JPS6343462B2 - - Google Patents
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- JPS6343462B2 JPS6343462B2 JP55026697A JP2669780A JPS6343462B2 JP S6343462 B2 JPS6343462 B2 JP S6343462B2 JP 55026697 A JP55026697 A JP 55026697A JP 2669780 A JP2669780 A JP 2669780A JP S6343462 B2 JPS6343462 B2 JP S6343462B2
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
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-
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Description
本発明は水力機器において、特に高速の流水中
でキヤビテーシヨンによる潰食作用を受ける部材
の表面を保護するための肉盛溶接層が形成されて
いる水力機器に関する。 従来水力機器の表面に耐潰食性の高い肉盛溶接
材料としてステライト系の材料が用いられてい
る。これはCo，Cr，ＷおよびＣを多量に含有す
るため溶接に際し予め被溶接材を200〜500℃に加
熱して溶接しなければ溶着金属に割れが生じる。
被溶接材をこのような高い温度に加熱することは
被溶接材に変形や、高い引張残留応力が生じる。
また狭隘部においては作業を困難にし、その結
果、良好な溶接部が得られない。そこで溶接性を
重視してオーステナイト系ステンレス溶接棒が用
いられることがあるが、これは耐潰食性がステラ
イト系材料に比較すると非常に低く、耐潰食材料
としての機能が十分に発揮し得ないことがある。
最近の水力機器は性能向上を計る目的からさらに
苛酷な条件にさらされるので、狭隘部での溶接作
業が容易で、しかも耐潰食性の優れた溶接材料が
要求される。 本発明の目的は溶接性および耐潰食性のすぐれ
た肉盛溶接層を有する水力機器を提供するにあ
る。 本発明は、キヤビテーシヨン・エロージヨンを
受ける鉄系部材表面に重量で、C0.01〜0.2％、
Si0.1〜１％、Mn5〜20％、Ni2〜６％、Cr8〜20
％、Co1〜８％、Mo1％以下を含み、残部Feから
なり、かつ主にオーステナイト組織を有する肉盛
溶接層が形成されていることを特徴とする耐潰食
性の高い水力機器にある。 肉盛溶接層は高い溶接性を得るために主にオー
ステナイト組織を有する合金組成を選ぶべきであ
る。このオーステナイト相には合金組成によつて
若干のフエライト相又はマルテンサイト相が含ま
れていてもよい。フエライト相の存在は溶接性を
高めるが耐潰食性を低めるので数％にするのがよ
い。マルテンサイト相は耐潰食性によいが、溶接
性を低めるので数％にするのが好ましい。もちろ
ん全オーステナイト組織を有するものが最もよ
い。 Ｃはオーステナイト生成元素として重要である
ので少なくとも0.01％を超える量が必要である
が、その量が0.2％を超えると鋼が硬化し、延性
が低下して溶接性を害し割れ易くする。また溶接
の凝固過程で過剰のＣはCr，Feとの共晶炭化物
を晶出させるので延性が低下し、かつ腐食に対し
ても悪影響を及ぼすのでＣは0.2％以下とすべき
である。特に0.03〜0.15％が好ましい。 Siは溶接の最中における脱酸を行なわせる目的
で含有させる。0.1％未満ではその効果が小さい。
１％を超えると鋼の靭性を低下させる。特に0.2
〜0.7％が好ましい。 Mnは本発明では重要なオーステナイト生成元
素である。Mnを主成分とした不安定オーステナ
イト組織は加工硬化能が大きく、そのため耐潰食
性が向上する。そのため他のオーステナイト化元
素と組合せオーステナイト組織を生ずる量を含有
させねばならない。本発明ではMnを５％未満に
すると鋼がマルテンサイト化するため溶接性を低
めるので、５％以上にすべきである。しかし20％
を超えると逆に安定オーステナイト化するので過
度の含有は不適当である。好ましくは８〜14％で
ある。 NiはMnと同様オーステナイト生成元素として
Mnの２倍の効果を持つ。６％を超える添加は鋼
の加工硬化能を小さくし、耐潰食性を低下させ
る。 ２〜６％を含有させることは耐食性を持たせか
つ溶接性を確保するうえでぜひ必要である。好ま
しくは３〜4.5％である。 Coはオーステナイト生成元素であるが、その
