JPH0299294A - 耐硝酸性の優れた機器部材 - Google Patents
耐硝酸性の優れた機器部材Info
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- JPH0299294A JPH0299294A JP25183388A JP25183388A JPH0299294A JP H0299294 A JPH0299294 A JP H0299294A JP 25183388 A JP25183388 A JP 25183388A JP 25183388 A JP25183388 A JP 25183388A JP H0299294 A JPH0299294 A JP H0299294A
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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。
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、高酸化性イオンを含有する硝酸溶液環境中で
使用される新規な機器部材に係り、特に原子燃料再処理
プラントにおけるオーステナイト系ステンレス鋼の溶接
接合継手に関する。
使用される新規な機器部材に係り、特に原子燃料再処理
プラントにおけるオーステナイト系ステンレス鋼の溶接
接合継手に関する。
硝酸中ではオーステナイト合金は良好な耐食性を有して
いる。しかしながら、腐食性の高い高酸化性イオン、例
えばCr6+、 Ce’+、 F e3+等を含有する
硝酸中では著しく腐食が酸化されることが知られている
。このような過酷な環境を取扱うプラントの一つに原子
燃料再処理プラントがある。
いる。しかしながら、腐食性の高い高酸化性イオン、例
えばCr6+、 Ce’+、 F e3+等を含有する
硝酸中では著しく腐食が酸化されることが知られている
。このような過酷な環境を取扱うプラントの一つに原子
燃料再処理プラントがある。
使用済原子燃料から有益なウラン、プルトニウ11を取
出す原子燃料再処理プラントにおける主要な工程を第2
図に示す。この中の重要な機器として、例えば溶解1、
廃液濃縮蒸発缶2、酸回収蒸発缶3、酸回収精留塔4、
廃液貯蔵タンク5であり、第3図に濃縮蒸発缶2及び第
4図に貯蔵タンク5の構成図を示す。これらの機器は、
前者は廃液を蒸発させて濃縮するための設備、また後者
は放射性廃液を長期間に亘り貯蔵するための設備である
。
出す原子燃料再処理プラントにおける主要な工程を第2
図に示す。この中の重要な機器として、例えば溶解1、
廃液濃縮蒸発缶2、酸回収蒸発缶3、酸回収精留塔4、
廃液貯蔵タンク5であり、第3図に濃縮蒸発缶2及び第
4図に貯蔵タンク5の構成図を示す。これらの機器は、
前者は廃液を蒸発させて濃縮するための設備、また後者
は放射性廃液を長期間に亘り貯蔵するための設備である
。
各装置には配線6,8が設けられ、この配管6゜8への
加熱媒体の供給によって各蒸発缶及びタンク内の硝酸溶
液が加熱される。特に、装置内を減圧下で沸騰させるの
が腐食の点で好ましい。
加熱媒体の供給によって各蒸発缶及びタンク内の硝酸溶
液が加熱される。特に、装置内を減圧下で沸騰させるの
が腐食の点で好ましい。
この中で溶解工程以降は燃料の溶解のために硝酸溶液を
用いる。酸化性の強い硝酸溶液には種々の腐食生成物の
他に更に多量の核分裂生成物が含まれる。そのうち、特
にルテニウム(Ru)は腐食性の強い元素であり、第3
2同席食防食討論会予稿集、 p317 (1985−
8)にはRuは硝酸中で腐食促進作用が強いことが示さ
れている。
用いる。酸化性の強い硝酸溶液には種々の腐食生成物の
他に更に多量の核分裂生成物が含まれる。そのうち、特
にルテニウム(Ru)は腐食性の強い元素であり、第3
2同席食防食討論会予稿集、 p317 (1985−
8)にはRuは硝酸中で腐食促進作用が強いことが示さ
れている。
また、第25回日本原子力学会年会要旨集(第■分冊)
、p160 (1987−4)には硝酸中でRu ’十
がRu♂+に酸化されRu0iとして揮発することが記
載されている。
、p160 (1987−4)には硝酸中でRu ’十
がRu♂+に酸化されRu0iとして揮発することが記
載されている。
原子燃料再処理プラント機器の部材は現在オーステナイ
ト合金が用いられているが、この腐食性の強い環境にさ
らされて腐食を生じるため、これら部材の耐食性向上が
強く望まれている。
ト合金が用いられているが、この腐食性の強い環境にさ
らされて腐食を生じるため、これら部材の耐食性向上が
強く望まれている。
オーステナイト系ステンレス鋼部材のうち、均一なオー
ステナイ1−(γ)相を有する母材に対して、溶融接合
部では化学成分及び金属組織の不均一性が高い凝固組織
を有している。
ステナイ1−(γ)相を有する母材に対して、溶融接合
部では化学成分及び金属組織の不均一性が高い凝固組織
を有している。
一般に工業的に広く用いられているアーク溶接法ではあ
る種のオーステナイト鋼接合部の場合溶融凝固部はγ相
の他に5〜10%程度のδ−フェライト相(δ相と略記
