JPH0318480A - ステンレス鋼スタッドのスタッド溶接方法 - Google Patents
ステンレス鋼スタッドのスタッド溶接方法Info
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- JPH0318480A JPH0318480A JP2138636A JP13863690A JPH0318480A JP H0318480 A JPH0318480 A JP H0318480A JP 2138636 A JP2138636 A JP 2138636A JP 13863690 A JP13863690 A JP 13863690A JP H0318480 A JPH0318480 A JP H0318480A
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- stud
- stainless steel
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- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
- B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550°C
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- B23K35/308—Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent
- B23K35/3086—Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent containing Ni or Mn
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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】
見旦△量１
本発明は、延性溶接部を形成するようにステンレス鋼ス
タッドを炭素鋼もしくは低合金鋼がらなる鋼製要素にス
タッド溶接する方法に関するものである． 免丑曵１１ スタッド溶接は、金属ボルトもしくはスタッドを金属板
のような加工片もしくは母材に結合する際の一般的な用
語である．特に有用なスタッド溶接技術はスタッドアー
ク溶接であり、これは、２つの要素即ちスタッドの基部
もしくは端部と加工片との間に誘起したアークで両者を
加熱することにより、スタッド端部を加工片に結合する
ことを含んでいる．２つの要素を適切に加熱した後、ス
タッド溶接ガンを使用するなどして、両者を圧力下にお
き、スタッドと他の要素即ち加工片の一部を溶融する．
アーク溶接法により溶接される最も普通のスタッド材料
は、低炭素鋼、ステンレス鋼及びアルミニウムである．
一般に、かかる溶接の際に、スタッドのステンレス鋼溶
融体は、２０〜５０重量％の量になる溶接部中の炭素鋼
もしくは低合金鋼溶融体で希釈される． 代表的には３０４ステンレス鋼のようなステンレス鋼ス
タッドは炭素鋼もしくは低合金鋼の板に常習的に溶接さ
れているが、溶接部の延性の欠如については常に問題が
ある。延性が欠如しているので、アメリカ機械学会で「
ボイラー及び圧力規格」に規定しているような、ｌ５°
曲げて再び真っすぐにする通常の試＠（八ＳＨＥ Ｓｅ
ｃｔｉｏｎ ＩＸ ＱＷ １９２．１＞には合格しない
．八一Ｓ Ｄ１．１の曲げ試験要件７．６．５はＡＳ
ＭＥの要件よりも更に厳しいので、炭素鋼母材へのステ
ンレス鋼スタッドの通常の溶接では、この＾ｌＩＩＳの
曲げ試験要件も達成することはできない．本発明の目的
は、延性の溶接金属を形成するような態様でステンレス
鋼スタッドを炭素鋼もしくは低合金鋼からなる鋼製要素
にスタッド溶接する方法を提供することである． 免丑曵且１ この目的を達成するため、本発明によると、ステンレス
鋼スタッドを炭素鋼もしくは低合金鋼，からなる板のよ
うな鋼製要素にスタッド溶接して、同ステンレス鋼スタ
ッドと鋼製要素との間に延性溶接部を形成するステンレ
ス鋼スタッドのスタッド溶接方法では、前記鋼製要素の
クロム当量及びニッケル当量を判断し、前記鋼製要素か
らの鋼により希釈されて前記鋼製要素にスタッド溶接さ
れる際に、同スタッド溶接によりできる溶接組織中にオ
ーステナイト＋フェライトの組織を形成するようなクロ
