WO1997012072A1

WO1997012072A1 - Structures en acier soude presentant une excellente resistance a la corrosion

Info

Publication number: WO1997012072A1
Application number: PCT/JP1996/002834
Authority: WO
Inventors: Masakatsu Ueda; Kazuhiro Ogawa; Kunio Kondo; Masaaki Igarashi
Original assignee: Sumitomo Metal Industries, Ltd.
Priority date: 1995-09-27
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 1997-04-03
Also published as: AU703877B2; NO981373L; JP3427387B2; DK0864663T3; DE69628190D1; US6129999A; EP0864663B1; DE69628190T2; CA2233338C; CA2233338A1; NO323010B1; NO981373D0; EP0864663A1; AU7097096A; EP0864663A4

Description

明細書耐食性に優れた高強度溶接鋼構造物技術分野

本発明は、分圧 0. O l a t m程度以下の硫化水素で飽和された低濃度の硫化水素を含む湿潤炭酸ガス環境下で優れた耐食性を有する溶接鋼構造物に関する。より詳しくは、石油精製の脱硫装置、タンク、地熱発電の配管類、なかでも石油又は天然ガスの配管類であって、上記の環境で使用しても、母材と溶接部ともに硫化物応力割れ及び腐食損傷を受けない高強度溶接鋼構造物に関する。背景技術

低濃度の硫化水素を含んだ湿潤炭酸ガス環境は、石油および天然ガスの採掘、輸送、精製、保存等において、この分野で使用される材料がきわめて頻繁に遭遇する環境であり、この分野の産業にとつては非常に重要な環境である。現代社会を支えるエネルギ産業、化学合成産業等は、原油、天然ガス等に依存しており、また、この環境に耐える材料なくしては原油及び天然ガスの確保と利用は困難なので、この環境に耐える材料が現代社会を支えているといっても過言ではない。

この環境で使用される溶接鋼構造物においては、鋼材の溶接熱影響部 (以後、 H A Z という）の硫化物応力割れ（Sulfide Stress Cracking: 以後、 S S C という）及び溶接金属の耐食性が、それぞれ解決されるべき最大の課題である。 H A Zの S S C とは、溶接によって硬化した H A Z に S S Cが発生することをいう。ここで、 S S C とは、硫化水素を含む環境下で、カソード反応で生成した水素が鋼中に侵入して生じる水素起因の割れをいい、アノード溶解反応を伴う応力腐食割れ（以後、 S C C という）と区別される。

一方、溶接金属の腐食とは、湿潤炭酸ガスに含まれる "微量の硫化水素による腐食 '' 及び "湿潤崁酸ガスによる腐食 " の両者を指し、腐食の形態としては、溶接金属における全面腐食及び孔食の両方をさす。硫化水素による腐食を「硫化水素腐食」といい、このうち、上記のアノード溶解反応を伴って割れとして現れるものを S C C という。

後述するように、本環境において長期間の使用に耐え得る溶接鋼構造物、例えば、溶接された E管類は、現状のところ、高価な材料によって製造されるものに限られている。そのため、上記の石油採掘等の産業から、耐 S S C性と耐食性とを備えたより安価な溶接鋼構造物の提供が強く要望されてきた。

特開平 5 — 2 8 7 4 5 5 号公報で本発明者らが開示したように、低濃度の硫化水素を含む湿潤炭酸ガス琿境において、低 C の M o 含有 1 3 C r 系ステンレス鋼は、十分な耐食性を有し、油井管として何ら問題を生じることなく多くのユーザーに使用されている。すなわち、溶接されない油井管として使用される場合には、上記低 C の M o 含有 1 3 C r 系ステンレス鋼は全く問題はない。

ところ力；、この低 C の M o 含有 1 3 C r 鋼を母材として、同じ化学組成の鋼を溶接材料として用いて溶接した溶接鋼構造物は、低港度の硫化水素を含んだ湿潤炭酸ガス環境で使用されると、 H A Z に S S C を発生し、かつ溶接金属の腐食速度も大きく、耐えることができない。

これに対して C r 濃度を高めた 2 2 C r 系 2 相ステンレス鋼を母材と溶接金属の両方に用いた溶接鋼構造物は、上記の環境で優れた耐 S S C 性と耐食有する ( M. Ueda e t a 1 ； "Performance of high corros i on resistant duplex stainless steel in chloride and sour environ men ts , Corros i on/93, Paper No. 125, NACE I n ternat i ona 1 , Hous ton ( 1 993)) 。そこで、低濃度の硫化水素を含む湿潤炭酸ガス環境で使用される構造物には、 2 2 C r 系 2相ステンレス鋼からなる母材と 2 2 C r 系 2相ステンレス鋼の溶接金属とからなる溶接鋼構造物、なかでも継目無鋼管を母材とする溶接 E管が使用されているのが実状である。

しかしながら、 2 2 C r 系 2相ステンレス鋼は、 1 3 C r鋼に比べて高価であり、かつ強度が低いという問題点がある。発明の開示

本発明の目的は、低濃度の硫化水素を含んだ湿潤炭酸ガス環境において溶接ままでも、又は溶接後熱処理（Post Weld Heat Treatmen t：以後、 P WH T ) を施した後でも使用することができる、安価な高強度溶接鋼構造物とくに溶接 E管を提供することにある。具体的には以下の性能を满足する溶接網構造物を提供することにある。

母材（ H A Z を含む）：

①低濃度の硫化水素を含む湿潤炭酸ガス環境下で S S Cを生じない。

②低濃度の硫化水素を含む湿潤炭酸ガス環境下で優れた耐食性を有する

③従来の 2 2 C r 系 2相ステンレス鋼（ U N S ( Unif ied Numbering S ystem for Metals and Al loys) S 3 1 8 0 3 ) より高強度であり、 A P I ( American Petroleum Institute) 規格の X 8 0以上の強度を有する。

④従来の 2相ステンレス鋼より安価である。

溶接金属：

①低濃度の硫化水素を含む湿潤炭酸ガス環境下で優れた耐食性をもつ。

②従来の 2 2 C r 系 2相ステンレス鋼（ U N S S 3 1 8 0 3 ) からなる溶接金属より高強度であり、 A P I 規格の X 8 0以上の強度を有する .