する)を含む二相混合組織となっている。例えば、溶接
便覧(溶接学会編。
る種のオーステナイト鋼接合部の場合溶融凝固部はγ相
の他に5〜10%程度のδ−フェライト相(δ相と略記
する)を含む二相混合組織となっている。例えば、溶接
便覧(溶接学会編。
改訂3版、丸善(昭和52−3)によれば5〜10%の
フェライトが溶接金属中に存在すると溶接時の耐割れ性
の改善に有効であるとの記述がある。しかしながら、上
記文献にも記載されているが、一般にはフエライ1〜が
存在すると溶接金属の耐食性が劣化するといわれており
、通常のオーステナイト鋼の溶接部はδフェライト相を
含むことによる耐割れ性の改善というメリットと耐食性
の低下というデメリットの両方の効果を有している。
フェライトが溶接金属中に存在すると溶接時の耐割れ性
の改善に有効であるとの記述がある。しかしながら、上
記文献にも記載されているが、一般にはフエライ1〜が
存在すると溶接金属の耐食性が劣化するといわれており
、通常のオーステナイト鋼の溶接部はδフェライト相を
含むことによる耐割れ性の改善というメリットと耐食性
の低下というデメリットの両方の効果を有している。
このため、溶接割れと耐食性との兼ね合いから適切なδ
フェライト重量を選定するのが常識になっている。
フェライト重量を選定するのが常識になっている。
また、一般に隙間が存在すると隙間腐食が生じることが
知られており、この対策としてMOを添加したオーステ
ティ1−合金1例えば5US316鋼が一般に使用され
ている。Moが添加されていると隙間が存在した場合の
局部腐食や孔食に対して十分な耐食性を示すことが知ら
れており、M。
知られており、この対策としてMOを添加したオーステ
ティ1−合金1例えば5US316鋼が一般に使用され
ている。Moが添加されていると隙間が存在した場合の
局部腐食や孔食に対して十分な耐食性を示すことが知ら
れており、M。
を含んだオーステナイト合金は高耐食材料としてよく使
用されている。
用されている。
高耐食性イオンを含む硝酸環境では前述したように材料
の腐食が促進されるが、特に溶融凝固した溶接部では上
述したような理由により腐食の促進の顕著になることが
懸念される。
の腐食が促進されるが、特に溶融凝固した溶接部では上
述したような理由により腐食の促進の顕著になることが
懸念される。
これまでに、硝酸環境中の耐食性を改善する方法として
は特開昭54−124820.特開昭55−91960
にSi含有量を高めた高耐食溶接棒が開示されている。
は特開昭54−124820.特開昭55−91960
にSi含有量を高めた高耐食溶接棒が開示されている。
また、特開昭59−222559号には耐食性を向上さ
せるためにP含有量を0.005 %以下に制限する
ことが示されている。
せるためにP含有量を0.005 %以下に制限する
ことが示されている。
しかしながら、Si含有量を増加させることは材料の加
工性、製造性に制約が生じることもあり。
工性、製造性に制約が生じることもあり。
また、P含有量を0.005%以下の非常に低い値に制
限することは製鋼上の問題もあるが、Pの低下のみでは
必ずしも効果が十分とはいえない。
限することは製鋼上の問題もあるが、Pの低下のみでは
必ずしも効果が十分とはいえない。
また、溶接部に対しても一般には母材に比べて耐食性が
低く、特にMOを含み隙間腐食に対してより耐食性が期
待されるSUS 316系のオーステナイト合金におい
ては、その溶接部の耐食性は母材より低い値を示すのが
現状である。
低く、特にMOを含み隙間腐食に対してより耐食性が期
待されるSUS 316系のオーステナイト合金におい
ては、その溶接部の耐食性は母材より低い値を示すのが
現状である。
高酸化性イオンを含有する硝酸環境中で使用される機器
部材、特に原子燃料再処理プラント用機器部材では部材
の長寿命のため高い耐食性が望まれている。
部材、特に原子燃料再処理プラント用機器部材では部材
の長寿命のため高い耐食性が望まれている。
また上記に示した傾向は原子燃料再処理プラント用機器
部材のみならず、高酸化性イオンを含む硝酸環境下で使
用する化学プラントや産業プラントさらには原子力プラ
ントに共通な問題である。
部材のみならず、高酸化性イオンを含む硝酸環境下で使
用する化学プラントや産業プラントさらには原子力プラ
ントに共通な問題である。
[発明が解決しよう−とする?a題〕
前述したように、オーステナイト合金の接合継手あるい
は溶F!A凝固を伴う表面処理層は高酸化性イオンを含
む硝酸環境中で腐食され易い傾向にある。
は溶F!A凝固を伴う表面処理層は高酸化性イオンを含
む硝酸環境中で腐食され易い傾向にある。
本発明の目的は高酸化性イオンを含む硝酸環境中におい
て耐食性の優れたオーステティ1−系ステンレス鋼の接
合継手を有する溶接部を有する耐硝酸性の優れた機器部
材を提供することにある。
て耐食性の優れたオーステティ1−系ステンレス鋼の接
合継手を有する溶接部を有する耐硝酸性の優れた機器部
材を提供することにある。
本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼からなる母材
