JPS6254593A - 耐硝酸用ステンレス鋼溶接材料 - Google Patents

耐硝酸用ステンレス鋼溶接材料

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JPS6254593A
JPS6254593A JP19208785A JP19208785A JPS6254593A JP S6254593 A JPS6254593 A JP S6254593A JP 19208785 A JP19208785 A JP 19208785A JP 19208785 A JP19208785 A JP 19208785A JP S6254593 A JPS6254593 A JP S6254593A
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JP
Japan
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nitric acid
welding
welding material
resistance
corrosion
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JP19208785A
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Takayuki Kono
隆之 河野
Shinsuke Oba
大場 真助
Hiroshi Fujimura
藤村 浩史
Eisuke Sakai
堺 英輔
Kiyoshi Imura
井村 清
Masatomo Shinohara
篠原 正朝
Katsuyuki Kawaguchi
勝之 川口
Susumu Kato
進 加藤
Masahiro Adachi
正博 足立
Tamao Takatsu
玉男 高津
Takashi Inami
稲見 孝
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NIPPON UERUDEINGUROTSUTO KK
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
NIPPON UERUDEINGUROTSUTO KK
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550°C
    • B23K35/3053Fe as the principal constituent
    • B23K35/308Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent
    • B23K35/3086Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent containing Ni or Mn

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般化学プラント等のステンレス材料に対す
る溶接材料に関する。
〔従来の技術〕
従来、高濃度硝酸(共沸組成以上の濃度)環境に使用さ
れる材料として、アルミニウム、チタンと共に極低炭素
−25Cr −20Niステンレス鋼が実用化されてい
る。この極低炭素−25Cr −20Niステンレス鋼
のTIG又はMIG溶接材料としては、母材と同組成材
料では、溶接金属は完全オーステナイト組織になるが、
極低炭素になると、高温割れの発生が著しくなるので、
高温割れの発生防止に有効とされているMnを2%程度
含有させた極低炭素−25Cr−2ONi−2Mnステ
ンレス鋼溶接材料(310ULC)が実用化されている
第1表に、25Cr−2ONi−2Mnステンレス鋼溶
接材料(ER310)と極低炭素−25Cr−2ONi
−2Mnステンレス鋼溶接材料(310ULC)の溶接
金属の硝酸脳食試験と高温割れ試験結果の一例を示す。
第1表において、通常の炭素含有量を持つ25Cr−2
ONi−2Mnステンレス鋼溶接材料(ER310)は
、4規定硝酸溶液中では十分な耐食性を持つが、Cr’
十を含有した硝酸溶液では、耐食性が低下し、鋭敏化熱
処理(650℃xzhr)材では、著しい粒界腐食を示
す。また、Cr叶を含有するに規定硝酸溶液中では、溶
接まま材及び鋭敏化熱処理材共に著しい粒界腐食を示す
