JP5609735B2 - Austenitic stainless steel welded joints - Google Patents

Description

本発明は、耐溶接割れ性を有するオーステナイト系ステンレス鋼の溶接継手に係り、特に、高温水環境で用いられる構造部材またはシュラウドのような炉心材料に好適な耐溶接割れ性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼の溶接継手に関する。   The present invention relates to a welded joint of austenitic stainless steel having weld crack resistance, and in particular, austenitic stainless steel excellent in weld crack resistance suitable for a structural member used in a high-temperature water environment or a core material such as a shroud. It relates to a welded joint of steel.

ＳＵＳ３１０系ステンレス鋼は、ＳＵＳ３１６系ステンレス鋼およびＳＵＳ３０４系ステンレス鋼よりも耐食性に優れ、良好な加工性および機械的特性を有するため、例えば、原子力プラント等の高温水環境で用いられる構造部材として用いられている。   SUS310 stainless steel is superior in corrosion resistance to SUS316 stainless steel and SUS304 stainless steel, and has good workability and mechanical properties. Therefore, it is used as a structural member used in a high-temperature water environment such as a nuclear power plant. ing.

特許文献１には、ＳＵＳ３１０系ステンレス鋼にＮｂおよび／またはＶを添加することによって優れた耐粒界腐食性を有し、原子力発電プラントにおける高温水環境で用いられる構造部材のみならず、シュラウドのような炉心材料としても好適なステンレス鋼が開示されている。   Patent Document 1 discloses an excellent intergranular corrosion resistance by adding Nb and / or V to SUS310 stainless steel, and includes not only structural members used in high-temperature water environments in nuclear power plants but also shrouds. Stainless steel suitable for such a core material is disclosed.

一方、このような材料を原子力発電プラントにおいて構造部材等として使用するためには溶接施工が必須であり、溶接継手部において溶接割れ等の欠陥が生じないことが必要不可欠である。   On the other hand, in order to use such a material as a structural member or the like in a nuclear power plant, welding construction is essential, and it is indispensable that defects such as weld cracks do not occur in the weld joint.

特許文献２には、耐応力腐食割れ性に優れたＳＵＳ３１０系ステンレス鋼の溶接継手および溶接材料が開示されている。   Patent Document 2 discloses a welded joint and welding material of SUS310 stainless steel having excellent stress corrosion cracking resistance.

また、非特許文献１および２には、溶接継手部における凝固割れおよび再熱割れについて記載されている。   Non-Patent Documents 1 and 2 describe solidification cracking and reheat cracking in a welded joint.

国際公開第２０１０／１１０００３号International Publication No. 2010/110003 特開２００６−１８３０８２号公報JP 2006-183082 A

西本和俊、夏目松吾、小川和博、松本長：ステンレス鋼の溶接、産報出版、第８６頁Kazutoshi Nishimoto, Matsutake Natsume, Kazuhiro Ogawa, Nagamoto Matsumoto: Welding of stainless steel, industry publication, page 86 才田一幸、野本裕己、谷口彰、坂本昌、西本和俊：溶接学会論文集、２０１０年、第６１−７１頁Kazuyuki Saida, Hiromi Nomoto, Akira Taniguchi, Masaru Sakamoto, Kazutoshi Nishimoto: Proceedings of the Japan Welding Society, 2010, pp. 61-71

特許文献１のＳＵＳ３１０系ステンレス鋼は、原子力発電プラントにおける構造部材および炉心材料として最適である。しかし、特許文献１には溶接施工に用いる溶接材料、または溶接施工管理条件については記載されていない。   SUS310 stainless steel of Patent Document 1 is optimal as a structural member and core material in a nuclear power plant. However, Patent Document 1 does not describe welding materials used for welding work or welding work management conditions.

特に、特許文献１のＳＵＳ３１０系ステンレス鋼は、ＳＵＳ３１６系のステンレス鋼と比較して、Ｃｒ／Ｎｉ当量比を低く設定しオーステナイトが安定な成分バランスとしているため、非特許文献１に述べられているように、溶接金属の組成がＣｒ／Ｎｉ当量比の低い母材の組成に近づくと、溶接継手部において凝固割れ、再熱割れと言った溶接割れが生じやすくなる場合がある。   In particular, the SUS310 stainless steel of Patent Document 1 is described in Non-Patent Document 1 because the Cr / Ni equivalent ratio is set lower and the austenite is a stable component balance than the SUS316 stainless steel. Thus, when the composition of the weld metal approaches the composition of the base material having a low Cr / Ni equivalent ratio, weld cracks such as solidification cracks and reheat cracks are likely to occur in the weld joint.

さらに、高いＣｒおよびＮｉ含有量によって粒内そのものが固溶強化されていることに加え、Ｎｂおよび／またはＶが添加されているため、溶接金属においても凝固過程または積層溶接時の再熱過程において粒内から炭窒化物が析出して硬化しやすくなり、再熱割れ感受性が一段と高まることも考えられる。   Furthermore, in addition to the solid solution strengthening in the grains itself due to the high Cr and Ni content, Nb and / or V are added, so that in the weld metal also in the solidification process or the reheating process during the lamination welding. It is also conceivable that carbonitride precipitates from within the grains and is hardened, and the reheat cracking sensitivity is further increased.

そのため、特許文献１の耐粒界腐食性に優れたＳＵＳ３１０系ステンレス鋼を溶接構造体として使用するために、溶接割れを防止できるための溶接材料および溶接施工管理条件について検討することの意義は大きい。   Therefore, in order to use SUS310 stainless steel excellent in intergranular corrosion resistance of Patent Document 1 as a welded structure, it is significant to examine the welding material and welding execution management conditions for preventing weld cracking. .

また、特許文献２では、溶接対象となる母材にＮｂまたはＶが添加されていないため、再熱割れの問題に関しては全く配慮されていなかった。   Further, in Patent Document 2, since Nb or V is not added to the base material to be welded, no consideration has been given to the problem of reheat cracking.

溶接して得られる溶接金属の粒界が次層の溶接熱サイクルに起因する熱応力に耐え切れずに滑る再熱割れに関して、非特許文献２で述べられているように完全オーステナイト凝固する６９０合金においては、不純物元素であるＰおよびＳの低減が有効であることが示されているものの、ＮｂまたはＶを含有することで粒内から炭窒化物が析出して粒内が強化されてしまうような溶接金属における再熱割れを防止する手法に関しては、非特許文献２には全く述べられていない。   690 alloy which solidifies completely austenite as described in Non-Patent Document 2 regarding reheat cracking in which the grain boundary of the weld metal obtained by welding slips without being able to withstand the thermal stress caused by the welding heat cycle of the next layer Has been shown to be effective in reducing the impurity elements P and S, but by containing Nb or V, carbonitrides precipitate from within the grains and the grains are strengthened. Non-Patent Document 2 does not describe any technique for preventing reheat cracking in a weld metal.

そこで本発明は、Ｎｂおよび／またはＶを含有する耐粒界腐食性に優れたＳＵＳ３１０系ステンレス鋼を母材とした、溶接割れを生じない溶接継手を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a welded joint that uses Nb and / or V-containing SUS310 stainless steel with excellent intergranular corrosion resistance as a base material and does not cause weld cracking.

本発明者らは、Ｎｂおよび／またはＶを含有することを特徴とするＣｒ／Ｎｉ当量比の低いＳＵＳ３１０系ステンレス鋼を対象とし、凝固割れのみならず再熱割れも防止することが可能な溶接継手につき鋭意研究を行った結果、以下の知見を得るに至った。   The present inventors are directed to a SUS310 stainless steel having a low Cr / Ni equivalent ratio, characterized by containing Nb and / or V, and can prevent not only solidification cracking but also reheat cracking. As a result of diligent research on joints, the following findings were obtained.

