JPH0386392A

JPH0386392A - 高耐食ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ

Info

Publication number: JPH0386392A
Application number: JP22419789A
Authority: JP
Inventors: Hajime Nagasaki; 長崎　肇; Hiroyuki Koike; 弘之小池; Satoyuki Miyake; 三宅　聰之; Kikuo Ishitsubo; 石坪　紀久雄; Tadao Ogawa; 忠雄小川; Toshihiko Koseki; 敏彦小関
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-08-30
Filing date: 1989-08-30
Publication date: 1991-04-11

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、オーステナイト系ステンレス鋼をベースにＭ
ｏ、　Ｃｕ、　Ｎ等を添加した高耐食ステンレス鋼を溶
接するに当たり、母材と同等に耐食性の優れた溶接金属
を得ることのできる、高耐食ステンレス鋼溶接用ブラッ
クス入りワイヤに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、耐食性の要求される環境に使用するオーステナイ
ト系ステンレス鋼は、ＪＩＳに規定されている５ＵＳ３
０４が一般的であるが、更に非酸化性酸に対する耐食性
の向上を目的にＮｉを増量し、Ｍｏを添加した５ＵＳ３
１６．５ＵＳ３１７、耐粒界腐食に対してはＣを減少し
た５ＵＳ３０４Ｌ、　５ＵＳ３１６Ｌ、　５ＵＳ３１７
Ｌ、又、Ｔｉ又はＮｂを添加した５ＵＳ３２１．５Ｕ５
３４７等があり使用環境に応じて選択されている。

これら鋼種のフラックス入りワイヤによる溶接には、特
開昭５８−２０５６９６号公報、特開昭６２−６８６９
６号公報に開示されている様な３０８．３１６．３０８
Ｌ。

３１６Ｌ系のオーステナイト系ステンレス鋼用フラック
ス入りワイヤが用いられている。

近年、Ｎ添加などの製鋼技術と圧延技術の進歩により、
高Ｍｏ化し耐孔食性、耐隙間腐食性に優れ、更に硫酸環
境下の耐食性向上のためＣｕを添加した高耐食ステンレ
ス鋼が開発されて来ている。

この様な成分系の鋼種の溶接材料として、特開平１−９
５８９５号公報では耐海水腐食性に優れた溶接用線材が
提案されているが、ティグ及びプラズマ溶接によるため
作業能率は著しく悪い。

そこで、溶接作業能率が高く母材と同等の耐食性を確保
出来る高耐食ステンレス鋼溶横用フランクス入すワイヤ
が強く要望されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は以上の様な問題点を解決すべくなされたもので
あって、その目的とするところは、オーステナイト系ス
テンレス鋼をベースにＭｏ、　Ｃｕ、　Ｎ等を添加した
高耐食ステンレス鋼の溶接において、高品質の溶接部を
高能率に得ることを可能とする高耐食ステンレス鋼溶横
用フランクス入すワイヤの提供にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は、オーステナイト系ステンレス鋼をベース
にＭｏ、　Ｃｕ、　Ｎ等を添加した高耐食ステンレス鋼
を溶接するにあたって、母材と同等の耐食性を有する溶
接部が得られ且つ高能率な溶接方法を見出すことを目的
として鋭意検討した。

その結果、Ｃｒ、　Ｎｉ、　Ｍｏ、　Ｃｕ及びＮ含有量
をそれぞれ適量範囲に制御し、Ｃ含有量を低く抑えるこ
とによって母材と同等の耐食性を得られることが明らか
となった。

本発明は以上の新たな知見に基づくものであって、その
要旨とするところは、ステンレス調製ワイヤ外皮金属中
にフラックスを充填してなるフラックス入りワイヤにお
いて、Ｃ：０．０２５％以下（重量％、以下同じ）で、
かつＣｒ　：　１８．６〜２８．９％、Ｎｉ：　１２．
７〜２７．３％、　Ｍｏ：　２．４〜６．７％。

Ｃｕ　：　０．８〜２．４％、　Ｎ　：　０．０５〜０
．３０％を含有することを特徴とする高耐食ステンレス
鋼溶横用フランクス入すワイヤにある。

なおここで言うＣ：０．０２５％以下（重量％、以下に
同じ）、Ｃｒ：　１Ｂ、６〜２８．９％、Ｎｉ：１２．
７〜２７．３％、　Ｍｏ：　２．４〜６．７％、　Ｃｕ
：　０．８〜２．４％、Ｎ：０．０５〜０．３０％を含
有することを特徴とする高耐食ステンレス鋼溶接用フラ
ックス入りワイヤとは、ワイヤ外皮金属中の各成分の重
量％をＭｃ、充填フラックス中の各成分の重量％を肘。