溶接網構造物：

①継手引張試験において溶接金属で破断を起こさず、かつ、 6 2 0 M P a以上の引張強さ（ T S ) を有する。 6 2 0 M P a は A P I 規格 X 8 0 級網材の公称引張強さの下限値である。

本発明の基本思想の斬新な点は、これまで技術的思想として存在していなかった 1 3 C r 系ステンレス鋼を母材に、 2 5 C r 系 2相ステンレス鋼を溶接金属に用いて上記の全ての性能を満足する溶接網構造物を構成した点にある。

本発明は溶接網構造物の母材の化学組成と組織、溶接金属の化学組成と組織、溶接鏔構造物の硬さ及び継手引張強さを下記の範囲に限定する溶接鋼構造物を要旨とする。

( 1 ) 下記（ a ) の母材及び下記（ b ) の溶接金属で構成された溶接構造物であって、硬さがピツカ一ス硬さで 3 5 0以下、継手引張強さが 6 2 O M P a以上である低濃度の硫化水素を含む湿潤炭酸ガス環境下での耐食性に優れた髙強度溶接鋼構造物（〔発明 1 〕とする）。

( a ) 重 i %で、 C : 0. 0 0 1 〜 0. 0 5 %及び C r : 9 〜 1 4 %を含む化学組成を備え、金属組織がマルテンサイト相又は焼戻しマルテンサイト相であるマルテンサイト系ステンレス鋼。

( b ) 重量％で、 C r ： 2 2 〜 2 7 %、 N i ： 7〜 1 1 %及び M o ： 1 . 5〜 5 %を含み、不可避的不純物としての C : 0. 0 3 %以下の化学組成を備え、金属組織がオーステナイト相と 3 5 ~ 7 5体積％のフェラィト相の 2相からなるオーステナイト · フライト系ステンレス鋼。

( 2 ) 母材及び溶接金属の化学組成が、それぞれ下記（ c ) 及び（ d ) である上記〔発明 1 〕に記載する溶接鋼構造物（〔発明 2〕とする）。

( c ) 重量％で、 C : 0. 0 0 1 〜 0. 0 5 %、 S i : l %以下、 M n : 5 %以下、 C r : 9〜 1 4 %、 N i : 0. 5〜 7 %、 sol. A l : 0. 0 0 1 〜 0. 2 %、 M o : 0〜 4 %、 C u : 0〜 3 %、 W : 0〜 5 %、 T i : 0〜 0. 2 %、 N b : 0〜 0. 2 %、 Z r : 0〜 0. 2 %、 C a : 0〜 0 · 0 1 %及び 8 : 0〜 0. 0 1 %を含み、残部は F e 及び不可避的不純物からなり、不可避的不純物としての P : 0. 0 3 %以下、 S : 0. 0 1 %以下。

( d ) 重量％で、 5 1 : 1 %以下、 1^ 11 : 2 %以下、 C r : 2 2 〜 2 7 %、 N i : 7〜 l l %、 M o : l . 5 〜 5 %、 sol. A l : 0. 0 0 5 〜

0. 1 %、 N ： 0. 0 5〜 0. 4 %、 C u : 0〜 2 %、 W : 0〜 3. 5 %、 T i : 0〜 0. 1 5 %、 N b : 0〜 0. 1 5 %、 Z r : 0〜 0. 1 5 %、 C a : 0〜 0. 0 1 %及び B : 0〜 0. 0 1 %を含み、残部は F e 及び不可避的不純物であり、不可避的不純物としての C ： 0. 0 3 % 以下、 P : 0. 0 2 %以下、 S : 0. 0 1 %以下。

( 3 ) 母材及び溶接金属の化学組成のうち、溶接金属の M n、 C u、 W が下記（ e ) である上記〔発明 2〕に記載する溶接鋼構造物（〔発明 3 〕とする）。

( e ) M n ： 1. 5 %以下、 C u : 0. 3〜 2 %、 W 1 5 3. 5 %。

( 4 ) 母材及び溶接金属の化学組成のうち、母材の C, M n、 C r、 N i、 M 0、 T i、 C u、 W、 N b、 Z rが下記（ f ) , 溶接金属の M o 、 C u、 W、 N b、 Z r が下記（ g ) である上記〔発明 2〕に記載する溶接鋼構造物（〔発明 4 〕とする）。

( f ) C ： 0. 0 0 1 〜 0. 0 1 %、 M n : 0. 5 %以下、 C r : l l 〜 1 4 %、 N i ： 4. 5〜 7 %、 M o ： 1. 5 〜 4 %、 T i ： 0. 0 1 〜 0. 2 %であり、また、 C u、 W、 N b、 Z r については無添加。

( g ) M o ： 2. 5〜 5 %であり、また、 C u、 W、 N b、 Z r については無添加。

( 5 ) 母材及び溶接金属の化学組成のうち、母材の。、 M n、 C r、 N

1、 M o、 T i、 C u、 W、 N b、 Z rが下記（ f ) 、溶接金属の M n 、 C u、 W、 N b、 Z r が下記（ h ) である上記〔発明 2 〕に記載する溶接鋼構造物（〔発明 5 〕とする）。

( f ) C ： 0 . 0 0 1 〜 0 . 0 1 %、 M n 0 . 5 %以下、 C r ： 1 1 〜 1 4 %、 N i : 4 . 5 〜 7 %、 M o ： 1 5 〜 4 %、 T i : 0 . 0 1 〜 0 . 2 %であり、また、 C u、 W、 N b Z r については無添加。

( h ) M n ： 1 . 5 %以下、 C u ： 0 . 3 2 %、 W ： 1 . 5 〜 3 . 5 %であり、また、 N b、 Z r については無添加。

上記において、溶接銷構造物とは、溶接された網構造物全てが対象であり、たとえば、溶接配管が該当する。

ここに、溶接配管とは、構造物に組み込まれるために円周溶接が施され、構造物のなかで構造物の一部として使用される状態にある鋼管を指す。溶接配管等は円周溶接されたまま使用されてもよいし、また、円周溶接後に P W H Tを行った後に使用されてもよい。

図 1 は各種の鋼管が円周溶接された状態を示す模式図である。（ a ) は継目無鋼管を、（ b ) は厚鋼板を縱シーム溶接して製造した鋼管を、また、（ c ) はホットコイルをスパイラル溶接して製造した鋼管を、それぞれ円周溶接したときの最小単位を示す。

すなわち、上記鋼管とは、素材としての鋼管を指すが、素材としての鋼管には継目無鋼管に限らず厚鋼板又はホットコイルを溶接して製造した鋼管も該当する。本明細書において、溶接鋼構造物を構成する素材としての鋼管が溶接部を含む場合、その素材としての鋼管も溶接鋼構造物に該当するものとする。すなわち、これら厚鋼板又はホットコイルは本発明でいう母材であり、溶接部は本発明でいう溶接金属に該当する。したがって、素材としての鋼管中に存在する溶接部も、構造物に組み込まれる際に行われる円周溶接の溶接部と本質的に変わることがなく、縱シーム部又はスパイラル溶接部の溶接金属は本発明の範囲内の化学組成でなければならない。さらに、溶接金属と H A Z を含めた素材としての鋼管全体の硬さは、円周溶接部と同様にビッカース硬さで 3 5 0以下でなければならない。

ビッカース硬さは、試験荷重 l k g によって測定した硬さ（ H V 1 ) である。

本明細書において、溶接鋼構造物の継手引張強さがある応力値を满足するとは、継手引張試験において溶接金属で破断をしないで、従って母材で破断をした上で引張強さがその応力値を満足することをいう。

低濃度の硫化水素を含む湿潤酸ガス環境とは、たとえば、分圧 0. 0 1 a t mの硫化水素ガス及び分圧 3 0気圧の炭酸ガスで飽和された 5 %食塩水等が該当する。