（Ａ）非特許文献１にも記載されているように、オーステナイト系ステンレス鋼の溶接を行うに際し、凝固割れを防止するためには、溶接金属のＣｒ／Ｎｉ当量比を増加させフェライトを晶析出させることが有効である。   (A) As described in Non-Patent Document 1, in order to prevent solidification cracking when welding austenitic stainless steel, the Cr / Ni equivalent ratio of the weld metal is increased and ferrite is precipitated. It is effective to make it.

（Ｂ）フェライトはＰ、Ｓ等の固溶限が大きいため、凝固段階でフェライトを晶出させることによって、粒界脆化を引き起こす元素の凝固偏析を緩和し、その結果、粒界偏析を軽減することができる。   (B) Since ferrite has a large solid solubility limit of P, S, etc., crystallizing ferrite in the solidification stage alleviates solidification segregation of elements that cause grain boundary embrittlement. As a result, grain boundary segregation is reduced. can do.

（Ｃ）同時に、粒界にフェライトを適正量以上残存させることで、粒内がＮｂまたはＶに起因する炭窒化物の析出によって強化されたとしても、次層の溶接熱サイクルにより付与される熱応力を粒界フェライトが緩和し粒界滑り抵抗を高めるため、再熱割れを防止できる。   (C) At the same time, even if an appropriate amount or more of ferrite remains in the grain boundary, even if the inside of the grain is strengthened by precipitation of carbonitride due to Nb or V, heat applied by the welding heat cycle of the next layer Since the intergranular ferrite relaxes the stress and increases the intergranular slip resistance, reheat cracking can be prevented.

（Ｄ）凝固割れおよび再熱割れを防止するためには、特に、初層溶接時の凝固完了後における溶接金属中のフェライトを所定の量確保することが重要である。   (D) In order to prevent solidification cracking and reheat cracking, it is particularly important to secure a predetermined amount of ferrite in the weld metal after completion of solidification in the first layer welding.

（Ｅ）以上の条件を満たす溶接継手を得るためには、溶接材料として、母材と比較して相対的にＣｒ／Ｎｉ当量比の高い材料を選択し、また、溶接によって得られる溶接金属中における母材の流入する割合を一定値以下に抑制することによって、溶接金属の組成を調整する必要がある。   (E) In order to obtain a welded joint that satisfies the above conditions, a material having a relatively high Cr / Ni equivalent ratio as compared with the base material is selected as the welding material, and a weld metal obtained by welding is selected. It is necessary to adjust the composition of the weld metal by suppressing the inflow ratio of the base metal in the steel to a certain value or less.

本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、その要旨は、下記の（１）〜（５）に示すオーステナイト系ステンレス鋼の溶接継手にある。   This invention is made | formed based on such knowledge, The summary exists in the welded joint of the austenitic stainless steel shown to following (1)-(5).

（１）質量％で、
Ｃ：０．０２％以下、
Ｓｉ：０．０１〜０．５％、
Ｍｎ：０．０１〜２％、
Ｃｒ：２４〜２６％、
Ｎｉ：１８〜２２％、
Ｍｏ：０．１０％を超えて０．５０％未満、
Ｎ：０．０４％を超えて０．１５％以下、
Ｐ：０．０２％以下および
Ｓ：０．００２％以下ならびに
Ｎｂ：０．３０％以下およびＶ：０．４０％以下の１種または２種
を含有し、
残部がＦｅおよび不純物からなるオーステナイト系ステンレス鋼を溶接するに際し、
Ｃ：０．０３％以下、
Ｓｉ：０．６５％以下、
Ｍｎ：１．０〜２．５％、
Ｃｒ：１９．５〜２５％、
Ｎｉ：９〜１４％、
Ｍｏ：０〜０．７５％、
Ｃｕ：０〜０．７５％、
Ｎ：０．１％以下、
Ｐ：０．０３％以下および
Ｓ：０．０３％以下
を含有し、
残部はＦｅおよび不純物からなる溶接材料を用いて得られる溶接金属の初層部における化学組成が、
Ｃ：０．０２６％以下、
Ｓｉ：０．２％〜０．６５％、
Ｍｎ：０．０１〜２％、
Ｃｒ：１９．５〜２５．５％、
Ｎｉ：９〜１７．５％、
Ｍｏ：０．７５％以下、
Ｃｕ：０〜０．７５％、
Ｎ：０．０７％以下、
Ｐ：０．０３％以下および
Ｓ：０．００２％以下ならびに
Ｎｂ：０．１％以下およびＶ：０．１５％以下の１種または２種
を含有し、
残部はＦｅおよび不純物からなることを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼の溶接継手。 (1) In mass%,
C: 0.02% or less,
Si: 0.01 to 0.5%,
Mn: 0.01-2%
Cr: 24-26%,
Ni: 18-22%,
Mo: more than 0.10% and less than 0.50%,
N: more than 0.04% and 0.15% or less,
P: 0.02% or less and S: 0.002% or less and Nb: 0.30% or less and V: 0.40% or less
When welding austenitic stainless steel with the balance being Fe and impurities,
C: 0.03% or less,
Si: 0.65% or less,
Mn: 1.0 to 2.5%
Cr: 19.5-25%
Ni: 9-14%,
Mo: 0 to 0.75%,
Cu: 0 to 0.75%,
N: 0.1% or less,
P: 0.03% or less and S: 0.03% or less,
The balance is the chemical composition in the first layer of the weld metal obtained using a welding material consisting of Fe and impurities.
C: 0.026% or less,
Si: 0.2% to 0.65%,
Mn: 0.01-2%
Cr: 19.5 to 25.5%,
Ni: 9 to 17.5%,
Mo: 0.75% or less,
Cu: 0 to 0.75%,
N: 0.07% or less,
P: 0.03% or less and S: 0.002% or less and Nb: 0.1% or less and V: 0.15% or less
An austenitic stainless steel welded joint characterized in that the balance consists of Fe and impurities.

（２）溶接材料の化学組成のうち、ＣｒおよびＮｉの含有量が、Ｃｒ：１９．５〜２２％、Ｎｉ：９〜１１％であり、溶接金属の初層部における化学組成のうち、ＣｒおよびＮｉの含有量が、Ｃｒ：１９．５〜２３％、Ｎｉ：９〜１６％であることを特徴とする上記（１）に記載のオーステナイト系ステンレス鋼の溶接継手。   (2) Among the chemical composition of the welding material, the contents of Cr and Ni are Cr: 19.5 to 22%, Ni: 9 to 11%, and among the chemical composition in the first layer portion of the weld metal, Cr The austenitic stainless steel welded joint according to (1) above, wherein the Ni content is Cr: 19.5-23% and Ni: 9-16%.

（３）溶接材料の化学組成のうち、ＣｒおよびＮｉの含有量が、Ｃｒ：２３〜２５％、Ｎｉ：１２〜１４％であり、溶接金属の初層部における化学組成のうち、ＣｒおよびＮｉの含有量が、Ｃｒ：２３〜２５．５％、Ｎｉ：１２〜１７．５％であることを特徴とする上記（１）に記載のオーステナイト系ステンレス鋼の溶接継手。   (3) Of the chemical composition of the welding material, the Cr and Ni contents are Cr: 23-25% and Ni: 12-14%. Of the chemical composition in the first layer of the weld metal, Cr and Ni The austenitic stainless steel welded joint according to (1) above, wherein the content of Cr is 23 to 25.5% and Ni is 12 to 17.5%.