。しかしながら、パレストレイン試験による高温割れ長
さを見ると、極めて小さく、極めて高い耐高温割れ性を
持つことがわかる。
これに比べ、極低炭素−25Cr−2ONi−2Mnス
テンレス溶接材料(s 10ULC)ハ、いずれの腐食
液に対しても十分な耐食性を示すが、耐高温割れ性は通
常炭素含有量を持つ25Cr−2ONi−2Mnステン
レス鋼(ER310)に比べ低下している。
このように、炭素含有量を低く抑えると、耐食性は向上
するが、耐高温割れ性は低下することがわかる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
以上のことから、腐食性の強い硝酸溶液を使う化学プラ
ントの場合、使用材料は、耐食性に主眼を置いて極低炭
素ステンレス鋼を用いる必要があるが、溶接金属に割れ
が存在すると、そこはいわゆるすき間を形成し、そこか
らすき間腐食が発生・進行するため、結果的に耐食性を
低下させることになる。従って、実際の溶接施工におい
ては、非常にきびしい溶接管理を行わざるを得す、実用
上大きな問題となる。
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消し
、腐食性の強い硝酸溶液に対し十分な耐食性を有する溶
接金属を作ると共に、耐高温割れ性の高い溶接材料を提
供しようとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、化学成分が、重量パーセントで、C:(LO
2%以下、8i:Q、6%以下、Mn:4〜6チ、P 
: Q、02%以下、S:lロ.02%以下、Ni :
 20〜22.5%、Cr:25〜28チの範囲で含有
され、残部がFeからなることを特徴とする耐硝酸用ス
テンレス鋼溶接材料に関する。
本発明の溶接材料は、耐硝酸用TIG溶接又はMIC)
溶接に有効である。
〔作用〕
本発明において、その化学成分の範囲を限定した理由を
以下に説明する。
C:Cは、オーステナイト結晶粒界にCr23C6を形
成して粒界腐食を促進するので、Cの含有量は、少なけ
れば少ない程耐粒界腐食性は良好となる。現在の製造技
術では、Cの含有量を1005%程度まで低くすること
は可能であるが、製造コストが高くなり経済的ではない
ので、好ましくはcLo 05%以上が良い。
よって、耐食性及び経済性の点から、Ciはα0.02
%以下とした。
si:siは、溶接中の脱酸剤として添加するが、脱酸
性確保のためには、0.6チ程度で十分な効果が期待で
きる。しかしながら、1116%を超えて添加すると、
耐食性が低下する。よって、脱酸性及び耐食性から、S
lは[1,6ts以下とした。
Mn: 一般に、Mnは、オーステナイト安定化元素で
、溶接中の脱酸剤としても1〜.02%添加される。本
発明の極低炭素−25Cr−2ON i 系(D 完全
オーステナイト組織のものでは、溶接中に低融点偏析物
による高温割れが発生しやすい。この低融点偏析物の析
出を防止するためには、溶接材料中に4−以上のMnを
含有させるのが非常に有効であり、また、Mnの含有量
が61%を越えた場合には、高温割れの発生も多くなる
一方、硝酸溶液に対する耐食性は、Mn量が増加するに
つれて次第に低下するが、7%以上になると大きい粒界
腐食が発生する。よって、高温割れ及び耐食性の点から
、Mnの量を4〜6%に限定した。
P及びS二P及びSは、いずれも低融点偏析物を析出し
て高温割れを発生させる有害な元素であり、その含有量
は、低くする程高温割れの防止には有効である。従って
、P及びSは、いずれも(LO2%以下とした。
Cr:Crは、耐硝酸には最も有効な元素であり、Cr
量が多いほど耐食性は良好である。しかし、28チを超
えて含有すると、熱間加工性が悪く、しかも完全なオー
ステナイト組織が得られにくくなるため、Cr量の上限
を28チとした。よって、耐食性及び熱間加工性の点か
ら、Cr量は25〜28チと限定した。
Ni :Ni ハ、代表的なオーステナイト安定化元素
であり、溶接性、耐食性、熱間加工性の良好な完全オー
ステナイト組織の溶接金属を得るために、Ni量を20
〜22.5チと限定した。
〔発明の効果〕
本発明溶接材料を用いたTIG又はMIG溶接部は、酸
化力の強い金属イオンCr’+が共存する硝酸溶液に対
して、十分な耐食性を有すると共に、高い耐高温割れ性
を呈し、よって本発明溶接材料は、硝酸プラント等のヌ
