JPS60133997A - 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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JPS60133997A
JPS60133997A JP24354183A JP24354183A JPS60133997A JP S60133997 A JPS60133997 A JP S60133997A JP 24354183 A JP24354183 A JP 24354183A JP 24354183 A JP24354183 A JP 24354183A JP S60133997 A JPS60133997 A JP S60133997A
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JP
Japan
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welding
welding material
stainless steel
materials
cracking
Prior art date
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Pending
Application number
JP24354183A
Other languages
English (en)
Inventor
Ikuo Wakamoto
郁夫 若元
Yuzuru Miura
譲 三浦
Hisashi Hatakeyama
久 畠山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60133997A publication Critical patent/JPS60133997A/ja
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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溶接材料に関し、特に、炭素鋼また
は低合金鋼とステンレス鋼との間の異材初層溶接部に用
いられるステンレス溶接材料に係る。
化学工業における反応塔、蒸留塔、貯槽基の容器や配管
材等の装置材料の内面には、第1図(A) (B) (
C)に示すように、炭素鋼や低合金鋼からなる母材1の
上に耐食材料であるオーステナイト系ステンレス鋼2が
クラツド鋼方式(同図(A))、ライニング方式(同図
(B))あるいは溶接肉盛方式(同図(C) )によシ
被覆される場合が多く、また第1図υ)のように炭素鋼
又は低合金鋼1とステンレス鋼2を突合せ接合する場合
もある。゛このような異種金属間の溶接界面(異材初層
溶接部)3には、従来JIS D309 (2596C
r −12’1rNi系)ステンレス溶接材料が用いら
れている。
しかし、JIS D309に相当する従来の溶接材料は
、希釈率(溶接金属中への母材の溶込み量)によっては
、後述のようにマルテンサイト組織の生成による硬化や
遅れ割れを生じ、またオーステナイト単相組織生成によ
る高温割れを生じることから、厳しい溶接施工管理が必
要とされ、作業能率、品質管理の面で問題があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、オーステナ
イト系ステンレス鋼と炭素鋼あるいは低合金鋼等の異種
材料との間で溶接を行なう際、従来のように厳しい溶接
施工条件を課すことなく通常の溶接施工を行なった場合
にも、前記初層溶接金属の硬化、低温割れ、高温割れお
るいはシグマ層脆化といった問題を回避できるステンレ
ス鋼溶接材料を得ることを目的と・してなされたもので
ある。
この目的を達成するために、発明者等はまず通常の溶接
施工条件における母材の希釈率を実験によ請求め、これ
が20〜50チとなることを確認した。そこで、この範
囲の希釈率において数チル15チ程度の7エライトを含
有するオーステナイト組織を呈し、高温割れや低温割れ
等のない健全な異材初層溶接金属を容易に得ることがで
きる溶接材料について鋭意研究を行なった結果、従来と
は異なった成分組成条件および従来考慮されていなかっ
た組成条件を見出し、本発明に至ったものである。
即ち、本発明は、 Cr : 26.0〜30重量% Ni:14.0〜18.0# クロム当量:28゜0〜33.0重量%ニッケル当量:
14.’O〜22.0重量%化学成分組成を有すると共