つぎに本発明の溶接鋼構造物の特徴について説明する。

本発明者らは、低濃度の硫化水素を含む湿潤炭酸ガス環境を人工的に調整し、その中で各種の 1 3 C r 系ステンレス網の H A Zの S S C と高 C r 系の溶接金属の腐食現象を調査した。その結果得られた本発明に係る溶接鋼構造物の技術的ボイントは次の 5点にある。

①まず、母材強度を確保するために母材の組織をマルテンサイト又は焼戻しマルテンサイト単相の組織とする。

②母材、なかでも H A Z に対して上記環境中で十分な耐 S S C性を付与するために、 C以外の合金元素で強度を上昇させ、その分 C を減少させ、 H A Zの硬さをビッカース硬さで 3 5 0以下に制限する。また、強度に関する合金元素の調整と並んで、上記の環境において母材の耐食性を確保するために C r を 9〜 1 4 %の範囲に調整する。

③溶接金属は上記環境で優れた耐食性を有し、同時に継手引張強さ 6 2 O M P a以上を溶接ままで満足するよう、高 C r濃度としたフライト及びオーステナイ卜の 2相組織からなる溶接金属、具体的には 2 5 C r 系 2相ステンレス鋼とする。

④溶接金属は、継手引張試験において母材で破断するような引張強さを備えたうえで、一定限度以下の硬さとする。

⑤上記環境のうち、特に耐 S S C発生の危険性が高い環境に対しては更に母材の C、 M n を制限し、 T i 添加を必須として H A Zの硬さをより低めに抑制する。

本発明は上記の事項を組み合わせることにより完成されたものである

図面の簡単な説明

図 1 は、各種の鋼管を用いた溶接配管を示す模式図である。（ a ) は継目無鍋管を、（ b ) は厚板を縱シ一ム溶接した鋼管を、また（ c ) はホットコイルをスパイラル溶接した鋼管を、それぞれ円周溶接した溶接配管を示す。発明を実施するための最良の形態

つぎに本発明の限定理由について説明する。

なお、本願の発明のうち、〔発明 1 〕が基本的な発明であり、〔発明 2〕〜〔発明 5〕は、〔発明 1 〕を具体的に実施する場合の好ましい態様である。以後の説明において、合金元素の「％」は「重量％」を表す

1. 〔発明 1 〕

( A ) 化学組成及び組織

( a ) 母材

( a — 1 ) 化学組成

C ： 0. 0 0 1 〜 0. 0 5 %

C力 θ. 0 5 %を超えると、 H A Zでの硬さはピツカ一ス硬さ 3 5 0 を超え、 S S C を生じるため、その上限を 0. 0 5 %とする。 Cは低ければ低いほどよい力 0. 0 0 1 %未満とするには多大のコスト上昇を伴うので 0 . 0 0 1 %を下限とする。

C r ： 9 〜 1 4 %

C r は M o との共存下で耐 S S C性を向上させる元素である。 C r が 9 %未満では十分な耐 S S C性を得られない。また、 1 4 %を超えると、マルテンサイト単相とならず、フェライ卜相が混入して引張強さが低下するので、 9 〜 1 4 % とする。

( a - 2 ) 組織

母材の組織はマルテンサイト又は焼戻しマルテンサイトの単相組織とする。オーステナイト又はフ X ライトが混入すると十分な強度を確保できないからである。

上記した化学組成を有する鋼管又は鋼材は焼入れ処理によりマルテンサイト単相組織とされ、又はその後に焼戻しを施され、焼戻しマルテンサイト組織とされ所定の機械的性質を付与される。焼入れは継目無鋼管あるいは厚鋼板の場合はオフラインで再加熱焼入れを行う力、、又はオンラインで直接焼入れなどを適用する。焼戻しは、継目無鋼管、厚鋼板ともに、オフライン又はオンラインにて行われる。ホットコイルの場合は圧延仕上げ後巻き取り前の冷却によりマルテンサイトを得て、そのまま加工に供されるか又はさらに焼戻しを行う。熱処理又は加工熱処理を施された厚鋼板又はホットコイルは加工され、後記する通常の溶接方法により接合されて鋼管となる。

( b ) 溶接金属

( b — 1 ) 化学組成

C r ： 2 2 〜 2 7 %

C r は N i 及び M o との共存下で耐硫化水素腐食性（主に耐応力腐食割れ性）を向上させる元素である。硫化水素腐食とは、前記したように H ₂ S 含有環境下での腐食の総称をいい、割れ、全面腐食及び局部腐食が含まれる。 C r が 2 2 %未满では引張強さを確保するのに望ましい iの Nが固溶されず、また十分な耐食性が得られない。一方、 2 7 %を超えると、シグマ（ひ）相等の金属間化合物を生じ脆くなるので、 2 7 %以下とする

N i ： 7 〜 1 1 %

N i には耐硫化水素腐食性を向上させる作用と溶接金属の組織を 2相組織にする作用がある。溶接ままの溶接金属の組織を、硫化水素に対する耐食性に最適なフェライト比率である 3 5〜 7 5体積％にするため、 N i は？〜 1 1 %とする。 N i 力、' 7 %未満ではフ - ライト比率は 7 5体檳％を超え、また N i が 1 1 %を超えるとフライト比率 3 5体積％未满となり十分な耐食性を確保することができない。

M o ： 1. 5〜 5 %

M o は耐海水腐食性を向上させる。 M oが 1. 5 %未满では、耐硫化水素腐食性が著しく低下する。また、 5 %を超えると効果が飽和して、大幅な性能向上が得られないので 1. 5〜 5 % とする。

C ： 0. 0 3 %以下

Cが 0. 0 3 %を超えると、結晶粒界に応力腐食割れが生じやすくなるため、 0. 0 3 %以下とする。溶接金属中の Cは低いほど好ましい。 ( b - 2 ) 組織

溶接金属のフェライト比率を、硫化水素に対する耐食性に最適な 3 5 〜 7 5体積％にする。溶接金属のフライト比率が 3 5体積％未満では 0. 2 %耐力が確保できず、一方フライト比率が 7 5体積％を超えると窒化物がフェライト中に析出して上記環境における耐食性が劣化するうえ、靭性が著しく低下するからである。

( B ) 溶接鋼構造物の硬さ及び継手引張強さ

硬さ：

本発明に係る溶接鍋構造物の硬さは全ての部分でビッカース硬さで 3 5 0以下でなければならない。硬さがビッカース硬さで 3 5 0 を超える部分があると、その部分が低濃度の硫化水素を含む湿潤炭酸ガス環境に接すると S S C を発生するからである。溶接鋼構造物においては、最高の硬さ部分は H A Z にあるので、 H A Zの硬さを 3 5 0以下にすれば、溶接鋼構造物全体の硬さは自ずと 3 5 0以下になる。

母材及び溶接金属が上記した化学組成の範囲内にあるとき、通常の溶接を行うことにより H A Z においても、ビッカース硬さで 3 5 0以下となる。通常の溶接方法とは、自動溶接の場合はガス · タングステン · ァーク溶接（以下、 G T A W : T I G溶接のこと）及びガス · メタル · ァ — ク溶接（以下、 G M A W : M I G溶接をふくむ）力また、シールディ Κ · メタル · アーク溶接（以後、 S M A W : 手溶接のこと）が該当する。溶接入熱はいずれも 7 0 0 0〜 4 0 0 0 0 J / c mの範囲で行われるのが普通である。