ム当量及びニッケル当量を有するステンレス鋼スタッド
を用意し、そして前記ステンレス鋼スタッドを前記鋼製
要素に溶接する。鋼製要素にステンレス鋼スタッドをス
タッド溶接する間、前記ステンレス鋼スタッドの金属と
前記鋼製要素の金属との混和物である溶接金属が、溶接
組織中にオーステナイト及びフェライトの組織を形成し
て、前記ステンレス鋼スタッドと前記鋼製要素との間に
延性溶接部を形成する。
タッドを炭素鋼もしくは低合金鋼がらなる鋼製要素にス
タッド溶接する方法に関するものである． 免丑曵１１ スタッド溶接は、金属ボルトもしくはスタッドを金属板
のような加工片もしくは母材に結合する際の一般的な用
語である．特に有用なスタッド溶接技術はスタッドアー
ク溶接であり、これは、２つの要素即ちスタッドの基部
もしくは端部と加工片との間に誘起したアークで両者を
加熱することにより、スタッド端部を加工片に結合する
ことを含んでいる．２つの要素を適切に加熱した後、ス
タッド溶接ガンを使用するなどして、両者を圧力下にお
き、スタッドと他の要素即ち加工片の一部を溶融する．
アーク溶接法により溶接される最も普通のスタッド材料
は、低炭素鋼、ステンレス鋼及びアルミニウムである．
一般に、かかる溶接の際に、スタッドのステンレス鋼溶
融体は、２０〜５０重量％の量になる溶接部中の炭素鋼
もしくは低合金鋼溶融体で希釈される． 代表的には３０４ステンレス鋼のようなステンレス鋼ス
タッドは炭素鋼もしくは低合金鋼の板に常習的に溶接さ
れているが、溶接部の延性の欠如については常に問題が
ある。延性が欠如しているので、アメリカ機械学会で「
ボイラー及び圧力規格」に規定しているような、ｌ５°
曲げて再び真っすぐにする通常の試＠（八ＳＨＥ Ｓｅ
ｃｔｉｏｎ ＩＸ ＱＷ １９２．１＞には合格しない
．八一Ｓ Ｄ１．１の曲げ試験要件７．６．５はＡＳ
ＭＥの要件よりも更に厳しいので、炭素鋼母材へのステ
ンレス鋼スタッドの通常の溶接では、この＾ｌＩＩＳの
曲げ試験要件も達成することはできない．本発明の目的
は、延性の溶接金属を形成するような態様でステンレス
鋼スタッドを炭素鋼もしくは低合金鋼からなる鋼製要素
にスタッド溶接する方法を提供することである． 免丑曵且１ この目的を達成するため、本発明によると、ステンレス
鋼スタッドを炭素鋼もしくは低合金鋼，からなる板のよ
うな鋼製要素にスタッド溶接して、同ステンレス鋼スタ
ッドと鋼製要素との間に延性溶接部を形成するステンレ
ス鋼スタッドのスタッド溶接方法では、前記鋼製要素の
クロム当量及びニッケル当量を判断し、前記鋼製要素か
らの鋼により希釈されて前記鋼製要素にスタッド溶接さ
れる際に、同スタッド溶接によりできる溶接組織中にオ
ーステナイト＋フェライトの組織を形成するようなクロ
ム当量及びニッケル当量を有するステンレス鋼スタッド
を用意し、そして前記ステンレス鋼スタッドを前記鋼製
要素に溶接する。鋼製要素にステンレス鋼スタッドをス
タッド溶接する間、前記ステンレス鋼スタッドの金属と
前記鋼製要素の金属との混和物である溶接金属が、溶接
組織中にオーステナイト及びフェライトの組織を形成し
て、前記ステンレス鋼スタッドと前記鋼製要素との間に
延性溶接部を形成する。
本発明は、添付図面を参照してなされるその好適な実施
例に関する以下の説明から一層容易に明らかとなろう． 謹馳ｚｄ距』 本発明の方法によると、炭素鋼もしくは低合金鋼からな
る鋼製要素とステンレス鋼スタッドとの間の延性スタッ
ド溶接部は、溶接により生じる溶接組織もしくは構造中
にオーステナイト＋フェライトのミクロ組織を形戒でき
る特別に化学的に管理したオーステナイト材料を使用す
ることにより得られ、該ミクロ組織が炭素鋼もしくは低
合金鋼の鋼製要素から受けるされる希釈で延性を保持す
る． 本発明によりステンレス鋼スタッドが溶接される鋼製要
素は、炭素鋼もしくは低合金鋼からなる．圧力容器の炭
素鋼は、０．４重量％を超えない炭素含量を有すると共
に、製鋼過程で使用される燃料及び原料から出る少量の
シリコン、マンガン、燐及び硫黄を含んでいる．ここで
使用される゛″低合金鋼”という用語は、炭素鋼及び低
合金鋼における引張りの最大許容応力値について記載し
た＾ＳＨＥの１９８３年版「ボイラー及び圧力容器規格
」の第ｌ部、第■章、表ＵＣＳ−２３（第２５８〜２６
４頁〉にあるような合金成分もしくは材料を含む鋼を指
している。
例に関する以下の説明から一層容易に明らかとなろう． 謹馳ｚｄ距』 本発明の方法によると、炭素鋼もしくは低合金鋼からな
