JPH10317107A - ノンバックシールド溶接用ステンレス鋼管 - Google Patents

ノンバックシールド溶接用ステンレス鋼管

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JPH10317107A
JPH10317107A JP14468197A JP14468197A JPH10317107A JP H10317107 A JPH10317107 A JP H10317107A JP 14468197 A JP14468197 A JP 14468197A JP 14468197 A JP14468197 A JP 14468197A JP H10317107 A JPH10317107 A JP H10317107A
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JP
Japan
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stainless steel
steel pipe
welding
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JP14468197A
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English (en)
Inventor
Katsuji Tsujiku
克二 都竹
Hajime Morishita
一 森下
Masayuki Tokita
正行 鴇田
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Nippon Metal Industry Co Ltd
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Nippon Metal Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 給水や給湯などの水関連配管に使用するステ
ンレス鋼構成のステンレス鋼管に係わり、特にバックシ
ールドなしで溶接できるオーステナイト系ステンレス鋼
管である。 【解決手段】 このステンレス鋼管20は、重量%で、
C:0.08%以下、Si:2.00%以下、Mn:2.00
%以下、Ni:8.00〜16.00%、Cr:16.00〜
21.00%、Mo:1.50%以下、Cu:4.00%以
下、N:0.20%以下、残部が不可避不純物とFeから
なるオーステナイト系ステンレス鋼管を使用し、その両
端部を当接してバックシールドなしの突き合わせ溶接で
溶接部19を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、給水や給湯などの
屋内配管から民生用及び工業用の給水や給湯機器などの
水関連配管に使用できるステンレス鋼管に係わり、特に
バックシールドなしで溶接できるノンバックシールド溶
接用ステンレス鋼管に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この給水や給湯、給湯機器類に使
用するステンレス鋼管は、一般に耐食耐熱鋼のSUS3
04などのオーステナイト系ステンレス鋼が採用されて
いる。しかし、溶接によりこれら管内に溶接酸化スケー
ルがあると、水道水に含まれる塩化物が腐食の原因とな
り、しばしば応力腐食割れによる漏水事故が発生するこ
とがある。
【0003】この解決策として、管内面の溶接酸化スケ
ールの生成を防止するため、管内外面にアルゴンガスな
どのシールドガスを封入(バックシールド)或いはシー
ルドガスを噴射して溶接を施すティグ溶接(TIG溶
接)などによる溶接方法が知られている。
【0004】上記溶接方法の一例を図2、図3により説
明すると、図2のステンレス鋼管1は、ステンレス鋼製
の直管2,3をティグ溶接して構成している。図示のよ
うに直管2,3の両端部をキャップ4,5で被嵌し、一
方のキャップ5の口金6に注入管7の先端部を被嵌して
直管2,3内にシールドガスを封入する。そして、この
内部に封入したシールドガスの雰囲気の中でティグ溶接
機8で直管2,3の当接部に溶接部9を形成し、シール
ドガスにより、ステンレス鋼管1内に応力腐食割れの原
因である溶接酸化スケールが生成するのを防止してい
る。
【0005】図3のステンレス鋼管12は、同様直管
2,3で構成するが、両端部にキャップを被嵌せずに、
注入管7を直管2,3の溶接位置内に配し、先端部に複
数のガス噴出口13を備える噴出部14を設けてシール
ドガスを噴射し、内部を噴射したシールドガスの雰囲気
の中で溶接部9を形成する例である。また、図示省略す
るが、屈曲部には、エルボ管などを介在して溶接する
が、この溶接には、ポジショナー、ホルダーなどの保持
具や栓体などの封印材が必要である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記ティグ溶接など突
き合わせ溶接によるステンレス鋼管によれば、使用する
給湯管の鋼種と溶接方法の両面から次のような欠点があ
る。 使用する鋼種として、耐食耐熱鋼のSUS304な
どのオーステナイト系ステンレス鋼鋼管では、溶接部に
生じた酸化スケールは、それ自体がすき間を形成して食
