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JP7705015B2 - Ferritic stainless steel welded structure - Google Patents
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Description

本発明は、フェライト系ステンレス鋼溶接構造体に関する。 The present invention relates to a ferritic stainless steel welded structure.

近年の世界的なCO2排出抑制の取り組みを受け、排熱を有効利用する取り組みが広がっている。例えば、排気ガスから熱エネルギーを取り出す技術として、自動車の排気系部品、プラント、家庭用エネルギー機器などにおいて多くの熱交換器が用いられており、今後もその利用が拡大することが期待されている。 In response to recent global efforts to reduce CO2 emissions, efforts to effectively utilize waste heat are spreading. For example, heat exchangers are used in many automobile exhaust system components, plants, and home energy equipment as a technology to extract thermal energy from exhaust gas, and their use is expected to expand in the future.

熱交換器では、高温の排気ガスと低温の水などの冷媒との間で熱交換が行われるが、排気ガス側と冷媒側とでは環境が大きく異なる。特に、排気ガス側は、高温(約400℃~約750℃)の排気ガスによる酸化環境に加え、熱交換器内で排気ガスが冷却されて生成した凝縮水による腐食環境に曝される。一方、冷媒側は、冷媒による腐食環境に曝されるが、排気ガス側に比べて温度が低く、水道水のような冷媒では塩化物イオンなどの腐食因子の濃度も低く規定されているため、その濃縮も生じ難い。したがって、熱交換器には、特に排気ガス側の環境に対する耐性(耐高温酸化性及び耐食性)が要求されるため、ステンレス鋼材が素材として用いられている。 In a heat exchanger, heat is exchanged between high-temperature exhaust gas and a low-temperature refrigerant such as water, but the environments on the exhaust gas side and the refrigerant side are very different. In particular, the exhaust gas side is exposed to an oxidizing environment due to high-temperature (approximately 400°C to 750°C) exhaust gas, as well as a corrosive environment due to condensed water generated when the exhaust gas is cooled in the heat exchanger. On the other hand, the refrigerant side is exposed to a corrosive environment due to the refrigerant, but the temperature is lower than that of the exhaust gas side, and the concentration of corrosive factors such as chloride ions is specified to be low in refrigerants such as tap water, so they are less likely to concentrate. Therefore, heat exchangers are required to be resistant to the environment on the exhaust gas side in particular (high-temperature oxidation resistance and corrosion resistance), and stainless steel materials are used as the material.

また、熱交換器は、低温(常温~約90℃)から高温(約400℃~約750℃)の温度差にも曝される。ステンレス鋼材の中でもオーステナイト相を含むオーステナイト系ステンレス鋼材や二相系ステンレス鋼材は、この温度差によって変形し易いため、これらのステンレス鋼材は熱交換器の素材としては適していない。そのため、熱交換器には、フェライト系ステンレス鋼材が素材として用いられることが多い。 Heat exchangers are also exposed to temperature differences from low temperatures (room temperature to about 90°C) to high temperatures (about 400°C to about 750°C). Among stainless steel materials, austenitic stainless steel materials containing an austenite phase and duplex stainless steel materials are easily deformed by this temperature difference, so these stainless steel materials are not suitable as materials for heat exchangers. For this reason, ferritic stainless steel materials are often used as the material for heat exchangers.

耐酸化性に優れるフェライト系ステンレス鋼材としては、例えば、特許文献1には、Cr:11~22質量%、C:0.03質量%以下、N:0.03質量%以下、Mn:1.5質量%以下、S:0.008質量%以下、Si:2質量%以下、Al:1.0~6.0質量%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる組成を有するフェライト系ステンレス鋼材が提案されている。
また、特許文献2には、質量%で、C:0.03%以下、Si:3%以下、Mn:1.0%以下、P:0.04%以下、S:0.01%以下、Ni:0.5%以下、Cr:11~21%、Al:6%以下、Cu:0.01~0.5%、Mo:0.01~0.5%、Nb:0.1%以下、Ti:0.005~0.50%、Sn:0.001~0.1%、N:0.03%以下、O:0.002%以下、H:0.00005%以下、Pb:0.01%以下を含み、残部がFe及び不可避的不純物の組成を有するフェライト系ステンレス鋼が提案されている。
As a ferritic stainless steel material having excellent oxidation resistance, for example, Patent Document 1 proposes a ferritic stainless steel material having a composition containing 11 to 22 mass% Cr, 0.03 mass% or less C, 0.03 mass% or less N, 1.5 mass% or less Mn, 0.008 mass% or less S, 2 mass% or less Si, 1.0 to 6.0 mass% Al, with the balance being Fe and unavoidable impurities.
Patent Document 2 proposes a ferritic stainless steel having a composition containing, by mass%, C: 0.03% or less, Si: 3% or less, Mn: 1.0% or less, P: 0.04% or less, S: 0.01% or less, Ni: 0.5% or less, Cr: 11-21%, Al: 6% or less, Cu: 0.01-0.5%, Mo: 0.01-0.5%, Nb: 0.1% or less, Ti: 0.005-0.50%, Sn: 0.001-0.1%, N: 0.03% or less, O: 0.002% or less, H: 0.00005% or less, Pb: 0.01% or less, with the balance being Fe and unavoidable impurities.

特開2009-167443号公報JP 2009-167443 A 特開2012-012674号公報JP 2012-012674 A

特許文献1及び2に記載のフェライト系ステンレス鋼材は、Alを含んでおり、表面にAl酸化物(Al23)皮膜が形成されるため、一般的なフェライト系ステンレス鋼よりも耐酸化性が良好である。しかしながら、400~600℃の温度域では、Alを含むフェライト系ステンレス鋼材であってもFeが優先的に酸化する。Fe酸化物の皮膜は構造が粗く、酸素を十分に遮蔽することができないため酸化が継続的に進行する。したがって、特許文献1及び2に記載のフェライト系ステンレス鋼材は、高温環境における耐酸化性(以下、「耐高温酸化性」という)が十分であるとはいえない。ここで、本明細書において「高温環境」とは、400~750℃の温度環境のことを主に意味する。 The ferritic stainless steel materials described in Patent Documents 1 and 2 contain Al, and an Al oxide (Al 2 O 3 ) film is formed on the surface, so that the oxidation resistance is better than that of general ferritic stainless steel. However, in the temperature range of 400 to 600°C, Fe is preferentially oxidized even in ferritic stainless steel materials containing Al. The Fe oxide film has a coarse structure and cannot adequately block oxygen, so oxidation continues to progress. Therefore, the ferritic stainless steel materials described in Patent Documents 1 and 2 cannot be said to have sufficient oxidation resistance in high-temperature environments (hereinafter referred to as "high-temperature oxidation resistance"). Here, in this specification, "high-temperature environment" mainly means a temperature environment of 400 to 750°C.

一方、フェライト系ステンレス鋼材の耐食性については、フェライト系ステンレス鋼材中に固溶したC及びNの量が重要である。固溶したC及びNは、Crと結合してCrの炭化物や窒化物(以下、「炭窒化物」という)を形成し、粒界に優先的に析出する。Crの炭窒化物が析出した周囲はCrが欠乏した鋭敏化と呼ばれる状態となり、塩化物イオンなどの腐食因子が存在する環境に曝されると、腐食が著しく進行する。そのため、フェライト系ステンレス鋼材中のC及びNの含有量を極力低減するとともに、C及びNと優先的に結合するTiやNbなどの元素を添加して炭窒化物を形成させることでC及びNの固溶量を低減することが有効である。 On the other hand, the amount of dissolved C and N in ferritic stainless steel is important for the corrosion resistance of ferritic stainless steel. The dissolved C and N combine with Cr to form Cr carbides and nitrides (hereinafter referred to as "carbonitrides"), which precipitate preferentially at grain boundaries. The area around the precipitated Cr carbonitrides becomes sensitized, with a lack of Cr, and corrosion progresses significantly when exposed to an environment containing corrosion factors such as chloride ions. Therefore, it is effective to reduce the amount of dissolved C and N in ferritic stainless steel as much as possible and to add elements such as Ti and Nb, which preferentially combine with C and N, to form carbonitrides and thereby reduce the amount of dissolved C and N.