（４）沸騰水型原子力発電プラントのＰＬＲ配管またはシュラウド等の炉心材料として使用することを特徴とする上記（１）から（３）までのいずれかに記載のオーステナイト系ステンレス鋼の溶接継手。   (4) The austenitic stainless steel welded joint according to any one of (1) to (3) above, wherein the welded joint is used as a core material such as a PLR pipe or a shroud of a boiling water nuclear power plant.

本発明によれば、耐粒界腐食性および耐溶接割れ性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼の溶接継手を安定的に得ることが可能である。従って、本発明の溶接継手は、原子力発電プラントにおいて粒界での腐食損傷が懸念されるＰＬＲ配管（再循環系配管）、またはシュラウドのような炉心材料として使用される溶接構造材に最適である。   According to the present invention, it is possible to stably obtain a weld joint of austenitic stainless steel having excellent intergranular corrosion resistance and weld crack resistance. Therefore, the welded joint of the present invention is most suitable for a welded structural material used as a core material such as a PLR pipe (recirculation system pipe) or a shroud, which is concerned about corrosion damage at grain boundaries in a nuclear power plant. .

１．母材の化学組成
本発明の溶接継手の母材となるオーステナイト系ステンレス鋼の化学組成は、質量％で、Ｃ：０．０２％以下、Ｓｉ：０．０１〜０．５％、Ｍｎ：０．０１〜２％、Ｃｒ：２４〜２６％、Ｎｉ：１８〜２２％、Ｍｏ：０．１０％を超えて０．５０％未満、Ｎ：０．０４％を超えて０．１５％以下、Ｐ：０．０２％以下およびＳ：０．００２％以下ならびにＮｂ：０．３０％以下およびＶ：０．４０％以下の１種または２種を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる。 1. Chemical composition of base material The chemical composition of the austenitic stainless steel used as the base material of the welded joint of the present invention is mass%, C: 0.02% or less, Si: 0.01 to 0.5%, Mn: 0. 0.01-2%, Cr: 24-26%, Ni: 18-22%, Mo: more than 0.10% and less than 0.50%, N: more than 0.04% and 0.15% or less, One or two of P: 0.02% or less and S: 0.002% or less and Nb: 0.30% or less and V: 0.40% or less are contained, with the balance being Fe and impurities.

ここで「不純物」とは、合金を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。   Here, “impurities” are components mixed in due to various factors of raw materials such as ores and scraps and manufacturing processes when the alloy is industrially manufactured, and are allowed within a range that does not adversely affect the present invention. Means something.

各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「％」は、「質量％」を意味する。   The reasons for limiting each element are as follows. In the following description, “%” for the content means “% by mass”.

Ｃ：０．０２％以下
Ｃは、鋼の脱酸および強度確保の目的で用いられる。しかしながら、耐食性の観点から炭化物の析出を防止するために、その含有量はできる限り低くするのが良い。従って、Ｃの含有量を０．０２％以下とした。Ｃ含有量は０．０１５％以下とすることが好ましい。なお、鋼の脱酸および強度確保と炭化物析出とを考慮すると、Ｃの含有量は、０．００５％以上、０．０１０％以下とすることがより好ましい。 C: 0.02% or less C is used for the purpose of deoxidizing steel and securing strength. However, in order to prevent the precipitation of carbides from the viewpoint of corrosion resistance, the content should be as low as possible. Therefore, the C content is set to 0.02% or less. The C content is preferably 0.015% or less. In view of deoxidation and securing of strength of steel and carbide precipitation, the C content is more preferably 0.005% or more and 0.010% or less.

Ｓｉ：０．０１〜０．５％
Ｓｉは、鋼の脱酸の目的で用いられる。本発明鋼では、その含有量を０．０１％以上とする。ただし、Ｓｉを過剰に含有すると介在物の生成を促すので、その含有量は低い方が望ましく、０．０１〜０．５％とした。Ｓｉは、０．１５％以上、０．３％以下の含有量とすることが好ましい。 Si: 0.01 to 0.5%
Si is used for the purpose of deoxidizing steel. In the steel of the present invention, the content is set to 0.01% or more. However, since an excessive content of Si promotes the formation of inclusions, the content is preferably low, and is set to 0.01 to 0.5%. The Si content is preferably 0.15% or more and 0.3% or less.

Ｍｎ：０．０１〜２％
Ｍｎは、鋼の脱酸およびオーステナイト相の安定に有効な元素で、０．０１％以上の含有量でその効果が得られる。一方、ＭｎはＳと硫化物を形成し、その硫化物は非金属介在物となる。さらに、Ｍｎは、鋼材が溶接される際には溶接部の表面に優先的に濃化して鋼材の耐食性を低下させる。従って、Ｍｎの含有量を０．０１〜２％とした。望ましいＭｎの含有量は０．３０％以上である。Ｍｎの含有量は、０．４０％以上、０．８０％以下とすることがより望ましい。 Mn: 0.01-2%
Mn is an element effective for deoxidizing steel and stabilizing the austenite phase, and its effect is obtained with a content of 0.01% or more. On the other hand, Mn forms a sulfide with S, and the sulfide becomes a non-metallic inclusion. Furthermore, Mn preferentially concentrates on the surface of the welded portion when the steel material is welded, thereby reducing the corrosion resistance of the steel material. Therefore, the Mn content is set to 0.01 to 2%. Desirable Mn content is 0.30% or more. The content of Mn is more preferably 0.40% or more and 0.80% or less.

Ｃｒ：２４〜２６％
Ｃｒは、鋼の耐食性を保つために不可欠な元素である。Ｃｒの含有量が２４％未満では十分な耐食性が得られない。一方、本発明鋼の想定される使用環境では、Ｃｒは２６％までの含有量であれば十分であり、２６％を超えると、加工性の低下を招き、さらに、実用鋼としての価格およびオーステナイト相安定の面から問題がある。従って、Ｃｒ含有量を２４〜２６％とした。 Cr: 24-26%
Cr is an essential element for maintaining the corrosion resistance of steel. If the Cr content is less than 24%, sufficient corrosion resistance cannot be obtained. On the other hand, in the assumed use environment of the steel of the present invention, it is sufficient that the Cr content is up to 26%. If it exceeds 26%, the workability is reduced, and the price and austenite as a practical steel are further reduced. There is a problem in terms of phase stability. Therefore, the Cr content is set to 24-26%.

Ｎｉ：１８〜２２％
Ｎｉは、オーステナイト相を安定させ耐食性を維持するために重要な元素である。耐食性の観点から、１８％以上のＮｉ含有量が必要である。一方、Ｃｒの含有量が２４〜２６％である本発明においては、Ｎｉの含有量が多くなって２２％を超えると溶接性の低下を招く。このため、溶接性の観点から、Ｎｉ含有量の上限を２２％とした。 Ni: 18-22%
Ni is an important element for stabilizing the austenite phase and maintaining the corrosion resistance. From the viewpoint of corrosion resistance, a Ni content of 18% or more is necessary. On the other hand, in the present invention in which the Cr content is 24 to 26%, if the Ni content increases and exceeds 22%, weldability is deteriorated. For this reason, from the viewpoint of weldability, the upper limit of the Ni content is set to 22%.

