JPS635196B2 - - Google Patents
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- JPS635196B2 JPS635196B2 JP58025190A JP2519083A JPS635196B2 JP S635196 B2 JPS635196 B2 JP S635196B2 JP 58025190 A JP58025190 A JP 58025190A JP 2519083 A JP2519083 A JP 2519083A JP S635196 B2 JPS635196 B2 JP S635196B2
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- Japan
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- nitric acid
- austenite
- corrosion
- welding
- less
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550°C
- B23K35/3053—Fe as the principal constituent
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Description
本発明は耐食性、特に硝酸環境において、すぐ
れた耐食性を有する溶接金属を生成するフエライ
ト−オーステナイト二相ステンレス鋼溶接材料に
関する。 40wt%前後までの比較的低濃度の硝酸環境に
おいてはSUS304やSUS304Lの如き一般オーステ
ナイト鋼が通常用いられており、十分な耐食性を
示す。しかし、硝酸濃度が増すに従い粒界の優先
腐食、即ち粒界腐食性が著しく増加し、例えば65
%HNO3は粒界腐食試験法の1つとして知られて
いる。Huey試験溶液として利用されている。 このような粒界侵食性の厳しい硝酸環境におい
ては従来極低炭素型およびNbなどの添加元素で
安定化した強固な不働態化皮膜を形成する高クロ
ム高ニツケルオーステナイト ステンレス鋼(例
えば310ELC、Uranus65など)が使用されてい
る。このようなCr、Ni含有量の高いオーステナ
イト ステンレス鋼は炭素の固溶限が小さいため
500〜900℃での加熱又は溶接の熱影響でクロム炭
化物が結晶粒界へ優先的に析出して粒界腐食性を
示す傾向にあることや溶接時に凝固割れ感受性が
高く溶接部の信頼性に欠けるなどの欠点を有す
る。 既に本発明者らはこの種環境において高クロム
高ニツケル鋼より高い耐粒界腐食性を示す金属材
料として27Cr−8Ni−0.1N系のフエライト−オー
ステナイト二相ステンレス鋼を開発した(特願昭
56−130442号参照)。 然しながら本鋼に適した溶接材料については未
開発であり、本発明は溶接部組織をフエライト−
オーステナイト二相組織にすることにより上記耐
食上の問題点を解消することを目的として開発さ
れた溶接材料である。 溶接金属部組織がフエライト−オーステナイト
二相組織を有する溶接材料としてはSUS329J1系
二相ステンレス鋼用の25Cr−5Ni−2Mo系のもの
およびこれにCuなどを添加したものなど(例え
ば日本ウエルデイングロツド(株)、商標WEL25−
5、WEL25−5Cuなど)があり、又Fe−Cr−Ni
系ステンレス鋼用のAWS規格E312およびER312
の既存のものがある。しかし、これら溶接材料は
二相組織は有するが、以下に示す理由により耐硝
酸用二相ステンレス鋼用としては不適当であり、
十分な耐食性が得られない。即ち、前者は硝酸環
境における耐食性を劣化せしめるMoおよびCuを
含有すること、およびCr含有量が通常25%を下
廻ることから耐硝酸性が劣ること、又後者につい
ては通常0.08%前後のC含有量であるため、溶接
部の耐粒界腐食性が低下し、粒界腐食性の強い硝
酸環境においては使用不可能である。 本発明溶接材料は硝酸環境を対象とした場合、
上述の理由により使用不可能な既存溶接材料の問
題点を解決したものであり、硝酸の共沸濃度
(68wt%)までの、所謂中濃度硝酸環境において
極めてすぐれた耐食性を有し、就中、この種環境
における耐食性を有する溶接材料である。 次に本発明溶接材料の化学組成の範囲を限定し
た理由について説明する。 C:Cはオーステナイト形成元素として有力な
元素であるが、炭化物を形成して粒界腐食感受性
を増大するため、できるだけ少ない方が良いが、
工業的に容易に製造し得る範囲を考慮して上限を
0.03%とする。 SiおよびMi:SiおよびMnは製鋼工程中に脱酸
剤として使用される元素であり、工業的に容易に