また、熱交換器などの各種製品は、フェライト系ステンレス鋼材に対して溶接などの加工処理を施すことによって製造される。溶接を行うと、溶接金属部では、TiやNbの炭化物が固溶してC及びNの固溶量が増大する。上記のようなC及びN含有量を極めて低いレベルに制御したフェライト系ステンレス鋼材では、溶接後の自然冷却によってTiやNbの炭化物が再度形成されるため、C及びNの固溶量は低いレベルのままとなり、鋭敏化による耐食性の低下を抑制することができる。しかしながら、Alを含む特許文献1及び2に記載のフェライト系ステンレス鋼材は、Ti及びNbの拡散が遅いため、溶接後の自然冷却ではTiやNbの炭化物が再度形成され難く、C及びNの固溶量が増大する。これは拡散速度による影響が大きいため、TiやNbの過剰添加によって解決できるものではない。逆に、TiやNbを過剰添加すると、TiO2などの介在物増加によって表面品質や靭性の低下を招いてしまう。このように特許文献1及び2は、フェライト系ステンレス鋼材を溶接して得られるフェライト系ステンレス鋼溶接構造体において、溶接金属部の耐食性が低下する問題について何ら認識していない。 In addition, various products such as heat exchangers are manufactured by subjecting ferritic stainless steel materials to processing such as welding. When welding is performed, carbides of Ti and Nb are dissolved in the weld metal part, and the amount of dissolved C and N increases. In the ferritic stainless steel material in which the C and N content is controlled to an extremely low level as described above, carbides of Ti and Nb are formed again by natural cooling after welding, so the amount of dissolved C and N remains at a low level, and the deterioration of corrosion resistance due to sensitization can be suppressed. However, in the ferritic stainless steel material described in Patent Documents 1 and 2 containing Al, the diffusion of Ti and Nb is slow, so that carbides of Ti and Nb are unlikely to be formed again by natural cooling after welding, and the amount of dissolved C and N increases. This is largely affected by the diffusion rate, so it cannot be solved by excessive addition of Ti and Nb. Conversely, excessive addition of Ti and Nb leads to a deterioration of surface quality and toughness due to an increase in inclusions such as TiO 2 . Thus, Patent Documents 1 and 2 do not recognize at all the problem of reduced corrosion resistance of welded metal parts in ferritic stainless steel welded structures obtained by welding ferritic stainless steel materials.

さらに、熱交換器などの各種製品の製造では、一般的に、フェライト系ステンレス鋼材を所定の形状に加工した後、ひずみを除去するために高温(例えば、900℃以上)条件下で熱処理が行われる。しかしながら、高温条件下で熱処理を行うと、形状が崩れ易くなるため、寸法精度が低下してしまう。 Furthermore, in the manufacture of various products such as heat exchangers, ferritic stainless steel material is generally processed into a desired shape and then heat-treated under high-temperature conditions (e.g., 900°C or higher) to remove distortion. However, when heat-treated under high-temperature conditions, the shape is easily distorted, resulting in reduced dimensional accuracy.

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、耐高温酸化性、耐食性及び寸法精度に優れるフェライト系ステンレス鋼溶接構造体を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and aims to provide a ferritic stainless steel welded structure that has excellent high-temperature oxidation resistance, corrosion resistance, and dimensional accuracy.

本発明者らは、母材及び溶接金属部を含むフェライト系ステンレス鋼溶接構造体について鋭意研究を行った結果、平均結晶方位差、母材の組成、溶接金属部の粒界Cr濃度、並びに表面の酸化皮膜中のAl濃度を制御することにより、上記の問題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of extensive research into ferritic stainless steel welded structures including base metal and weld metal, the inventors discovered that the above problems could be solved by controlling the average crystal orientation difference, the composition of the base metal, the grain boundary Cr concentration of the weld metal, and the Al concentration in the surface oxide film, which led to the completion of the present invention.

すなわち、本発明は、耐高温酸化性、耐食性及び寸法精度が要求される用途で用いられるフェライト系ステンレス鋼溶接構造体であって、
母材及び溶接金属部を含
前記母材は、質量基準で、C:0.050%以下、Mn:1.00%以下、Ni:1.00%以下、P:0.100%以下、S:0.050%以下、Cr:10.00~24.00%、N:0.050%以下、Cu:1.00%以下、Mo:1.00%以下、Si:3.00%以下、Al:0.80~5.00%、Nb:0.50%以下、Ti:0.50%以下を含み、Nb及びTiの合計含有量が6(C+N)以上(C及びNは、C及びNの含有量をそれぞれ表す)であり、残部がFe及び不純物からなる組成を有し、
前記母材は、平均結晶方位差が0.15°以上であり、
前記溶接金属部は、粒界Cr濃度が10質量%以上であり、
前記フェライト系ステンレス鋼溶接構造体は、Alを30質量%以上含む酸化皮膜を表面に備える、フェライト系ステンレス鋼溶接構造体である。
That is, the present invention is a ferritic stainless steel welded structure used in applications requiring high-temperature oxidation resistance, corrosion resistance, and dimensional accuracy,
Includes base material and weld metal parts,
The base material contains, by mass, C: 0.050% or less, Mn: 1.00% or less, Ni: 1.00% or less, P: 0.100% or less, S: 0.050% or less, Cr: 10.00 to 24.00%, N: 0.050% or less, Cu: 1.00% or less, Mo: 1.00% or less, Si: 3.00% or less, Al: 0.80 to 5.00%, Nb: 0.50% or less, Ti: 0.50% or less, the total content of Nb and Ti is 6(C+N) or more (C and N represent the contents of C and N, respectively), and the balance is Fe and impurities,
The base material has an average crystal orientation difference of 0.15° or more,
The weld metal portion has a grain boundary Cr concentration of 10 mass% or more,
The ferritic stainless steel welded structure is a ferritic stainless steel welded structure having an oxide film on its surface that contains 30 mass % or more of Al.

本発明によれば、耐高温酸化性、耐食性及び寸法精度に優れるフェライト系ステンレス鋼溶接構造体を提供することができる。 The present invention provides a ferritic stainless steel welded structure that has excellent high-temperature oxidation resistance, corrosion resistance, and dimensional accuracy.

フェライト系ステンレス鋼溶接構造体の模式的な部分拡大断面図である。FIG. 2 is a schematic partially enlarged cross-sectional view of a ferritic stainless steel welded structure.

以下、上記の観点に基づいて完成された本発明の実施形態について具体的に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施形態に対し変更、改良などが適宜加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
なお、本明細書において成分に関する「%」表示は、特に断らない限り「質量%」を意味する。
The following is a detailed description of the embodiments of the present invention that have been completed based on the above-mentioned viewpoints. The present invention is not limited to the following embodiments, and it should be understood that modifications and improvements made to the following embodiments based on the ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention are also within the scope of the present invention.
In this specification, the "%" designation for components means "% by mass" unless otherwise specified.

本発明の実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼溶接構造体は、母材及び溶接金属部を含む。このフェライト系ステンレス鋼溶接構造体は、フェライト系ステンレス鋼材を溶接することによって製造される。
ここで、本明細書において「フェライト系」とは、常温で金属組織が主にフェライト相であるものを意味する。したがって、「フェライト系」にはフェライト相以外の相(例えば、オーステナイト相やマルテンサイト相など)が僅かに含まれるものも包含される。また、「ステンレス鋼材」とは、ステンレス鋼から形成される材料のことを意味し、その材形は特に限定されない。材形の例としては、板状(帯状を含む)、棒状、管状などが挙げられる。また、材料は、断面形状がT形、I形などの各種形鋼であってもよい。
A ferritic stainless steel welded structure according to an embodiment of the present invention includes a base material and a weld metal part. This ferritic stainless steel welded structure is produced by welding ferritic stainless steel members.
Here, in this specification, "ferritic" means that the metal structure is mainly ferritic phase at room temperature. Therefore, "ferritic" also includes those that contain small amounts of phases other than ferritic phase (e.g., austenite phase, martensite phase, etc.). Furthermore, "stainless steel material" means a material formed from stainless steel, and the shape of the material is not particularly limited. Examples of the material shape include plate (including strip), rod, tube, etc. Furthermore, the material may be various types of shaped steel with a cross-sectional shape such as T-shaped or I-shaped.

