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JPH0613157B2 - Welding material for high Si austenitic stainless steel - Google Patents

Welding material for high Si austenitic stainless steel

Info

Publication number
JPH0613157B2
JPH0613157B2 JP61288284A JP28828486A JPH0613157B2 JP H0613157 B2 JPH0613157 B2 JP H0613157B2 JP 61288284 A JP61288284 A JP 61288284A JP 28828486 A JP28828486 A JP 28828486A JP H0613157 B2 JPH0613157 B2 JP H0613157B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
welding
corrosion
stainless steel
weld
present
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP61288284A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS63140795A (en
Inventor
正紘 青木
征也 和田
秀樹 宇野
了康 池田
正憲 高橋
正義 三木
勝広 坂田
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.)
Nippon Steel Corp
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
Sumitomo Metal Industries Ltd
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 Sumitomo Chemical Co Ltd, Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority to JP61288284A priority Critical patent/JPH0613157B2/en
Publication of JPS63140795A publication Critical patent/JPS63140795A/en
Publication of JPH0613157B2 publication Critical patent/JPH0613157B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、溶接材料、特に硝酸に対して優れた耐食性を
有する高Siオーステナイトステンレス鋼の溶接に適した
溶接材料に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a welding material, particularly a welding material suitable for welding high Si austenitic stainless steel having excellent corrosion resistance to nitric acid.

(従来の技術) 硝酸製造プラントの主要構成部は、高温高濃度硝酸環境
にあり、かかる環境は酸化性が極めて強く、ステンレス
鋼が過不働態状態となるため、一般のステンレス鋼では
不働態皮膜が維持出来ない。しかもそれは粒界腐食性が
著しく大きい苛酷な腐食環境でもある。
(Prior art) A major component of a nitric acid production plant is a high temperature and high concentration nitric acid environment, and such an environment is extremely oxidative and stainless steel becomes overpassivated. Cannot be maintained. Moreover, it is also a severe corrosive environment with a great intergranular corrosiveness.

このような酸化性の強い環境においては、硅酸質が耐用
性を有するため、従来、グラスライニング材が使用され
ているが、斯る材料は溶接不可能であるため、大型装置
の製作が困難であり、また脆くて衝撃に弱いなどプラン
ト保守上、重大な問題点があった。
In such an environment with strong oxidizing properties, glass lining materials have been conventionally used because silicates have durability, but since such materials cannot be welded, it is difficult to manufacture large-scale equipment. In addition, there were serious problems in plant maintenance such as brittleness and weakness against impact.

近時この種の環境での耐用性ある金属材料としては、約
4%(以下、本明細書においては特にことわりがない限
り「%」は「重量%」を意味するものとする)のSiを含
有する17%Cr−14%Ni−4%Si系のオーステナイトステ
ンレス鋼が使用されており、これは酸化性の強い環境下
に於いて表面にSiO2主体の酸化物層を形成するため、プ
ラント装置の耐用寿命と信頼性を飛躍的に向上させるこ
とが出来た。
Recently, about 4% (hereinafter, “%” means “% by weight” unless otherwise specified in the present specification) of Si as a metal material durable in this type of environment. A 17% Cr-14% Ni-4% Si-based austenitic stainless steel is used.This is because the oxide layer mainly composed of SiO 2 is formed on the surface in an environment with strong oxidizing properties. We were able to dramatically improve the service life and reliability of the equipment.

例えば、特公昭57−37669号公報に開示されているもの
はSi:2.5〜5%でCr、Niの外にTaまたはZrを10×C%〜
2.5%(1部Nbで代替可)の組成を有する濃硝酸用ステン
レス鋼である。この種の耐硝酸性ステンレス鋼はそのす
ぐれた特性から今日まで多くの使用実績があり、当業界
にあって評価を受けた材料となっている。
For example, the one disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 57-37669 has Si: 2.5 to 5% and Ta or Zr in addition to Cr and Ni at 10 × C% to
It is a stainless steel for concentrated nitric acid with a composition of 2.5% (1 part Nb can be substituted). This type of nitric acid resistant stainless steel has been used extensively to date due to its excellent properties, and is a material that has been evaluated in the industry.

(発明が解決しようとする問題点) しかし、長期の使用実績を重ねるうち、そのようなすぐ
れた耐硝酸性を示す材料にあっても溶接ビード部の腐食
穿孔問題がクローズアップされてきた。
(Problems to be Solved by the Invention) However, as the material has been used for a long period of time, the problem of corrosion perforation at the weld bead portion has been highlighted even with such materials having excellent nitric acid resistance.