で溶接部を有する機器部材において、前記母材の溶融凝
固した溶接金属は、凝固時にδフェライト相を最初に晶
出する凝固形態を有することを特徴とする耐硝酸性の優
れた溶接部から成る機器部材にある。
で溶接部を有する機器部材において、前記母材の溶融凝
固した溶接金属は、凝固時にδフェライト相を最初に晶
出する凝固形態を有することを特徴とする耐硝酸性の優
れた溶接部から成る機器部材にある。
前記溶接部に用いる母材は重量%で、c : 0.os
%以下、Si:1.0%以下= Mn : 0.2〜2
.5%、 P : 0.035%以下、S:0.035
%以下、Ni:8〜12%、Cr:17〜21%、Mo
:0.1〜3.0%、残部Fe及び不可避的な不純物物
から成るオーステナイト系ステンレス鋼からなる。更に
、好適にはこのオーステナイト系ステンレス鋼は下記の
式で計算されるCr当量及びNi当量において、Cr当
量/ N i当量≧1.6 を満足することを特徴とす
る。
%以下、Si:1.0%以下= Mn : 0.2〜2
.5%、 P : 0.035%以下、S:0.035
%以下、Ni:8〜12%、Cr:17〜21%、Mo
:0.1〜3.0%、残部Fe及び不可避的な不純物物
から成るオーステナイト系ステンレス鋼からなる。更に
、好適にはこのオーステナイト系ステンレス鋼は下記の
式で計算されるCr当量及びNi当量において、Cr当
量/ N i当量≧1.6 を満足することを特徴とす
る。
また、溶接施工に際しては、先ず、その溶接材料のCr
当量及びNi当量が第1図に示す領域A内にあるもので
、少なくとも初層から3層までを溶接し、次いで領域B
内にある溶接材料で溶接することを特徴とする。
当量及びNi当量が第1図に示す領域A内にあるもので
、少なくとも初層から3層までを溶接し、次いで領域B
内にある溶接材料で溶接することを特徴とする。
Cr当量=%Cr+%M o + 1 、5 x%Si
−(1)Ni当量=%Ni+30x%C+ 0
、5 x%M n −(2)硝酸環境は、硝酸溶液
により使用済み原子燃料を溶解し、化学的分離工程によ
りUおよびPuを抽出する系統と共に、溶解に用いた硝
酸溶液を回収、浄化して再使用するための系統および各
工程より生じた放射性廃液を濃縮、貯蔵する系統を有す
る原子燃料再処理プラント環境である。
−(1)Ni当量=%Ni+30x%C+ 0
、5 x%M n −(2)硝酸環境は、硝酸溶液
により使用済み原子燃料を溶解し、化学的分離工程によ
りUおよびPuを抽出する系統と共に、溶解に用いた硝
酸溶液を回収、浄化して再使用するための系統および各
工程より生じた放射性廃液を濃縮、貯蔵する系統を有す
る原子燃料再処理プラント環境である。
このような高酸化性イオンを含む硝酸中におけるオース
テナイト系ステンレス鋼接合部の耐食性は、融点以上に
加熱され溶融した接合部の合金の凝固時の凝固形態が著
しく影響することを見出し、高耐食性を得るためには凝
固時にδフェライト相を最初に晶出させ、その後にオー
ステナイト相を晶出させることによって基本的に達成さ
れることを明確にした。
テナイト系ステンレス鋼接合部の耐食性は、融点以上に
加熱され溶融した接合部の合金の凝固時の凝固形態が著
しく影響することを見出し、高耐食性を得るためには凝
固時にδフェライト相を最初に晶出させ、その後にオー
ステナイト相を晶出させることによって基本的に達成さ
れることを明確にした。
高酸化性イオンを含む硝酸中での各種オーステナイト合
金溶接部の腐食挙動及び腐食形態を詳細に検討した結果
、溶接部において融点以上に加熱されて液体状態にある
合金が凝固する際には第1表に示す二種類の過程があり
、このType IとTypeHの両者の凝固部につい
て高酸化性イオンを含む硝酸中での耐食性を検討した結
果、Type Iの凝固部の耐食性はType Uのそ
れより顕著に優れていることが新しくわかった。
金溶接部の腐食挙動及び腐食形態を詳細に検討した結果
、溶接部において融点以上に加熱されて液体状態にある
合金が凝固する際には第1表に示す二種類の過程があり
、このType IとTypeHの両者の凝固部につい
て高酸化性イオンを含む硝酸中での耐食性を検討した結
果、Type Iの凝固部の耐食性はType Uのそ
れより顕著に優れていることが新しくわかった。
第 1
表
高酸化性イオンを含む硝酸中におけるオーステナイト系
ステンレス鋼接合部の腐食試験を行うと。
ステンレス鋼接合部の腐食試験を行うと。
凝固時に生成した樹枝状デンドライト層に沿って不均一
に腐食が生じδフェライト相が腐食されたように見える
ため、従来はδフェライト相が腐食されると考えてその
量を減少させる方法がとられていたが、本発明はこの考
えと全く異っている。
に腐食が生じδフェライト相が腐食されたように見える
ため、従来はδフェライト相が腐食されると考えてその
量を減少させる方法がとられていたが、本発明はこの考
えと全く異っている。
腐食はδフェライトの量ではなく、δフェライトが凝固
時にどのような形で晶出したかが重要であり、オーステ
ナイト合金凝固部の耐食性は凝固モードをType I
に制御することによって耐食性の優れた接合部が得られ
