JPS60121098A - オ−ステナイト系ステンレス鋼肉盛溶接における水素はくり割れ防止方法 - Google Patents

オ−ステナイト系ステンレス鋼肉盛溶接における水素はくり割れ防止方法

Info

Publication number
JPS60121098A
JPS60121098A JP22846083A JP22846083A JPS60121098A JP S60121098 A JPS60121098 A JP S60121098A JP 22846083 A JP22846083 A JP 22846083A JP 22846083 A JP22846083 A JP 22846083A JP S60121098 A JPS60121098 A JP S60121098A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
welding
hydrogen
stainless steel
austenitic stainless
build
Prior art date
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.)
Pending
Application number
JP22846083A
Other languages
English (en)
Inventor
Junji Tateishi
立石 順治
Shozaburo Nakano
中野 昭三郎
Koichi Yasuda
功一 安田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
Priority to JP22846083A priority Critical patent/JPS60121098A/ja
Publication of JPS60121098A publication Critical patent/JPS60121098A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053Fe as the principal constituent
    • B23K35/308Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent
    • B23K35/3086Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent containing Ni or Mn

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】 技術分野 オーステナイト系ステンレス鋼肉盛り溶接を内面に施し
た炭素鋼又は低合金鋼製圧力容器におけする水素脆性割
れの有利な回避に関してこの明細書で述べる技術内容は
、この柚の肉盛り溶接技法の有利な改良を与えようとす
るものである。
背景技術 石油精製工業における直接脱硫装置や、ハイドロクラッ
カーなどの反応容器内面には耐食性を考慮し、オーステ
ナイトステンレス鋼が肉盛り溶接される。
これらの反応容器は、高温高圧水素雰囲気で使用される
ため、その間母材および肉盛り金属中に水素が吸蔵され
る。そこでシャットダウンの冷却時に母材と肉盛り金属
の境界部に水素が濃化することに起因した水素脆性割れ
(以下水素はく少割れという)が発生することがあり、
問題となっている。また今後の石炭液化装置の反応容器
などでは更に厳しい水素雰囲気で使用されるため耐水素
はぐり割れ性の良好な肉盛り溶接方法が望まれている0 従来技術と問題 さて耐水素はく9割れに対しては特開昭54−7174
6号公報にフェライト系ステンレス鋼k 一層目に肉盛
りする方法、また特開昭54−107458号公報に母
材と同じ成分系でNb ’1含有する肉盛り金属を一層
目に溶接する方法、さらに特開昭55−117562号
公報には、マルテンサイト’に含むオーステナイト系ス
テンレス鋼の肉盛り溶接を行う方法がそれぞれ開示され
ている0 しかしこれらの方法は全て2層盛りを基本とし、耐腐食
性の考慮において0r18重量係(以下単にチで示す〕
以上を含むオーステナイト系ステンレス鋼を2層目に肉
