JPH0254191B2 - - Google Patents
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- JPH0254191B2 JPH0254191B2 JP1716085A JP1716085A JPH0254191B2 JP H0254191 B2 JPH0254191 B2 JP H0254191B2 JP 1716085 A JP1716085 A JP 1716085A JP 1716085 A JP1716085 A JP 1716085A JP H0254191 B2 JPH0254191 B2 JP H0254191B2
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- Arc Welding In General (AREA)
Description
「産業上の利用分野」
本発明は、耐食性および機械的特性に優れるよ
うに高純度フエライト系ステンレスクラツド鋼材
を溶接できる方法に関する。 「従来技術」 化学プラント等には、種々の材料を合せ材とし
たクラツド鋼が多数使用されているが、中でも、
オーステナイト系ステンレスクラツド鋼は、優れ
た耐食性をもつが故に、最も広く使用される材料
となつている。しかし、本クラツド鋼は、塩化物
環境下において、応力腐食割れを発生する危険性
を有しており、このような環境下では、従来、高
Ni系合金あるいはTi材を合せ材としたクラツド
鋼が使用されている。しかし、これらの材料は、
高価であることから、より低廉で、かつ、高耐食
性を有する材料の開発が望まれていた。 そこで近年、この要求を受け、Ｃ（炭素）、Ｎ
（窒素）等の不純物元素量の低減下によつて、耐
食性を著しく改善した高純度フエライト系ステン
レス鋼が開発され、実際に使用されるようになつ
た。なお、本鋼材の使用方法としても厚板構造物
に対しては、経済性の面からクラツド鋼として用
いる方向へとより拡大していく可能性がある。そ
して、現状では、この種の高純度フエライト系ス
テンレスクラツド鋼材を溶接するには、従来、チ
タンクラツド鋼材の溶接に用いられている当板を
用いた溶接法によらざるを得ない。すなわち、第
２図に示すように、母材１の片面に接合されてい
る高純度フエライト系ステンレス板２と同材質の
当て板３との溶接には、母材１どうしを溶接した
後、高純度フエライト系ステンレス鋼のスペーサ
３ａで空間を埋め、その後母材１に小孔２ａをあ
け、母材表面側４からアルゴンガスを流入させ当
て板３をチタン板２に溶接していた。なお、前記
手段を採用して溶接を行うのは、本鋼材において
は溶接部裏面を大気から保護することが必要であ
り、小孔２ａを介してアルゴンガスを溶渉部裏面
まで至らせるためである。 「発明が解決しようとする問題点」 前記高純度フエライト系ステンレスクラツド鋼
材の従来の溶接方法にあつては、小孔２ａの形成
や当て板３の設置等、複雑な製作工程を要し、更
に溶接部に応力集中部を形成してしまう問題があ
る上に、溶接部の検査において最も信頼性の高い
放射線透過試験は第２図中の高純度フエライト系
ステンレス板と当て板との溶接部であるすみ肉溶
接部に対しては一般に使用することができず、本
溶接部に対する検査方法は液体浸進探傷試験に限
定されていることから品質管理上問題がある。 なお、高純度フエライト系ステンレスクラツド
鋼板どうしを直接、肉盛溶接によつて溶接するな
らば、より高品質の溶接構造を得る可能性があ
る。この場合には、炭素鋼製の母材どうしを肉盛
り溶接し、その溶接部の上で高純度フエライト系
ステンレス鋼どうしを肉盛り溶接して仕上げるこ
とになるのであるが、肉盛溶接を行つた場合に
は、高純度フエライト系ステンレス板よりもＣ含
有率の高い炭素鋼母材から、Ｃが溶接中に、ステ
ンレス鋼どうしの溶接部分にピツクアツプされ、
この部分のＣ含有量が増加して、機械的特性、特
に、曲げ特性の著しい劣化を生じてしまう問題が
ある。そしてこの曲げ特性の劣化現象は、溶接の
ままの状態では勿論のこと、各種規格および仕様