孔を発生しやすい他、スケール直下にCr欠乏層を生
じ、腐食が生じやすい。 上記食孔腐食を起点として応力腐食割れが発生する
と、ステンレス鋼管は短時間で漏洩の原因となることが
多い。 突き合わせ溶接方法では、上記キャップやポジショ
ナー、ホルダーなどの用具の他に、高価なシールドガス
やガス用器具が必要であり、しかも溶接工程数が多くな
り、シールドガスが十分であるかの確認も難しい。 ステンレス鋼管内部の溶接部におけるバックシール
ド状況の確認に検査機器が必要となるため、作業現場で
の検査・確認が難しい。 ステンレス鋼管の最終結合部は、バックシールドで
きないため、ボルト・ナットで機械的に結合する作業が
加わるし、締め忘れによる漏水が生じ、信頼性に欠け
る。
【0007】本発明は、このような課題を解決したもの
であり、応力腐食割れに対して強く、食孔に対しても十
分に対応でき、しかもバックシールド作業自体が不要な
給水や給湯などの屋内配管から民生用及び工業用の給水
や給湯機器などの水関連配管に使用できる広い用途を備
えるステンレス鋼管を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るノンバックシールド溶接用ステンレス
鋼管は、重量%で、C:0.08%以下、Si:2.00%
以下、Mn:2.00%以下、Ni:8.00〜16.00
%、Cr:16.00〜21.00%以下、Mo:1.50%
以下、Cu:4.00%以下、N:0.20%以下、残部が
不可避不純物とFeからなるオーステナイト系ステンレ
ス鋼構成のステンレス鋼管であることを特徴とし、この
ステンレス鋼管は、その両端部を当接してバックシール
ドなしで突き合わせ溶接することを特徴とするものであ
る。
【0009】
【作用】本発明によれば、Si、Mo及びCuなどの元
素の添加量を調整したオーステナイト系ステンレス鋼を
使用するため、バックシールドなしで突き合わせ溶接な
どの溶接により給水や給湯などの水関連配管を構成でき
る。また、その応力腐食割れや食孔にも強く、かつ加工
性、溶接性に優れたものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面により具体的
に説明する。図1は、本発明に係るステンレス鋼管の溶
接状態を示す説明図である。
【0011】本発明のステンレス鋼管は、上記するよう
に従来使用している耐食鋼のSUS304などのオース
テナイト系ステンレス鋼では、溶接部に生じた酸化スケ
ール直下のCr欠乏層を防止するため、Crよりも酸化
しやすいSiを添加することが有効であること。応力腐
食割れを防止するためには、初期のすきま腐食を防止す
ることが極めて重要であることから、Moの添加が効果
的であること。さらに、本発明者らが実施した上記ステ
ンレス鋼管を塩化マグネシウムを用いた各種実験によれ
ば、Cu及びSiは応力腐食割れを抑制し、特にCuは
比較的希薄な塩化水溶液環境で応力腐食割れの抑制に効
果的であること確認したことなどを考慮した上、さらに
本発明者らが種々研究した結果、応力腐食割れや食孔に
も強く、かつ比較的安価で、加工性、溶接性に優れたス
テンレス鋼を開発した。
【0012】このステンレス鋼は、オーステナイト組織
であり、化学組成は、次の通りである。重量%で、C:
0.08%以下、Si:2.00%以下、Mn:2.00%以
下、Ni:8.00〜16.00%、Cr:16.00〜21.
00%以下、Mo:1.50%以下、Cu:4.00%以
下、N:0.20%以下、残部が不可避不純物とFeから
なるオーステナイト系ステンレス鋼を管構成にしてあ
る。
【0013】これら各成分元素の添加理由及びその範囲
を規定した理由は、次の通りである。 (1) Crは、ステンレス鋼の耐食性を高めるため最も有
効な元素であり、特にオーステナイト系ステンレス鋼の
耐食性を考慮すると、Cr量は10%以上必要である
が、本発明では、16.00〜21.00%の範囲とすると
良い。
【0014】(2) Cは、オーステナイト系ステンレス鋼
では、一般に溶接時の熱影響部の耐食性が劣化し、上記
するように特に、温水においては、当該部に食孔が発生
しやすく、また、この食孔が応力腐食割れを誘発するこ
とが多い。この傾向はC量が増加すると敏感になるた
め、本発明では、この点を考慮してCは0.08%以下と
すると良い。Mnは、材料の内部性状を考慮して2.00
%以下としてある。
【0015】(3) Niは、加工性を良くするためであ
り、オーステナイト組織が安定する方がよい。このた
め、Niは8.00〜16.00%までの範囲の添加が良
い。Cuは、上記するように耐食性を向上する元素であ
り、多量に添加すると、オーステナイト相への完全固溶
が困難になり、熱間加工性を害するため、4.00%以下
が良い。Siはステンレス鋼の特性に関連するが、製造
上の安易さを考慮して2.00%以下とし、MoはCrと
共にステンレス鋼の耐食孔性、耐すきま腐食及び耐酸性
の向上に最も有効な添加元素であるが、価格面を考慮し
て1.50%以下の範囲とすると良い。
【0016】上記ステンレス鋼構成の直管17,18を
使用して、図1に示すように突き合わせて、直管17,
18の内部にシールドガスを封入或いは噴射を省略し
た。バックシールドなしのノンバックシールド状態で、
溶接機8で直管17,18の外周からシールドガスを噴