に、10〜30チのデルタフェライトを含有するように
成分コントロールしたことを特徴とするステンレス鋼溶
接材料である。
上記本発明によるステンレス鋼溶接材料は、後述の第1
表に示すように、従来の溶接材料に較べてCrおよびN
iの含有量が異なる他、従来の溶接材料には昧せられて
いない規制条件、即ち、クロム当量(Cr eq )、
ニッケル当量(Nl @q)およびフェライト含有量に
関する規制条件を付加したことによって所期の目的を達
成したものである。その他の化学成分組成については略
従来の溶接材料と同じで、一般のオーステナイト系ステ
ンレス鋼溶接材料JIS規格範囲の規制条件になりてい
る。
以下、本発明の詳細を実施例に基づいて説明する。
第2図は、炭素鋼上にステンレス鋼被覆アーク溶接棒で
肉盛溶接した場合における、溶接施工条件(溶接電流お
よび溶接速度)が溶接金属の希釈率に及ぼす影響を調べ
た結果を示している。
この結果から、溶接の施行条件によって希釈率は20〜
50チの範囲で変動することがわかる。
即述のように、本発明は上記20〜50チの希釈率を前
提として、溶接金属の硬化、高温割れおよび低温割れ等
を生じない溶接材料を目的としたものであるが、次にこ
の目的が達成されていることについて説明する。
第1表中に、従来の溶接材料規格であるJIS規格D3
09 、 Y2O2の規制条件と、本発明における具体
的な規制範囲を示した。また、同表中には従来の溶接材
料の具体例を従来例として併記し、本発明による溶接材
料の具体例を実施例1として併記した。なお、第1表の
組成において、クロム当量(Cr @q )およびニッ
ケル当量(Ni eq )は夫々下記式によシ表わされ
る。
Cr eq=〔cr)+(:Me )+1.5 (S 
1 )+0.5 (Nb )N1 a q= [:Ni
 ]+30(C:]+0.5 (Mn:](ただし、右
辺の〔〕は各成分元素の74−センテージを示す) また、上記第1表に示した従来の溶接材料の規制範囲お
よび本発明の溶接材料における規制範囲を夫々シェフラ
ー組織図上で示せば、第3図の通りである。図中、従来
の規制範囲内の黒丸は第1表中の従来例を示し、本発明
の規制範囲(太線で囲まれた領域)の黒丸は第1表中の
実施例を示している。
第1聚中に示した従来例の溶接材料および実施例の溶接
材料の夫々について、まず異材初層中 溶接部における希釈率と溶接金属の硬との関係を調べた
ところ、第4図に示す結果が得られた。
この結果から明らかなように、従来例の溶接材料では希
釈率が30チを越えると硬化する傾向が見られ、40〜
50チの希釈率ではHV、400以上と著しい硬化が認
められる。これに対して、実施例の溶接材料では希釈率
50qIDまで殆ど硬化は認められない。
次に、前記従来例および実施例の両者について、溶接金
属の高温割れおよび低温割れと希釈率との関係を調べ、
夫々第5図に示す結果を得た。この結果から、従来例の
溶接材料では希釈率が30〜40チの領域で高温割れが
発生し、更に希釈率が増加すると低温割れを発生するこ
とが判る。即ち、従来の溶接材料を用いて低温割れや高
温割れを防止するには希釈率を30−以下に抑制する必
要があシ、この条件を第2図に移し替えて見れば、溶接
電流を極力低く抑え、且つ溶接速度も遅くした厳しい溶
接施工条件の管理を行なわなければならないことが判る
。しかも、低温割れを回避するために上記のような施工
条件で溶接を行なうと、逆に融合不良やスラグ巻込み等
の溶接欠陥が発生し易くなってしまう。結局、従来の溶
接材料では溶接電流および速度の施工条件を厳しく管理
するか否かにかかわらず、溶接部の品質や溶接能率の点
で大きな問題が存在するのである。これに対して、本発
明の規制範囲を満足する前記実施例の溶接材料の場合に
は、第5図の結果から明らかなように、45チといった
高希釈域においても何等溶接割れの問題を生じず、高品
質且つ高能率の溶接が可能である。
上で考察すれば次の通シである。即ち、高温割に示され
る。同図には、前記従来例の溶接材料による溶接線をX
、前記実施例の溶接材料による溶接線をYで示しである
。この図から明らかなように、従来材料では希釈率20
〜35チの範囲でオーステナイト単相組織となシ高温割
れが発生し易く、希釈率40チ以上ではオーステナイト
+マルテンサイト組織となって硬化し、低温割れが発生
し易くなる。これに対して本発明の溶接材料では希釈率
O〜40%の広範囲の領域に亘りてオーステナイト+7
エライトの軟かい2相組織が確保されるためである。
最後に、本発明のステンレス鋼溶接材料において、その
