目次 (1) 溶接とは (2) 溶接の方法 ; 分類各論 (3) 溶接部の特性 ; 溶接部の組織耐食性機械的性質 (4) 溶接欠陥 ; 溶接割れ形状不良 (5) 溶接の注意点 < 付録 > ステンレスの物理的性質 (1) 密度 (2) 熱的性質 ; 熱膨張率比熱熱伝導率 (3) 電気抵抗

Size: px

Start display at page:

Download "目次 (1) 溶接とは (2) 溶接の方法 ; 分類各論 (3) 溶接部の特性 ; 溶接部の組織耐食性機械的性質 (4) 溶接欠陥 ; 溶接割れ形状不良 (5) 溶接の注意点 < 付録 > ステンレスの物理的性質 (1) 密度 (2) 熱的性質 ; 熱膨張率比熱熱伝導率 (3) 電気抵抗"

さゆりいさやま
5 years ago
Views:

1 ステンレスの溶接ステンレス協会

2 目次 (1) 溶接とは (2) 溶接の方法 ; 分類各論 (3) 溶接部の特性 ; 溶接部の組織耐食性機械的性質 (4) 溶接欠陥 ; 溶接割れ形状不良 (5) 溶接の注意点 < 付録 > ステンレスの物理的性質 (1) 密度 (2) 熱的性質 ; 熱膨張率比熱熱伝導率 (3) 電気抵抗 (4) 磁性 (5) ヤング率 2

3 溶接とは? 金属材料の接合方法の 1 種同種異種金属を溶解し融合凝固 ( 固着 ) させる融接固体間の拡散により金属材料同士を接合する圧接母材より低融点の溶加材を溶融させ金属材料同士を接合するろう接 3

4 溶接法の分類融接被覆アーク溶接 ( 手棒 ) サブマージアーク溶接イナートガスアーク溶接 ( TIG 溶接 MIG 溶接 ) ガス溶接エレクトロスラグ溶接テルミット溶接マグ炭酸ガスアーク溶接電子ビーム / レーザー / プラズマアーク溶接圧接抵抗溶接 ( スポット溶接シーム溶接 ) 高周波溶接鍛接摩擦圧接爆発圧接ろう接はんだ付けろう付け ( ; 図解 ) 4

5 溶接継手形状による分類 5

6 開先形状突合せ溶接等接合面を完全に溶融させる = 部材間を溶加材で満たす溶接方法溶接条件で選択 6

7 被覆アーク溶接 ( 手棒溶接 ) 被覆アーク溶接棒被覆材 =フラックス大規模装置不要 7

8 MIG 溶接,MAG 溶接 Metal Inert Gas 溶接,Metal Active Gas 溶接 MIG 溶接電極 = 溶加材 ; ソリッドワイヤー不活性ガス ; Ar,He,Ar+2%O2,Ar+5%CO2 高能率 MAG 溶接電極 = 溶加材 ; ソリッドワイヤー, フラックス入りワイヤー活性ガス ; CO2,Ar+10~30%CO2 高能率 CO2 混入ガスは溶接金属の炭素量が高くなり, 耐食性に悪影響を及ぼす可能性有がある特に高純度フェライト系への適用は不向き 8

9 TIG 溶接 Tungsten Inert Gas 溶接タングステン電極不活性ガス (Ar He) 溶加材は電極ではない溶加材は使わない場合もある ( 薄板など ) 9

10 高エネルギー密度溶接溶接法電子ヒーム溶接熱源電子ヒームレーサーヒーム溶接レーサーヒームプラズマ溶接 ( キーホール溶接 ) Ar フラスマエネルキー密度 kw/cm 2 ハルス :10,000 以上連続 :1,000 以上ハルス :10,000 以上連続 :100 以上 10,000 以上参考 : 被覆アーク溶接アルコンアーク 15 10

11 高エネルギー密度溶接 ; プラズマ溶接 11

12 抵抗溶接 1 スポット溶接電気抵抗による発熱を利用電極で加圧短時間大電流局部的な溶融であり熱影響小薄板向き 12

13 抵抗溶接 2 シーム溶接円盤状電極を加圧回転断続的通電局部的な溶接 13

14 溶接材料 ( 溶加材 ) 母材 SUS304(L) SUS316(L) SUS310S SUS347 SUS321 SUS410 SUS430 溶加材 Y308(L) Y316(L) Y310S Y347 Y321 Y410 D410Nb Y430 D430Nb 母材と同等またはそれ以上の合金元素を有する溶加材を用いる 14