Ｍｏ：０．１０％を超えて０．５０％未満
Ｍｏは、鋭敏化抑制作用を有し、０．１０％を超える含有量で効果が得られる。しかしながら、Ｍｏの含有量が多くなって０．５０％以上になっても前記の効果は飽和するので、コストが嵩むばかりである。このため、Ｍｏの含有量を０．１０％を超えて０．５０％未満とした。なお、Ｍｏ含有量の好ましい上限は０．４０％である。 Mo: more than 0.10% and less than 0.50% Mo has a sensitization-inhibiting action, and an effect is obtained with a content exceeding 0.10%. However, even if the Mo content is increased to 0.50% or more, the above effect is saturated, and the cost is increased. For this reason, the Mo content is set to more than 0.10% and less than 0.50%. In addition, the upper limit with preferable Mo content is 0.40%.

Ｎ：０．０４％を超えて０．１５％以下
Ｎは、本発明において重要な元素である。Ｎを含有させることによって鋼の強度を高めることができ、さらに、Ｎの含有量を高めることで、Ｃを粒内に固定するＮｂおよび／またはＶの炭窒化物を形成するだけでなく、Ｃｒを粒内にて固定できる窒化物を形成することで鋭敏化を抑制することができる。こうした効果を得るには、０．０４％を超えるＮ含有量が必要である。しかしながら、Ｎの含有量が過剰になって、特に０．１５％を超えると、粒内だけではなく粒界からのＣｒ窒化物の析出も促進して耐粒界腐食性を低下させる。従って、Ｎの含有量を０．０４％を超えて０．１５％以下とした。Ｎ含有量の好ましい下限は０．０５％であり、より好ましくは０．０７％である。また、好ましい上限は０．１３％である。 N: more than 0.04% and not more than 0.15% N is an important element in the present invention. By containing N, the strength of the steel can be increased. Further, by increasing the content of N, not only Nb and / or V carbonitrides for fixing C in the grains are formed, but also Cr. It is possible to suppress sensitization by forming a nitride capable of fixing in the grains. In order to obtain such an effect, an N content exceeding 0.04% is required. However, if the content of N becomes excessive, especially exceeding 0.15%, precipitation of Cr nitride not only within the grains but also from the grain boundaries is promoted, and the intergranular corrosion resistance is lowered. Therefore, the N content is more than 0.04% and 0.15% or less. The minimum with preferable N content is 0.05%, More preferably, it is 0.07%. Moreover, a preferable upper limit is 0.13%.

Ｐ：０．０２％以下
Ｐは、不純物として含有される元素であり、その含有量が多くなって、特に０．０２％を超えると、粒界脆化を引き起こし、また、耐食性も劣化させる。さらに、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼は、主に粒内でＣｒを窒化物として固定して粒界鋭敏化を抑制するものであり、粒内窒化物の析出促進により粒内強度が上昇するので、特にＰを０．０２％を超えて含む場合には、Ｐの偏析によって脆化した粒界との強度差が大きくなり、溶接熱影響部での割れ感受性の増大も生じる。従って、Ｐの含有量は０．０２％以下に制限する必要がある。なお、Ｐの含有量は０．０１５％以下とすることが好ましい。 P: 0.02% or less P is an element contained as an impurity, and its content increases. In particular, when it exceeds 0.02%, grain boundary embrittlement is caused and corrosion resistance is also deteriorated. Furthermore, the austenitic stainless steel of the present invention mainly suppresses grain boundary sensitization by fixing Cr as nitrides in the grains, and the intragranular strength increases due to the promotion of precipitation of intragranular nitrides. In particular, when P is contained in excess of 0.02%, the strength difference from the grain boundary embrittled by the segregation of P becomes large, and the crack susceptibility increases at the weld heat affected zone. Therefore, the P content needs to be limited to 0.02% or less. The P content is preferably 0.015% or less.

Ｓ：０．００２％以下
Ｓは、不純物として含有される元素であり、その含有量が多くなって、特に０．００２％を超えると、粒界脆化を引き起こし、また、耐食性も劣化させる。さらに、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼は、主に粒内でＣｒを窒化物として固定して粒界鋭敏化を抑制するものであり、粒内窒化物の析出促進により粒内強度が上昇するので、特にＳを０．００２％を超えて含む場合には、Ｓの偏析によって脆化した粒界との強度差が大きくなり、溶接熱影響部での割れ感受性の増大も生じる。従って、Ｓの含有量は０．００２％以下に制限する必要がある。なお、Ｓの含有量は０．００１％以下とすることが好ましい。 S: 0.002% or less S is an element contained as an impurity, and its content increases. Particularly when it exceeds 0.002%, grain boundary embrittlement is caused and corrosion resistance is also deteriorated. Furthermore, the austenitic stainless steel of the present invention mainly suppresses grain boundary sensitization by fixing Cr as nitrides in the grains, and the intragranular strength increases due to the promotion of precipitation of intragranular nitrides. In particular, when S is contained in an amount exceeding 0.002%, the difference in strength from the grain boundary embrittled by the segregation of S is increased, and the crack susceptibility is increased in the weld heat affected zone. Therefore, the S content needs to be limited to 0.002% or less. The S content is preferably 0.001% or less.

Ｎｂ、Ｖ：Ｎｂ：０．３０％以下およびＶ：０．４０％以下の１種または２種
ＮｂおよびＶも本発明において重要な元素であり、これらの元素を含有させることによってＮｂおよびＶの炭窒化物だけでなく、Ｃｒ（Ｎｂ、Ｖ）Ｎの析出も促進する。このため、Ｃｒ（Ｎｂ、Ｖ）Ｎおよび一部ＮｂとＶの１種以上が固溶したＣｒ_２Ｎの両窒化物を粒内析出させることができ、ＣとＣｒの粒内固溶量を低減させて鋭敏化を抑制することができる。 Nb, V: Nb: not more than 0.30% and V: not more than 0.40% Nb and V are also important elements in the present invention. By containing these elements, Nb and V Not only carbonitride but also Cr (Nb, V) N precipitation is promoted. For this reason, both Cr (Nb, V) N and Cr ₂ N nitrides in which one or more of Nb and V are partly dissolved can be precipitated in the grains, and the amount of C and Cr in the grains can be reduced. It can be reduced to suppress sensitization.

しかしながら、これらの元素を過剰に含有させると、具体的には、Ｎｂを０．３０％を超えて、また、Ｖを０．４０％を超えて含有させると、いずれの場合にも、粒界からのＣｒ系窒化物の析出を促進して耐粒界腐食性を劣化させるだけでなく、熱影響部での割れ感受性を著しく増大させるおそれがある。従って、ＮｂおよびＶのそれぞれの含有量は、Ｎｂが０．３０％以下およびＶが０．４０％以下とした。なお、ＮｂとＶのより好ましい含有量の上限はそれぞれ、Ｎｂが０．２６％で、また、Ｖが０．３５％である。   However, when these elements are contained excessively, specifically, when Nb exceeds 0.30% and V exceeds 0.40%, in either case, the grain boundary In addition to accelerating the precipitation of Cr-based nitrides from the steel to deteriorate the intergranular corrosion resistance, there is a risk that the cracking susceptibility in the heat-affected zone will be significantly increased. Therefore, the contents of Nb and V are set such that Nb is 0.30% or less and V is 0.40% or less. In addition, the upper limit of the more preferable content of Nb and V is 0.26% for Nb and V is 0.35%, respectively.

上記のＮｂとＶは、単独で、あるいは２種の複合で含有させれば良いが、Ｃｒ系窒化物の析出による粒内Ｃｒ濃度の低減効果を得るために、それぞれの元素を単独で含有させる場合には、ＮｂおよびＶの含有量の下限は、ＮｂとＶのいずれについても０．０１％とすることが好ましい。   Nb and V may be contained alone or in combination of two kinds, but each element is contained alone in order to obtain the effect of reducing the intragranular Cr concentration by precipitation of Cr-based nitride. In this case, the lower limit of the Nb and V content is preferably 0.01% for both Nb and V.

