JPS61123497A - Filler metal - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To prevent pitting corrosion and gap corrosion of a watertight structure in an invironment containing chlorine ions by applying two phase stainless steel of austenite and ferrite,whose base is Cr having excellent sea water resistance, to only a corrosion-proof object part. CONSTITUTION:The composition of a filler metal of a buildup weld zone of a corrosion-proof object part of a water tight structure consisting of carbon steel, low alloy steel or austenite stainless steel is as mentioned below. That is to say, it consists of 23-28 Cr, 3-8Ni, 1-3Mo,<0.08C,<2Si,<2Mn, by wt%, and Fe and an inevitable impurity as the balance. Also, two-phase stainless steel of austenite and ferrite having 40-60% ferrite is used.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、炭素鋼、低合金鋼又はオーステナイト系ステ
ンレス鋼などの鋼種に対応し、防食対象個所の肉盛溶接
する際に使用される溶加材に関する。Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention is applicable to steel types such as carbon steel, low-alloy steel, or austenitic stainless steel, and is applicable to welding of corrosion-protected areas. Regarding filling materials.

（従来の技術） オーステナイト系ステンレス鋼は諸性質が優れてｌ！Ｐ
シ、装置材料として広く供用されてきたが、海水などの
塩素イオンＣｄ、−を含む環境では孔食、隙間腐食など
の局部腐食を生じるという欠点がある。・ 約２５　％　Ｏｒ　　を基とするオーステナイト０とフ
ェライト（ロ）の両相が共存する２相ステンレス鋼は耐
食性に優れてオリ、これらの欠点を補うことができるが
、強度が高く加工が困難であったり、組織が不安定であ
ったりして製造コストが高く、高価である。(Prior art) Austenitic stainless steel has excellent properties! P
Although it has been widely used as a material for equipment, it has the disadvantage of causing local corrosion such as pitting corrosion and crevice corrosion in environments containing chlorine ions, such as seawater.・ Duplex stainless steel based on about 25% Or, in which both austenite and ferrite coexist, has excellent corrosion resistance and can compensate for these drawbacks, but it has high strength and is difficult to process. The manufacturing cost is high because the structure is unstable and the manufacturing cost is high.

従って、水密構造物の防食方法として２相ステンレスを
肉盛溶接することが考えられるが、溶接金属は溶加材と
母材とが溶は合って形成されるので２相ステンレスの溶
加材が母材に希釈されて組成が変わってしまう。そのた
め肉感の１層目は所望の２相組織を得にくく、２相組織
を得るためには何層も肉盛りを重ねる必要があシ、構造
物の寸法変形の問題や、工数が多くかかり経済的でない
などの問題がある。Therefore, overlay welding of two-phase stainless steel may be considered as a corrosion prevention method for watertight structures, but since the weld metal is formed by melting the filler metal and the base metal, the filler metal of two-phase stainless steel is It is diluted into the base material and its composition changes. For this reason, it is difficult to obtain the desired two-phase structure in the first layer of fleshy texture, and in order to obtain the two-phase structure, it is necessary to build up many layers, which causes problems of dimensional deformation of the structure and requires a large number of man-hours, making it economical. There are problems such as not being accurate.

