JPH11256281A - 溶接施工性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼 - Google Patents
溶接施工性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼Info
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- JPH11256281A JPH11256281A JP5913798A JP5913798A JPH11256281A JP H11256281 A JPH11256281 A JP H11256281A JP 5913798 A JP5913798 A JP 5913798A JP 5913798 A JP5913798 A JP 5913798A JP H11256281 A JPH11256281 A JP H11256281A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ア−ク溶接やプラズマ溶接などの溶融溶接する
際に、広範囲な溶接条件下で溶接が可能であり、しかも
適正な形状の溶接ビードが得られ溶接施工性に優れたマ
ルテンサイト系ステンレス鋼を提供する。 【解決手段】質量％で、Ｃ：０．００１〜０．０１５
％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜１．５
％、Ｃｒ：７〜１４％、Ｎｉ：０．５〜７．０％、残部
がＦｅと不可避不純物であり、不純物中のＡｌ、Ｐ、
Ｓ、Ｏが、それぞれ０．０６％以下、０．０３％以下、
０．００５％以下、０．００８％以下で、しかもＯとＳ
の関係が『０．００４％≦［％Ｏ］＋２［％Ｓ］≦０．
０１２％』、ＯとＡｌの関係が『［％Ｏ］≧０．２×
［％Ａｌ］』であるマルテンサイト系ステンレス鋼。こ
の鋼は、適量のＴｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｌ
ａおよびＣｅのうちから選ばれた１種または２種以上を
含むことができる。
際に、広範囲な溶接条件下で溶接が可能であり、しかも
適正な形状の溶接ビードが得られ溶接施工性に優れたマ
ルテンサイト系ステンレス鋼を提供する。 【解決手段】質量％で、Ｃ：０．００１〜０．０１５
％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜１．５
％、Ｃｒ：７〜１４％、Ｎｉ：０．５〜７．０％、残部
がＦｅと不可避不純物であり、不純物中のＡｌ、Ｐ、
Ｓ、Ｏが、それぞれ０．０６％以下、０．０３％以下、
０．００５％以下、０．００８％以下で、しかもＯとＳ
の関係が『０．００４％≦［％Ｏ］＋２［％Ｓ］≦０．
０１２％』、ＯとＡｌの関係が『［％Ｏ］≧０．２×
［％Ａｌ］』であるマルテンサイト系ステンレス鋼。こ
の鋼は、適量のＴｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｌ
ａおよびＣｅのうちから選ばれた１種または２種以上を
含むことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ア−ク溶接やプラズマ
溶接など溶融溶接する際に優れた溶接施工性を有するマ
ルテンサイト系ステンレス鋼に関する。
溶接など溶融溶接する際に優れた溶接施工性を有するマ
ルテンサイト系ステンレス鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｃｒ含有量が１１〜１３質量％のＣｒ系
のステンレス鋼（以下、「マルテンサイト系ステンレス
鋼」という）は、経済性に優れた耐食材料として広く用
いられている。
のステンレス鋼（以下、「マルテンサイト系ステンレス
鋼」という）は、経済性に優れた耐食材料として広く用
いられている。
【０００３】しかし、マルテンサイト系ステンレス鋼
は、用途が溶接構造物の場合、溶接時の加熱冷却にとも
なう硬いマルテンサイト組織の生成により、溶接部の靭
性低下や溶接割れの発生が問題となりやすい。これらの
問題は、ＣおよびＮの含有量を０．０１％以下に抑制す
ることで解決できることが知られている（例えば、「川
崎製鉄技報」第２９巻、第２号、Ｐ３４〜４０、平成９
年９月発行 参照）。
は、用途が溶接構造物の場合、溶接時の加熱冷却にとも
なう硬いマルテンサイト組織の生成により、溶接部の靭
性低下や溶接割れの発生が問題となりやすい。これらの
問題は、ＣおよびＮの含有量を０．０１％以下に抑制す
ることで解決できることが知られている（例えば、「川
崎製鉄技報」第２９巻、第２号、Ｐ３４〜４０、平成９
年９月発行 参照）。
【０００４】ところが、マルテンサイト系ステンレス鋼
の溶接に際しては、十分な耐割れ性を有することはもち