盛溶接しなければならず・ここに必要な溶接材、+4費
、溶接施工時間が厖大となる不利が著しい。
一層盛り溶接で耐水素はくり割れの良好な肉盛り方法が
望まれる所以である0 発想の端緒 発明者らは肉盛り金属の化学成分が耐水素はく9割れ性
に及ぼす影響について検討し、その結果第1層目の肉盛
り金属化学成分のうちでN量が耐水素はぐり割れ性に大
きく影響し内盛シ金属のN°量が0.08%以上を含む
肉盛9溶接を行えば面1水素1はくり割れ性が改善され
ることを見い出した。
この実験の内容についてまず説明する。
板厚100 mmの2′/4Or−IM。鋼板上((、
表1のごとく肉盛り金属のN量全0.0218〜Q、2
45%の範囲にわたり種々に変えたSUS 808タイ
プのオーステナイト系ステンレス鋼を1層盛り肉盛り溶
接した試験片を作製したO ことに用いた溶接方法は、現在広く使用されている帯状
電極(SUS 809 L 0.4X 7571Lm 
)による水平エレクトロスラグ肉盛り溶接とし、肉盛9
金椙のN量は表2に示したN量の異なるSUS 809
L(WlおよびWZ)と、窒化マンガン鉄および窒化ク
ロムを添加した高GaF2タイグ(GaF、52%。
Al2O,l %、Sin、 12%、0a011%)
の焼成型フラックスとの組合せによシ調整した。
表1に示す化学成分になる肉盛p試験片は、695℃×
20時間の熱処理後、407711g X 5Q mm
”X 100 mm’に加工後500℃X 200 k
V/cIn の水素雰囲気のオートクレーブにて24時
間水素チャージを行い、空冷後、72時間たってから超
音波探傷により水素はくり割れの有無を確認した。
その結果の1例を宍1に掲げたように肉盛り金棺のN量
が0.08%未満では水素はくう割れが発生するのに反
し、O,OS〜0.20 %の範囲では発生しないこと
が判明し、これは母材からの浸炭により生じる粒界−の
炭化物析出がNによって抑制されたためとみられるが、
N量が0.200 %をこえると肉盛金属中にブローホ
ールが発生し、好1しくないことが明らかとなったので
ある。
発明の目的 上記知見に基き、オーステナイト系ステンレス鋼の肉盛
9溶接に↓るライニング−が施されて水素雰囲気で使用
される圧力容器類における水素はくり割れのとくに有利
な解決を与えることが、この発明の目的である。
発明の構成 この発明は、炭素鋼又は低合金鋼を主体に組立てた圧力
容器の内面にオーステナイト系ステンレス鋼を肉盛シ溶
接するに当たり、該肉盛り溶接層1)10:0.1%以
下、Si : 1.0 %U下、Mn : 8.0チ以
下、Qr : 17.O〜28.0%、Nx : 7.
U 〜15.0チ、MO: 0.4%以下オヨびNb 
; 1,0%以下、全含み、かつN : 0.08〜0
.20%を含有する組成に成り)しかも下記式により計
算されたデルタフェライト−iFが−2,0〜20.0
俤となるものとするこ°とから成るオーステナイト系ス
テンレス鋼肉盛シ溶接における水素はぐり割れ防止方法
である。
F’=3.2xOr、−2,5XN16q −24,7
ここに1元素配号?併記した係記号にて、その元素の成
分量を重量%であられすものとして、0roq−チ央十
%M。+ 1.5 X SSi+0.5 X%NbN1
eq−%N4+3ux%O+13UX%N+0.5X%
都とする。
この発明においてオーステナイト系ステンレス鋼肉盛り
溶接層の成分組成を限定する理由は次のとおりである。
Ofは・多くなるほど耐食性を劣化させるので0.1係
以下に制限する必要がある。
5ifi−は、溶接時の脱酸作用に有効であり、溶接ス
ラグからの還元作用でも混入するが、多過ぎるとシグマ
相脆化を促進させ、耐食性も劣化させるため、1.0係
以下に押える必要がある。
Mn量は、溶接時の耐高温割れ性の面で寄与するが、多
過ぎると機械的性質が低下するため8.0係以下に定め
た。
Cr量は、4食性のため17.0%以上を必要とするが
、28.0%をこえると熱処理を行な゛うとシグマ相脆
化がおこるため28.0%以下にする必要があるO Ni景は、耐食性のため7.0%以上必袂であるが、1
5.0 % ’gこえると完全オーステナイト組織とな
り1溶接時に高温割れをおこしやすくなるため、15.