すなわち、使用中に特に溶接ビード部が第3図に示すよ
うな凹凸の激しい腐食を生じ優先腐食部が貫通して溶液
の漏洩を招き重大事故を発生させるおそれがある。な
お、第3図(a)および(b)は後述するように、従来例にお
ける腐食部の金属組織の顕微鏡写真である。したがっ
て、現在では点検期間を短縮するとか、等の手段を講じ
ている。
That is, particularly during use, the weld bead portion may undergo severe corrosion with unevenness as shown in FIG. 3, and the preferential corrosion portion may penetrate to cause leakage of the solution, resulting in a serious accident. Incidentally, FIGS. 3 (a) and 3 (b) are micrographs of the metal structure of the corroded portion in the conventional example, as described later. Therefore, at present, measures such as shortening the inspection period are taken.

しかしながら、かかる手段はあくまでも対症的なもので
根本的解決にはなっておらず、またしばしば操業を中断
して点検を行わなければならないなど、コスト的にも高
価なものとなっている。
However, such a method is symptomatic and has not been a fundamental solution, and the operation is often interrupted so that the inspection is costly.

かくして、本発明の目的は、上述のような耐硝酸性ステ
ンレス鋼の溶接をする場合、その溶接ビード部における
腐食穿孔の発生を阻止し母材と同等の耐硝酸性を有する
溶接材料を提供することである。
Thus, an object of the present invention is to provide a welding material having the same nitric acid resistance as the base material, which prevents the occurrence of corrosion perforation in the weld bead when welding the nitric acid resistant stainless steel as described above. That is.

(問題点を解決するための手段) 上述のような溶接ビード部の腐食穿孔問題を解決すべ
く、種々調査研究を行った結果、以下のような知見を得
た。
(Means for Solving Problems) As a result of various investigations and studies to solve the above-described problem of corrosion piercing of the weld bead portion, the following findings were obtained.

(1)前述の耐硝酸性ステンレス鋼の溶接用に使用されて
きた溶接材料は、例えば特開昭58−154491号公報に開示
されているように、C≦0.015%、Si:5〜7%、N≦0.0
2%、C+N≦0.03%、Nb+Ta≧15×(C+N)%と、
低炭素、低窒素であって比較的多量のSiを含むものであ
った。また、Nb、Taの量についても従来は(C+N)量
に対して比較的多量に添加することが必要と考えられて
いた。
(1) The welding material that has been used for welding the above-mentioned nitric acid resistant stainless steel is, for example, as disclosed in JP-A-58-154491, C ≦ 0.015%, Si: 5 to 7%. , N ≦ 0.0
2%, C + N ≦ 0.03%, Nb + Ta ≧ 15 × (C + N)%,
It was low carbon, low nitrogen and contained a relatively large amount of Si. Further, it has been conventionally considered necessary to add a relatively large amount of Nb and Ta relative to the amount of (C + N).

(2)そこで、このような溶接材料を使って前期耐硝酸性
ステンレス鋼の溶接を行ったところ、その腐食は溶接部
の凝固偏析の結果析出するSi含有量の高い金属間化合物
Ni−Si−Nb(Ta)系に起因するものであることが明らかで
になった。
(2) Therefore, when the above-mentioned welding materials were used to weld the previous nitrate-resistant stainless steel, the corrosion was found to be the intermetallic compound with a high Si content that was precipitated as a result of the solidification segregation of the weld.
It has become clear that it is due to the Ni-Si-Nb (Ta) system.

(3)すなわち、上述のような高Si含有金属間化合物の析
出に伴い、硫酸中でのすぐれた耐食性を発揮する上で肝
要な周囲のマトリクス中のSi含有量が低下し、マトリク
スの優先腐食を伴う孔食状の腐食を惹起するのである。
(3) That is, with the precipitation of the high Si-containing intermetallic compound as described above, the Si content in the surrounding matrix, which is essential for exhibiting excellent corrosion resistance in sulfuric acid, decreases, and the preferential corrosion of the matrix It causes pitting-like corrosion accompanied by.

ここに、本発明者らは、このような孔食状腐食の防止対
策について種々検討した結果、17%Cr−14%Ni−4%Si
系材料用の溶接材料として通常用いられている共金系の
Nb+Ta入溶接材料(Nb+Ta:0.5〜1.2%添加)のNb+Ta
含有量を0.3%以下にコントロールするとともに(C+N)
に対して2×(C+N)〜6×(C+N)の範囲内に制限するこ
とにより上述の金属間化合物析出量を著しく低減するこ
とが可能であり、これにより上記ビード部の穿孔腐食を
効果的に防止し得ることを知見し、本発明を完成した。
Here, as a result of various studies on the preventive measures against such pitting corrosion, the present inventors have found that 17% Cr-14% Ni-4% Si.
A common metal-based welding material commonly used as a welding material
Nb + Ta Welding material (Nb + Ta: 0.5-1.2% added) Nb + Ta
While controlling the content to 0.3% or less (C + N)
It is possible to remarkably reduce the above-mentioned intermetallic compound precipitation amount by limiting it to the range of 2 × (C + N) to 6 × (C + N), which effectively prevents the pitting corrosion of the bead portion. The present invention has been completed based on the finding that it can be prevented.