ここで対象とする溶接 S管は、図 1 に示したように、継目無鋼管、ホットコイルをスパイラル溶接した鋼管又は厚鋼板をプレス加工して縱シ —ム溶接した鋼管などを円周溶接した場合が該当する。これら円周溶接部のみならず、鋼構造物の溶接部として上記のホットコイルのスパイラル溶接部及び厚鋼板の縱シーム溶接部も含まれることは前記した通りである。厚鋼板の縱シームは、上記の溶接法でなくサブマージ · アーク溶接（以下、 S A W) により、上記の入熱より高い入熱で溶接されるのが普通である。

また、溶接鋼構造物の対象にはタンク等も該当する。

継手引張強さ：

継手引張試験における引張強さ（ T S ) は、 6 2 0 M P a以上であり、かつ溶接金属破断であってはならない。溶接金属破断が起きてはならないのは、溶接鋼構造物において母材以外の部分で破断の可能性があると、構造物の設計を母材の強度に基づいて行う意味がないからである。継手引張試験における引張強さが 6 2 0 M P a以上とするのは、構造物の設計が、構造物の部分である溶接鋼構造物が 6 2 O M P a以上の継手引張強さを有するとして行われるからである。

2. 〔発明 2〕

〔発明 2〕は、上記したように、〔発明 1 〕の実施の一態様である。使用される環境は、湿潤炭酸ガス中の硫化水素濃度が低いものから高いものまで、すなわち S S Cの危険性がそれほど大きくない環境から S S Cの危険性が高い環境までの広い範囲の環境を想定したものである。また、〔発明 2〕は、〔発明 1 〕の実施態様である〔発明 2〕〜〔発明 5 〕のすベてを包含するものである。

( c ) 母材

C ： 0. 0 0 卜 0. 0 5 %

Cが 0. 0 5 %を超えると、 H A Zの硬さはビッカース硬さ 3 5 0 を超え、 S S Cを生じるため、その上限を 0. 0 5 % とする。 Cは低ければ低いほどよい力、'、 0. 0 0 1 %未満とするには多大のコスト上昇を伴うので、 0. 0 0 1 %を下限とする。

S i ： 1 %以下

S i は添加しなくてもよい。し力、し、脱酸剤として S i を添加しないと、 A 1 脱酸の際、 A 1 の損失が多くなり不経済となるので、溶鋼中のフリーな酸素を十分低くできる程度、例えば 0. 0 1 %以上含有させることが望ましい。一方、 1 %を超えると熟間加工性が劣化するので、 1 %以下とする。

M n ： 5 %以下

M n は添加しなくてよい。しかし、 M n は脱酸の作用のほかに、 S を M n S として固定する作用があるので添加することが望ましい。 0. 1 %未満ではこれら効果が十分でないので含ませる場合は 0. 1 %以上とするのが望ましい。しかし、 5 %を超えると耐 S S C性及び熱間加工性が劣化するので、その上限値を 5 %とする。

C r ： 9〜 1 4 %

C r は M o との共存下で耐 S S C性を向上させる作用を有する。 9 % 未满では十分な耐 S S C性が得られない。一方、 1 4 %を超えるとマルテンサイト単相とならず、フ - ライト相が混入して引張強さが低下するので、 9〜 1 4 %とする。

N i ： 0. 5〜 7 %

N i は焼入れにより鋼の組織をマルテンサイト単相にして所定の引張強さとするために、 0. 5 %以上含有させる。一方、 7 %を超えると組織に残留オーステナイトが混入して 0. 2 %耐力が低下するので 7 %以下とする。

M o ： 0〜 4 %

M o は添加しなくてもよい。 M oは C r との共存下で耐 S S C性を向上させるので、より一層耐 S S C性の向上が必要な場合には添加する。しかし、 0. 5 %未満では十分な耐 S S C性を確保できないので、含有させる場合には 0. 5 %以上とすることが望ましい。一方、 4 %を超えるとその効果は飽和するので 4 %以下とする。

s 01. A 1 ： 0. 0 0 1 〜 0. 2 %

A 1 は組織の微細化に有効であり、その効果を得るには sol. A 1 として 0. 0 0 1 %以上必要である力；、 0. 2 %を超えると加工性を劣化させるので、 0. 0 0 1 〜 0. 2 %の範囲とする。

T i ： 0〜 0. 2 %

T i は、添加しなくてもよい。し力、し、 T i を添加することにより、 H A Z の固溶 C を低下させ、マルテンサイト相の硬さ上昇を抑えるので、より厳しい環境において耐 S S C性を確保する場合には添加する。 T i が 0. 0 1 %未満では T i C として固定される C量が充分でないので、含有させる場合には 0. 0 1 %以上とすることが望ましい。しかし、 0. 2 %を超えるとその効果が飽和するので 0. 2 %以下とする。

C u ： 0〜 3 %

C u は、添加しなくてもよい。しカゝし、 p Hが 2程度の p Hの低い環境で耐食性を向上させる作用があり、そのような環境で使用する場合には添加することが望ましい。 0. 3 %未満ではこの効果が明確に現れないので、含有させる場合には 0. 3 %以上とすることが望ましい。一方、 3 %を超えるとこの効果が飽和し、かつ、スラブの表面性状が劣化するので 3 %以下とする。

W ： 0〜 5 %

Wは添加しなくてよい。しかし、 Wには M 0 と同様に耐海水腐食性を向上させる効果がある。 1. 5 %未満では明嘹にこの効果が現れないので、この効果を得るために 1. 5 %以上含有させることが望ましい。一方、 5 %を超えると、本発明において Wの効果は飽和するので 5 %以下とする。

N b ： 0〜 0. 2 %

N b は添加しなくてもよい。しかし、 N b は炭窒化物を析出し、靭性又は 0. 2 %耐力の向上に有効である。このような効果を得て髙強度鋼とする場合には添加する力 0. 0 2 %未満では効果が小さいので含ませる場合には 0. 0 2 %以上とすることが望ましい。一方、 0. 2 %を超えると靭性を著しく劣化させるので 0. 2 %以下とする。

Z r ： 0〜 0. 2 %

Z r は添加しなくてもよい。 Z r は、 T i と同じように C を Z r C として固定して H A Z の硬さを低減する作用を有するので、より一層耐 S S C性を向上させる場合には添加する。 0. 0 2 %未満ではこの効果は明確に得られないので、含ませる場合には 0. 0 2 %以上とすることが望ましい。一方、 0. 2 %を超えると靭性が低下するとともにかえって耐 S S C性を劣化させるので 0. 2 %以下とする。 C a ： 0〜 0. 0 1 %

C a は添加しなくてもよい。 C aは強固な硫酸化物を形成し耐 S S C 性を向上させ、また、この硫酸化物は圧延により延伸することがなく加ェ性を害しないので、高度の耐 S S C性及び加工性が必要な場合には添加する。 0. 0 0 1 %未满では、上記効果が明確に得られないので含ませる場合には、 0. 0 0 1 %以上とすることが望ましい。一方、 0. 0 1 %を超えると網中に非金属介在物が増大して耐 S S Cを劣化させるので 0. 0 1 %以下とする。