製造するには、通常2.0%以下のSiおよびMnの添
加が必要であるため、夫々2.0%以下に限定する。 Cr:Crはフエライト形成元素であり、オース
テナイト及びフエライトの二相組織を形成せしめ
るのに重要な元素であると同時に耐食性、特に硝
酸に対する抵抗性を増すためには極めて重要であ
り、良好な耐硝酸性を得るためには25%以上の添
加が必要である。耐硝酸性は適正な組織バランス
のもとではCr含有量が増加するに従つて向上す
るが、30%を超えると硬度上昇により溶接材料用
の冷間引抜加工が困難となるばかりでなく溶接金
属部の靭性、延性が低下し継手性能が著しく低下
する。 Ni:Niはオーステナイト形成元素であり、Cr
とともに二相組織の形成に重要な元素であるが、
全面腐食など活性溶解速度を低減せしめるために
極めて重要な元素である。溶接金属部は急熱急冷
の熱影響をこうむるため主たるフエライト形成元
素であるCrと対応して好適なる組織状態(オー
ステナイト/フエライトの量比)を得るために7
〜12%とする。 N:NはC、Niと同様、強力なオーステナイ
ト形成元素であり、耐孔食性などの耐食性の向上
にも有効な元素であるが、Nが0.35%を超えると
鋼の製造工程において鋼塊にブローホールが発生
したり、熱間加工性を劣化するので0.35%以下に
限定する。 ところで本発明の特徴の1つはこれらの諸元素
の効果が夫々単独で規定しても意味がなく、最良
の耐食性は下記に示す最適の組合せの下において
のみ発揮されることを見出したことである。この
組合せとは次式に示す各成分の範囲内に限定する
ことにより溶接部のオーステナイト量を40〜80%
の範囲に限定することである。 −11.7<Niバランス<−6.7 但し Niバランス=Nieq−1.1×Creq+8.2 Nieq=Ni%+0.5×Mn%+30×(C+N)% Creq=Cr%+1.5×Si% 第1図は溶接金属部において二相組織のオース
テナイト量と耐硝酸性、特に粒界腐食指数(IGC
Index)との関係を示したものである。これによ
るとオーステナイト量が40〜80%の範囲において
は粒界侵食が殆んど認められないで良好な耐硝酸
性を示している。 こゝにおいてIGC Indexとは後述(実施例)の
腐食試験条件における粒界侵食の程度を示し、
1:粒界侵食殆んどなし、2:軽度の粒界侵食あ
り、3:粒界侵食(2と4との中間程度)あり、
4:粒界侵食が酷しい、とするものである。 Niバランスが−11.7以下ではオーステナイト量
が40%以下となり溶接部における組織間での選択
腐食傾向が大きくなり、この条件ではCrを高め
ても耐硝酸性は改善しないばかりでなく、Niバ
ランスを耐食性上、より不利な方向へ移行させる
ことになり逆に腐食を加速することもある。一
方、Niバランスを−6.7より大きくすることはオ
ーステナイト量が80%以上となり、オーステナイ
ト一相組織に近づくため溶接部の耐粒界腐食性を
劣化し又高価なNiなどの添加量を増して経済的
に不利となるばかりでなく、これによつて、熱間
加工性が阻害されるので、Niバランスは−11.7以
上、−6.7以下に限定する必要がある。 次に本発明の実施例を示す。 主組成27Cr−8Ni−0.1Nの耐硝酸性フエライト
オーステナイト二相ステンレス鋼(前述)の5mm
厚鋼板を母材として、下記第1表に示す種々の化
学組成を有する溶接材料を用いてTIG溶接した溶
接試料について、65%硝酸にクロム6価イオンを
100ppm添加した溶液により48hr沸騰試験を5回
繰返した。(毎回、液更新、比液量20c.c./cm2)。 本腐食試験後の試料断面を検鏡して粒界侵食の
有無を調査し、粒界腐食に及ぼす溶接材料の化学
組成の影響を調査して第1表および第2〜5図に
その結果を示した。 第2〜5図に示すように本発明(本発明材2)
によるものは第2図に示すように粒界腐食傾向は
殆んど認められないが本発明の成分範囲の外れる
比較材では第3〜5図に示すように(第3図は比
較材7、第4図は比較材8、第5図は比較材9を
示す)溶接部に選択腐食が認められる。
れた耐食性を有する溶接金属を生成するフエライ
ト−オーステナイト二相ステンレス鋼溶接材料に
関する。 40wt%前後までの比較的低濃度の硝酸環境に
おいてはSUS304やSUS304Lの如き一般オーステ
ナイト鋼が通常用いられており、十分な耐食性を
示す。しかし、硝酸濃度が増すに従い粒界の優先
腐食、即ち粒界腐食性が著しく増加し、例えば65
%HNO3は粒界腐食試験法の1つとして知られて
いる。Huey試験溶液として利用されている。 このような粒界侵食性の厳しい硝酸環境におい
ては従来極低炭素型およびNbなどの添加元素で
安定化した強固な不働態化皮膜を形成する高クロ