ろんのこと、できるだけ広範囲の溶接条件で容易に溶接
できること、すなわち、優れた溶接施工性（作業性）を
満足することが求められる。
の溶接に際しては、十分な耐割れ性を有することはもち
ろんのこと、できるだけ広範囲の溶接条件で容易に溶接
できること、すなわち、優れた溶接施工性（作業性）を
満足することが求められる。
【０００５】ここで、溶接施工性とは、溶接部表面のへ
こみや溶接金属の溶け落ち、また裏面ビ−ドの未形成の
ない適正な形状の溶接ビ−ドが広範囲の溶接条件で容易
に得られること意味する。
こみや溶接金属の溶け落ち、また裏面ビ−ドの未形成の
ない適正な形状の溶接ビ−ドが広範囲の溶接条件で容易
に得られること意味する。
【０００６】しかし、マルテンサイト系ステンレス鋼
は、前述したように、溶接施工性に劣り、特に製品が鋼
管で、鋼管を固定して円周溶接するいわゆる全姿勢溶接
部時にビードのへこみや溶接金属の溶け落ちが生じやす
い。また、これらを防止するために溶接入熱を低減した
場合には、裏面ビ−ドの未形成が生じやすく、適正溶接
条件範囲が狭くなるという問題がある。このような問題
は、従来の溶接割れ防止対策であるＣおよびＮの含有量
低減のみでは不十分で、十分に満足し得る溶接施工性が
確保できないという問題があった。
は、前述したように、溶接施工性に劣り、特に製品が鋼
管で、鋼管を固定して円周溶接するいわゆる全姿勢溶接
部時にビードのへこみや溶接金属の溶け落ちが生じやす
い。また、これらを防止するために溶接入熱を低減した
場合には、裏面ビ−ドの未形成が生じやすく、適正溶接
条件範囲が狭くなるという問題がある。このような問題
は、従来の溶接割れ防止対策であるＣおよびＮの含有量
低減のみでは不十分で、十分に満足し得る溶接施工性が
確保できないという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ア−
ク溶接やプラズマ溶接などの溶融溶接する際に優れた溶
接施工性を発揮するマルテンサイト系ステンレス鋼を提
供するにある。
ク溶接やプラズマ溶接などの溶融溶接する際に優れた溶
接施工性を発揮するマルテンサイト系ステンレス鋼を提
供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記の
マルテンサイト系ステンレス鋼にある。
マルテンサイト系ステンレス鋼にある。
【０００９】質量％で、Ｃ：０．００１〜０．０１５
％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜１．５
％、Ｃｒ：７〜１４％、Ｎｉ：０．５〜７．０％、残部
がＦｅと不可避不純物からなり、不純物中のＡｌ、Ｐ、
ＳおよびＯ（酸素）が、それぞれ０．０６％以下、０．
０３％以下、０．００５％以下、０．００８％以下であ
り、ＯとＳおよびＯとＡｌの関係が、それぞれ下記式
および式を満たす組成からなることを特徴とする溶接
施工性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼。
％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜１．５
％、Ｃｒ：７〜１４％、Ｎｉ：０．５〜７．０％、残部
がＦｅと不可避不純物からなり、不純物中のＡｌ、Ｐ、
ＳおよびＯ（酸素）が、それぞれ０．０６％以下、０．
０３％以下、０．００５％以下、０．００８％以下であ
り、ＯとＳおよびＯとＡｌの関係が、それぞれ下記式
および式を満たす組成からなることを特徴とする溶接
施工性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼。
【００１０】 ０．００４％≦［％Ｏ］＋２×［％Ｓ］≦０．０１２％・・・ ［％Ｏ］≧０．２×［％Ａｌ］・・・ 上記の鋼組成は、Ｆｅの一部に替えて、質量％で、Ｔ
ｉ：０．０１〜０．１０％および／またはＺｒ：０．０
０５〜０．１０％を含むものであってもよい。
ｉ：０．０１〜０．１０％および／またはＺｒ：０．０
０５〜０．１０％を含むものであってもよい。
【００１１】さらに、上記の鋼組成は、Ｆｅの一部に替
えて、質量％で、Ｍｏ＋（Ｗ／２）：０．５〜３．０％
を満たすＭｏおよび／またはＷを含むものであってもよ
い。
えて、質量％で、Ｍｏ＋（Ｗ／２）：０．５〜３．０％
を満たすＭｏおよび／またはＷを含むものであってもよ
い。
【００１２】また更に、上記の鋼組成は、Ｆｅの一部に
替えて、質量％で、Ｃａ：０．００１〜０．０５％、Ｍ
ｇ：０．００１〜０．０５％、Ｌａ：０．００１〜０．
０５％およびＣｅ：０．００１〜０．０５％からなる群
から選んだ１種または２種以上を含むものであってもよ
い。
替えて、質量％で、Ｃａ：０．００１〜０．０５％、Ｍ
ｇ：０．００１〜０．０５％、Ｌａ：０．００１〜０．
０５％およびＣｅ：０．００１〜０．０５％からなる群
