JPS63212091A - 高Ni合金溶接ワイヤ - Google Patents

高Ni合金溶接ワイヤ

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JPS63212091A
JPS63212091A JP4233887A JP4233887A JPS63212091A JP S63212091 A JPS63212091 A JP S63212091A JP 4233887 A JP4233887 A JP 4233887A JP 4233887 A JP4233887 A JP 4233887A JP S63212091 A JPS63212091 A JP S63212091A
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welding
corrosion resistance
welding wire
corrosion
wire
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Toshihiko Koseki
敏彦 小関
Tadao Ogawa
忠雄 小川
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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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
    • B23K35/3033Ni as the principal constituent
    • B23K35/304Ni as the principal constituent with Cr as the next major constituent

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、耐食用オーステナイト系ステンレス鋼、高合
金の溶接に供せられる高Ni合金溶接ワイヤに関わるも
のである。
〔従来の技術〕
近年、種々の化学プラントや石油・天然ガスの輸送の分
野、あるいは海水利用技術、等において、苛酷化する使
用環境に耐える耐食材料が要求されてきており、これに
伴い各種の高耐食オーステナイト系ステンレス鋼、高合
金が開発・適用されつつある。これらの材料を構造材料
として適用する場合、その多くは施工上溶接が必要とな
るが、一般に凝固組織のままで使用に供される溶接部は
同組成の母材と比較して耐食性が低い。したがって、耐
食構造物においては、全体の耐食性を確保する上で少な
くとも母材と同程度以上の耐食性を有する溶接部の作製
が必をとなる。この観点から、最近これら高耐食オース
テナイト系ステンレス鋼や高合金を母材とした溶接や、
これら耐食構造物の補修溶接においてはしはしば、共金
系の溶接材料を用いずに、インコネル625 (6ON
S−22Cr−9Mo−3,5Nb 。
AWS −ERNICrMo −3)のような高Cr−
高Mo含有の高Ni合金の溶接材料が用いられている。
しかしながら、インコネル625は、本来、高強度、耐
熱用金目的とした同組成の高Ni合金の溶接用に発達し
てきた経緯から、耐食用として有害元素のC?固定する
次めにはNbの含有量が必要以上に多く、このため、溶
接時に高温割れが発生しやすい、室温での機械的特性に
関しては強度は高いものの延性・靭性が低い、等の欠点
があり、耐食構造用溶接材料としては問題が多い。また
、高Ni溶接材料としては、従来、特開昭56−128
6%号や特開昭58−66994号、特開昭58−82
190号等の公報に開示があるが、これらは主に耐熱用
の溶接金属の強度や高温特性の改lI金目的としたもの
である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述のように従来耐食構造に用いられてきた高Ni溶接
材料は、溶接高温割れや機械的特性の面で必ずしも十分
であると言えない。本発明は、これらの点に鑑みてなさ
れたものであり、耐食性に優れ、かつ、耐溶接高温割れ
性及び機械的特性に関しても優れ念高Ni合金溶接ワイ
ヤを提供するものである。
〔問題を解決するための手段・作用〕
本発明者らは、種々の高N合金溶接ワイヤ金用いて溶着
金属を作製し、それらの緒特性を調べ次結果、以下の知
見を得念。すなわち、従来のインコネル625相当の高
Ni合金溶接材料に対して、Nb含有させず、Ctv 
o、 01 vt%以下に低減し、さらに、Nを添加す
ることによって、溶接時の高温割れ感受性が著しく改善
されるとともに、機械的特性面で問題であつた低延性・
低靭性も大幅に改善されることがわかっ危。
そして、Nの添加に関しては0.1 wt ’4以上添
加することにより、耐溶接高温割れ性、靭性、延性に悪
影智を及はすことなく強度を改善し、かつ、耐孔食性、
耐隙間腐食性9等の耐食性も改善できることがわかった
。また、さらに強度を向上させるためには、Coの添加
が有効であることもわかり九。
すられち本発明の主旨は、wt%でC:0.01チ以下
、81:0.2係以下、 Mn : 0.01〜2.0
%、S:0.01%以下、P:0.01%以下。
Cr : 18〜25*、NI :55〜75%、N:
 。
0、1〜0.3係、及びMo、Wのうち1種または2種
を6〜12qb含有し、さらに必要に応じて、CO:0
.1〜5%?含有することを特徴とする高Ni合金溶接
ワイヤにある。
次に本発明の成分限定理由について述べる。
まずCは、高Ni溶接金属においては特にCrと結合し
やすく、粒界等に炭化物として析出し、耐食性や延性・
靭、性を阻害するとともに、Mo 。
Wとも結合して耐溶接高温割れ性も低下させる。
したがって、Cはできるだけ低減する必要があシ、0.