ム高ニツケルオーステナイト ステンレス鋼(例
えば310ELC、Uranus65など)が使用されてい
る。このようなCr、Ni含有量の高いオーステナ
イト ステンレス鋼は炭素の固溶限が小さいため
500〜900℃での加熱又は溶接の熱影響でクロム炭
化物が結晶粒界へ優先的に析出して粒界腐食性を
示す傾向にあることや溶接時に凝固割れ感受性が
高く溶接部の信頼性に欠けるなどの欠点を有す
る。 既に本発明者らはこの種環境において高クロム
高ニツケル鋼より高い耐粒界腐食性を示す金属材
料として27Cr−8Ni−0.1N系のフエライト−オー
ステナイト二相ステンレス鋼を開発した(特願昭
56−130442号参照)。 然しながら本鋼に適した溶接材料については未
開発であり、本発明は溶接部組織をフエライト−
オーステナイト二相組織にすることにより上記耐
食上の問題点を解消することを目的として開発さ
れた溶接材料である。 溶接金属部組織がフエライト−オーステナイト
二相組織を有する溶接材料としてはSUS329J1系
二相ステンレス鋼用の25Cr−5Ni−2Mo系のもの
およびこれにCuなどを添加したものなど(例え
ば日本ウエルデイングロツド(株)、商標WEL25−
5、WEL25−5Cuなど)があり、又Fe−Cr−Ni
系ステンレス鋼用のAWS規格E312およびER312
の既存のものがある。しかし、これら溶接材料は
二相組織は有するが、以下に示す理由により耐硝
酸用二相ステンレス鋼用としては不適当であり、
十分な耐食性が得られない。即ち、前者は硝酸環
境における耐食性を劣化せしめるMoおよびCuを
含有すること、およびCr含有量が通常25%を下
廻ることから耐硝酸性が劣ること、又後者につい
ては通常0.08%前後のC含有量であるため、溶接
部の耐粒界腐食性が低下し、粒界腐食性の強い硝
酸環境においては使用不可能である。 本発明溶接材料は硝酸環境を対象とした場合、
上述の理由により使用不可能な既存溶接材料の問
題点を解決したものであり、硝酸の共沸濃度
(68wt%)までの、所謂中濃度硝酸環境において
極めてすぐれた耐食性を有し、就中、この種環境
における耐食性を有する溶接材料である。 次に本発明溶接材料の化学組成の範囲を限定し
た理由について説明する。 C:Cはオーステナイト形成元素として有力な
元素であるが、炭化物を形成して粒界腐食感受性
を増大するため、できるだけ少ない方が良いが、
工業的に容易に製造し得る範囲を考慮して上限を
0.03%とする。 SiおよびMi:SiおよびMnは製鋼工程中に脱酸
剤として使用される元素であり、工業的に容易に
製造するには、通常2.0%以下のSiおよびMnの添
加が必要であるため、夫々2.0%以下に限定する。 Cr:Crはフエライト形成元素であり、オース
テナイト及びフエライトの二相組織を形成せしめ
るのに重要な元素であると同時に耐食性、特に硝
酸に対する抵抗性を増すためには極めて重要であ
り、良好な耐硝酸性を得るためには25%以上の添
加が必要である。耐硝酸性は適正な組織バランス
のもとではCr含有量が増加するに従つて向上す
るが、30%を超えると硬度上昇により溶接材料用
の冷間引抜加工が困難となるばかりでなく溶接金
属部の靭性、延性が低下し継手性能が著しく低下
する。 Ni:Niはオーステナイト形成元素であり、Cr
とともに二相組織の形成に重要な元素であるが、
全面腐食など活性溶解速度を低減せしめるために
極めて重要な元素である。溶接金属部は急熱急冷
の熱影響をこうむるため主たるフエライト形成元
素であるCrと対応して好適なる組織状態(オー
ステナイト/フエライトの量比)を得るために7
〜12%とする。 N:NはC、Niと同様、強力なオーステナイ
ト形成元素であり、耐孔食性などの耐食性の向上
にも有効な元素であるが、Nが0.35%を超えると
鋼の製造工程において鋼塊にブローホールが発生
したり、熱間加工性を劣化するので0.35%以下に
限定する。 ところで本発明の特徴の1つはこれらの諸元素
の効果が夫々単独で規定しても意味がなく、最良
の耐食性は下記に示す最適の組合せの下において
のみ発揮されることを見出したことである。この
組合せとは次式に示す各成分の範囲内に限定する
ことにより溶接部のオーステナイト量を40〜80%
の範囲に限定することである。 −11.7<Niバランス<−6.7 但し Niバランス=Nieq−1.1×Creq+8.2 Nieq=Ni%+0.5×Mn%+30×(C+N)% Creq=Cr%+1.5×Si% 第1図は溶接金属部において二相組織のオース
テナイト量と耐硝酸性、特に粒界腐食指数(IGC
Index)との関係を示したものである。これによ
るとオーステナイト量が40〜80%の範囲において
は粒界侵食が殆んど認められないで良好な耐硝酸
