KR20220137123A

KR20220137123A - 용접 구조, 스테인리스강제 용접 구조물, 스테인리스강제 용접 용기 및 스테인리스강

Info

Publication number: KR20220137123A
Application number: KR1020227032117A
Authority: KR
Inventors: 도루 마츠하시; 나오히토 구마노
Original assignee: 닛테츠 스테인레스 가부시키가이샤
Priority date: 2020-03-25
Filing date: 2021-03-19
Publication date: 2022-10-11
Also published as: EP4129549A1; WO2021193479A1; TW202140812A; AU2021242774B2; AU2021242774A1; EP4129549A4; US20230126782A1; JP7343691B2; CN115335174A; CN115335174B; TWI780636B; JPWO2021193479A1

Abstract

제1 스테인리스강 부재(1)의 단부(11)와, 제2 스테인리스강 부재(2)의 단부 이외의 부위(12)를 용접한 용접 간극부(3)를 갖고, 용접 입열(23)이 제1 스테인리스강 부재(1)의 단부측에 행해져 이루어지고, 제1 스테인리스강 부재(1)의 단부측의 재료가 용접 금속부(6)로 구성되고, 용접 간극부(3)의 용접 금속부(6)와 소재의 경계부로부터 간극 최심부(4)까지의 길이 L_B가, 간극 최심부(4)로부터 폭 40㎛ 위치(5)까지의 간극 길이 L_C와의 관계가 L_C<L_B를 충족하는 것을 특징으로 하는 용접 구조. 당해 용접 구조를 갖는 스테인리스강제 용접 구조물 및 용접 용기. 또한 적어도 동판부에 사용하는, 고강도의 2상 스테인리스강.

Description

용접 구조, 스테인리스강제 용접 구조물, 스테인리스강제 용접 용기 및 스테인리스강

본 발명은 용접 간극을 갖는 용접 구조, 스테인리스강제 용접 구조물, 스테인리스강제 용접 용기 및 스테인리스강에 관한 것이다.

상수나 온수 등을 저장하는 구조물로서 그 우수한 내식성이나 강도 등으로부터 스테인리스강이 널리 사용되고 있다.

이와 같은 스테인리스강 구조체로서는 페라이트계 스테인리스강이 널리 사용되고 있다. 이것은, 내식성 중에서도 내응력 부식 균열성(내SCC성)이 우수한 것을 들 수 있으며, 특히 전기 온수기나 히트 펌프형 온수기의 저탕 탱크로서 페라이트계 스테인리스강이 사용되고 있다. 근년 들어, 쾌적한 입욕 환경의 제안을 위해 급탕압을 보다 고압화하려는 요망이 높아지고 있으며, 저탕 캔체 재료로서 종래 사용되어 온 페라이트계 스테인리스강의 대표예인 SUS444나 SUS445J1보다도 고강도화의 요망이 있다.

특허문헌 1에는 재료 고강도화의 예로서, Cr이나 Si, Ni를 첨가하여 강도를 높인 페라이트계 스테인리스강이 개시되어 있다.

그러나 본 예는 어디까지나 페라이트계 스테인리스강이며, 페라이트계 스테인리스강으로 고강도화하려고 하면, 본 문헌 1의 실시예에 기재되어 있는 바와 같이 24％ Cr에서 Si와 Ni양도 각각 2％ 정도 첨가가 필요해져, 원료 비용뿐만 아니라 페라이트계 스테인리스강 특유의 과제인 인성의 저하가, 강판의 제조 시나 캔체 등의 용접 구조물 제조 시에 있어서 문제가 될 수 있다.

또한 용접 구조물에서는 스테인리스강 특유의 간극 부식이 과제가 된다. 간극 부식은 간극 형상이 좁을수록 발생하기 쉬운 것이 알려져 있다. 게다가 용접 구조재의 경우에는 용접에 의한 템퍼 스케일이 발생하면, 그 스케일 조성에 따라서는 간극 부식을 더 유발하기 쉽다.

특허문헌 1에는 상기 기재가 있으며, 간극 구조로서는 7㎜의 간극 깊이와 최대 간극 간격 20㎛ 이하로 하는 것, 템퍼 스케일로서는 아르곤 백 가스 시일 없이 용접 본드 단부로부터 1㎜ 이내의 용접 간극부의 산화 스케일의 평균 Cr 비율이 전체 금속 원소의 비율로 20질량％ 이상을 갖는 것이 기재되어 있다.

그러나 본 예에서 제시되는 간극 구조는 극히 좁아 간극 부식이 매우 발생하기 쉬운 형상인 것, 또한 소지의 내식성을 저하시키는 아르곤 백 가스 실드 없음이 전제이며, 그것에 의해 용접 본드부 간극 내 템퍼 스케일이 형성되었을 때의 표면 산화 피막을 규정한 것이다.

그 외로서는, 특허문헌 2에는 간극 구조가 4㎜의 간극 깊이와 최대 간극 간격 30㎛ 이하이고, 템퍼 스케일로서는 백 실드 없이 본드 단부로부터 2㎜ 이내의 간극부 산화 스케일의 평균 Cr 비율을 높이는 것이 나타나 있다. 본 예도 간극 구조로서는 좁고, 또한 간극 내에 용접 본드부와 템퍼 스케일을 갖는다고 되어 있다.

또한 특허문헌 3에는 오스테나이트계 스테인리스강과 페라이트계 스테인리스강의 용접부를 향상시킨다는 방법이 나타나 있다. 이것은, 동판이나 경판이 페라이트계 스테인리스강인 경우에 필러(코어선)에 오스테나이트계 스테인리스강을, 또한 그 반대인 경우의 소위 이재 용접부에 관한 특허문헌이다. 그러나 본건은 용접 금속부의 금속 조직만을 규정하고 있으며, 그 조성은 언급이 없고, 또한 2상 스테인리스강의 기술도 없다.

또한 특허문헌 4에는 오스테나이트계 스테인리스강과의 용접부 내식성이 우수한 페라이트계 스테인리스강이 나타나 있다. 이것도 특허문헌 3과 마찬가지로, 동판이나 경판이 페라이트계 스테인리스강인 경우에 필러(코어선)에 오스테나이트계 스테인리스강을, 또한 그 반대인 경우의 소위 이재 용접부에 관한 특허문헌인데, 여기에는 페라이트계 스테인리스강의 조성이 규정되어 있을 뿐, 용접 간극부에 대한 기술이나 2상 스테인리스강의 기술도 없다.