0%以下にする必要がめる。
Moは鋼板からの希釈により肉盛り金属中に含まれるこ
とがあるが、多過ぎるとシグマ相脆化を促進するため0
.4−以下に定めた。
Nbは、とくに低炭素の場合には効JP:は少ないlこ
め腐食環境によっては、積極的に添加しないことが多い
。しかし炭素量が多く、かつ腐食環境の厳しい場合には
、Nbを積極的に添加し、炭素全炭化Nbで固定させる
ことがある。この場合のNb童は8×Cチ以上は必要で
あるが、1.0%をこえるとシグマ相脆化を生じるため
、1.0%以下に制限する。
Hf4についてはすでにのべlcところに従い0.08
〜0.20係の範囲が必要である。
次にデルタフェライト量は、溶接時の高温割れン:防止
するために必要であって、下記式からめたフェライト量
Fが−2,0%以上あれば高温割れは発生しない、−万
Fが+20.0チをこえるとシグマ相の生成が促進し熱
処理によシ脆化するためF≦H,Oqbにする必要があ
る。
F= 8.2xOr、−2,5XNieq−24,7た
だし Creq ” % Or+%Mo+1.5X%Si+0
.5X%NbNi、q=JNi+80X%0+80X%
N+0.5X%M。
とし、元素記号を併記した係記号は、核元素の成分量を
指すものとする。
さて炭素鋼又は低合金鋼とオーステナイト系ス°テンレ
ス鋼のような異種金属の肉盛り溶接では、溶接方法や溶
接条件の如何によって母材の希釈率が変υ、肉盛り金属
の化学成分も影響されるが、とくに帯状電極を用いた上
掲エレクトロスラグ溶i (ESW)のほか、同様の帯
状電極を用いるサブマージアーク溶接(SAW)法や、
被着アーク溶接(SMAW )法において溶接条件にち
がいはあっても母材上への肉盛シ金属の化学成分および
デルタフェライト量がこれらにつきすでに掲げた範囲内
であれば耐水素はくシ割れ性に効果がみられた。
なおこの発明でとくに重要なNの添加方法としては、帯
状電極や溶接用ワイヤのN量全多くすることまたこれに
加えて、組合せフラックスや被覆剤中に窒化物を添加す
ることによって、肉盛り金属のN量を調整しても効果は
同じであった。
添加する窒化物としては、さきに述べfC,重化マンガ
ン鉄や窒化クロムの他に、窒化けい素、石灰窒素など一
肉盛り金属の化学成分を満足できる窒化物であれば全て
使用できる。
実 施 例 4皮厚ILIOmmのASTM A387 Gr 22
 C1gの2/4Cr−IM。銅板に表2の化学成分の
肉盛り金属を一層盛りおよび2層盛りにて肉&9溶接し
た0溶接方法は、帯状電極(0,4X 15(lL?i
 ) k用いたエレクトロスラグ肉盛り溶接(ESW)
、また帯状電極(0,4x75mm)を用いたサブマー
ジアーク肉盛り溶接(SAW )および被覆アーク溶接
(SMAW)の8種類を適用しfc。
なおESWおよびSAWに用いた帯状電極は表2におい
てすでに掲げたWB〜W8を用いた。
次にb;swの7ラツクスはOaF 55 % Sl!
20819%、5in−1% 、 Oao 18 % 
k主成分とする原料后・溶製、粉砕し、2UX150メ
ツシユに整粒した溶融型フラックスと、OaF、50%
、AJ20825飴、S1010%、M、010%が主
成分で窒化クロム粉を4%添加して水ガラスで造粒、焼
成し、11X200メツシユに整粒した焼成型フラック
スの2種類を用いた。
またSAW用のフラックスはMy080%、aaO20
係、AI!20820%、sio、20%、GaF25
 % −(r主成分とする焼成型フラックスを用いた。
帯状電極を用いた肉盛り溶接の溶接条件は、ESW S
AWともに溶接電流1200〜2500 A X電圧2
5〜80V溶接速度15〜28 cn1/分で行った。
被覆アーク溶接は、石灰窒素を5係添加したライム系の
JISD 809L、 4.0mmφ(71)ステ7レ
ス鋼被覆アーク溶接棒を用い、溶接電流150Aで溶接
を行った。
上記各肉盛り溶接施工層の鋼板は、何れも695℃X2
0時間の熱処理後、水素はくり割れ試験片・ASME 
Sea IXによる側曲げ試験片およびJIS G。
57りにもとすく硫酸−硫酸銅腐食試験片を採取し、各
種試験に供した。
試験片の一般形状を第1図に示し、1は肉盛り金属、2
は母材(A 887 Gr22 ) テ;6 ル。
なお水素はくり割れ試験は500℃・200 k4/l
ynの水素雰囲気のオートクレーブ内で24時間水素チ
ャージを行ない、空冷後超音波探傷法によりはくり割れ
の有無について確認を行ったO 各試験片の肉盛シ金属の化学成分とデルタフェライト量
Fを表8に掲げ、各試験の結果を表4に示す〇 笑施例Bl−B6では溶接方法、肉盛り層数に関係なく
、水素はぐり割れはなく、側曲は試験結果、腐食試験結
果ならびに溶接性ともに良好であって、健全な肉盛り金
属が得らねだ。
これに対し比較例のB7はN創不足で水素はぐり割れ金
生じ、B8はN i過多でブローホールができ、またB
9はNi、Or不足のため、粒界腐食割れ′fr:起し
、さらにBIOは、Qr過多のため側曲げ試験で開口割
れを来し、B11は第1層のテルタラエライ)F値が低
すぎて1高温割i″L全生じた。
発明の効果 この発明によればオーステナイト系ステンレス鋼肉盛り
溶接によるライニングの必要性能に何らの問題もなく、
水素はくシ割れの的確な防止が実現される0
【図面の簡単な説明】
第1図は試験片の外観図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 炭素鋼又は低合金鋼を生体に組立てた圧力容器の内