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、海水などの塩素イオンＣＺ−を含む環境にか
けろ水密構造物の孔食や隙間腐食の発生防止のために、
耐海水性の優れる約２５％Ｏｒを基とするオーステナイ
トＱ）、フェライトに）の２相ステンレス鋼を、防食対
象個所だけに適用することができ、かつ安価で、しかも
上記従来法のような欠点のない溶加材を提供しようとす
るものであるう （問題点を解決するための手段） 本発明は、構造物の防食対象個所を、肉盛溶接によシ耐
海水性の優れる２相ステンレス鋼とするに際し、母材の
溶込みを考えて予め溶加材のＣｒ　含有量を増しておく
ことＫよシ、少ない溶接パスで肉盛溶接部を２相組織化
すること、すなわち、肉盛溶接金属は溶加材が母材に薄
められて新たな組成となるので、肉盛溶接後に約２５　
％　（！ｒ　　を基とするオーステナイ）（ｒ）、フェ
ライト←）の２相組織が得られるように溶加材の組成を
設定するものである。すなわち本発明は炭素鋼、低合金
鋼又はオーステナイト系ステンレス鋼と溶融してなる溶
着金属の組成が、Ｃｒ；２３〜２８チ（重量％、以下同
じ）、Ｎ１：３〜８チ、ＭＯ；１〜５ｅＩ１１及びｃ　
：　ａｏ　ａｓ以下、Ｓｌ；２−以下、Ｍｎ：　２　％
以下ならびにその他の不可避的不純物により構成され、
かつフェライトが４０〜６０ｑＩＩのオーステナイト会
フェライトの２相ステンレス鋼となるようにしたことを
特徴とする溶加材である。(Problems to be Solved by the Invention) The present invention aims to prevent the occurrence of pitting corrosion and crevice corrosion in watertight structures exposed to environments containing chlorine ions CZ- such as seawater.
Duplex stainless steel with austenitic Q) and ferrite based on approximately 25% Or, which has excellent seawater resistance, can be applied only to the areas to be protected against corrosion, is inexpensive, and does not have the drawbacks of the conventional methods mentioned above. (Means for solving the problem) The present invention aims to provide a filler metal that is free from corrosion by overlay welding the corrosion-protected areas of a structure using two-phase stainless steel that has excellent seawater resistance. When making steel, it is better to increase the Cr content of the filler metal in advance in consideration of penetration into the base metal, and to create a two-phase structure in the overlay weld with a few welding passes. The weld metal has a new composition as the filler metal is diluted with the base metal, so after overlay welding, the
The composition of the filler metal is set so as to obtain a two-phase structure of % (!r based on austenite) (r), ferrite←). That is, in the present invention, the composition of the weld metal formed by melting carbon steel, low alloy steel, or austenitic stainless steel is Cr: 23 to 28 inches (weight %, same hereinafter), N1: 3 to 8 inches, MO: 1 ~5eI11 and c
: ao as or less, Sl: 2- or less, Mn: 2%
Consists of the following and other unavoidable impurities:
The filler metal is characterized in that it is a duplex stainless steel of austenitic ferrite with ferrite of 40 to 60qII.

本発明は、海水熱交、海洋構造物、船舶、海水配管など
の海水関連装置や、化学工業反応装彎、公害防止機器な
どで塩素イオンＣＺ″″を含む環境で供用されろ水密構
造物の製作Ｋ、有利に適用することができる。The present invention is applicable to seawater-related equipment such as seawater heat exchangers, marine structures, ships, and seawater piping, chemical industry reaction systems, pollution prevention equipment, etc., which are used in environments containing chlorine ion CZ''. Manufacture K can be advantageously applied.

本発明は、水密構造物の鋼種に対応して、防食対象部の
肉盛溶接部がＯｒ’、　２５〜２８　ｖｔ％。In the present invention, depending on the steel type of the watertight structure, the overlay welded portion of the part to be protected against corrosion is Or', 25 to 28 vt%.

ｘ＋；　３〜８　ｗｔチ、Ｍｏ：　１〜５　ｗｔチ及び
ａ　：　（ＬＯ８ｖｔ％以下、８凰：　２　ｖｔｑ１１
以下、Ｍｎ：　２　ｗｔ％以下ならびにその他年可避的
不純物よシなる組成でフェライトに）が４０〜６０チの
オーステナイトケ）、フェライト＠）２相ステンレス鋼
となるような溶加材であって、水密構造物の対象部分が
Ｏｒ：　５ｖｔ％以下、Ｍｌ：　５　ｗｔ％以下、Ｍｏ
：　２　ｗｔ％以下、Ｃ；α１６　ｖｔ％以下、Ｂｔ：
　２　ｙｔｌ以下、Ｍｎ：２ｗｔ％以下の炭素鋼または
低合金鋼のときは溶加材はＣｒ：　２　ａ５〜４７ｗｔ
％、　Ｍｌ：　Ｏ〜１３５ｖｔチ、Ｍｏ：　０〜ａ　５
　ｗｔ％とし、対象部分がＣｒ：１５〜２０ｗｔ％、Ｍ
弓７〜１２　ｗｔ＄、Ｍｏ；Ｏ〜３　ｖｔ％、Ｃ；　Ｑ
、　０８　ｖｔ％以下、Ｓｉ；２ｗｔ％以下、Ｍｎ；　
２　ｗｔｔｓ以下を主成分とするオーステナイト系ステ
ンレス鋼のときけ、溶加材はｍｒ：　２５〜５７　ｗｔ
％、Ｎｉ；　０〜９　ｗｔ％ＸＭｏ：　Ｏ〜ＩＩＬ　５
　ｗｔ％としていずれも母材の溶込み率を１０〜４０％
とすることにより、母材と溶加材とが溶は合って形成さ
れる溶接金属の３組成及びγ、αの比率を制御して２相
ステンレス鋼とする。x+; 3-8 wt Chi, Mo: 1-5 wt Chi and a: (LO8vt% or less, 8 凰: 2 vtq11
Hereinafter, Mn: 2 wt% or less and other unavoidable impurities are used as a filler metal that becomes ferrite, 40 to 60% austenite, ferrite, and duplex stainless steel. , the target part of the watertight structure is Or: 5vt% or less, Ml: 5wt% or less, Mo
: 2 wt% or less, C; α16 vt% or less, Bt:
For carbon steel or low alloy steel with Mn: 2wt% or less, the filler metal is Cr: 2a5~47wt
%, Ml: O~135vt, Mo: 0~a 5
wt%, and the target part is Cr: 15-20wt%, M
Bow 7-12 wt$, Mo; O-3 vt%, C; Q
, 08 vt% or less, Si; 2wt% or less, Mn;
For austenitic stainless steel whose main component is less than 2 wtts, the filler metal is mr: 25-57 wt.
%, Ni; 0-9 wt%XMo: O-IIL 5
In both cases, the penetration rate of the base metal is 10 to 40% as wt%.
By doing so, the three compositions and the ratios of γ and α of the weld metal formed by melting the base metal and the filler metal are controlled to form a duplex stainless steel.