能力はNiの1/3程度でMnよりも小さい。しかし、
この元素の添加はオーステナイト組織を強化し耐
潰食性を向上させ特に長時間の潰食量を少なくす
る。１％未満ではその効果がなく、逆に８％を越
えると潰食量を低めるが溶接性が悪くなるので、
１〜８％とすべきである。好ましくは３〜６％で
ある。 Crは耐食性を確保するために８％以上必要で、
12％を越えると更に良い。しかし、20％をこえて
含有させるとフエライト組織が過度に現われるよ
うになり耐潰食性が悪くなるとともに脆くなる。
好ましくは12〜15％である。 Moはフエライト生成元素であり１％をこえる
とフエライト組織が多くなり耐潰食性が悪くな
る。適量のこれらの添加はCr炭化物の生成を防
止してオーステナイト結晶粒界を強化すると共に
オーステナイト基地に耐摩耗粒子を形成させるの
で耐潰食性の高いものが得られる。好ましくは
0.1〜0.5％である。 この他に鋼中には不可避的に不純物としてＰ，
Ｓ及び被覆アーク溶接棒に脱酸剤として添加した
Al，Zr，Ti、稀土類元素などが含有するが、前
者は0.03％以下及び後者は0.1％以下とするのが
好ましい。特に本発明ではMnを多量に含み、Ｓ
と反応してMnSを形成し介在物となるので、Ｓ
を0.01％以下とするのが好ましい。 実施例 表は肉盛溶接によつて形成させた本発明（No.１
〜３）及び従来のもの（D309Mo及びステライ
ト）の化学組成（重量％）および潰食量を示すも
のである。No.１〜３の本発明のものは13％Cr鋼
を心線としてこれにライムチタニア系のフラツク
スを使つた被覆剤を施し、さらに成分調整するた
めにＣ，Si，Mn，Ni，Co，Moの粉末をフラツ
クスに混合した被覆アーク溶接棒を用いて肉盛溶
接したものである。また、従来のものは溶接棒と
して市販のオーステナイトステンレス鋼溶接棒
JIS規格D309Mo及びCo基合金であるステライト
系溶接棒を用いて肉盛溶接したものである。被溶
接材として13％Cr鋼の鋳物を用い、その表面に
アーク溶接により肉盛溶接を行つた。棒径は直径
４mm、溶接条件は電流150A、電圧23V、入熱
16KJ／cmで、３層肉盛溶接した。一層の厚さは
約３mmであるが、各層の母材に対する肉盛金属の
稀釈率は１層目が約30％、２層目が約10％、３層
目が０％である。表の化学組成は３層目のもので
ある。なお、肉盛溶接による被覆層の成分調整は
得る層数と前述の稀釈率を考慮し、溶接棒の組成
を決める必要がある。 潰食試験は磁歪振動法で、静止水中、振動数
6.5KHz、振幅120μｍ、２時間行い、その減量を
測定したものである。試験片に直径22mmを用い、
軸面を水中に振動させた。
でキヤビテーシヨンによる潰食作用を受ける部材
の表面を保護するための肉盛溶接層が形成されて
いる水力機器に関する。 従来水力機器の表面に耐潰食性の高い肉盛溶接
材料としてステライト系の材料が用いられてい
る。これはCo，Cr，ＷおよびＣを多量に含有す
るため溶接に際し予め被溶接材を200〜500℃に加
熱して溶接しなければ溶着金属に割れが生じる。
被溶接材をこのような高い温度に加熱することは
被溶接材に変形や、高い引張残留応力が生じる。
また狭隘部においては作業を困難にし、その結
果、良好な溶接部が得られない。そこで溶接性を
重視してオーステナイト系ステンレス溶接棒が用
いられることがあるが、これは耐潰食性がステラ
イト系材料に比較すると非常に低く、耐潰食材料
としての機能が十分に発揮し得ないことがある。
最近の水力機器は性能向上を計る目的からさらに
苛酷な条件にさらされるので、狭隘部での溶接作
業が容易で、しかも耐潰食性の優れた溶接材料が
要求される。 本発明の目的は溶接性および耐潰食性のすぐれ
た肉盛溶接層を有する水力機器を提供するにあ
る。 本発明は、キヤビテーシヨン・エロージヨンを
受ける鉄系部材表面に重量で、C0.01〜0.2％、
Si0.1〜１％、Mn5〜20％、Ni2〜６％、Cr8〜20
％、Co1〜８％、Mo1％以下を含み、残部Feから
なり、かつ主にオーステナイト組織を有する肉盛
溶接層が形成されていることを特徴とする耐潰食
性の高い水力機器にある。 肉盛溶接層は高い溶接性を得るために主にオー
ステナイト組織を有する合金組成を選ぶべきであ
る。このオーステナイト相には合金組成によつて
若干のフエライト相又はマルテンサイト相が含ま
れていてもよい。フエライト相の存在は溶接性を
高めるが耐潰食性を低めるので数％にするのがよ
い。マルテンサイト相は耐潰食性によいが、溶接
性を低めるので数％にするのが好ましい。もちろ
ん全オーステナイト組織を有するものが最もよ
い。 Ｃはオーステナイト生成元素として重要である