15 代表的な鋼種と溶接材料の例 SMAW: 被覆アーク溶接,SAW: アブマージアーク溶接,GTAW:TIG 溶接 GMAW:MIG 溶接,FCAW: フラックス入ワイヤアーク溶接 15

16 異材溶接の適用溶接材料と予熱後熱処理温度の例 16

17 代表的な溶接法の特徴溶接方法長所短所被覆アーク溶接サフマーシアーク溶接 TIG 溶接 MIG 溶接抵抗溶接電子ヒームレーサーヒーム溶接全姿勢で可能設備が簡便高能率溶け込みが深い溶接欠陥が少い全姿勢で可能溶接金属が清浄耐食性良好高能率全姿勢で可能熱影響が少ない設備が簡便生産性が高い溶け込みが深い熱歪が小さい溶接棒の湿度管理要溶接姿勢限定開先精度厳しいフラックスの湿度管理要低能率シールトカスが高価シールトカスが高価汚れに敏感電極管理要大型設備要 17

18 代表的溶接方法に対する適用難易性目安溶接方法適用板厚鋼種主用途 SUS430 *1: 高純度 mm SUS304 (18Cr-8Ni) (18Cr) Cr 系被覆アーク溶接 0.8~ 板突合せすみ肉溶接大径管肉盛溶接などサフマーシアーク溶接 6~ 板突合せすみ肉溶接大板の直線溶接など TIG 溶接 0.5~3 薄板突合せすみ肉溶接小径細径管など MIG 溶接 3~ 板突合せすみ肉溶接大径管などスホット溶接 ~3 薄板の気密性不要重ね溶接車両厨房品など電子ヒーム溶接 0.1 薄板 ~ 厚板の精密溶接 *1;SUS430LX, SUS430J1L など ; 適する ; 一般的だが制限を受ける場合あり ; 特定の場合に適用 18

19 溶接部の組織 1 オーステナイト系ステンレスの溶接部組織の模式図 19

20 溶接部の組織 3 Delong の状態図 20

21 溶接部の耐食性 1 ~ 腐食形態と主な原因 ~ 21

22 溶接部の耐食性 2 ~ 溶接金属の耐食性劣化 ~ オーステナイト系ステンレス鋼の溶接金属と母材の耐孔食性の比較 22

23 溶接部の耐食性 3-1 ~ オーステナイト系ステンレスのウェルドディケイ ~ 溶接熱影響部は溶接時に650~850 の温度領域に長時間さらされる結晶粒界にCr 炭化物が析出耐食性に有効な固溶 Crが結晶粒界近傍で減少結晶粒界の腐食 ( 鋭敏化ウェルドディケイ ) 23

24 溶接部の耐食性 3-2 ~ ウェルドディケイの防止策 ~ 低 C 鋼の使用 SUS304 SUS304L 安定化鋼種の使用 (Ti NbによるCの固定 ) SUS321 SUS347 溶接入熱の制限 24

25 溶接部の耐食性 4 ~ 応力腐食割れ ~ 応力腐食割れの原因腐食環境応力溶接部で起こりやすい溶接残留応力防止策溶接残留応力の緩和応力緩和熱処理ショットピーニング腐食環境の緩和インヒビター ( 防食剤 ) の添加 25

26 溶接部の機械的性質 1 ~ 各種ステンレスの溶接部の硬さ分布 ~ 鋼種により硬化挙動に差あり 26

27 溶接部の欠陥 1 ステンレス鋼の溶接割れの分類 27

28 溶接部の欠陥 2 ~ 高温割れ ~ 高温割れとは溶接後 900 以上の高温で発生最終凝固部での収縮による割れ ( 凝固割れ ) オーステナイト系ステンレスで起こりやすい対策溶接金属に少量の δ ーフェライトを含有するような溶接材料を選ぶ ( 耐食性劣化に注意 ) 鋼中のP( りん ) とS( 硫黄 ) を低減する 28

29 溶接部の欠陥 3 ~ 低温割れ ~ 原因鋼中の水素硬化組織引張応力遅れ破壊防止策予熱 ( 例 :200 ) 後熱 ( 例 :750 ) 低水素系溶接棒の使用溶接棒フラックスの湿度管理オーステナイト系ステンレスでは発生しない 29

