JPS60130496A - ステンレス鋼溶接材料 - Google Patents

ステンレス鋼溶接材料

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JPS60130496A
JPS60130496A JP24050483A JP24050483A JPS60130496A JP S60130496 A JPS60130496 A JP S60130496A JP 24050483 A JP24050483 A JP 24050483A JP 24050483 A JP24050483 A JP 24050483A JP S60130496 A JPS60130496 A JP S60130496A
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welding
stainless steel
weight
weld metal
welding material
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JP24050483A
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Seiichi Kawaguchi
聖一 川口
Keizo Okada
岡田 敬三
Toshio Ito
俊雄 伊藤
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries 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】 本発明はステンレス鋼溶接材料に関し、特に高温機器の
溶接に用いられる溶接材料の改良に係る。
高速増殖炉、化学プラントあるいは火力プラント等の高
温機器には、3 L12304オーステナイト系ステン
レス鋼(以下、5LIS304ステンレス鋼という)を
用いたものが多い。そして、これらSU S 304ス
テンレス鋼で上記の高温機器を製作する際、溶接材料と
しては5US308系ステンレス鋼からなる溶接材料が
従来使用されている。
ところで、上記のような高温機器の溶接部には、常温お
よび高温での強度といった基本的な特性の他、クリープ
破断延性、クリープ破断強度およびクリープ疲労特性等
のクリープに関する特性が要求される。これに対して、
上記高温機器の溶接材料を選択するに際し、従来は常温
および高温での強度と、クリープ強度が重視され、クリ
ープ破断延性は犠牲にされる傾向があった。このため、
SU S 308系ステンレス鋼からなる従来の溶接材
料を用いた高温機器では、特に長時間高温使用後(55
0℃X ’5000時間)において、溶接金属(溶接部
分)のクリープ破断延性が低下するという問題があった
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、高温i器、
特に5US304ステンレス鋼からなる高温機器の溶接
に使用した際、溶接金属の常温および高温における引張
り強度が所定の適正値を満足し、且つ長時間高温使用後
のクリープ破断延性が低下しない溶接金属が得られるよ
うなステンレス鋼溶接材料を提供するものである。
即ち、本発明によるステンレス鋼溶接材料は、下記の組
成からなることを特徴とするものである。
C;0.02〜0.07重量% Si :O,05〜0.90重量% Mn ; 1.5〜3.0重量% p :o、oi〜O,04重量% S ;0.030重量%以下 Ni;9.0〜11.0重量% Cr ;18.O〜21.0重量% Mo:3.O重量%以下 V ;0.15重量%以下 Tl :0.10重量%以下 ″ B’:O,02重農%以下 0 :O,,001〜O,011ii1%N ;0.0
05〜0.10重量% Fe及び不可避的不純物;残部 上記本発明に係る溶接材料の組成は、5US304ステ
ンレス鋼片を溶接母材とし、S U S 308ステン
レス鋼を溶接材料として行なった溶接試験データから帰
納して得られたものである。次にこの溶接試験と帰納方
法について説明する。
溶接試験 種々の5US308ステンレス鋼片を溶接材料として用
い、二つの3US 304ステンレス鋼片を種々の溶接
法で溶接することにより、夫々の場合についてGL=3
0m、外形6#の試験片を作製した。この各々の試験片
につき、溶接金属の常温における引張り強さT1、溶接
金属の550℃における引張り強さT2、溶接金属の5
50℃X50OO時間後におけるクリープ破断伸びEL
を定法により測定した。
続いて、各試験片について得られた上記T1とELの値
をプロットすることにより第1図に示す相関図を得、ま
たT2とELの値をプロットして第2図に示す相関図を
得た。図中、曲線Mはこれらデータの平均線を示し、曲
線01曲線りは曲線Mに基づいて描かれた上限線、下限
線を夫々示している。但し、この相関図は本発明で得よ
うとしている特性をもった組成を帰納するために作製し
たもので、この意味から厳選されたデータによって作製
されている。従って、S U S 304ステンレス鋼
を溶接材料とした実際のデータは、これよりもバラツキ
が更に大きいものとなる。
なお、第1図および第2図において、O1Δ。