で定められる溶接後の熱処理を行つた肉盛り溶接
部において特に顕著になつてしまう傾向にある。 「発明の目的」 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもの
で、溶接のままの状態では勿論、溶接後の熱処理
を経た場合であつても、良好な機械的特性と耐食
性とを兼ね備えた肉盛り溶接部を得ることができ
る溶接方法を提供することを目的とする。 「問題点を解決するための手段」 本発明は、高純度フエライト系ステンレス鋼材
を合せ材に用いたクラツド鋼材に対して、C0.01
％以下、N0.025％以下を含有するオーステナイ
ト系ステンレス鋼からなる下盛り溶加棒を用いて
母材を溶接し、その上層を、前記合せ材と同等の
組成を有する高純度フエライト系ステンレス鋼か
らなる上盛り溶加棒を用いて合せ材の溶接を行う
ものである。 「作用」 母材を溶接する溶加棒に、低炭素かつ低窒素の
ものを使用することによつて、合せ材どうしの溶
接部分へのＣやＮのピツクアツプを抑制する。 「実施例」 第１図は本発明方法の一実施例によつて施工さ
れた高純度フエライト系ステンレスクラツド鋼
（以下単にクラツド鋼と略称する。）の溶接部を示
している。このクラツド鋼１０は、炭素鋼からな
る板状の母材１０Ａの一面に母材１０Ａより薄く
高純度フエライト系ステンレス鋼からなる合せ材
１０Ｂをクラツドして構成されたものである。前
記合せ材１０Ｂは、C0.025％以下、N0.025％以
下（但しＣ＋Ｎ量は0.04％以下）、Cr16〜32％、
Mo0.5〜4.5％、残部Feの組成を有するものであ
る。 前記クラツド鋼１０どうしを溶接するには、ま
ず、母材１０Ａどうしを母材と同材質の溶接材料
で溶接した後、その上部１２（図面では１層）を
後述する組成のオーステナイト系ステンレス鋼か
らなる下盛り溶加棒を用いて溶接する。この溶加
棒は、Cr16〜24％、Ni0〜16％、C0.01％以下、
N0.025％以下、残部Feの組成を有している。 下盛り溶接が終了したならば、この下盛り溶接
部１２の外面側に合せ材と同材質の高純度フエラ
イト系ステンレス鋼の組成を有する上盛り溶加棒
を用いて１つ以上の層１３（図面では２層）にな
るように肉盛り溶接を行う。 以上説明したような溶接方法を実施した場合、
下盛り溶接部１２が低炭素かつ低窒素であるため
に、溶接中に上盛り溶接部１３のＣやＮの含有率
の上昇はほとんど生じない。このため機械的強度
および耐食性に優れるとともに、溶接後に熱処理
を施したとしても機械的特性に優れ、かつ、耐食
性に優れた溶接部を形成できる。したがつて本発
明方法を実施して溶接されたクラツド鋼は、化学
プラント機器、食品加工機械、熱交換器、温水器
用等の腐食環境での使用に好適である。また、当
板を用いた従来の溶接法に比較して溶接作業が容
易になるとともに、本溶接部は突合せ溶接部であ
ることから放射線透過試験を製品検査用に導入す
ることが可能になり、これによつて溶接部分の品
質の安定化をなし得る。 なお、前記した実施例においては、合せ材１０
ＢにMoを0.5〜4.5％含有しているが、これは優
れた耐食性を得るためである。 「実験例」 本発明者は、本発明方法による溶接の実施に先
立ち、如何なる製造方法によるクラツド鋼が、本
発明方法を適用するに好適かにつけて先ず、第１
うに高純度フエライト系ステンレスクラツド鋼材
を溶接できる方法に関する。 「従来技術」 化学プラント等には、種々の材料を合せ材とし
たクラツド鋼が多数使用されているが、中でも、
オーステナイト系ステンレスクラツド鋼は、優れ
た耐食性をもつが故に、最も広く使用される材料
となつている。しかし、本クラツド鋼は、塩化物
環境下において、応力腐食割れを発生する危険性
を有しており、このような環境下では、従来、高
Ni系合金あるいはTi材を合せ材としたクラツド
鋼が使用されている。しかし、これらの材料は、
高価であることから、より低廉で、かつ、高耐食
性を有する材料の開発が望まれていた。 そこで近年、この要求を受け、Ｃ（炭素）、Ｎ
（窒素）等の不純物元素量の低減下によつて、耐
