JPH058084A - 耐濃硫酸性高Siオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤ - Google Patents
耐濃硫酸性高Siオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤInfo
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- JPH058084A JPH058084A JP15876591A JP15876591A JPH058084A JP H058084 A JPH058084 A JP H058084A JP 15876591 A JP15876591 A JP 15876591A JP 15876591 A JP15876591 A JP 15876591A JP H058084 A JPH058084 A JP H058084A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、硫酸製造プラント、硫酸貯蔵用機
器、ケミカルタンカーなどの輸送設備など硫酸を製造、
貯蔵、輸送する環境で、耐全面腐食性に優れ、かつ耐高
温割れ性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼溶接用
ワイヤに関するものである。 【構成】 重量%でSiが5.0%以上8.0%以下、
Crが18.0%以上28.0%以下、Niが18.0
%以上26.0%以下で、かつCr当量/Ni当量比が
1.0以上1.4以下である高濃度硫酸環境で、かつ使
用温度が常温から250℃の高温までの領域で、優れた
耐食性を有し、かつ耐溶接割れ性の優れた高Siオース
テナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤ。
器、ケミカルタンカーなどの輸送設備など硫酸を製造、
貯蔵、輸送する環境で、耐全面腐食性に優れ、かつ耐高
温割れ性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼溶接用
ワイヤに関するものである。 【構成】 重量%でSiが5.0%以上8.0%以下、
Crが18.0%以上28.0%以下、Niが18.0
%以上26.0%以下で、かつCr当量/Ni当量比が
1.0以上1.4以下である高濃度硫酸環境で、かつ使
用温度が常温から250℃の高温までの領域で、優れた
耐食性を有し、かつ耐溶接割れ性の優れた高Siオース
テナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤ。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、硫酸製造プラント、硫
酸貯蔵用機器、ケミカルタンカーなどの輸送設備など硫
酸を製造、貯蔵、輸送する環境で、耐全面腐食性に優
れ、かつ耐高温割れ性に優れたオーステナイト系ステン
レス鋼溶接用ワイヤに関するものである。
酸貯蔵用機器、ケミカルタンカーなどの輸送設備など硫
酸を製造、貯蔵、輸送する環境で、耐全面腐食性に優
れ、かつ耐高温割れ性に優れたオーステナイト系ステン
レス鋼溶接用ワイヤに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、硫酸製造プラント、硫酸貯蔵用機
器、ケミカルタンカーなどの硫酸を取り扱う機器は、硫
酸の濃度、温度条件(常温から250℃の高温領域ま
で)によって各種材料を使い分けて使用していた。特に
高濃度硫酸の製造、貯蔵、輸送の場合、温度条件によっ
て、耐酸レンガ(沸点付近)、高合金ステンレス鋼(1
50℃付近)、Ni基合金(60℃付近)、炭素鋼(1
50℃付近)などが使い分け使用されているのが実状で
ある。すなわち、硫酸中での金属材料の腐食挙動は、硫
酸の濃度、温度により著しく変化するため、常温から高
温度領域までの硫酸中の腐食防止技術は、材料技術の観
点からは充分検討されていなかったのが現状である。
器、ケミカルタンカーなどの硫酸を取り扱う機器は、硫
酸の濃度、温度条件(常温から250℃の高温領域ま
で)によって各種材料を使い分けて使用していた。特に
高濃度硫酸の製造、貯蔵、輸送の場合、温度条件によっ
て、耐酸レンガ(沸点付近)、高合金ステンレス鋼(1
50℃付近)、Ni基合金(60℃付近)、炭素鋼(1
50℃付近)などが使い分け使用されているのが実状で
ある。すなわち、硫酸中での金属材料の腐食挙動は、硫
酸の濃度、温度により著しく変化するため、常温から高
温度領域までの硫酸中の腐食防止技術は、材料技術の観
点からは充分検討されていなかったのが現状である。
【0003】一方、高Si含有オーステナイト系ステン
レス鋼は、耐食構造用材料として適用されており、母材
の耐食性に優れるものとしては、特開昭54−1248
20号、特開昭55−91960号、特開昭61−28
