JPS60180685A - クラツド材 - Google Patents
クラツド材Info
- Publication number
- JPS60180685A JPS60180685A JP3538084A JP3538084A JPS60180685A JP S60180685 A JPS60180685 A JP S60180685A JP 3538084 A JP3538084 A JP 3538084A JP 3538084 A JP3538084 A JP 3538084A JP S60180685 A JPS60180685 A JP S60180685A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cladding
- welding
- base metal
- laminate
- base material
- 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
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/06—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of high energy impulses, e.g. magnetic energy
- B23K20/08—Explosive welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/001—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は耐食性、接合性に優れたクラツド材に関する
。
。
ある金属を他の金属で全面的に被覆する方法は金属の耐
食性を増加させる等の手段として利用されている。この
うちこれらの金属の境界面が冶金的に接合しているもの
をクラッドと称し肉盛法、圧延法、爆着法等により形成
される。
食性を増加させる等の手段として利用されている。この
うちこれらの金属の境界面が冶金的に接合しているもの
をクラッドと称し肉盛法、圧延法、爆着法等により形成
される。
例えば原子炉圧力容器の内面に対しては腐食損傷防ｄ−
，を目的として肉盛溶接施工がなされることが多い。こ
の肉盛溶接施工の代表的従来技術であるサブマージドア
ーク溶接を第１図に示す。
，を目的として肉盛溶接施工がなされることが多い。こ
の肉盛溶接施工の代表的従来技術であるサブマージドア
ーク溶接を第１図に示す。
第１図は圧力容器の母材１上にステンレス鋼のワイヤ２
を用いて肉盛溶接を行っている状態を示したものである
。電極はワイヤ２であり、フラツクス３の中でアーク溶
解して、溶着金属４となる。ところが素材としてのワイ
ヤ２に比べ、それを肉盛溶接した後の溶着金属４の結晶
粒界の耐食性は低下していることが多く、肉盛溶接施工
の本来の目的を達していないことが多い。なお図中符号
５は溶接電源、６はワイヤ給送用ローラ、７はモータ、
８はコントローラである。
を用いて肉盛溶接を行っている状態を示したものである
。電極はワイヤ２であり、フラツクス３の中でアーク溶
解して、溶着金属４となる。ところが素材としてのワイ
ヤ２に比べ、それを肉盛溶接した後の溶着金属４の結晶
粒界の耐食性は低下していることが多く、肉盛溶接施工
の本来の目的を達していないことが多い。なお図中符号
５は溶接電源、６はワイヤ給送用ローラ、７はモータ、
８はコントローラである。
下記の第１表は低合金＠５Ａ５０８０１３の肉材上に、
肉盛したステンレス鋼溶接金属の成分をワイヤの成分と
共に示したものである。肉盛溶接金風の１層目材はＪ工
Ｓ規格のＺ ３２２１のＤ ３０９Ｌに相当する溶接材
料であり、２層目材は同じ規格のＤ ３０８ＬまたはＪ
工Ｓ規格の２３３２２のＹＢ ３０４Ｌ相当の材料であ
る。
肉盛したステンレス鋼溶接金属の成分をワイヤの成分と
共に示したものである。肉盛溶接金風の１層目材はＪ工
Ｓ規格のＺ ３２２１のＤ ３０９Ｌに相当する溶接材
料であり、２層目材は同じ規格のＤ ３０８ＬまたはＪ
工Ｓ規格の２３３２２のＹＢ ３０４Ｌ相当の材料であ
る。
第１表
第１表の炭素量を見て分るように、１層目材のワイヤｌ
−Ａの炭素量は低く、ｏ、０１８重量％であるが、溶着