よって、本発明の要旨とするところは、 重量%で、 C≦0.04%、Si:2.5〜5.0%、 Mn≦5.0%、 Cr:15〜20%、 Ni:10〜20%、 Nb+Ta:0.05〜0.3%、 N≦0.02%、 更に2×(%C+%N)≦%(Nb+Ta)≦6×(%C+%N)とし、 残部Feおよび不可避不純物 より成り、かつ下記で表わされるNi−bal.が−4〜−2
であることを特徴とする、硝酸に対して優れた耐食性を
有すると共に溶接ビード部の腐食穿孔を防止できる高Si
オーステナイトステンレス鋼用溶接材料。
Therefore, the gist of the present invention is that, by weight%, C ≦ 0.04%, Si: 2.5 to 5.0%, Mn ≦ 5.0%, Cr: 15 to 20%, Ni: 10 to 20%, Nb + Ta: 0.05 to 0.3%, N ≦ 0.02%, 2 × (% C +% N) ≦% (Nb + Ta) ≦ 6 × (% C +% N), the balance Fe and inevitable impurities, and bal. is -4 to -2
High Si that has excellent corrosion resistance to nitric acid and can prevent corrosion perforation of the weld bead
Welding material for austenitic stainless steel.

Ni−bal.=%Ni+30(%C+%N)+0.5%Mn −1.1[%Cr+1.5%Si+0.5%(Nb+Ta)]+8.2 である。なお、以下にあってNbとTaとは均等であること
から一部Nbで代表させて表記することがある。
Ni-bal. =% Ni + 30 (% C +% N) + 0.5% Mn-1.1 [% Cr + 1.5% Si + 0.5% (Nb + Ta)] + 8.2. In the following, since Nb and Ta are equal, some of them may be represented by Nb.

通常オーステナイト系Nb安定化鋼におけるNb添加量は、
8×(C+N)%以上が一般的であり、本発明の場合の結果
とは異った傾向を示しているがこれは次のように考える
ことが出来る。
The amount of Nb added in normal austenitic Nb stabilized steel is
8 × (C + N)% or more is general and shows a tendency different from the result in the case of the present invention, which can be considered as follows.

すなわち、従来にあっては、安定化元素であるNbは、Cr
炭化物の析出を可及的に抑制して固溶Cr量を確保するた
めに、炭素、窒素を固定化すべく添加するものであっ
て、その歩留りその他を考慮して比較的多量に添加して
いたのであった。
That is, in the past, the stabilizing element Nb was
In order to suppress the precipitation of carbides as much as possible and to secure the amount of solid solution Cr, it was added to fix carbon and nitrogen, and it was added in a relatively large amount considering its yield and other factors. It was.

しかし、本発明が溶接施工の対象とする鋼種の溶接金属
結晶粒界には、溶接凝固時の濃縮作用によりSiの正偏析
が強く認められる。よって、溶接時多重熱サイクルを被
るが、本発明におけるようにNb添加量が少ない場合、溶
接金属粒界にCr炭化物を生じこれに伴うCr欠乏域が形成
されても、このCr欠乏域のSi濃度が高いため耐硝酸性の
低下を生じないものと考えられる。
However, the positive segregation of Si is strongly recognized in the weld metal crystal grain boundaries of the steel type to which the present invention is applied for welding due to the concentration effect during weld solidification. Therefore, although undergoing multiple thermal cycles during welding, when the Nb addition amount is small as in the present invention, even if a Cr deficient region is formed along with the formation of Cr carbide in the weld metal grain boundary, the Si in the Cr deficient region is formed. It is considered that the nitric acid resistance does not decrease due to the high concentration.

本発明が溶接施工の対象としている鋼種は、特定的には
17%Cr−14%Ni−4%Si系のオーステナイトステンレス
鋼であり、好ましくは、Siを約4%含有し且つNbを添加
したものであるが、特にそれにのみ制限されるものでは
なく一般には高Siオーステナイトステンレス鋼であれば
本発明はいずれであっても適用される。
The steel types that the present invention targets for welding are
It is an austenitic stainless steel of 17% Cr-14% Ni-4% Si system, preferably containing about 4% of Si and adding Nb, but it is not particularly limited thereto and generally The present invention is applicable to any high Si austenitic stainless steel.

なお、かかる鋼種は高Siであるため一般に溶接高温割れ
感受性が本質的に高い。この割れ感受性を低下させるた
め溶接金属組織にδフェライトを生成するよう成分調整
することが有効であり、5〜15%のδフェライトの溶接
金属に生成せしめることにより、実用上問題のないレベ
ルまで溶接高温割れ感受性を低下せしめることが必要で
ある。そのため、本発明にあっては前述のNi−bal.を−
4〜−2に制限するのである。
Since such a steel type has a high Si content, it is generally intrinsically highly susceptible to welding hot cracking. In order to reduce this cracking susceptibility, it is effective to adjust the composition so that δ-ferrite is generated in the weld metal structure. It is necessary to reduce the hot cracking susceptibility. Therefore, in the present invention, the Ni-bal.
It is limited to 4 to -2.