なお、ＮｂとＶを複合して含有させる場合には、合計含有量で０．６％を超えると、粒界からのＣｒ系窒化物の析出を促進して耐粒界腐食性を劣化させることがあるため、合計含有量の上限は、０．６％にすることが好ましい。   In addition, when Nb and V are contained in combination, if the total content exceeds 0.6%, the precipitation of Cr-based nitrides from the grain boundary is promoted and the intergranular corrosion resistance is deteriorated. Therefore, the upper limit of the total content is preferably 0.6%.

また、ＮｂとＶを複合して含有させる場合には、ＮｂおよびＶの含有量の下限は、合計含有量で０．０１％となるようにすることが好ましい。   When Nb and V are contained in combination, the lower limit of the contents of Nb and V is preferably 0.01% in terms of the total content.

２．溶接材料の化学組成
上記母材を溶接する際に用いる本発明の溶接材料の化学組成は、質量％で、Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．６５％以下、Ｍｎ：１．０〜２．５％、Ｃｒ：１９．５〜２５％、Ｎｉ：９〜１４％、Ｍｏ：０〜０．７５％、Ｃｕ：０〜０．７５％、Ｎ：０．１％以下、Ｐ：０．０３％以下およびＳ：０．０３％以下を含有し、残部はＦｅおよび不純物からなる。 2. Chemical composition of welding material The chemical composition of the welding material of the present invention used when welding the base material is C: 0.03% or less, Si: 0.65% or less, Mn: 1.0 to 2.5%, Cr: 19.5 to 25%, Ni: 9 to 14%, Mo: 0 to 0.75%, Cu: 0 to 0.75%, N: 0.1% or less, P: 0 0.03% or less and S: 0.03% or less, with the balance being Fe and impurities.

Ｃ：０．０３％以下
Ｃは、耐食性の観点から炭化物の析出を防止するために、その含有量はできる限り低くするのが良い。さらに、Ｃはオーステナイト安定化元素であるため、溶接材料中のＣ含有量を出来る限り低くするのが良い。従って、溶接材料中のＣの含有量を０．０３％以下とした。Ｃ含有量は０．０２％以下とすることが好ましい。 C: 0.03% or less In order to prevent precipitation of carbide from the viewpoint of corrosion resistance, the content of C is preferably as low as possible. Furthermore, since C is an austenite stabilizing element, it is preferable to reduce the C content in the welding material as much as possible. Therefore, the content of C in the welding material is set to 0.03% or less. The C content is preferably 0.02% or less.

Ｓｉ：０．６５％以下
Ｓｉは、溶接時における脱酸の目的で用いられる。しかしながら、Ｓｉの過剰添加は溶接金属での凝固割れ感受性を増大させることから、Ｓｉ含有量を０．６５％以下とした。Ｓｉ含有量は０．５％以下とすることが好ましい。 Si: 0.65% or less Si is used for the purpose of deoxidation during welding. However, since excessive addition of Si increases the susceptibility to solidification cracking in the weld metal, the Si content is set to 0.65% or less. The Si content is preferably 0.5% or less.

Ｍｎ：１．０〜２．５％
Ｍｎは、脱酸や高強度の目的で添加される。そのため、Ｍｎは１．０％以上含有させる。しかしながら、含有量が過剰になるとオーステナイトを安定化してフェライトの晶出を抑制するため、上限を設けＭｎの含有量を２．５％以下とした。 Mn: 1.0 to 2.5%
Mn is added for the purpose of deoxidation and high strength. Therefore, Mn is contained at 1.0% or more. However, in order to stabilize austenite and suppress crystallization of ferrite when the content is excessive, an upper limit is provided and the Mn content is set to 2.5% or less.

Ｃｒ：１９．５〜２５％
Ｃｒは、耐食性を保つために不可欠な元素である。加えてＣｒはフェライト安定化元素であり、含有量が多いほど溶接割れ防止には有効である。この効果を得るためには、１９．５％以上のＣｒ含有量が必要である。一方、含有量が多くなって、特に２５％を超えると、溶接材料の伸線加工性の低下を招く。従って、Ｃｒの含有量を１９．５〜２５％とした。Ｃｒ含有量は２０％以上とすることが好ましい。 Cr: 19.5-25%
Cr is an indispensable element for maintaining corrosion resistance. In addition, Cr is a ferrite stabilizing element, and the greater the content, the more effective for preventing weld cracking. In order to obtain this effect, a Cr content of 19.5% or more is necessary. On the other hand, if the content increases and exceeds 25% in particular, the wire drawing workability of the welding material is reduced. Therefore, the content of Cr is set to 19.5 to 25%. The Cr content is preferably 20% or more.

Ｎｉ：９〜１４％
Ｎｉは、組織安定性や耐食性を向上させる元素であり、９％以上含有させる。しかしながら、Ｎｉは強力なオーステナイト安定化元素であり、含有量が多くなって、特に１４％を超えると、溶接割れ感受性を増大させる。そのため、Ｎｉ含有量を９〜１４％とした。 Ni: 9-14%
Ni is an element that improves the structural stability and corrosion resistance, and is contained by 9% or more. However, Ni is a strong austenite stabilizing element, and when the content increases, particularly when it exceeds 14%, the weld cracking sensitivity is increased. Therefore, the Ni content is 9-14%.

Ｍｏ：０〜０．７５％
Ｍｏは必要に応じて含有させることができる。Ｍｏを含有させれば、耐食性を向上させる効果がある。ただし、０．７５％を超えて含有させると高温での脆化を招きやすくなる。従って、含有させるときの上限値は０．７５％とする。なお、上記の効果を安定的に発現するためには、０．１％以上含有させることが好ましい。 Mo: 0 to 0.75%
Mo can be contained as needed. If Mo is contained, there is an effect of improving the corrosion resistance. However, if it exceeds 0.75%, it tends to cause embrittlement at high temperatures. Therefore, the upper limit for the content is 0.75%. In addition, in order to express said effect stably, it is preferable to make it contain 0.1% or more.

Ｃｕ：０〜０．７５％
Ｃｕは必要に応じて含有させることができる。Ｃｕを含有させれば、個温強度を向上させる効果がある。ただし、０．７５％を超えて含有させるとオーステナイトが安定化されるため溶接割れ感受性が増大する。従って、含有させるときの上限値は０．７５％とする。なお、上記の効果を安定的に発現するためには、０．１％以上含有させることが好ましい。 Cu: 0 to 0.75%
Cu can be contained as needed. If Cu is contained, there is an effect of improving the individual temperature strength. However, if the content exceeds 0.75%, the austenite is stabilized, so that the weld cracking sensitivity is increased. Therefore, the upper limit for the content is 0.75%. In addition, in order to express said effect stably, it is preferable to make it contain 0.1% or more.

Ｎ：０．１％以下
Ｎは、強度を向上させるために有効な元素である。しかしながら、オーステナイト安定化元素であるため、過剰に含有させると溶接割れ感受性が増大する。従って、Ｎの含有量に上限を設け、０．１％以下とした。好ましくは０．０８％以下である。 N: 0.1% or less N is an element effective for improving the strength. However, since it is an austenite stabilizing element, when it is excessively contained, the weld cracking sensitivity increases. Therefore, an upper limit is set for the N content, which is set to 0.1% or less. Preferably it is 0.08% or less.