から選んだ１種または２種以上を含むものであってもよ
い。
【００１３】上記の本発明は、以下に述べる知見を基に
完成された。すなわち、本発明者らは、優れた溶接施工
性を確保するために鋭意実験研究を行った。その結果、
マルテンサイト系ステンレス鋼のアーク溶接やプラズマ
溶接など溶融溶接する際に、裏波が不安定になるのは、
溶融池の後方（直線的に溶接が終了した部分）でマルテ
ンサイト変態による熱膨張が生じ、この熱膨張に呼応し
て溶融金属の対流が顕著になるためであるが、鋼に不可
避的に含まれる不純物中のＳ、ＯおよびＡｌの含有量を
適性範囲にすることにより改善し得ることを知見した。
具体的には、下記(1) 〜(3) の事実を知見した。
完成された。すなわち、本発明者らは、優れた溶接施工
性を確保するために鋭意実験研究を行った。その結果、
マルテンサイト系ステンレス鋼のアーク溶接やプラズマ
溶接など溶融溶接する際に、裏波が不安定になるのは、
溶融池の後方（直線的に溶接が終了した部分）でマルテ
ンサイト変態による熱膨張が生じ、この熱膨張に呼応し
て溶融金属の対流が顕著になるためであるが、鋼に不可
避的に含まれる不純物中のＳ、ＯおよびＡｌの含有量を
適性範囲にすることにより改善し得ることを知見した。
具体的には、下記(1) 〜(3) の事実を知見した。
【００１４】(1) ＳとＯの低減は、溶融池そのものの安
定度向上に効果的であり、その効果を得るためには、Ｓ
含有量を０．００５％以下、Ｏ含有量を０．００８％以
下とし、かつ下式を満たす必要がある。
定度向上に効果的であり、その効果を得るためには、Ｓ
含有量を０．００５％以下、Ｏ含有量を０．００８％以
下とし、かつ下式を満たす必要がある。
【００１５】［％Ｏ］＋２×［％Ｓ］≦０．０１２％ (2) しかし、ＳとＯの過度の低減は、溶接時の溶け込み
深さが十分に確保できず、裏面ビ−ドの未形成や融合不
良などを生じやすくなり、かえって溶接施工性が劣化さ
せる。これを防止するためには、下式を満たす必要があ
る。
深さが十分に確保できず、裏面ビ−ドの未形成や融合不
良などを生じやすくなり、かえって溶接施工性が劣化さ
せる。これを防止するためには、下式を満たす必要があ
る。
【００１６】［％Ｏ］＋２×［％Ｓ］≧０．００４％ (3) さらに、Ｏによる溶け込みと溶融池の安定化効果を
発揮させるには、溶融池でＯがＡｌと結合する以外に溶
融金属中にＯが溶解していることが重要であり、下式を
満たす量のＯが必要である。
発揮させるには、溶融池でＯがＡｌと結合する以外に溶
融金属中にＯが溶解していることが重要であり、下式を
満たす量のＯが必要である。
【００１７】［％Ｏ］≧０．２×［％Ａｌ］
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明において、鋼の化学組成を
前述のように数値限定した理由を以下に説明する。な
お、以下において、「％」は「質量％」を意味する。
前述のように数値限定した理由を以下に説明する。な
お、以下において、「％」は「質量％」を意味する。
【００１９】Ｃ：その含有量が０．０１５％を超える
と、他の添加元素の含有量にもよるが、焼き入れままで
の硬度が高くなり、ロックウエル硬度でＨＲＣ２６を超
えてカソード防食下で割れが生じるようになるため、そ
の上限を０．０１５％と定めた。Ｃの含有量は、低けれ
ば低いほどよいが、その低減には費用がかかり、鋼の経
済性が損なわれる。したがって、経済的に製造容易なこ
とを考慮して、０．００１％を下限とした。好適な下限
は０．００５％であり、より好ましい範囲は０．００５
〜０．０１１％である。なお、Ｃ含有量が低いほど、溶
接ままでの熱影響部の靭性が良好となる。
と、他の添加元素の含有量にもよるが、焼き入れままで
の硬度が高くなり、ロックウエル硬度でＨＲＣ２６を超
えてカソード防食下で割れが生じるようになるため、そ
の上限を０．０１５％と定めた。Ｃの含有量は、低けれ
ば低いほどよいが、その低減には費用がかかり、鋼の経
済性が損なわれる。したがって、経済的に製造容易なこ
とを考慮して、０．００１％を下限とした。好適な下限
は０．００５％であり、より好ましい範囲は０．００５
〜０．０１１％である。なお、Ｃ含有量が低いほど、溶
接ままでの熱影響部の靭性が良好となる。
【００２０】Ｓｉ：Ｓｉは、脱酸剤として必要な成分で
あるが、その含有量が１％を超えると熱間加工性が劣化
するようになることから、その上限値を１．０％と定め
た。またその含有量が０．０１％未満では脱酸効果が得
られないことから、その下限値を０．０１％と定めた。
あるが、その含有量が１％を超えると熱間加工性が劣化
するようになることから、その上限値を１．０％と定め
た。またその含有量が０．０１％未満では脱酸効果が得
られないことから、その下限値を０．０１％と定めた。
【００２１】Ｍｎ：Ｍｎは、脱酸剤として必要な成分で