された後には０．０５５重量％と増大している。２層目
材についてもワイヤ２−Ａの炭素量は０．０１４重量％
と叶いにもかかわらす溶着金属では０．０３’７重量％
と２倍になっている。
−Ａの炭素量は低く、ｏ、０１８重量％であるが、溶着
された後には０．０５５重量％と増大している。２層目
材についてもワイヤ２−Ａの炭素量は０．０１４重量％
と叶いにもかかわらす溶着金属では０．０３’７重量％
と２倍になっている。
肉盛溶接金属の炭素量の増大の原因はワイヤ金属の含有
量よりも十倍以上も高い炭素量を持つた低合金鋼の希釈
の影響と、フラックスからの混入にある。
量よりも十倍以上も高い炭素量を持つた低合金鋼の希釈
の影響と、フラックスからの混入にある。
最近、ステンレス鋼５ＵＳ３０４の粒界腐食及び応力腐
食割れの原因に関する研究で、一般的に知られるように
なった事柄の−っは、材料中の炭素が結晶粒界でクロム
と結びつき、クロム炭化物０’ｒ２．Ｏ，を形成する際
に生じる結晶粒界近傍でのクロム枯渇現象、すなわち鋭
敏化が有害であるというものである。この鋭敏化を防止
するには低炭素化が有効であることも明らかになってき
た。
食割れの原因に関する研究で、一般的に知られるように
なった事柄の−っは、材料中の炭素が結晶粒界でクロム
と結びつき、クロム炭化物０’ｒ２．Ｏ，を形成する際
に生じる結晶粒界近傍でのクロム枯渇現象、すなわち鋭
敏化が有害であるというものである。この鋭敏化を防止
するには低炭素化が有効であることも明らかになってき
た。
第１表に示した試験材の耐食性を評価した結果を第２図
に示す。用いた試験法は硫酸−硫酸第２試験（ストラウ
ス試験、Ｊ工５Ｇｏ５７５、但し試験時間は７２時間に
している）である。試験結果も粒界腐食アタック深さか
らめた粒界侵食速度（μｍ／ｈ）で表わした。試験結果
を見て分るように、１層目も２層目もワイヤ金属自体の
耐食性は優れているのに対し、溶着金属では粒界の耐食
性が低下している。この主な原因は材料の炭素量で、あ
ると考えられる。
に示す。用いた試験法は硫酸−硫酸第２試験（ストラウ
ス試験、Ｊ工５Ｇｏ５７５、但し試験時間は７２時間に
している）である。試験結果も粒界腐食アタック深さか
らめた粒界侵食速度（μｍ／ｈ）で表わした。試験結果
を見て分るように、１層目も２層目もワイヤ金属自体の
耐食性は優れているのに対し、溶着金属では粒界の耐食
性が低下している。この主な原因は材料の炭素量で、あ
ると考えられる。
上述のように、ワイヤを完全に溶解し、溶着して行く方
法を用いる限り、溶接法が異っても有害な炭素量の増加
はさけられず耐食性の低下は避けられない。
法を用いる限り、溶接法が異っても有害な炭素量の増加
はさけられず耐食性の低下は避けられない。
他方、爆発溶接（爆着）によるクラッド溶接方法は合せ
材の全体を溶解せず母材との接合界面のみを溶解するの
で、クラッド本体の炭素量の増加を生じることがなく、
耐食性上は、良い施工法と考えられる。
材の全体を溶解せず母材との接合界面のみを溶解するの
で、クラッド本体の炭素量の増加を生じることがなく、
耐食性上は、良い施工法と考えられる。
第３図はこの爆発溶接方法を示したものである。母材１
とそれに接合する材料゛゛（合せ材）９との間に適当な
隙間１０をあけて平？ｊに配置する。
とそれに接合する材料゛゛（合せ材）９との間に適当な
隙間１０をあけて平？ｊに配置する。
合せ拐９の上に緩゛衝材１１を配置し、さらにこの上に
火薬１２を乗せ、その一端から起爆する。燈発力によっ
て合せ材９は母材１に高速度で衝突して接合する。なお
符号１３は爆発方向を示す。
火薬１２を乗せ、その一端から起爆する。燈発力によっ
て合せ材９は母材１に高速度で衝突して接合する。なお
符号１３は爆発方向を示す。
漆発溶接後の合せ材９と母材１の間の結合は、爆発時の
高圧によって冶金的結合となる。
高圧によって冶金的結合となる。
ところがこの爆発溶接法を低合金鋼の母材の上にステン
レス−板を接合するのに使用したとき、現実には局所的
はく離を生じて問題になることがある。この原因は爆発
溶接不良のためであるが、高融点の材料同士を爆発溶接
するときに生じ易い技術的難点である。
レス−板を接合するのに使用したとき、現実には局所的
はく離を生じて問題になることがある。この原因は爆発
溶接不良のためであるが、高融点の材料同士を爆発溶接