規制要件を既述の範囲とした根処について説明する。
第2表に示すとおシ化学成分、フェライト量を種々変化
した溶接材料試料1〜10を試作し、希釈率を0.20
.40%と変化させて溶接割れ試験、肉盛溶接部の曲げ
試験を行った。その結果、賦香1,4.7のようにCr
量が26チ以下あるいはCraqが28チ以下の場合に
は高希釈(20〜40チ)によって高温割れが発生し易
いことが認められた。またCr aqあるいはN1eq
が本発明の範囲であっても、フェライト量が少ない賦香
2に於いては高温割れが認められた。
更に、フェライト量が多すぎる賦香8に於いては、溶接
割れは発生しないが、シグマ相生成による脆化を生じ、
肉盛部曲げ試験にて割れが生ずるなどの問題が認められ
た。これらの結果を総合評価し、第2図のシェフラー組
織図上に◎○×でプロットすると、試験結果良好な範囲
として大枠ハツチングで示す化学成分、フェライト量の
範囲、即ち、既述した本発明の範囲が導かれる。
以上により、本発明ではCr 、Cr eq 、Ni 
、Nl eqならびにフェライト含有量を特別に規制し
たが、C,Sl rMn、P、S+Mo、Nb等の一般
元素については特に規制する必要を認めず、オーステナ
イト系ステンレス鋼溶接材料のJIS規格値を満足して
おれば良いという考えから、JIS規格規格表内た。
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、オーステナイト系ステンレス鋼と炭素鋼あるい
は低合金鋼等の異種材料との間で溶接を行なう際、従来
のように厳しい溶接施工条件を課すことなく通常の溶接
施工を行なった場合にも、前記初層溶接金属の硬化、低
温割れ、高温割れあるいはシグマ層脆化といった問題を
回避できる等、顕著な効果が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図囚〜の)は、夫々ステンレス鋼と炭素鋼等の異種
材料との間の溶接方法を示す断面図、第2図は炭素鋼上
にステンレス鋼被覆アーク溶接で肉盛溶接した場合にお
ける、溶接施工条件が溶接金属の希釈率に及ぼす影響を
示す線図、第3図は本発明による溶接材料の範囲および
従来の溶接材料の範囲を示したシェフラー組美略図、第
4図は本発明の一実施例になる溶接材料および従来の溶
接材料の夫々について、溶接金属の希釈率と硬さとの関
係を比較して示す線図、第5図は本発明の一実施例にな
る溶接材料および従来の溶接材料の夫々について、溶接
金属の希釈率と溶接割れ発生率との関係を比較して示す
線図、第6図は本発明による溶接材料の効果を考察する
ためのシェフラーg、q図である。 1・・・炭素鋼等の母材、2・・・オーステナイト系ス
テンレス鋼、3・・・異材初層溶接部。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1 図 (A) (B) (C) フ (D) 第2図 宕搏漣潔 (cm/min) MS4図 4;献本(’/、) − 第5図 希炊牽(”/、) −

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 Cr : 26.0〜30.0重量% NI:14.0〜18.0# クロム当量:28.0〜33.01 ニッケル当量:14.0〜22.01 の化学成分組成を有すると共に、10〜30%のデルタ
    フェライトを含有するように成分コントロールしたこと
    を特徴とするステンレス鋼溶接材料。
JP24354183A 1983-12-23 1983-12-23 ステンレス鋼溶接材料 Pending JPS60133997A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62118982A (ja) * 1985-11-18 1987-05-30 Tokico Ltd 溶接部構造
JPH09122957A (ja) * 1995-10-31 1997-05-13 Kawasaki Steel Corp マルテンサイト系ステンレス鋼のレーザ溶接用フィラー材料
JP2012250255A (ja) * 2011-06-02 2012-12-20 Nippon Yakin Kogyo Co Ltd 溶接用ステンレス鋼
JP2015155116A (ja) * 2015-03-20 2015-08-27 日本冶金工業株式会社 溶接用ステンレス鋼の肉盛方法

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