あるが、その含有量が１．５％を超えると熱間加工性が
劣化するようになることから、その上限値を１．５％と
定めた。またその含有量が０．１％未満では脱酸効果が
得られないことから、その下限値を０．１％と定めた。
あるが、その含有量が１．５％を超えると熱間加工性が
劣化するようになることから、その上限値を１．５％と
定めた。またその含有量が０．１％未満では脱酸効果が
得られないことから、その下限値を０．１％と定めた。
【００２２】Ｃｒ：Ｃｒは、耐炭酸ガス腐食性を向上さ
せる成分である。しかし、その含有量が７％未満では十
分な耐炭酸ガス腐食性が得られない。また、その含有量
が１４％超では焼き入れままでマルテンサイト相を得る
ことが難しいことから、その範囲を７〜１４％と定め
た。好ましい範囲は、９〜１３％である。
せる成分である。しかし、その含有量が７％未満では十
分な耐炭酸ガス腐食性が得られない。また、その含有量
が１４％超では焼き入れままでマルテンサイト相を得る
ことが難しいことから、その範囲を７〜１４％と定め
た。好ましい範囲は、９〜１３％である。
【００２３】Ｎｉ：Ｎｉは、焼入れままで、マルテンサ
イト率９５％以上の組織を得るために、０．５〜７．０
％の範囲で添加する。すなわち、その含有量が０．５％
未満ではフェライトとなり、７．０％超ではオーステナ
イトとなる。好ましい範囲は、２〜６％である。
イト率９５％以上の組織を得るために、０．５〜７．０
％の範囲で添加する。すなわち、その含有量が０．５％
未満ではフェライトとなり、７．０％超ではオーステナ
イトとなる。好ましい範囲は、２〜６％である。
【００２４】Ａｌ：Ａｌは、上記のＳｉおよびＭｎと同
様に、脱酸剤として添加されるが、その含有量が０．０
６％を超えると、延性および靱性が劣化するとともに、
溶接時に溶接スラグが生成して溶接ビ−ドの美観が損な
われるので、その上限値を０．０６％と定めた。好まし
い上限値は、０．０４％である。
様に、脱酸剤として添加されるが、その含有量が０．０
６％を超えると、延性および靱性が劣化するとともに、
溶接時に溶接スラグが生成して溶接ビ−ドの美観が損な
われるので、その上限値を０．０６％と定めた。好まし
い上限値は、０．０４％である。
【００２５】なお、下限は特に定めないが、所望の脱酸
効果を得るには、その含有量を０．００１％以上、好ま
しくは０．００４％以上、より好ましくは０．００６％
以上とするのが望ましい。
効果を得るには、その含有量を０．００１％以上、好ま
しくは０．００４％以上、より好ましくは０．００６％
以上とするのが望ましい。
【００２６】Ｐ：Ｐは、本発明にかかるステンレス鋼に
は不純物として存在するが、その含有量が０．０３％を
超えると、硫化水素環境での硫化物割れ性を高める作用
が現われるので、その上限値を０．０３％と定めた。
は不純物として存在するが、その含有量が０．０３％を
超えると、硫化水素環境での硫化物割れ性を高める作用
が現われるので、その上限値を０．０３％と定めた。
【００２７】Ｓ：Ｓは、上記のＰと同様に、不純物とし
て存在するが、その含有量が０．００５％を超えると、
溶接時の高温割れ感受性および多層溶接時の再熱割れ感
受性が上昇するので、その上限値を０．００５％と定め
た。ただし、その含有量は、不純物として存在する後述
のＯ（酸素）との関係において、下式を満たす含有量で
なければならない。
て存在するが、その含有量が０．００５％を超えると、
溶接時の高温割れ感受性および多層溶接時の再熱割れ感
受性が上昇するので、その上限値を０．００５％と定め
た。ただし、その含有量は、不純物として存在する後述
のＯ（酸素）との関係において、下式を満たす含有量で
なければならない。
【００２８】 ０．００４％≦［％Ｏ］＋２［％Ｓ］≦０．０１２％ これは、前述したように、マルテンサイト系ステンレス
鋼の溶融溶接時に裏波が不安定となるのは、溶融池の後
方でマルテンサイト変態による熱膨張が生じ、この熱膨
張に呼応して溶融金属の対流が顕著になって溶融池が不
安定になるためである。そして、『［％Ｏ］＋２［％
Ｓ］』の値が０．０１２％超では、溶融金属の対流が激
しくなり、溶融池の後方でのマルテンサイト変態による
熱膨張との相互作用に揺動が生じ、溶融池が不安定にな
る。また、『［％Ｏ］＋２［％Ｓ］』の値が０．００４
％未満であると、ＯとＳが溶接時の溶け込み深さに大き
な影響を及ぼす元素であることから、十分な溶け込み深
さが得られず、裏面ビ−ドの未形成や溶け込み不良など
が発生する。このため、『［％Ｏ］＋２［％Ｓ］』の範
囲を、０．００４〜０．０１２％と定めた。
鋼の溶融溶接時に裏波が不安定となるのは、溶融池の後
方でマルテンサイト変態による熱膨張が生じ、この熱膨
張に呼応して溶融金属の対流が顕著になって溶融池が不
安定になるためである。そして、『［％Ｏ］＋２［％
Ｓ］』の値が０．０１２％超では、溶融金属の対流が激