するときに生じ易い技術的難点である。
この発明は以上の問題点に鑑み、耐食性、接合性を向上
させるようにしたクラッド施工を施した材料（以下「ク
ラツド材」と称する）を提供することにある。
させるようにしたクラッド施工を施した材料（以下「ク
ラツド材」と称する）を提供することにある。
要するにこの発明は母材と合せ材との間にこれら母材と
合せ材の融点よりも低い融点の材料から成る中間材を配
置し爆着により形成したクラツド材である。
合せ材の融点よりも低い融点の材料から成る中間材を配
置し爆着により形成したクラツド材である。
次にこの発明の詳細な説明に先立って第４図に各金属の
溶融温度を示し、この発明を構成するに至った経過を説
明する。
溶融温度を示し、この発明を構成するに至った経過を説
明する。
第４図はステンレス鋼、ニッケル基材料及び鉄基材料の
融点を示したものである。圧力容器に用いられる低合金
鋼は純鉄の融点とほぼ同等で約１５３０℃であり、表中
に示した材料中、最も高い融点をもっている。クラツド
材又は合せ材として使用されるステンレス鋼は約１４０
０６Ｃ前後の比較的高い融点を有している。
融点を示したものである。圧力容器に用いられる低合金
鋼は純鉄の融点とほぼ同等で約１５３０℃であり、表中
に示した材料中、最も高い融点をもっている。クラツド
材又は合せ材として使用されるステンレス鋼は約１４０
０６Ｃ前後の比較的高い融点を有している。
爆発溶接の接合は高圧による圧着で接合してゆくもので
あるが、ミクロ的には母材の表面と合せ材の表面を構成
している金属原子同士が、その原子１１旧−タ；まで接
近して、金属結合を生じるためである。この現象は丁度
、金属材料中に方向の異なる結晶粒が結びついているの
と同様の状態を示す。さらには、母材と合せ材の接合界
面だけが、高圧によって溶解したということができる。
あるが、ミクロ的には母材の表面と合せ材の表面を構成
している金属原子同士が、その原子１１旧−タ；まで接
近して、金属結合を生じるためである。この現象は丁度
、金属材料中に方向の異なる結晶粒が結びついているの
と同様の状態を示す。さらには、母材と合せ材の接合界
面だけが、高圧によって溶解したということができる。
したがって爆発溶接の接合性は母材と合せ材の接合界面
をいかに溶解しやすくして、原子間隔の単位にまで母材
と合せ材の表面の金属原子を近づけるかが、重要な技術
的課題となる。
をいかに溶解しやすくして、原子間隔の単位にまで母材
と合せ材の表面の金属原子を近づけるかが、重要な技術
的課題となる。
この技術的課題を解決するには、母材と合せ材との間に
、それらよりも低い融点を有する中間材を配置すれば良
いことが明らかになった。
、それらよりも低い融点を有する中間材を配置すれば良
いことが明らかになった。
第４図に示したニッケル基材料のインコネル６０１、ハ
ステロイＢ及びモネル４００の合金は、ステンレス鋼よ
りも約５０℃から１００℃も低い融点を有し、鉄基の母
材及びステンレス鋼の金山。
ステロイＢ及びモネル４００の合金は、ステンレス鋼よ
りも約５０℃から１００℃も低い融点を有し、鉄基の母
材及びステンレス鋼の金山。
せ材への接合性も良好であり、中間材として適している
ことが確認できた。
ことが確認できた。
第５図及び第６図はこの発明に係るクラツド材の形成方
法を示したものである。低合金鋼たる５Ａ５０８０１３
の母材１に隙間１５を介して中間材となるモネル４００
（６６，５％Ｎｉ −３１，’５％Ｃｕ−Ｆθ）の板１
６を置き、さらに合せ材となるステンレス鋼３１６Ｌの
板９を適度な隙間１７を設けて配置する。さらに合せ材
９の上には緩衝材１１と火薬１０を配置する。なお、こ
のとき中間材１６の板厚は０．５ｍｎ＋であり、合せ板
９の板厚は２ｍｍとした。
法を示したものである。低合金鋼たる５Ａ５０８０１３
の母材１に隙間１５を介して中間材となるモネル４００
（６６，５％Ｎｉ −３１，’５％Ｃｕ−Ｆθ）の板１
６を置き、さらに合せ材となるステンレス鋼３１６Ｌの
板９を適度な隙間１７を設けて配置する。さらに合せ材
９の上には緩衝材１１と火薬１０を配置する。なお、こ
のとき中間材１６の板厚は０．５ｍｎ＋であり、合せ板
９の板厚は２ｍｍとした。
ここで、中間材や合せ材の板厚の決定の仕方について述
べておく。先づ、中間材の板厚について述べる。板厚は