食性を著しく改善した高純度フエライト系ステン
レス鋼が開発され、実際に使用されるようになつ
た。なお、本鋼材の使用方法としても厚板構造物
に対しては、経済性の面からクラツド鋼として用
いる方向へとより拡大していく可能性がある。そ
して、現状では、この種の高純度フエライト系ス
テンレスクラツド鋼材を溶接するには、従来、チ
タンクラツド鋼材の溶接に用いられている当板を
用いた溶接法によらざるを得ない。すなわち、第
２図に示すように、母材１の片面に接合されてい
る高純度フエライト系ステンレス板２と同材質の
当て板３との溶接には、母材１どうしを溶接した
後、高純度フエライト系ステンレス鋼のスペーサ
３ａで空間を埋め、その後母材１に小孔２ａをあ
け、母材表面側４からアルゴンガスを流入させ当
て板３をチタン板２に溶接していた。なお、前記
手段を採用して溶接を行うのは、本鋼材において
は溶接部裏面を大気から保護することが必要であ
り、小孔２ａを介してアルゴンガスを溶渉部裏面
まで至らせるためである。 「発明が解決しようとする問題点」 前記高純度フエライト系ステンレスクラツド鋼
材の従来の溶接方法にあつては、小孔２ａの形成
や当て板３の設置等、複雑な製作工程を要し、更
に溶接部に応力集中部を形成してしまう問題があ
る上に、溶接部の検査において最も信頼性の高い
放射線透過試験は第２図中の高純度フエライト系
ステンレス板と当て板との溶接部であるすみ肉溶
接部に対しては一般に使用することができず、本
溶接部に対する検査方法は液体浸進探傷試験に限
定されていることから品質管理上問題がある。 なお、高純度フエライト系ステンレスクラツド
鋼板どうしを直接、肉盛溶接によつて溶接するな
らば、より高品質の溶接構造を得る可能性があ
る。この場合には、炭素鋼製の母材どうしを肉盛
り溶接し、その溶接部の上で高純度フエライト系
ステンレス鋼どうしを肉盛り溶接して仕上げるこ
とになるのであるが、肉盛溶接を行つた場合に
は、高純度フエライト系ステンレス板よりもＣ含
有率の高い炭素鋼母材から、Ｃが溶接中に、ステ
ンレス鋼どうしの溶接部分にピツクアツプされ、
この部分のＣ含有量が増加して、機械的特性、特
に、曲げ特性の著しい劣化を生じてしまう問題が
ある。そしてこの曲げ特性の劣化現象は、溶接の
ままの状態では勿論のこと、各種規格および仕様
で定められる溶接後の熱処理を行つた肉盛り溶接
部において特に顕著になつてしまう傾向にある。 「発明の目的」 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもの
で、溶接のままの状態では勿論、溶接後の熱処理
を経た場合であつても、良好な機械的特性と耐食
性とを兼ね備えた肉盛り溶接部を得ることができ
る溶接方法を提供することを目的とする。 「問題点を解決するための手段」 本発明は、高純度フエライト系ステンレス鋼材
を合せ材に用いたクラツド鋼材に対して、C0.01
％以下、N0.025％以下を含有するオーステナイ
ト系ステンレス鋼からなる下盛り溶加棒を用いて
母材を溶接し、その上層を、前記合せ材と同等の
組成を有する高純度フエライト系ステンレス鋼か
らなる上盛り溶加棒を用いて合せ材の溶接を行う
ものである。 「作用」 母材を溶接する溶加棒に、低炭素かつ低窒素の
ものを使用することによつて、合せ材どうしの溶
接部分へのＣやＮのピツクアツプを抑制する。 「実施例」 第１図は本発明方法の一実施例によつて施工さ
れた高純度フエライト系ステンレスクラツド鋼
（以下単にクラツド鋼と略称する。）の溶接部を示
している。このクラツド鋼１０は、炭素鋼からな
る板状の母材１０Ａの一面に母材１０Ａより薄く
高純度フエライト系ステンレス鋼からなる合せ材
１０Ｂをクラツドして構成されたものである。前
記合せ材１０Ｂは、C0.025％以下、N0.025％以
下（但しＣ＋Ｎ量は0.04％以下）、Cr16〜32％、
Mo0.5〜4.5％、残部Feの組成を有するものであ
る。 前記クラツド鋼１０どうしを溶接するには、ま
ず、母材１０Ａどうしを母材と同材質の溶接材料
で溶接した後、その上部１２（図面では１層）を