Ｐ：０．０３％以下
Ｐは不純物元素であり、溶接割れ感受性を増大させる元素である。そのため、その量は極力低減することが望ましいが、過度の減少はコスト増を招く。従って、Ｐの含有量は０．０３％以下とした。好ましくは０．０２％以下である。 P: 0.03% or less P is an impurity element and is an element that increases weld cracking sensitivity. Therefore, it is desirable to reduce the amount as much as possible, but excessive reduction causes an increase in cost. Therefore, the content of P is set to 0.03% or less. Preferably it is 0.02% or less.

Ｓ：０．０３％以下
ＳもまたＰと同様に不純物元素であり、溶接割れ感受性を増大させる元素である。そのため、その量は極力低減することが望ましいが、過度の減少はコスト増を招く。従って、Ｓの含有量を０．０３％以下とした。好ましくは０．０１％以下である。 S: 0.03% or less S, like P, is an impurity element, and is an element that increases weld crack sensitivity. Therefore, it is desirable to reduce the amount as much as possible, but excessive reduction causes an increase in cost. Therefore, the S content is set to 0.03% or less. Preferably it is 0.01% or less.

上記の溶接材料の中でも、例えば、Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．６５％以下、Ｍｎ：１．０〜２．５％、Ｃｒ：１９．５〜２２％、Ｎｉ：９〜１１％、Ｍｏ：０〜０．７５％、Ｃｕ：０〜０．７５％、Ｎ：０．１％以下、Ｐ：０．０３％以下およびＳ：０．０３％以下を含有し、残部はＦｅおよび不純物からなるＪＩＳ Ｚ ３３２１（２０１０）に規定のＹＳ３０８Ｌ相当の溶接材料、または、Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．６５％以下、Ｍｎ：１．０〜２．５％、Ｃｒ：２３〜２５％、Ｎｉ：１２〜１４％、Ｍｏ：０〜０．７５％、Ｃｕ：０〜０．７５％、Ｎ：０．１％以下、Ｐ：０．０３％以下およびＳ：０．０３％以下を含有し、残部はＦｅおよび不純物からなるＹＳ３０９Ｌ相当の溶接材料を用いることができる。   Among the above welding materials, for example, C: 0.03% or less, Si: 0.65% or less, Mn: 1.0 to 2.5%, Cr: 19.5 to 22%, Ni: 9 to 11 %, Mo: 0 to 0.75%, Cu: 0 to 0.75%, N: 0.1% or less, P: 0.03% or less and S: 0.03% or less, with the balance being Fe And a welding material equivalent to YS308L defined in JIS Z 3321 (2010) consisting of impurities, or C: 0.03% or less, Si: 0.65% or less, Mn: 1.0 to 2.5%, Cr: 23 to 25%, Ni: 12 to 14%, Mo: 0 to 0.75%, Cu: 0 to 0.75%, N: 0.1% or less, P: 0.03% or less, and S: 0.00. It is possible to use a welding material equivalent to YS309L containing 03% or less and the balance being Fe and impurities.

本発明に用いられる溶接材料の形状については特に制限はなく、通常のＧＴＡＷ、ＧＭＡＷ等で用いられるソリッドワイヤ、フラックス入りワイヤ、インサートリング等を用いることができる。   There is no restriction | limiting in particular about the shape of the welding material used for this invention, The solid wire, flux cored wire, insert ring, etc. which are used by normal GTAW, GMAW etc. can be used.

３．溶接金属の化学組成
溶接金属の化学組成は、母材と溶接材料との流入割合で決定される。本発明において、上記の母材および溶接材料を用いて溶接を行う場合、溶接金属中のフェライト量を一定量以上とするためには、母材の流入する割合を６０％以下とする必要がある。すなわち、本発明の溶接継手は、溶接金属の初層部における化学組成が、質量％で、Ｃ：０．０２６％以下、Ｓｉ：０．２％〜０．６５％、Ｍｎ：０．０１〜２％、Ｃｒ：１９．５〜２５．５％、Ｎｉ：９〜１７．５％、Ｍｏ：０．７５％以下、Ｃｕ：０〜０．７５％、Ｎ：０．０７％以下、Ｐ：０．０３％以下およびＳ：０．００２％以下ならびにＮｂ：０．１％以下およびＶ：０．１５％以下の１種または２種を含有し、残部はＦｅおよび不純物からなることを最大の特徴とする。 3. Chemical composition of weld metal The chemical composition of the weld metal is determined by the inflow rate of the base metal and the weld material. In the present invention, when welding is performed using the above-described base material and welding material, in order to set the ferrite content in the weld metal to a certain amount or more, it is necessary to set the ratio of the base material flowing into 60% or less. . That is, in the welded joint of the present invention, the chemical composition in the first layer portion of the weld metal is mass%, C: 0.026% or less, Si: 0.2% to 0.65%, Mn: 0.01 to 2%, Cr: 19.5 to 25.5%, Ni: 9 to 17.5%, Mo: 0.75% or less, Cu: 0 to 0.75%, N: 0.07% or less, P: 0.03% or less and S: 0.002% or less and Nb: 0.1% or less and V: 0.15% or less. Features.

その中でも、前記ＹＳ３０８Ｌ相当の溶接材料を用いる場合の溶接金属の初層部における化学組成は、Ｃ：０．０２６％以下、Ｓｉ：０．２％〜０．６５％、Ｍｎ：０．０１〜２％、Ｃｒ：１９．５〜２３％、Ｎｉ：９〜１６％、Ｍｏ：０．７５％以下、Ｃｕ：０〜０．７５％、Ｎ：０．０７％以下、Ｐ：０．０３％以下およびＳ：０．００２％以下ならびにＮｂ：０．１％以下およびＶ：０．１５％以下の１種または２種を含有し、残部はＦｅおよび不純物からなるのが好ましい。   Among them, the chemical composition in the first layer portion of the weld metal when using the welding material equivalent to YS308L is C: 0.026% or less, Si: 0.2% to 0.65%, Mn: 0.01 to 2%, Cr: 19.5 to 23%, Ni: 9 to 16%, Mo: 0.75% or less, Cu: 0 to 0.75%, N: 0.07% or less, P: 0.03% And S: 0.002% or less, Nb: 0.1% or less, and V: 0.15% or less, and preferably the balance is Fe and impurities.

上記の場合において、特に、Ｃ含有量は、０．０２％以下であることがより好ましく、０．０１５％以下であることがさらに好ましく、０．０１０％以下であることが最も好ましい。また、Ｃ含有量は、０．００５％以上であることがより好ましい。Ｓｉ含有量は、０．５％以下であることがより好ましく、０．３％以下であることが最も好ましい。Ｍｎ含有量は、０．３０％以上であることがより好ましく、０．４０％以上であることが最も好ましい。また、Ｍｎ含有量は、１．５％以下であることがより好ましい。Ｃｒ含有量は、２０％以上であることがより好ましい。Ｍｏ含有量は０．５％以下であることがより好ましく、０．４％以下であることがさらに好ましい。Ｐ含有量は０．０２％以下であることがより好ましい。Ｓ含有量は０．００１％以下であることがより好ましい。ＮｂおよびＶの含有量は、それぞれ０．０１％以上であることがより好ましい。ＮｂとＶとを複合して含有させる場合の含有量の合計は、０．２％以下であることが好ましい。   In the above case, in particular, the C content is more preferably 0.02% or less, further preferably 0.015% or less, and most preferably 0.010% or less. Further, the C content is more preferably 0.005% or more. The Si content is more preferably 0.5% or less, and most preferably 0.3% or less. The Mn content is more preferably 0.30% or more, and most preferably 0.40% or more. The Mn content is more preferably 1.5% or less. The Cr content is more preferably 20% or more. The Mo content is more preferably 0.5% or less, and further preferably 0.4% or less. The P content is more preferably 0.02% or less. The S content is more preferably 0.001% or less. The contents of Nb and V are more preferably 0.01% or more, respectively. The total content when Nb and V are contained in combination is preferably 0.2% or less.