B ： 0〜 0. 0 1 %

Bは添加しなくてもよい。 Bは結晶粒界を強化する作用があり耐 S S C性を向上させるので、さらに耐 S S C性を向上させる場合には添加する。 0. 0 0 0 5 %未満ではこの効果が明確に得られないので、含有させる場合には 0. 0 0 0 5 %以上とすることが望ましい。一方、 0. 0 1 %を超えると粗大な炭硼化物を生成し、耐 S S C性をかえって劣化させるので 0. 0 1 %以下とする。

P ： 0. 0 3 %以下

不可避的不純物としての Pは、 0. 0 3 %を超えると、硫化水素環境での S S C性を高める作用が現われるので、 0. 0 3 %以下とする。

S ： 0. 0 1 %以下

不可避的不純物としての Sは、その含有量が 0. 0 1 %を超えると、熟間加工性を劣化させる作用があるので、 0. 0 1 %以下とする。

( d ) 溶接金属

〔発明 2〕の溶接金属も、上記したように、 S S C発生の危険性がそれほど大きくない環境から S S C発生の危険性の高い環境までの広い範囲を対象とする。前記したように、〔発明 2〕の溶接金属の化学組成範囲は、〔発明 1 〕の実施態様である〔発明 2〕〜〔発明 5〕の溶接金属の化学組成範囲のすべてを含むものである。 S i ： 1 %以下

S i は脱酸剤として使用してもよいが積極的に溶接金属中に残留させなくてもよい。 S i は強度上昇に有効である力 0. 0 5 %未満では強度上昇の効果が明瞭に現れないので、含有させる場合は 0. 0 5 %以上とすることが望ましい。一方、 1 %を超えると S i を含む大型介在物を生じるとともに、シグマ（ σ ) 相の析出を加速して耐 S S C性を低下させるので、 1 %以下とする。より一層 S S Cを生じ易い環境で使用する場合には、 0. 5 %以下とすることが望ましい。

Μ η ： 2 %以下

Μ η は脱酸剤として添加してもよいが溶接金属中に残留させなくてもよい。しかし、強度上昇に有効なので、強度を高める場合は 0. 1 5 % 以上とすることが望ましい。 0. 1 5 %未満では強度向上の効果が明瞭に現れないからである。しかし 2 %を超えると Μ η を含む粗大介在物を生じるとともに σ相の析出を加速して耐 S S C性を劣化させるため、 2 %以下とする。

C r ： 2 2〜 2 7 %

C r は N i、 N及び M o との共存下で耐硫化水素腐食性（主に耐応力腐食割れ性）を向上させる元素である。 2 2 %未満では引張強さを確保するのに望ましい量の Nを固溶させることができず、また十分な耐食性を得られない。一方、 2 7 %を超えると、 σ相等の金属間化合物を生じ脆くなるとともに耐 S S C性を低下させるので、 2 7 %以下とする。

N i ： 7〜 1 1 %

N i は耐硫化水素腐食性を向上させる作用と溶接金属の組織を 2相組織とする作用がある。溶接ままで溶接部のフニライト比率を、硫化水素に対する耐食性に最適な 3 5〜 7 5体積％にするために、 N i は？〜 1 1 %とする。 N i が 7 %未満ではフライト比率は 7 5体積％を超え、また、！^ 1 が 1 1 %を超えるとフニライト比率は 3 5体積％未満となり W /127

硫化水素に対する耐食性が劣化するので 1 1 %以下とする。

M 0 ： 1. 5〜 5 %

M o は耐海水腐食性を向上させる作用がある。 M oが 1. 5 %未満では、耐硫化水素腐食性が著しく低下し、一方、 5 %を超えても性能の大幅な向上が認められないので 1. 5〜 5 %とする。

sol. A 1 ： 0. 0 0 5〜 0. 1 %

A 1 は、溶接時に溶融した溶接金属を脱酸する作用が強く、脱酸の結果生じたアルミナ（ A 1 ₂0₃) 等は凝固核又は変態核として働き、組織の微細化に有効に作用する。 soに A 〗として 0. 0 0 5 %以上溶接金属中に存在しなければその効果は小さく、一方、 0. 1 %を超えると耐食性が劣化するので、 sol. A l として 0. 0 0 5〜 0. 1 %とする。

N ： 0. 0 5〜 0. 4 %

Nは耐海水性を著しく向上させると共に固溶強化作用により溶接金属の強度を增加させる作用がある。しかし、 0. 0 5 %未满では所望の引張強さ及び耐食性が得られないので 0. 0 5 %以上とする。一方、 0. 4 %を超えると、スラブ等にブローホールが発生しやすくなるうえ、強化に効かない窒化物が多くなり、そのうえ溶接金属の耐食性を劣化させるので、 0. 4 %以下とする。

C u ： 0〜 2 %

C u は含まれなくてもよい。しかし、 C uは P H 2程度の p Hの低い環境での耐食性を向上させる作用があり、その効果を得る場合には含ませる。一方、 2 %を超えるとその効果が飽和し、また、スラブの表面性状を劣化させるので 2 %以下とする。

W ： 0〜 3. 5 %

Wは含まれなくてもよい。 Wは M o と同様に耐海水腐食性を向上させる効果と脆化相の析出を抑制する作用があるので、この効果を得る場合には含ませることが望ましい。一方、 3. 5 %を超えるとこの効果が飽和するので含ませる場合でも 3. 5 %以下とする。

T i ： 0〜 0. 1 5 %

T i は含まれなくてもよい。 T i は溶接金属中で C を T i C として固定して硬さを低減する働きがあるので、溶接金属の硬さをより下げて耐 S S C性を向上させる場合には含ませる。一方、 0. 1 5 %を超えると溶接金属の脆化が著しくなるので 0. 1 5 %以下とする。

N b ： 0〜 0. 1 5 %

N b は含まれなくてもよい。 N b は靭性及び 0. 2 %耐カを向上させるのでこれらの効果を得る場合には含ませる。しかし、 0. 1 5 %を超えるとかえつて靭性が著しく劣化するので 0. 1 5 %以下とする。

Z r ： 0〜 0. 1 5 %

Z r は含まれなくてもよい。 Z r は T i と同様に溶接金属の硬さを下げる作用があるので、硬さを一層下げる場合には含ませる。しかし、 0 . 1 5 %を超えると効果が飽和するので 0. 1 5 %以下とする。

C a ： 0〜 0. 0 1 %

C a は添加しなくてもよい。しかし、 C aは S を硫酸化物として固定し溶接金属の耐食性を向上させるので、硫化水素濃度が比較的高く腐食環境の厳しい場合には添加する。 0. 0 0 1 %未満ではその効果は明瞭ではないので、含有させる場合には 0. 0 0 1 %以上とすることが望ましい。一方、 0. 0 1 %を超えるとかえつて耐食性が劣化するので 0. 0 1 %以下とする。