図1は、フェライト系ステンレス鋼溶接構造体の模式的な部分拡大断面図を示す。
図1に示されるように、フェライト系ステンレス鋼溶接構造体(100)は、母材(10)及び溶接金属部(30)を含む。また、フェライト系ステンレス鋼溶接構造体(100)は、母材(10)と溶接金属部(30)との間に熱影響部(20)を更に含む。
ここで、「母材」とは、溶接の影響を受けない部分を意味する。また、「熱影響部」とは、溶接の影響によって溶融しないものの熱影響を受ける部分(HAZとも称される)のことを意味する。また、「溶接金属部」とは、溶接の影響によって溶融して再凝固する部分のことを意味する。
FIG. 1 shows a schematic enlarged partial cross-sectional view of a ferritic stainless steel welded structure.
As shown in Figure 1, the ferritic stainless steel welded structure (100) includes a base material (10) and a weld metal portion (30). The ferritic stainless steel welded structure (100) further includes a heat-affected zone (20) between the base material (10) and the weld metal portion (30).
Here, "base material" refers to the portion not affected by welding. "Heat-affected zone" refers to the portion that is affected by heat but does not melt due to welding (also called HAZ). "Weld metal zone" refers to the portion that melts and resolidifies due to welding.

母材は、溶接の影響を受けないため、フェライト系ステンレス鋼溶接構造体の素材であるフェライト系ステンレス鋼材と同じ組成及び金属組織を有する。
母材(フェライト系ステンレス鋼材)は、C:0.050%以下、Mn:1.00%以下、Ni:1.00%以下、P:0.100%以下、S:0.050%以下、Cr:10.00~24.00%、N:0.050%以下、Cu:1.00%以下、Mo:1.00%以下、Si:3.00%以下、Al:0.80~5.00%、Nb:0.50%以下、Ti:0.50%以下を含み、Nb及びTiの合計含有量が6(C+N)以上(C及びNは、C及びNの含有量をそれぞれ表す)であり、残部がFe及び不純物からなる組成を有する。
ここで、本明細書において「不純物」とは、ステンレス鋼材を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップなどの原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。例えば、不純物には、不可避的不純物も含まれる。
The base material is not affected by welding and therefore has the same composition and metal structure as the ferritic stainless steel material that is the raw material for the ferritic stainless steel welded structure.
The base material (ferritic stainless steel material) contains C: 0.050% or less, Mn: 1.00% or less, Ni: 1.00% or less, P: 0.100% or less, S: 0.050% or less, Cr: 10.00 to 24.00%, N: 0.050% or less, Cu: 1.00% or less, Mo: 1.00% or less, Si: 3.00% or less, Al: 0.80 to 5.00%, Nb: 0.50% or less, Ti: 0.50% or less, with the total content of Nb and Ti being 6(C+N) or more (C and N represent the contents of C and N, respectively), and the balance being Fe and impurities.
In this specification, the term "impurities" refers to components that are mixed in due to various factors in raw materials such as ores and scraps and in the manufacturing process during industrial production of stainless steel materials, and are acceptable within a range that does not adversely affect the present invention. For example, impurities also include unavoidable impurities.

また、母材(フェライト系ステンレス鋼材)は、必要に応じて、Zr:1.00%以下、Co:1.00%以下、V:1.00%以下、W:1.00%以下から選択される少なくとも1種を更に含むことができる。
また、母材(フェライト系ステンレス鋼材)は、必要に応じて、REM:0.10%以下、Ca:0.10%以下から選択される少なくとも1種を更に含むことができる。
さらに、母材(フェライト系ステンレス鋼材)は、必要に応じて、Sn:0.10%以下、B:0.0100%以下から選択される少なくとも1種を更に含むことができる。
なお、以下の各元素の説明において、「母材」という場合には、フェライト系ステンレス鋼溶接構造体の母材だけでなく、フェライト系ステンレス鋼溶接構造体の製造に用いられるフェライト系ステンレス鋼材が含まれる。
In addition, the base material (ferritic stainless steel material) may further contain at least one selected from Zr: 1.00% or less, Co: 1.00% or less, V: 1.00% or less, and W: 1.00% or less, as necessary.
In addition, the base material (ferritic stainless steel material) may further contain at least one selected from REM: 0.10% or less and Ca: 0.10% or less, as necessary.
Furthermore, the base material (ferritic stainless steel material) may further contain at least one selected from Sn: 0.10% or less and B: 0.0100% or less, as necessary.
In the following description of each element, the term "base material" includes not only the base material of a ferritic stainless steel welded structure, but also the ferritic stainless steel material used in the manufacture of a ferritic stainless steel welded structure.

(C:0.050%以下)
Cは、母材の耐粒界腐食性(鋭敏化抑制作用)及びフェライト系ステンレス鋼材の加工性などの特性に影響を与える元素である。Cの含有量が多すぎると、母材の耐粒界腐食性及びフェライト系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。そのため、Cの含有量の上限値は、0.050%、好ましくは0.040%、より好ましくは0.030%である。一方、Cの含有量の下限値は、特に限定されないが、Cの含有量を少なくすることは精練コストの上昇につながる。そのため、Cの含有量の下限値は、好ましくは0.0005%、より好ましくは0.001%である。
(C: 0.050% or less)
C is an element that affects the intergranular corrosion resistance (sensitization suppression effect) of the base material and the workability of the ferritic stainless steel material. If the C content is too high, the intergranular corrosion resistance of the base material and the workability of the ferritic stainless steel material will decrease. Therefore, the upper limit of the C content is 0.050%, preferably 0.040%, and more preferably 0.030%. On the other hand, the lower limit of the C content is not particularly limited, but reducing the C content leads to an increase in refining costs. Therefore, the lower limit of the C content is preferably 0.0005%, and more preferably 0.001%.

(Mn:1.00%以下)
Mnは、脱酸元素として有用な元素である。Mnの含有量が多すぎると、腐食起点となるMnSを生成し易くなるとともに、フェライト相を不安定化させる。そのため、Mnの含有量の上限値は、1.00%、好ましくは0.90%、より好ましくは0.80%である。一方、Mnの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは0.01%、より好ましくは0.05%である。
(Mn: 1.00% or less)
Mn is a useful element as a deoxidizing element. If the content of Mn is too high, MnS, which is the starting point of corrosion, is easily generated and the ferrite phase is destabilized. Therefore, the upper limit of the content of Mn is 1.00%, preferably 0.90%, and more preferably 0.80%. On the other hand, the lower limit of the content of Mn is not particularly limited, but is preferably 0.01%, and more preferably 0.05%.

(Ni:1.00%以下)
Niは、母材の耐食性及び溶接金属部の靭性を向上させるのに有効な元素である。Niの含有量が多すぎると、フェライト相が不安定化するとともに、製造コストも上昇する。そのため、Niの含有量の上限値は、1.00%、好ましくは0.80%、より好ましくは0.60%である。一方、Niの含有量の下限値は、特に限定されないが、上記の効果を得る観点から、好ましくは0.01%、より好ましくは0.05%である。
(Ni: 1.00% or less)
Ni is an element effective for improving the corrosion resistance of the base material and the toughness of the weld metal. If the Ni content is too high, the ferrite phase becomes unstable and the manufacturing cost increases. Therefore, the upper limit of the Ni content is 1.00%, preferably 0.80%, and more preferably 0.60%. On the other hand, the lower limit of the Ni content is not particularly limited, but is preferably 0.01%, and more preferably 0.05%, from the viewpoint of obtaining the above-mentioned effects.