일본 특허 공개 제2011-184732호 공보 일본 특허 공개 제2009-185382호 공보 일본 특허 공개 평6-11193호 공보 일본 특허 공개 제2010-202916 공보

본 발명은, 상수나 온수 등을 저장하는 구조물로서 TIG 용접부의 내식성이 우수한 스테인리스강제 TIG 용접 구조물에 관한 것이며, 용접 간극부를 갖는 용접 구조여도 간극 부식을 억제할 수 있는 용접 구조, 그것을 사용한 스테인리스강제 용접 구조물, 스테인리스강제 용접 용기, 및 그것들에 사용하는 스테인리스강을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 고강도의 스테인리스강제 TIG 용접 구조물이면 바람직하다.

부재끼리를 용접한 용접 구조에 있어서, 용접 금속부(6)와 강재(소재)의 경계를 본드부(9)라 칭하고, 강재 중에서 열영향을 받은 부분(열영향부)을 HAZ부(8)라고도 칭한다(도 1 참조).

본 발명자들은, 용접 간극부를 갖는 용접 구조가 형성된, 스테인리스강제의 용접 구조물 및 용기의 내식성 향상에 대해, 나아가 그것을 위한 고강도 스테인리스강에 대해 예의 연구를 거듭하였다. 그 결과, 먼저 용접 시에 발생하는 간극부에 있어서의 내식성, 즉 내간극 부식성을 향상시키기 위해 용접 구조에 있어서의 용접 금속부와 그 용접 간극 구조를 최적화하는 지견을 얻었다.

구체적으로는, 스테인리스강을 용접할 때 발생하는 열영향부(HAZ)를, 간극 부식의 영향 밖에 위치시킴으로써 회피하는 것이다.

스테인리스강은 일반적으로, 용접 열영향부(HAZ)에서 내식성이 저하되는 경향이 있다. 특히 2상 스테인리스강이나 오스테나이트계 스테인리스강을 사용한 용접 구조에서는, 재료의 성분이나 용접 조건에 따라 예민화를 발생시키는 경우가 있다. 페라이트계 스테인리스강에서도 Ti나 Nb 등의 예민화를 방지하는 소위 안정화 원소가 첨가된 고순도 페라이트계 스테인리스강에서는 통상적으로는 내식성 저하가 보이지 않지만, 용접 시의 실드 가스를 생략하였을 때는 내식성이 저하되는 경우가 있다. 이것의 대책으로서 각종 스테인리스강 조성의 개량이 가해지고 있으며, 그 재료를 사용함으로써 개선은 되어 왔다. 그러나 현실의 용접 시공에서는 입열이나 시공상의 변동 등에 의해, 안정적으로 HAZ부의 내식성을 담보하기에는 어려운 경우가 있다.

그 때문에, 재료와 더불어 용접 간극부의 구조로부터도 개선을 검토하였다. 그 결과, 용접부의 부식은 본드부 경계로부터 강재측으로 2㎜ 이내의 HAZ부에서 발생하는 것, 단 HAZ부를 간극 내로부터 벗어나게 해버리면, HAZ부에서의 부식은 발생해도 소위 간극 부식과 같은 자기 촉매적인 부식의 촉진은 발생하지 않아, 공식의 관통에 의한 누수의 우려는 극히 작아지는 것, 간극 부식이 발생하는 경우에는 간극 폭 40㎛의 위치보다 간극측에 발생하고, 그보다 외측에는 발생하지 않는 것을 지견한 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이 용접 간극부(3)는, 용접 구조에 있어서, 2개의 부재(도 1의 예에서는 경판(13)과 동판(14)) 사이에 간극(용접 간극부(3))이 형성된다. 간극의 가장 깊은 부분에서 2개의 부재가 접하는 위치를 간극 최심부(4)라 칭한다. 간극에 있어서, 간극 최심부(4)로부터의 거리가 멀어질수록 간극 폭이 커진다. 간극 폭이 40㎛인 위치를 폭 40㎛ 위치(5)라 칭한다. 상기와 같이 용접 금속부(6)와 소재의 경계부(본드부(9))가 폭 40㎛ 위치(5)보다도 외측(간극 최심부(4)의 반대측)에 위치하면, 환언하면 HAZ부(8)에서의 간극 폭이 40㎛보다도 크면, 간극 부식을 억제할 수 있음을 알 수 있었다.

예를 들어 도 1에 있어서, 용접 간극부(3)를 구성하는 부재 중에서 동판(14)에 대해, 상기와 같이 본드부(9)와 폭 40㎛ 위치(5)의 위치 관계를 조정함으로써 본 발명의 효과를 발휘할 수 있다. 상세는 후술한다.

본 발명의 용접 간극부를 갖는 용접 구조는, 용접 간극 구조를 갖는 것에서 우수한 내식성이 요망되는 경우에 유효하며, 그 구조는 특별히 따지지 않지만 특히 온수 캔체의 용기와 같은 경우에 유효하다.

또한 용접을 행할 때 용접 필러재를 사용하는 경우가 있는데, 그때 저탄소 오스테나이트계 스테인리스강을 사용함으로써 상기 용접 금속부의 내식성을 보다 향상시키는 것이 가능한 것도 지견하였다. 저탄소 오스테나이트계 스테인리스강은, 내식성을 향상시키는 Cr이나 Ni를 많이 포함하기 때문에, 용접 금속부의 내식성을 더 향상시키는 것이 가능해지는 것을 지견하였다.

한편, 급탕기 등의 용기에 대한 고압화의 요망에 대해, 소재의 고강도화가 요망되고 있다. 2상 스테인리스강은 페라이트 상과 오스테나이트 상의 복상 조직이고, 또한 일반적인 동일한 판 두께의 페라이트계 스테인리스강이나 오스테나이트계 스테인리스강과 비교하여 그 야금학적 특성으로부터 결정립이 미세화됨으로써 고강도를 갖는 것이 특징이다. 그 때문에, 종래 다용되어 온 페라이트계 스테인리스강보다도 고가의 원소를 다량으로 사용하지 않고 고강도의 재료를 제공할 수 있다. 이 2상 스테인리스강에서 고강도와 HAZ부 내식성 저하 억제가 가능한 성분을 예의 검토하여 최적의 성분 범위를 얻은 것이다.

또한 2상 스테인리스강은 내SCC성도 우수한 특징을 갖는다. 페라이트계 스테인리스강 정도의 SCC에 대한 면역성은 없지만, 범용의 오스테나이트계 스테인리스강인 SUS304 등보다도 우수한 것으로 알려져 있다. 그 점에서도, 과거에 SUS304에서는 SCC로 인한 누수 사례가 있는 저탕 캔체에도 적용이 가능해진다.

이상의 결과로부터 본 발명에 이른 것이며, 본 발명의 요지는 이하와 같다.