しくなり、溶融池の後方でのマルテンサイト変態による
熱膨張との相互作用に揺動が生じ、溶融池が不安定にな
る。また、『［％Ｏ］＋２［％Ｓ］』の値が０．００４
％未満であると、ＯとＳが溶接時の溶け込み深さに大き
な影響を及ぼす元素であることから、十分な溶け込み深
さが得られず、裏面ビ−ドの未形成や溶け込み不良など
が発生する。このため、『［％Ｏ］＋２［％Ｓ］』の範
囲を、０．００４〜０．０１２％と定めた。
【００２９】Ｏ（酸素）：Ｏは、上記のＰおよびＳと同
様に、不純物として存在するが、その含有量０．００８
％を超えると、酸化物（非金属介在物）が多量に生成し
て熱間加工性が劣化するので、その上限を０．００８％
と定めた。ただし、その含有量は、前述したＡｌとの関
係において、下式を満たす含有量以上に調整する必要が
ある。
様に、不純物として存在するが、その含有量０．００８
％を超えると、酸化物（非金属介在物）が多量に生成し
て熱間加工性が劣化するので、その上限を０．００８％
と定めた。ただし、その含有量は、前述したＡｌとの関
係において、下式を満たす含有量以上に調整する必要が
ある。
【００３０】［％Ｏ］≧０．２×［％Ａｌ］ これは、前述したように、Ｏは溶け込み深さの確保と溶
融池の安定化に大きな影響を及ぼし、その効果を十分に
発揮させるためには溶融池でＡｌと結合せずに溶解する
Ｏ量を確保する必要がある。しかし、その含有量がＡｌ
含有量の１／５未満であると、溶融池に溶解するＯ量が
不足し、十分な溶け込み深さが確保されない。このた
め、Ｏの下限値を、『［％Ｏ］≧０．２×［％Ａｌ］』
と定めた。なお、上記Ｏの下限値は、Ａｌ含有量をＯ含
有量の１／５以下に調整することによって確保するよう
にしてもよい。
融池の安定化に大きな影響を及ぼし、その効果を十分に
発揮させるためには溶融池でＡｌと結合せずに溶解する
Ｏ量を確保する必要がある。しかし、その含有量がＡｌ
含有量の１／５未満であると、溶融池に溶解するＯ量が
不足し、十分な溶け込み深さが確保されない。このた
め、Ｏの下限値を、『［％Ｏ］≧０．２×［％Ａｌ］』
と定めた。なお、上記Ｏの下限値は、Ａｌ含有量をＯ含
有量の１／５以下に調整することによって確保するよう
にしてもよい。
【００３１】ここで、上記のＯ含有量とＡｌ含有量は、
常法により得られた溶鋼を、例えばＶＯＤ炉やＡＯＤ炉
などを用いて処理することにより容易に確保することが
できる。
常法により得られた溶鋼を、例えばＶＯＤ炉やＡＯＤ炉
などを用いて処理することにより容易に確保することが
できる。
【００３２】上記の各成分からなる本発明のマルテンサ
イト系ステンレス鋼には、必要により、Ｆｅの一部に替
えて、下記の量のＴｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃａ、Ｍｇ、
ＬａおよびＣｅのうちから選ばれた１種または２種以上
を添加することができる。
イト系ステンレス鋼には、必要により、Ｆｅの一部に替
えて、下記の量のＴｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃａ、Ｍｇ、
ＬａおよびＣｅのうちから選ばれた１種または２種以上
を添加することができる。
【００３３】Ｔｉ、Ｚｒ：ＴｉとＺｒは、ともにＣを固
定する作用を有し、焼き入れ、焼き戻し後の靭性と強度
の安定確保に有効な元素であり、この効果を得たい場合
にいずれか一方または両方を添加する。しかし、その含
有量が、Ｔｉの場合０．０１％未満、Ｚｒの場合０．０
０５％未満では上記の効果が得られず、逆にいずれの元
素もその含有量が０．１０％を超えると溶接高温割れ感
受性が増大する。このため、添加する場合のＴｉ含有量
は０．０１〜０．１０％、Ｚｒ含有量は０．００５〜
０．１０％とするのが望ましい。
定する作用を有し、焼き入れ、焼き戻し後の靭性と強度
の安定確保に有効な元素であり、この効果を得たい場合
にいずれか一方または両方を添加する。しかし、その含
有量が、Ｔｉの場合０．０１％未満、Ｚｒの場合０．０
０５％未満では上記の効果が得られず、逆にいずれの元
素もその含有量が０．１０％を超えると溶接高温割れ感
受性が増大する。このため、添加する場合のＴｉ含有量
は０．０１〜０．１０％、Ｚｒ含有量は０．００５〜
０．１０％とするのが望ましい。
【００３４】Ｍｏ、Ｗ［Ｍｏ＋（Ｗ／２）］：ＭｏとＷ
は、ともにＣｒの共存下で炭酸ガス環境での耐局部腐食
性を向上させるのに有効な元素であり、この効果を得た
い場合にいずれか一方または両方を添加する。しかし、
その含有量が、［Ｍｏ＋（Ｗ／２）］で０．２％未満で
は上記の効果が得られず、逆に３．０％を超えて添加し
てもその効果がほぼ飽和し、コスト上昇を招く。このた
め、添加する場合のＭｏとＷの含有量は、［Ｍｏ＋（Ｗ
／２）］で０．２〜３．０％とするのが望ましい。
は、ともにＣｒの共存下で炭酸ガス環境での耐局部腐食
