JPS58202993A

JPS58202993A - ステンレス鋼溶接線材

Info

Publication number: JPS58202993A
Application number: JP8456082A
Authority: JP
Inventors: Hirokimi Takeuchi; 竹内　宥公; Masa Nagata; 永田　雅
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1982-05-19
Filing date: 1982-05-19
Publication date: 1983-11-26
Also published as: JPH044079B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】本発明はステンレス鋼溶接線材に係り、特ｔこ、溶接性
に優れ、高品質な溶接部を得ることのできるＮｉ−０ｒ
−Ｆｅ系ステンレス鋼溶接材料に関するものである。

周知の如く、５ＵＳ３０４．８Ｕ８８１６などのＮｉ−
０ｒ−Ｆｅ系ステンレス鋼は、耐食性、耐熱性等の性能
に優れているため、化学装置、耐熱装置、原子カプラン
ト等の材料として広く用いられている。そして、これら
の装置には、当然のことながら、気密性、水蜜性が重要
視されるところから、それは通常溶接により組み立てら
れているが、そのような材料を溶接するために用いられ
る溶接材料としては、従来からＹ２Ｏ２等のＮｉ−０ｒ
−Ｆｅ系ステンレス鋼溶接線材が用いられてきた。

しかしながら、従来から市販されているＮｉ−０ｒ−Ｆ
ｅ系ステンレス鋼溶接材料は、（１）ビード状状が悪く
、ビードが凸形となること、（２）溶接アークの安定性
が悪いこと、（３）溶接部においてスラグが剥離し難い
こと等の欠点を有していることにより、溶接部に却いて
（ａ）融合不良（ｂ）プローホ゛−ルの発生、（Ｃ）ス
ラグの巻き込み等の欠陥が生じ、このため所定の溶接部
性能を得るのに、かかる溶接部に対して、機械加工、グ
ラインダ研削加工などによる多大の手直し工数を必要と
する大きな問題があった。

したがって、従来からアークの安定性、ビード形状の改
善について、各分野から種々検討が為され、例えばワイ
ヤ成分の見直しとしては、ＥＲ３０８８ｉの如（，８ｉ
の添加を行なったり、或いは溶接機の改良としてはパル
ス溶接機の開発を図り、更にはシールドガスの見直しも
行なわれているが、未だ上記問題を完全に解決するには
至っていないのである。加えて、溶接部におけるスラグ
の剥離性の改善については現在のところ何らの解決策も
提案されていないのである。

本発明者らは、これらの状況に鑑み、ビード形状がよく
、溶接アークの安定性が優れ、更にはスラグ量が少なく
且つスラグの剥離性の良好なＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系ステン
レス鋼溶接線材を得るため、種々の合金元素の影響につ
いて検討した結果、機知の添加元素Ｓｉの他に、Ｓ（硫
黄）、０（酸素）を添加することにより、下向き溶接条
件下でのビード形状が著しく改善されることを見い出し
たのである。また、特に、Ｍ、ｎ（マンガン）と８ｉ（
ケイ素）量の比率を所定の範囲内に規制した場合におい
て、極く僅かの８の添加でもその添加効果が認められ、
Ｏとの複合添加と相俟って、全溶接姿勢でのビード形状
及び耐ブローホール性の明らかな改善効果が他の性質、
例えば耐食性を損うことなく認められる事実を見い出し
たのである。そして、本発明はこれらの知見に基づいて
完成されたものである。

すなわち、本発明は、重量で、Ｃ：α２０チ以下、ｓｉ
　：α８０〜１．５０％、Ｍｎ：１．１０〜２．６０％
　、　Ｎｉ；ｆｉＯ〜２＆０％　、　Ｃｒ：１２．０〜
３２．０％、Ｓ：αｏｏｓ〜α０５０％、０：α００５
０〜００４０％、Ｎ：００６％以丁を含有し、且つＭｎ
／Ｓｉの含量比が１．８〜ａＯの範囲内となり、残部が
Ｆｅ及び不可避的不純物よりなる溶接性に優れたステン
レス鋼溶接線材を特徴とするものである。そして、かか
る構成によって、ビード形状に優れた、また溶接アーク
の安定性のよい、更には耐ブローホール性の改善された
溶接部を得ることが可能となったのである。

さらに、本発明にあっては、かかる成分組成の溶接線材
に対して、従来から溶接アークの不安定の原因とされて
いたＢ、Ｃａ、Ｍｇ及び稀土類元素（ＲＥＭ）のうちの
少なくとも１種を、更に０５チを越えない割合で複合含
有せしめることによって、溶接部の耐食性やビード形状
を損うことな（スラグの発生をより少な（し得、且つス
ラグの剥離性をより一層向上せしめ得たのである。