(P:0.100%以下)
Pは、フェライト系ステンレス鋼材の溶接性や加工性などの特性に影響を与える元素である。Pの含有量が多すぎると、上記の特性が低下する恐れがある。そのため、Pの含有量の上限値は、0.100%、好ましくは0.080%、より好ましくは0.050%である。一方、Pの含有量の下限値は、特に限定されないが、Pの含有量を少なくすることは精練コストの上昇につながる。そのため、Pの含有量の下限値は、好ましくは0.001%、より好ましくは0.010%である。
(P: 0.100% or less)
P is an element that affects the properties of ferritic stainless steel materials, such as weldability and workability. If the P content is too high, the above properties may be degraded. Therefore, the upper limit of the P content is 0.100%, preferably 0.080%, and more preferably 0.050%. On the other hand, the lower limit of the P content is not particularly limited, but reducing the P content leads to an increase in refining costs. Therefore, the lower limit of the P content is preferably 0.001%, and more preferably 0.010%.

(S:0.050%以下)
Sは、腐食起点となるMnSを生成し、溶接金属部の靭性に影響を与える元素である。Sの含有量が多すぎると、溶接金属部の靭性が低下する恐れがある。そのため、Sの含有量の上限値は、0.050%、好ましくは0.040%、より好ましくは0.030%である。一方、Sの含有量の下限値は、特に限定されないが、Sの含有量を少なくすることは精練コストの上昇につながる。そのため、Sの含有量の下限値は、好ましくは0.0001%、より好ましくは0.0005%である。
(S: 0.050% or less)
S is an element that generates MnS, which becomes the starting point of corrosion, and affects the toughness of the weld metal part. If the S content is too high, the toughness of the weld metal part may decrease. Therefore, the upper limit of the S content is 0.050%, preferably 0.040%, and more preferably 0.030%. On the other hand, the lower limit of the S content is not particularly limited, but reducing the S content leads to an increase in refining costs. Therefore, the lower limit of the S content is preferably 0.0001%, and more preferably 0.0005%.

(Cr:10.00~24.00%)
Crは、母材の耐食性及び耐酸化性を向上させるのに有効な元素である。Crの含有量が多すぎると、母材の靭性が低下するとともに、製造コストの上昇につながる。そのため、Crの含有量の上限値は、24.00%、好ましくは23.50%、より好ましくは23.00%である。一方、Crの含有量が少なすぎると、上記の効果が十分に得られないことがある。そのため、Crの含有量の下限値は、10.00%、好ましくは10.50%、より好ましくは10.90%である。
(Cr:10.00-24.00%)
Cr is an element effective in improving the corrosion resistance and oxidation resistance of the base material. If the Cr content is too high, the toughness of the base material decreases and the manufacturing cost increases. Therefore, the upper limit of the Cr content is 24.00%, preferably 23.50%, and more preferably 23.00%. On the other hand, if the Cr content is too low, the above effects may not be sufficiently obtained. Therefore, the lower limit of the Cr content is 10.00%, preferably 10.50%, and more preferably 10.90%.

(N:0.050%以下)
Nは、母材の耐粒界腐食性(鋭敏化抑制作用)、及びフェライト系ステンレス鋼材の加工性などの特性に影響を与える元素である。Nの含有量が多すぎると、母材の耐粒界腐食性及びフェライト系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。そのため、Nの含有量の上限値は、0.050%、好ましくは0.030%、より好ましくは0.020%である。一方、Nの含有量の下限値は、特に限定されないが、Nの含有量を少なくすることは精練コストの上昇につながる。そのため、Nの含有量の下限値は、好ましくは0.0005%、より好ましくは0.001%である。
(N: 0.050% or less)
N is an element that affects the intergranular corrosion resistance (sensitization suppression effect) of the base material and the workability of the ferritic stainless steel material. If the N content is too high, the intergranular corrosion resistance of the base material and the workability of the ferritic stainless steel material will decrease. Therefore, the upper limit of the N content is 0.050%, preferably 0.030%, and more preferably 0.020%. On the other hand, the lower limit of the N content is not particularly limited, but reducing the N content leads to an increase in refining costs. Therefore, the lower limit of the N content is preferably 0.0005%, and more preferably 0.001%.

(Cu:1.00%以下)
Cuは、母材の耐食性を向上させるのに有効な元素である。Cuの含有量が多すぎると、フェライト相が不安定化するとともに、製造コストも上昇する。そのため、Cuの含有量の上限値は、1.00%、好ましくは0.70%、より好ましくは0.30%である。一方、Cuの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは0.001%、より好ましくは0.01%である。
(Cu: 1.00% or less)
Cu is an element effective in improving the corrosion resistance of the base material. If the Cu content is too high, the ferrite phase becomes unstable and the manufacturing cost increases. Therefore, the upper limit of the Cu content is 1.00%, preferably 0.70%, and more preferably 0.30%. On the other hand, the lower limit of the Cu content is not particularly limited, but is preferably 0.001%, and more preferably 0.01%.

(Mo:1.00%以下)
Moは、母材の耐食性及び耐酸化性を向上させるのに有効な元素である。Moの含有量が多すぎると、フェライト系ステンレス鋼材の加工性が低下するとともに、製造コストが上昇する。そのため、Moの含有量の上限値は、1.00%、好ましくは0.80%、より好ましくは0.50%である。一方、Moの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは0.001%、より好ましくは0.005%である。
(Mo: 1.00% or less)
Mo is an element effective for improving the corrosion resistance and oxidation resistance of the base material. If the Mo content is too high, the workability of the ferritic stainless steel material decreases and the manufacturing cost increases. Therefore, the upper limit of the Mo content is 1.00%, preferably 0.80%, and more preferably 0.50%. On the other hand, the lower limit of the Mo content is not particularly limited, but is preferably 0.001%, and more preferably 0.005%.

(Si:3.00%以下)
Siは、母材の耐食性を向上させるのに有効な元素である。Siの含有量が多すぎると、フェライト系ステンレス鋼材の加工性及び溶接金属部の靭性が低下する。そのため、Siの含有量の上限値は、3.00%、好ましくは2.50%、より好ましくは2.00%である。一方、Siの下限値は、特に限定されないが、上記の効果を得る観点から、好ましくは0.01%、より好ましくは0.05%、更に好ましくは0.10%である。
(Si: 3.00% or less)
Si is an element effective in improving the corrosion resistance of the base metal. If the Si content is too high, the workability of the ferritic stainless steel material and the toughness of the weld metal part are reduced. Therefore, the upper limit of the Si content is 3.00%, preferably 2.50%, and more preferably 2.00%. On the other hand, the lower limit of Si is not particularly limited, but is preferably 0.01%, more preferably 0.05%, and even more preferably 0.10% from the viewpoint of obtaining the above-mentioned effects.

(Al:0.80~5.00%)
Alは、Siと同様に、母材の耐食性を向上させるのに有効な元素である。Alの含有量が多すぎると、母材の靭性が低下する。そのため、Alの含有量の上限値は、5.00%、好ましくは4.50%、より好ましくは4.00%である。一方、Alの含有量の下限値は、上記の効果を得る観点から、0.80%、好ましくは1.00%、より好ましくは1.20%である。
(Al: 0.80-5.00%)
Like Si, Al is an element effective in improving the corrosion resistance of the base material. If the content of Al is too high, the toughness of the base material decreases. Therefore, the upper limit of the content of Al is 5.00%, preferably 4.50%, and more preferably 4.00%. On the other hand, the lower limit of the content of Al is 0.80%, preferably 1.00%, and more preferably 1.20%, from the viewpoint of obtaining the above-mentioned effect.

