[发明专利]双相不锈钢焊接接头及其制造方法

说明书

本发明提供一种在汽水(咸淡水)环境中的耐腐蚀性、韧性优异的焊接接头。本发明涉及的焊接接头，其特征在于，具备由下述式(1)定义的PREN值为28以上且35以下的双相不锈钢母材、以及包含焊接金属和热影响部的焊接部，所述焊接金属的由下述式(1)定义的PREN值为29.0以上，所述双相不锈钢母材的奥氏体量为30～70面积％，所述焊接金属和焊接热影响部的奥氏体量为8～70面积％，由下述式(2)定义的NI值为170以上，并且满足下述式(3)。PREN＝Cr+3.3Mo+16N(1)，NI＝(Cr+Mo+2×Ni)/N(2)，N≥(0.08Cr+0.08Mo‑0.06Ni‑1.21)/0.4×0.08(3)。

技术领域

本发明涉及使用了适合于汽水(咸淡水)腐蚀环境的双相不锈钢的焊接接头及其制造方法。

背景技术

伴随最近的震灾等自然灾害的多发，在各处进行着应对海啸、水灾的结构物的建设和改装强化。由于近年来对海啸、水灾的预想水位的重新考虑，这些结构更加大规模化。在这些建筑物中，建造在河流的水闸和建造在堤岸道路的闸门是可动的，因此使用钢材或铝。

最近，这些水闸、陆地闸门越来越多地应用双相不锈钢。双相不锈钢是包含大致等量的铁素体相和奥氏体相的不锈钢，除了耐腐蚀性以外，强度也比其他不锈钢、碳钢高，能够薄壁轻量化，因此具有能够减轻伴随结构的大规模化而产生的重量增加的大优点，被广泛地使用。

双相不锈钢的JIS钢种有SUS821L1、SUS323L、SUS329J1、SUS329J3L、SUS329J4L、SUS327L这6个钢种。其中，SUS821L1是作为SUS304的代替，SUS323L是作为SUS316L的代替而开发的钢种，SUS329J3L、SUS329J4L、SUS327L是在更加严酷的环境中具有耐腐蚀性的高耐腐蚀钢种。

水闸中，设置于河口部的水闸会淹没于海水或与其接近的高盐分浓度的水中，需要高的耐腐蚀性。在奥氏体系不锈钢的情况下，SUS304耐腐蚀不足的情况较多，常使用耐腐蚀性更好的SUS316L。同样，在双相不锈钢的情况下，常使用作为SUS316L的代替而开发的SUS323L。

在双相不锈钢的情况下，需要考虑焊接部的韧性、耐腐蚀性降低。添加于双相不锈钢的N，通过焊接时的加热冷却而作为Cr氮化物析出。该氮化物通过促进裂纹的传播而使韧性降低，另外，由于析出而消耗Cr，产生所谓的Cr缺乏层，从而使耐腐蚀性降低。

特别是对于母材暂时熔融凝固的焊接金属，已知通过以下的机制，与母材相比耐腐蚀性大幅降低。

双相不锈钢暂时以铁素体单相凝固，在其后的冷却时析出奥氏体相，最终成为铁素体相和奥氏体相的双相组织。但是，在焊接的情况下，由于冷却速度大，奥氏体相的析出不充分，结果与母材相比，成为铁素体相过多的组织。此时，奥氏体相中的C、N的固溶度大，与此相对，铁素体相的C、N的固溶度极小，因此过剩的C、N成为铬碳氮化物而析出，形成铬缺乏相(贫铬相)，使耐腐蚀性降低。

为了抑制这样的耐腐蚀性的降低，通过向母材添加N，在冷却时促进奥氏体相的析出是有效的，但另一方面，该N在母材的熔融时挥发或蒸发，在焊接金属中浓度降低，有时无法得到设想的效果。因此，在双相不锈钢的焊接中，通常为了即使N浓度降低也能够确保奥氏体相的析出，大多使用与N同样地为奥氏体稳定元素、且与母材相比增加了不挥发蒸发的Ni的含量的填充金属进行焊接。

另一方面，在焊接法中，有TIG焊接、等离子焊接、激光焊接之类的几乎不发生电极熔融的非消耗电极式焊接。这些由于保护气体使用纯Ar气体，因此具有焊接金属中的夹杂物量极低、成为良好的焊接金属的特长。但是，由于在焊接时追加填充金属是繁杂的，因此大多不使用填充金属而进行焊接，该情况下，无法如上所述使用提高了Ni含量的填充金属来确保奥氏体相。