JPS597484A - 高純度フエライト系ステンレスクラツド鋼の突合せ溶接方法 - Google Patents

高純度フエライト系ステンレスクラツド鋼の突合せ溶接方法

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JPS597484A
JPS597484A JP11681582A JP11681582A JPS597484A JP S597484 A JPS597484 A JP S597484A JP 11681582 A JP11681582 A JP 11681582A JP 11681582 A JP11681582 A JP 11681582A JP S597484 A JPS597484 A JP S597484A
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welding
welded
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stainless steel
purity ferritic
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島崎 正英
Toshiaki Maruo
円尾 俊明
Naohiko Kagawa
賀川 直彦
Katsumi Yamamoto
勝美 山本
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Japan Steel Works Ltd
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JGC Corp
Japan Gasoline Co Ltd
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
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/23Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded

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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19Cr−2Mo系として代表されるCr量1
6〜21 wt%、 Mo量0.75〜3.5 wt%
を含有する高純度フェライト系ステンレスクラツド鋼の
突合せ溶接方法に関する。
従来、石油工業、化学工業用の装置用耐食性材料として
SUS 304 、SU8316等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、これ等は塩
化物等を含有する種々の環境下では応力腐食割れを発生
し易いという欠点があった。かかる欠点を除去するため
に5US304.5US316とほぼ同等の耐食性及び
加工性を有し、価格も同等で、かつ応力腐食割れ感受性
の低い高純度フェライト系ステンレス鋼が開発され、こ
れの代表的なものとして5UB444  (19Cr−
2Mo系高純度フェライト系ステンレス鋼)がJIS化
された。
従って、石油工業、化学工業の装置用耐食性材料として
オーステナイト系ステンレス鋼に高純度フェライト系ス
テンレス鋼がとって替シつつあるが、高純度フェライト
系ステンレス鋼は市販材としては主として板厚が12m
g以下であシ、比較的薄肉の貯槽、熱夕換器、圧力容器
等にその用途が制限されていた。
高純度フェライト系ステンレス鋼を合せ材とするクラツ
ド鋼の溶接方法の確立が厚肉太狐の貯槽、圧力容器の分
野に於て期待され、又特に応力腐食割れが問題視される
天然ガスギヤザリングラインや化学プラントの配管部材
としての用途もその価格面から期待されている。
高純度フェライト系ステンレス鋼を合せ材とするクラツ
ド鋼の溶接方法の一例が特開昭56−66797号公報
に開示されている。第1図に示す如く高純度フェライト
系ステンレス鋼の合せ材1を初層側とする片側突合せ溶
接とし、初層若しくは第2層までを合せ材1と同一組成
の溶接棒を用いて合せ材溶接金属(共金)3として共金
溶接し、第2層若しくは第3層から最終層までを母材と
同一組成を有する溶接棒、オーステナイト系ステンレス
鋼溶接棒又社インコネル系溶接棒を用いて溶接して母材
溶接金属(共金又はオーステナイト系ステンレス鋼又は
インコネル)4を得る溶接方法が開示されている。
而しこの方法の欠点として次の事項が挙げられる。
1、母材部を母材と同一組成の溶接棒で溶接した場合は
、合せ材溶接部と母材溶接部との境界層に硬化域が形成
され、この硬化域は母材のA1変態点以下の温度域にお
ける溶接後熱処理では容易に軟化しない。
2、母材部をオーステナイト系ステンレス溶接棒や、イ
ンコネル系溶接棒で溶接した場合には上記の如き硬化域
の形成はないが、溶接材料が高価であシ、又非溶接部と
溶接部との熱膨張係数の差に起因して高温域での使用に
よる歪中熱応力の発生がある。
3、健全な裏波ビードを形成するために過度の目違いを
生じないように勝れた開先精度が要求され、曲げ成型品
の突合せ溶接や、広巾かつ長尺鋼板の突合せ溶接が困難
である。
又従来よシ第2図に示す如<SX開先として母材2側溶
接を行って母材溶接金属(共金)5を形成した後に合せ
材1側をD 309 Me 。
D316などのモリブデン(Mo )を含むオース  
テナイト系ステンレス鋼溶接棒を用いて盛会溶接して合
せ材溶接金属(オーステナイト系ステンレス鋼)6を得
ている。この場合には溶接金属或は半溶融域における応
力腐食割れの発生や、合せ材と溶接金属との熱膨張係数
の相違による熱応力や歪の発生という問題があった。
本発明は、上記の如き事情に鑑みてなされたものであ1
.19Cr−2Mo系高純度フェライト系ステンレス鋼
で代表されるCr量16〜21vt%とMo量0.75
〜3.5 vrt%を含有する高純度フェライト系ステ
ンレス鋼(以下単に高純度フェライト系ステンレス鋼と
称する。)を合せ材とするクラツド鋼の突合せ溶接にお
いて、耐食性、機械的性質ともに勝れた継手溶接部を提
供できる溶接法、溶接棒、積層法の組合せについて試験
を行い、適正な組合せ条件を知得して高純度フェライト
系ステンレス鋼の突合せ溶接方法を提供することを目的
としている。
本発明に係る高純度フェライト系ステンレス鋼の突合せ
溶接について図面を使用して説明する。
第3図(イ)に示す如くX型開先として母材2側を共金
溶接棒にて溶接して母材溶接金属(共金)5とし、母材
2部溶接完了後に合せ材1と同一組成の溶接棒を用いて
低希釈溶接によシ合せ材溶接金属(共金)3として2層
以上の肉盛溶接をする。合せ材の溶接は従来はMoを含
むオーステナイト系ステンレス鋼溶接棒で行われていた
が合せ材と同等の組成を有する溶接棒による肉盛溶接に
おいても良好な機械的性質を有することが判明し、又合
せ材と同等か、それ以上の耐食性を確保するためには2
層以上の肉盛溶接が必要である。
次に他の溶接方法について説明する。
第3図(ロ)に示すX型開先として母材2側を共金溶接
棒にて溶接して母材溶接金属(共金)5として溶接完了
後に合せ材1側をCr量25〜33wt%、Mo量0.