(Nb:0.50%以下、Ti:0.50%以下、Nb及びTiの合計含有量:6(C+N)以上)
Nb及びTiは、母材の耐粒界腐食性(鋭敏化抑制作用)などの特性に影響を与える元素である。
Nbの含有量が多すぎると、フェライト系ステンレス鋼材の加工性及び母材の靭性が低下する。そのため、Nbの含有量の上限値は、0.50%、好ましくは0.48%、より好ましくは0.45%である。
また、Tiの含有量が多すぎると、フェライト系ステンレス鋼材の加工性及び表面品質が低下する。そのため、Tiの含有量の上限値は、0.50%、好ましくは0.48%、より好ましくは0.45%である。
一方、Nb及びTiの合計含有量の下限値は、耐粒界腐食性を低下させるC及びNの含有量との関係から制御される。具体的には、Nb及びTiの合計含有量の下限値は、6(C+N)、好ましくは7(C+N)である。ここで、C及びNは、C及びNの含有量をそれぞれ表す。
(Nb: 0.50% or less, Ti: 0.50% or less, total content of Nb and Ti: 6(C+N) or more)
Nb and Ti are elements that affect the properties of the base material, such as intergranular corrosion resistance (sensitization suppression effect).
If the Nb content is too high, the workability of the ferritic stainless steel material and the toughness of the base metal are reduced, so the upper limit of the Nb content is 0.50%, preferably 0.48%, and more preferably 0.45%.
Moreover, if the Ti content is too high, the workability and surface quality of the ferritic stainless steel material deteriorates, so the upper limit of the Ti content is 0.50%, preferably 0.48%, and more preferably 0.45%.
On the other hand, the lower limit of the total content of Nb and Ti is controlled based on the relationship with the contents of C and N, which reduce intergranular corrosion resistance. Specifically, the lower limit of the total content of Nb and Ti is 6 (C+N), preferably 7 (C+N), where C and N represent the contents of C and N, respectively.

(Zr:1.00%以下、Co:1.00%以下、V:1.00%以下、W:1.00%以下)
Zr、Co、V及びWは、母材の耐酸化性を向上させるのに有効な元素である。Zr、Co、V及びWの含有量が多すぎると、フェライト系ステンレス鋼材の加工性及び母材の靭性が低下するとともに、製造コストの上昇につながる。そのため、Zr、Co、V及びWの含有量の上限値はいずれも、1.00%、好ましくは0.80%、より好ましくは0.60%である。一方、Zr、Co、V及びWの含有量の下限値はいずれも、特に限定されないが、好ましくは0.001%、より好ましくは0.01%である。
(Zr: 1.00% or less, Co: 1.00% or less, V: 1.00% or less, W: 1.00% or less)
Zr, Co, V and W are elements effective for improving the oxidation resistance of the base material. If the content of Zr, Co, V and W is too high, the workability of the ferritic stainless steel material and the toughness of the base material decrease, and the manufacturing cost increases. Therefore, the upper limit of the content of Zr, Co, V and W is 1.00%, preferably 0.80%, more preferably 0.60%. On the other hand, the lower limit of the content of Zr, Co, V and W is not particularly limited, but is preferably 0.001%, more preferably 0.01%.

(REM:0.10%以下、Ca:0.10%以下)
REM(希土類元素)及びCaは、母材の耐酸化性を向上させるのに有効な元素である。REM及びCaの含有量が多すぎると、フェライト系ステンレス鋼材の製造コストの上昇につながる。そのため、REM及びCaの含有量の上限値はいずれも、0.100%、好ましくは0.08%、より好ましくは0.05%である。一方、REM及びCaの下限値はいずれも、特に限定されないが、好ましくは0.0001%、より好ましくは0.003%である。
なお、REMは、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)の2元素と、ランタン(La)からルテチウム(Lu)までの15元素(ランタノイド)の総称を指す。これらは単独で用いてもよいし、混合物として用いてもよい。
(REM: 0.10% or less, Ca: 0.10% or less)
REM (rare earth elements) and Ca are effective elements for improving the oxidation resistance of the base material. If the content of REM and Ca is too high, it leads to an increase in the manufacturing cost of the ferritic stainless steel material. Therefore, the upper limit of the content of REM and Ca is 0.100%, preferably 0.08%, and more preferably 0.05%. On the other hand, the lower limit of REM and Ca is not particularly limited, but is preferably 0.0001%, and more preferably 0.003%.
REM is a collective term for two elements, scandium (Sc) and yttrium (Y), and 15 elements (lanthanoids) from lanthanum (La) to lutetium (Lu). These may be used alone or as a mixture.

(Sn:0.10%以下)
Snは、母材の耐食性を向上させるのに有効な元素である。Snの含有量が多すぎると、Snが偏析し、製造性が低下する。そのため、Snの含有量の上限値は、0.10%、好ましくは0.08%、より好ましくは0.05%である。一方、Snの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは0.001%、より好ましくは0.005%である。
(Sn: 0.10% or less)
Sn is an element effective for improving the corrosion resistance of the base material. If the Sn content is too high, Sn segregates and the manufacturability decreases. Therefore, the upper limit of the Sn content is 0.10%, preferably 0.08%, and more preferably 0.05%. On the other hand, the lower limit of the Sn content is not particularly limited, but is preferably 0.001%, and more preferably 0.005%.

(B:0.0100%以下)
Bは、フェライト系ステンレス鋼材の二次加工性を向上させるのに有効な元素である。Bの含有量が多すぎると、フェライト系ステンレス鋼材の疲労強度が低下する。そのため、Bの含有量の上限値は、0.0100%、好ましくは0.0080%、より好ましくは0.0050%である。一方、Bの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは0.0001%、より好ましくは0.0005%である。
(B: 0.0100% or less)
B is an element effective for improving the secondary workability of ferritic stainless steel materials. If the B content is too high, the fatigue strength of the ferritic stainless steel material decreases. Therefore, the upper limit of the B content is 0.0100%, preferably 0.0080%, and more preferably 0.0050%. On the other hand, the lower limit of the B content is not particularly limited, but is preferably 0.0001%, and more preferably 0.0005%.

母材は、平均結晶粒径が、好ましくは100μm以下、より好ましくは95μm以下、更に好ましくは90μm以下である。このような範囲に平均結晶粒径を制御することにより、結晶粒径の粗大化による靭性の低下を抑制することができる。
なお、平均結晶粒径の下限値は、特に限定されないが、好ましくは1μm、より好ましくは5μm、更に好ましくは10μmである。
ここで、本明細書において平均結晶粒径は、後述する実施例に記載された方法で測定されたものを意味する。
The base material has an average crystal grain size of preferably 100 μm or less, more preferably 95 μm or less, and further preferably 90 μm or less. By controlling the average crystal grain size within such a range, it is possible to suppress a decrease in toughness due to coarsening of the crystal grain size.
The lower limit of the average crystal grain size is not particularly limited, but is preferably 1 μm, more preferably 5 μm, and further preferably 10 μm.
In this specification, the average crystal grain size refers to one measured by the method described in the Examples section below.

母材は、平均結晶方位差が0.15°以上である。平均結晶方位差は、加工時に導入された歪の保持状態を示す指標である。このような平均結晶方位差に制御することにより、歪が十分に保持され、形状が崩れ難くなるため、寸法精度を向上させることができる。平均結晶方位差は、歪を安定して保持する観点から、好ましくは0.18°以上、より好ましくは0.20°以上である。一方、平均結晶方位差の上限値は、特に限定されないが、例えば2.00°、好ましくは1.80°、より好ましくは1.50°である。
ここで、本明細書において平均結晶方位差とは、後述する実施例に記載された方法によって測定されたものを意味する。
The base material has an average crystal orientation difference of 0.15° or more. The average crystal orientation difference is an index showing the state of retention of the strain introduced during processing. By controlling the average crystal orientation difference to such an extent, the strain is sufficiently retained and the shape is less likely to collapse, so that the dimensional accuracy can be improved. From the viewpoint of stably retaining the strain, the average crystal orientation difference is preferably 0.18° or more, more preferably 0.20° or more. On the other hand, the upper limit of the average crystal orientation difference is not particularly limited, but is, for example, 2.00°, preferably 1.80°, and more preferably 1.50°.
In this specification, the average crystal orientation difference means a value measured by the method described in the examples described later.