溶接方法は通常の被覆アーク溶接、Ｔ工Ｇ溶接、Ｍｌ溶
接、プラズマ溶接などで施工できる。溶加材は棒状、ワ
イヤ状などで添加したり、対象面に板状の溶加材を敷い
てその上から溶接アークを当てて溶融させたシすること
が可能である。Welding can be carried out by conventional covered arc welding, T-type G welding, Ml welding, plasma welding, etc. The filler metal can be added in the form of a rod or wire, or it can be melted by laying a plate-shaped filler metal on the target surface and applying a welding arc over it.

得られた表層部は適当な寸法形状に切削加工して供用す
ればよいが、熱処理を施したり、さらに２相ステンレス
鋼を肉盛りすることも可能である。The obtained surface layer portion may be cut into an appropriate size and shape for use, but it is also possible to heat-treat it or to overlay it with duplex stainless steel.

（作用） 溶接金属の組成は母材の組成と溶加材の組成及び双方の
溶接金属への溶込み率によって決まる。表層部を完全に
融合させるためには母材の溶込み率は１０％以上とする
必要があシ、また母材の溶込み率が増すと溶加材の・：
ｒ等の含有量を増す必要があり、多すぎると経済的でな
いので溶込み率は４０１１でに抑見る。溶込み率は母材
温度、溶接入熱などを適当に選ぶことによって通常の方
法で容易に制御できる、母材は一般に海水環境でよく使
用されるｒ；１５〜２０　ｗｔ％ＸＮｌ：　７〜１２ｗ
ｔチ、ＭＯ；０〜５　ｗｔ％程度を含有するＪ工Ｓ　５
Ｕ８３０４．５ＵＥ１３１６　　及びこれらに相当する
鍛鋼、鋳鋼などのオーステナイト系ステンレス鋼を対象
とするが、本発明溶加材は、表層部が２組ステンレス鋼
組織になるものならば、その母材の組成は特に限定され
ない。また、表層部の防食が図れることから炭素鋼、低
合金鋼などのような耐海水性は著しく劣るが安価な材料
を使用することも可能である。(Function) The composition of the weld metal is determined by the composition of the base metal, the composition of the filler metal, and the penetration rate of both into the weld metal. In order to completely fuse the surface layer, the base metal penetration rate must be 10% or more, and as the base metal penetration rate increases, the filler metal...
It is necessary to increase the content of r, etc., and if it is too large, it is not economical, so the penetration rate is suppressed to 4011. The penetration rate can be easily controlled in the usual way by appropriately selecting the base metal temperature, welding heat input, etc. The base metal is generally used in seawater environments r: 15-20 wt%XNl: 7-12w
J-S 5 containing about 0 to 5 wt% of MO;
The target is U8304.5UE1316 and equivalent austenitic stainless steels such as forged steel and cast steel, but if the filler metal of the present invention has a two-set stainless steel structure in the surface layer, the composition of the base metal can be Not particularly limited. Further, since the surface layer can be protected from corrosion, it is also possible to use inexpensive materials such as carbon steel and low alloy steel, which have significantly inferior seawater resistance.