(作用) 次に、本発明にかかる溶接材料における各成分の限定理
由について以下に記述する。
(Operation) Next, the reasons for limiting each component in the welding material according to the present invention will be described below.

C:耐食性を改善するには、特に粒界腐食性の大きい高
温濃硝酸環境下においてCr炭化物の析出を防止するため
には、Cは出来るだけ低い方が好ましいが、被覆アーク
溶接棒の場合、溶接中に不可避的にCが混入するため、
C含有量の上限を0.04%とする。ただし、本発明にかか
る溶接材料では、高Si鋼特有のNi−Si−Nb(Ta)系析出物
が溶接金属に生成して耐食性が低下するのを防止するた
めに、C安定化用のNb含有量を低く抑えている。そのた
めC含有量もできるだけ少ないのが好ましい。TIG、MIG
溶接棒においては、被覆棒を使った上記の如き溶接中に
おけるC量の増加が殆どないが、上述のようにNb量が少
ないため、C≦0.015%とすることが望ましい。
C: In order to improve the corrosion resistance, especially in order to prevent the precipitation of Cr carbide in a high temperature concentrated nitric acid environment where intergranular corrosion is large, C is preferably as low as possible, but in the case of a covered arc welding rod, Since C inevitably mixes during welding,
The upper limit of the C content is 0.04%. However, in the welding material according to the present invention, in order to prevent Ni-Si-Nb (Ta) -based precipitates peculiar to high Si steel from forming in the weld metal and lowering the corrosion resistance, Nb for stabilizing C is used. The content is kept low. Therefore, it is preferable that the C content is as small as possible. TIG, MIG
In the welding rod, there is almost no increase in the amount of C during the above-described welding using a coated rod, but since the amount of Nb is small as described above, it is desirable that C ≦ 0.015%.

Si:Siは高酸化性環境下において鋼表面にSiO2系皮膜を
生成させて耐硝酸性を付与せしめる主要元素であり、少
なくとも母材と同程度の2.5%以上のSi量が含有され
る。しかし、Si:5%超を添加する場合、溶接棒の製造性
を劣化させるばかりでなく、後述する図4にSi:5.87%
の例をNo.18として示すように吸収エネルギーおよび耳
割れのいずれの点でも十分な結果が得られない。
Si: Si is a main element that gives a nitric acid resistance by forming a SiO 2 -based film on the surface of steel in a highly oxidizing environment, and contains at least 2.5% or more of Si, which is about the same as the base metal. However, when adding Si: more than 5%, not only the productivity of the welding rod is deteriorated, but also Si: 5.87% is shown in FIG.
As shown in No. 18 of No. 18, sufficient results cannot be obtained in terms of absorbed energy and ear cracks.

Mn:オーステナイト生成元素としてCr、Si、Nbなどの元
素とバランスして鋼のオーステナイト化に寄与し、且つ
鋼中不純物元素であるSを固定して溶接割れ感受性を低
下させる作用効果を有するほか、工業的生産上脱酸剤と
して使用される。通常脱酸剤としては、Mn2%以下で十
分であるが溶接割れ感受性、特に溶接再熱割れを防止す
るためには1〜5%の添加が有効である。一般には5.0
%以下である。なお5%超のMn添加は耐濃硝酸性を劣化
させるため上限を5%とする。
Mn: contributes to austenitization of steel by balancing elements such as Cr, Si, and Nb as austenite-forming elements, and has the effect of fixing S, which is an impurity element in steel, to reduce weld cracking susceptibility, Used as a deoxidizer in industrial production. Usually, Mn of 2% or less is sufficient as a deoxidizer, but addition of 1 to 5% is effective in order to prevent weld cracking susceptibility, particularly weld reheat cracking. Generally 5.0
% Or less. The addition of Mn in excess of 5% deteriorates the resistance to concentrated nitric acid, so the upper limit is made 5%.

Cr:一般に耐食性および低中濃度の硝酸に対する耐食性
を付与するにはCr15%以上は必要である。しかしなが
ら、20%を越えるとオーステナイトマトリクスにフェ
ライトが多量に生成した二相組織を呈し、加工性を害
し、且つシグマ脆性を加速するので、本発明にあっては
15〜20%に限定する。
Cr: Generally, Cr of 15% or more is necessary to provide corrosion resistance and corrosion resistance to nitric acid of low and medium concentration. However, if it exceeds 20%, a large amount of ferrite is formed in the austenite matrix to present a two-phase structure, impairing workability and accelerating sigma brittleness.
Limited to 15-20%.

Ni:Niは主要なオーステナイト生成元素であり、Cr、S
i、Nbなどとバランスして組織をオーステナイトに保
ち、加工性良好なる溶接継手を得るために10〜20%が必
要である。
Ni: Ni is the main austenite forming element, and Cr, S
In order to obtain a welded joint with good workability by keeping the structure austenite in balance with i, Nb, etc., 10 to 20% is necessary.