テンレス材に対する溶接材料として好適でちる。
次に、実施例をあげて、本発明を具体的に説明する。
実施例に供した溶接材料は、すべて真空溶解炉で溶解し
、熱間圧延及び冷間加工により、1.6φ径の溶接ワイ
ヤに伸線した。
その化学成分を第2表に示す。
腐食試験片は、JISZ3321に従って、20m×2
5日×5.の溶着金属の試験片を採取した。その際の溶
接条件は、次の通シである。
T工G溶接:溶接電流170〜190A。
電圧9〜11V ワイヤ送給量80〜100■/min シーpドガス(Ar) 15 L/ minMIG溶接
:溶接電流240〜260A。
電圧24〜26V ワイヤ送給量250〜500■/minシールドガス(
Ar) 20 L/ min腐食試験の硝酸濃度は、4
規定及び12規定の2種類とし、それぞれのものについ
て、腐食加速剤としてCr’十を200 ppm添加し
たものと添加しないものの2種類、すなわち計4種類を
用いた。これらの溶液をそれぞれ沸騰状態にし、その中
に腐食試験片を48時間、繰返し3回浸漬し、その後試
験片を取り出し、その腐食減量を調査した。
また、試験片は、溶接ままのものと鋭敏化熱処理(65
0℃xzhr)したものについて試験した。
なお、耐高温割れ性に及ぼす各元素の効果については、
トランスパレストレイン試験を実施して評価した。その
時の試験条件は、次の通シである。
付加歪 115%、溶接電流 2QOA。
溶接電圧 IQV、溶接速度 150 m/min試験
後、溶接ビード表面に発生した高温割れの総割れ長さを
比較し、耐高温割れ性を評価した。
実施例1 本発明溶接材料と代表的な比較材料の腐食試験結果及び
パレス)L/イン試験結果を第3表に示す。4規定及び
12規定硝酸にCr11+を添加した溶液では、添加し
ない溶液に比べ、本発明材料と比較材料のいずれも腐食
量は大きくなる。
また、比較材料扁1及びム3に比べ、C量の低い比較材
料A2、ム4及び本発明材料厘6は、いずれも腐食量は
少なく、かつ鋭敏化熱処理(650℃xzhr)の影響
も非常に少ない。
パレストレイン試験結果によると、比較材料(母材)&
1と屓2を比べると、C量の高い崖1は、A2より耐高
温割れ性が高い。また、比較材料(溶接ワイヤー)ム5
とA4を比べると、比較母材と同様に、C量の高いム3
の耐高温割れ性が高い。これは、いずれもC量が低下す
ると、耐高温割れ性が低下することを示している。
また、C′#、が低くかつ同レベルのA4とム5を比較
すると、Mn址の多いA5の方が、耐高温割れ性は改善
される傾向にある。しかしながら、両者の耐食性を比較
すると、Mn量の高いム5は、A4に比べ、腐食減量が
若干増加しており、耐食性が低下している。このことか
ら、耐食性を向上させるためにC量を低く抑えると、耐
高温割れ性が劣化し、また、耐高温割れ性を改善するた
めにMniを高くしすぎると、耐食性が低下することが
わかる。
本発明溶接材料墓6は、硝酸単独溶液及びCr″が添加
された高濃度硝酸溶液でも、腐食減量は非常に少なく、
かつ鋭敏化熱処理の影響もほとんど認められない。また
TIG溶接及びMIG溶接のいずれの溶接においても、
腐食減量は非常に少なく、かつ鋭敏化熱処理の影響もほ
とんど認められない。
一方、両溶接金属共に割れ長さは、C量の高い比較溶接
材料A3と同じレベルであυ、耐高温割れ性もきわめて
良いことがわかる。
以上のことから、本発明溶接材料は、低濃度硝酸溶液か
ら、酸化力の強いCr6+を含んだ高濃度硝酸溶液まで
、非常に高い耐食性を有すると共に、耐高温割れ性もき
わめて高いことがわかる。
実施例2 本発明溶接材料の化学成分の中のCを除く他の合金元素
をほぼ一定にして、Cの含有量のみが異なる溶接材料を
用いて腐食試験及びパレストレイン試験を実施した。そ
の結果を第4表に示す。
本発明溶接材料厘6及び47は、4規定硝酸溶液及びC
r叶を添加した4規定硝酸溶液のいずれに対しても高い
耐食性を有しており、しかも、硝酸濃度の高い12規定
硝酸溶液及びCr a十を添加した12規定硝酸溶液に
おいても、若干腐食減量が増加する程度で、高い耐食性
を有していることが認められる。
しかし、本発明の化学成分範囲よりもC含有量の高い比
較溶接材料7f115では、Cr&+を添加した12規
定硝酸溶液で著しい腐食が発生した。このように、材料
中のCの含有量は、耐食性に非常に大きな影響をおよぼ
すことがわかる。