ので少なくとも0.01％を超える量が必要である
が、その量が0.2％を超えると鋼が硬化し、延性
が低下して溶接性を害し割れ易くする。また溶接
の凝固過程で過剰のＣはCr，Feとの共晶炭化物
を晶出させるので延性が低下し、かつ腐食に対し
ても悪影響を及ぼすのでＣは0.2％以下とすべき
である。特に0.03〜0.15％が好ましい。 Siは溶接の最中における脱酸を行なわせる目的
で含有させる。0.1％未満ではその効果が小さい。
１％を超えると鋼の靭性を低下させる。特に0.2
〜0.7％が好ましい。 Mnは本発明では重要なオーステナイト生成元
素である。Mnを主成分とした不安定オーステナ
イト組織は加工硬化能が大きく、そのため耐潰食
性が向上する。そのため他のオーステナイト化元
素と組合せオーステナイト組織を生ずる量を含有
させねばならない。本発明ではMnを５％未満に
すると鋼がマルテンサイト化するため溶接性を低
めるので、５％以上にすべきである。しかし20％
を超えると逆に安定オーステナイト化するので過
度の含有は不適当である。好ましくは８〜14％で
ある。 NiはMnと同様オーステナイト生成元素として
Mnの２倍の効果を持つ。６％を超える添加は鋼
の加工硬化能を小さくし、耐潰食性を低下させ
る。 ２〜６％を含有させることは耐食性を持たせか
つ溶接性を確保するうえでぜひ必要である。好ま
しくは３〜4.5％である。 Coはオーステナイト生成元素であるが、その
能力はNiの1/3程度でMnよりも小さい。しかし、
この元素の添加はオーステナイト組織を強化し耐
潰食性を向上させ特に長時間の潰食量を少なくす
る。１％未満ではその効果がなく、逆に８％を越
えると潰食量を低めるが溶接性が悪くなるので、
１〜８％とすべきである。好ましくは３〜６％で
ある。 Crは耐食性を確保するために８％以上必要で、
12％を越えると更に良い。しかし、20％をこえて
含有させるとフエライト組織が過度に現われるよ
うになり耐潰食性が悪くなるとともに脆くなる。
好ましくは12〜15％である。 Moはフエライト生成元素であり１％をこえる
とフエライト組織が多くなり耐潰食性が悪くな
る。適量のこれらの添加はCr炭化物の生成を防
止してオーステナイト結晶粒界を強化すると共に
オーステナイト基地に耐摩耗粒子を形成させるの
で耐潰食性の高いものが得られる。好ましくは
0.1〜0.5％である。 この他に鋼中には不可避的に不純物としてＰ，
Ｓ及び被覆アーク溶接棒に脱酸剤として添加した
Al，Zr，Ti、稀土類元素などが含有するが、前
者は0.03％以下及び後者は0.1％以下とするのが
好ましい。特に本発明ではMnを多量に含み、Ｓ
と反応してMnSを形成し介在物となるので、Ｓ
を0.01％以下とするのが好ましい。 実施例 表は肉盛溶接によつて形成させた本発明（No.１
〜３）及び従来のもの（D309Mo及びステライ
ト）の化学組成（重量％）および潰食量を示すも
のである。No.１〜３の本発明のものは13％Cr鋼
を心線としてこれにライムチタニア系のフラツク
スを使つた被覆剤を施し、さらに成分調整するた
めにＣ，Si，Mn，Ni，Co，Moの粉末をフラツ
クスに混合した被覆アーク溶接棒を用いて肉盛溶
接したものである。また、従来のものは溶接棒と
して市販のオーステナイトステンレス鋼溶接棒
JIS規格D309Mo及びCo基合金であるステライト
系溶接棒を用いて肉盛溶接したものである。被溶
接材として13％Cr鋼の鋳物を用い、その表面に
アーク溶接により肉盛溶接を行つた。棒径は直径
４mm、溶接条件は電流150A、電圧23V、入熱
16KJ／cmで、３層肉盛溶接した。一層の厚さは
約３mmであるが、各層の母材に対する肉盛金属の
稀釈率は１層目が約30％、２層目が約10％、３層
目が０％である。表の化学組成は３層目のもので
ある。なお、肉盛溶接による被覆層の成分調整は
得る層数と前述の稀釈率を考慮し、溶接棒の組成
を決める必要がある。 潰食試験は磁歪振動法で、静止水中、振動数
6.5KHz、振幅120μｍ、２時間行い、その減量を
測定したものである。試験片に直径22mmを用い、
軸面を水中に振動させた。
【表】
表に示すように、本発明No.１〜３のものはいず
れも従来のオーステナイトステンレス鋼の
D309Moのものより潰食量が少なく、特にNo.２は
Co基合金のステライトと同程度の潰食量を示し、
きわめてすぐれた耐潰食性が得られることが明ら
かである。 なお、No.２の最終層はHv230〜260、引張強さ
80〜90Kg／mm2、0.2％耐力50〜60Kg／mm2、伸び率
15〜20％であつた。本発明のNo.１〜３の１層〜３
層までの組織はほとんどオーステナイトであつ