る。
時にどのような形で晶出したかが重要であり、オーステ
ナイト合金凝固部の耐食性は凝固モードをType I
に制御することによって耐食性の優れた接合部が得られ
る。
このためには、溶接材料の組成を規制して凝固形態を選
定すると伴に、使用する母材の組成も同様に規制するこ
とが不可欠である。何故なら、溶接材料と母材とが溶融
時に混合することによって両者の中間の組成を有する領
域が存在するからである。
定すると伴に、使用する母材の組成も同様に規制するこ
とが不可欠である。何故なら、溶接材料と母材とが溶融
時に混合することによって両者の中間の組成を有する領
域が存在するからである。
このような溶接接合継手において、特に高耐食性を得る
に有効なオーステナイト系ステンレス鋼母材の組成の範
囲は、重量%で、C: 0.05%以下、Si:1.0
%以下、Mn : 0.2〜2.5%。
に有効なオーステナイト系ステンレス鋼母材の組成の範
囲は、重量%で、C: 0.05%以下、Si:1.0
%以下、Mn : 0.2〜2.5%。
P:0.035%以下、S:0.035%以下、Ni:
8〜12%、Cr:17〜21%、MO二0.1〜3.
0%、残部Fe及び不可避的な不純物から成り、更に、
好適には上記の(1)及び(2)式で計算されるCr当
量及びNi当量において、Cr当量/ N i当量≧1
.6 を満足する組成である。また、溶接施工に際し少
なくとも初層から3層までを溶接する溶接材料は、その
Cr当量及びN i ”j量が第1図に示す領域A内に
あるもので、次いで領域B内にある溶接材料で溶接する
ことを特徴とする。
8〜12%、Cr:17〜21%、MO二0.1〜3.
0%、残部Fe及び不可避的な不純物から成り、更に、
好適には上記の(1)及び(2)式で計算されるCr当
量及びNi当量において、Cr当量/ N i当量≧1
.6 を満足する組成である。また、溶接施工に際し少
なくとも初層から3層までを溶接する溶接材料は、その
Cr当量及びN i ”j量が第1図に示す領域A内に
あるもので、次いで領域B内にある溶接材料で溶接する
ことを特徴とする。
次に本発明のオーステナイト系ステンレス鋼及びその溶
接接合継手の化学組成の範囲を限定した理由を示す。
接接合継手の化学組成の範囲を限定した理由を示す。
C:Cは0.05 %を越えるとオーステナイト合金の
接合継手においてCr炭化物の析出物が多くなりこの析
出物の近傍のCrが欠乏する結果、耐食性が減少するこ
とから、上限として0.05%と定めた。
接合継手においてCr炭化物の析出物が多くなりこの析
出物の近傍のCrが欠乏する結果、耐食性が減少するこ
とから、上限として0.05%と定めた。
SiおよびMn:SiおよびMnは製鋼上脱酸剤として
使用する元素である。このため、工業的にはSiは1.
0%以下の添加が必要であり、またMnはオーステナイ
ト相の安定性からも0.2〜2.5%の範囲がよい。
使用する元素である。このため、工業的にはSiは1.
0%以下の添加が必要であり、またMnはオーステナイ
ト相の安定性からも0.2〜2.5%の範囲がよい。
Ni : Niは主要なオーステナイト形成元素であり
、Crとともにオーステナイト合金においては重要な元
素でる6Niは硝酸中の耐食性維持のため、また凝固部
の組織状態(δフェライ1−相とオーステナイト相との
比)を規制するための主要なフェライト形成元素である
Crの量とバランスさせて8〜12%の範囲がよい。
、Crとともにオーステナイト合金においては重要な元
素でる6Niは硝酸中の耐食性維持のため、また凝固部
の組織状態(δフェライ1−相とオーステナイト相との
比)を規制するための主要なフェライト形成元素である
Crの量とバランスさせて8〜12%の範囲がよい。
Cr : Crはフェライト形成元素であり、硝酸中の
耐食性を得るために必要不可欠な重要元素である。硝酸
中の耐食性を確保すると同時に凝固部の組織制御のため
にNi量と対応して17〜21%がよい。すなわち、1
7%は硝酸中の耐食性の点から必要であり、一方21%
を超えると凝固部の脆化が懸念される。
耐食性を得るために必要不可欠な重要元素である。硝酸
中の耐食性を確保すると同時に凝固部の組織制御のため
にNi量と対応して17〜21%がよい。すなわち、1
7%は硝酸中の耐食性の点から必要であり、一方21%
を超えると凝固部の脆化が懸念される。
Mo:Moはフェライト形成元素であるが、表面に形成
される不@態皮膜を強固にする効果があるといわれ、隙
間腐食に対する抵抗を高めることが示されており、本発
明では0.1〜3.0%の範囲がよい。
される不@態皮膜を強固にする効果があるといわれ、隙
間腐食に対する抵抗を高めることが示されており、本発
明では0.1〜3.0%の範囲がよい。
この他、必要に応じて各々1%以下のTi。
Nb、V、Zr等の炭化物形成元素や各々0.5%以下
のAQ、Ca等の脱酸効果のある元素を適量添加しても
良く、その場合でも本発明の効果は得られろ。
のAQ、Ca等の脱酸効果のある元素を適量添加しても
良く、その場合でも本発明の効果は得られろ。
上記のオーステナイト系ステンレス鋼母材の組成に加え
、更にそのCr当量とNi当量の比を1.6 以上に限