性を示している。 こゝにおいてIGC Indexとは後述(実施例)の
腐食試験条件における粒界侵食の程度を示し、
1:粒界侵食殆んどなし、2:軽度の粒界侵食あ
り、3:粒界侵食(2と4との中間程度)あり、
4:粒界侵食が酷しい、とするものである。 Niバランスが−11.7以下ではオーステナイト量
が40%以下となり溶接部における組織間での選択
腐食傾向が大きくなり、この条件ではCrを高め
ても耐硝酸性は改善しないばかりでなく、Niバ
ランスを耐食性上、より不利な方向へ移行させる
ことになり逆に腐食を加速することもある。一
方、Niバランスを−6.7より大きくすることはオ
ーステナイト量が80%以上となり、オーステナイ
ト一相組織に近づくため溶接部の耐粒界腐食性を
劣化し又高価なNiなどの添加量を増して経済的
に不利となるばかりでなく、これによつて、熱間
加工性が阻害されるので、Niバランスは−11.7以
上、−6.7以下に限定する必要がある。 次に本発明の実施例を示す。 主組成27Cr−8Ni−0.1Nの耐硝酸性フエライト
オーステナイト二相ステンレス鋼(前述)の5mm
厚鋼板を母材として、下記第1表に示す種々の化
学組成を有する溶接材料を用いてTIG溶接した溶
接試料について、65%硝酸にクロム6価イオンを
100ppm添加した溶液により48hr沸騰試験を5回
繰返した。(毎回、液更新、比液量20c.c./cm2)。 本腐食試験後の試料断面を検鏡して粒界侵食の
有無を調査し、粒界腐食に及ぼす溶接材料の化学
組成の影響を調査して第1表および第2〜5図に
その結果を示した。 第2〜5図に示すように本発明(本発明材2)
によるものは第2図に示すように粒界腐食傾向は
殆んど認められないが本発明の成分範囲の外れる
比較材では第3〜5図に示すように(第3図は比
較材7、第4図は比較材8、第5図は比較材9を
示す)溶接部に選択腐食が認められる。
【表】
△: 〃
若干あり
×: 〃
酷い
若干あり
×: 〃
酷い
第1図は溶接部の硝酸耐食性に及ぼすオーステ
ナイト量の影響を示すものであり、第2〜5図は
本発明材及び比較材の溶接部の顕微鏡(400倍)
写真である。
ナイト量の影響を示すものであり、第2〜5図は
本発明材及び比較材の溶接部の顕微鏡(400倍)
写真である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 C0.03%以下、Si2.0%以下、Mn2.0%以下、
Cr25〜30%、Ni7〜12%、N0.35%以下、残部Fe
及び不可避的不純物より成り、かつ次式による
Niバランス値を−11.7〜−6.7とすることを特徴
とするフエライトオーステナイト二相ステンレス
鋼溶接材料。 Niバランス値=Ni%+0.5×Mn% +30×(C+N)%−1.1(Cr%+1.5×Si%)+
8.2
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58025190A JPS59150692A (ja) | 1983-02-17 | 1983-02-17 | フエライトオ−ステナイト二相ステンレス鋼溶接材料 |
| GB08403745A GB2136017B (en) | 1983-02-17 | 1984-02-13 | Welding material of ferrite-austenite two-phase stainless steel |
| DE19843405588 DE3405588A1 (de) | 1983-02-17 | 1984-02-16 | Schweisswerkstoff aus zweiphasigem, rostfreiem ferrit-austenit-stahl |
| US06/580,667 US4585479A (en) | 1983-02-17 | 1984-02-16 | Welding material of ferrite-austenite two-phase stainless steel and method of application |
| BE0/212400A BE898926A (fr) | 1983-02-17 | 1984-02-16 | Matiere de soudure |
| FR8402340A FR2541160B1 (fr) | 1983-02-17 | 1984-02-16 | Matiere de soudage en acier inoxydable a deux phases ferrite-austenite |