火薬の種類や量の差による爆発力の大小によっても影響
を受けるが、爆発力を一定と考えた場合、理論的には板
の母材への衝突エネルギーは板厚の逆数に比例するので
板厚が薄ければ簿いほど良いことになる。ところが板厚
が薄いと一般に爆発溶接の接合部分における断面の波状
模様がしばしば見られる。すなわち母材側と接合材の境
界が波状となり、その波の高さが０．２ｍｍまで達する
場合がある。したがって爆発溶接による接合力の面から
は、板厚が薄くほど良いが、接合部分の波状模様発生防
止の点からは０．２ｍｍ以上の板厚とする必要があり、
これ以下であると母材が露出してしまう虞れがある。ま
た合せ材が中間材の上から、同時に爆発溶接され、合せ
利と中間材の間でも同様な波状模様が形成されるので、
この現象による中間材の破れ全防ぐために、中間材の板
厚は約０．５ｍｍ以上が実用的である。・他方、合せ利
の板厚は上述の考え方によって、０．２ｍｍ以上であれ
ば良いことになるが、この合せ材については腐食性の環
境に置かれるので腐食代を考慮する必要がある。合せ材
は耐粒界腐食性の材料であるため、粒界腐食を考える必
要はないが、酸化スケール生成による腐食代は十分考慮
しておく必要がある。合せ利の酸化速度が、例えば最大
０、１ｍｍ ／ ｙｅａｒであった場合、２０年の使用
に耐えるには約２ｍｍであれば良い。以上の点を考慮し
て中間材や合せ材の板厚を決定すれば良い。
べておく。先づ、中間材の板厚について述べる。板厚は
火薬の種類や量の差による爆発力の大小によっても影響
を受けるが、爆発力を一定と考えた場合、理論的には板
の母材への衝突エネルギーは板厚の逆数に比例するので
板厚が薄ければ簿いほど良いことになる。ところが板厚
が薄いと一般に爆発溶接の接合部分における断面の波状
模様がしばしば見られる。すなわち母材側と接合材の境
界が波状となり、その波の高さが０．２ｍｍまで達する
場合がある。したがって爆発溶接による接合力の面から
は、板厚が薄くほど良いが、接合部分の波状模様発生防
止の点からは０．２ｍｍ以上の板厚とする必要があり、
これ以下であると母材が露出してしまう虞れがある。ま
た合せ材が中間材の上から、同時に爆発溶接され、合せ
利と中間材の間でも同様な波状模様が形成されるので、
この現象による中間材の破れ全防ぐために、中間材の板
厚は約０．５ｍｍ以上が実用的である。・他方、合せ利
の板厚は上述の考え方によって、０．２ｍｍ以上であれ
ば良いことになるが、この合せ材については腐食性の環
境に置かれるので腐食代を考慮する必要がある。合せ材
は耐粒界腐食性の材料であるため、粒界腐食を考える必
要はないが、酸化スケール生成による腐食代は十分考慮
しておく必要がある。合せ利の酸化速度が、例えば最大
０、１ｍｍ ／ ｙｅａｒであった場合、２０年の使用
に耐えるには約２ｍｍであれば良い。以上の点を考慮し
て中間材や合せ材の板厚を決定すれば良い。
第６図は第５図に示した爆発溶接前の合せ材装置構造の
一端から起爆した様子を示したものである。爆発によっ
て合せ材９と中間材１６は、ある角度をもって母材に高
速度で激しく衝突する。
一端から起爆した様子を示したものである。爆発によっ
て合せ材９と中間材１６は、ある角度をもって母材に高
速度で激しく衝突する。
第２表は上述の材種以外に種々の組合せを試験すること
により作成した試験材のクラッド部の粒界腐食特性を示
したものであり、硫酸−硫酸銅試験により調べた結果を
まとめて示したものである。
により作成した試験材のクラッド部の粒界腐食特性を示
したものであり、硫酸−硫酸銅試験により調べた結果を
まとめて示したものである。
当然のことながら、合せ材は爆発溶接によって全体が溶
けたわけではないので、粒界腐食の原因となる有害な炭
素量の上昇は起らない。よって爆着後の合せ材、すなわ
ちクラツド材は全て、粒界侵食速度がＯ，１μｍ ／
ｈ以下の優れた耐イヤの粒界腐食試験結果を示す線図、
第３図は従来の爆発溶接施工法を示す概略図、第４図は
ステンレス鋼、ニッケル基及び鉄基の各種材料の融点を
示す線図、第５図はこの発明の実施例たる爆発溶接の各
材料の配置図、第６図はこの発明になるクラッド４オの
爆発溶接時の状況を示す図である。
けたわけではないので、粒界腐食の原因となる有害な炭
素量の上昇は起らない。よって爆着後の合せ材、すなわ
ちクラツド材は全て、粒界侵食速度がＯ，１μｍ ／