後述する組成のオーステナイト系ステンレス鋼か
らなる下盛り溶加棒を用いて溶接する。この溶加
棒は、Cr16〜24％、Ni0〜16％、C0.01％以下、
N0.025％以下、残部Feの組成を有している。 下盛り溶接が終了したならば、この下盛り溶接
部１２の外面側に合せ材と同材質の高純度フエラ
イト系ステンレス鋼の組成を有する上盛り溶加棒
を用いて１つ以上の層１３（図面では２層）にな
るように肉盛り溶接を行う。 以上説明したような溶接方法を実施した場合、
下盛り溶接部１２が低炭素かつ低窒素であるため
に、溶接中に上盛り溶接部１３のＣやＮの含有率
の上昇はほとんど生じない。このため機械的強度
および耐食性に優れるとともに、溶接後に熱処理
を施したとしても機械的特性に優れ、かつ、耐食
性に優れた溶接部を形成できる。したがつて本発
明方法を実施して溶接されたクラツド鋼は、化学
プラント機器、食品加工機械、熱交換器、温水器
用等の腐食環境での使用に好適である。また、当
板を用いた従来の溶接法に比較して溶接作業が容
易になるとともに、本溶接部は突合せ溶接部であ
ることから放射線透過試験を製品検査用に導入す
ることが可能になり、これによつて溶接部分の品
質の安定化をなし得る。 なお、前記した実施例においては、合せ材１０
ＢにMoを0.5〜4.5％含有しているが、これは優
れた耐食性を得るためである。 「実験例」 本発明者は、本発明方法による溶接の実施に先
立ち、如何なる製造方法によるクラツド鋼が、本
発明方法を適用するに好適かにつけて先ず、第１
【表】
表に示す組成の検討を行つた。爆着クラツド鋼と
圧延クラツド鋼とを製造し、それらのクラツド鋼
の各々について硬度測定を行なつた。その結果を
第３図と第４図に示す。 第３図によれば、爆着クラツド鋼の場合、母材
と合せ材界面の硬度は、爆発圧接時における塑性
変形により上昇しており、溶接後に行うべき熱処
理を実施した後においても、母材から合せ材側へ
のＣの拡散、すなわち、浸炭現象により、界面の
硬度はさほど低下していない。 第４図によれば、圧延クラツド鋼の場合、界面
部の硬度上昇は認められず、溶接後に行うべき熱
処理を実施した後においてもこの傾向に変化はな
い。 上記のことから、圧延クラツド鋼の採用によ
り、爆着クラツド鋼で従来問題となつていた、溶
接後に行うべき熱処理を実施した後における界面
部の硬度上昇に起因する剥離等の危険性を低下さ
せることができるとともに、良好な機械的特性の
確保を可能にできることが判明した。 次に、本発明方法と他の溶接方法によつて施工
した肉盛り溶接部の機械的特性について比較検討
を行つた。ところで、第１図における母材溶接部
１１は母材と同材質の溶接材料を用いて溶接され
る。この箇所の溶接は炭素鋼の溶接施工であり、
なんら困難な問題はない。問題となる箇所は第１
図中の合せ材部の溶接すなわち、上盛り溶接部１
２、下盛り溶接部１３である。そこで、この箇所
の現象をより詳細に検討することを目的として、
第２表に示した炭素鋼板上に、第２表の高純度フ
エライト系ステンレス鋼溶加棒を用いて肉盛り溶
接を行つた。 第３表に示した溶接条件で溶接施工した肉盛り
溶接部に関して、試験温度−20℃までの曲げ試験
を行つた。その結果を第５図に示す。第５図にお
いては、全ての試験温度範囲で良好な延性が確保
されている状況が示されている。ところで、クラ
ツド鋼を使用した構造物は、適用規格、仕様等に
従つて、溶接後熱処理を義務づけられる場合があ
る。そこで、肉盛り溶接部の機械的特性に対し、
圧延クラツド鋼とを製造し、それらのクラツド鋼
の各々について硬度測定を行なつた。その結果を
第３図と第４図に示す。 第３図によれば、爆着クラツド鋼の場合、母材
と合せ材界面の硬度は、爆発圧接時における塑性
変形により上昇しており、溶接後に行うべき熱処
理を実施した後においても、母材から合せ材側へ
のＣの拡散、すなわち、浸炭現象により、界面の
硬度はさほど低下していない。 第４図によれば、圧延クラツド鋼の場合、界面
部の硬度上昇は認められず、溶接後に行うべき熱
処理を実施した後においてもこの傾向に変化はな