Nb+Ta:NbおよびTaは鋼中Cを固定し、鋼に耐粒界腐食
性を付与する元素である。
Nb + Ta: Nb and Ta are elements that fix C in the steel and impart intergranular corrosion resistance to the steel.

Nb+Taは一般的には8×(C+N)%以上の添加が必要であ
ると考えられており、母材の場合約18×(C+N)%添加し
ている。しかしながら、本発明にかかる材料は、高酸化
性環境下で鋼表面にSiO2皮膜を形成することにより、耐
硝酸性を付与する高Siオーステナイト鋼用溶接材料であ
り、通常のオーステナイトステンレス鋼に生ずる結晶粒
界のCr欠乏層により惹起される粒界腐食現象とは異った
傾向を示す。すなわち、本発明による場合、溶接金属の
結合粒界には溶接凝固時の濃縮現象によりSiの正偏析が
強く認められる。よって、溶接時多重熱サイクルを被り
溶接金属粒界にCr炭化物の生成とこれに伴うCr欠乏域が
周囲マトリクスに形成されても、このCr欠乏域のSi濃度
が高いため、耐硝酸性の大きな低下は生じない。かかる
効果を得るにはNb+Ta0.05%以上が必要である。また、
溶接金属にNb+Ta添加量が多い場合、Ni−Si−Nb(Ta)系
の金属間化合物を析出し耐食性を低下させビード部の穿
孔腐食を惹起する。17%Cr−14%Ni−4%Si系の場合に
はNb+Ta量が0.3%を越えると急激に溶接割れ感受性が
増加する。従って上記高Si溶接金属の特徴からNb+Ta添
加量の下限を0.05%、上限を0.3%とする。
It is generally considered that Nb + Ta needs to be added in an amount of 8 × (C + N)% or more, and in the case of the base material, about 18 × (C + N)% is added. However, the material according to the present invention is a welding material for a high Si austenitic steel that imparts nitric acid resistance by forming a SiO 2 film on the steel surface in a highly oxidizing environment, and occurs in ordinary austenitic stainless steel. It exhibits a tendency different from the intergranular corrosion phenomenon caused by the Cr-deficient layer at the crystal grain boundary. That is, in the case of the present invention, positive segregation of Si is strongly recognized in the bond grain boundaries of the weld metal due to the concentration phenomenon during weld solidification. Therefore, even if multiple heat cycles are generated during welding and the formation of Cr carbides in the weld metal grain boundaries and the associated Cr-deficient regions are formed in the surrounding matrix, the Si concentration in the Cr-deficient regions is high, and therefore the nitric acid resistance is high. No decrease occurs. To obtain this effect, Nb + Ta of 0.05% or more is required. Also,
When the amount of Nb + Ta added to the weld metal is large, a Ni—Si—Nb (Ta) -based intermetallic compound precipitates to lower the corrosion resistance and cause piercing corrosion of the bead portion. In the case of 17% Cr-14% Ni-4% Si system, the weld crack susceptibility increases rapidly when the amount of Nb + Ta exceeds 0.3%. Therefore, from the characteristics of the high Si weld metal, the lower limit of the Nb + Ta addition amount is set to 0.05% and the upper limit is set to 0.3%.

後述する第1図にグラフで示すように、最大侵食深さは
(Nb+Ta)/(C+N)の比が2〜6の範囲内にあるとき特に顕
著な減少を呈する。このように1部Taで置換してもよい
Nb量は2×(C+N)%より少ないと、耐食性が十分で
なく、一方、6×(C+N)%を越えると腐食穿孔抵抗
性が十分でない。したがって、本発明において、2×(%
C+%N)≦%(Nb+Ta)≦6×(%C+%N)とする。
As shown in the graph in Figure 1 below, the maximum erosion depth is
Especially when the ratio of (Nb + Ta) / (C + N) is in the range of 2-6, a remarkable decrease is exhibited. In this way, one part may be replaced by Ta
If the amount of Nb is less than 2 × (C + N)%, the corrosion resistance is insufficient, while if it exceeds 6 × (C + N)%, the corrosion puncture resistance is insufficient. Therefore, in the present invention, 2 × (%
C +% N) ≦% (Nb + Ta) ≦ 6 × (% C +% N).

N:NはNbとの親和力が強くNbによるCの固定を阻害す
ることより出来るだけ低い方が好ましいが製造性と経済
性とを勘案して上限を0.02%とする。
N: N has a strong affinity with Nb and is preferably as low as possible rather than inhibiting fixation of C by Nb, but the upper limit is made 0.02% in consideration of manufacturability and economy.