1855号等の公報に、また溶接材料に関しては特開昭
58−154491号、特開昭63−140795号等
の公報に開示されている。しかしながら、これらはいず
れも硝酸環境において優れた耐食性を有しているもの
の、広い温度範囲(常温から250℃まで)の高濃度硫
酸環境にこれらの溶接構造物を適用する場合、その耐食
性が大きな問題となってくる。また高濃度硫酸環境中で
耐食性が優れた高Siオーステナイト系ステンレス鋼が
特開昭52−4418号公報に開示されているが、適用
温度が110℃以下であり、さらに溶接時の問題が明記
されておらず、溶接割れが大きな問題となってくる。
レス鋼は、耐食構造用材料として適用されており、母材
の耐食性に優れるものとしては、特開昭54−1248
20号、特開昭55−91960号、特開昭61−28
1855号等の公報に、また溶接材料に関しては特開昭
58−154491号、特開昭63−140795号等
の公報に開示されている。しかしながら、これらはいず
れも硝酸環境において優れた耐食性を有しているもの
の、広い温度範囲(常温から250℃まで)の高濃度硫
酸環境にこれらの溶接構造物を適用する場合、その耐食
性が大きな問題となってくる。また高濃度硫酸環境中で
耐食性が優れた高Siオーステナイト系ステンレス鋼が
特開昭52−4418号公報に開示されているが、適用
温度が110℃以下であり、さらに溶接時の問題が明記
されておらず、溶接割れが大きな問題となってくる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来、高濃度硫酸環境
中での腐食防止技術について、材料の観点からの検討は
充分になされていなかったため、硫酸を取り扱う機器
は、硫酸の濃度、温度によって各種材料を使い分けて使
用されていた。しかしながら、その中でも高Siオース
テナイト系ステンレス鋼は耐食構造用材料として、高濃
度硫酸環境中での耐食性を有するが、それに対応し、広
い温度範囲にわたって耐硫酸腐食性が優れ、かつ耐溶接
割れ性の優れた溶接材料の開発がなされていなかった。
中での腐食防止技術について、材料の観点からの検討は
充分になされていなかったため、硫酸を取り扱う機器
は、硫酸の濃度、温度によって各種材料を使い分けて使
用されていた。しかしながら、その中でも高Siオース
テナイト系ステンレス鋼は耐食構造用材料として、高濃
度硫酸環境中での耐食性を有するが、それに対応し、広
い温度範囲にわたって耐硫酸腐食性が優れ、かつ耐溶接
割れ性の優れた溶接材料の開発がなされていなかった。
【0005】そこで、本発明は、硫酸製造プラント、貯
蔵機器、輸送機器などの高濃度硫酸を扱う設備用材料と
して使用され、当該設備の長寿命化・安全性などを長期
にわたって確保することを目的として、高濃度硫酸(粗
製硫酸及び95%以上の純硫酸)の環境で、かつ使用温
度領域が常温から250℃の高温領域まで優れた耐食性
を有し、かつ耐溶接割れ性の優れた高Siオーステナイ
ト系ステンレス鋼溶接用ワイヤを提供することを目的と
するものである。
蔵機器、輸送機器などの高濃度硫酸を扱う設備用材料と
して使用され、当該設備の長寿命化・安全性などを長期
にわたって確保することを目的として、高濃度硫酸(粗
製硫酸及び95%以上の純硫酸)の環境で、かつ使用温
度領域が常温から250℃の高温領域まで優れた耐食性
を有し、かつ耐溶接割れ性の優れた高Siオーステナイ
ト系ステンレス鋼溶接用ワイヤを提供することを目的と
するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の課
題を解決するために、高Siオーステナイト系ステンレ
ス鋼溶接金属の耐硫酸腐食性及び溶接割れ感受性に及ぼ
す成分元素の影響について系統的な研究を行った。すな
わち、高濃度硫酸環境で、かつ常温から250℃までの
広範囲の温度領域で優れた耐食性を確保するために、S
i、Cr、Niの3成分の複合添加を基本に作製した溶
接ワイヤで溶接金属を作製し、全面腐食試験を行った。
さらに、溶接高温割れ感受性を調査するために、作製し
た溶接ワイヤと同組成の板材を作製し、バレストレイン
試験を行った。この結果、下記組成からなる溶接ワイヤ
を用いて溶接を行うことにより、割れ感受性が低く、か
つ常温から250℃の広い温度範囲で腐食速度が0.1
2mm/year以下の耐硫酸腐食性が確保されること
を見出した。
題を解決するために、高Siオーステナイト系ステンレ
ス鋼溶接金属の耐硫酸腐食性及び溶接割れ感受性に及ぼ
す成分元素の影響について系統的な研究を行った。すな
わち、高濃度硫酸環境で、かつ常温から250℃までの
広範囲の温度領域で優れた耐食性を確保するために、S
i、Cr、Niの3成分の複合添加を基本に作製した溶
接ワイヤで溶接金属を作製し、全面腐食試験を行った。
さらに、溶接高温割れ感受性を調査するために、作製し
た溶接ワイヤと同組成の板材を作製し、バレストレイン