い。 上記のことから、圧延クラツド鋼の採用によ
り、爆着クラツド鋼で従来問題となつていた、溶
接後に行うべき熱処理を実施した後における界面
部の硬度上昇に起因する剥離等の危険性を低下さ
せることができるとともに、良好な機械的特性の
確保を可能にできることが判明した。 次に、本発明方法と他の溶接方法によつて施工
した肉盛り溶接部の機械的特性について比較検討
を行つた。ところで、第１図における母材溶接部
１１は母材と同材質の溶接材料を用いて溶接され
る。この箇所の溶接は炭素鋼の溶接施工であり、
なんら困難な問題はない。問題となる箇所は第１
図中の合せ材部の溶接すなわち、上盛り溶接部１
２、下盛り溶接部１３である。そこで、この箇所
の現象をより詳細に検討することを目的として、
第２表に示した炭素鋼板上に、第２表の高純度フ
エライト系ステンレス鋼溶加棒を用いて肉盛り溶
接を行つた。 第３表に示した溶接条件で溶接施工した肉盛り
溶接部に関して、試験温度−20℃までの曲げ試験
を行つた。その結果を第５図に示す。第５図にお
いては、全ての試験温度範囲で良好な延性が確保
されている状況が示されている。ところで、クラ
ツド鋼を使用した構造物は、適用規格、仕様等に
従つて、溶接後熱処理を義務づけられる場合があ
る。そこで、肉盛り溶接部の機械的特性に対し、
【表】
熱処理が如何なる影響を及ぼすかについて検討
を行つた。第６図は、第３表の溶接条件により作
製した下盛り溶接部に対する熱処理の実施前後に
おける曲げ延性の変化を示している。これにより
同一の溶加棒で作製された肉盛り溶接部に対して
溶接後熱処理を行つた場合には、その肉盛り溶接
部の曲げ延性は急激に低下することがわかる。な
お、この延性低下の理由は、溶接後熱処理の実施
に伴い、母材中のＣがCr炭化物として粒界に析
出することによつて肉盛り溶接部を脆化させたも
のと考えられる。
を行つた。第６図は、第３表の溶接条件により作
製した下盛り溶接部に対する熱処理の実施前後に
おける曲げ延性の変化を示している。これにより
同一の溶加棒で作製された肉盛り溶接部に対して
溶接後熱処理を行つた場合には、その肉盛り溶接
部の曲げ延性は急激に低下することがわかる。な
お、この延性低下の理由は、溶接後熱処理の実施
に伴い、母材中のＣがCr炭化物として粒界に析
出することによつて肉盛り溶接部を脆化させたも
のと考えられる。
【表】
次に、本発明方法に従い、下盛り溶接用とし
て、第４表に示す組成の低炭素オーステナイト系
溶加棒を用いて下盛り溶接を行つた後に、その上
層を第２表中の高純度フエライト系ステンレス鋼
溶加棒によつて肉盛り溶接を施工した。 なお、本溶接施工に際しても前述したごとく、
第１図中の下盛り溶接部１２および上盛り溶接部
１３の現象をより詳細に検討することを目的とし
て、第２表の炭素鋼板上に第４表の低炭素オース
テナイト系溶加棒および第２表の高純度フエライ
ト系ステンレス鋼溶加棒を用いて肉盛り溶接を行
つている。その後、種々の試験温度で側曲げ試験
を実施した。その結果を第５表に示す。 第５表から、下盛り溶接材として、低炭素オー
ステナイト系溶加棒を使用することにより、０℃
の試験温度においても良好な曲げ延性を確保でき
ることが判明した。これは、溶接時において、下
盛り溶接材として使用される低炭素、低窒素の溶
加棒が炭素鋼母材からピツクアツプされるＣ量を
効果的に抑制することによるものと思われる。
て、第４表に示す組成の低炭素オーステナイト系
溶加棒を用いて下盛り溶接を行つた後に、その上
層を第２表中の高純度フエライト系ステンレス鋼
溶加棒によつて肉盛り溶接を施工した。 なお、本溶接施工に際しても前述したごとく、
第１図中の下盛り溶接部１２および上盛り溶接部
１３の現象をより詳細に検討することを目的とし
て、第２表の炭素鋼板上に第４表の低炭素オース
テナイト系溶加棒および第２表の高純度フエライ
ト系ステンレス鋼溶加棒を用いて肉盛り溶接を行
つている。その後、種々の試験温度で側曲げ試験
を実施した。その結果を第５表に示す。 第５表から、下盛り溶接材として、低炭素オー
ステナイト系溶加棒を使用することにより、０℃