射した雰囲気の中で突き合わせ溶接を施し、溶接部19
を形成したステンレス鋼管20を得た。図1のステンレ
ス鋼管20は、直管同士の例であるが、エルボ管と直管
或いはエンボス管同士などの異形管を含む溶接も同様に
ノンバックシールド状態で突き合わせ溶接を施すことが
できる。また、ノンバックシールド状態で、ティグ溶接
機でシールドガスを噴射した雰囲気の中でティグ溶接を
施して良い。
【0017】次に、本発明者らが実施した応力腐食割れ
(SCC)についての試験結果を説明する。試料には、
本発明に係るステンレス鋼管(以下本発明品という)と
SUS304(以下比較品という)を使用し、オークク
レーブ試験により評価した。試料のパイプの寸法は、本
発明品が22.22φ×0.8t×50Lmm、比較品は2
0Su×50Lmmを使用し、突き合わせティグ溶接と
し、本発明品はノンバックシールド状態、比較品はバッ
クシールド状態で行い、本発明品については溶接条件を
3つに分けて実施した。また、本発明品の溶接条件は、
強が25A、標準が15A、弱が8Aの電流値で行い、
溶接機の速度は、175mm/minで行った。表1に
表すオートクレーブ試験条件は、200ppmCl-
120°Cであり、試料数は3個使用し、評価はSC
C、割れ及び食孔の有無を調査した。
【0018】
【表1】
【0019】上記試験結果を表2及び3に示し、割れ及
び食孔は10倍程の拡大鏡で確認した。
【0020】
【表2】
【0021】
【表3】
【0022】参考写真1、2は、試験後に酸洗(15%
硝酸+5%弗化水素酸、室温、60分間)して拡大鏡て
観察した腐食部分の写真であり、参考写真1は本発明
品、参考写真2は比較品である。
【0023】
【参考写真1】
【0024】
【参考写真2】
【0025】この試験結果によれば、本発明品には、食
孔及び割れの発生が全ての試料に認められなかった。比
較品は、全ての試料について外周溶接ビート付近に、食
孔を起点とした割れの発生が認められた。
【0026】つまり、この試験結果により、本発明者ら
は、次の諸点を知見した。 本発明品では、バックシールドなしで溶接しても割
れの発生が認められないこと。 比較品では、全ての試料の外周溶接ビート付近に、
食孔を起点とした割れが発生したこと。 比較品が1日で割れたのに対し、本発明品は30日
間で割れの発生が認められず、本発明品は、比較品の3
0倍以上割れの発生が遅いと考えられること。この結
果、本発明品は、従来のSUS304構成のステンレス
鋼管に比べ、バックシールドなしで突き合わせ溶接を施
しても、耐SCC性は優れていることが確認できた。
【0027】
【発明の効果】以上構成の本発明に係るステンレス鋼管
は、Si、Moなどの元素の添加量を調整したオーステ
ナイト系ステンレス鋼を使用するため、バックシールド
なしで突き合わせ溶接などの溶接により給水や給湯など
の水関連配管を構成できる。このため、上記する用具、
多量のシールドガスやシールドガス用器具などが不要と
なり、また、バックシールド作業自体が不要であり、そ
の溶接作業が簡便となる。
【0028】さらに、本発明のステンレス鋼管は、上記
オーステナイト系ステンレス鋼構成を使用したため、そ
の応力腐食割れや食孔にも強い耐食性に優れ、かつ比較
的安価で、加工性、溶接性にも優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るステンレス鋼管の溶接状態を示す
説明図。
【図2】従来例の溶接状態を示す説明用断面図。
【図3】同異なる溶接状態を示す説明用断面図。
【符号の説明】
19 溶接部 20 ステンレス鋼管

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、C:0.08%以下、Si:2.
    00%以下、Mn:2.00%以下、Ni:8.00〜16.
    00%、Cr:16.00〜21.00%以下、Mo:1.5
    0%以下、Cu:4.00%以下、N:0.20%以下、残
    部が不可避不純物とFeからなるオーステナイト系ステ
    ンレス鋼構成のステンレス鋼管であることを特徴とする
    ノンバックシールド溶接用ステンレス鋼管。
  2. 【請求項2】 上記ステンレス鋼管は、その両端部を当
    接してバックシールドなしで突き合わせ溶接することを
    特徴とする請求項1記載のノンバックシールド溶接用ス
    テンレス鋼管。
JP14468197A 1997-05-19 1997-05-19 ノンバックシールド溶接用ステンレス鋼管 Pending JPH10317107A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1044756A2 (en) * 1999-04-02 2000-10-18 Nippon Sanso Corporation Stainless steel pipe and joining method thereof
WO2008120409A1 (ja) * 2007-03-29 2008-10-09 Nisshin Steel Co., Ltd. 溶接構造温水容器用フェライト系ステンレス鋼および温水容器

Cited By (3)

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