試験を行った。この結果、下記組成からなる溶接ワイヤ
を用いて溶接を行うことにより、割れ感受性が低く、か
つ常温から250℃の広い温度範囲で腐食速度が0.1
2mm/year以下の耐硫酸腐食性が確保されること
を見出した。
【0007】すなわち、本発明の要旨とするところは下
記のとおりである。 (1) 重量%で、 C: 0.005%以上、0.05%以下 Si:5.0%以上、8.0%以下 Mn:0.1%以上、2.0%以下 P: 0.02%以下 S: 0.005%以下 Cr:18.0%以上、28.0%以下 Ni:18.0%以上、26.0%以下 N: 0.02%以上、0.3%以下 Al:0.05%以下 O: 150ppm以下 を含有し、残りがFe及び不可避不純物よりなり、かつ
Cr当量=Cr(wt%) +1.5×Si(wt%) 、Ni当量
=Ni(wt%) +0.5×Mn(wt%) +30×C(wt%) +
30×N(wt%) とした場合にCr当量/Ni当量比が
1.0以上、1.4以下であり、かつ含有成分をppm
で表示した[S+O](ppm)<180であることを
特徴とする耐濃硫酸腐食性に優れ、かつ耐溶接割れ性に
優れた高Siオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイ
ヤ。
記のとおりである。 (1) 重量%で、 C: 0.005%以上、0.05%以下 Si:5.0%以上、8.0%以下 Mn:0.1%以上、2.0%以下 P: 0.02%以下 S: 0.005%以下 Cr:18.0%以上、28.0%以下 Ni:18.0%以上、26.0%以下 N: 0.02%以上、0.3%以下 Al:0.05%以下 O: 150ppm以下 を含有し、残りがFe及び不可避不純物よりなり、かつ
Cr当量=Cr(wt%) +1.5×Si(wt%) 、Ni当量
=Ni(wt%) +0.5×Mn(wt%) +30×C(wt%) +
30×N(wt%) とした場合にCr当量/Ni当量比が
1.0以上、1.4以下であり、かつ含有成分をppm
で表示した[S+O](ppm)<180であることを
特徴とする耐濃硫酸腐食性に優れ、かつ耐溶接割れ性に
優れた高Siオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイ
ヤ。
【0008】(2) 重量%で、
C: 0.005%以上、0.05%以下
Si:5.0%以上、8.0%以下
Mn:0.1%以上、2.0%以下
P: 0.02%以下
S: 0.005%以下
Cr:18.0%以上、28.0%以下
Ni:18.0%以上、26.0%以下
N: 0.02%以上、0.3%以下
Al:0.05%以下
O: 200ppm以下
を含有し、残りがFe及び不可避不純物よりなり、かつ
Cr当量=Cr(wt%) +1.5×Si(wt%) 、Ni当量
=Ni(wt%) +0.5×Mn(wt%) +30×C(wt%) +
30×N(wt%) とした場合にCr当量/Ni当量比が
1.0以上、1.4以下であり、さらにCa、Ceの1
種あるいは2種をそれぞれ0.001%以上、0.03
%以下含有し、かつ含有成分をppmで表示した[S+
O−0.8×Ca−0.3×Ce](ppm)<40で
あることを特徴とする耐濃硫酸腐食性に優れ、かつ耐溶
接割れ性に優れた高Siオーステナイト系ステンレス鋼
溶接用ワイヤ。
Cr当量=Cr(wt%) +1.5×Si(wt%) 、Ni当量
=Ni(wt%) +0.5×Mn(wt%) +30×C(wt%) +
30×N(wt%) とした場合にCr当量/Ni当量比が
1.0以上、1.4以下であり、さらにCa、Ceの1
種あるいは2種をそれぞれ0.001%以上、0.03
%以下含有し、かつ含有成分をppmで表示した[S+
O−0.8×Ca−0.3×Ce](ppm)<40で
あることを特徴とする耐濃硫酸腐食性に優れ、かつ耐溶
接割れ性に優れた高Siオーステナイト系ステンレス鋼
溶接用ワイヤ。
【0009】これらのワイヤはTIGまたはMIGのガ
スシールドアーク溶接用ワイヤに適用できる。また、こ
れらのワイヤは被覆アーク溶接及びサブマージ溶接用材
料の心線、さらに、フラックス入り溶接用ワイヤの外皮
としても適用可能である。
スシールドアーク溶接用ワイヤに適用できる。また、こ
れらのワイヤは被覆アーク溶接及びサブマージ溶接用材
料の心線、さらに、フラックス入り溶接用ワイヤの外皮
としても適用可能である。
【0010】
【作用】以下に本発明による各元素含有量の限定理由に
ついて述べる。 C:0.005%以上、0.05%以下 Cはステンレス鋼の耐食性に有害であるが、強度の観点
からある程度の含有量は必要である。0.005%未満
の極低炭素量では製造コストが高くなり、さらに強度の
確保ができない。また、0.05%超では溶接のままの
状態及び再熱を受けると、Crと結合して炭化物として
析出し、これらの領域の耐食性を著しく劣化させる。ま
た、応力腐食割れ感受性も高くなる。したがって、0.