[1] 제1 스테인리스강 부재의 단부와, 제2 스테인리스강 부재의 단부 이외의 부위를 용접하여, 용접 간극부를 갖는 용접 구조이며, 용접 입열이 상기 제1 스테인리스강 부재의 단부측에 행해져 이루어지고, 상기 제1 스테인리스강 부재의 단부측의 재료가 용접 금속부로 구성되고, 그 용접 금속부와 소재의 경계부로부터 간극 최심부까지의 길이 L_B가, 간극 최심부로부터 간극 폭 40㎛까지의 간극 길이 L_C와의 관계에서 L_C<L_B를 충족하는 것을 특징으로 하는 용접 구조.

[2] 용접 시의 용접재로서 저탄소 오스테나이트계 스테인리스강 또는 2상 스테인리스강을 사용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 [1]에 기재된 용접 구조.

[3] 상기 제1 스테인리스강 부재와 제2 스테인리스강 부재 중 한쪽 또는 양쪽이,

질량％로,

C: 0.001 내지 0.050％, P: 0.035％ 이하, S: 0.01％ 이하, Si: 0.01 내지 1.50％, Mn: 0.1％ 이상 8.0％ 미만, Cr: 20.0 내지 26.0％, Ni: 0.5 내지 7.0％, Mo: 0.1 내지 4.0％, N: 0.10 내지 0.25％, V: 0.01 내지 0.30％, Nb: 0.001 내지 0.300％, W: 0.01 내지 1.00％, Cu: 0.01 내지 2.00％ 및 Al: 0.001 내지 0.100％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고, 이하 (1)식을 충족하고, 인장 강도가 700㎫ 이상인 것을 특징으로 하는 [1] 또는 [2]에 기재된 용접 구조.

V+8W+5Nb+N+5C≥0.50 … (1)

단 V, W, Nb, N, C는 각각의 원소의 함유량(질량％)으로 한다.

[4] 상기 Fe의 일부 대신, Ti: 0.005 내지 0.300％, Co: 0.01 내지 1.00％, Ta: 0.005 내지 0.200％, Zr: 0.001 내지 0.050％, Hf: 0.001 내지 0.080％, Sn: 0.001 내지 0.100％, Sb: 0.001 내지 0.100％, B: 0.0001 내지 0.0050％, Ca: 0.0005 내지 0.0050％, Mg: 0.0001 내지 0.0030％, 및 REM: 0.005 내지 0.100％ 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 [3]에 기재된 용접 구조.

[5] [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 용접 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 스테인리스강제 용접 구조물.

[6] [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 용접 구조를 갖는 스테인리스강제 용접 용기이며,

상기 제1 스테인리스강 부재가 통형의 동판이고, 상기 제2 스테인리스강 부재가 프레스 성형된 경판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 스테인리스강제 용접 용기.

[7] [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 용접 구조, [5]에 기재된 스테인리스강제 용접 구조물, [6]에 기재된 스테인리스강제 용접 용기 중 어느 것에 있어서, 상기 제1 스테인리스강 부재와 제2 스테인리스강 부재 중 한쪽 또는 양쪽에 사용하는 스테인리스강이며,

질량％로,

C: 0.001 내지 0.050％, P: 0.035％ 이하, S: 0.01％ 이하, Si: 0.01 내지 1.50％, Mn: 0.1％ 이상 8.0％ 미만, Cr: 20.0 내지 26.0％, Ni: 0.5 내지 7.0％, Mo: 0.1 내지 4.0％, N: 0.10 내지 0.25％, V: 0.01 내지 0.30％, Nb: 0.001 내지 0.300％, W: 0.01 내지 1.00％, Cu: 0.01 내지 2.00％ 및 Al: 0.001 내지 0.100％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고, 이하 (1)식을 충족하고, 인장 강도가 700㎫ 이상인 것을 특징으로 하는 스테인리스강.

V+8W+5Nb+N+5C≥0.50 … (1)

단 V, W, Nb, N, C는 각각의 원소의 함유량(질량％)으로 한다.

[8] 상기 Fe의 일부 대신, Ti: 0.005 내지 0.300％, Co: 0.01 내지 1.00％, Ta: 0.005 내지 0.200％, Zr: 0.001 내지 0.050％, Hf: 0.001 내지 0.080％, Sn: 0.001 내지 0.100％, Sb: 0.001 내지 0.100％, B: 0.0001 내지 0.0050％, Ca: 0.0005 내지 0.0050％, Mg: 0.0001 내지 0.0030％, 및 REM: 0.005 내지 0.100％ 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 [7]에 기재된 스테인리스강.

본 발명에 따르면, 용접 간극부의 내식성이 우수한 용접 구조, 스테인리스강제 용접 구조물, 스테인리스강제 용접 용기 및 스테인리스강을 제공할 수 있다.

도 1은 용접 간극부의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 2는 용접 시험편의 전체도를 도시하는 단면도이다.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명자들은, 용접 간극부의 내식성이 우수하고, 더 바람직하게는 고강도인 고압 용기와 그 스테인리스강에 대해 예의 개발을 진행한 결과, 이하를 지견하였다.

1. 스테인리스강을 사용한 용접 구조체의 간극 부식에 대한 고내식화에는 용접 금속과 그 간극 구조의 최적화에 의해 달성하는 지견을 얻었다. 도 1은, 용접 용기의 경판(13)과 동판(14)의 용접 접합부에 형성되는 용접 간극부(3)를 도시하는 도면이다. 동판(14)(이하 총칭하여 제1 스테인리스강 부재(1)라고도 함)의 단부와, 경판(13)(이하 총칭하여 제2 스테인리스강 부재(2)라고도 함)의 단부 이외의 부위가 용접된다. 용접 입열(23)이 용접 간극부(3)의 동판(14)의 측으로부터 동판(14)(제1 스테인리스강 부재(1))의 단부측에 행해진다. 그 결과, 용접 간극부(3)의 용접 구조에 있어서, 제1 스테인리스강 부재(1)(동판(14))의 단부측의 재료가 용접 금속부(6)로 구성되게 된다. 구체적으로는, 도 1의 용접 간극부의 구조를 도시하는 단면도에 나타낸 바와 같이, 용접 금속부(6)와 소재의 경계부(본드부(9))로부터 간극 최심부(4)까지의 길이를 L_B라 하고, 간극 최심부(4)로부터 폭 40㎛ 위치(5)까지의 간극 길이를 L_C라 하여, 이 관계와 내간극 부식성의 관계를 정밀히 조사하였다.

부식 시험으로서는 Cl^-; 600ppm, Cu²⁺; 2ppmCu²⁺ 시험액에서 80℃, 산소 취입으로 하고 2주간 연속 침지로 하였다. 또한 시험액은 1주간 후에 교환하였다.

그 결과, 용접의 HAZ부(8)를 간극부(폭 40㎛ 위치(5)보다도 간극 최심부(4)측)에 위치하지 않는 구조로 함으로써 간극 부식을 회피할 수 있음을 지견하였다. 이는, 용접 금속부(6)와 소재의 경계부(본드부(9))로부터 간극 최심부(4)까지의 길이 L_B가, 간극 최심부(4)로부터 폭 40㎛ 위치(5)까지의 간극 길이 L_C와의 관계가 L_C<L_B를 충족함으로써 얻어진 것이다. 간극 부식은 간극 폭이 40㎛보다 좁은 경우에 발생하는 경우가 있는 것이 알려져 있는데, 간극 폭이 40㎛보다 넓은 장소에서는, HAZ부(8)여도 간극 부식이 발생하지 않는 것도 밝혔다. 그 때문에, 가령 2상 스테인리스강 용접부의 HAZ부에서 내식성 저하가 발생한 경우에도 L_C<L_B를 충족하고 있으면, HAZ부의 표층에서 공식은 발생하였다고 해도 간극 부식이 발생하지 않는 위치이기 때문에, 적어도 자기 촉매적으로 부식이 진전되는 간극 부식은 피할 수 있게 되어, 누수에 의한 손상은 피하는 것이 가능해진다.

2. 전술한 바와 같이 도 1에 있어서, 용접 간극부(3)를 구성하는 부재 중에서 동판(14)(제1 스테인리스강 부재(1))의 단부측의 부재에 대해 본드부(9)와 폭 40㎛ 위치(5)의 위치 관계를 조정하기만 하면, 경판(13)(제2 스테인리스강 부재(2))의 HAZ부가 간극 최심부에 가까운 위치에 존재하였다고 해도 본 발명의 효과를 발휘할 수 있다. 또한 용접 간극부(3)를 구성하는 경판(13)(제2 스테인리스강 부재(2))에도 HAZ는 존재하는데, 그 위치는 간극 최심부 부근이 된다. 만약 간극 부식이 발생한 경우에도, 간극 부식은 일반적으로 40㎛ 위치(5)의 간극 근방에서 주로 진행되기 때문에 경판(13)의 HAZ부에 대한 영향은 작다.

3. 상기 내간극 부식성이 우수한 용접 간극부를 갖는 용접 구조는, 내간극 부식성이 요구되는 일반적인 스테인리스강제 용접 구조물 일반에 적용 가능하다. 특히 동판과 경판으로 구성되는, 온수 캔체와 같은 스테인리스강제 용접 용기에 있어서 적합하다. 도 1에 도시한 바와 같은, 용접 용기의 경판(13)과 동판(14)의 용접 접합부에 용접 간극부(3)가 형성되어 있는 용접 용기에 있어서, 용접 간극부(3)의 동판(14)측이 간극부 외측(21)이고, 용접 간극부(3)의 경판(13)측이 간극부 내측(22)이다.

4. 용접 시에 용접 필러재를 사용하는 경우가 있는데, 그때 저탄소 오스테나이트계 스테인리스강 또는 2상 스테인리스강을 사용함으로써 상기 용접 금속부(6)의 내식성을 보다 향상시키는 것이 가능한 것을 지견하였다. 저탄소 오스테나이트계 스테인리스강은 용접 시의 부식 속도를 저감시키는 Ni를 많이 포함하기 때문에, 용접 금속부(6)의 내식성을 더 향상시키는 것이 가능해진다. 구체적으로는, 일반적인 저탄소 오스테나이트계 스테인리스강의 용접 필러재인 Y309L의 개략 조성은 Cr: 24％, Ni: 약 13％이기 때문에, 용접 금속부(6)의 내식성을 상대적으로 높이는 것이 가능해진다. 또한 용접재로서의 2상 스테인리스강은, 특히 동판이나 경판에 2상 스테인리스강을 사용하는 경우에 용접 금속부(6)의 내식성 및 강도의 면에서 적합하다. 구체적으로는, 일반적인 2상 스테인리스강의 용접 필러재인 YS2209의 개략 조성은 Cr: 약 22％, Ni: 약 9％, Mo: 약 3％, N: 0.1％이다.

5. 이들 용접 구조물 및 용기의 고압화 요망에 대해, 고강도 스테인리스강으로서 인장 강도가 700㎫ 이상인 재료가 바람직하며, 그 재료로서 2상 스테인리스강이 적합하다고 하여, 그 성분 최적화에 의해 고강도화의 가능성을 찾아내었다. 구체적으로는 V, W, Nb, N, C가 인장 강도에 특히 유효하며, 그 성분으로서 이하 식과 같이 최적화한 것이다.

V+8W+5Nb+N+5C≥0.50

단 V, W, Nb, N, C는 각각의 원소의 함유량(질량％)으로 한다.

또한 본 발명에 있어서의 고압 용기용 고강도 스테인리스강으로서 2상 스테인리스강이 적합하다고 하고 있지만, 2상 스테인리스강은 프레스 성형성이 떨어지기 때문에, 프레스 성형되는 경판에 대한 가공이, 그 형상에 따라서는 가공할 수 없는 경우가 있다. 이 경우에는 2상 스테인리스강에 적합한 경판 형상으로의 변경이 바람직하지만, 금형의 변경은 시험 제작 시간과 금형 교환의 비용이 필요해진다. 이를 회피하는 수단의 하나로서, 경판에는 종래와 같이 범용의 페라이트계 스테인리스강 또는 오스테나이트계 스테인리스강을 사용함으로써 고압 용기의 고압화와 용기의 제조성 개선을 달성 가능한 것도 지견하고 있다. 이는, 경판에서는 프레스 성형에 의해 일반적으로 사발형의 형상이기 때문에, 그 형상에 의해 고압력에 견디는 것이 가능하고, 경판만 범용의 페라이트계 스테인리스강 또는 오스테나이트계 스테인리스강으로 해도 고압 용기로서의 요구 성능은 담보할 수 있다. 또한 여기서의 페라이트계 스테인리스강이나 오스테나이트계 스테인리스강이란, 고압 용기의 내용물에 따른 내식성을 갖는 것으로 한다. 구체적으로는, 상수의 온수 저탕인 경우에는 SUS444나 SUS445J1/J2, SUS315J1/J2가 적합하다. 물론 고강도를 필요로 하지 않는 경우에는, 제1 스테인리스강 부재와 제2 스테인리스강 부재의 어느 것에 대해서도 페라이트계 스테인리스강이나 오스테나이트계 스테인리스강을 사용할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 용접 구조에 있어서의 제1 스테인리스강 부재와 제2 스테인리스강 부재의 바람직한 성분 조성, 본 발명의 스테인리스강의 성분 조성에 대해 상세히 설명한다.