性を向上させるのに有効な元素であり、この効果を得た
い場合にいずれか一方または両方を添加する。しかし、
その含有量が、［Ｍｏ＋（Ｗ／２）］で０．２％未満で
は上記の効果が得られず、逆に３．０％を超えて添加し
てもその効果がほぼ飽和し、コスト上昇を招く。このた
め、添加する場合のＭｏとＷの含有量は、［Ｍｏ＋（Ｗ
／２）］で０．２〜３．０％とするのが望ましい。
【００３５】Ｃａ、Ｍｇ、Ｌａ、Ｃｅ：Ｃａ、Ｍｇ、Ｌ
ａおよびＣｅは、いずれも鋼の熱間加工性を向上させる
のに有効な元素であり、この効果を得たい場合にこれら
のうちから選んだ１種または２種以上を添加する。しか
し、いずれの元素もその含有量が０．００１％未満では
上記の効果が得られず、逆に０．０５％を超えると粗大
な酸化物が生成し、かえって耐食性が低下する。このた
め、添加する場合のＣａ、Ｍｇ、ＬａおよびＣｅの含有
量は、いずれも０．００１〜０．０５％とするのが望ま
しい。
ａおよびＣｅは、いずれも鋼の熱間加工性を向上させる
のに有効な元素であり、この効果を得たい場合にこれら
のうちから選んだ１種または２種以上を添加する。しか
し、いずれの元素もその含有量が０．００１％未満では
上記の効果が得られず、逆に０．０５％を超えると粗大
な酸化物が生成し、かえって耐食性が低下する。このた
め、添加する場合のＣａ、Ｍｇ、ＬａおよびＣｅの含有
量は、いずれも０．００１〜０．０５％とするのが望ま
しい。
【００３６】
【実施例】表１に示す化学組成を有する１２種類のマル
テンサイト系ステンレス鋼からなる外径１６８ｍｍ、肉
厚１２ｍｍの鋼管を準備した。
テンサイト系ステンレス鋼からなる外径１６８ｍｍ、肉
厚１２ｍｍの鋼管を準備した。
【００３７】
【表１】
【００３８】次いで、これらの各鋼管について、その管
端同士をＶ開先にて突き合わせ、鋼管を水平に固定して
全姿勢にてＴＩＧ溶接による初層溶接を、下記３種類の
溶接条件で行った。その際、溶接材料には、各鋼管の母
材から切り出し採取した共金材料を用いた。
端同士をＶ開先にて突き合わせ、鋼管を水平に固定して
全姿勢にてＴＩＧ溶接による初層溶接を、下記３種類の
溶接条件で行った。その際、溶接材料には、各鋼管の母
材から切り出し採取した共金材料を用いた。
【００３９】《溶接条件》 条件１：電流１３０Ａ、電圧１２Ｖ、溶接速度１５ｃｍ
／ｍｉｎ、 条件２：電流１６０Ａ、電圧１３Ｖ、溶接速度１５ｃｍ
／ｍｉｎ、 条件３：電流２００Ａ、電圧１６Ｖ、溶接速度１５ｃｍ
／ｍｉｎ、 その後、得られた溶接ビ−ドを調べ、ビード形状が適正
であるか否により、溶接施工性の評価を行った。
／ｍｉｎ、 条件２：電流１６０Ａ、電圧１３Ｖ、溶接速度１５ｃｍ
／ｍｉｎ、 条件３：電流２００Ａ、電圧１６Ｖ、溶接速度１５ｃｍ
／ｍｉｎ、 その後、得られた溶接ビ−ドを調べ、ビード形状が適正
であるか否により、溶接施工性の評価を行った。
【００４０】評価は、全周にわたって裏面ビ−ドが形成
されており、その時計回りの１２時と６時の位置におけ
る裏面ビードの余盛り高さが、ともに０〜３．０ｍｍの
場合のみを溶接施工性が良好（○）、それ以外は溶接施
工性が不芳（×）とし、そのうち不完全溶け込みが発生
したものは（××）とした。
されており、その時計回りの１２時と６時の位置におけ
る裏面ビードの余盛り高さが、ともに０〜３．０ｍｍの
場合のみを溶接施工性が良好（○）、それ以外は溶接施
工性が不芳（×）とし、そのうち不完全溶け込みが発生
したものは（××）とした。
【００４１】なお、全溶接線についての裏面ビ−ドの形
成有無は、目視観察により調べた。また、裏面側の余盛
り高さは、全周にわたって裏面ビ−ドが形成されている
もののみを対象とし、その横断面形状を現出させて測定
した。
成有無は、目視観察により調べた。また、裏面側の余盛
り高さは、全周にわたって裏面ビ−ドが形成されている
もののみを対象とし、その横断面形状を現出させて測定
した。
【００４２】以上の評価結果を、上記の溶接条件と併
せ、表２に示した。
せ、表２に示した。
【００４３】
【表２】
【００４４】表２に示す結果から明らかなように、本発
明で規定する化学組成を有するマルテンサイト系ステン
レス鋼（鋼No. Ａ１〜Ａ７）は、いずれも適正な形状の
溶接ビ−ドが得られた（試番１〜２１参照）。すなわ
ち、本発明のマルテンサイト系ステンレス鋼は、広範囲
な溶接条件下での溶接施工性に優れることを示ししてい
る。
明で規定する化学組成を有するマルテンサイト系ステン
レス鋼（鋼No. Ａ１〜Ａ７）は、いずれも適正な形状の
溶接ビ−ドが得られた（試番１〜２１参照）。すなわ
ち、本発明のマルテンサイト系ステンレス鋼は、広範囲
な溶接条件下での溶接施工性に優れることを示ししてい
る。
【００４５】これに対し、比較例のマルテンサイト系ス
テンレス鋼（鋼No. Ｂ１〜Ｂ５）のうち、鋼No. Ｂ１