005%以上、0.05%以下に限定した。
ついて述べる。 C:0.005%以上、0.05%以下 Cはステンレス鋼の耐食性に有害であるが、強度の観点
からある程度の含有量は必要である。0.005%未満
の極低炭素量では製造コストが高くなり、さらに強度の
確保ができない。また、0.05%超では溶接のままの
状態及び再熱を受けると、Crと結合して炭化物として
析出し、これらの領域の耐食性を著しく劣化させる。ま
た、応力腐食割れ感受性も高くなる。したがって、0.
005%以上、0.05%以下に限定した。
【0011】Si:5.0%以上、8.0%以下
ステンレス鋼の耐食性は6価Crイオンの濃縮と相関関
係がある。すなわち、6価Crイオンが存在すると溶液
の酸化還元電位が上昇し、腐食速度が増大する。しかし
ながら、Siは高濃度硫酸に対する耐食性に有効な元素
で、5.0%以上のSiが存在すると、ステンレス鋼の
不働態皮膜の下にSiO2 皮膜を生成し、不働態皮膜の
固着性を強化するために、6価Crイオンの悪影響を低
減させ、耐食性が向上する。しかし、8.0%を超える
と金属間化合物を形成し、鋼の加工性及び靱性を低下さ
せる。したがって、5.0%以上、8.0%以下に限定
した。
係がある。すなわち、6価Crイオンが存在すると溶液
の酸化還元電位が上昇し、腐食速度が増大する。しかし
ながら、Siは高濃度硫酸に対する耐食性に有効な元素
で、5.0%以上のSiが存在すると、ステンレス鋼の
不働態皮膜の下にSiO2 皮膜を生成し、不働態皮膜の
固着性を強化するために、6価Crイオンの悪影響を低
減させ、耐食性が向上する。しかし、8.0%を超える
と金属間化合物を形成し、鋼の加工性及び靱性を低下さ
せる。したがって、5.0%以上、8.0%以下に限定
した。
【0012】Mn:0.1%以上、2.0%以下
Mnは脱酸及び脱硫元素として添加するが、同時に、オ
ーステナイト生成元素であるため、Niの代替として添
加することが可能である。さらに、オーステナイト生成
に有効なNの固溶量の増加にも有効な元素である。しか
し、本発明で対象とする高濃度硫酸環境では2.0%を
超えると耐食性を劣化させるので、0.1%以上、2.
0%以下に限定した。
ーステナイト生成元素であるため、Niの代替として添
加することが可能である。さらに、オーステナイト生成
に有効なNの固溶量の増加にも有効な元素である。しか
し、本発明で対象とする高濃度硫酸環境では2.0%を
超えると耐食性を劣化させるので、0.1%以上、2.
0%以下に限定した。
【0013】P:0.02%以下
Pは不可避不純物であり、粒界脆化及び粒界で低融点の
共晶物を生成し、高温割れの原因となる。さらに、高濃
度硫酸環境での耐食性を著しく劣化させるため、0.0
2%以下に限定した。 S:0.005%以下 Sは不可避不純物であり、粒界脆化及び粒界で低融点の
共晶物を生成し、高温割れの原因となる。さらに、熱間
加工性に著しく影響を及ぼすため、0.005%以下に
限定した。
共晶物を生成し、高温割れの原因となる。さらに、高濃
度硫酸環境での耐食性を著しく劣化させるため、0.0
2%以下に限定した。 S:0.005%以下 Sは不可避不純物であり、粒界脆化及び粒界で低融点の
共晶物を生成し、高温割れの原因となる。さらに、熱間
加工性に著しく影響を及ぼすため、0.005%以下に
限定した。
【0014】Cr:18.0%以上、28.0%以下
Crは耐食性を維持するために不可欠な元素であり、高
濃度硫酸環境において優れた耐食性を得るには、18.
0%以上の添加が必要である。しかし、28.0%を超
えると、溶接熱サイクル中のσ相析出を促進するため、
延性・靱性の低下が著しく、また耐食性や加工性をも阻
害する。したがって、18.0%以上、28.0%以下
に限定した。
濃度硫酸環境において優れた耐食性を得るには、18.