먼저 본 강은, 바람직하게는 2상 조직을 갖는 스테인리스강으로 한다. 2상 조직으로 함으로써 결정립 미세화 및 복상 조직화의 효과로 고강도의 재료가 얻어진다. 또한 더한층의 고강도화에 대해서는, 상기와 같이 V, W, Nb, N, C를 적정한 양으로 첨가함으로써 700㎫ 이상의 고강도재를 얻을 수 있다.

C는 고강도화에 기여하는 원소 중 하나이다. 단, 과잉의 첨가는 내입계 부식성 및 가공성을 저하시킨다. 이 때문에 C의 함유량은 0.001％ 내지 0.050％인 것이 보다 바람직하다. 바람직하게는 하한이 0.005％이고 상한이 0.040％, 보다 바람직하게는 하한이 0.008％이고 상한이 0.030％인 것이 보다 바람직하다.

N은, C와 마찬가지로 고강도화에 대한 기여가 크다. 단, 이것도 C와 마찬가지로 과잉의 첨가는 내입계 부식성, 가공성을 저하시킨다. 이 때문에 N의 함유량은 0.10％ 내지 0.25％로 하였다. 바람직하게는 하한이 0.12％이고 상한이 0.22％, 보다 바람직하게는 하한이 0.15％이고 상한이 0.20％인 것이 보다 바람직하다.

Nb는, C, N의 안정화 원소로서 용접부의 입계 부식을 억제하는 것으로 알려져 있는데, 소재의 강도를 향상시키는 것으로도 알려져 있다. 한편, 과잉의 첨가는 과도하게 강도를 향상시켜 가공성을 저하시키는 문제가 발생하는 경우도 있고, 또한 비용도 상승하는 문제가 있다. 그 때문에 Nb의 함유량은 0.001 내지 0.300％로 한다. 바람직하게는 하한이 0.002％이고 상한이 0.200％, 보다 바람직하게는 하한이 0.003％이고 상한이 0.100％이다.

V는, 전술한 Nb와의 복합 첨가에 의해 고강도화에 기여할 뿐만 아니라 내식성을 개선하는 작용도 갖는다. 단, V의 과도한 첨가는 가공성을 저하시키는 데다 내식성 향상 효과도 포화된다. 그 때문에 그 첨가량은 0.01 내지 0.30％로 한다. 바람직하게는 하한이 0.05％이고 상한이 0.25％, 보다 바람직하게는 하한이 0.10％이고 상한이 0.20％이다.

기타 원소에 대해 언급한다.

Si는 탈산 원소로서 중요한 원소이며, 내식성, 내산화성의 향상에도 유효하다. 과잉의 첨가는 제조성을 저하시킨다. 그 때문에 Si의 함유량은 0.01 내지 1.50％로 하였다. 또한 Si는, 상기와 같이 탈산을 위한 필수 원소이기 때문에 0.05％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. Si 함유량은, 보다 바람직하게는 하한이 0.10％이고 상한이 1.10％이다.

Mn은, 오스테나이트 안정화 원소로서 2상 스테인리스강에는 중요한 원소이지만, 과잉으로 첨가하면 부식의 기점이 되는 MnS를 생성하기 쉬워져 내식성을 저하시킨다. 이 때문에 Mn의 함유량을 0.1％ 이상 8.0％ 미만으로 하였다. 보다 바람직하게는 하한이 1.0％이고 상한이 6.0％이다.

P는, 용접성, 가공성을 저하시킬 뿐만 아니라 입계 부식을 발생시키기 쉽게 하기 때문에 낮게 억제할 필요가 있다. 그 때문에 P의 함유량을 0.035％ 이하로 하였다. 보다 바람직하게는 하한이 0.001％이고 상한이 0.02％이다.

S는, CaS나 MnS 등의 부식의 기점이 되는 수용성 개재물을 생성시키기 때문에 저감시킬 필요가 있다. 그 때문에 S의 함유량은 0.01％ 이하로 한다. 단, 과도한 저감은 비용의 악화를 초래한다. 이 때문에 S의 함유량은, 하한이 0.0001％이고 상한이 0.005％인 것이 보다 바람직하다.

Cr은, 스테인리스강의 내식성을 확보하는 데에 있어서 가장 중요한 원소이며, 또한 페라이트 조직을 안정화시키는 효과를 갖는다. 그러나 과잉의 첨가는 가공성, 제조성을 저하시키고, 또한 원료 비용도 증가시킨다. 그 때문에 Cr의 함유량은 20.0％ 내지 26.0％로 하였다. 보다 바람직하게는 하한이 21.0％이고 상한이 25.0％이다.

Mo는, 부동태 피막의 보수에 효과가 있으며 내식성을 향상시키는 데에 매우 유효한 원소이다. 또한 Mo는, Cr과 함께 함유됨으로써 내공식성을 향상시키는 효과가 있다. 그러나 Mo를 과잉으로 첨가시키면 가공성이 현저하게 저하되고 비용이 높아진다. 이 때문에 Mo의 함유량은 0.1 내지 4.0％로 하였다. 바람직하게는 하한이 0.2％이고 상한이 3.0％이다.

Cu는, 일반적으로 활성 용해 속도를 저하시킬 뿐만 아니라 재부동태화를 촉진하는 효과를 갖는다. 그러나 과도한 첨가는 Cu가 부식을 촉진하는 경우도 있다. 그 때문에 Cu는 0.01 내지 2.00％로 하였다. 보다 바람직하게는 하한이 0.10％이고 상한이 1.50％이다.

Ni는, 오스테나이트 조직을 안정화시키는 것에 더해 활성 용해 속도를 억제시키는 효과를 갖는다. 단, Ni의 과잉의 첨가는 가공성을 저하시키고, 또한 원료 가격을 높여 버린다. 그 때문에 Ni의 함유량은 0.5％ 내지 7.0％이며, 보다 바람직하게는 하한이 0.8％이고 상한이 6.0％이다.

W는 내식성을 향상시키는 효과를 갖는다. 그러나 과도한 첨가는 비용 증가나 가공성의 저하를 야기한다. 그 때문에 W는 0.01 내지 1.00％로 하였다.