母材がＣｒ：　１５〜２０　ｖｔ％ＸＮｌ：　７〜１２
ｗｔ％、Ｍｏ；　ｏ〜３ｗｔ％、　ｃ　：　ａ、　ｏ　
８　ｗｔ％以下、ＳＩ：　２　ｗｔ％以下、Ｍｎ：　２
　ｗｔ％以下を主成分とするオーステナイト系ステンレ
ス鋼であって母材の溶込み率を１０〜４０チに制御する
ときは、溶加材はｒｒ：　２５〜５７　ｖｔ％、Ｎｉ　
ｅ、　Ｏ〜９　ｗｔ％、Ｍｏ：　Ｏ〜ＦＬ　５　ｗｔ％
、Ｃ：　０．０８　ｗｔ％以下、ｓＢ２　ｖｒｔ％以下
、Ｍｎ；　２　ｖｔ％以下とすればよい。オた、母材が
Ｃｒ：　３　ｗｔ％以下、ｌｌ：５ｖｔ％以下、Ｍｏ；
　２　ｗｔ％以下、Ｃ：　［Ｌｌ　６　ｗｔ％以下、ｓ
！：２ｗｔ％以下、Ｍｕ：　２　ｗｔ％以下を主成分と
する炭素鋼もしくは低合金鋼であって、母材の溶込み率
で１０〜４０１％に制御するときは、溶加材はｃｒ：　
２５．５〜４７　ｗｔ％ＸＮｌ：　Ｏ〜１１５　ｖｔ％
、ｌｄ。Base material is Cr: 15-20 vt%XNl: 7-12
wt%, Mo; o~3wt%, c: a, o
8 wt% or less, SI: 2 wt% or less, Mn: 2
When controlling the penetration rate of the base metal to 10 to 40 in an austenitic stainless steel whose main component is less than wt%, the filler metal is rr: 25 to 57 vt%, Ni
e, O~9 wt%, Mo: O~FL5 wt%
, C: 0.08 wt% or less, sB2 vrt% or less, Mn: 2 vt% or less. Also, the base material is Cr: 3 wt% or less, ll: 5 vt% or less, Mo;
2 wt% or less, C: [Ll 6 wt% or less, s
! : 2 wt% or less, Mu: 2 wt% or less as a main component of carbon steel or low alloy steel, and when controlling the penetration rate of the base metal to 10 to 401%, the filler metal is cr:
25.5-47 wt%XNl: O-115 vt%
,ld.

；０〜ａ５Ｗｔｑ６、ｃ　；　ｔ３．　Ｑ　５　ｖｔ９
６以下、８１：２ｖｔ％以下、Ｍｎｏ　２　ｖｔチ以下
とすればよい。;0~a5Wtq6,c; t3. Q 5 vt9
6 or less, 81:2vt% or less, Mno 2 vtchi or less.

以下、本発明の溶接金属の組成限定理由及びその効果に
ついて述べる。Ｃｒ　は不動態皮膜を形成して耐食性を
向上させる。耐海水性を向上するには２５　Ｗｔ−以上
必要である。一方、Ｏｒはフェライト＠）形成元素であ
るため２８％を超えるとフェライトに）が多くなりすぎ
２組組織を維持しにくくなるので、Ｃｒ　は２゛３〜２
８チの範囲とする。旧　はオーステナイトケ）形成元素
であり、多すぎても少なすぎても２組組織のバランスを
こわすので３〜８　ｖｔ％とする。ｔた、Ｎ１　　は耐
孔食性を向上させる効果がある。Ｍ。The reason for limiting the composition of the weld metal of the present invention and its effects will be described below. Cr forms a passive film and improves corrosion resistance. 25 Wt- or more is required to improve seawater resistance. On the other hand, since Or is a ferrite forming element, if it exceeds 28%, the amount of ferrite becomes too large and it becomes difficult to maintain the two-set structure.
The range is 8 inches. It is an austenite-forming element, and if it is too much or too little, the balance of the two-set structure will be disturbed, so the content is set at 3 to 8 vt%. Additionally, N1 has the effect of improving pitting corrosion resistance. M.

