JPH0899176A - 保護ガス混合物、およびステンレス鋼部材のアーク溶接方法 - Google Patents

保護ガス混合物、およびステンレス鋼部材のアーク溶接方法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】溶接に際して、オーステナイトの形成の促進お
よび腐食性穿孔に対する抵抗性の増大を可能とすると共
に、全ての位置での優れた溶接性を可能にすること。 【構成】ステンレス鋼、特に二層または超二層鋼のアー
ク溶接のための保護ガス混合物であって：２〜１６％、
好ましくは約５％のヘリウムと；１〜２．５％、好まし
くは１．８〜２％の二酸化炭素と；１〜２．８％、好ま
しくは１．５〜２％の窒素とを、アルゴン中に含有する
保護ガス混合物。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、ＧＭＡＷ（ガス金属アーク溶
接）およびＦＣＡＷ（フラックス有芯アーク溶接(Flux
Cored Arc Welding)）に従って、コアステンレス鋼をア
ーク溶接するための保護ガス混合物に関する。特に、二
層(duplex)または超二層(superDuplex)として知られ
る、窒素を含有するオーステナイト- フェライト系ステ
ンレス鋼を溶接するための保護ガス混合物に関する。
【０００２】本発明の目的は、ステンレス鋼溶接の改善
を可能とする保護ガス混合物を提供すること、特に、異
なった溶接レジメ（軸方向噴霧(axial pluverization)
若しくは「スプレーアーク」、短サーキット若しくは
「短アーク」またはパルス電流若しくは「パルスアー
ク」による移送）のための広範な調節を可能とすると共
に、良好な耐蝕性を保証し、破壊負荷(breaking load)
を高め、有害な放射を低減することである。
【０００３】この目的を達成するために、本発明の特徴
に従えば、上記のガス混合物は２〜１６％（典型的には
３〜１０％）のヘリウムと；１〜２．５％（典型的には
１〜２％）の二酸化炭素と；１〜２．８％（典型的には
１．３〜２％）の窒素と；残部のアルゴンとを含有す
る。
【０００４】本発明の他の特徴に従えば、二層ステンレ
ス鋼、オーステナイト鋼または窒素含有オーステナイト
鋼を溶接するためには、前記ガス混合物は略５％のヘリ
ウムと、１．８〜２％の二酸化炭素と、１．５〜１．７
％の窒素と、残部のアルゴンとを含有し；また、オース
テナイトステンレス鋼の溶接ビードの形態を改良するた
めには、前記ガス混合物は、更に少量の水素を含有す
る。
【０００５】本発明はまた、消耗電極と前記部材との間
に電気アークを形成する工程と、該アークを上記で定義
した保護ガス混合物で保護する工程とを具備した、ステ
ンレス鋼部材を溶接する方法を目的とする。
【０００６】所謂二層および超二層のステンレス鋼は、
そのオーステナイト／フェライト二相微細構造、窒素を
含有すること及びクロムまたはモリブデンのような他の
元素を含有することによって、他のタイプのステンレス
鋼に比較して、腐食穴形成(corrosive pitting) に対す
る優れた耐性を有する。このタイプの鋼の例は、例えば
US-A-4,816-085 及び EP-A-545.753 に開示されてい
る。溶接中のオーステナイトの形成を促進し、低温での
機械的耐久性およびを増大するために、ニッケル中にク
ラッドされた蒸着金属を有する消耗電極を使用すること
が提案されているが、これは溶接腐食に対する良好な耐
性を確保するための十分な窒素を提供しない。その結
果、酸素または二酸化炭素と共に、相対的に大量（５％
オーダー）の窒素を保護ガスに添加することが提案され
ているが、この場合には、溶接ビードが酸化される問題
や、ビードが窒素で過飽和されることに起因して多孔質
になる問題が伴なう。
【０００７】本発明によるガス混合物は一組の有利な特
徴、特に、良好なオーステナイト／フェライト平衡、改
善された耐蝕性、アークの優れた安定性、および異なっ
た形状の溶接を可能にする溶融物の適切な流動性が得ら
れる。本発明に従うガス混合物は、異なった溶接レジメ