Al은 탈산 원소로서 중요하며, 또한 비금속 개재물의 조성을 제어하여 조직을 미세화하는 효과도 있다. 그러나 Al의 과잉의 첨가는, 금속 정련 시의 비금속 개재물의 조대화를 초래하여 제품의 흠집 발생의 기점이 될 우려도 있다. 그 때문에 Al 함유량은 0.001％ 내지 0.100％로 하였다. 보다 바람직하게는 하한이 0.007％이고 상한이 0.080％이다.

본 발명의 스테인리스강은, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어진다. 상기 Fe의 일부 대신, 하기 선택 원소를 더 함유해도 된다. 이하에 선택 원소의 범위를 기재한다.

Ti는, C, N을 고정하고 용접부의 입계 부식을 억제하여 가공성을 향상시키는 데에 있어서 매우 중요한 원소이다. 그러나 Ti는 Al과 마찬가지로 용접부의 산화 피막의 균일화를 저해하여 제조 시의 표면 흠집의 원인이 된다. 이 때문에 Ti 함유량의 범위를 0.005％ 내지 0.300％로 하였다. 보다 바람직하게는 하한이 0.010％이고 상한이 0.200％이다.

Co는, 강의 인성과 내식성을 높이기 위해 유효한 원소이지만 고가의 원소여서 과잉의 첨가는 비용을 증가시킨다. 그 때문에 Co 함유량은 0.01％ 내지 1.00％로 하였다. 보다 바람직하게는 하한이 0.02％이고 상한이 0.50％이다.

Sn 및 Sb는, 내간극 부식성을 개선할 뿐만 아니라 부식 발생 시의 용해 속도 억제 효과를 갖기 때문에, 이 중 1종 또는 2종이 필요에 따라 첨가된다. 단, 과도한 첨가는 가공성을 저하시키는 데다 내식성 향상 효과도 포화되기 때문에 그 함유량은 각각 0.001 내지 0.100％로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 하한이 0.005％이고 상한이 0.050％이다.

Zr은, V와 마찬가지로 내간극 부식성을 개선할 뿐만 아니라 C, N의 안정화 원소로서의 효과도 갖기 때문에 필요에 따라 첨가된다. 단, Zr의 과도한 첨가는 가공성을 저하시키는 데다 내식성 향상 효과도 포화된다. 그 때문에 Zr의 함유량은 0.001％ 내지 0.05％로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 하한이 0.005％이고 상한이 0.03％이다.

Hf는, Zr과 마찬가지로 강한 질화물 생성 원소이며, 결정립 미세화 효과를 갖는 원소이다. 단 고가의 원소여서 비용을 상승시킨다. 그 때문에 Hf는 0.001％ 내지 0.080％로 한다. 바람직하게는 하한이 0.003％이고 상한이 0.010％이다.

B는, 2차 가공 취성 개선에 유효한 입계 강화 원소이기 때문에 필요에 따라 첨가된다. 단 과도한 첨가는 페라이트를 고용 강화하여 연성 저하의 원인이 되기 때문에, B를 첨가하는 경우에는 0.0001％ 내지 0.0050％로 한다. 보다 바람직하게는 하한이 0.0002％이고 상한이 0.0020％이다.

Ta는 내식성을 향상시키는 효과를 갖는다. 그러나 과도한 첨가는 비용 상승이나 가공성의 저하를 발생시킨다. 그 때문에 Ta는 0.005 내지 0.200％로 하였다.

Ca는 제강 공정에서의 탈황에 유효한 원소이다. 그러나 과도한 첨가는 내식성의 저하나 제조성의 악화를 초래한다. 그 때문에 Ca는 0.0005 내지 0.0050％로 하였다.

Mg는 조직을 미세화하여 가공성, 인성의 향상에도 효과를 갖는다. 그러나 과도한 첨가는 비용이나 제조성을 악화시킨다. 그 때문에 Mg는 0.0001 내지 0.0030％로 하였다.

REM은 강의 열간 가공성을 개선하는 원소이지만, 한편으로 과잉의 함유는 반대로 열간 가공성 및 인성을 저하시킨다. 그 때문에, 첨가시키는 경우에는 0.005 내지 0.100％이다. 여기서 REM의 함유량이란, La나 Ce 등의 란타노이드계 희토류 원소의 함유량의 총합으로 한다.

또한 본 발명의 기술적 특징은, 용접부의 구조와 그것에 사용하는 스테인리스강에 있다. 그 때문에, 본 명세서에서는 저탕 캔체를 예로 들었지만 이에 한정되는 것은 아니며, 용접이 실시되어 경판과 동판으로 구성되는 스테인리스강제 용기 전반에 적용되는 것이다. 또한 피용접재의 판 두께 t는 특별히 한정되는 것은 아니며, 일반적으로 사용되고 있는 박판 재료 0.4 내지 5㎜의 범위 내에서 적절히 정할 수 있다. 또한 이 판 두께는 상기에 한정되는 것은 아니다.

실시예

<실시예 1>

상기 지견을 얻기 위해 먼저 용접 간극부에 있어서의 용접 금속의 구조와 내간극 부식성을 평가하였다.

공시재는, 실험실용 진공 용해로에 의해 표 1에 나타내는 바와 같은 3강종을 용제하고, 압연·열처리에 의해 0.8㎜ 두께의 실험실용 냉연판을 제조하였다.

용접 시험편은, 이 공시재의 표면을 #600 에머리 페이퍼로 습식 연마 마무리로 처리한 후, 40㎜ 폭×200L㎜(제2 스테인리스강 부재(2))와 55㎜ 폭×200L㎜(제1 스테인리스강 부재(1))로 절단한 것을 사용하였다. 간극의 개구각을 부여하기 위해 이 폭 55㎜재(제1 스테인리스강 부재(1)) 중 15㎜의 위치에서 굽힘 가공하고, 도 2와 같이 40 폭의 평판(제2 스테인리스강 부재(2))과 조합하여, 굽힘 가공재(제1 스테인리스강 부재(1))의 단부(11)와 판재(제2 스테인리스강 부재(2))의 평면부(단부 이외의 부위(12))를 TIG 용접하였다. 이때, 굽힘 가공에서의 각도를 조정함으로써 간극 폭이 40㎛가 되는 간극 깊이(간극 최심부(4)와 40㎛ 위치(5) 사이의 거리 L_C(도 1 참조))는 약 0.8 내지 3㎜였다. 용접재는 시판 중인 309L 및 YS2209를 사용하였다.