75〜3.5 wt%を含有する高純度フェライト系ス
テンレス鋼溶接棒を用いて第1層目を溶接して合せ材溶
接金属(高純度フェライト系ステンレス鋼)7を得る。
第1層目で肉厚が不足の場合には残部を合せ材1と同一
成分の溶接棒を用いて肉盛溶接し、第2層目の合せ材溶
接金lA(共金)3とする。
Cr量25〜33wt%、Mo量0.75〜3.5 v
t%を含有する高純度フェライト系ステンレス鋼棒によ
る溶接にあっては、一層のみの溶接で嵐好な機械的性質
を有することが判明した。しかし、母材のC量が多い場
合にはCの浸入によシ機械的性質が若干劣化することが
ある。C量の多い母材には次に説明する方法が適してい
る。更に他の方法としては、第3図(ハ)に示すX型開
先として母材2側を共金溶接棒にて溶接して母材溶接金
属(共金)5として溶接完了後に合せ材1側を合せ材1
と同一成分を有する溶接棒を用いて第1層目の溶接を行
って合せ材溶接金属(共金)3を得た後に、Cr i1
25〜33wt%、MO量0.75〜3.5 vrt%
を含有する高純度フェライト系ステンレス鋼棒によって
第2層目の肉盛溶接を行って合せ材溶接金属(高純度フ
ェライト系ステンレス鋼)7を得る。第2層目の合せ材
溶接金属7で溶接金属の肉厚が不足する場合には残部合
せ材1と同一成分を有する溶接棒を用いて溶接を完了す
る。なお前記2方法の合せ材部の溶接においては低希釈
溶接に限定しなくてよい。
以上説明した如く、本発明に係る19Cr−2Me系高
純度フライト系ステンレスクラッド鋼の突合せ溶接方法
によれば、従来の片側突合せ溶接における硬化域の発生
、非溶接部と溶接部との熱膨張係数の差に起因する熱応
力の発生及び開先精度の厳密な確保、又従来の両面突合
せ溶接における応力腐食割れの発生や、熱応力の発生の
ない溶接継手を容易に得ることができた。
以下に、3關厚の5U8444ステンレス鋼を合せ材と
し、l1m厚のBB42を母材とするクラッド鋼両面突
合せ溶接の実施例を示す。
実施例1 第3図(イ)のX型開先として第1表に示す溶接条件に
従って母材2側を共金溶接棒にて溶接して母材溶接金属
(共金)5とし、次いで合せ材1側を合せ材1と同一組
成の溶接棒を用いてTIG溶接によシ3層の肉盛溶接を
行った。
第1表溶接条件 [− [ − 得られた継手溶接部の機械的性質、最終層のチェック分
析結果及び硬さくビッカース硬さ)分布をそれぞれ第2
表、第3表及び第4図に示す。第4図に訃いてA範囲は
母材溶接金属5、B範囲は合せ材溶接金属3の範囲を示
す。
第2表 溶接部の機械的性質 第3表 合せ材最終層のチェック分析 継手溶接部はクラッド原質部と同等か、それ以上の機械
的性質並びに化学組成を有している。
又、腐食試験についても合せ材と同等の性能を示した。
実施例2 第3図(ロ)のX屋開先として第4表に示す溶接条件に
従って母材2@を共金溶接棒にて溶接して母材溶接金属
(共金)5とし、次いで合せ材1側をCr量25〜33
yt%、Mo量0.75〜3、5 wt%を含有する高
純度フェライト系ステンレス鋼溶接棒を用いて第1層目
の合せ材溶接金属(高純度フェライト系ステンレス鋼)
7を得た後に第2層目を合せ材1と同一成分の溶接棒を
用いて肉盛溶接し、第2層目の合せ材溶接金属(共金)
3を得た。
第4表溶接条件 得られた継手溶接部の機械的性質、合せ材溶接層のチェ
ック分析結果及び硬度(ビッカース硬さ)分布をそれぞ
れ第5表、第6表及び第5図に示す。第5図のA範囲は
母材溶接金属5、B範囲は合せ材溶接金属3、W範囲は
合せ材溶接金属7の範囲を示す。
第5表 溶接部の機械的性質 第6表 合せ材溶接層のチェック分析 いずれも良好な結果を示した。
実施例3 第3図(ハ)のX凰開先として第7表に示す溶接条件に
従って母材2側を共金溶接棒にて溶接して母材溶接金属
(共金)5とし次いで合せ材1側を合せ材工と同一成分