母材は、シャルピー衝撃試験の吸収エネルギー(以下、「シャルピー衝撃値」という)が、好ましくは100J/cm2以上、より好ましくは120J/cm2以上である。このような範囲のシャルピー衝撃値とすることにより、所望の靭性を確保することができる。一方、シャルピー衝撃値の上限値は、特に限定されないが、一般的に300J/cm2、好ましくは280J/cm2である。
ここで、本明細書においてシャルピー衝撃値とは、後述する実施例に記載された方法によって測定されたものを意味する。
The base material has an absorbed energy in a Charpy impact test (hereinafter referred to as "Charpy impact value") of preferably 100 J/ cm2 or more, more preferably 120 J/cm2 or more . By setting the Charpy impact value in such a range, it is possible to ensure the desired toughness. On the other hand, the upper limit of the Charpy impact value is not particularly limited, but is generally 300 J/ cm2 , preferably 280 J/ cm2 .
In this specification, the Charpy impact value means a value measured by the method described in the examples described later.

溶接金属部は、粒界Cr濃度が10%以上である。溶接金属部の粒界Cr濃度は、溶接時に析出したCrの炭窒化物の周囲のCr欠乏領域の多さを表す指標である。このような粒界Cr濃度に制御することにより、Cr欠乏領域が少なくなり、鋭敏化が起こり難くなるため、溶接金属部の耐食性を向上させることができる。溶接金属部の粒界Cr濃度は、Cr欠乏領域を安定して少なくする観点から、好ましくは11%以上、より好ましくは12%以上である。一方、溶接金属部の粒界Cr濃度の上限値は、特に限定されないが、例えば30%、好ましくは28%、より好ましくは23%である。
ここで、本明細書において溶接金属部の粒界Cr濃度とは、後述する実施例に記載された方法によって測定されたものを意味する。
The weld metal part has a grain boundary Cr concentration of 10% or more. The grain boundary Cr concentration of the weld metal part is an index showing the number of Cr depleted regions around the Cr carbonitrides precipitated during welding. By controlling the grain boundary Cr concentration to such a level, the Cr depleted regions are reduced and sensitization is less likely to occur, so that the corrosion resistance of the weld metal part can be improved. From the viewpoint of stably reducing the Cr depleted regions, the grain boundary Cr concentration of the weld metal part is preferably 11% or more, more preferably 12% or more. On the other hand, the upper limit of the grain boundary Cr concentration of the weld metal part is not particularly limited, but is, for example, 30%, preferably 28%, more preferably 23%.
In this specification, the grain boundary Cr concentration of the weld metal portion means a concentration measured by the method described in the examples described later.

本発明の実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼溶接構造体は、Alを30%以上含む酸化皮膜を表面(母材、熱影響部及び溶接金属部の表面)に有する。このような酸化皮膜を表面に設けることにより、耐高温酸化性を向上させることができる。酸化皮膜中のAl濃度は、耐高温酸化性を安定して高める観点から、好ましくは31%以上、より好ましくは32%以上である。一方、酸化皮膜中のAl濃度の上限値は、特に限定されないが、例えば90%、好ましくは80%である。
ここで、本明細書において酸化皮膜中のAl濃度は、後述する実施例に記載された方法で測定されたものを意味する。
The ferritic stainless steel welded structure according to the embodiment of the present invention has an oxide film containing 30% or more of Al on its surface (the surface of the base material, the heat-affected zone, and the weld metal part). By providing such an oxide film on the surface, it is possible to improve high-temperature oxidation resistance. From the viewpoint of stably increasing high-temperature oxidation resistance, the Al concentration in the oxide film is preferably 31% or more, more preferably 32% or more. On the other hand, the upper limit of the Al concentration in the oxide film is not particularly limited, but is, for example, 90%, preferably 80%.
In this specification, the Al concentration in the oxide film means the concentration measured by the method described in the examples below.

本発明の実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼溶接構造体は、上記の組成を有するフェライト系ステンレス鋼材を用い、当該技術分野において公知の方法に準じて製造することができる。本発明の実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼溶接構造体の典型的な製造方法を以下に説明する。 The ferritic stainless steel welded structure according to the embodiment of the present invention can be manufactured using a ferritic stainless steel material having the above composition in accordance with a method known in the art. A typical manufacturing method for the ferritic stainless steel welded structure according to the embodiment of the present invention is described below.

本発明の実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼溶接構造体は、上記の組成を有するフェライト系ステンレス鋼材を溶接して溶接構造体を得る溶接工程と、2×10-5Pa以上の酸素分圧下、600~800℃の温度域且つ式(1)を満たす条件で溶接構造体を加熱する熱処理工程とを含む。
0.011×TA+logTB≧8.8 …(1)
式中、TAは加熱時間(℃)、TBは加熱時間(分)を表す。
A ferritic stainless steel welded structure according to an embodiment of the present invention includes a welding process in which ferritic stainless steel materials having the above-mentioned composition are welded to obtain a welded structure, and a heat treatment process in which the welded structure is heated under an oxygen partial pressure of 2 x 10-5 Pa or more in a temperature range of 600 to 800°C under conditions that satisfy formula (1).
0.011×T A +logT B ≧8.8…(1)
In the formula, T A represents the heating time (° C.), and T B represents the heating time (minutes).

上記の組成を有するフェライト系ステンレス鋼材は、常法によって製造することができる。具体的には、まず、上記の組成を有するフェライト系ステンレス鋼を溶製して鍛造又は鋳造した後、熱間圧延を行って熱延材を得る。次に、熱延材に対して焼鈍、酸洗、冷間圧延を順次行って冷延材を得る。次に、冷延材に対して焼鈍及び酸洗を順次行って冷延焼鈍材を得る。なお、各工程における条件については、ステンレス鋼の組成などに応じて適宜調整すればよく、特に限定されない。このような方法で作製される熱延材、冷延材又は冷延焼鈍材をフェライト系ステンレス鋼材として用いることができる。これらの中でもフェライト系ステンレス鋼材は冷延焼鈍材であることが好ましい。また、熱延材、冷延材又は冷延焼鈍材は、所定の部材形状に成形加工を行ってもよい。成形加工としては、金型を用いた各種プレス加工、曲げ加工などの機械加工などが挙げられる。
なお、各工程における条件については、フェライト系ステンレス鋼材の組成に応じて適宜調整すればよく、特に限定されない。
The ferritic stainless steel material having the above composition can be manufactured by a conventional method. Specifically, first, the ferritic stainless steel having the above composition is melted and forged or cast, and then hot-rolled to obtain a hot-rolled material. Next, the hot-rolled material is annealed, pickled, and cold-rolled in sequence to obtain a cold-rolled material. Next, the cold-rolled material is annealed and pickled in sequence to obtain a cold-rolled annealed material. The conditions in each step are not particularly limited and may be appropriately adjusted according to the composition of the stainless steel. The hot-rolled material, cold-rolled material, or cold-rolled annealed material manufactured by such a method can be used as the ferritic stainless steel material. Among these, the ferritic stainless steel material is preferably a cold-rolled annealed material. In addition, the hot-rolled material, cold-rolled material, or cold-rolled annealed material may be formed into a predetermined member shape. Examples of the forming process include various press processes using a mold, mechanical processes such as bending, and the like.
The conditions in each step may be appropriately adjusted depending on the composition of the ferritic stainless steel material, and are not particularly limited.

溶接工程は、上記の組成を有するフェライト系ステンレス鋼材を用いて行われる。フェライト系ステンレス鋼材の溶接は、複数のフェライト系ステンレス鋼材を溶接してもよいし、フェライト系ステンレス鋼材を他の材質の金属材に溶接してもよい。
溶接方法としては、特に限定されず、アーク溶接(TIG溶接など)、電子ビーム溶接、レーザー溶接、プラズマアーク溶接、スポット溶接などの当該技術分野において公知の方法を用いることができる。また、溶接には、溶加材を用いてもよいし、用いなくてもよい。
なお、溶接条件は、溶接の種類やフェライト系ステンレス鋼材の組成に応じて適宜調整すればよく、特に限定されない。
The welding step is performed using a ferritic stainless steel material having the above composition. The welding of the ferritic stainless steel material may involve welding a plurality of ferritic stainless steel materials together, or the ferritic stainless steel material may be welded to a metal material of another material.
The welding method is not particularly limited, and methods known in the art such as arc welding (TIG welding, etc.), electron beam welding, laser welding, plasma arc welding, spot welding, etc. In addition, the welding may or may not use a filler metal.
The welding conditions are not particularly limited and may be appropriately adjusted depending on the type of welding and the composition of the ferritic stainless steel material.