도 2에 도시한 바와 같이 제1 스테인리스강 부재(1)의 단부(11)측에 입열하였다(용접 입열(23)). 용접 조건은, 이송 속도 50cm/min으로 하고, 실드에는 Ar을 사용하고, 토치측은 유량 15L/min, 애프터 가스는 20L/min으로 고정하고, 이면의 가스는, 실드 실시 시에는 유량 5L/min으로 하였다. 전류값은 50 내지 120A에서 변화시켜 용접 금속부(6)의 길이를 변화시켜서, 본드부(9)의 위치를 조정하였다(도 1 참조). 이때의 용접 간극부의 단면 형상 모식도를 도 1에 도시한다. 이 도면과 같이 제1 스테인리스강 부재(1)의 단부측에 있어서, 용접 금속부(6)와 소재의 경계부(본드부(9))로부터 간극 최심부(4)까지의 길이를 L_B로 규정하고, 간극 최심부로부터 폭 40㎛ 위치(5)까지의 길이를 간극 길이 L_C로 규정하여 그 값을 비교하였다.

내식성 평가 시험편은 본 재료로부터 용접 길이 방향으로 20㎜의 크기로 절단하였다. 절단 단부면은 #600의 에머리 습식 연마 처리를 실시하였다. 간극면측만을 시험 환경에 노출시키기 위해, 용기로서 외면측에 해당하는 토치측 용접 금속부는 내열 실리콘 수지로 코팅하였다. 부식 시험액으로서는, NaCl 외에 산화제로서 CuCl₂ 시약을 사용하고, Cl^-는 600ppm, Cu²⁺는 2ppmCu²⁺가 되도록 조정한 시험액을 사용하였다. 또한 Cu²⁺는 환경의 산화성을 조정하기 위해 첨가하였으며, 2ppm의 농도는 일반적인 온수 환경을 모의한 농도 중 하나이다. 침지 조건은 80℃, 산소 취입으로 하고 2주간 연속 침지로 하였다. 또한 시험액은 1주간 후에 교환하였다.

시험 후의 공식 및 간극 부식 깊이는, 광학 현미경을 사용한 초점 심도법에 의해 측정하였다. 또한 공식 및 간극 내의 부식 측정은, 용접 금속부를 깎아 간극부를 개방하고 나서 행하였다. 공식 및 간극 부식은 최대 10점 측정하고, 그 최댓값을 최대 부식 깊이로 하였다. 이때의 최대 부식 깊이가 50㎛ 이하인 경우를 합격(A), 그 이외를 불합격(X)으로 하였다. 최대 부식 깊이가 20㎛ 미만인 경우에는 특히 양호(S)로 하였다.

상기 실험 결과를 표 1의 조건 1-1 내지 1-19에 기재한다.

먼저 SUS821J1 상당 강을 사용한 결과를 그 중 1-1 내지 15에 나타낸다. 용접 필러를 사용하지 않는 경우에는, 용접 금속부(6)와 소재의 경계부로부터 간극 최심부(4)까지의 길이 L_B가 간극 최심부(4)로부터 폭 40㎛ 위치(5)까지의 간극 길이 L_C보다 큰, 즉 L_C<L_B를 충족하는 조건 1-1 및 1-3의 경우에는, 부식 깊이는 30㎛ 정도로, 기준으로 하는 50㎛ 이하여서 양호한 결과를 나타내었다. 한편, L_C<L_B를 충족하지 않는 조건 1-2에서는 부식 깊이가 88㎛로, 기준을 초과하여 내식성이 떨어지는 결과가 되었다.

또한 용접 필러로서 309L을 사용한 경우에는, L_C<L_B를 충족하는 조건인 조건 1-4 내지 7에서는, 부식 시험에서의 부식 깊이는 50㎛ 이하를 나타내었다. 한편, L_C<L_B를 충족하지 않는 조건 1-8, 9에서는, 부식 깊이가 기준값을 초과하는 값이 되었다.

또한 용접 필러로서 YS2209를 사용한 경우에도, L_C<L_B를 충족하는 조건인 조건 1-10 내지 13에서는, 부식 시험에서의 부식 깊이는 50㎛ 이하를 나타내었다. 한편, L_C<L_B를 충족하지 않는 조건 1-14, 15에서는, 부식 깊이가 기준값을 초과하는 값이 되었다.

강종으로서 SUS445J1 상당 강 및 SUS315J2 상당 강을 사용한 결과를 1-16 내지 19에 나타낸다. 용접 필러를 사용한 1-4 및 1-8과 동일한 조건으로 시험편을 제작한 결과에서는, 상기 결과와 마찬가지로 L_C<L_B를 충족하는 1-16과 18에서는, 부식 시험에서의 부식 깊이는 50㎛ 이하를 나타내었다. 한편, L_C<L_B를 충족하지 않는 조건 1-17, 19에서는, 부식 깊이가 기준값을 초과하는 값이 되었다.

또한 어느 조건에 대해서도, 간극부 내측(22)의 부재인 제2 스테인리스강 부재(2)에 관해서는, 용접 간극부(3)에 있어서도 간극 부식은 관찰되지 않았다.

<실시예 2>

다음으로, 고강도 스테인리스강을 사용한 경우의 실험 결과를 기재한다.

표 2에 나타내는 성분의 스테인리스강을 실험실용 진공 용해로에 의해 용제하고, 압연·열처리에 의해 0.8㎜ 두께의 실험실용 냉연판을 제조하였다. 또한 표 2의 No.2-9는, Cr 함유량이 낮아 「스테인리스강」으로서의 범주로부터는 벗어나는 성분이다.

이 공시재 0.8㎜ 두께를 사용하여 JIS Z 2241:1998에 규격되는 5호 시험편을 제작하고, 동일 규격 내에서 인장 시험을 실시하여 그 인장 강도를 도출하였다.

표 2에 이들 성분과 그 인장 강도 ㎫, 및 성분 V·W·Nb·N·C로부터 도출되는 (1)식 좌변; V+8W+5Nb+N+5C의 값을 기재한다. 이것으로부터, (1)식이 기준값인 0.50 이상을 충족하는 No.2-1 내지 7 및 2-9, 2-12 내지 15의 경우에는, 인장 강도는 700㎫를 초과하는 것이 나타나 있다. 한편, 각 성분은 규정값을 충족하기는 하지만 (1)식을 충족하지 않는 No.2-8, N 및 (1)식을 충족하지 않는 No.2-10, V, W, Nb 및 (1)식을 충족하지 않는 No.2-11(참고예)에서는, 인장 강도의 기준은 충족하지 않았다.