    面にオーステナイト系ステンレス鋼を肉盛り溶接するに
    当たシ、該肉盛p溶接層が c:o、’を車量%以下 S土:1.0重量%以下 Mn:8.o重量係以下 Or : 17.0〜28.0重量係 Niニア、o〜15.0重量係 MO: 0.4重量qb以下および Nb : 1.0重量%以下 全含みかつN : 0.08〜0.20重量%を含有す
    る組成に成り、しかも下記式によシ計算されたデルタフ
    ェライトi−Fが−2,0〜2U、O%となるものとす
    ることを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼肉盛
    り溶接における水素はくり割れ防止方法 記 F −s、z−×aroq−2,5X N1oq−24
    ,7ここに、元素記号を併記した%記号にて、その元素
    の成分量を重量%であられすものとして、 Or e q−%Qr十%MO+1.5X%Si+o、
    5x%NbNi、−%Ni十aox%O+80X%N+
    0.5X%Mnとする。
JP22846083A 1983-12-05 1983-12-05 オ−ステナイト系ステンレス鋼肉盛溶接における水素はくり割れ防止方法 Pending JPS60121098A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22846083A JPS60121098A (ja) 1983-12-05 1983-12-05 オ−ステナイト系ステンレス鋼肉盛溶接における水素はくり割れ防止方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22846083A JPS60121098A (ja) 1983-12-05 1983-12-05 オ−ステナイト系ステンレス鋼肉盛溶接における水素はくり割れ防止方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60121098A true JPS60121098A (ja) 1985-06-28

Family

ID=16876830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22846083A Pending JPS60121098A (ja) 1983-12-05 1983-12-05 オ−ステナイト系ステンレス鋼肉盛溶接における水素はくり割れ防止方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60121098A (ja)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6247458A (ja) * 1985-08-26 1987-03-02 Kobe Steel Ltd 高温高圧水素雰囲気下で使用される耐水素アタツク性圧力容器
JP2004324800A (ja) * 2003-04-25 2004-11-18 Nippon Steel Corp 高圧水素ガス用タンク及び配管
CN103154291A (zh) * 2010-09-29 2013-06-12 新日铁住金不锈钢株式会社 奥氏体系高Mn不锈钢及其制造方法和使用该钢的构件
EP2692887A1 (en) * 2011-03-31 2014-02-05 Kubota Corporation Cast austenitic stainless steel
EP2737972A1 (en) * 2012-11-28 2014-06-04 Sandvik Intellectual Property AB Welding material for weld cladding
CN104526167A (zh) * 2014-11-04 2015-04-22 南方增材科技有限公司 加氢反应器筒体电熔成形方法
WO2015190534A1 (ja) * 2014-06-11 2015-12-17 株式会社神戸製鋼所 肉盛溶接金属及び機械構造物
WO2015190574A1 (ja) * 2014-06-11 2015-12-17 株式会社神戸製鋼所 肉盛溶接体
WO2016143509A1 (ja) * 2015-03-10 2016-09-15 株式会社神戸製鋼所 肉盛溶接金属及び機械構造物
CN111266713A (zh) * 2020-03-09 2020-06-12 武汉一冶钢结构有限责任公司 一种超低温304l奥氏体不锈钢焊接用的熔敷金属材料及制备方法

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6247458A (ja) * 1985-08-26 1987-03-02 Kobe Steel Ltd 高温高圧水素雰囲気下で使用される耐水素アタツク性圧力容器
JP2004324800A (ja) * 2003-04-25 2004-11-18 Nippon Steel Corp 高圧水素ガス用タンク及び配管
JP4700263B2 (ja) * 2003-04-25 2011-06-15 新日本製鐵株式会社 高圧水素ガス用タンク及び配管
CN103154291A (zh) * 2010-09-29 2013-06-12 新日铁住金不锈钢株式会社 奥氏体系高Mn不锈钢及其制造方法和使用该钢的构件