はｃｒ　　と同様にフェライト＠）形成元素であるとと
もに孔食及び隙間腐食を防止するので１〜５ｗｔ％とす
る。Ｃはｏｒ化合物を形成してフェライト←）やオース
テナイトケ）中にＣｒ　欠乏領域をつくるのでα０８　
ｖｔ％以下とする。Ｓ！及びＭｎは肉盛溶接部の欠陥発
生を抑止するが、耐食性向上の効果は無いのでそれぞれ
２　Ｗｔｆｙ以下とする。この′ような組成でフェライ
ト＠）：４０〜６０チのフェライト＠）、オーステナイ
）　（７５２相ステンレス鋼溶接金属は不動態皮膜が安
定で優れた耐海水性を有する。フェライト＠）：４０〜
６゜チの範囲から外れるとフェライト（ロ）が多過ぎて
も少な過ぎても、Ｏｒ、　ｃなどの両相中での拡散、均
一化が容易でなく不動態皮膜が破壊されやすくなってし
まい、孔食や隙間腐食などの局部腐食が発生しやすい傾
向になる。Like cr, it is a ferrite forming element and prevents pitting corrosion and crevice corrosion, so it is set at 1 to 5 wt%. C forms an or compound and creates a Cr-deficient region in ferrite←) and austenite←), so α08
vt% or less. S! Although Mn and Mn suppress the occurrence of defects in overlay welds, they do not have the effect of improving corrosion resistance, so they are each set at 2 Wtfy or less. With this composition, ferrite@): 40~60 ferrite@), austenite) (752 phase stainless steel weld metal has a stable passive film and excellent seawater resistance. Ferrite@): 40~
If it is outside the 6° range, whether there is too much or too little ferrite (b), it will not be easy to diffuse and make it uniform in both phases such as Or and C, and the passive film will be easily destroyed. , localized corrosion such as pitting corrosion and crevice corrosion tends to occur.

表１は活性化した３５℃の人工海水中（３チＮａ’Ｊ！
　＋１／２０　Ｍ　Ｎａ！ｓ０４＋活性炭）に試験片を
１４日間浸漬１−て隙間腐食試験を行った結果を示す。Table 1 shows activated artificial seawater at 35°C (3-chi Na'J!
+1/20 M Na! The results of a crevice corrosion test performed by immersing a test piece in s04+activated carbon for 14 days are shown below.

すなわち、低合金鋼の表層部を本発明溶加材によって肉
盛溶接して、２組組織と１−た後、第１図に示すような
大小２枚の試験板Ａ、Ｂを切出し、図示のようＫＡ、Ｂ
をテフロン製ボルドーナツトで締めつけて実際に隙間を
形成し、上記活性化した人工海水中に浸漬して腐食発生
状況を調べた。That is, after overlaying the surface layer of low alloy steel with the filler metal of the present invention and forming two sets of structures, two large and small test plates A and B as shown in Fig. 1 were cut out. Like KA, B
was tightened with a Teflon bolt donut to actually form a gap, and then immersed in the activated artificial seawater to examine the occurrence of corrosion.

肉盛溶接金属部は２組とも腐食の発生はなく、同様に行
った２相ステンレス鋼板材（母材）及びオーステナイト
系ステンレス鋼板材（母材）と比較すると肉盛溶接部は
オルステナイト系ステンレス鋼板材より耐隙間腐食性に
優れ、２相ステンレス鋼板材と同等であった。There was no corrosion in the overlay welded metal parts of the two sets, and compared with the duplex stainless steel sheet material (base material) and the austenitic stainless steel sheet material (base material) that were similarly performed, the overlay welded parts were made of orstenitic stainless steel. It had better crevice corrosion resistance than steel plate material and was equivalent to duplex stainless steel plate material.

表１ ０：腐食なし、×：腐食Table 1 0: No corrosion, ×: Corrosion

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は、本発明溶加材の効果を確認するために作製し
た試験片の概要を説明するだめの図である。 復代理人　　内　１）　　明 復代理人　　萩　原　亮　−FIG. 1 is a diagram illustrating the outline of a test piece prepared to confirm the effect of the filler metal of the present invention. Sub-agents 1) Meifuku agent Ryo Hagiwara -

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 炭素鋼、低合金鋼又はオーステナイト系ステンレス鋼と
溶融してなる溶着金属の組成が、Ｃｒ；２３〜２８％（
重量％、以下同じ）、Ｎｉ；３〜８％、Ｍｏ；１〜５％
、及びＣ；０．０８％以下、Ｓｉ；２％以下、Ｍｎ；２
％以下ならびにその他の不可避的不純物により構成され
、かつフェライトが４０〜６０％のオーステナイト・フ
ェライトの２相ステンレス鋼となるようにしたことを特
徴とする溶加材。The composition of the weld metal obtained by melting carbon steel, low alloy steel, or austenitic stainless steel is Cr; 23 to 28% (
weight%, the same applies hereinafter), Ni: 3 to 8%, Mo: 1 to 5%
, and C; 0.08% or less, Si; 2% or less, Mn; 2
% or less and other unavoidable impurities, and is characterized by being an austenite-ferrite duplex stainless steel containing 40 to 60% ferrite.