を有する溶接棒を用いて第1層目の溶接を行って合せ材
溶接金属(共金)3を得た後にCr量25〜33wt%
、M。
量0.75〜B、 5 vt%を含有する高純度フェラ
イト系ステンレス鋼棒によって第2層目の肉盛溶接を行
って合せ材溶接金属(高純度フェライト系ステンレス鋼
)7を得た。
第7表溶接条件 得られた継手溶接部の機械的性質、合せ材最終溶接金属
7のチェック分析、硬さくビッカース硬さ)分布をそれ
ぞれ第8表、第9表及び第6図に示す。第6図において
、A範囲は母材溶接金属5、B範囲は合せ材溶接金属3
、ぎ範囲は合せ材溶接金属7の範囲を示す。
第8表 溶接部の機械的性質 第9表 合せ材最終溶接金属のチェック分析いずれも良
好な結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図は、高純度フェライト系ステンレス鋼を合せ材と
するクラツド鋼の従来の片面突合せ溶接の説明図、第2
図は同じ〈従来の両面突合せ溶接の説明図、第3図(イ
)、(ロ)、(ハ)はそれぞれ本発明に係る両面突合せ
溶接の説明図、第4図は実施例 1による継手溶接部の
硬さ分布図、第5図は実施例 2による継手溶接部の硬
さ分布図、第6図は実施例 3による継手溶接部の硬さ
分布図である。 l:合せ材、2:母材、3:合せ材溶接金属(共金)、
4:母材溶接金属(共金、オーステナイト系ステンレス
鋼、インコネル)、5:母材溶接金属(共金)、6;合
せ材溶接金属(オーステナイト系ステンレス鋼)、7:
合せ材溶接金属(高純度フェライト系ステンレス鋼)。 代理人弁理士  前  1) 利  之11Wi 第21!!1 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 16〜21 wt%のCrと0.7 fi 〜3
    .5 wt%のMoを含有する高純度フェライト系ステ
    ンレス鋼を合せ材とするクラツド鋼の溶接において、母
    材部の共金溶接を完了した後に、合せ材部を合せ材と同
    一の組成の溶接棒を用いて低希釈溶接法によって2層以
    上の肉盛溶接することを特徴とするl 9 Cr −2
    Mo系高純度フェライト系ステンレスクラツド鋼の突合
    せ溶接方法。 2、 16〜21wt%のCrと0.75〜B、 5 
    wt%のMoを含有する高純度フェライト系ステンレス
    鋼を合せ材とするクラツド鋼の溶接において、母材部の
    共金溶接を完了した後に1合せ材部をCr量25〜aa
    vt%、Mo fi O,75〜3.5 wt%を含有
    する高純度フェライト系ス 1テンレス鋼溶接棒を用い
    て第1層目を溶接し、溶接が完了しない場合には残部を
    合せ材と同一成分を有する溶接棒を用いて肉盛溶接して
    溶接を完了することを特徴とするl 9 Cr −2M
    o系高純度フェライト系ステンレスクラッド鋼の突合せ
    溶接方法。 3、 16〜21wt%のCrと0.75〜3.5 w
    t%のMoを含有する高純度フェライト系ステンレス鋼
    を合せ材とするクラツド鋼の溶接において、母材部の共
    金溶接を完了した後に、合せ材部を合せ材と同一成分を
    有する溶接棒を用いて第1層目を溶接し、次いでCr量
    25〜33 vrt%、Mo量0.75〜3.5 wt
    %を含有する高純度フェライト系ステンレス鋼溶接棒を
    用いて1肩肉盛溶接し、溶接が完了しない場合には残部
    を合せ材と同一成分を有する溶接棒を用いて肉盛溶接し
    て溶接を完了することを特徴とする1 9 Cr −2
    Mo系高純度フェライト系ステンレスクラツド鋼の突合
    せ溶接方法。
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