ワイヤ中の充填フラックスの割合（重量比）をＲとした
場合、次式より算出した組成が上記成分範囲（軸）にあ
ることを意味している。

Ｍｗ＝　（１−Ｒ）ＸＭｃ＋ＲＸＭｆこの場合、好ましくはワイヤ外皮金属はＣ：０．０２％
以下（重量％、以下に同じ）　、Ｃｒ　；　１６．０〜
〜２２．０％、Ｎｉ：　１２．０〜２２．０％、Ｍｏ：
２．Ｏ〜８．０％、　Ｃｕ：　０．１〜３．０％、　Ｎ
　　：　０．０１〜０．３０％であり、ワイヤ中の充填
フラックスの割合（重ｆｌ、）　ハ０．１５〜０．３０
であり、充填フラックス中にはＳｉｎｇ、　Ｔｉ１ｔ、
　Ｚｒ０ｚ、　ｋｌｔＯｓ　、　ＭｇＯ等の酸化物によ
って主成分が構成されるスラグ剤をワイヤ全重量に対し
４．５〜９．５％含有することが好ましい。

〔作　用〕

まず、本発明の高耐食ステンレス鋼溶接用フランクス入
りワイヤとは第１図（ａ）〜（ｄ）にその−例を示すよ
うな断面形状のワイヤで、パイプあるいは帯鋼から戒る
外皮１によって充填フラックス２を被包したものであり
同図（ｂ）〜（ｄ）の如く継目３を有するもの、あるい
は同図（ａ）に示すような継目のないものでもよい。

次に本発明の根幹とも言える各成分について説明するな
らば、ＣはＣｒ炭化物として析出すると粒界腐食、孔食
感受性が急激に増大するため、低く抑制する必要がある
。

Ｃｒは不働態を形威し、酸化性酸に対して有効である。

Ｎｉはオーステナイト相を安定化し、中性塩化物溶液や
非酸化性酸による腐食に対して顕著な抵抗性を与え、か
つ不働態をさらに強化する。

Ｍｏは不働態を非常に安定化して耐食性を向上させ、塩
化物溶液中における耐孔食性を改善する。

Ｃｕは非酸化性酸に対する耐食性を増し、孔食感受性も
減少させる。

Ｎは強力なオーステナイト生成元素であり、耐孔食性を
向上させる。

以下に本発明の成分限定理由について述べる。

Ｃは溶接部の耐食性に有害であり低く抑制する必要があ
り、０．０２５％を超えると耐食性を大幅に劣化させる
ため、０．０２５％以下とした。

Ｃｒは硫酸を含む環境など高い耐食性の要求される環境
ではＮｉ、　Ｍｏ、　Ｃｕ、　Ｎと共存の形でも１８．
６％以上必要であり、多いほど耐食性、耐酸化性は向上
するが２８．９％を越えるとその耐食性は飽和し、かつ
経済的にも高価になるため１８．６〜２８．９％とした
。

ＮｉはＣｒ、　Ｍｏ、　Ｃｕ、　Ｎと共存して用いられ
、耐食性、耐酸化性を向上させ、かっオーステナイト相
を安定化するために１２．７％以上必要であるが、２７
．３％を越えると耐食性は飽和し経済的にも高価となる
ため１２．７〜２７．３％とした。

ＭｏはＣｒ、　Ｎｉ、　Ｃｕ、　Ｎと共存の形で高い耐
食性を得るために極めて効果的であり、２．４％未満で
は耐食性が不十分となるが、６．７％を越えると有害な
σ相などの脆化相析出をひきおこし、かつ高価となるた
め２．４〜６．７％とした。

ＣｕはＣｒ、　Ｎｉ、　Ｍｏ、　Ｎと共存の形で高い耐
食性が得られ、特に耐硫酸性の観点から０．８％以上で
の共存効果が著しいが、２．４％を越えると耐食性は飽
和するため、０．８〜２．４％とした。

ＮはＣｒ、　Ｎｉ、　Ｍｏ、　Ｃｕと共存の形で高い耐
食性を得るために効果的であり、０．０５％以上で耐隙
間腐食性及び強度を向上させ、多いほど耐隙間腐食性を
向上させるが、０．３０％を越えるその効果がほぼ飽和
するため、０．０５〜０．３０％とした。

ここで本発明のステンレス鋼溶接用フラックス入りワイ
ヤの製造手段について言及すると、たとえば外皮を帯鋼
より管状に成形する場合には、配合、攪拌した充填フラ
ックスをＵ形に成形した溝に満した後丸形に成形し、所
定のワイヤ径まで伸線し、必要に応じて１００〜５００
″Ｃで３０分以上乾燥するものである。

また外皮がパイプの場合は、フラックスの充填は充填フ
ラックスおよびパイプを振動させて充填するが、充填フ
ラックスを混合、攪拌したままの粉末で充填すると、充
填がスムーズに行われず、不均一になったり、途中でつ
まって充填不可能になり、均一な充填がむずかしいが、
充填フラックスを珪酸ソーダや珪酸カリの水ガラスで湿
式混合し、粒状にすることによって充填フラックスの流
動性が良くなり、充填がスムーズに行われ均一な充填が
できる。