また、前記ＹＳ３０９Ｌ相当の溶接材料を用いる場合の溶接金属の初層部における化学組成は、Ｃ：０．０２６％以下、Ｓｉ：０．２％〜０．６５％、Ｍｎ：０．０１〜２％、Ｃｒ：２３〜２５．５％、Ｎｉ：１２〜１７．５％、Ｍｏ：０．７５％以下、Ｃｕ：０〜０．７５％、Ｎ：０．０７％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．００２％以下、Ｎｂ：０．１％以下およびＶ：０．１５％以下の１種または２種を含有し、残部はＦｅおよび不純物からなるのが好ましい。   The chemical composition in the first layer portion of the weld metal when using the welding material equivalent to YS309L is C: 0.026% or less, Si: 0.2% to 0.65%, Mn: 0.01 to 2 %, Cr: 23 to 25.5%, Ni: 12 to 17.5%, Mo: 0.75% or less, Cu: 0 to 0.75%, N: 0.07% or less, P: 0.03 % Or less, S: 0.002% or less, Nb: 0.1% or less, and V: 0.15% or less. It is preferable that the balance is composed of Fe and impurities.

上記の場合において、特に、Ｃ含有量は、０．０２％以下であることがより好ましく、０．０１５％以下であることがより好ましく、０．０１０％以下であることが最も好ましい。また、Ｃ含有量は、０．００５％以上であることがより好ましい。Ｓｉ含有量は、０．５％以下であることがより好ましく、０．３％以下であることが最も好ましい。Ｍｎ含有量は、０．３０％以上であることがより好ましく、０．４０％以上であることが最も好ましい。また、Ｍｎ含有量は、１．５％以下であることがより好ましい。Ｍｏ含有量は０．５％以下であることがより好ましく、０．４％以下であることがさらに好ましい。Ｐ含有量は０．０２％以下であることがより好ましい。Ｓ含有量は０．００１％以下であることがより好ましい。ＮｂおよびＶの含有量は、それぞれ０．０１％以上であることがより好ましい。ＮｂとＶとを複合して含有させる場合の含有量の合計は、０．２％以下であることが好ましい。   In the above case, in particular, the C content is more preferably 0.02% or less, more preferably 0.015% or less, and most preferably 0.010% or less. Further, the C content is more preferably 0.005% or more. The Si content is more preferably 0.5% or less, and most preferably 0.3% or less. The Mn content is more preferably 0.30% or more, and most preferably 0.40% or more. The Mn content is more preferably 1.5% or less. The Mo content is more preferably 0.5% or less, and further preferably 0.4% or less. The P content is more preferably 0.02% or less. The S content is more preferably 0.001% or less. The contents of Nb and V are more preferably 0.01% or more, respectively. The total content when Nb and V are contained in combination is preferably 0.2% or less.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited to these Examples.

表１に示す化学組成のオーステナイト系ステンレス鋼を溶解し、熱間鍛造および熱間圧延して１０６０℃で固溶化熱処理を施した後、ＪＩＳ Ｚ ３００１−１（２００８）の番号１４３４９においてルート半径ｒ＝１．５ｍｍ、ルート面ｂ＝１．５ｍｍ、開先角度θ＝４０°とするＵ開先加工および番号１４３４３においてルート面ｂ＝１ｍｍ、開先角度θ＝６０°とするＶ開先加工が施された厚さ１２ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ１００ｍｍの拘束溶接割れ試験用試験片を作製した。上記のようにして得た各拘束溶接割れ試験用試験片を用いて、被覆アーク溶接棒としてＪＩＳ Ｚ ３２２４（２０１０）に規定のＥＮｉ６１８２を用いて、厚さ２５ｍｍ、幅２００ｍｍ、長さ２００ｍｍのＪＩＳ Ｇ ３１０６（２００８）に規定のＳＭ４００Ｃの市販の鋼板上に、四周を拘束溶接した。   An austenitic stainless steel having the chemical composition shown in Table 1 is melted, hot forged and hot rolled, and subjected to a solution heat treatment at 1060 ° C., and then a root radius r at number 14349 of JIS Z 3001-1 (2008). = 1.5 mm, root face b = 1.5 mm, U groove processing with groove angle θ = 40 ° and V groove processing with root surface b = 1 mm and groove angle θ = 60 ° at number 14343 A test piece for constrained weld cracking test having a thickness of 12 mm, a width of 50 mm, and a length of 100 mm was produced. JIS Z 3224 (2010) as defined in JIS Z 3224 (2010) is used as the coated arc welding rod, and the JIS having a thickness of 25 mm, a width of 200 mm, and a length of 200 mm is used. Four rounds were restrained and welded on a commercially available steel plate of SM400C specified in G 3106 (2008).

その後、開先内を表２に示す２種類の１．２φ（ｍｍ）のスプール溶接材料をそれぞれ用いて初層ＴＩＧ溶接を実施した。入熱は７．２〜１０．８ｋＪ／ｃｍの条件とし、溶接材料の送給速度も３１６〜７００ｍｍ／ｍｉｎの範囲で変化させた。その後、初層溶接部を半分ほど残して、残部を入熱７．２ｋＪ／ｃｍの条件にて積層溶接した。その際、パス間温度は１５０℃以下に管理した。   Thereafter, first layer TIG welding was performed using two kinds of 1.2 φ (mm) spool welding materials shown in Table 2 in the groove. The heat input was set to 7.2 to 10.8 kJ / cm, and the feeding speed of the welding material was also changed in the range of 316 to 700 mm / min. Thereafter, about half of the first layer weld was left, and the remainder was laminated and welded under a heat input of 7.2 kJ / cm. At that time, the interpass temperature was controlled to 150 ° C. or lower.

上記の溶接施工後、各試験体について、継手の断面ミクロ組織観察用試験片を、初層のみ溶接した部分から３個、積層溶接した部分から３個ずつ採取した。そして、断面を鏡面研磨した後クロム酸電解腐食し、割れの発生の有無を、光学顕微鏡を用いて倍率を５００倍として観察した。初層のみ溶接した部分において割れが認められた場合は凝固割れ、積層溶接した部分において割れが認められた場合は再熱割れであると考えられる。また、初層のみ溶接した部分から採取した溶接金属の中心部分をＥＰＭＡ分析して定量化することで溶接金属の組成を測定した。それらの結果を表３および４に示す。   After the above welding work, three test pieces for observing the cross-sectional microstructure of the joint were collected from each of the test specimens, from the part where only the first layer was welded and from the part where lamination welding was performed. Then, the cross section was mirror-polished and then subjected to chromic acid electrolytic corrosion, and the presence or absence of cracks was observed using an optical microscope at a magnification of 500 times. If cracks are found in the welded part of the first layer only, solidification cracks are considered. If cracks are found in the welded parts, it is considered reheat cracking. Moreover, the composition of the weld metal was measured by EPMA analysis and quantification of the central portion of the weld metal collected from the welded portion of the first layer only. The results are shown in Tables 3 and 4.

表３中の凝固割れおよび再熱割れの欄の数値は、割れの発生が認められた試験片数／断面ミクロ観察した試験片数を示す。なお、今回観察した割れ試験の評価は、観察した３断面中、一つでも割れの発生が認められたものを不合格とし、割れの発生が全く認められなかったものを合格とした。   The numerical values in the columns of solidification cracking and reheat cracking in Table 3 indicate the number of test pieces in which the occurrence of cracking was observed / the number of test pieces observed by cross-sectional micro observation. In addition, in the evaluation of the cracking test observed this time, in the observed three cross sections, one in which the occurrence of cracking was recognized was rejected, and one in which no cracking was observed was accepted.