口、◇、☆は当該プロットに係る試験片が夫々下記の溶
接方法で作製されたことを示している。
0 : GTA (Gas Tungsten Arc
h接)△:被覆アーク溶接 ロ:サブマージアーク溶接 ◇: GMA (Gas Metal Arc溶接〉5
− ☆:′R子ビーム溶接 また、図中・およびムは後述する実施例に係るデータを
示している。
帰納方法 上記第1図および第2図のデータから、次のようにして
本発明による溶接材料の組成をめた。
まず、本発明のステンレス鋼溶接材料で達成しようとす
る目標を、S U S 304ステンレス鋼を溶接した
ときの溶接金属が、EL≧10%(55゜’Cx500
0時間での値)、Tt =53〜62゜T2≦39の特
性をもっことに置いた。550℃x5000時間でのク
リープ破断伸びELを10%以上に設定したのは、これ
が第1図および第2図にインプットされているデータの
大半が満足している範囲に当り、一部10%を割るデー
タが出たとしても略それに近い数値が得られると考えた
からである。もし、上記ELの設定値を15%。
2○%と高くした場合、クリープ延性については更に優
れたものを得ることができるが、それだけ種々の条件が
厳しくなり、これを満し得るものは6一 極く狭い範囲に限定されざるを得ないこととなる。
ところで、第1図の相関図上で550℃x5000時間
におけるEしとして10%以上の値を得ることを考えた
場合、平均線Mを目安とすれば、溶接金属が53〜62
 K9f /m2のT1をもつようにすれば良いと考え
ることができる。ここで、35に9f/xrtrr2は
母材であるS U S 304ステンレス鋼の最低引張
り強さである。また、第2図の相関図上で平均線Mを目
安に考えた場合、T2が39に9f/lrm2以下であ
れば10%以上のEL値(550℃X5000時間のも
の)が得られ、特にT2を35Kgf/am”以下にす
ればクリープ延性の非常に優れた溶接金属が得られるこ
とが分る。
他方、第1図および第2図上において、下限線りを目安
にしてクリープ破断伸びELが10%以上を考えた場合
、TI 、T2に関する規制条件は平均線Mを用いると
きよりも更に厳しいものとなる。また、上限線りを目安
にしてクリープ破断伸びElが10%以上になるように
考えた場合には、引張り強さT1.T2の値が大きくな
る。本発明ではT1.T2をできるだけ低い値に押える
ことによって10%以上のクリープ破断伸びELを得る
ことを目的としていることから、平均線Mを目安とした
次に、重回帰分析を行なうことによって、550℃X5
000時間後におけるクリープ破断伸びELに及ぼす溶
接ワイヤ化学成分の影響をめるた。その結果によれば、
550℃X5000時間後におけるクリープ破断伸びE
L(%)は下記(1)式によって与えられる。
EL=−60−2281+12Mn +103 P+5
,3 N i +2SV−20T i −4ON l−
4ON i + 103 [0] +〇、2λ・・・(
1) ここで、St 、Mn 、P、Ni 、V、TI 。
Ni、[O]は夫々各元素の重量%、λは溶接入熱(k
J/cm)を示している。また、これらの元素以外に、
C,S、Cr、Mo、B、Cu、Go。
AI 、Nについても重回帰分析を行なったが、EL(
%)に与える影響を見るための一つのパラメータである
t値が低(、寄与率が低いため削除した。
なお、既JのようにGTA、被覆アーク、サブマージア
ーク、GTA、電子ビーム溶接の5通りの異なった溶接
方法が用いられているが、上記 ゛(1)式には、溶接
方法の違いがEL(%)に影響する化学成分的因子(O
の量′等)および熱的因子(入熱λ)が含まれているか
ら、溶接方法の違いはあまり問題にはならない。従って
、上記(1)式は前記5通りの溶接方法の全部について
適用できると考えられる。
以上から、本発明で目的としたクリープ延性、即ち、5
50℃X5000時間において10%以上のクリープ破
断伸びELを有する溶接金属は、(1)式においてEL
≧10を満足し得る各成分元素の量をめることによって
得られる。前述した本発明の溶接材料組成はこうしてめ
られたものであり、後述の実施例の結果に示されるよう
に、本発明の組成範囲に適合する溶接材料によれば、5
50℃X5000時間でのクリープ破断伸びが一〇− 10%以上得られ、同時に常温および高温における引張
り強度も適正値の範囲で満足することができる。この場
合、S、V、TI 、Nb 、Bに上限を付したのは、
これらの成分を入れ過ぎると溶接金属のクリープ破断伸
びを損うからである。また、0、Nについては溶接性を
加味して上限および下限を設定した。0及びNの量は従
来のS U ’8308溶接材料では規制されていない
が、これらは多過ぎるとブローホールと呼ばれる溶接欠
陥を生じる原因となるものである。従って、0.Nの量
を上記のように規制した本発明の溶接材料では、溶接性
の向上が期待できる。
なお、上述した本発明による溶接ワイヤの化学成分と、
これによる溶接金属の機械的性質を第1表に纒めて示す
(後述する実流例の化学成分および機械的性質も一緒に
記載した)。同表中に溶接金属の機械的性質の一つとし
て記載したFNは、δフエライト量(ディロング状態図
によるフェライト番号)である。FNについては、溶接