珪酸ソーダや珪酸カリの水ガラスの添加量は、本発明の
フラックス組成の場合ブランクス１００眩に対して３〜
１５１程度で十分である。充填を行った後所定のワイヤ
径まで伸線する。

〔実施例〕

以下に実施例により本発明の効果を具体的に説明する。

第１表に示した高耐食ステンレス鋼を供試材とした。こ
れらの高耐食ステンレス鋼はいずれも、厚さ９閣である
。

第２表に供試したフラックス入りワイヤの組成を示す。

これらの内記号Ｃの溶接材料はＣｒが１８．６％未満で
本発明外のものである。又記号ｄの溶接材料はＣｕが０
．８％未満で本発明外のものである。

又記号ｆの溶接材料はＮｉが１２．７％未満で本発明外
のものである。又記号りの溶接材料はＣが０．０２５％
を超え、Ｃｒが１８．６％未満で、Ｎｉが１２．７％未
満で本発明外のものである。又記号ｊの溶接材料はＭｏ
が２．４％未満で本発明外のものである。又記号２の溶
接材料はＮが０．０５％未満で本発明外のものである。

又記号ｎの溶接材料はＮｉが１２．７％未満で、且つＭ
ｏが２．４％未満で本発明外のものである。又記号ｑの
溶接材料はＣｕが０．８％未満で、且つＮが０．０５％
未満で本発明外のものである。

第３表にこれら供試材と溶接材料との組合せによる溶接
試験結果を示す。

ワイヤ径１．２１１ＩＩ１１のフラックス入りワイヤに
より溶接電流１５０〜２００Ａ、溶接電圧２３〜３１Ｖ
、溶接速度３０〜４０　ｃｍ／ｍｉｎ　、　ＣＯｚシー
ルドガス流量２０　ｊ２　／ｍｉｎ　、下向姿勢で第２
図に示す開先形状の試験板に３層（６パス）積Ｎ溶接し
た。

第２図において、板厚Ｔ＝９ｍｍ、裏当金の板厚ｔ＝６
ｍｍ、開先角度θ−４５°、ルートギャップｇ＝１２ｍ
ｏ＋とじた。

腐食試験片は第３図の要領で、母材表面から試験片厚さ
中央の距ＭＳ＝２．５閣で、厚さ５ｍｍ、幅１０ｍｍ、
長さ３０ｍｍのものを採取し、塩化第二鉄腐食試験はＪ
ＩＳ　Ｇ０５７８　　（５０″ＣＸ２４ｈｒ）、５％硫
酸腐食試験はＪＩＳ　ＧＯ５９１に基づいて行った。

これら腐食試験の結果、塩化第二鉄腐食試験では試験Ｎ
α１５及び２１で耐食性の劣化が認められ、５％硫酸腐
食試験では試験Ｎａ５．７，８，１０゜１３．１５，１
６，１７．１９，２１．２３及び２４で耐食性の劣化が
認められた。

これに対し本発明の試Ｍ漱３．４．　６．　９．１１１
２．１４．１８，２０，２２，２５．２６及び２７は、
塩化第二鉄腐食試験、５％硫酸腐食試験共に、試験隘１
及び２に示す母材例と同等に良好な耐食性を示した。

第３表〔発明の効果〕以上のように本発明フラックス入りワイヤは、オーステ
ナイト系ステンレス鋼をベースにＭｏ、　Ｃｕ。

Ｎ等を添加した高耐食ステンレス鋼の溶接において、母
材と同等に耐食性の優れた溶接金属を、経済的且つ高能
率に得ることを可能にしたもので、排煙脱硫装置や廃液
処理装置など優れた耐硫酸性。

耐孔食性、耐隙間腐食性が要求される構造物の健全性と
経済性を大きく向上させるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）、　（ｄ）は各種フ
ランクス入りワイヤの断面形状を示す模式図、第２図（
よ溶接部の腐食試験用試験板の開先形状を示す断面図、
第３図は溶接部の腐食試験片採取要領を示す断面図であ
る。１・・・外皮、２・・・充填フラックス、３・・・継目
、θ・・・開先角度、Ｔ・・・板厚、ｔ・・・裏当金の
板厚９ｇ・・・ルートギャップ、Ｓ・・・母材表面から
腐食試験片までの距離。

Claims

【特許請求の範囲】ステンレス鋼製ワイヤ外皮金属中にフラックスを充填し
てなるフラックス入りワイヤにおいて、Ｃ：０．０２５
％以下（重量％、以下同じ）で、かつＣｒ：１８．６〜２８．９％Ｎｉ：１２．７〜２７．３％Ｍｏ：２．４〜６．７％Ｃｕ：０．８〜２．４％Ｎ：０．０５〜０．３０％を含有することを特徴とする高耐食ステンレス鋼溶接用
フラックス入りワイヤ。