なお、本発明にかかる溶接材料はオーステナイト鋼でSi
含有量が極めて高く、かつNbを含有するため、溶接時の
凝固割れ感受性が高いので本発明においては、この凝固
割れ感受性を低くする目的で溶接金属に5〜15%のδフ
ェライトを生成させるために前記Ni-bal.を−4〜−2
の範囲にコントロールする。Ni-bal.の値が−2超のと
きはδフェライトの生成量が少なく割れ感受性の低減効
果が十分でない。一方、−4未満ではδフェライトの生
成量が多くなりすぎて、溶接金属の靭性を劣化させてし
まう。また、−4未満の場合、熱間加工性も著しく劣化
し、製造性が悪化する。
The welding material according to the present invention is austenitic steel made of Si.
Since the content is extremely high and contains Nb, the solidification cracking susceptibility at the time of welding is high. Therefore, in the present invention, in order to reduce the solidification cracking sensitivity, 5 to 15% of δ ferrite is generated in the weld metal. Ni-bal. To -4 to -2
Control to the range of. When the value of Ni-bal. Is more than -2, the amount of δ ferrite produced is small and the effect of reducing crack susceptibility is not sufficient. On the other hand, if it is less than −4, the amount of δ ferrite produced is too large, which deteriorates the toughness of the weld metal. Further, if it is less than -4, the hot workability is significantly deteriorated and the manufacturability is deteriorated.

次に、本発明をその実施例によってさらに具体的に説明
する。
Next, the present invention will be described more specifically by way of its examples.

実施例 第1表は本発明例および比較例の各溶接材料の化学成分
を示したもので、これら一連の材料を用いて17%Cr−14
%Ni−4%Si系の高Siオーステナイト鋼のTIG溶接後腐
食試験を行った。試験結果の一部を第2表および第1図
にまとめて示す。
Examples Table 1 shows the chemical composition of each welding material of the present invention and comparative examples. Using these series of materials, 17% Cr-14 was used.
The post-TIG corrosion test of high Ni austenitic steel of% Ni-4% Si system was conducted. A part of the test results is shown in Table 2 and FIG.

また、これらの溶接材料の溶接割れ感受性とNb量との関
係を第2図にそれぞれまとめて示す。
The relationship between the weld crack susceptibility of these welding materials and the amount of Nb is summarized in FIG.

すなわち、第2表は、前述のようにして得た溶接金属
(溶接+650℃×2hr鋭敏化)について実際の硝酸製造プ
ラント中(98%HNO3、沸騰状態およびNOXガス雰囲気)
における3624時間の腐食試験結果を示したものであり、
第1図はそれらの結果をグラフにまとめて示すものであ
る。
That is, Table 2 shows that the weld metal (welding + 650 ° C x 2 hr sensitization) obtained as described above was used in an actual nitric acid production plant (98% HNO 3 , boiling state and NO X gas atmosphere).
Fig. 3 shows the results of the 3624-hour corrosion test in
FIG. 1 is a graph showing the results.

これらの結果からも分かるように、0.04%以下のC量に
おいては(Nb+Ta)/(C+N)が2〜6の範囲が最良である
ことがわかる。また、0.05%程度のC量では、穿孔腐食
以外に粒界腐食も激しく起こり、(Nb+Ta)/(C+N)によ
らず実用上不十分である。
As can be seen from these results, it is understood that the range of (Nb + Ta) / (C + N) of 2 to 6 is the best when the C content is 0.04% or less. Further, when the amount of C is about 0.05%, intergranular corrosion occurs severely in addition to piercing corrosion, which is not practically sufficient regardless of (Nb + Ta) / (C + N).

第2図は、TIG溶接時の割れ感受性に及ぼすNb量の影響
を示したものであり、Nb量が0.3%を越えると著しく割
れ感受性が高まることがわかる。なお、割れ指数は、
0:割れなし、1:ピット発生、2:わずかに割れ発
生、3:若干割れあり、4:激しい割れありである。
Figure 2 shows the effect of Nb content on crack susceptibility during TIG welding. It can be seen that crack susceptibility is significantly increased when the Nb content exceeds 0.3%. The crack index is
0: no crack, 1: pit occurred, 2: slightly cracked, 3: slightly cracked, 4: severely cracked.

図中、( )内の数字は試験No.を示す。In the figure, the number in parentheses indicates the test number.

第3図(a)および(b)は、比較例である第2表の試験No.1
0の鋼についての前述の環境下での腐食試験片の穿孔腐
食の様子を示す顕微鏡金属組織写真である。第3図(b)
は第3図(a)のそれを拡大したもので、孔食状の腐食の
様子がよく分かる。
3 (a) and 3 (b) are test No. 1 in Table 2 which is a comparative example.
3 is a micrograph of a metal microstructure showing a state of piercing corrosion of a corrosion test piece under the above-mentioned environment for steel No. 0. Fig. 3 (b)
Is an enlarged version of that in Fig. 3 (a), which clearly shows the appearance of pitting corrosion.

次に、Si濃化の効果をみるために、(Nb+Ta)量が本発
明の範囲内の低い側にある第2表試験No.5および(Nb
+Ta)量が本発明の上限を超えて多量に含有されている
同じく第2表の実験No.9の各供試材それぞれについて
溶着金属腐食部近傍のEPMA(X線マイクロアナライザ)
によるX線強度マップを作成した。これらの本発明例お
よび比較例の供試材の2次電子線像をそれぞれ作成して
各元素の分布、濃化状態を検討したところ、比較例の場
合、Si−Ni−Nb濃化部とSi希薄部との存在が明瞭に認め
られたが、本発明例の場合、比較例におけるような強い
Siの濃化は認められなかった。
Next, in order to see the effect of Si concentration, Table 2 Test No. 5 and (Nb
EPMA (X-ray microanalyzer) in the vicinity of the weld metal corroded portion for each of the test materials of Experiment No. 9 in Table 2 in which a large amount of (+ Ta) exceeds the upper limit of the present invention.
X-ray intensity map by Secondary electron beam images of the test materials of the present invention example and the comparative example were respectively prepared and the distribution of each element and the concentrated state were examined. In the case of the comparative example, the Si-Ni-Nb concentrated portion The presence of a Si thin portion was clearly recognized, but in the case of the present invention example, it was as strong as in the comparative example.
No Si enrichment was observed.

次に、本発明にかかる溶接材料のNi−bal.の意義につい
て溶接割れ性、靭性そして熱間加工性のそれぞれを評価
した。
Next, the weld crackability, toughness, and hot workability were evaluated for the significance of Ni-bal. Of the welding material according to the present invention.

まず、20t×150w×200l(mm)の寸法の各供試片を用
い、1200℃に加熱してから4パス圧延により8tにまで熱
間圧延し、そのときミルエッジに生じた加工割れを目視
観察し、次の5段階で耳割れ指数を評価した。
First, each test piece with dimensions of 20t x 150w x 200l (mm) was heated to 1200 ° C and then hot-rolled to 8t by 4-pass rolling. At that time, visual observation of processing cracks generated on the mill edge Then, the ear cracking index was evaluated in the following 5 steps.

試験結果は第4図にグラフにまとめて示す。なお、図
中、( )内の数字は試験No.を示す。
The test results are summarized in the graph in FIG. In the figure, the number in parentheses indicates the test number.

割れ指数 0:割れなし 1:ピット発生 2:わずかに割れ発生 3:若干割れあり 4:激しい割れあり 次に、2mmのVノッチを設けた5×10×55mmの寸法の各
供試材についてTIG溶接を行い、溶接割れ指数を前述の
要領で求めるとともに、得られた各溶接金属部について
0℃でシャルピー衝撃試験を行った。試験結果は第4
図、第5図にグラフにまとめて示す。なお、図中、( )
内の数字は試験No.を示す。
Cracking index 0: No cracking 1: Pit generation 2: Slight cracking 3: Slight cracking 4: Severe cracking Next, for each test material of 5 × 10 × 55 mm with a 2 mm V notch TIG Welding was performed, the weld crack index was determined in the manner described above, and a Charpy impact test was performed at 0 ° C. on each of the obtained weld metal parts. The test result is the fourth
The graphs are collectively shown in FIGS. In the figure, ()
The number inside shows the test No.

第4図に示す結果から明らかなように、Ni−ba1.−4未
満で吸収エネルギーは著しく低くなり、耳割れについて
も悪化する。
As is clear from the results shown in FIG. 4, the absorbed energy is remarkably lowered when the Ni-ba is less than 1.-4, and the ear cracking is aggravated.

また第5図に示す結果から明らかなように、溶接割れは
−2を越えると著しく悪化する。
Further, as is clear from the results shown in FIG. 5, the weld cracking becomes significantly worse when it exceeds -2.

(発明の効果) 本発明によれば、以上の説明からも分かるように、Nb含
有量を0.3%以下および2×(C+N)≦Nb(+Ta)≦6×
(C+N)に制限することによって溶接割れ性が大幅に改善
されるのであり、したがって、耐硝酸性材料から成る機
器の溶接組立てが容易に実施可能となり、本発明による
利益は大きい。
(Effect of the Invention) According to the present invention, as can be seen from the above description, the Nb content is 0.3% or less and 2 × (C + N) ≦ Nb (+ Ta) ≦ 6 ×
By limiting to (C + N), the weld cracking property is greatly improved, and therefore, the welding and assembling of the equipment made of the nitric acid resistant material can be easily carried out, and the benefit of the present invention is great.