ここにおいて、かくの如き本発明に従う溶接線材中に含
有せしめられるＣ（炭素）は、溶接部のオーステナイト
組織を安定化せしめ、またその強震を向上せしめる為に
含有せしめられるものであり、一般にその含有量は０．
２０％以下（重量基準以Ｆ同じ）、好ま（（はα０６％
以下、更に好ましくは００８チ以下の割合に維持される
。なお、あまりにもＣの含有量が多くなると、溶接部の
耐食性が劣化し、粒界腐食や孔食などの問題が惹起され
ることとなり、望ましくない。

また、８ｉ（ケイ素）は、溶接部の形成に際して、溶接
雰囲気中の酸素の影響を避けるために脱酸剤として加え
られるものであるが、またかかるＳｉは溶接アークの安
定化や溶接部の耐酸化性を向上せしめ得る作用を為し、
その効果は一般に（１８０％以上において期待すること
ができる。しかし、ＳＩの含有量が１．５チを越えるよ
うになると、靭性の劣化や耐食性の劣化が惹起されるよ
うになるので、その上限は１．５０　％である。ｖｊｔ
こ、８ｉ含量の望ましい範囲としては０７〜０９５チで
ある。

さらに、Ｍｎ（マンガン）も、・８ｉと同様に脱酸剤と
して添加されるものであり、これは１．１０チ以上の含
有量においてγ層の安定化や含有せしめられる８（硫黄
）による悪影響を阻止するのに有効である。なお、Ｍｎ
量が２．６０％を越えるようになると、耐食性の劣化を
惹き起こすようになるので、それ以上の添加は避１１す
るべきである。特に、Ｍｎ含有量の好ましい添加範囲と
してはＬ７〜１９５％である。

なお、かかるＭｎと８１は、そのＭ　ｎ　／　８　ｉの
含量比が１．３〜＆Ｏ１好ましくは１．８〜２．８の範
囲内となるような割合で添加せしめなければならない。

Ｍ　ｎ　／　Ｓ　ｉの含量比が１．３より小さくなると
、耐割れ性が劣化し、溶接部に割れが生じゃすくなる問
題を起こすのであり、またＭ　ｎ　／　８　ｉの含量比
が８０を越えるようになると、後述するところの８やＯ
の添加効果を十分に発揮し得なくなるからである。

本発明において重要な意義を有する重要な元素であるＳ
（硫黄）は、通常溶接部の凝固時に低―点化合物を形成
し、溶接割れの原因となるとされているが、本発明者ら
の検討によれば、かかるＳはｓ　ｉＸＭｎＸｏとの相互
作用によって、１００８〜００５０％の含有量範囲にお
いて、溶接割れや耐食性の劣化を惹起することなく、ビ
ード形状、耐ブローホール性の効果的な向上を図り得る
ことが明らかとなったの宅ある。なお、かかるＳの好ま
しい範囲としてはＱＱＯ８〜αｏ２５ｅＩ２、更に好ま
しい範囲としては００１〜Ｑ０２％の範囲である。この
ような範囲によって、Ｓの添加効果が更に強調されるこ
ととなる。

また、０（酸素）は溶接アークの安定性、ビード形状の
改善に寄与するものであって、そのような効果を十分に
奏せしめるためには、少なくともα００５０％以上の割
合で含有せしめる必要があるが、００４０％を越えるよ
うになると、熱間、冷間での加工性が劣化するところか
ら、その含有範囲としては１００５０〜００４０％、好
ましくは００３５チ以下、更に好ましくは００８０％以
下、特に好ましくは００１０〜ＱＯ２（ｌが採用される
。

なお、Ｎｉにニッケル）は溶接線材の主要元素であり、
γ層安定、靭性の向上、耐食性の向上の観点から、少な
くともａｏ１以上の割合で含有せしめる必要があり、ま
たかかるニッケルの上限としては、溶ビ割れ性が劣化し
たり、多量の使用により、線材自体が高価となるところ
から、その上限は２ｆａＯ％程度に留められることとな
る。

また、Ｃｒ（クロム）は、上記Ｎ１と共に、基礎元素と
なるＦｅに添加せしめられる主要元素であって、耐食性
、耐酸化性を向上せしめる元素であり、そのような効果
は通常１２％以上の含有割合で発揮されるが、その８２
％を越える添加は、σ相析出等の高温脆化の問題を惹起
することから、一般には１２〜８２％の割合で含有せし
められることとなる。

さらに、Ｎ（窒素）は、通常ステンレス鋼に含まれる元
素であり、その所定量によって靭性の向上、ｒ層の安定
化をはかり得るものであるが、その含有量が多くなると
ビード形状が劣化するなどの問題を生じるので、その含
有量は０．０６％以下に止めなければならない。