定し、また少なくとも初層から3層までに使用する溶接
材料の組成を第1図に示すCr当量とNi当量の範囲A
内の組成に選定することによって、最も効果のある高耐
食性の溶接接合継手が得られる。
、更にそのCr当量とNi当量の比を1.6 以上に限
定し、また少なくとも初層から3層までに使用する溶接
材料の組成を第1図に示すCr当量とNi当量の範囲A
内の組成に選定することによって、最も効果のある高耐
食性の溶接接合継手が得られる。
これはNi当量とCr当量を定めることによって、目的
とするオーステナイト相に先立ってδフェライト相を晶
出させることが可能であることを見出した結果である。
とするオーステナイト相に先立ってδフェライト相を晶
出させることが可能であることを見出した結果である。
上記オーステナイト系ステンレス鋼母材の組成において
、そのCr当量とNi当の比を1.6以上に限定する理
由は、母材自体の凝固形態をTypeIにコントロール
するためである。このように規制することによって、溶
接材料との組成混合を受けても溶融部の凝固形態をTy
pe Iに保持することが可能である。
、そのCr当量とNi当の比を1.6以上に限定する理
由は、母材自体の凝固形態をTypeIにコントロール
するためである。このように規制することによって、溶
接材料との組成混合を受けても溶融部の凝固形態をTy
pe Iに保持することが可能である。
次に、第1図に示す領域A及びBの限定理由を以下に述
べる。
べる。
[領域A]
この領域は、溶接時の溶融凝固時に溶接材料が母材との
組成混合を受けて、溶接材料の凝固形態Typel
(初晶δ相型)がTypen (初晶γ相型)に変化す
るのを防ぐために、溶接時に少なくとも初層から3層ま
でに用いる溶接材料を規定する。
組成混合を受けて、溶接材料の凝固形態Typel
(初晶δ相型)がTypen (初晶γ相型)に変化す
るのを防ぐために、溶接時に少なくとも初層から3層ま
でに用いる溶接材料を規定する。
■線AB:この線より下側の高Cr当量では、δフエラ
イト量が多くなり過ぎて溶接性 や加工性等に問題が生じてくる可能性 があるので、この線を限界とする。
イト量が多くなり過ぎて溶接性 や加工性等に問題が生じてくる可能性 があるので、この線を限界とする。
■線BC:溶接金属の化学成分の不均一性により、マル
テンサイト組織が生じるのを防止 するためにこの線より上側のNi当量 が必要である。
テンサイト組織が生じるのを防止 するためにこの線より上側のNi当量 が必要である。
■線CD:この線より上側では、溶接時に溶融凝固に生
じる組成混合による凝固形態の 変化を防止できないため、この線より 高いCr当量と低いNi当量が好適で ある。
じる組成混合による凝固形態の 変化を防止できないため、この線より 高いCr当量と低いNi当量が好適で ある。
■線DA:この線よりCr当量が大きくなる溶接性、加
工性が低下し、また脆化等の問 題が生じてくるため、実用的な範囲と してCr当量は24%以下とする。
工性が低下し、また脆化等の問 題が生じてくるため、実用的な範囲と してCr当量は24%以下とする。
[領域Bコ
この領域は、溶接時に先ず領域Aの溶接材料で少なくと
も初層から3層までを溶接した後に、引き続いて溶接を
施工するときに用いる溶接材料を規定する。
も初層から3層までを溶接した後に、引き続いて溶接を
施工するときに用いる溶接材料を規定する。
■線EF:この線より下側、すなわち低Ni当量側でT
ype Iの初品δ相型の凝固形態となり高耐食性が得
られる。
ype Iの初品δ相型の凝固形態となり高耐食性が得
られる。
■線FC:硝酸中の全面腐食に対する耐食性を得るため
に、Cr当辰は18%以1とし、かつ化学成分の不均一
性によりマルテ ンサイト組織が生じるのを防止するた めにこの線よりも高いNi当量とする。
に、Cr当辰は18%以1とし、かつ化学成分の不均一
性によりマルテ ンサイト組織が生じるのを防止するた めにこの線よりも高いNi当量とする。
■線CD:この線を超えた低Ni当量側では脆化の問題
等が生じるため多量に使用する 場合はこの線を超えない方が良い。
等が生じるため多量に使用する 場合はこの線を超えない方が良い。
■線DE:Cr当量が大きくなるにつれて溶接性。
加工性が低下し、また脆化等の問題が
生じてくるため、実用的な範囲として
Cr当量は24%以下とする。
以上のような理由により、母材の組成のCr当量とNi
当量とを規制し、また母材との組成混合を考慮した溶接
材料を用いて、少なくとも初層から3層までを溶接する
ことによって、溶接金属の凝固形態をType Iの初
晶δ相型にコントロールし、従来材よりも高い耐食性が
得られる。
当量とを規制し、また母材との組成混合を考慮した溶接
材料を用いて、少なくとも初層から3層までを溶接する
ことによって、溶接金属の凝固形態をType Iの初
晶δ相型にコントロールし、従来材よりも高い耐食性が
得られる。
また、本発明による凝固モードをType Iに制御し
たオーステナイト合金の接合継手又は表面処理層は、例
えばRu ”十を1100pp含有する100℃の9N