EP2692887A1 (en) * 2011-03-31 2014-02-05 Kubota Corporation Cast austenitic stainless steel
EP2692887A4 (en) * 2011-03-31 2015-01-21 Kubota Kk CASTED AUSTENITIC STAINLESS STEEL
EP2737972A1 (en) * 2012-11-28 2014-06-04 Sandvik Intellectual Property AB Welding material for weld cladding
WO2014083009A1 (en) * 2012-11-28 2014-06-05 Sandvik Intellectual Property Ab Welding material for weld cladding
US10807203B2 (en) 2012-11-28 2020-10-20 Esab Sweden Ab Welding material for weld cladding
WO2015190574A1 (ja) * 2014-06-11 2015-12-17 株式会社神戸製鋼所 肉盛溶接体
WO2015190534A1 (ja) * 2014-06-11 2015-12-17 株式会社神戸製鋼所 肉盛溶接金属及び機械構造物
JP2016000412A (ja) * 2014-06-11 2016-01-07 株式会社神戸製鋼所 肉盛溶接金属及び機械構造物
JP2016000411A (ja) * 2014-06-11 2016-01-07 株式会社神戸製鋼所 肉盛溶接体
CN104526167B (zh) * 2014-11-04 2016-08-17 南方增材科技有限公司 加氢反应器筒体电熔成形方法
CN104526167A (zh) * 2014-11-04 2015-04-22 南方增材科技有限公司 加氢反应器筒体电熔成形方法
WO2016143509A1 (ja) * 2015-03-10 2016-09-15 株式会社神戸製鋼所 肉盛溶接金属及び機械構造物
JP2016165750A (ja) * 2015-03-10 2016-09-15 株式会社神戸製鋼所 肉盛溶接金属及び機械構造物
CN107405732A (zh) * 2015-03-10 2017-11-28 株式会社神户制钢所 堆焊金属和机械结构物
CN111266713A (zh) * 2020-03-09 2020-06-12 武汉一冶钢结构有限责任公司 一种超低温304l奥氏体不锈钢焊接用的熔敷金属材料及制备方法
CN111266713B (zh) * 2020-03-09 2021-12-03 武汉一冶钢结构有限责任公司 一种超低温304l奥氏体不锈钢焊接用的熔敷金属材料及制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Castro et al. Welding metallurgy of stainless and heat-resisting steels
KR101210113B1 (ko) 내침탄성 금속 재료
US5183198A (en) Method of producing clad steel plate having good low-temperature toughness
JPH0244896B2 (ja)
US3110798A (en) Submerged arc weld metal composition
JPS60121098A (ja) オ−ステナイト系ステンレス鋼肉盛溶接における水素はくり割れ防止方法
JPS594971A (ja) 肉盛り溶接方法
JPH02182378A (ja) 高強度Cr―Mo鋼のサブマージアーク溶接施工法
JP7423395B2 (ja) オーステナイト系ステンレス鋼溶接継手の製造方法
JPH02182377A (ja) 高強度Cr―Mo鋼のガスシールドアーク溶接施工法
JPS6317038B2 (ja)
JPS61115674A (ja) 耐はく離割れ性に優れたオ−ステナイト系ステンレス鋼一層肉盛溶接方法
JPH0635615B2 (ja) 溶接部の耐食性にすぐれたフエライト系ステンレス鋼材の製法
JPH0231631B2 (ja)
JPS592740B2 (ja) 耐食・耐高温使用中脆化特性に優れた化学容器
Kelly Stainless steels
JPS5828028B2 (ja) 大電流mig溶接方法
JPS63268592A (ja) フエライト系溶接材料
WO2021153559A1 (ja) 溶接鋼管およびその製造方法
JPH06262388A (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼用被覆アーク溶接棒
JPS61123496A (ja) 耐食・耐水素剥離割れ性に優れた圧力容器
JP2642835B2 (ja) 耐海水鋼の溶接部の防食方法
JP3466303B2 (ja) 原子炉圧力容器の肉盛り溶接用ニッケル基合金およびそれを使った原子炉圧力容器
KP et al. A Review on Microstructure Development and Mechanical Properties of Fusion Welded Duplex Stainless Steels
JPS62114795A (ja) Cr−Mo系低合金耐熱鋼溶接用鋼ワイヤ