熱処理工程は、2×10-5Pa以上の酸素分圧で行われる。このような酸素分圧下で熱処理工程を行うことにより、Alを30%以上含む酸化皮膜を表面に形成することができる。酸素分圧が2×10-5Pa未満であると、酸化皮膜中のAl濃度が低くなるため、耐高温酸化性が低下する。Alを30%以上含む酸化皮膜を安定して形成する観点から、酸素分圧は、好ましくは3×10-5Pa以上、より好ましくは5×10-5Pa以上である。一方、酸素分圧の上限値は、特に限定されないが、例えば1Paである。
なお、熱処理雰囲気中の酸素以外の気体は、特に限定されず、水素、アルゴンなどを用いることができる。
The heat treatment step is carried out at an oxygen partial pressure of 2×10 −5 Pa or more. By carrying out the heat treatment step under such an oxygen partial pressure, an oxide film containing 30% or more of Al can be formed on the surface. If the oxygen partial pressure is less than 2×10 −5 Pa, the Al concentration in the oxide film will be low, and the high-temperature oxidation resistance will decrease. From the viewpoint of stably forming an oxide film containing 30% or more of Al, the oxygen partial pressure is preferably 3×10 −5 Pa or more, more preferably 5×10 −5 Pa or more. On the other hand, the upper limit of the oxygen partial pressure is not particularly limited, but is, for example, 1 Pa.
The gas other than oxygen in the heat treatment atmosphere is not particularly limited, and hydrogen, argon, etc. can be used.

また、熱処理工程は、600~800℃の温度域且つ式(1)を満たす条件で溶接構造体を加熱することにより行われる。加熱温度を上記の範囲に制御することにより、耐高温酸化性及び寸法精度を両立させることができる。加熱温度が600℃未満であると、Crの炭窒化物の形成や母材中の元素の拡散が遅く、長時間の加熱が必要になる。加えて、Fe酸化物が優先的に生成する温度域であるため、Alを30%以上含む酸化皮膜を形成し難くなる。一方、加熱温度が800℃を超えると、歪が除去され、変形が起こり易くなるため、寸法精度が低下してしまう。また、式(1)を満たす条件とすることにより、Crの炭窒化物周辺のCr欠乏領域が少なくなり、鋭敏化が起こり難くなるため、耐食性が向上する。
熱処理工程は、例えば、加熱炉を用いて行うことができる。加熱炉の形態は、バッチ式であっても連続式であっても構わない。
The heat treatment process is performed by heating the welded structure in a temperature range of 600 to 800 ° C. under conditions that satisfy formula (1). By controlling the heating temperature within the above range, it is possible to achieve both high-temperature oxidation resistance and dimensional accuracy. If the heating temperature is less than 600 ° C., the formation of Cr carbonitrides and the diffusion of elements in the base material are slow, and long-term heating is required. In addition, since this is a temperature range in which Fe oxides are preferentially generated, it is difficult to form an oxide film containing 30% or more of Al. On the other hand, if the heating temperature exceeds 800 ° C., distortion is removed and deformation is likely to occur, resulting in a decrease in dimensional accuracy. In addition, by satisfying formula (1), the Cr-deficient region around the Cr carbonitrides is reduced, making sensitization less likely to occur, thereby improving corrosion resistance.
The heat treatment step can be carried out, for example, using a heating furnace. The heating furnace may be of a batch type or a continuous type.

本発明の実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼溶接構造体は、耐高温酸化性、耐食性及び寸法精度に優れているため、これらの特性が要求される各種用途で用いることができる。用途の例としては、自動車の排気系部品、プラント、家庭用エネルギー機器などに用いられる熱交換器が挙げられる。 The ferritic stainless steel welded structure according to the embodiment of the present invention has excellent high-temperature oxidation resistance, corrosion resistance, and dimensional accuracy, and can be used in a variety of applications where these properties are required. Examples of applications include heat exchangers used in automobile exhaust system parts, plants, and home energy equipment.

以下に、実施例を挙げて本発明の内容を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。 The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention should not be construed as being limited to these.

(実施例1~6及び比較例1~7)
フェライト系ステンレス鋼材として、以下の手順に従ってフェライト系ステンレス鋼板を作製した。
表1に示す組成を有するフェライト系ステンレス鋼を溶製し、熱間圧延して厚さ3.0mmの熱延板を得た後、熱延板を1050℃で焼鈍して酸洗することによって熱延焼鈍板を得た。次に、熱延焼鈍板を冷間圧延して厚さ1.0mmの冷延板を得た後、冷延板を1000℃で仕上焼鈍して酸洗することによって冷延焼鈍板を得た。次に、冷延焼鈍板から幅方向150mm×圧延方向300mmの試験片を切削によって切り出した。
(Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 7)
As the ferritic stainless steel material, a ferritic stainless steel plate was produced according to the following procedure.
A ferritic stainless steel having the composition shown in Table 1 was melted and hot rolled to obtain a hot rolled sheet having a thickness of 3.0 mm, which was then annealed at 1050°C and pickled to obtain a hot rolled annealed sheet. Next, the hot rolled annealed sheet was cold rolled to obtain a cold rolled sheet having a thickness of 1.0 mm, which was then finish annealed at 1000°C and pickled to obtain a cold rolled annealed sheet. Next, a test piece having a width direction of 150 mm and a rolling direction of 300 mm was cut out from the cold rolled annealed sheet by cutting.

上記の試験片について溶接処理を行った。溶接処理は、試験片の幅方向中央部をTIGなめつけ溶接と同じようにして溶解させる(ただし、溶接は行わない)疑似溶接加工を行って溶接試験片を得た。溶接条件は、溶接電流を100A、溶接速度を60cm/分、溶接電極の直径を1.6mmとした。
次に、溶接を行っていない上記の試験片(以下、「未溶接試験片」という)及び溶接試験片のそれぞれを真空炉に入れ、表2に示す条件で熱処理を行った後、平均冷却速度を35℃/分として冷却を行った。酸素分圧は、真空炉内の圧力を変えることによって制御した。表2に示す酸素分圧は、真空炉内の圧力を0.2倍した値である。また、冷却速度は、真空炉内への冷却用窒素ガスの導入量によって制御した。
なお、比較例1では、上記の未溶接試験片及び溶接試験片に対して熱処理及び冷却を行わなかった。
The above test specimens were subjected to a welding process. The welding process was carried out by dissolving the widthwise center of the test specimen in the same manner as TIG spot welding (but without welding), to obtain a welded test specimen. The welding conditions were a welding current of 100 A, a welding speed of 60 cm/min, and a welding electrode diameter of 1.6 mm.
Next, the above test pieces that had not been welded (hereinafter referred to as "unwelded test pieces") and the welded test pieces were each placed in a vacuum furnace and heat-treated under the conditions shown in Table 2, and then cooled at an average cooling rate of 35°C/min. The oxygen partial pressure was controlled by changing the pressure in the vacuum furnace. The oxygen partial pressure shown in Table 2 is a value obtained by multiplying the pressure in the vacuum furnace by 0.2. The cooling rate was also controlled by the amount of cooling nitrogen gas introduced into the vacuum furnace.
In Comparative Example 1, the unwelded test piece and the welded test piece were not subjected to heat treatment and cooling.