パレストレイン試験結果によると、本発明溶接材料ムロ
及びA7と比較溶接材料A15のいずれも、高い耐高温
割れ性を示しておシ、この程度のC量では、耐高温割れ
性に差は認められない。
実施例3 本発明溶接材料の化学成分の中の81を除く他の合金元
素をほぼ一定にして、Si含有量のみが異なる溶接材料
を用いて腐食試験及びパレストレイン試験を実施した。
その試験結果を第5表に示す。
本発明材料A6及び扁8は、硝酸濃度に関係なく、しか
も、Cr’+が添加されても、若干腐食量が増加するの
みで、きわめて高い耐食性を有していることがわかる。
しかし、本発明の化学成分範囲よりもS1含有量の多い
比較溶接材料ム16の場合には、高濃度硝酸溶液及びC
r″が添加された硝酸溶液中で腐食量が増加する。
このように、材料中の81含有量は、耐食性に大きな影
響を及ぼすことがわかる。
パレストレイン試験によると、本発明溶接材料ムロ及び
JfrL8及び比較溶接材料ム16のいずれも高い耐高
温割れ性を示しており、この程度のSi量では、耐高温
割れ性に差は認められない。
実施例4 本発明溶接材料の化学成分の中のMnを除く他の合金元
素をほぼ一定にして、Mnの含有量のみが異なる溶接材
料を用いて腐食試験及びパレストレイン試験を実施した
。その結果を第6表に示す。
いずれの材料も、4規定及び12規定の硝酸溶液とCr
’+を添加した4規定硝酸溶液中では、十分な耐食性を
示すが、Cr6+を添加した12規定硝酸溶液中では、
Mn量の増加につれて、わずかながら腐食量が増加し、
Mn量が7%以上になると、大きな腐食減量を示した。
従って、耐食性の点からMn1iは、6%以下であるこ
とが望ましい。
一方、バVス)L/イン試験によると、本発明溶接材料
ムロ、A9及びム1oは、非常に高い耐高温割れ性を示
すが、Mn量が4%未満の比較母材ム2及び比較溶接材
料屋4及びム17では、割れ長さが長くなり、Mn量の
低下につれて耐高温割れ性が低下していく。また、Mn
量が6チを越える比較溶接材料ム5及びA18では、M
n量の増加につれて耐高温割れ性が低下していくことが
わかる。従って、耐高温割れ性の点から、Mniは4チ
〜6蚤であることが必要である。
実施例5 本発明溶接材料の化学成分の中のNiを除く他の合金元
素をほぼ一定にして、Niの含有量のみが異なる溶接材
料を用いて腐食試験及びパレストレイン試験を実施した
。その結果を第7表に示す。
本発明の化学成分範囲内のN1含有量を持つ溶接材料A
11、its及び蔦12は、いずれの溶液の中でも高い
耐食性を示すと共に、耐高温割れ性もきわめて高いとと
がわかる。
実施例6 本発明溶接材料の化学成分の中のCrを除く他の合金元
素をほぼ一定にして、Crの含有量のみが異なる溶接材
料を用いて腐食試験及びパンストレイン試験を実施した
。その結果を第8表に示す。
本発明の化学成分範囲内のCr含有量を持つ溶接材料扁
13、ムロ及びA14は、いずれの溶液の中でも高い耐
食性を示すと共に、耐高温割れ性もきわめて高いことが
わかる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 化学成分が、重量パーセントで、C:0.02%以下、
    Si:0.6%以下、Mn:4〜6%、P:0.02%
    以下、S:0.02%以下、Ni:20〜22.5%、
    Cr:25〜28%の範囲で含有され、残部がFeから
    なることを特徴とする耐硝酸用ステンレス鋼溶接材料。
JP19208785A 1985-09-02 1985-09-02 耐硝酸用ステンレス鋼溶接材料 Pending JPS6254593A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63220215A (ja) * 1987-03-10 1988-09-13 Olympus Optical Co Ltd 内視鏡用光源装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59222563A (ja) * 1983-06-01 1984-12-14 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐食性に優れたオ−ステナイトステンレス鋼

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