ｈ以下の優れた耐イヤの粒界腐食試験結果を示す線図、
第３図は従来の爆発溶接施工法を示す概略図、第４図は
ステンレス鋼、ニッケル基及び鉄基の各種材料の融点を
示す線図、第５図はこの発明の実施例たる爆発溶接の各
材料の配置図、第６図はこの発明になるクラッド４オの
爆発溶接時の状況を示す図である。
１・・・・・・母材
９・・・・・・合せ利
１６・・・・・・中間材
第１図
第３図
１
第４図
第５図
ｎ
第６図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 母材に対して合せ材を爆着するものにおいて、母
材ヒ合せ材との間に、これら母材及び合せ材のうち少く
とも一方よりも融点の低い中間材料を介在配置させたこ
とを特徴とするクラツド材。 ２、畑着前の合せ材の板厚を約０．２ｍｍ以上、中間材
の板厚を約０．５ｍｍ以上としたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のクラツド材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3538084A JPS60180685A (ja) | 1984-02-28 | 1984-02-28 | クラツド材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3538084A JPS60180685A (ja) | 1984-02-28 | 1984-02-28 | クラツド材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60180685A true JPS60180685A (ja) | 1985-09-14 |
Family
ID=12440289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3538084A Pending JPS60180685A (ja) | 1984-02-28 | 1984-02-28 | クラツド材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60180685A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63112085A (ja) * | 1985-10-30 | 1988-05-17 | インペリアル・ケミカル・インダストリ−ズ・ピ−エルシ− | 複合、積層金属板を冶金的に結合する方法及び複合、積層金属板 |
| JP2009541059A (ja) * | 2006-06-20 | 2009-11-26 | パルサー・ウェルディング・リミテッド | 第１および第２の金属被加工物を高い圧力／高い速度によって溶接または接合する方法、ならびにそれによって作製される製造品 |
| JP2014079800A (ja) * | 2012-10-18 | 2014-05-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | クラッド材補修方法 |
-
1984
- 1984-02-28 JP JP3538084A patent/JPS60180685A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63112085A (ja) * | 1985-10-30 | 1988-05-17 | インペリアル・ケミカル・インダストリ−ズ・ピ−エルシ− | 複合、積層金属板を冶金的に結合する方法及び複合、積層金属板 |
| JP2009541059A (ja) * | 2006-06-20 | 2009-11-26 | パルサー・ウェルディング・リミテッド | 第１および第２の金属被加工物を高い圧力／高い速度によって溶接または接合する方法、ならびにそれによって作製される製造品 |
| JP2014079800A (ja) * | 2012-10-18 | 2014-05-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | クラッド材補修方法 |
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