る鋼製要素とステンレス鋼スタッドとの間の延性スタッ
ド溶接部は、溶接により生じる溶接組織もしくは構造中
にオーステナイト＋フェライトのミクロ組織を形戒でき
る特別に化学的に管理したオーステナイト材料を使用す
ることにより得られ、該ミクロ組織が炭素鋼もしくは低
合金鋼の鋼製要素から受けるされる希釈で延性を保持す
る． 本発明によりステンレス鋼スタッドが溶接される鋼製要
素は、炭素鋼もしくは低合金鋼からなる．圧力容器の炭
素鋼は、０．４重量％を超えない炭素含量を有すると共
に、製鋼過程で使用される燃料及び原料から出る少量の
シリコン、マンガン、燐及び硫黄を含んでいる．ここで
使用される゛″低合金鋼”という用語は、炭素鋼及び低
合金鋼における引張りの最大許容応力値について記載し
た＾ＳＨＥの１９８３年版「ボイラー及び圧力容器規格
」の第ｌ部、第■章、表ＵＣＳ−２３（第２５８〜２６
４頁〉にあるような合金成分もしくは材料を含む鋼を指
している。
炭素鋼もしくは低合金鋼に溶接されるステンレス鋼スタ
ッドはオーステナイト鋼がらなり、この鋼は、１８重量
％以上のクロムと、少なくとも８％のニッケルとを含ん
でいる． 本発明によると、炭素鋼もしくは低合金鋼がらなる鋼製
要素のクロム当量及びニッケル当量を判断もしくは測定
すると共に、同鋼製要素により希釈してスタッド溶接す
る際に、溶接により生ずる溶接部中にオーステナイト＋
フェライトの組織を形成するクロム当量及びニッケル当
量を有するステンレス鋼スタッドを用意する。本発明で
は、クロム（Ｃｒ）当量及びニッケル（Ｎｉ）当量はそ
れぞれ次の式により表される値である。
ッドはオーステナイト鋼がらなり、この鋼は、１８重量
％以上のクロムと、少なくとも８％のニッケルとを含ん
でいる． 本発明によると、炭素鋼もしくは低合金鋼がらなる鋼製
要素のクロム当量及びニッケル当量を判断もしくは測定
すると共に、同鋼製要素により希釈してスタッド溶接す
る際に、溶接により生ずる溶接部中にオーステナイト＋
フェライトの組織を形成するクロム当量及びニッケル当
量を有するステンレス鋼スタッドを用意する。本発明で
は、クロム（Ｃｒ）当量及びニッケル（Ｎｉ）当量はそ
れぞれ次の式により表される値である。
Ｃｒ当量＝％Ｃｒ＋％Ｍｏ＋１．５Ｘ％Ｓｉ＋０．５Ｘ
％ｃｂＮｉ当量＝％Ｎｉ＋３０Ｘ％Ｃ＋０．５Ｘ％Ｍｎ
スタッド溶接中、スタッドの端部での溶融金属は、同ス
タッドが溶接される鋼製要素からの溶融金属により希釈
される．この希釈度は、２０〜５０重量％の範囲内でよ
いが、より特定的には２０〜４０重量％であり、通常３
０重量％である．また、本発明は、溶接部にどんな金属
も添加しないスタッド溶接に専ら関係しており、その結
果得られる溶接部は、スタッドと同スタッドが溶接され
る鋼製要素とからの金属のみを含んでいる． 炭素鋼へのスタッド溶接に使用される標準のオーステナ
イト鋼スタ・ンドは八（Ｓｔ３０４である．第１図の説
明図を参照すると、炭素鋼のクロム当量は０．４５であ
り、ニッケル当量は７，８であることが認められる（点
Ｘ）。３０４オーステナイト鋼スタッドについては、ク
ロム当量は２０であり、ニッケル当ｉ１１，３（点Ｙ）
である。その結果できる溶接部は、３０％の希釈度と仮
定した場合（点Ｚ）、オーステナイト＋マルテンサイト
の脆性組織である．技術文献に度々示されているような
望ましいオーステナイト溶接組織はオーステナイト＋デ
ルタフエライ１・である． 第２図には、炭素鋼からなる鋼製要素へのステンレス鋼
スタッドのスタッド溶接に本発明の方法を適用して、延
性の溶接部を形或することが示されている．説明の便宜
上、炭素鋼のクロム当量は［０＋０＋（１．５Ｘ０．３
＞＋０＝０．４５３と仮定し、ニッケル当量は［０＋
（３０ｘ ｏ．２５） ＋ （０．５Ｘ Ｏ．８） ＝
７．８］と仮定する（点Ｘ）．図示のように、クロム
当量３２及びニッケノレ当量１２．７（点Ｙ）のオース
テナイト鋼スタッドを使用すると、炭素鋼の金属による
オーステナイト鋼スタッドの金属の希釈度が約３０％と
仮定した場合、その結果できる溶接部は、組織的にはオ
ーステナイト＋フェライトであり、延性である（点Ｚ）
．溶接部のオーステナイト＋フェライト組或は、図中の
線ａｂｃｄで囲まれた領域内にある。
％ｃｂＮｉ当量＝％Ｎｉ＋３０Ｘ％Ｃ＋０．５Ｘ％Ｍｎ
スタッド溶接中、スタッドの端部での溶融金属は、同ス
タッドが溶接される鋼製要素からの溶融金属により希釈
される．この希釈度は、２０〜５０重量％の範囲内でよ