O1慢を上限とし次。
次に、Siについては、多量に含有すると溶接熱サイク
ル中に高Cr−高Me系の金属間化合物であるσ相の析
出を著しく促進し、その結果、耐食性や延性・靭性が低
下する。し九がって、Stについてもできるだけ低減す
るのが好ましく、0.2俤を上限とし次。
Mnは脱酸元素であシ、同時にNの固溶も促進する次め
0.01%以上の含有が必要であるが、一方、多量に含
有すると耐食性等に有害な金属間化合物の析出も促進す
る念め、2.0%を上限とした。
S、Pはいずれも不可避的不純物元素であり、両者とも
溶接高温割れ感受性を著しく阻害する元素である。また
、多量溶接や補修溶接等の多重熱サイクル中に粒界脆化
も促進する。従って、両元素ともできるだけ低減する必
要があシ、いずれも上限を0.01%とした。
Crは耐食性を付与する主要元素であシ、その効果を十
分ならしめるためには18%以上が必要である。一方、
多量に含有するとワイヤの製造性が著しく低下するとと
もに、耐食性に有害な金属間化合物の析出を促す。それ
らを考慮して上限を25%とした。
姐はマトリックスを構成する主要元素である。
耐食性の確保、凝固のまま組織中でのMoeWの偏析の
低減の観点から少なくとも55チ以上の含有が必要であ
るが、Cr等合金元素金表記の量含有する友めには75
チが上限である。
Mo、Wはいずれもマトリックスに固溶して、耐食性2
強度を向上させる。その効果を十分ならしめる友めには
6憾以上必蚤であるが、一方、12t4を越えて含有す
ると、耐食性、延性・靭性に有害な金属間化合物の生成
を著しく促進する次め、上限を12チとした。
Nはマトリックスに固溶して、耐食性2強度を向上させ
る。その効果を十分ならしめるためには0.19!以上
必要であるが、一方、0.3チを越えて含有させるとワ
イヤの製造性が著しく低下し、また、窒化物等の析出に
より溶接金属の耐食性も低下す’B2め、これを上限と
し念。
i九本発明は必要に応じて0.1〜5慢のC。
全添加できる。Coは通常Ni合金では不可避的に0.
11未満含有されるが、0.1%以上添加することによ
り、強度の改善が図られる。他方5チヲ越えて含有する
とワイヤの製造性が低下する。したがって、上限を5%
とし念。
上記成分以外の残部及び不可避的不純物としてはF・a
 u 1等があげられるが、U含有量は現在の合金製造
技術では0.05 %以下である。
なお1本発明溶接ワイヤは、TTG溶接、 MIG溶接
、プラズマ溶接、サブマージアーク溶接等の溶接法に溶
接ワイヤとして使用される他、被覆アーク溶接棒の芯線
としても使用することができる。これらは、高耐食オー
ステナイト系ステンレス鋼及び高耐食高合金の溶接に適
用されるとともに、それら構造物の補修溶接あるいは肉
盛、等に適用できることは言うまでもない。
〔実施例〕
以下、実施例にて本発明を説明する。
表1に示す5種の高Ni合金溶接ワイヤ(1,6φ)を
作製し友。表中、A1〜3は本発明溶接ワイヤであり、
A4.5は比較の危めの溶接ワイヤで、とくにA4は従
来この種の溶接に用られてきたインコネル625相当の
溶接ワイヤである。
まずこれらの溶接ワイヤを用いて、2種の代表的な高耐
食材料1TrQ溶接法にて溶接した。
母材として用いた2種の高耐食材料の化学成分を表2に
示すが、A /riASTM−A240−831254
相当の高耐食γ系ステンレス鋼であり、Bはインコ$#
 625 (ASME−8B−443) 相当O高Ni
 合金である。なお、母材はいずれも5fl厚の板であ
シ、溶接開先形状はY開先(80@、 root fa
ee :0、5 m s root間隔無し)である。
また、TIG溶接は、シールドガスとしてArを使用し
、溶接電流150A、電圧15V、溶接速度10crI
L/min、にて行った。