本発明は、かくの如き所定の元素を特定割合の量で配合
、含有せしめ、残部をＦｅ（鉄）及び不可避的不純物（
例えば、Ｐ、Ａｌなど）として、溶接線材を構成せしめ
たものであって、これによって溶接部におけるビード形
状を改善し、即ちビードの突出を避け、比較的フラット
なビード形状と為し得るのであり、また溶接アークの安
定性を高め得、更に耐ブローホール性の改善をも達成し
得たのである。特に、本発明に係る溶接線材は、ステン
レス鋼のＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接における溶接ワイヤー
として好適に用いられるものである。

また、かかる本発明に従う溶接線材には、必要に応じて
高温強度の向上や耐食性、耐孔食性の向上をはかるため
に、ＭＯ（モリブデン）を５％を越えない割合で配合せ
しめることができる。なお、ＭＯの多量の添加は高温脆
化や靭性劣化を惹起し望ましくない。また、Ｃｕ（銅）
も５％以下の割合で含有せしめられ得、これによって耐
食性が向上されるが、その効果は上記ＭＯとの複合添加
によって、さらに顕著なものとなるのである。このＣｕ
も多量に含有せしめられると、高温脆化を惹起し、熱間
加工性を劣化させるなどの問題を生じる・さらに、Ｔ・
（チ↑′７）は脱酸剤として添加せしめられ、耐粒界腐
食性を向上せしめる利点があるところから、１％を越え
ない割合で添加、含有せしめることができる。しかし、
１％を越えるようなＴｉの添加は、高温脆化と共に耐孔
食性が劣化する等の問題が生じるので望ましくない。ま
た、Ｎｂにオプ）は高温強度を向上し、耐粒界腐食性を
向上せしめるために１％を越えない割合で添加されるも
のである。なお、このＮｂの多量の添加は高温脆化を惹
起し、溶接割れ性を劣化せしめるなどの問題を生じ、好
ましくない。また、これらＭｏ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｂは複
合して添加することかできるが、これらの２種以上が添
加される場合においては、その合計量が７％を越えない
ようにすることが望ましい。

そしてまた、本発明にあっては、特に上記化学組成の本
発明に従う溶接線材に、更にＣａ（カルシウム）１Ｍｇ
（マグネシウム）、Ｂ（ホウ素）並びにＲＥＭ（稀土類
元素）のうち少なくとも１種を添加せしめることにより
、溶接部において生じるスラグの剥離、５性が、前記８
，０，８ｉ、Ｍｎの所定量の配合と租俟って更に一層改
善され得る　　　　　１のである。さらに、このような
Ｃａ、、Ｍｇ、Ｂ。

ＲＥＭは、熱間加工性、耐溶接割れ性、高温強度の向上
等にも寄与するものである。そして、これらの効果の達
成のために、上記元素の１種若しくは２種以上が用いら
れる場合にあっても、合計して０．５％を越えない割合
で用いることが望ましい。

なお、それらＣａ、Ｍｇなどを合計量で０．５％を越え
る量で添加、含有せしめると、熱間加工性を劣化させた
り、溶接アークを不安定にするなどの問題を生じ、望ま
しくない。

以下に、本発明を更に具体的に説明するために実施例を
示すが、本発明がかかる実施例の記載によって何らの制
限をも受けるものではないことは言うまでもないところ
である。なお、実施例中の百分率は、特に断わりのない
限り、重量基準で示すこととする。

実施例　１第１表に示す成分組成を有し、残部が鉄並びに不可避的
不純物であるステンレス鋼を２トンの溶解炉で溶解せし
めた後、鋼塊を製造し、次いで常法に従って鍛造、圧延
、線引を行なって線径１．２即の溶接ワイヤを得た。

そして、かくして得られた成分組成の異なる各種の溶接
ワイヤを用いて、第２表に示す下向溶接条件及び第３表
に示す立向上進隅肉溶接条件により、アーク溶接を行な
い、その溶接部に生成した　　　　゛ビード形状の評価
を行なった。なお、ビード形状値（Ｉ（／Ｗ）はビード
巾（Ｗ）に対する余盛高さくＨ）で示される数値であっ
て、通常、第２表における下向溶接条件にあっては、そ
の値（α）がｏ、ａｏｏより小さいときにビード形状が
良好とされ、また第３表における立向上進隅肉溶接にあ
っでは、その値（β）が０．２５０より小さいときに良
好と考えられている。

また、プローホール溶接割れ評価については、第４表に
従う条件下でアーク溶接を行ない、その評価を行なった
。

そして、また腐食減量評価については、第４表に従う条
件下で溶接されたものをＪ　Ｉ　５−Ｚ−８３２１の方
法により試験片を採取し、ＪＩＳ−Ｇ−０５９１に従う
５％■２Ｓ０４試験法によって求めた。