は、『［％Ｏ］＋２［％Ｓ］』が０．０１７％と高いた
めに、マルテンサイト変態に伴う溶融金属の対流が顕著
で溶融池が不安定になり、６時位置における裏面ビード
の余盛り高さが０（ゼロ）未満となって適正なビ−ド形
状が得られなかった（試番２２〜２４参照）。
テンレス鋼（鋼No. Ｂ１〜Ｂ５）のうち、鋼No. Ｂ１
は、『［％Ｏ］＋２［％Ｓ］』が０．０１７％と高いた
めに、マルテンサイト変態に伴う溶融金属の対流が顕著
で溶融池が不安定になり、６時位置における裏面ビード
の余盛り高さが０（ゼロ）未満となって適正なビ−ド形
状が得られなかった（試番２２〜２４参照）。
【００４６】また、鋼No. Ｂ２およびＢ３は、本発明で
規定する範囲内ではあるが、Ａｌ含有量に対するＯ含有
量が少ないために、溶接条件１および２では、十分な溶
け込み深さが得られず、不完全溶け込みとなかった。ま
た、電流値を高めた溶接条件３では、１２時位置におけ
る裏面ビードの余盛り高さが３．０ｍｍ超となって適正
なビ−ド形状が得られなかった（試番２５〜３０参
照）。
規定する範囲内ではあるが、Ａｌ含有量に対するＯ含有
量が少ないために、溶接条件１および２では、十分な溶
け込み深さが得られず、不完全溶け込みとなかった。ま
た、電流値を高めた溶接条件３では、１２時位置におけ
る裏面ビードの余盛り高さが３．０ｍｍ超となって適正
なビ−ド形状が得られなかった（試番２５〜３０参
照）。
【００４７】さらに、鋼No. Ｂ４およびＢ５は、『［％
Ｏ］＋２［％Ｓ］』が０．００３％と低いために、鋼N
o. Ｂ２、Ｂ３の場合と同様に、溶接条件１および２で
は、十分な溶け込み深さが得られず、不完全溶け込みと
なかった。また、電流値を高めた溶接条件３では、１２
時位置における裏面ビードの余盛り高さが３．０ｍｍ超
となって適正なビ−ド形状が得られなかった（試番３１
〜３６参照）。
Ｏ］＋２［％Ｓ］』が０．００３％と低いために、鋼N
o. Ｂ２、Ｂ３の場合と同様に、溶接条件１および２で
は、十分な溶け込み深さが得られず、不完全溶け込みと
なかった。また、電流値を高めた溶接条件３では、１２
時位置における裏面ビードの余盛り高さが３．０ｍｍ超
となって適正なビ−ド形状が得られなかった（試番３１
〜３６参照）。
【００４８】すなわち、比較例のマルテンサイト系ステ
ンレス鋼は、広範囲な溶接条件下での溶接施工性に劣る
ことを示ししている。
ンレス鋼は、広範囲な溶接条件下での溶接施工性に劣る
ことを示ししている。
【００４９】なお、詳細なデータの記載は省略するが、
肉厚１．５ｍｍの鋼板を対象に、ＴＩＧ溶接によるＩ開
先の突き合わせノンフィラ−溶接を実施したところ、上
記と同様の結果が得られた。
肉厚１．５ｍｍの鋼板を対象に、ＴＩＧ溶接によるＩ開
先の突き合わせノンフィラ−溶接を実施したところ、上
記と同様の結果が得られた。
【００５０】
【発明の効果】本発明の鋼は、ア−ク溶接やプラズマ溶
接などの溶融溶接する際の溶接施工性に優れるので、広
い範囲の溶接条件に対応でき、しかも適正な形状の溶接
ビードを有する高品質な溶接継手が得られる。
接などの溶融溶接する際の溶接施工性に優れるので、広
い範囲の溶接条件に対応でき、しかも適正な形状の溶接
ビードを有する高品質な溶接継手が得られる。
Claims (4)
- 【請求項１】質量％で、Ｃ：０．００１〜０．０１５
％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜１．５
％、Ｃｒ：７〜１４％、Ｎｉ：０．５〜７．０％、残部
がＦｅと不可避不純物からなり、不純物中のＡｌ、Ｐ、
ＳおよびＯ（酸素）が、それぞれ０．０６％以下、０．
０３％以下、０．００５％以下、０．００８％以下であ
り、ＯとＳおよびＯとＡｌの関係が、それぞれ下記式
および式を満たす組成からなることを特徴とする溶接
施工性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼。 ０．００４％≦［％Ｏ］＋２×［％Ｓ］≦０．０１２％・・・ ［％Ｏ］≧０．２×［％Ａｌ］・・・ - 【請求項２】上記の鋼組成のＦｅの一部に替えて、質量
％で、Ｔｉ：０．０１〜０．１０％および／またはＺ
ｒ：０．００５〜０．１０％を含むことを特徴とする請
求項１に記載の溶接施工性に優れたマルテンサイト系ス
テンレス鋼。 - 【請求項３】上記の鋼組成のＦｅの一部に替えて、さら
に、質量％で、Ｍｏ＋（Ｗ／２）：０．５〜３．０％を
満たすＭｏおよび／またはＷを含むことを特徴とする請
求項１または２に記載の溶接施工性に優れたマルテンサ
イト系ステンレス鋼。 - 【請求項４】上記の鋼組成のＦｅの一部に替えて、また
更に、質量％で、Ｃａ：０．００１〜０．０５％、Ｍ
ｇ：０．００１〜０．０５％、Ｌａ：０．００１〜０．
０５％およびＣｅ：０．００１〜０．０５％からなる群
から選んだ１種または２種以上を含むことを特徴とする
