奥氏体系不锈钢板的焊接方法技术

本发明专利技术提供不易产生焊接缺陷的奥氏体系不锈钢板的焊接方法。将下述板厚0.6～1.0mm的奥氏体系不锈钢板重叠并利用电弧焊接对重叠部进行焊接，所述奥氏体系不锈钢板以质量％计含有0.08％以下的C、1.5～4.0％的Si、2.0％以下的Mn、0.04％以下的P、0.01％以下的S、16.0～22.0％的Cr、10.0～14.0％的Ni和0.08％以下的N，并且含有合计1.0％以下的Nb和Ti中的至少一种，余部由Fe和不可避免的杂质构成。另外，以110℃/秒以上的冷却速度将熔接背面部从1200℃冷却至900℃。

Welding method of stainless steel plate in austenite system

The invention provides a welding method for austenitic stainless steel plates which are not easy to produce welding defects. The following austenitic stainless steel plates with a thickness of 0.6 to 1.0mm are overlapped and welded by arc welding. The austenitic stainless steel plates are composed of C, 1.5 to 4% Si, Mn below 2%, P below 0.04%, S below 0.01%, 16 to 22% Cr, and 10 ~ 14% Ni. And N below 0.08%, and contain at least one of the Nb and Ti below 1%, and the rest is composed of Fe and unavoidable impurities. In addition, the rear part of the weld is cooled from 1200 to 900 C at a cooling rate of 110 C / s.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】奥氏体系不锈钢板的焊接方法
本专利技术涉及用于将奥氏体系不锈钢板重叠并进行焊接的奥氏体系不锈钢板的焊接方法。
技术介绍
近年来，从环境问题的观点出发，对废气的限制变得严格，为了进一步提高燃料效率、发动机的燃烧效率，倾向于使废气温度上升。另外，以发动机始动时的废气净化性能的效率化为目的，有时搭载二重结构排气歧管，其具备内管和外管，在这些内管与外管之间设置有空隙(例如参照专利文献1至3)。对于这种二重结构排气歧管而言，倾向于与单结构排气歧管的管相比而内管薄壁化。因此，通常在单结构排气歧管中使用热膨胀系数小的铁素体系不锈钢，但在二重结构排气歧管的内管中使用加工性优于铁素体系不锈钢的奥氏体系不锈钢。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平11-93654号公报专利文献2：日本特开平8-334017号公报专利文献3：日本特开平8-334018号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题二重结构排气歧管的内管和外管大多是将进行了压制成形的管部件重合并利用基于MIG焊接等电弧焊接的角焊接进行制造的。但是，与通常的单结构排气歧管的管相比，二重结构排气歧管的内管是薄壁的，因此存在下述问题：非常难以控制焊接中的输入热量，特别是在焊接接头部容易产生高温裂纹、延性降低裂纹等焊接缺陷。本专利技术是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供不易产生焊接缺陷的奥氏体系不锈钢板的焊接方法。用于解决课题的手段技术方案1所记载的奥氏体系不锈钢板的焊接方法将下述板厚0.6mm以上1.0mm以下的奥氏体系不锈钢板重叠并利用电弧焊接对重叠部进行焊接，所述奥氏体系不锈钢板含有C：0.08质量％以下、Si：1.5质量％以上4.0质量％以下、Mn：2.0质量％以下、P：0.04质量％以下、S：0.01质量％以下、Cr：16.0质量％以上22.0质量％以下、Ni：10.0质量％以上14.0质量％以下和N：0.08质量％以下，并且含有合计1.0质量％以下的Nb和Ti中的至少一种，余部由Fe和不可避免的杂质构成，以110℃/秒以上的冷却速度将熔接背面部从1200℃冷却至900℃，所述熔接背面部是在焊接背面中在焊接时温度达到最高的部位。技术方案2所记载的奥氏体系不锈钢板的焊接方法如技术方案1所述的奥氏体系不锈钢板的焊接方法，其中，奥氏体系不锈钢板含有合计1.0质量％以下的Al、Zr和V中的至少一种。技术方案3所记载的奥氏体系不锈钢板的焊接方法如技术方案1或2所述的奥氏体系不锈钢板的焊接方法，其中，奥氏体系不锈钢板含有合计4.0质量％以下的Mo和Cu中的至少一种。技术方案4所记载的奥氏体系不锈钢板的焊接方法如技术方案1至3中任一项所述的奥氏体系不锈钢板的焊接方法，其中，奥氏体系不锈钢板含有0.01质量％以下的B。技术方案5所记载的奥氏体系不锈钢板的焊接方法如技术方案1至4中任一项所述的奥氏体系不锈钢板的焊接方法，其中，将对重叠部进行焊接时的焊接接头部的重叠量的长度设为2.5mm以上。专利技术效果根据本专利技术，以110℃/秒以上的冷却速度将在焊接背面中在焊接时温度达到最高的部位即熔接背面部从1200℃冷却至900℃，因此能够使在焊接时产生的热移动，从而能够防止产生焊接缺陷。附图说明图1是示意性示出本专利技术的一个实施方式的焊接接头部的截面图。