B ： 0〜 0. 0 1 %

Bは添加しなくてもよい。しかし、 Bは溶接金属の σ相等の金属間化合物の析出を抑え、耐食性を向上させる作用がある。 0. 0 0 0 5 %未満では効果が明瞭に現れないので、含ませる場合は 0. 0 0 0 5 %以上とするのが望ましい。しかし、 0. 0 1 %を超えるとボロン窒化物 Β Ν が生成し耐食性が劣化するので 0. 0 1 %以下とすることが望ましい。 C ： 0. 0 3 %以下

Cが 0. 0 3 %を超えると、結晶粒界に応力腐食割れが生じやすくなるため、 0. 0 3 %以下とする。溶接金属中の Cは低ければ低いほど好ましい。

P ： 0. 0 2 %以下

不可避的不純物としての Pは、 0. 0 2 %を超えると、硫化水素環境での応力腐食割れ性を高める作用が現われるので、 0. 0 2 %以下とする。

S ： 0. 0 1 %以下

不可避的不純物としての S は、その含有率が 0. 0 1 %を超えると、 S S C感受性が高くなるため、 0. 0 1 %以下とする。

3. 〔発明 3〕

〔発明 3〕は、下記（ e ) に示すように、溶接金属の M n、 C u及び Wの含有率が〔発明 2〕と相違し、溶接金属の他の合金成分及び母材の化学組成は〔発明 2〕のそれと同一である。〔発明 3〕は〔発明 2〕とほとんど同じ広い範囲の腐食環境を対象とする力溶接金属の耐食性を向上させた点で〔発明 2〕に比して特色がある。

( e ) 溶接金属

M n ： 1. 5 %以下

M n は脱酸剤として添加してもよいが溶接金属中に残留させなくてもよい。しかし、強度上昇に有効なので、強度を高める場合は 0. 1 5 % 以上とすることが望ましい。 0. 1 5 %未満では強度向上の効果が明瞭に現れないからである。しかし 1. 5 %を超えると M n を含む粗大介在物を生じるとともにび相の析出を加速して耐 S S C性を劣化させるため 1. 5 %以下とする。

C u ： 0. 3 〜 2 %

C u は p H 2程度の P Hの低い環境での耐食性を向上させる作用がある力 0. 3 %未满ではその効果を得られないので 0. 3 %以上とする。一方、 2 %を超えるとその効果が飽和し、また、スラブの表面性状を劣化させるので 2 %以下とする。

W ： 1. 5〜 3. 5 %

Wは M o と同様に耐海水腐食性を向上させる効果と脆化相の析出を抑制する作用がある。 1. 5 %未満ではこの効果が所望の程度まで得られないので 1. 5 %以上とする。一方、 3. 5 %を超えるとこの効果が飽和するので 3. 5 %以下とする。

4. 〔発明 4 〕

〔発明 4 〕は母材が硫化水素濃度の高い湿潤酸ガス環境中においても S S Cの発生を抑制できる母材を有する点に特徴がある。〔発明 4 〕においては、母材の C、 M n、 C r、 N i、 M o、 T i、 C u、 W、 N b、 Z rが下記（ f ) に示すように、また、溶接金属の M o、 C u、 W 、 N b、 Z r の含有率が下記（ g ) に示すように〔発明 2〕と相違する。他の合金成分については、母材、溶接部ともに〔発明 2〕と同一である。

( f ) 母材

C ： 0. 0 0 卜 0. 0 1 %

じカ 0. 0 1 %を超えると、 H A Zの硬さはピツカ一ス硬さ 3 5 0 を超え、硫化水素濃度が高い環境にて S S C を生じるため、その上限を 0 . 0 1 %とする。 Cは低ければ低いほどよい力；、 0. 0 0 1 %未満とするには多大のコスト上昇を伴うので、 0. 0 0 1 %を下限とする。

M n ： 0. 5 %以下

M n は添加しなくてよい。しかし、 M n は脱酸の作用のほかに、 S を M n S として固定する作用があるので添加することが望ましい。 0. 1 %未満ではこれら効果が十分でないので含ませる場合は 0. 1 %以上とするのがよい。一方、 0. 5 %を超えると硫化水素濃度の高い環境では S S C を発生しやすくなるのでその上限値を 0. 5 %とする。

C r ： 1 1 〜 1 4 %

C r は M o との共存下で耐 S S C性を向上させる作用を有する。硫化水素濃度の高い湿潤炭酸ガス環境においては、 1 1 %未満では十分な耐 S S C性を得られない。一方、 1 4 %を超えるとマルテンサイト単相とならず、フェライト相が混入して引張強さが低下するので、 1 1 〜 1 4 % とする。

N i ： 4. 5〜 7 %

N i は低い C含有率でも焼入れにより鋼の組織をマルテンサイト単相にして所定の引張強さとするために、 4. 5 %以上とする。一方、 Ί % を超えると組織に残留オーステナイトが混入して 0. 2 %耐力が低下するので 7 %以下とする。

M 0 ： 1. 5〜 4 %

M 0 はじ r との共存下で耐 S S C性を向上させるので、より一層耐 S S C性の向上を達成する〔発明 4 〕においては添加する。しかし、 1. 5 %未满では十分な耐 S S C性を確保できないので、 1. 5 %以上とする。一方、 4 %を超えるとその効果は飽和するので 4 %以下とする。

T i ： 0. 0 卜 0. 2 %

T i は H A Zの固溶 C を低下させ、マルテンサイト相の硬さ上昇を抑えるので、より厳しい環境において耐 S S C性を確保する本発明においては必須とする。 0. 0 1 %未満では T i C として固定される C量が充分でないので、 0. 0 1 %以上とする。一方、 0. 2 %を超えるとその効果が飽和し、しかも靭性がいちじるしく劣化するため 0. 2 %以下とする。

C u、 W、 N b、 Z r ：無添加

〔発明 4〕の他の化学組成が上記の範囲にあるとき、 C u、 W、 N b 及び Z r は添加するとかえって耐 S S C性を劣化させる力、、又は添加しても改善する効果が得られないので無添加とする。

( g ) 溶接金属

M o ： 2. 5 〜 5 %

M o は耐海水腐食性を向上させる作用がある。 M oが 2. 5 %未満では、おしい腐食環境での耐硫化水素腐食性が著しく低下し、一方、 5 % を超えても性能の大幅な向上が認められないので 2. 5〜 5 %とする。

C u、 W、 N b、 Z r ：無添力 Q

C u、 W、 N b及び Z r は、 M oが上記の範囲にあるとき添加しなくても溶接金属において十分な耐食性を有するので無添加とする。

5. 〔発明 5〕

〔発明 5〕は母材及び溶接金属ともに高い硫化水素濃度を含む湿潤硫化水素環境に耐えられることを目標にしている。したがって、〔発明 1 〕の実施態様のうち最も厳しい環境に耐える範囲に母材及び溶接金属ともに化学組成を限定している。

〔発明 5〕においては、母材の C、 M n、 C r、 N i、 M o、 T i、 C u、 W、 N b、 Z r、及び溶接金属の M n、 C u、 W、 N b、 Z r の含有率が〔発明 2〕と相違する。ただし、〔発明 5〕の母材の化学組成は、〔発明 4 〕のそれと一致するので、母材の説明は省略する。溶接金属についてはつぎのとおりである。

( h ) 溶接金属

M n ： 1. 5 %以下

M n は脱酸剤として添加してもよいが溶接金属中に残留させなくてもよい。しかし、強度上昇に有効なので、強度を高める場合は 0. 1 5 % 以上とすることが望ましい。 0. 1 5 %未満では強度向上の効果が明瞭に現れないからである。一方、 1. 5 %を超えると M n を含む粗大介在物を生じるとともにひ相の析出を加速して耐 S S C性を劣化させるため 1. 5 %以下とする。 C u ： 0. 3 〜 2 %

C u は p H 2程度の p Hの低い環境での耐食性を向上させる作用があが、 0. 3 %未満ではその効果を得られないので 0. 3 %以上とする。一方、 2 %を超えるとその効果が飽和し、また、スラブの表面性状を劣化させるので 2 %以下とする。

W ： 1. 5〜 3. 5 %

N b、 Z r ：無添加

上記のように 1. 5〜 3. 5 %の Wを必須とすると N b及び Z r は添加しても耐食性を向上させない力、、又はかえって劣化させるので N b と Z r は添加しない。実施例

表 1 は実験に供した母材の化学組成を表す一 ffli表である。同表に示される化学組成の鋼を通常の電気炉で溶製し、ついで脱硫の目的で A r 一酸素脱炭炉（ A O D炉）を使用して精鍊した後、直径 5 O O m m 0のィンゴットを铸造した。ついでこのインゴットを 1 2 0 0 に加熱後、熱間鍛造を施して直径 2 2 5 mm < のビレツトに成形し、引き続いてこのビレツトよりマンネスマン製管により直径 1 6 8 m m 0 x 肉厚 1 2 m m の継目無鋼管を製造した。この後、焼入れ焼戻しを行い、 0. 2 %耐カカ 8 0〜 9 5 3 1 ( 5 5 0〜 6 5 4 !^ ? & )の範囲にぁる八？ 1 規格 8 0級の鋼管（母材）を製作した。

表 2 は溶接材料の化学組成を表す一覧表である。同表に示される化学組成を通常の電気炉により一次溶製し、次いで脱硫の目的で A r 一酸素表 1 i't*、

fin ，4 ' H<? sol. Al Ti

Ml 0.003 0. ϊ 50 0.04 bM 6.4 rar

M2 0.006 0.25 1.20 0.01 0.001 12.7 4.3 0.6 0.019 0.08

M3 0.007 0.19 0.43 0.01 0.001 12.1 5.5 2.0 0.011 0.09

H4 0.010 0.24 0.39 0.01 0.001 11.5 6.8 3.1 0.009 0.12

M5 0.007 0.29 0.35 0.01 0.002 11.9 6.0 2.5 0.012 0.08

M6 0.006 0.30 0.40 0.01 0.001 12.8 5.2 1.3 0.013 0.07

M7 0.003 0.22 0.23 0.01 0.001 12.5 5.9 1.9 0.021

M8 0.005 0.36 0.48 0.01 0.001 11.8 5.5 1.5 0.018 0.06

M9 0.002 0.40 4.46 0.03 0.001 10.2 0.1 0.005

M10 0.003 0.31 4.21 0.01 0.001 12.1 1.5 0.7 0.008

* Mil 0.020 0.56 0.72 0.02 0.001 13.2 0.9 1.1 0.016

* M12 0.053* 0.20 0.35 0.01 0.001 11.9 5.4 2.1 0.015

マ-ク * を付した母^号及び化学fifiKは本発明の ISH外 05もであるとをす表 1 き)

脱炭炉（ A O D 炉）を使用して精鍊した後、インゴットに铸造し、ついでこのインゴットを 1 2 0 0 に加熱後 1 O m m 0 の丸棒に鍛造した。この丸棒から線引して自動溶接（ G T A W及び G M A W ) 用の溶接材料 (ワイヤ）とした。また、同じ材料を用いて被覆アーク溶接用（ S M A W ) の溶接材料、すな'わち、いわゆる手溶接の溶接棒も製造した。表 2 の溶接材料 W 5 は、被覆アーク溶接用の溶接棒の芯線の化学組成であり、 W 4 と同じである。

表 3 は上記 W 5 の化学組成の芯線を被 S して被覆アーク溶接棒とした被覆剤の化学組成を表す。 2

表 3 (Wt )

T-Ca0 TiO SiO MnO Α1 Cr Ni K Mf?0 NasO K_?0

13.9 41.7 3.6 3.9 3.3 12.8 3.0 3.1 0.1 0.1 1.2

上記した鋼管を各一対づっ中心軸を共通にして突き合わせ、突き合わせ部を表 2 に示す溶接材料を用いて円周溶接した。円周溶接に際して、自動溶接としてガス ' タングステン ' アーク溶接（ G T A W ) 及びガス ' メタル ' アーク溶接（ G M A W ) を、また手溶接として被覆アーク溶接（ S M A W) を用いた。溶接姿勢は、鋼管を固定して溶接トーチを周回ざせる 5 G姿勢（ A S M E規定）にて行った。溶接入熱はいずれも 1

表 4

の I5H外であることを示す,

. 2万 J c m とした。継手の種類は、母材及び溶接法（溶接材料）を変化させた I十 2 2種類である。

表 4 は各母材と溶接材料、溶接方法の組み合わせを示す一覧表である 5

マ- * 、のこ示。

表 5 はこれら 2 2種類の継手の溶接金属の化学組成を表す。

溶接ままの溶接配管から、以下に示す試験片を加工し、引張り試験、硬さ測定と耐 S S C性の試験を行った。

( a ) 引張り試験

試験温度：常温

試験片： 4. O mm 0で平行部長さ 2 0 m m

( ) 硬さ測定

1 k g荷重ピツカ一ス硬さ試験法により、母材から溶接金属を横断する硬さ測定線に沿って測定した。円周溶接部の円周を切断する断面においては、硬さ測定線は鋼管内面から 0. 5 m m肉厚方向に入った内面に平行な直線とした。溶接金属及び母材を含む硬さ分布の測定を 4 c mにわたって 0. 2 mm間隔で測定し、最髙硬さにより評価を行った。内面から 0. 5 mmの地点は円周溶接初層の硬さへの影 βが最も強く現れる位置である。

( c ) 耐 S S C性

試験には下記の 2種類の溶液を用いておこなった。

溶液 A : 5 % N a C l、 0. 0 0 1 a t m H ₂ S + 3 0 a t m C O ₂ 溶液 B : 5 % N a C l、 0. 0 1 a t m H ₂ S + 3 0 a t m C O ₂ 試験温度： 2 5 °C

浸漬時間： 7 2 0 h

付加応力：母材の実際の 0. 2 %耐力の 1 0 0 %

試験片：試験片中央を H A Z とする 1 O mm幅 x 2 mm厚 x

7 5 m m長の 4点曲げ試験片

表 6 はこれらの試験結果を示す一 K表である。

この結果から、本発明に係る試験番号 J 1 〜 J 1 6の溶接配管は、引張強さ 6 2 0 M P a以上を有しながらビッカース硬さは 3 5 0以下を满足し、少なくとも 0. O O l a t m H ₂S で飽和した環境中で優れた耐