| SU843707305A SU1438600A3 (ru) | 1983-02-17 | 1984-02-16 | Сварочный материал из двухфазной ферритно-аустенитной нержавеющей стали |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58025190A JPS59150692A (ja) | 1983-02-17 | 1983-02-17 | フエライトオ−ステナイト二相ステンレス鋼溶接材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59150692A JPS59150692A (ja) | 1984-08-28 |
| JPS635196B2 true JPS635196B2 (ja) | 1988-02-02 |
Family
ID=12159044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58025190A Granted JPS59150692A (ja) | 1983-02-17 | 1983-02-17 | フエライトオ−ステナイト二相ステンレス鋼溶接材料 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4585479A (ja) |
| JP (1) | JPS59150692A (ja) |
| BE (1) | BE898926A (ja) |
| DE (1) | DE3405588A1 (ja) |
| FR (1) | FR2541160B1 (ja) |
| GB (1) | GB2136017B (ja) |
| SU (1) | SU1438600A3 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4721600A (en) * | 1985-03-28 | 1988-01-26 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Superplastic ferrous duplex-phase alloy and a hot working method therefor |
| DE3739903A1 (de) * | 1987-11-25 | 1989-06-08 | Bayer Ag | Verwendung einer chromhaltigen legierung |
| GB8918774D0 (en) * | 1989-08-17 | 1989-09-27 | Nat Res Dev | Temperature llistory indicator |
| US5201583A (en) * | 1989-08-17 | 1993-04-13 | British Technology Group Limited | Temperature history indicator |
| US7235212B2 (en) | 2001-02-09 | 2007-06-26 | Ques Tek Innovations, Llc | Nanocarbide precipitation strengthened ultrahigh strength, corrosion resistant, structural steels and method of making said steels |
| NL1014512C2 (nl) * | 2000-02-28 | 2001-08-29 | Dsm Nv | Methode voor het lassen van duplex staal. |
| US7320245B2 (en) * | 2002-11-18 | 2008-01-22 | Saudi Arabian Oil Company | Corrosion testing apparatus |
| CN101972903B (zh) * | 2010-10-08 | 2012-08-29 | 洛阳双瑞特种装备有限公司 | 用于双相不锈钢6a铸造后缺陷的补焊焊丝 |
| US9821401B2 (en) * | 2011-01-28 | 2017-11-21 | Exxonmobil Upstream Research Company | High toughness weld metals with superior ductile tearing resistance |
| CN103370166B (zh) * | 2011-02-14 | 2016-04-06 | 新日铁住金株式会社 | 双相不锈钢焊接接头 |
| AU2018284084B2 (en) * | 2017-06-13 | 2024-02-01 | Oerlikon Metco (Us) Inc. | High hard phase fraction non-magnetic alloys |