た。 次にNo.２に用いた被覆アーク溶接棒を用い、
JIS規格Z3155に規定されているＣ形拘束突合せ
溶接割れ試験方法（フイスコ割れ試験法）によ
り、被溶接材として板厚12mmのSUS410（13％Cr
鋼板）、Ｉ開先、ルートギヤツプ３mmとして、前
述と同じ溶接条件にてアーク溶接を行つた。この
溶接の結果、割れ率は約13％であり、同じ溶接条
件で行つたD309Moの割れ率が約10％であるのに
くらべこれとほぼ同じ値を示し、良好な溶接が得
られることが明らかとなつた。 以上、本発明の水力機器は耐潰食性及び溶接性
がともにすぐれた効果を有し、水車ランナーの如
くその表面が水によるキヤビテーシヨン・エロー
ジヨンを防止する肉盛溶接層によつて形成されて
いるので寿命が顕著に向上するというきわめて顕
著な効果が発揮されることが明らかである。
れも従来のオーステナイトステンレス鋼の
D309Moのものより潰食量が少なく、特にNo.２は
Co基合金のステライトと同程度の潰食量を示し、
きわめてすぐれた耐潰食性が得られることが明ら
かである。 なお、No.２の最終層はHv230〜260、引張強さ
80〜90Kg／mm2、0.2％耐力50〜60Kg／mm2、伸び率
15〜20％であつた。本発明のNo.１〜３の１層〜３
層までの組織はほとんどオーステナイトであつ
た。 次にNo.２に用いた被覆アーク溶接棒を用い、
JIS規格Z3155に規定されているＣ形拘束突合せ
溶接割れ試験方法（フイスコ割れ試験法）によ
り、被溶接材として板厚12mmのSUS410（13％Cr
鋼板）、Ｉ開先、ルートギヤツプ３mmとして、前
述と同じ溶接条件にてアーク溶接を行つた。この
溶接の結果、割れ率は約13％であり、同じ溶接条
件で行つたD309Moの割れ率が約10％であるのに
くらべこれとほぼ同じ値を示し、良好な溶接が得
られることが明らかとなつた。 以上、本発明の水力機器は耐潰食性及び溶接性
がともにすぐれた効果を有し、水車ランナーの如
くその表面が水によるキヤビテーシヨン・エロー
ジヨンを防止する肉盛溶接層によつて形成されて
いるので寿命が顕著に向上するというきわめて顕
著な効果が発揮されることが明らかである。
Claims (1)
- １ キヤビテーシヨン・エロージヨンを受ける鉄
系部材表面に、重量でC0.01〜0.2％、Si0.1〜１
％、Mn5〜20％、Ni2〜６％、Cr8〜20％、Co1
〜８％、及びMo1％以下を含み、残部Feからな
り、主にオーステナイト相を有する肉盛溶接層が
形成されていることを特徴とする水力機器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2669780A JPS56122669A (en) | 1980-03-05 | 1980-03-05 | Member having high errosion-corrosion resistance |
| US06/466,481 US4499158A (en) | 1980-03-05 | 1983-02-15 | Welded structural member having high erosion resistance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2669780A JPS56122669A (en) | 1980-03-05 | 1980-03-05 | Member having high errosion-corrosion resistance |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56122669A JPS56122669A (en) | 1981-09-26 |
| JPS6343462B2 true JPS6343462B2 (ja) | 1988-08-30 |
Family
ID=12200573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2669780A Granted JPS56122669A (en) | 1980-03-05 | 1980-03-05 | Member having high errosion-corrosion resistance |
Country Status (2)
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Also Published As
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