の試験温度においても良好な曲げ延性を確保でき
ることが判明した。これは、溶接時において、下
盛り溶接材として使用される低炭素、低窒素の溶
加棒が炭素鋼母材からピツクアツプされるＣ量を
効果的に抑制することによるものと思われる。
【表】
【表】
【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ C0.025％（重量％、以下同じ）以下、
N0.025％以下を含有する高純度フエライト系ス
テンレス鋼材を母材に対する合せ材に使用したク
ラツド鋼材に対して母材を母材と同材質の溶接材
料により溶接施工した後、C0.01％以下、N0.025
％以下を含有するオーステナイト系ステンレス鋼
からなる下盛り溶加棒を使用して母材溶接部上部
を溶接した後、前記合せ材と同等の組成を有する
高純度フエライト系ステンレス鋼からなる上盛り
溶加棒を用いて合せ材の肉盛り溶接を行うことを
特徴とする高純度フエライト系ステンレスクラツ
ド鋼材の溶接方法。 ２ Cr16.0〜32.0％、Mo0.5〜4.5％、C0.025％以
下、N0.025以下（但しＣ＋N0.04％以下）を含有
する高純度フエライト系ステンレス鋼材からなる
合せ材を使用するとともに、Cr16〜24％、Ni0〜
16％、C0.01％以下、N0.025％以下を含有するオ
ーステナイト系ステンレス鋼からなる下盛り溶加
棒を使用することを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の高純度フエライト系ステンレスクラツ
ド鋼材の溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1716085A JPS61176478A (ja) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | 高純度フエライト系ステンレスクラツド鋼材の溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1716085A JPS61176478A (ja) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | 高純度フエライト系ステンレスクラツド鋼材の溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61176478A JPS61176478A (ja) | 1986-08-08 |
| JPH0254191B2 true JPH0254191B2 (ja) | 1990-11-20 |
Family
ID=11936215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1716085A Granted JPS61176478A (ja) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | 高純度フエライト系ステンレスクラツド鋼材の溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61176478A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT389265B (de) * | 1987-07-28 | 1989-11-10 | Voest Alpine Ag | Verfahren zur herstellung einer schweissverbindung mit plattiertem blech |
-
1985
- 1985-01-31 JP JP1716085A patent/JPS61176478A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61176478A (ja) | 1986-08-08 |
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