時の割れ感受性を下げるために0.5FN以上必要であ
10− るが、多過ぎると長時間の加熱によりδフェライトがσ
相に変態してクリープ延性を低下させる。
この意味から、表中に記載したように0.5〜10FN
とするのが望ましい。
なお、参考のためにS U S 308溶接材料に関す
る化学成分を第2表に示す。
以下に本発明の詳細な説明する。
実施例1 定法により、第1表の実施例1の欄に示した成分組成を
有する溶接材料を製造し、これを溶接ワイヤに加工した
次に、この溶接ワイヤを用い、S Ll S 304ス
テンレス鋼片をGTA溶接法により溶接してGL=30
#、外径6 mmの試験片を作製した。この試験片につ
いて、溶接金属の常温における引張り強さT1、溶接金
属の550℃における引張り強さT2、溶接金属の55
0℃X5000時間後におけるクリープ破断伸びELを
定法により測定した。
その結果を第1表中に記載すると共に、第1図および第
2図中に・で示した。この結果から明かなように、この
実施例の溶接材料によれば所期のクリープ延性および所
定の引張り強さをもった溶接金属を得ることができる。
実施例2 定法により、第1表の実施例2の欄に示した成分組成を
有する溶接材料を製造し、これを溶接ワイヤに加工した
。この溶接ワイヤを用い、被覆アーク溶接により実施例
1の場合と同様の試験片を作製し、該試験片を用いて実
施例1の場合と同じ試験を行なった。その結果を第1表
中に記載すると共に、第1図および第2図中にムで示し
た。この結果から明かなように、この実施例の溶接材料
による場合にも、所期のクリープ延性および所定の引張
り強さをもった溶接金属を得ることができる。
以上詳述したように、本発明のステンレス鋼溶接材料に
よれば、高温機器、特にS U S 304ステンレス
鋼からなる高温機器の溶接に使用した際、溶接金属の常
温および高温における引張り強度が所定の適正値を満足
し、且つ長時間高温使用後のクリープ破断延性が低下し
ない溶接金属が得られる等、顕著な効果を奏し得るもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図はS U S 304ステンレス鋼片を種々の溶
接方法で溶接した試験片について、その溶接金属の常温
における引張り強さと550℃X5000時間でのクリ
ープ破断伸びとの相関を示す図であり、第2図は溶接金
属の550℃における引張り強さと550℃X5000
時間でのクリープ破断伸びとの相関を示す図である。 出願人復代理人 弁理士 鈴江武彦 =15− 手続補正書 昭和 52.4・A2 日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 1、事件の表示 特願昭58−240504 号 2、発明の名称 ステンレス鋼溶接材料 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 (620)三菱重工業株式会社 4、復代理人 7、補正の内容 (1)明細書第6頁第10行にr、T、=53〜62」
とある記載を、rT1=53〜62Kgf/mff12
−」 と訂正します。 (2)明細書第6頁第11行に「T2≦39」とある記
載を、「T2≦39 Kgf/mm2J と訂正します
。 (3)明細書第8頁第7行〜第8行に「影響をめるた。 」とある記載を、帽1をめた。」と訂正します。 (4)明細書第8頁第11行〜第13行の(1)式中に
r−4ONi−4ONfJとある項を、「−4ONbJ
 と訂正します。 (5)明細書第8頁第16行にrNi、[0コは夫々」
とある記載を、rNb、[0]は夫々」と訂正します。 (6)明細書第9頁第4行にrGTAJとある記載を、
「GMA」と訂正します。 (7)明細書第12頁第1表中の引張り強さの欄の単位
として’ CKg−f/ m1n2) Jとある記載を
、r (Kgf/mm2) J と訂正します。 (8)明細書第12頁第1表中のEL(%)の欄にr5
00’0X5000時間におけるクリープ破断伸び」と
ある記載を、r550’0X5000時間におけるクリ
ープ破断伸び」と訂正します。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 下記の組成からなることを特徴とするステンレス鋼溶接
    材料。 C:0.02〜0.07重量% 81 ;O,05〜0.90重量% Mn ; 1.5〜3.0重農% P ;0.01〜0.04重量% S ;0.030重量%以下 Nt:9.o〜11.0重量% Cr ;18.O〜21.0重量% Mo:3.O重量%以下 V :0.15重量%以下 i ;O,10重量%以下 B :O,02重量%以下 0 :0.OO1〜0.01重量% N ;0.005〜0.10重量% lee及び不可避的不純物;残部
JP24050483A 1983-12-20 1983-12-20 ステンレス鋼溶接材料 Granted JPS60130496A (ja)

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JPH0375278B2 JPH0375278B2 (ja) 1991-11-29

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