0%以上の添加が必要である。しかし、28.0%を超
えると、溶接熱サイクル中のσ相析出を促進するため、
延性・靱性の低下が著しく、また耐食性や加工性をも阻
害する。したがって、18.0%以上、28.0%以下
に限定した。
【0015】Ni:18.0%以上、26.0%以下
Niはオーステナイト生成元素であり、他のオーステナ
イト生成元素(Mn、C、N)及びフェライト生成元素
(Cr、Si)とのバランスのもとにオーステナイト組
織を安定させ、耐食性を維持させる上で有効である。ま
た、靱性、延性の改善にも有効な元素である。この観点
から18.0%以上の含有が必要である。しかし、Ni
添加は、一般に高温高濃度硫酸環境では耐食性を劣化さ
せる。特に、26.0%超では耐食性は著しく劣化す
る。したがって、18.0%以上、26.0%以下に限
定した。
イト生成元素(Mn、C、N)及びフェライト生成元素
(Cr、Si)とのバランスのもとにオーステナイト組
織を安定させ、耐食性を維持させる上で有効である。ま
た、靱性、延性の改善にも有効な元素である。この観点
から18.0%以上の含有が必要である。しかし、Ni
添加は、一般に高温高濃度硫酸環境では耐食性を劣化さ
せる。特に、26.0%超では耐食性は著しく劣化す
る。したがって、18.0%以上、26.0%以下に限
定した。
【0016】N:0.02%以上、0.3%以下
Nは強力なオーステナイト生成元素であり、耐食性の維
持に有効である。また、強度の改善の点でも有効であ
る。しかし、過剰添加は窒化物の析出が増加し、延性の
低下を起こす。また、熱間加工性を阻害するとともに、
溶接中にブローホールが発生し、溶接性が悪くなる。し
たがって、0.02%以上、0.3%以下に限定した。
持に有効である。また、強度の改善の点でも有効であ
る。しかし、過剰添加は窒化物の析出が増加し、延性の
低下を起こす。また、熱間加工性を阻害するとともに、
溶接中にブローホールが発生し、溶接性が悪くなる。し
たがって、0.02%以上、0.3%以下に限定した。
【0017】Al:0.05%以下
Alは脱酸剤として添加されるが、0.05%を超える
と耐食性、熱間加工性を劣化させるため、0.05%以
下に限定した。 O:150ppm以下 OはSと同じように熱間加工性に著しく影響を及ぼすた
め、150ppm以下に限定した。
と耐食性、熱間加工性を劣化させるため、0.05%以
下に限定した。 O:150ppm以下 OはSと同じように熱間加工性に著しく影響を及ぼすた
め、150ppm以下に限定した。
【0018】Cr当量/Ni当量比:1.0以上、1.
4以下(ただし、Cr当量=Cr(wt%) +1.5×Si
(wt%) 、Ni当量=Ni(wt%) +0.5×Mn(wt%) +
30×C(wt%) +30×N(wt%) ) 溶接時の凝固割れ感受性を低くするためには、溶接のま
ま溶接金属中にδフェライトを2〜15%含有させるこ
とが必要であるが、Cr当量/Ni当量比が1.0未満
では完全オーステナイト組織もしくはδフェライト量が
少なく、溶接凝固割れが発生し易くなる。また、当量比
が1.4を超えるとδフェライト量が多くなるととも
に、溶接熱サイクルによりσ相が析出し靱性が低下す
る。したがって、Cr当量/Ni当量比を1.0以上、
1.4以下に限定した。
4以下(ただし、Cr当量=Cr(wt%) +1.5×Si
(wt%) 、Ni当量=Ni(wt%) +0.5×Mn(wt%) +
30×C(wt%) +30×N(wt%) ) 溶接時の凝固割れ感受性を低くするためには、溶接のま
ま溶接金属中にδフェライトを2〜15%含有させるこ
とが必要であるが、Cr当量/Ni当量比が1.0未満
では完全オーステナイト組織もしくはδフェライト量が
少なく、溶接凝固割れが発生し易くなる。また、当量比
が1.4を超えるとδフェライト量が多くなるととも
に、溶接熱サイクルによりσ相が析出し靱性が低下す
る。したがって、Cr当量/Ni当量比を1.0以上、
1.4以下に限定した。
【0019】[S+O]<180ppm
S及びOは熱間加工性に著しく影響を及ぼす元素であ
り、[S+O]が180ppm以上ではワイヤ製造時の
断線あるいはワイヤ表面に疵が発生することが判明し
た。したがって、[S+O]<180ppmに限定し
た。以上が、請求項1のワイヤの限定理由であるが、さ
らに請求項2としては下記のように限定した。
り、[S+O]が180ppm以上ではワイヤ製造時の
断線あるいはワイヤ表面に疵が発生することが判明し
た。したがって、[S+O]<180ppmに限定し
た。以上が、請求項1のワイヤの限定理由であるが、さ
らに請求項2としては下記のように限定した。
【0020】Ca、Ce:0.001%以上、0.03
%以下 Ca、Ceは脱酸、脱硫剤として添加されるが、0.0
3%を超えても効果はない。また、Ca、Ceは低S鋼
中でAlと共存してOを固定し、MnSの生成を防止
し、熱間加工性を大幅に改善する。したがって、それぞ
れ0.001%以上、0.03%以下に限定した。
%以下 Ca、Ceは脱酸、脱硫剤として添加されるが、0.0
3%を超えても効果はない。また、Ca、Ceは低S鋼
中でAlと共存してOを固定し、MnSの生成を防止
し、熱間加工性を大幅に改善する。したがって、それぞ
れ0.001%以上、0.03%以下に限定した。
【0021】O:200ppm以下かつ[S+O−0.