食性を有し、さらに M o を増量することにより 0. O l a t m H ₂S で飽和した環境で使用できることが明かである。

比較例である試験番号 J 1 7は、マルテンサイ卜系ステンレス鋼の溶接材料で溶接したものであり、表 5 に示すように溶接金属の化学組成が本発明の範囲外となった。また、最高硬さがビッカース硬さで 3 5 0 を超え、 S S Cが 2種類の溶液ともに発生した。

同じく比較例の J 1 8 は從来の 2 2 C r 系 2相ステンレス鋼で溶接したものであり、溶接金属の C r含有率が本発明の範囲外となり、このため溶接金属の強度が不足して、継手引張試験において溶接金属破断を生じ、かつ引張強さが目標値の 6 2 O M P a未満である。

比較例 J 1 9 は溶接金属のフェライト比率が 1 0体積％であり、溶接金属の強度不足のために溶接金属破断をして、その引張強さも低い。比較例 J 2 0 は溶接金属のフライト比率が 8 0体積％であり、このため靭性が非常に劣ったものとなつた。

比較例 J 2 1 は母材の組織がマルテンサイト単相でなく、フェライトを 6 0体積％も含むために、継手引張試験において母材破断を示すものの引張強さが目標値 6 2 0 M P a に到達しない。また、 2種類の溶液において、ともに S C Cを発生した。

比較例 J 2 2 は母材の Cが 0. 0 5 %を超えるために H A Zの最高硬さが 3 5 0 を超え、このため S S Cが 2種類の溶液において発生した。産業上の利用可能性

安価な 1 3 C r鍋を改良した母材と、同じく改良した 2相ステンレス鋼の溶接金属からなる本発明に係る溶接鋼構造物は、低濃度の硫化水素を含む湿潤炭酸ガス環境において、 H A Z の S S C と溶接金属の腐食が防止され、同時に継手引張強さ 6 2 0 M P a以上を満たす。

したがって、本発明に係る溶接鋼構造物は、低濃度の硫化水素を含む湿潤酸ガスが混在する石油、天然ガス、地熱水蒸気等と接触する石油の脱硫装置類、石油タンク、地熱発電の配管類、なかでも石油又は天然ガスの配管類として用いられて優れた耐 S S C性及び耐食性を発揮する本発明は、このように石油等の関連産業に非常に重要な基礎素材を安価に提供するものである。

Claims

請求の範囲

1. 下記（ a ) の母材及び下記（ b ) の溶接金属で構成された溶接構造物であって、硬さがビッカース硬さで 3 5 0以下、継手引張強さが 6 2 O M P a以上である低濃度の硫化水素を含む湿潤炭酸ガス環境下での耐食性に優れた髙強度の溶接鍋構造物。

( a ) 重 i %で、 C : 0. 0 0 1 〜 0. 0 5 %及び C r : 9〜 1 4 %を含む化学組成を備え、金属組撖がマルテンサイト相又は焼戻しマルテンサイト相であるマルテンサイト系ステンレス銷。

( ) 重量％で、 C r ： 2 2〜 2 7 %、 N i ： 7〜 1 1 %及び M o ： 1 . 5〜 5 %を含み、不可避的不純物としての C : 0. 0 3 %以下の化学組成を備え、金属組織がオーステナイト相と 3 5〜 7 5体積％のフェラィト相の 2相からなるオーステナイト · フェライト系ステンレス鍋。

2. 母材及び溶接金属の化学組成が、それぞれ下記（ c ) 及び（ d ) である請求の範囲 1 に記載する溶接鋼構造物。

( c ) 重量％で、 C : 0. 0 0 1 〜 0. 0 5 %、 5 1 : 1 %以下、！^ 11

: 5 %以下、 C r : 9〜 1 4 %、 N i : 0. 5〜 7 %、 sol . A 1 : 0. 0 0 1 〜 0. 2 %、 M o : 0〜 4 %、 C u : 0〜 3 %、 W : 0〜 5 %、 T i : 0〜 0. 2 %、 N b : 0〜 0. 2 %、 Z r : 0〜 0. 2 %、 C a

: 0〜 0. 0 1 %及び 8 : 0〜 0. 0 1 %を含み、残部は F e及び不可避的不純物からなり、不可避的不純物としての P ： 0. 0 3 %以下、 S

: 0. 0 1 %以下。

( d ) 重量％で、 S i ： 1 %以下、 M n : 2 %以下、 C r : 2 2 〜 2 7 %、 N i : 7〜 l l %、 M o ： 1. 5〜 5 %、 sol . A 1 ： 0. 0 0 5 〜 0. 1 %、 N ： 0. 0 5 〜 0. 4 %、 C u : 0〜 2 %、 W : 0〜 3. 5 %、 T i : 0〜 0. 1 5 %、 N b : 0〜 0. 1 5 %、 Z r : 0〜 0. 1 5 %、 C a : 0〜 0. 0 1 %及び 8 : 0〜 0. 0 1 %を含み、残部は F e及び不可避的不純物であり、不可避的不純物としての C ： 0. 0 3 % 以下、 P : 0. 0 2 %以下、 S : 0. 0 1 %以下。

3. 母材及び溶接金属の化学組成のうち、溶接金属の M n、 C u、が下記（ e ) である請求の範囲 2 に記載する溶接網構造物。

( e ) M n ： 1. 5 %以下、 C u : 0. 3〜 2 %、 W : 1. 5〜 3. 5

%。

4. 母材及び溶接金属の化学組成のうち、母材の C、 M n、 C r、 N i 、 M o、 T i、 C u、 W、 N b、 Z r が下記（ f ) 、溶接金属の M o、 C u、 W、 N b、 Z rが下記（ g ) である請求の範囲 2 に記載する溶接網構造物。

( f ) C ： 0. 0 0 1 〜 0. 0 1 %、 M n : 0. 5 %以下、 C r : l l 〜 1 4 %、 N i ： 4. 5〜 7 %、 M o : l . 5〜 4 %、 T i ： 0. 0 1 〜 0. 2 %であり、また、 C u、 W、 N b、 Z r については無添加。

5. 母材及び溶接金属の化学組成のうち、母材の C、 M n、 C r、 N i 、 M o、 T i、 C u、 W、 N b、 Z rが下記（ f ) 、溶接金属の M n、 C u、 W、 N b、 Z rが下記（ h ) である請求の範囲 2 に記載する溶接鋼構造物。

( f ) C ： 0. 0 0 1 〜 0. 0 1 %、 M n : 0. 5 %以下、 C r : l l 〜 1 4 %、 N i ： 4. 5〜 7 %、 M 0 ： 1. 5〜 4 %、 T i ： 0. 0 1 〜 0. 2 %であり、また、 C u、 W、 N b、 Z r については無添加。 ( h ) M n ： 1. 5 %以下、 C u : 0. 3〜 2 %、 W : 1. 5〜 3. 5 %であり、また、 N b、 Z r については無添加。