| CA3095046A1 (en) | 2018-03-29 | 2019-10-03 | Oerlikon Metco (Us) Inc. | Reduced carbides ferrous alloys |
| EP3997252B1 (en) | 2019-07-09 | 2025-10-29 | Oerlikon Metco (US) Inc. | Iron-based alloys designed for wear and corrosion resistance |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR895210A (fr) * | 1942-06-04 | 1945-01-18 | Deutsche Edelstahlwerke Ag | Application d'un acier au nickel-chrome comme fil ou baguette à souder |
| FR1318431A (fr) * | 1961-03-31 | 1963-02-15 | Boehler & Co Ag Geb | Matière d'apport pour la soudure à l'arc |
| US3537846A (en) * | 1966-10-21 | 1970-11-03 | Sandvikens Jernverks Ab | Welding wire and welding strip for cladding stainless layers on unalloyed and low-alloyed structural steels and for other purposes where a stainless filler material with high chromium and nickel contents is required |
| US3551121A (en) * | 1968-09-23 | 1970-12-29 | Teledyne Inc | Digester for use in paper making and allied industries |
| US4032367A (en) * | 1974-10-28 | 1977-06-28 | Langley Alloys Limited | Corrosion resistant steels |
| US4002510A (en) * | 1975-05-01 | 1977-01-11 | United States Steel Corporation | Stainless steel immune to stress-corrosion cracking |
| JPS5547370A (en) * | 1978-09-30 | 1980-04-03 | Kubota Ltd | Stainless cast steel for cryogenic temperature use |
| JPS6127751A (ja) * | 1984-07-17 | 1986-02-07 | Honda Motor Co Ltd | 車両用ブレ−キ油圧制御装置 |
-
1983
- 1983-02-17 JP JP58025190A patent/JPS59150692A/ja active Granted
-
1984
- 1984-02-13 GB GB08403745A patent/GB2136017B/en not_active Expired
- 1984-02-16 FR FR8402340A patent/FR2541160B1/fr not_active Expired
- 1984-02-16 US US06/580,667 patent/US4585479A/en not_active Expired - Lifetime
- 1984-02-16 BE BE0/212400A patent/BE898926A/fr not_active IP Right Cessation
- 1984-02-16 SU SU843707305A patent/SU1438600A3/ru active
- 1984-02-16 DE DE19843405588 patent/DE3405588A1/de not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SU1438600A3 (ru) | 1988-11-15 |
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