作製し次溶接部は、それぞれ耐食性1機械的特性を調べ
た。耐食性については、高耐食材料においては特に優れ
た耐局部腐食特性が求められることから、耐孔食性及び
耐粒界腐食性を調  1ぺ九。耐孔食性は、塩化物環境
での臨界孔食発生温度(CPT )を求め評価した。腐
食環境としてはJIS−GO578−1981に定める
6チ塩化第二鉄十0.05N塩酸水溶液金用い念。臨界
孔食発生  。
温度は、5℃間隔で管理された腐食環境に24時間浸漬
し、孔食の発生しない最高温度を求め、それを定義し念
。ま九、耐粒界腐食性については、JIS−GO571
−1980に定めるしゅう酸エッチ試験及びJIS −
G 0573−1980に定める65%硝酸腐食試験(
H@uy試験)によりて評価した。耐孔食性の評価試験
及び、沸騰硝酸試験の試験片は、いずれも溶接部を中央
に含むよう30X30mmの大きさを採取し、余盛を削
除して元厚(5rnmt)D″1ま用い次。一方、機械
的特性としては、溶妾継手引張試験、溶接金属のシャル
ピー衝撃試験、及び溶接継手の表・裏曲げ試験から評価
しt、継手引張試験は、溶接継手から余盛、削除しt試
験片(1号試験片、 JIS−23121−1%1) 
?釆取し、引張強度を求めた。シャルピー衝撃試験は、
溶接方向に垂直方向からサブサイズシャルピー試験片(
5txlOvx55Lm)を採取、0℃にて試験し吸収
エネルギーを求めた。曲げ試験は、溶接継手から溶接方
向に垂直方向から欣盛削除した試験片(5tX30wX
2501.tm)を採取し、溶接部を表まtは裏からロ
ーラ曲げ(JIS−23124−1%0、曲げ半径;R
s=10m)し、溶接継手の曲げ延性を評価し友。
ま九、それぞれの溶接ワイヤ成分の溶接高温削れ感受性
をCMジグ拘束突合せ溶接割れ試験(JIS−2315
5−1974)により調べ次。試験片としては上記溶接
継手特性評価に用いたのと同じ2種の耐食材料を用い、
TrG溶接により各溶接ワイヤによる溶接部の割れを調
べた。
表3にそれぞれの腐食試験の結果を示し、表4に機械試
験及び高温割れ試験の結果を示す。
第3表 第4表 まず、耐孔食性に関してであるが、本発明溶接ワイヤ金
柑い九場合の溶接継手の臨界孔食発生温度(CPT )
はいずれも70〜75℃の範囲であり、比較用の溶接ワ
イヤである44(インコネ/L/625)を用いた場合
のCPT : 60〜65℃、 A 5 (22Cr 
−42Ni −6Mo) t−用いた場合のCPT :
 55℃と比較して高く、耐孔食性が改善されている。
ちなみに母材として用い九A。
Bそれぞれの材料のCPTはAで70〜75℃、Bで7
5〜80℃と報告されているが、本発明溶接ワイヤを用
いて作製した溶接継手はそれとほぼ同程度であり、母材
間等の優れた耐孔食性を有しているといえる。次に耐粒
界腐食性については、しゆう酸エッチ組織は本発明溶接
ワイヤで作製した溶接部はいずれも粒界に溝のない段状
組織を示し問題なく、更に65%硝酸試験結果では、本
発明溶接ワイヤによる溶接部はいずれも母材の結果と同
等の1.5〜2.0 I/m hrの腐食速度を示し、
良好な耐粒界腐食性を有しているといえる。他方機械的
特性に関しては、まず、シャルピー衝撃試験の結果では
、ム4溶接ワイヤ(インコネル625タイプ)によつて
作製した溶接金属は非常に低い吸収エネルギーを示した
のに対し、本発明溶接ワイヤAl〜3による溶接金属は
いずれも十分高い吸収エネルギーが得られた。また、強
度に関しては、本発明溶接ワイヤ&1.2による溶接部
は従来材であるA4(インコネ、/I/625)と同等
であシ、これはまた、母材ともほぼ同等である。さらに
A3による溶接部はこれよシ約5 kff/ll1II
2程度高い引張強度を示し、Co添加による強度改善を
示すものである。曲げ試験では、本発明溶接ワイヤAl