30 溶接部の欠陥 4 その他の表面内部欠陥 30

31 溶接部の欠陥 5 溶接部の変形 31

32 ステンレス鋼溶接時の注意点母材に適した溶接方法と溶接材料の選択溶接条件の適正化溶接姿勢継手形状開先形状適切な拘束電流電圧速度入熱適切なシールド予熱後熱施工管理施工環境 ( 温度湿度風 ) 溶接面の清浄性 32

33 ステンレス鋼出前講座資料 < 付録 > ステンレスの物理的性質 (1) 密度 (2) 熱的性質 ; 熱膨張率比熱熱伝導率 (3) 電気抵抗 (4) 磁性 (5) ヤング率 33

34 各種材料の物理的性質 1 密度材料密度備考 g/cm 3 銀銅 8.93 ニッケル 8.9 SUS 炭素鋼より重い炭素鋼 7.87 SUS 炭素鋼より軽いクロム 7.19 アルミニウム 2.70 密度 : 単位体積当りの質量 34

35 各種材料の物理的性質 2 熱膨張係数材料線膨張係数備考 (x10-6) アルミニウム 23 銀 19 クロム 17 銅 16.7 SUS 炭素鋼より大きいニッケル 12.8 鉄 11.7 炭素鋼 11 SUS 炭素鋼よりやや小さい線膨張係数 : 温度 1 当りの長さの変化割合 35

36 各種材料の物理的性質 3 比熱材料比熱備考 J/kg 銀 0.28 x10 3 銅 0.38 x10 3 鉄 0.42 x10 3 ニッケル 0.46 x10 3 SUS x10 3 鉄よりやや大きい SUS x10 3 クロム 0.75 x10 3 アルミニウム 0.88 x10 3 温まりやすい温まりにくい比熱 : 温度を 1 上げるのに必要な熱量 36

37 各種材料の物理的性質 4 熱伝導率材料熱伝導率備考 W/m x10 2 銀 4.12 銅 3.71 アルミニウム 1.95 クロム 0.96 ニッケル 0.84 鉄 0.79 炭素鋼 0.58 SUS 炭素鋼の約 1/2 SUS 炭素鋼の約 1/4 ガラス熱を伝えやすい熱を伝えにくい 37

38 各種材料の物理的性質 5 電気抵抗材料電気比抵抗備考 (Ω cm) ニクロム 108 x10-6 SUS310S 78 x10-6 電気抵抗大 SUS x10-6 SUS x10-6 クロム 13 x10-6 鉄 9.7 x10-6 アルミニウム 2.7 x10-6 銅 1.7 x10-6 銀 1.6 x10-6 電気抵抗 = 電気比抵抗長さ / 断面積 38

39 各種材料の物理的性質 6 磁性材料焼鈍状態冷間加工状態鉄 (Fe) 磁性あり磁性ありニッケル (Ni) 磁性あり磁性あり SUS430 磁性あり磁性あり SUS301 非磁性磁性あり ( 大 ) SUS304 非磁性磁性あり ( 小 ) SUS310S 非磁性非磁性アルミニウム (Al) 非磁性非磁性チタン (Ti) 非磁性非磁性 39

40 各種材料の物理的性質 7 ヤング率 ( 縦弾性係数 ) 材料ヤンク率備考 N/mm 2 炭素鋼 200,900 ~215,600 SUS ,920 炭素鋼より小さい SUS ,060 銅 129,360 銀 82,712 アルミニウム 70,266 木材 13,034 応力 = ヤンク率弾性歪弾性変形しにくい弾性変形しやすい 40

41 ステンレスの物理的性質と溶接熱膨張ステンレス > 炭素鋼熱伝導ステンレス < 炭素鋼ステンレスは溶接熱が局部集中溶接による歪変形が発生しやすい 41

二相ステンレス鋼の溶接

特集 : 二相ステンレス鋼の最近の動向とその溶接二相ステンレス鋼の溶接株式会社タセト岡崎司 1. はじめに二相ステンレス鋼の溶接金属の組織はオーステナイト相とフェライト相 ( フェライト量およそ 30 ~70%) からなりオーステナイト系ステンレス鋼に比べフェライト量が高いものの同じく延性じん性に優れており溶接性はオーステナイト系ステンレス鋼と同様に良いしかし N 量が高いことや高温でのぜい化を招きやすい