이들 재료를 사용하여, 표 1의 1-4와 동일한 용접 형상이 되도록 용접하여 그 용접 간극 시험편을 제작하였다. 용접 필러도 마찬가지로 309L과 YS2209를 사용하였다. 또한 이들 용접 간극 시험편을 전술한 것과 동일한 조건의 부식 시험에 제공하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다. 본 용접 형상은 L_C<L_B를 충족하고 있기 때문에, 재료의 조성이 기준 범위이면 용접 필러에 관계없이 부식 시험 후의 부식 깊이도 기준인 50㎛ 이하여서 양호한 결과가 얻어졌다. 한편, 내식성에 대한 기여가 큰 Cr이 하한을 하회하여 「스테인리스강」으로서의 범주로부터 벗어나는 2-9(비교예)에서는, 부식 시험에서의 부식 깊이가 기준인 50㎛를 상회하여 내식성이 떨어지는 결과가 되었다.

이상과 같이, 본 발명에 의해 용접 간극 조성 및 구조를 적정화함으로써 용접 간극부의 내식성이 우수한 용접 구조물 및 용기를 제공할 수 있으며, 나아가 고압화의 요망에 대해 적절한 고강도 스테인리스강을 제공할 수 있음을 밝힌 것이다.

본 발명의 용접 구조물 및 고압 용기(용접 용기)로서는, 전술한 히트 펌프식 온수기 등에 사용되는 저탕 캔체에 더해, 냉수나 온수를 저장하는 각종 저수·저탕 및 그 밖의 액체를 보관하는 탱크나 조와 같이, 경판과 동판을 갖는 용접부를 갖는 용기 전반에 적합하게 사용할 수 있다. 그 밖에 열교환기 등의 용접 간극 구조를 가져 내간극 부식성이 요구되는 용도에도 적합하다. 용기의 고압화를 위한 고강도 스테인리스강으로서 성분을 적정화한 2상 스테인리스강을 예시하였지만, 인장 강도가 700㎫ 이상이며, 또한 용접 간극부의 형상이 제어되어 있으면 그 밖의 고강도 스테인리스강이라도 적용이 가능하다.

1: 제1 스테인리스강 부재
2: 제2 스테인리스강 부재
3: 용접 간극부
4: 간극 최심부
5: 40㎛ 위치
6: 용접 금속부
8: HAZ부
9: 본드부
11: 단부
12: 단부 이외의 부위
13: 경판
14: 동판
21: 간극부 외측
22: 간극부 내측
23: 용접 입열

Claims

제1 스테인리스강 부재의 단부와, 제2 스테인리스강 부재의 단부 이외의 부위를 용접하여, 용접 간극부를 갖는 용접 구조이며, 용접 입열이 상기 제1 스테인리스강 부재의 단부측에 행해져 이루어지고, 상기 제1 스테인리스강 부재의 단부측의 재료가 용접 금속부로 구성되고, 그 용접 금속부와 소재의 경계부로부터 간극 최심부까지의 길이 L_B가, 간극 최심부로부터 간극 폭 40㎛까지의 간극 길이 L_C와의 관계에서 L_C<L_B를 충족하는 것을 특징으로 하는 용접 구조.
제1항에 있어서,
용접 시의 용접재로서 저탄소 오스테나이트계 스테인리스강 또는 2상 스테인리스강을 사용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 스테인리스강 부재와 제2 스테인리스강 부재 중 한쪽 또는 양쪽이,
질량％로,
C: 0.001 내지 0.050％, P: 0.035％ 이하, S: 0.01％ 이하, Si: 0.01 내지 1.50％, Mn: 0.1％ 이상 8.0％ 미만, Cr: 20.0 내지 26.0％, Ni: 0.5 내지 7.0％, Mo: 0.1 내지 4.0％, N: 0.10 내지 0.25％, V: 0.01 내지 0.30％, Nb: 0.001 내지 0.300％, W: 0.01 내지 1.00％, Cu: 0.01 내지 2.00％ 및 Al: 0.001 내지 0.100％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고, 이하 (1)식을 충족하고, 인장 강도가 700㎫ 이상인 것을 특징으로 하는 용접 구조.
V+8W+5Nb+N+5C≥0.50 … (1)
단 V, W, Nb, N, C는 각각의 원소의 함유량(질량％)으로 한다.
제3항에 있어서,
상기 제1 스테인리스강 부재와 제2 스테인리스강 부재 중 한쪽 또는 양쪽이,
상기 Fe의 일부 대신, Ti: 0.005 내지 0.300％, Co: 0.01 내지 1.00％, Ta: 0.005 내지 0.200％, Zr: 0.001 내지 0.050％, Hf: 0.001 내지 0.080％, Sn: 0.001 내지 0.100％, Sb: 0.001 내지 0.100％, B: 0.0001 내지 0.0050％, Ca: 0.0005 내지 0.0050％, Mg: 0.0001 내지 0.0030％, 및 REM: 0.005 내지 0.100％ 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 용접 구조.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 용접 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 스테인리스강제 용접 구조물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 용접 구조를 갖는 스테인리스강제 용접 용기이며,
상기 제1 스테인리스강 부재가 통형의 동판이고, 상기 제2 스테인리스강 부재가 프레스 성형된 경판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 스테인리스강제 용접 용기.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 용접 구조, 제5항에 기재된 스테인리스강제 용접 구조물, 제6항에 기재된 스테인리스강제 용접 용기 중 어느 것에 있어서, 상기 제1 스테인리스강 부재와 제2 스테인리스강 부재 중 한쪽 또는 양쪽에 사용하는 스테인리스강이며,
질량％로,
C: 0.001 내지 0.050％, P: 0.035％ 이하, S: 0.01％ 이하, Si: 0.01 내지 1.50％, Mn: 0.1％ 이상 8.0％ 미만, Cr: 20.0 내지 26.0％, Ni: 0.5 내지 7.0％, Mo: 0.1 내지 4.0％, N: 0.10 내지 0.25％, V: 0.01 내지 0.30％, Nb: 0.001 내지 0.300％, W: 0.01 내지 1.00％, Cu: 0.01 내지 2.00％ 및 Al: 0.001 내지 0.100％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고, 이하 (1)식을 충족하고, 인장 강도가 700㎫ 이상인 것을 특징으로 하는 스테인리스강.
V+8W+5Nb+N+5C≥0.50 … (1)
단 V, W, Nb, N, C는 각각의 원소의 함유량(질량％)으로 한다.
제7항에 있어서,
상기 Fe의 일부 대신, Ti: 0.005 내지 0.300％, Co: 0.01 내지 1.00％, Ta: 0.005 내지 0.200％, Zr: 0.001 내지 0.050％, Hf: 0.001 내지 0.080％, Sn: 0.001 내지 0.100％, Sb: 0.001 내지 0.100％, B: 0.0001 내지 0.0050％, Ca: 0.0005 내지 0.0050％, Mg: 0.0001 내지 0.0030％, 및 REM: 0.005 내지 0.100％ 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강.