まず、ＹＳ３０８Ｌ相当の溶接材料Ａを用いた試験結果を見ると、溶接金属の化学組成が本発明を満足しないＡ１およびＡ２では積層溶接した溶接金属にて再熱割れが生じた。一方、溶接金属の化学組成が本発明範囲を満足するＡ３およびＡ４では、初層のみ溶接した部分および積層溶接した部分の双方において、溶接金属に割れの発生が認められなかった。   First, when the test result using the welding material A equivalent to YS308L is seen, reheat cracking occurred in the weld metal laminated and welded in A1 and A2 in which the chemical composition of the weld metal does not satisfy the present invention. On the other hand, in A3 and A4 where the chemical composition of the weld metal satisfies the scope of the present invention, no cracks were observed in the weld metal in both the welded portion of the first layer and the welded portion.

同様に、ＹＳ３０９Ｌ相当の溶接材料Ｂを用いた場合においても、溶接金属の化学組成が本発明を満足しないＢ１およびＢ２では積層溶接した溶接金属にて再熱割れが生じたのに対して、溶接金属の化学組成が本発明範囲を満足するＢ３およびＢ４では、初層のみ溶接した部分および積層溶接した部分の双方において、溶接金属に割れの発生が認められなかった。   Similarly, when welding material B corresponding to YS309L is used, reheat cracking occurred in the weld metal laminated and welded in B1 and B2 where the chemical composition of the weld metal does not satisfy the present invention. In B3 and B4, in which the chemical composition of the metal satisfies the scope of the present invention, no cracks were observed in the weld metal in both the welded portion of the first layer and the welded portion.

以上より、適正な溶接金属組成を得るように溶接条件を管理することによって、優れた耐凝固割れ性および耐再熱割れ性を有する溶接継手が得られることが明らかである。   From the above, it is clear that a welded joint having excellent solidification cracking resistance and reheat cracking resistance can be obtained by controlling the welding conditions so as to obtain an appropriate weld metal composition.

本発明のオーステナイト系ステンレス鋼の溶接継手は、優れた耐粒界腐食性および耐溶接割れ性を有するため、原子力発電プラントにおいて粒界での腐食損傷が懸念されるＰＬＲ配管、またはシュラウドのような炉心材料として使用される溶接構造材に最適である。   The welded joint of the austenitic stainless steel of the present invention has excellent intergranular corrosion resistance and weld cracking resistance, and therefore, such as PLR piping or shroud, where corrosion damage at the grain boundary is a concern in nuclear power plants. Ideal for welded structural materials used as core materials.

Claims (4)

質量％で、
Ｃ：０．０２％以下、
Ｓｉ：０．０１〜０．５％、
Ｍｎ：０．０１〜２％、
Ｃｒ：２４〜２６％、
Ｎｉ：１８〜２２％、
Ｍｏ：０．１０％を超えて０．５０％未満、
Ｎ：０．０４％を超えて０．１５％以下、
Ｐ：０．０２％以下および
Ｓ：０．００２％以下ならびに
Ｎｂ：０．３０％以下およびＶ：０．４０％以下の１種または２種
を含有し、
残部がＦｅおよび不純物からなるオーステナイト系ステンレス鋼を溶接するに際し、
Ｃ：０．０３％以下、
Ｓｉ：０．６５％以下、
Ｍｎ：１．０〜２．５％、
Ｃｒ：１９．５〜２５％、
Ｎｉ：９〜１４％、
Ｍｏ：０〜０．７５％、
Ｃｕ：０〜０．７５％、
Ｎ：０．１％以下、
Ｐ：０．０３％以下および
Ｓ：０．０３％以下
を含有し、
残部はＦｅおよび不純物からなる溶接材料を用いて得られる溶接金属の初層部における化学組成が、
Ｃ：０．０２６％以下、
Ｓｉ：０．２％〜０．６５％、
Ｍｎ：０．０１〜２％、
Ｃｒ：１９．５〜２５．５％、
Ｎｉ：９〜１７．５％、
Ｍｏ：０．７５％以下、
Ｃｕ：０〜０．７５％、
Ｎ：０．０７％以下、
Ｐ：０．０３％以下および
Ｓ：０．００２％以下ならびに
Ｎｂ：０．１％以下およびＶ：０．１５％以下の１種または２種
を含有し、
残部はＦｅおよび不純物からなることを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼の溶接継手。 % By mass
C: 0.02% or less,
Si: 0.01 to 0.5%,
Mn: 0.01-2%
Cr: 24-26%,
Ni: 18-22%,
Mo: more than 0.10% and less than 0.50%,
N: more than 0.04% and 0.15% or less,
P: 0.02% or less and S: 0.002% or less and Nb: 0.30% or less and V: 0.40% or less
When welding austenitic stainless steel with the balance being Fe and impurities,
C: 0.03% or less,
Si: 0.65% or less,
Mn: 1.0 to 2.5%
Cr: 19.5-25%
Ni: 9-14%,
Mo: 0 to 0.75%,
Cu: 0 to 0.75%,
N: 0.1% or less,
P: 0.03% or less and S: 0.03% or less,
The balance is the chemical composition in the first layer of the weld metal obtained using a welding material consisting of Fe and impurities.
C: 0.026% or less,
Si: 0.2% to 0.65%,
Mn: 0.01-2%
Cr: 19.5 to 25.5%,
Ni: 9 to 17.5%,
Mo: 0.75% or less,
Cu: 0 to 0.75%,
N: 0.07% or less,
P: 0.03% or less and S: 0.002% or less and Nb: 0.1% or less and V: 0.15% or less
An austenitic stainless steel welded joint characterized in that the balance consists of Fe and impurities. 溶接材料の化学組成のうち、ＣｒおよびＮｉの含有量が、Ｃｒ：１９．５〜２２％、Ｎｉ：９〜１１％であり、溶接金属の初層部における化学組成のうち、ＣｒおよびＮｉの含有量が、Ｃｒ：１９．５〜２３％、Ｎｉ：９〜１６％であることを特徴とする請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼の溶接継手。 Of the chemical composition of the welding material, the Cr and Ni contents are Cr: 19.5 to 22% and Ni: 9 to 11%. Of the chemical composition in the first layer portion of the weld metal, the content of Cr and Ni Content is Cr: 19.5-23%, Ni: 9-16%, The welded joint of the austenitic stainless steel of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 溶接材料の化学組成のうち、ＣｒおよびＮｉの含有量が、Ｃｒ：２３〜２５％、Ｎｉ：１２〜１４％であり、溶接金属の初層部における化学組成のうち、ＣｒおよびＮｉの含有量が、Ｃｒ：２３〜２５．５％、Ｎｉ：１２〜１７．５％であることを特徴とする請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼の溶接継手。 Among the chemical composition of the welding material, the Cr and Ni contents are Cr: 23 to 25% and Ni: 12 to 14%, and among the chemical composition in the first layer portion of the weld metal, the contents of Cr and Ni The austenitic stainless steel welded joint according to claim 1, wherein Cr is 23 to 25.5% and Ni is 12 to 17.5%. 沸騰水型原子力発電プラントのＰＬＲ配管またはシュラウド等の炉心材料として使用することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載のオーステナイト系ステンレス鋼の溶接継手。 The welded joint of austenitic stainless steel according to any one of claims 1 to 3, wherein the welded joint is used as a core material of a PLR pipe or a shroud of a boiling water nuclear power plant.