【図面の簡単な説明】 第1図は、溶接金属の最大侵食深さとNb+Ta/C+N量
との関係を示すグラフ; 第2図は、溶接材料の溶接割れ感受性とNb(+Ta)含有量
との関係を示すグラフ; 第3図は、従来例にみられる穿孔腐食の様子を表わす顕
微鏡金属組織写真; 第4図および第5図は、Ni−bal.が材料特性に及ぼす影
響を示すグラフである。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a graph showing the relationship between the maximum erosion depth of weld metal and the amount of Nb + Ta / C + N; FIG. 2 shows the weld crack susceptibility of the welding material and the Nb (+ Ta) content. Fig. 3 is a graph showing the relationship; Fig. 3 is a photomicrograph of the microstructure showing the state of pitting corrosion observed in the conventional example; Figs. 4 and 5 are graphs showing the effect of Ni-bal. On the material properties. .

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 征也 新潟県上越市港町2の12の1 日本ステン レス株式会社直江津研究所内 (72)発明者 宇野 秀樹 新潟県上越市港町2の12の1 日本ステン レス株式会社直江津研究所内 (72)発明者 池田 了康 新潟県上越市港町2の12の1 日本ステン レス株式会社直江津研究所内 (72)発明者 高橋 正憲 新潟県上越市港町2の12の1 日本ステン レス株式会社直江津研究所内 (72)発明者 三木 正義 愛媛県新居浜市惣開町5番1号 住友化学 工業株式会社内 (72)発明者 坂田 勝広 愛媛県新居浜市惣開町5番1号 住友化学 工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−154491(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Seiya Wada 2-12-1 Minatomachi, Joetsu City, Niigata Prefecture Naoetsu Research Institute, Japan Stainless Co., Ltd. (72) Hideki Uno 1-12-12 Minatomachi, Joetsu City, Niigata Prefecture Japan Stainless Steel Co., Ltd. Naoetsu Research Institute (72) Inventor Ryoyasu Ikeda 2-12-1 Minatomachi, Joetsu City, Niigata Prefecture Japan Stainless Steel Co., Ltd. Naoetsu Research Laboratory (72) Inventor Masanori Takahashi 12-12 Minatomachi, Joetsu City, Niigata Prefecture 1 Japan Stainless Steel Co., Ltd. Naoetsu Research Institute (72) Inventor Masayoshi Miki 5-1 Sokai-cho, Niihama-shi, Ehime Sumitomo Chemical Co., Ltd. (72) Inventor Katsuhiro Sakata 5-1 Sokai-cho, Niihama-shi, Ehime Sumitomo Within Kagaku Kogyo Co., Ltd. (56) Reference JP-A-58-154491 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】重量%で、 C≦0.04%、 Si:2.5〜5.0%、 Mn≦5.0%、 Cr:15〜20%、 Ni:10〜20%、 Nb+Ta:0.05〜0.3%、 N≦0.02%、 更に2×(%C+%N)≦%(Nb+Ta)≦6 ×(%C+%N)とし、 残部Feおよび不可避不純物 より成り、かつ下記で表わされるNi−bal.が−4〜−2
であることを特徴とする、硝酸に対して優れた耐食性を
有すると共に溶接ビード部の腐食穿孔を防止できる高Si
オーステナイトステンレス鋼用溶接材料。 Ni−bal.=%Ni+30(%C+%N)+0.5%Mn −1.1[%Cr+1.5%Si+0.5%(Nb+Ta)]+8.2
1. By weight%, C ≦ 0.04%, Si: 2.5 to 5.0%, Mn ≦ 5.0%, Cr: 15 to 20%, Ni: 10 to 20%, Nb + Ta: 0.05 to 0.3%, N ≦ 0.02 %, Further 2 × (% C +% N) ≦% (Nb + Ta) ≦ 6 × (% C +% N), the balance Fe and inevitable impurities, and the Ni-bal.
High Si that has excellent corrosion resistance to nitric acid and can prevent corrosion perforation of the weld bead
Welding material for austenitic stainless steel. Ni-bal. =% Ni + 30 (% C +% N) + 0.5% Mn-1.1 [% Cr + 1.5% Si + 0.5% (Nb + Ta)] + 8.2
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013018628A1 (en) * 2011-07-29 2013-02-07 新日鐵住金株式会社 Method for producing austenitic stainless steel

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001107197A (en) * 1999-10-07 2001-04-17 Sumitomo Metal Ind Ltd Austenitic alloy welded joints with excellent weld cracking resistance
CN112605558A (en) * 2020-12-26 2021-04-06 江苏新核合金科技有限公司 00Cr19Ni14Si5 welding wire and preparation method thereof

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58154491A (en) * 1982-03-08 1983-09-13 Nippon Stainless Steel Co Ltd Welding material for high si austenitic stainless steel

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013018628A1 (en) * 2011-07-29 2013-02-07 新日鐵住金株式会社 Method for producing austenitic stainless steel
JP5418734B2 (en) * 2011-07-29 2014-02-19 新日鐵住金株式会社 Method for producing austenitic stainless steel
CN103826766A (en) * 2011-07-29 2014-05-28 新日铁住金株式会社 Manufacturing method of austenitic stainless steel
KR101495483B1 (en) * 2011-07-29 2015-02-24 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 Method for producing austenitic stainless steel

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