8×Ca−0.3×Ce]<40ppm Oが150ppm超、200ppm以下の場合でも、C
a、Ceは低S鋼中でAlと共存してSやOを固定する
ために、S、Oに対してCa、Ceを表記条件で添加す
ることにより、熱間加工性が大幅に改善され、ワイヤ製
造時の断線あるいはワイヤ表面の疵が発生しないことが
判明した。したがって、[S+O−0.8×Ca−0.
3×Ce]<40ppmに限定した。
8×Ca−0.3×Ce]<40ppm Oが150ppm超、200ppm以下の場合でも、C
a、Ceは低S鋼中でAlと共存してSやOを固定する
ために、S、Oに対してCa、Ceを表記条件で添加す
ることにより、熱間加工性が大幅に改善され、ワイヤ製
造時の断線あるいはワイヤ表面の疵が発生しないことが
判明した。したがって、[S+O−0.8×Ca−0.
3×Ce]<40ppmに限定した。
【0022】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明の効果を具体的
に述べる。上記の知見を基にして、表1、2に示す化学
組成の鋼を真空溶解にて溶製した後、1/2は熱間圧
延、固溶化熱処理を施して板厚4mmの鋼板とし、残り
の1/2は通常の方法で線引きし、TIG及びMIG溶
接用ワイヤとした。なお、各供試鋼中、A〜K材は本発
明材であり、A〜C材、D〜E材、F〜H材では、それ
ぞれ同一Cr、Ni量に対し、Si量を変化させ、耐食
性に及ぼすSi及びCr、Niの影響を、またI〜K材
では熱間加工性に及ぼすCa、Ce添加の影響をみてい
る。またL〜N材はCr、Ni、Si量を本発明の範囲
外で変化させた比較材であり、L材はSiの影響、M材
はCr当量/Ni当量の影響、N材はCr量の影響をみ
ている。
に述べる。上記の知見を基にして、表1、2に示す化学
組成の鋼を真空溶解にて溶製した後、1/2は熱間圧
延、固溶化熱処理を施して板厚4mmの鋼板とし、残り
の1/2は通常の方法で線引きし、TIG及びMIG溶
接用ワイヤとした。なお、各供試鋼中、A〜K材は本発
明材であり、A〜C材、D〜E材、F〜H材では、それ
ぞれ同一Cr、Ni量に対し、Si量を変化させ、耐食
性に及ぼすSi及びCr、Niの影響を、またI〜K材
では熱間加工性に及ぼすCa、Ce添加の影響をみてい
る。またL〜N材はCr、Ni、Si量を本発明の範囲
外で変化させた比較材であり、L材はSiの影響、M材
はCr当量/Ni当量の影響、N材はCr量の影響をみ
ている。
【0023】次に、表1、2の鋼板に図1に示すような
開先を製作し(板厚(t):4mm、ルート間隔
(g):1mm、ルート面(f):1mm、開先角度
(θ):60°)、同組成の溶接用ワイヤを用いて、T
IG法及びMIG法により、上記開先の突合せ溶接を行
った。これらの突合せ溶接部より図2に示す腐食試験片
を採取し、全面腐食試験に供した。同図において、1は
母材、2は溶接金属である。なお、aは1.5mm、b
は20mm、cは30mmである。さらに、表1、2に
示した化学組成からなる鋼板を板厚4mm、長さ100
mm、幅50mmに加工し、図3に示すようなバレスト
レイン試験を行うことにより、溶接高温割れ感受性を調
査した。
開先を製作し(板厚(t):4mm、ルート間隔
(g):1mm、ルート面(f):1mm、開先角度
(θ):60°)、同組成の溶接用ワイヤを用いて、T
IG法及びMIG法により、上記開先の突合せ溶接を行
った。これらの突合せ溶接部より図2に示す腐食試験片
を採取し、全面腐食試験に供した。同図において、1は
母材、2は溶接金属である。なお、aは1.5mm、b
は20mm、cは30mmである。さらに、表1、2に
示した化学組成からなる鋼板を板厚4mm、長さ100
mm、幅50mmに加工し、図3に示すようなバレスト
レイン試験を行うことにより、溶接高温割れ感受性を調
査した。
【0024】全面腐食試験は、一定温度に設定された高
濃度硫酸環境中(98%)に、図2に示す試験片を24
時間浸漬し、浸漬前後の腐食重量変化を求めた。ただ
し、全面腐食性の評価に対し、大気中生成皮膜の影響を
避けるため、各試験片は環境に浸漬直後、活性化処理を
施した。重量減少は0.1mgまで測定し、測定された
減量を単位面積あたり、単位時間あたりに換算し、腐食
速度として、mm/yearで求めた。また、試験温度
については40℃から40℃毎に240℃までと、25
0℃で評価を行った。
濃度硫酸環境中(98%)に、図2に示す試験片を24
時間浸漬し、浸漬前後の腐食重量変化を求めた。ただ
し、全面腐食性の評価に対し、大気中生成皮膜の影響を
避けるため、各試験片は環境に浸漬直後、活性化処理を
施した。重量減少は0.1mgまで測定し、測定された
減量を単位面積あたり、単位時間あたりに換算し、腐食
速度として、mm/yearで求めた。また、試験温度
については40℃から40℃毎に240℃までと、25
0℃で評価を行った。
【0025】溶接高温割れ試験は、図3に示すように、
板幅方向にA点からC点に向かってTIG溶接によって
ビードオンプレート溶接を行い(溶接条件は、100A
−13V−10cm/min)、溶接ビード5の溶融池
がB点に達した瞬間、落下速度300mm/secでヨ
ーク7を落下させてひずみを付加し(試験片表面におけ