に従って広範囲の調節が可能であるため、自動的または
半自動的に、（整形クラッド溶接ワイヤと共に）ＧＭＡ
ＷまたはＦＣＡＷプロセスに適用可能である。この方法
は、異なった等級の二層または超二層のステンレス鋼に
適用でき、また単一パスまたは多重パスの溶接に適用す
ることができる。表Ａは、 125〜240 アンペアおよび溶
接ガス（組成は５％ヘリウム、２％二酸化炭素、1.5 ％
窒素、残部アルゴン）を用いたＧＭＡＷ多重パス溶接の
際の、厚さ12 mm の二層および超二層シート金属アセン
ブリーの開先60°での端面溶接に対応している。
【０００８】＜表 Ａ＞
【表１】 本発明に従うガス混合物は、他方では、オーステナイト
鋼のＧＭＡＷ溶接の際に、破壊負荷の値を増大させる。
下記の表Ｂは、二種類のシート金属３０４Ｌ（ＺＣＮ18
10）および３１６Ｌ（ＭＺ19122 ＬＳＩ）に対する、本
発明のガス混合物（５％ヘリウム、２％二酸化炭素、1.
5 ％窒素、残部アルゴンからなる）を用いた溶接と、Ｍ
121 タイプの従来の三成分系ガス混合物（18％ヘリウ
ム、１％ＣＯ2 、残部アルゴンからなる）を用いた溶接
との比較を示している。
【０００９】＜表 Ｂ＞
【表２】 これらの試験は、破壊負荷値の１０％オーダーの改善を
示している。
【００１０】従って、本発明によるガスは単純なオース
テナイト系溶接ワイヤ（308/316 ）を用いてオーステナ
イト系窒素ステンレス鋼（サフィックスＮの等級）をＭ
ＩＧ溶接し、基準（ＮＦＡ 35582）が要求している最小
破壊負荷の達成を可能にする。また、これは溶接すべき
部材の形状に関連した稀釈には関係しない。
【００１１】上記のガス混合物は更に、2.5 ％までの少
量の水素添加、典型的には２％未満の水素添加で、オー
ステナイト系ステンレス鋼の溶接ビード形状の改良を可
能とし、水素の添加はビードを平坦化する一方、溶込み
／幅の比率を減少し且つこの溶込みをオバリジング(ova
lizing) する。
【００１２】以上、特定の実施例について本発明を説明
してきたが、本発明はこれら実施例に限定されるもので
はなく、当業者に明らかなように、改良および変形が可
能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンリ・ディオ フランス国、95310 サン・ウアン・ロモ ーン、リュ・ドュ・パルク 61 (72)発明者 オリビエ・マティル フランス国、75018 パリ、リュ・フラン クール ５

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ステンレス鋼を溶接するための保護ガス
    混合物であって、 ・２〜１６％のヘリウムと、 ・１〜２．５％の二酸化炭素と、 ・１〜２．８％の窒素と、 ・残部のアルゴン とを含有することを特徴とする保護ガス混合物。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のガス混合物であって、 ・３〜１０％のヘリウムと、 ・１〜２％の二酸化炭素と、 ・１．３〜２％の窒素と、 ・残部のアルゴン とを含有することを特徴とする保護ガス混合物。
  3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のガス混合物で
    あって、 ・５％のヘリウムと、 ・１．８〜２％の二酸化炭素と、 ・１．５〜１．７％の窒素と、 ・残部のアルゴン を含有することを特徴とする保護ガス混合物。
  4. 【請求項４】 請求項２または３に記載のガス混合物で
    あって、２．５％以下の少量の水素をも含有することを
    特徴とするガス混合物。
  5. 【請求項５】 ステンレス鋼部材を溶接する方法であっ
    て、消耗電極と前記部材との間に電気アークを形成する
    工程と、該アークを保護ガス混合物で保護する工程とを
    具備し、前記保護ガス混合物が請求項１〜４の何れか１
    項に記載のガス混合物である方法。
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