かくして得られた結果、即ち線材の加工性、し−ド形状
値（α、β）、溶接割れ性、ブローホール、腐食減量の
結果を第５表にまとめて示した。

第５表の結果から明らかなように、本発明に従う隘１９
〜２９の溶接ワイヤは、何れも線材加１：性が良好であ
ることは勿論、下向溶接条件下並び立向上進隅肉溶接条
件下においても、何れも優れたビード形状、即ちビード
巾に対する余盛高さが小さく、溶接割れやブローホール
もなく、腐食減量にあってもその数値が低く、良好な耐
食性を示すものであった。

これに対して、本発明の成分組成から外れた市販材或い
は比較材であるｆｆ１１〜１８のワイヤにあっては、ビ
ード形状が悪かったり、溶接割れ、ブローホール或いは
腐食減量の何れかにおいて、何らかの問題を有している
のであ・名。

第　　　　　　２　　　　　　表第　　　　８　　　　　表第　　　　　４　　　　　表第　　　　　　５　　　　　　表実施例　２下記第６表に示される各種成分組成を有し、残部が鉄で
あるステンレス鋼から、実施例１の方法に従って、それ
ぞれ溶接ワイヤを作製した後、実施例１の評価方法に従
って、線材加工性、ビード形状、溶接割れ、ブローホー
ル、腐食減量について評価し、その結果を下記第７表に
示した。

下記第７表より明らかなように、本発明に従う組成の溶
接ワイヤに対して、更に銅、モリブデン。

チタン、ニオブの少なくとも何れか一種を添加採用する
ことによって、腐食減量が著しく向上されていることが
理解できるのである。

実施例　３下記第８表に示される合金成分組成のステンレス鋼から
、実施例１の手法に従って各種の溶接ワイヤを作製し、
更にかかる各種の溶接ワイヤを用いて、それぞれ実施例
１の手法に従って溶接を行ない、各種特性を評価し、そ
の結果を下記第９表に示した。

なお、本実施例は、ＲＥＭ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂ（７）添加
効果をみたものであり、また更にそれらにモリブデン等
の元素を添加し、その添加効果を調べたものである。

第９表の結果から明らかなように、ＲＥＭ、Ｍｇ。

Ｃａ、Ｂの少なくとも何れか一種の元素が配合されるこ
とによって、アークの安定性は向上され、またスラグの
面積率が小さくなって、スラグの剥離性が著しく改善さ
れているｑとがわかるのであ：１する。加えて、モリブデンが添加されたときには、実施例
２において証明されたように、腐食減量値が著しく低下
し、耐食性が向上せしめられることがわかるのである。

Claims

【特許請求の範囲】（１）　　重量で、Ｃ：　０．２０％以下、５ｉＨＱ８
０〜１．５０％、Ｍｎ　：　１．１０〜２．６０　％、
Ｎｉ：ｆｉＯ〜２＆０％、Ｃｒ　：　１２．０〜Ｂ　２
．．０％、Ｓ二〇、００８〜００５０％、０：０００５
０〜００４０％、Ｎ　：　０．０６％以下を含有し、且
つＭ　ｎ　／　Ｓ　Ｉの含量比が１．３〜＆Ｏの範囲内
よなる、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなる溶接
性に優れたステンレス鋼溶接線材。（２１重量で、ａｏ％以下のＭｏＸ、５０％％以下のＣ
ｕＸ　ｌ、０４以下のＮｂ及び１．０％以下）Ｔｉのう
ち、少なくとも１種を更に含む（但し、２種以上含有す
る場合には、その合計量が７％以下である）特許請求の
範囲第１項記載の溶接線材。（３１重ｇｔ　テ、Ｃ：（，２０％以下、８ｉ：Ｑ８０
〜１．５０％、Ｍｎ　：　１．１０〜２．６０％、Ｎｉ
Ｈ６０〜２ＦＬＯ％、Ｃｒ　：　　ｌ　２．０〜８２．
０　％、Ｓ：ＱＯ０８〜００５０％、０　：　Ｏ，ＯＯ
５０〜（１０４０チ、Ｎ　：　０．０６％以丁を含有し
、且つＭ　ｎ　／　８　ｉの含量比が１．３〜＆０の範
囲内となると共に、１３ＸＣａＸＭｇ及び稀土類元素か
らなる群より選ばれた少なくとも１種が０５％を越えな
い割合で含有される、残部がＦｅおよび不可避的不純物
よりなる溶接性に優れたステンレス鋼溶接線材。（４）重量で、５０％以下のＭＯ１５，０％以下のＣｕ
、１．０％以下のＮｂ及び１．０％以下ノＴｌのうち、
少なくとも１種を更に含む（但し、２種以上含有する場
合には、その合計量が７％以下である）特許請求の範囲
第３項記載の溶接線材。