るひずみ量は4.1%)、ビード5に高温割れを発生さ
せて、総割れ長さを測定した。
板幅方向にA点からC点に向かってTIG溶接によって
ビードオンプレート溶接を行い(溶接条件は、100A
−13V−10cm/min)、溶接ビード5の溶融池
がB点に達した瞬間、落下速度300mm/secでヨ
ーク7を落下させてひずみを付加し(試験片表面におけ
るひずみ量は4.1%)、ビード5に高温割れを発生さ
せて、総割れ長さを測定した。
【0026】表3に各溶接部の各温度における腐食速度
及びバレストレイン試験で測定した総割れ長さを示す。
A〜K材の本発明材では、試験温度の上昇とともに腐食
速度は増加しているが、すべての温度において腐食速度
は0.12mm/year以下となっており、本発明の
範囲においては腐食速度に及ぼすCr、Ni、Siの影
響はほとんどなく、優れた耐食性を示すことが明らかと
なった。また、本発明の溶接ワイヤを用いた溶接金属部
のδフェライト量は約10%前後であるため、本発明の
溶接ワイヤと同組成の鋼板を用いたバレストレイン試験
においても、総割れ長さはすべて0.5mm以下と短
く、耐溶接高温割れ性が優れていることも明らかとなっ
た。また、I〜K材において、Oを150ppm超含ん
だ場合でもCa、Ce添加によりワイヤ製造時に断線あ
るいは表面疵が発生せず、さらに、耐食性、耐高温割れ
性にも優れていることが明らかとなった。しかしなが
ら、比較材のL材、N材においてSi量およびCr量が
本発明の範囲より少ない場合は、試験温度が約160℃
以上で腐食速度が0.12mm/yearを超えてお
り、耐食性が低下している。また、比較材のM材におい
て、Cr当量/Ni当量が1未満の場合は、δフェライ
ト量が0%となり、総割れ長さも2.9mmと大きくな
っている。したがって、以上の結果より、TIG溶接、
MIG溶接とも本発明の溶接ワイヤによる溶接部は比較
材に比べ、耐全面腐食性が、常温から250℃までの温
度範囲で0.12mm/year以下の極めて優れた材
料であり、さらに、総割れ長さも比較材に比べ非常に短
く、耐溶接高温割れ性が優れた材料であることが明らか
である。なお、表1、2、3中の※印は本発明の範囲外
の比較材の化学組成及び試験結果を示している。
及びバレストレイン試験で測定した総割れ長さを示す。
A〜K材の本発明材では、試験温度の上昇とともに腐食
速度は増加しているが、すべての温度において腐食速度
は0.12mm/year以下となっており、本発明の
範囲においては腐食速度に及ぼすCr、Ni、Siの影
響はほとんどなく、優れた耐食性を示すことが明らかと
なった。また、本発明の溶接ワイヤを用いた溶接金属部
のδフェライト量は約10%前後であるため、本発明の
溶接ワイヤと同組成の鋼板を用いたバレストレイン試験
においても、総割れ長さはすべて0.5mm以下と短
く、耐溶接高温割れ性が優れていることも明らかとなっ
た。また、I〜K材において、Oを150ppm超含ん
だ場合でもCa、Ce添加によりワイヤ製造時に断線あ
るいは表面疵が発生せず、さらに、耐食性、耐高温割れ
性にも優れていることが明らかとなった。しかしなが
ら、比較材のL材、N材においてSi量およびCr量が
本発明の範囲より少ない場合は、試験温度が約160℃
以上で腐食速度が0.12mm/yearを超えてお
り、耐食性が低下している。また、比較材のM材におい
て、Cr当量/Ni当量が1未満の場合は、δフェライ
ト量が0%となり、総割れ長さも2.9mmと大きくな
っている。したがって、以上の結果より、TIG溶接、
MIG溶接とも本発明の溶接ワイヤによる溶接部は比較
材に比べ、耐全面腐食性が、常温から250℃までの温
度範囲で0.12mm/year以下の極めて優れた材
料であり、さらに、総割れ長さも比較材に比べ非常に短
く、耐溶接高温割れ性が優れた材料であることが明らか
である。なお、表1、2、3中の※印は本発明の範囲外
の比較材の化学組成及び試験結果を示している。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】
【表3】
【0030】
【発明の効果】従来採用されてきた濃硫酸用溶接ワイヤ
は、温度条件によって使い分けて使用されてきた。これ
に対し、以上説明したように本発明によれば、従来不可
能であった常温から250℃までの広い温度範囲で腐食
速度が0.12mm/year以下の優れた耐食性を有
し、かつ耐溶接割れ性にも優れ、最小限の合金添加とし
たので経済性にも優れ、産業上の効果は極めて顕著であ
る。
は、温度条件によって使い分けて使用されてきた。これ
に対し、以上説明したように本発明によれば、従来不可
能であった常温から250℃までの広い温度範囲で腐食
速度が0.12mm/year以下の優れた耐食性を有
し、かつ耐溶接割れ性にも優れ、最小限の合金添加とし
たので経済性にも優れ、産業上の効果は極めて顕著であ
る。
【図1】開先形状を示す側面図である。
【図2】腐食試験片の斜視図である。
【図3】バレストレイン試験方法の概要を示す説明図、
(a)は平面図、(b)は側面図である。
(a)は平面図、(b)は側面図である。
1・・・母材
2・・・溶接金属
3・・・試験片
4・・・曲げ治具
5・・・ビード
6・・・TIGトーチ