图2是示意性示出本专利技术的一个实施方式的焊接接头部的变形例的截面图。图3是示出本实施例和比较例中的冷却速度与裂纹产生率之间的关系的曲线图。具体实施方式以下，对本专利技术的一个实施方式的构成进行详细的说明。二重结构排气歧管具备外管和内管，该内管隔着间隙地配置在比该外管靠内侧。这些外管和内管分别在图1所示的焊接接头部1使用焊接线等焊接棒进行MIG焊接，在外管与内管之间配置有中空的绝热层的状态下进行固定。另外，通过这样进行焊接，焊接接头部1成为具有管母材部2、管母材部3、将这些管母材部2、3熔接的熔接部4和作为管母材部2、3与熔接部4的边界的结合部5的构成。需要说明的是，图1的虚线表示熔接前的管母材部2、3的设置状态。与外管相比，内管是薄壁的，非常难以控制焊接中的输入热量，因此不易产生例如高温裂纹、延性降低裂纹等焊接缺陷很重要。因此，在内管中使用加工性优于铁素体系不锈钢的板厚0.6mm以上1.0mm以下的奥氏体系不锈钢板。另外，内管的奥氏体系不锈钢具体而言如下进行组分设计。内管的母材组分(奥氏体系不锈钢)含有0.08质量％以下的C(碳)、1.5质量％以上4.0质量％以下的Si(硅)、2.0质量％以下的Mn(锰)、0.04质量％以下的P(磷)、0.01质量％以下的S(硫)、16.0质量％以上22.0质量％以下的Cr(铬)、10.0质量％以上14.0质量％以下的Ni(镍)和0.08质量％以下的N(氮)，并且含有合计1.0质量％以下的Nb(铌)和Ti(钛)中的至少一种，余部由Fe(铁)和不可避免的杂质构成。需要说明的是，奥氏体系不锈钢可以根据需要采用含有合计1.0质量％以下的Al(铝)、Zr(锆)和V(钒)中的至少一种的构成。另外，奥氏体系不锈钢可以根据需要采用含有合计4.0质量％以下的Mo(钼)和Cu(铜)中的至少一种的构成。进一步，奥氏体系不锈钢可以根据需要采用含有0.01质量％以下的B(硼)的构成。C对于提高奥氏体系不锈钢的高温强度有效，但超过0.08质量％而过量含有时，有可能在使用中形成Cr碳化物而使韧性劣化，并且有可能使对于提高耐高温氧化性有效的固溶Cr量减少。因此，C的含量为0.08质量％以下(不包含不添加)。Si对于提高高温氧化特性非常有效，通过在母材中含有1.5质量％以上，在850～900℃的温度范围在Cr氧化物的内侧形成Si富集覆膜，从而有助于提高耐氧化皮剥离性。另一方面，在母材中超过4.0质量％而过量含有Si时，提高σ脆化敏感性，有可能在使用中诱发σ脆化。因此，Si的含量为1.5质量％以上4.0质量％以下，优选为3.0质量％以上4.0质量％以下。Mn是奥氏体相稳定化元素，主要发挥调整δ相平衡的作用，但超过2.0质量％而过量含有时，有可能会导致耐高温氧化性的降低。因此，Mn的含量为2.0质量％以下(不包含不添加)。P超过0.04质量％而含有时，有可能使奥氏体系不锈钢的热加工性降低，因此优选尽可能地降低含量。因此，P的含量为0.04质量％以下。与P同样地，S超过0.01质量％而含有时，有可能使奥氏体系不锈钢的热加工性降低，因此优选尽可能地降低含量。因此，S的含量为0.01质量％以下。Cr是对于抑制高温下的氧化皮生成、提高高温氧化特性有效的元素，为了起到这样的作用，需要含有16.0质量％以上。另一方面，超过22.0质量％而过量含有Cr时，有可能诱发σ脆化。因此，Cr的含量为16.0质量％以上22.0质量％以下。Ni是奥氏体相稳定化元素，主要用于调整δ相平衡而含有，但为了发挥这样的作用，需要含有10.0质量％以上。另一方面，过量含有Ni时，导致成本升高，因此Ni的含量的上限为14.0质量％。因此，Ni的含量为10.0质量％以上14.0质量％以下。N是通过固溶增强来提高高温强度的元素，但超过0.08质量％而过量含有时，由于Cr氮化物的形成而有可能使韧性降低。因此，N的含量为0.08质量％以下(不包含不添加)。Nb和Ti是与C、N结合而提高高温强本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种奥氏体系不锈钢板的焊接方法，其特征在于，将下述板厚0.6mm以上1.0mm以下的奥氏体系不锈钢板重叠并利用电弧焊接对重叠部进行焊接，所述奥氏体系不锈钢板含有C：0.08质量％以下、Si：1.5质量％以上4.0质量％以下、Mn：2.0质量％以下、P：0.04质量％以下、S：0.01质量％以下、Cr：16.0质量％以上22.0质量％以下、Ni：10.0质量％以上14.0质量％以下和N：0.08质量％以下，并且含有合计1.0质量％以下的Nb和Ti中的至少一种，余部由Fe和不可避免的杂质构成，以110℃/秒以上的冷却速度将熔接背面部从1200℃冷却至900℃，所述熔接背面部是在焊接背面中在焊接时温度达到最高的部位。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.08 JP 2015-1767341.一种奥氏体系不锈钢板的焊接方法，其特征在于，将下述板厚0.6mm以上1.0mm以下的奥氏体系不锈钢板重叠并利用电弧焊接对重叠部进行焊接，所述奥氏体系不锈钢板含有C：0.08质量％以下、Si：1.5质量％以上4.0质量％以下、Mn：2.0质量％以下、P：0.04质量％以下、S：0.01质量％以下、Cr：16.0质量％以上22.0质量％以下、Ni：10.0质量％以上14.0质量％以下和N：0.08质量％以下，并且含有合计1.0质量％以下的Nb和Ti中的至少一种，余部由Fe和不可避免的杂质构成，以110℃/秒以上的冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤村佳幸，今川一成，山本修，奥学，早川雄，志知弘章，成濑良英，
申请(专利权)人：日新制钢株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP