3
    %、■=0.05〜1.5%のうちの1種または2種以
    」二、残部実質的にFeからなる特許請求の範囲第(3
    )項記載のフェライトΦオーステナイ]・系ステンレス
    鋳鋼の溶接方法。
  5. (5)溶接材料を用いてフェライト・オーステナイト系
    ステンレス鋳鋼を溶接するにあたり、溶接部の溶着金属
    組成を重量%で、C:O,1%以下、Si:0.2〜3
    %、Mn:2%以下、Cu:2.2〜4%、Ni:3〜
    9%、Cr:20〜30%、Mo:2〜6%、N:0.
    08〜0.25%、lj2:0.05〜1%、およびC
    a:0゜001〜0.05%、Pb:0.03〜0.3
    %、Se:0.03〜0.4%、Te:0.01〜0.
    2%、Bi:0.03〜0.3%のうちの1種または2
    種以上、残部実質的にF′eからなる組成とすることを
    特徴とするフェライト・オーステナイI・系ステンレス
    鋳鋼の溶接方法。
  6. (6)溶接材料が重量%で、C:O,1%以下、Si:
    0.2〜5%、Mn:2.5%以下、Cu:2.2〜4
    %、Ni:3〜10%、Cr:20〜35%、Mo:2
    〜6%、N:0.08〜0゜25%、Al= : O’
    、 05〜2%、およびca:0.001〜0.ci/
    1%、Pb:0.03〜0゜3%、Se:0.03〜0
    .4%、Te:0.O1〜0.2%、Bi:0.03〜
    0.3%のうちの1種または2種以上、残部実質的にF
    eからなる特許請求の範囲第(5)項記載のフェライト
    ・オーステナイト系ステンレス鋳鋼の溶接方法。
  7. (7)溶接材料を用いてフェライト・オーステナイト系
    ステンレス鋳鋼を溶接するにあたり、溶接部の溶着金属
    組成を重量%で、C:0.1%以下、Si:0.2〜3
    %、Mn:2%以下、Cu:2.2〜4%、Ni:3〜
    9%、Cr:20〜30%、Mo:2〜6%、N:0.
    08〜0.25%、Aj’−: 0 、05”1%、オ
    ヨびNb:0゜05〜2%、Ti:0.05〜1%、T
    a:0゜05〜2%、Zr:0.05〜1%、V:0.
    05〜1.5%のうちの1種または2種以上、さらにC
    a:0.001〜0.05%、Pb:0.03〜0.3
    %、Se:0.03〜0.4%、Te:’0.01〜0
    .2%、Bi:0.03〜0.3%のうちの1種または
    2種以上、残部実質的にFeからなる組成とすることを
    特徴とするフェライト・オーステナイト系ステンレス鋳
    鋼5鋼の溶接方法。
  8. (8)溶接材料が重量%で、C:0.1%以下、Si+
    0.2〜’5%、Mn:2.5%以下、Cu:2.2〜
    4%、Ni:3〜lO%、Cr:20〜35%、MO=
    2〜6%、N:0.08〜0゜25%、AA:0.05
    〜2%、およびNb:0.05−2%、Ti:0.05
    〜5%、Ta:0.05〜2%、Zr:0.05〜3%
    、V二〇。 05〜1.5%のうちの1種または2種以上、さらにC
    a:0.001−0.1%、Pb:0.03〜0.3%
    、Se:0.03〜0.4%、Te:0.01〜0.2
    %、Bi:0.03〜0.3−%のうちの1種または2
    種以上、残部実質的にFeからなる特許請求の範囲第(
    7)項記載のフェライト・オーステナイト系ステンレス
    鋳鋼の溶接方p済′シ方′法・
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