7・・・ヨーク
Claims (2)
- 【請求項1】 重量%で、 C: 0.005%以上、0.05%以下 Si:5.0%以上、8.0%以下 Mn:0.1%以上、2.0%以下 P: 0.02%以下 S: 0.005%以下 Cr:18.0%以上、28.0%以下 Ni:18.0%以上、26.0%以下 N: 0.02%以上、0.3%以下 Al:0.05%以下 O: 150ppm以下 を含有し、残りがFe及び不可避不純物よりなり、かつ
Cr当量=Cr(wt%) +1.5×Si(wt%) 、Ni当量
=Ni(wt%) +0.5×Mn(wt%) +30×C(wt%) +
30×N(wt%) とした場合にCr当量/Ni当量比が
1.0以上、1.4以下であり、かつ含有成分をppm
で表示した[S+O](ppm)<180であることを
特徴とする耐濃硫酸腐食性に優れ、かつ耐溶接割れ性に
優れた高Siオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイ
ヤ。 - 【請求項2】 重量%で、 C: 0.005%以上、0.05%以下 Si:5.0%以上、8.0%以下 Mn:0.1%以上、2.0%以下 P: 0.02%以下 S: 0.005%以下 Cr:18.0%以上、28.0%以下 Ni:18.0%以上、26.0%以下 N: 0.02%以上、0.3%以下 Al:0.05%以下 O: 200ppm以下 を含有し、残りがFe及び不可避不純物よりなり、かつ
Cr当量=Cr(wt%) +1.5×Si(wt%) 、Ni当量
=Ni(wt%) +0.5×Mn(wt%) +30×C(wt%) +
30×N(wt%) とした場合にCr当量/Ni当量比が
1.0以上、1.4以下であり、さらにCa、Ceの1
種あるいは2種をそれぞれ0.001%以上、0.03
%以下含有し、かつ含有成分をppmで表示した[S+
O−0.8×Ca−0.3×Ce](ppm)<40で
あることを特徴とする耐濃硫酸腐食性に優れ、かつ耐溶
接割れ性に優れた高Siオーステナイト系ステンレス鋼
溶接用ワイヤ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15876591A JPH058084A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 耐濃硫酸性高Siオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15876591A JPH058084A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 耐濃硫酸性高Siオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH058084A true JPH058084A (ja) | 1993-01-19 |
Family
ID=15678852
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15876591A Withdrawn JPH058084A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 耐濃硫酸性高Siオーステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH058084A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012250255A (ja) * | 2011-06-02 | 2012-12-20 | Nippon Yakin Kogyo Co Ltd | 溶接用ステンレス鋼 |
KR101356866B1 (ko) * | 2011-12-26 | 2014-01-28 | 주식회사 포스코 | 내식성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조방법 |
JP2015155116A (ja) * | 2015-03-20 | 2015-08-27 | 日本冶金工業株式会社 | 溶接用ステンレス鋼の肉盛方法 |
-
1991
- 1991-06-28 JP JP15876591A patent/JPH058084A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012250255A (ja) * | 2011-06-02 | 2012-12-20 | Nippon Yakin Kogyo Co Ltd | 溶接用ステンレス鋼 |
KR101356866B1 (ko) * | 2011-12-26 | 2014-01-28 | 주식회사 포스코 | 내식성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조방법 |
JP2015155116A (ja) * | 2015-03-20 | 2015-08-27 | 日本冶金工業株式会社 | 溶接用ステンレス鋼の肉盛方法 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980903 |