〜3のいずれによる溶接部も、表曲げ。
裏曲げいずれの面にも割れ、欠陥等は認められず曲げ延
性は良好であり友。しかるに、比較材である4 4 #
 A 5による溶接部は、曲げ表面に多数の微小な割れ
が見られ、また、母材に人の高耐食r系ステンレスtI
sをもちいたA4による溶接部の裏曲げ試験では、試験
途中に溶接金属で破断してしまった。これらのことよシ
、本発明溶接ワイヤによる溶接部は、母材のタイプにか
かわらず、従来の高Ni合金溶接ワイヤによる溶接部よ
シ、耐食性のみならず機械的特性にも優れていることが
示され、耐食構造用溶接材料として本発明が有効である
ことを示すものである。さらに、溶接高温割れ試験結果
からもわかるように、比較溶接ワイヤI64,45の成
分は割れ感受性が極めて高いのに対し、本発明溶接ワイ
ヤは優れた耐高温割れ性を示し友。特に比較ワイヤによ
る試験溶接ビードでは、通常この試験において割れやす
いとされるクレータのみならず、それ以外の部分にもか
なり長い割れが見られた。一方、本発明ワイヤによるピ
ードでは、クレータに若干の割れが見られ危地は全く割
れが認められず、実用上の耐割れ性は十分であるといえ
る。
〔発明の効果〕
以上の実施例からもわかるように、高Ni合金溶接ワイ
ヤを耐食構造物の溶接に使用する場合、従来含有されて
い7tNbの含有tmし、低C化。
高N化することによシ、すぐれた耐食性及び機械的特性
、耐溶接高温割れ性を有する溶接部を作製することが可
能であり、さらにCof添加することによシこれらの優
れた特性を低下させることなくさらに高強度の溶接金属
を得ることができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)wt%で C:0.01%以下 Si:0.2%以下 Mn:0.01〜2.0% S:0.01%以下 P:0.01%以下 Cr:18〜25% Ni:55〜75% N:0.1〜0.3% 及びMo、Wのうち1種または2種を6〜12%含有す
    ることを特徴とする高Ni合金溶接ワイヤ。
  2. (2)wt%で C:0.01%以下 Si:0.2%以下 Mn:0.01〜2.0% S:0.01%以下 P:0.01%以下 Cr:18〜25% Ni:55〜75% Co:0.1〜5% N:0.1〜0.3% 及びMo、Wのうち1種または2種を6〜12%含有す
    ることを特徴とする高Ni合金溶接ワイヤ。
JP4233887A 1987-02-25 1987-02-25 高Ni合金溶接ワイヤ Granted JPS63212091A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100696396B1 (ko) 2004-10-14 2007-03-20 주식회사 이오테크닉스 레이저 가공 장치
CN102019517A (zh) * 2010-12-10 2011-04-20 哈尔滨威尔焊接有限责任公司 一种新型的提高热处理后抗拉强度的不锈钢埋弧焊焊丝
US8168306B2 (en) 2007-09-18 2012-05-01 Exxonmobil Research And Engineering Company Weld metal compositions for joining steel structures in the oil and gas industry

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CN102019517A (zh) * 2010-12-10 2011-04-20 哈尔滨威尔焊接有限责任公司 一种新型的提高热处理后抗拉强度的不锈钢埋弧焊焊丝

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