請求項１から３のいずれかに記載の溶接施工性に優れた
マルテンサイト系ステンレス鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5913798A JPH11256281A (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | 溶接施工性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5913798A JPH11256281A (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | 溶接施工性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11256281A true JPH11256281A (ja) | 1999-09-21 |
Family
ID=13104638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5913798A Pending JPH11256281A (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | 溶接施工性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11256281A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002129291A (ja) * | 2000-10-30 | 2002-05-09 | Nippon Steel Corp | 耐火性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼溶接構造体 |
| JP2006110585A (ja) * | 2004-10-13 | 2006-04-27 | Jfe Steel Kk | 耐粒界応力腐食割れ性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼管円周溶接継手の製造方法 |
| US8163233B2 (en) | 2006-08-31 | 2012-04-24 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Martensitic stainless steel for welded structures |
| KR20170018457A (ko) | 2014-07-31 | 2017-02-17 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 플라즈마 용접용 페라이트계 스테인리스 강판 및 그 용접 방법 |
-
1998
- 1998-03-11 JP JP5913798A patent/JPH11256281A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002129291A (ja) * | 2000-10-30 | 2002-05-09 | Nippon Steel Corp | 耐火性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼溶接構造体 |
| JP2006110585A (ja) * | 2004-10-13 | 2006-04-27 | Jfe Steel Kk | 耐粒界応力腐食割れ性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼管円周溶接継手の製造方法 |
| US8163233B2 (en) | 2006-08-31 | 2012-04-24 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Martensitic stainless steel for welded structures |
| KR20170018457A (ko) | 2014-07-31 | 2017-02-17 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 플라즈마 용접용 페라이트계 스테인리스 강판 및 그 용접 방법 |
| US10272513B2 (en) | 2014-07-31 | 2019-04-30 | Jfe Steel Corporation | Ferritic stainless steel sheet for plasma arc welding and welding method therefor |
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