硝酸溶液中では腐食速度が2.Onm/y以下の値以下
耐食性を有している。
たオーステナイト合金の接合継手又は表面処理層は、例
えばRu ”十を1100pp含有する100℃の9N
硝酸溶液中では腐食速度が2.Onm/y以下の値以下
耐食性を有している。
以上述べてきた本発明によるオーステナイト系ステンレ
ス鋼の接合継手の優れた耐食性はその接合法1表面処理
法には依らない。すなわち、通常行なわれているアーク
溶接、電子ビーム溶接およびレーザ溶接等で十分な高耐
食性が達成可能である。基本的には本発明による凝固モ
ード制御を行なえる溶融・凝固部分にはその手法を問わ
ず本発明を適用できる。
ス鋼の接合継手の優れた耐食性はその接合法1表面処理
法には依らない。すなわち、通常行なわれているアーク
溶接、電子ビーム溶接およびレーザ溶接等で十分な高耐
食性が達成可能である。基本的には本発明による凝固モ
ード制御を行なえる溶融・凝固部分にはその手法を問わ
ず本発明を適用できる。
更に、凝固モードの違いは不純物元素P、Si等の偏析
の程度に影響を及ぼすと推察される。
の程度に影響を及ぼすと推察される。
従って、耐食性を低下させる不純物元素それ自体を減少
させることはいずれの凝固モードにおいても耐食性向上
に効果がある。すなわち、本発明者らは不純物元素P、
S i含有量を1〕≦0.01%。
させることはいずれの凝固モードにおいても耐食性向上
に効果がある。すなわち、本発明者らは不純物元素P、
S i含有量を1〕≦0.01%。
SiS2.05%に同時に規制することにより良好な耐
食性が得られることを見出した。P、Siを両者とも同
時に減少させないと効果が小さい。
食性が得られることを見出した。P、Siを両者とも同
時に減少させないと効果が小さい。
溶接金属は溶接材からの溶着金属と母材が溶融凝固した
部分をいう。
部分をいう。
[実施例1コ
第2表及び第3表は本実施例に用いた試験材の化学成分
を示す。溶接継手を製作するのに用いた母材は市販のオ
ーステナイト系ステンレス鋼の4種M (BCI、BO
2,BPI、BF2)である。
を示す。溶接継手を製作するのに用いた母材は市販のオ
ーステナイト系ステンレス鋼の4種M (BCI、BO
2,BPI、BF2)である。
また、このときに用いた溶接材料は市販の溶接ワイヤの
4種類(WCI、WO2,WPI、WF2)である、凝
固形態は母材のBCIとBO2はryρe■で、BPI
とBF2はType Iである。また、溶接材料はいず
れもType !である。
4種類(WCI、WO2,WPI、WF2)である、凝
固形態は母材のBCIとBO2はryρe■で、BPI
とBF2はType Iである。また、溶接材料はいず
れもType !である。
これらの試験材はいずれもTIG溶接でU型開先突合わ
せ溶接継手を製作し、その部分より腐食試験片を採取し
た。腐食試験は100ppm Ruを含有する100℃
の9NHN○3溶液中で500時間浸漬した。浸漬試験
後、試験片の侵食深さを測定し2、それから腐食速度(
閣/y)を算出した6第4表は、従来の溶接継手と本発
明による溶接継手の溶接金属部の腐食速度を示す。第4
表よりわかるように、特に成分の規制を行わない母材B
CI又はBO2、と第1図の領域Bの溶接材料、WCI
又はWO2とによる4種類の溶接試験片、CWJl、−
4はいずれも腐食速度が5.0mm/y以上である。
せ溶接継手を製作し、その部分より腐食試験片を採取し
た。腐食試験は100ppm Ruを含有する100℃
の9NHN○3溶液中で500時間浸漬した。浸漬試験
後、試験片の侵食深さを測定し2、それから腐食速度(
閣/y)を算出した6第4表は、従来の溶接継手と本発
明による溶接継手の溶接金属部の腐食速度を示す。第4
表よりわかるように、特に成分の規制を行わない母材B
CI又はBO2、と第1図の領域Bの溶接材料、WCI
又はWO2とによる4種類の溶接試験片、CWJl、−
4はいずれも腐食速度が5.0mm/y以上である。
一方、母材の組成において、Cr当量とNi当量との比
を1.6 以上にコントロールしたものを上記と同じ組
成の溶接材料で溶接した試験片、PWJ 1〜4はいず
れも1〜5 nrn / Yの腐食速度を示しており、
本発明材の方が良好な耐食性を示した。
を1.6 以上にコントロールしたものを上記と同じ組
成の溶接材料で溶接した試験片、PWJ 1〜4はいず
れも1〜5 nrn / Yの腐食速度を示しており、
本発明材の方が良好な耐食性を示した。
第4表
[実施例2コ
第5表は、従来の溶接継手と本発明による溶接法による
継手の腐食速度を示す。従来材は、比較のために第4表
に示したものと同じ試験片CWJ1.2の結果を示した
。本発明材PWJ5〜8は、溶接施工時に、先ず第1図
の領域Aの溶接材料WPI又はWF2を用いて初層から
3層まで溶接し1次いで領域Bの溶接材料WCI又はW
O2を用いて最終層まで溶接したものである。従来材の
腐食速度が5.Onn+ /y以上であるのに対して、
本発明材のそれは1.0mm/y以下と従来材よりも良
好な耐食性を示した。
継手の腐食速度を示す。従来材は、比較のために第4表
に示したものと同じ試験片CWJ1.2の結果を示した