いが、より特定的には２０〜４０重量％であり、通常３
０重量％である．また、本発明は、溶接部にどんな金属
も添加しないスタッド溶接に専ら関係しており、その結
果得られる溶接部は、スタッドと同スタッドが溶接され
る鋼製要素とからの金属のみを含んでいる． 炭素鋼へのスタッド溶接に使用される標準のオーステナ
イト鋼スタ・ンドは八（Ｓｔ３０４である．第１図の説
明図を参照すると、炭素鋼のクロム当量は０．４５であ
り、ニッケル当量は７，８であることが認められる（点
Ｘ）。３０４オーステナイト鋼スタッドについては、ク
ロム当量は２０であり、ニッケル当ｉ１１，３（点Ｙ）
である。その結果できる溶接部は、３０％の希釈度と仮
定した場合（点Ｚ）、オーステナイト＋マルテンサイト
の脆性組織である．技術文献に度々示されているような
望ましいオーステナイト溶接組織はオーステナイト＋デ
ルタフエライ１・である． 第２図には、炭素鋼からなる鋼製要素へのステンレス鋼
スタッドのスタッド溶接に本発明の方法を適用して、延
性の溶接部を形或することが示されている．説明の便宜
上、炭素鋼のクロム当量は［０＋０＋（１．５Ｘ０．３
＞＋０＝０．４５３と仮定し、ニッケル当量は［０＋
（３０ｘ ｏ．２５） ＋ （０．５Ｘ Ｏ．８） ＝
７．８］と仮定する（点Ｘ）．図示のように、クロム
当量３２及びニッケノレ当量１２．７（点Ｙ）のオース
テナイト鋼スタッドを使用すると、炭素鋼の金属による
オーステナイト鋼スタッドの金属の希釈度が約３０％と
仮定した場合、その結果できる溶接部は、組織的にはオ
ーステナイト＋フェライトであり、延性である（点Ｚ）
．溶接部のオーステナイト＋フェライト組或は、図中の
線ａｂｃｄで囲まれた領域内にある。
第３図は、低合金鋼からなる鋼製要素へのステンレス鋼
スタッドのスタッド溶接に本発明を適用した場合を示し
ている．説明の便宜上、２．２５％のＣｒ及び１％のＮ
ｏ合金含量を含む鋼であるこの鋼製要素は、クロム当量
４及びニッケル当量５を有する（点Ｘ）。クロム当量３
２及びニッケル当ｉ１２．７（点Ｙ）のオーステナイト
鋼スタッドを使用すると、希釈度が３０％であるとする
と、その結果できる溶接部は、ｒａｍ的にはオーステナ
イト＋フェライトであり、延性である（点Ｚ）。また、
線ａｂｃｄにより囲まれた領域に入る組成は、溶接によ
り得られた溶接部のオーステナイト＋フェライト組織で
ある． 炭素鋼もしくは低合金鋼による約３０％の希釈度でオー
ステナイト＋フェライトの延性スタッド溶接部を形成し
うる十分なＣｒ／Ｎｉ当量比を有するものなら、通常入
手可能な材料を使用できる。例えば、八ＳＭＥのＳＦ八
５．９にある３１２ステンレス鋼（ＥＲ３１２）もしく
は錬当量のように、約２９重旦％のクロムと約９％のニ
ッケルとを含むオーステナイト鋼スタッドは、所望の冶
金的組織を与えて、前述した曲げ試験に合格する十分な
延性を有する溶接部を形成する．希釈度が３０％を超え
るため、所望の化学作用を行うのにもつと高いＣｒ当量
が必要なら、そのように選択した化学的性質の３１２ス
テンレス鋼を得ることができるし、そのために開発した
特別の化学的性質のステンレス鋼を得ることができる。
スタッドのスタッド溶接に本発明を適用した場合を示し
ている．説明の便宜上、２．２５％のＣｒ及び１％のＮ
ｏ合金含量を含む鋼であるこの鋼製要素は、クロム当量
４及びニッケル当量５を有する（点Ｘ）。クロム当量３
２及びニッケル当ｉ１２．７（点Ｙ）のオーステナイト
鋼スタッドを使用すると、希釈度が３０％であるとする
と、その結果できる溶接部は、ｒａｍ的にはオーステナ
イト＋フェライトであり、延性である（点Ｚ）。また、
線ａｂｃｄにより囲まれた領域に入る組成は、溶接によ
り得られた溶接部のオーステナイト＋フェライト組織で
ある． 炭素鋼もしくは低合金鋼による約３０％の希釈度でオー
ステナイト＋フェライトの延性スタッド溶接部を形成し
うる十分なＣｒ／Ｎｉ当量比を有するものなら、通常入
手可能な材料を使用できる。例えば、八ＳＭＥのＳＦ八
５．９にある３１２ステンレス鋼（ＥＲ３１２）もしく
は錬当量のように、約２９重旦％のクロムと約９％のニ
ッケルとを含むオーステナイト鋼スタッドは、所望の冶
金的組織を与えて、前述した曲げ試験に合格する十分な
延性を有する溶接部を形成する．希釈度が３０％を超え
るため、所望の化学作用を行うのにもつと高いＣｒ当量
が必要なら、そのように選択した化学的性質の３１２ス
テンレス鋼を得ることができるし、そのために開発した