。本発明材PWJ5〜8は、溶接施工時に、先ず第1図
の領域Aの溶接材料WPI又はWF2を用いて初層から
3層まで溶接し1次いで領域Bの溶接材料WCI又はW
O2を用いて最終層まで溶接したものである。従来材の
腐食速度が5.Onn+ /y以上であるのに対して、
本発明材のそれは1.0mm/y以下と従来材よりも良
好な耐食性を示した。
このように1本発明法によれば従来の成分を特に規制し
ない母材を用いても良好な耐食性を有する溶接継手を製
作することができる。
ない母材を用いても良好な耐食性を有する溶接継手を製
作することができる。
第5表
[実施例3]
第6表は、従来の溶接継手と本発明により成分を規制し
た母材と本発明法による溶接法とを組合わせて製作した
継手の腐食速度を示す。従来材は第4表に示した試験片
CWJIとCWJ3の結果を比較のために示した。本発
明材は組成を規制した母材BPi又はBF2を用いて、
実施例2と同じように先ず領域Aの溶接材料WPI又は
WF2で初層から3層までを溶接し、次いで領域Bの溶
接材料WC】又はWO2で最終層まで溶接した。
た母材と本発明法による溶接法とを組合わせて製作した
継手の腐食速度を示す。従来材は第4表に示した試験片
CWJIとCWJ3の結果を比較のために示した。本発
明材は組成を規制した母材BPi又はBF2を用いて、
実施例2と同じように先ず領域Aの溶接材料WPI又は
WF2で初層から3層までを溶接し、次いで領域Bの溶
接材料WC】又はWO2で最終層まで溶接した。
本発明材の腐食速度は1.0mm/y以下であり。
従来材よりも優れた耐食性を有していることが示された
。
。
第6表
〔発明の効果〕
本発明によれば、高酸化性イオンを含有する硝酸中にお
ける耐食性向上が図れるので、信頼性が高くかつ使用寿
命の長い接合継手が得られる。
ける耐食性向上が図れるので、信頼性が高くかつ使用寿
命の長い接合継手が得られる。
本発明は高酸化性イオンを含有する硝W&環境下で効果
を発揮し、このような環境下で使用する化学プラント、
産業プラント、原子力プラント機器およびその構成部材
に使用可能である。特に、原子燃料再処理プラン1〜機
器及びその構成部材への適用に著しい効果を示す。
を発揮し、このような環境下で使用する化学プラント、
産業プラント、原子力プラント機器およびその構成部材
に使用可能である。特に、原子燃料再処理プラン1〜機
器及びその構成部材への適用に著しい効果を示す。
ここで高酸化性イオンとは、F e 8+、 Cr 8
+。
+。
Ce’+、Ru’十等高等高価数属イオンを示し、これ
ら高酸化性イオンを一種又は複合種含む硝酸溶液環境下
で効果を発揮する。この高酸化性イオンを含む硝酸溶液
を定量的に示すと、ステンレス鋼の腐食電位が参照照合
電極(SHE)に比較して0.95V以上を示す過不働
態領域で効果を発し、この領域で高耐食性を示す機器及
びその構成部材を提供する。
ら高酸化性イオンを一種又は複合種含む硝酸溶液環境下
で効果を発揮する。この高酸化性イオンを含む硝酸溶液
を定量的に示すと、ステンレス鋼の腐食電位が参照照合
電極(SHE)に比較して0.95V以上を示す過不働
態領域で効果を発し、この領域で高耐食性を示す機器及
びその構成部材を提供する。
第1図は本発明に係るCr当量とNi当量の範囲を示す
線図、第2図は原子燃料再処理プラントのブロック図、
第3図は廃液濃縮蒸発缶の構成図、第4図は廃液貯蔵タ
ンクの構成図である。 1・・・溶解槽、2・・・廃液濃縮蒸発缶、3・・・酸
回収蒸発缶、4・・・酸回収精留塔、5・・・廃液貯蔵
タンク。 6・・・冷却用配管、7・・・廃液貯蔵容器、8・・・
伝熱管、9・・・蒸発容器。
線図、第2図は原子燃料再処理プラントのブロック図、
第3図は廃液濃縮蒸発缶の構成図、第4図は廃液貯蔵タ
ンクの構成図である。 1・・・溶解槽、2・・・廃液濃縮蒸発缶、3・・・酸
回収蒸発缶、4・・・酸回収精留塔、5・・・廃液貯蔵
タンク。 6・・・冷却用配管、7・・・廃液貯蔵容器、8・・・
伝熱管、9・・・蒸発容器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、オーステナイト系ステンレス鋼からなる母材に溶接
部を有する機器部材において、前記母材の溶融凝固した
溶接金属は、凝固時にδフェライト相を最初に晶出する
凝固形態を有することを特徴とする耐硝酸性の優れた機
器部材。 2、請求項1において、該硝酸環境は硝酸溶液により使
用済み原子燃料を溶解し、化学的分離工程によりウラン
及びプルトニウムを抽出する系統と伴に、溶解に用いた
硝酸溶液を回収、浄化して再使用するための系統、及び
各工程により生じた放射性廃液を濃縮、貯蔵する系統を
有する原子燃料再処理プラント環境である耐硝酸性の優
れた機器部材。 3、請求項1又は2において、前記母材が重量%で、C
:0.05%以下、Si:1.0%以下、Mn:0.2
〜2.5%、P:0.035%以下、S:0.035%
以下、Ni:8〜12%、Cr:17〜21%、Mo:
0.1〜3.0%、残部Fe及び不可避的な不純物から
成るオーステナイト系ステンレス鋼からなる耐硝酸性の
優れた機器部材。 4、請求項3において、前記母材であるオーステナイト