特別の化学的性質のステンレス鋼を得ることができる。
従って、本発明は炭素鋼もしくは低合金鋼からなる鋼製
要素にステンレス鋼スタッドをアーク溶接する方法を提
供しており、この方法によると、同スタッドの組或は、
溶接部中に延性溶接組織を形成しうる制御さ、れたクロ
ム／ニッケル当量比を冶金的に生じさせる。
要素にステンレス鋼スタッドをアーク溶接する方法を提
供しており、この方法によると、同スタッドの組或は、
溶接部中に延性溶接組織を形成しうる制御さ、れたクロ
ム／ニッケル当量比を冶金的に生じさせる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ステンレス鋼スタッドを炭素鋼もしくは低合金鋼からな
る鋼製要素にスタッド溶接して、同ステンレス鋼スタッ
ドと鋼製要素との間に延性溶接部を形成するステンレス
鋼スタッドのスタッド溶接方法であって、 前記鋼製要素のクロム当量及びニッケル当量を判断し、 前記鋼製要素からの鋼により希釈されてスタッド溶接さ
れる際に、同スタッド溶接によりできる組織中にオース
テナイト＋フェライトの組織を形成するようなクロム当
量及びニッケル当量を有するステンレス鋼スタッドを用
意し、 前記ステンレス鋼スタッドの金属と前記鋼製要素の金属
との混和に基づく溶接金属が、溶接組織中にオーステナ
イト及びフェライトの組織を形成すると共に、前記ステ
ンレス鋼スタッドと前記鋼製要素との間に延性溶接部を
形成するように、前記ステンレス鋼スタッドを前記鋼製
要素に溶接する、 ことからなるステンレス鋼スタッドのスタッド溶接方法
。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/359,020 US4959518A (en) | 1989-05-30 | 1989-05-30 | Method of welding stainless steel studs |
| US359.020 | 1989-05-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0318480A true JPH0318480A (ja) | 1991-01-28 |
Family
ID=23411988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2138636A Pending JPH0318480A (ja) | 1989-05-30 | 1990-05-30 | ステンレス鋼スタッドのスタッド溶接方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4959518A (ja) |
| JP (1) | JPH0318480A (ja) |
| KR (1) | KR900017716A (ja) |
| CN (1) | CN1047638A (ja) |
| CA (1) | CA2017759A1 (ja) |
| ES (1) | ES2024279A6 (ja) |
| IT (1) | IT1239976B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012192431A (ja) * | 2011-03-16 | 2012-10-11 | Daihen Corp | 溶接装置 |
| JP2015131326A (ja) * | 2014-01-14 | 2015-07-23 | 三菱重工業株式会社 | 溶接方法、補修方法、及び原子炉容器 |
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| DE19617975C2 (de) * | 1996-05-06 | 2002-01-24 | Udo Franz | Verfahren zum Bolzenschweißen |
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| EP3067147B1 (en) | 2015-03-13 | 2020-01-08 | Outokumpu Oyj | Method of welding metal-based non weldable directly to each other materials, using a spacer |
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