系ステンレス鋼が下記の式で計算されるCr当量及びN
i当量の(Cr当量/Ni当量)比が1.6以下である
耐硝酸性の優れた機器部材。 〔Cr当量=%Cr+%Mo+1.5x%SiNi当量
=%Ni+30x%C+0.5x%Mn〕5、請求項3
において、前記母材であるオーステナイト系ステンレス
鋼が、先ず、上記の式で計算されるCr当量及びNi当
量が第1図に示す領域A内にある溶接材料を用いて少な
くとも初層から3層までを溶接し、次いで領域B内の溶
接材料により溶接される耐硝酸性の優れた機器部材。 6、請求項5において、前記母材であるオーステナイト
系ステンレス鋼が上記の式で計算されるCr当量及びN
i当量の(Cr当量/Ni当量)比が1.6以下である
耐硝酸性の優れた機器部材。 7、請求項1〜6のいずれかにおいて、前記溶接部が9
NHNO_3+100ppmRu,100℃での腐食速
度が2.0mm/y以下である耐硝酸性の優れた機器部
材。 8、請求項1〜7のいずれかにおいて、前記溶接部はア
ーク溶接、電子ビーム溶接、レーザビーム溶接の何れか
の溶接法により形成される耐硝酸性の優れた機器部材。 9、請求項1〜8のいずれかにおいて、前記機器部材に
よつて構成された化学プラント産業プラント、原子力プ
ラント。 10、請求項5又は6において、前記オーステナイト系
ステンレス鋼からなる耐硝酸性機器用溶接材料。 11、請求項5において、第1図の領域Aにある溶接材
料が重量%でC0.05%以下、Si0.05%以下、
Mn0.2〜2.5%、P0.01%以下、S0.03
5%以下、Ni8〜12%、Cr17〜21%、Mo0
.1〜3.0%、残部Feおよび不可避的な不純物から
なるオーステナイト系ステンレス鋼により構成される耐
硝酸性の優れた機器部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25183388A JPH0299294A (ja) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 耐硝酸性の優れた機器部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25183388A JPH0299294A (ja) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 耐硝酸性の優れた機器部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0299294A true JPH0299294A (ja) | 1990-04-11 |
Family
ID=17228605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25183388A Pending JPH0299294A (ja) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 耐硝酸性の優れた機器部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0299294A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9040865B2 (en) | 2007-02-27 | 2015-05-26 | Exxonmobil Upstream Research Company | Corrosion resistant alloy weldments in carbon steel structures and pipelines to accommodate high axial plastic strains |
| JP2018001171A (ja) * | 2016-06-27 | 2018-01-11 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 2部材の接合方法及びポンプの製造方法 |
-
1988
- 1988-10-07 JP JP25183388A patent/JPH0299294A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9040865B2 (en) | 2007-02-27 | 2015-05-26 | Exxonmobil Upstream Research Company | Corrosion resistant alloy weldments in carbon steel structures and pipelines to accommodate high axial plastic strains |
| JP2018001171A (ja) * | 2016-06-27 | 2018-01-11 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 2部材の接合方法及びポンプの製造方法 |
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