上記で得られた熱処理後の未溶接試験片及び溶接試験片(ただし、比較例1は熱処理を行っていないため、比較例1の場合は熱処理を行っていない未溶接試験片及び溶接試験片を使用)について以下の評価を行った。なお、平均結晶方位差及び寸法精度については、上記のフェライト系ステンレス鋼板を用いて測定用試験片を改めて作製して評価を行った。 The following evaluations were performed on the unwelded test pieces and welded test pieces obtained after the heat treatment described above (however, since no heat treatment was performed in Comparative Example 1, unwelded test pieces and welded test pieces that were not heat treated were used in the case of Comparative Example 1). Note that the average crystal orientation difference and dimensional accuracy were evaluated by preparing new test pieces for measurement using the above ferritic stainless steel plate.

(酸化皮膜中のAl濃度)
熱処理後の未溶接試験片から50mm角の測定用試験片を切削によって切り出し、その表面をアセトンで脱脂した。次に、JIS K0144:2001に準拠し、グロー放電発光分光法(GD-OES)を用いて深さ方向の成分濃度の分析を行った。この分析で得られた深さ方向の成分濃度プロファイルにおいて、O(酸素)濃度が最大値の4分の3となる位置のAl、Fe及びCr濃度を求め、以下の式によって酸化皮膜中のAl濃度を求めた。
酸化皮膜中のAl濃度[質量%]=Al濃度/(Fe濃度+Cr濃度+Al濃度)×100
(Al concentration in oxide film)
A 50 mm square test piece was cut out from the unwelded test piece after the heat treatment, and the surface was degreased with acetone. Next, the component concentration in the depth direction was analyzed using glow discharge optical emission spectroscopy (GD-OES) in accordance with JIS K0144:2001. In the component concentration profile in the depth direction obtained by this analysis, the Al, Fe, and Cr concentrations were obtained at the position where the O (oxygen) concentration was three-quarters of the maximum value, and the Al concentration in the oxide film was calculated by the following formula.
Al concentration in oxide film [mass %] = Al concentration / (Fe concentration + Cr concentration + Al concentration) × 100

(母材の平均結晶粒径)
熱処理後の未溶接試験片から10mm角の測定用試験片を切削によって切り出した後、板厚の圧延方向に平行且つ幅方向に直交する面が観察面となるように樹脂埋めを施した。次に、樹脂埋めを行った測定用試験片を湿式研磨によって鏡面処理した後、フッ硝酸でエッチングして現出させた金属組織を光学顕微鏡で観察した。光学顕微鏡による観察は、JIS G0551:2013に準じ、光学顕微鏡画像上の任意の位置に直線を引き、直線と結晶粒界との交点の数を計測し、平均切片長さを結晶粒径とした。結晶粒径の測定は、複数の視野で20本以上の直線で引いて計測することにより行い、それらの平均値を平均結晶粒径とした。
(average grain size of base material)
After cutting out a 10 mm square test piece from the unwelded test piece after heat treatment, the test piece was filled with resin so that the surface parallel to the rolling direction of the plate thickness and perpendicular to the width direction was the observation surface. Next, the resin-filled test piece was mirror-finished by wet polishing, and the metal structure revealed by etching with fluoronitric acid was observed with an optical microscope. The observation with an optical microscope was performed in accordance with JIS G0551:2013, by drawing a straight line at an arbitrary position on the optical microscope image, counting the number of intersections between the straight line and the grain boundary, and the average intercept length was taken as the grain size. The grain size was measured by drawing and measuring 20 or more straight lines in multiple fields of view, and the average value of these was taken as the average grain size.

(平均結晶方位差)
上記のフェライト系ステンレス鋼板(冷延焼鈍板)から幅方向10mm×圧延方向75mmの測定用試験片を切削によって切り出した。次に、万能試験機(株式会社島津製作所製UH-300kNI)を用い、内側半径8mmのポンチを用い、両脚が平行となるようにU字曲げ加工を施した。次に、各測定用試験片について上記と同様の各条件で熱処理を行った。
次に、熱処理後の測定用試験片をU字曲げ頂部の板厚断面が観察面となるように樹脂埋めを施した。樹脂埋めを行った測定用試験片は、SiC研磨紙及びダイヤモンドペーストを用いた湿式研磨、コロイダルシリカ研磨剤による研磨を行った。その後、OIM(Orientation Imaging Microscopy)システムを備えたFE-SEMを用いて結晶方位差の測定を行った(EBSD法)。この測定において、評価面積は100μm角とした。このとき、評価範囲内に結晶粒界を含むようにした。測定結果は、KAMマップ(Kernel Average Misorientation Map)を用いて結晶方位差解析を行った。粒界である結晶方位差が5°以上の点を除外した後、測定範囲内の結晶方位差の平均値を平均結晶方位差として算出した。
(Average crystal orientation difference)
Test specimens measuring 10 mm in width direction × 75 mm in rolling direction were cut out from the above ferritic stainless steel sheet (cold-rolled annealed sheet) by cutting. Next, using a universal testing machine (UH-300kNI manufactured by Shimadzu Corporation) and a punch with an inner radius of 8 mm, they were bent into a U shape so that both legs were parallel. Next, each test specimen was heat-treated under the same conditions as above.
Next, the measurement test piece after the heat treatment was filled with resin so that the plate thickness cross section of the top of the U-shaped bend became the observation surface. The measurement test piece filled with resin was wet polished using SiC polishing paper and diamond paste, and polished with colloidal silica abrasive. Then, the crystal orientation difference was measured using an FE-SEM equipped with an OIM (Orientation Imaging Microscopy) system (EBSD method). In this measurement, the evaluation area was 100 μm square. At this time, the evaluation range was made to include the crystal grain boundary. The measurement results were subjected to crystal orientation difference analysis using a KAM map (Kernel Average Misorientation Map). After excluding points with a crystal orientation difference of 5° or more, which are grain boundaries, the average value of the crystal orientation differences within the measurement range was calculated as the average crystal orientation difference.

(溶接金属部の粒界Cr濃度)
熱処理後の溶接試験片から溶接金属部を集束イオンビーム(FIB)加工で測定用試験片を切り出した。観察面は、溶接方向と垂直な板厚断面とし、少なくとも1つの結晶粒界を含む範囲とした。次に、電界放出型透過電子顕微鏡を用いて測定用試験片を観察し、粒界の析出物についてエネルギー分散型X線分光法による分析(EDS分析)を行い、Cr炭化物を同定した。そのあと、Cr炭化物と結晶粒との界面から結晶粒内方向に10nm離れた位置においてEDS分析を行った(分析径1nm)。この分析において、Cr、Fe及びAl濃度を求め、以下の式によって溶接金属部の粒界Cr濃度を求めた。
溶接金属部の粒界Cr濃度[質量%]=Cr濃度/(Fe濃度+Cr濃度+Al濃度)×100
(Cr concentration at grain boundaries in weld metal parts)
A measurement test piece was cut out from the heat-treated welded test piece by focused ion beam (FIB) processing of the weld metal part. The observation surface was a plate thickness cross section perpendicular to the welding direction, and included at least one grain boundary. Next, the measurement test piece was observed using a field emission transmission electron microscope, and the precipitates at the grain boundaries were analyzed by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS analysis) to identify Cr carbides. Then, EDS analysis was performed at a position 10 nm away from the interface between the Cr carbide and the grain in the grain interior direction (analysis diameter 1 nm). In this analysis, the Cr, Fe and Al concentrations were obtained, and the grain boundary Cr concentration of the weld metal part was obtained by the following formula.
Grain boundary Cr concentration of weld metal part [mass %] = Cr concentration / (Fe concentration + Cr concentration + Al concentration) x 100

(母材の靭性)
上記の熱処理後の未溶接試験片から50mm(板幅方向長さ)×10mm(圧延方向長さ)×1mm(板厚方向長さ)の測定用試験片を切削によって切り出した。
次に、測定用試験片の板幅方向の中心部に圧延方向に向かってVノッチ(ノッチ角度45°、ノッチ深さ2mm、ノッチ底半径0.25mm)を切削によって施した。この測定用試験片を用いてJIS Z2242:2018に準じ、試験温度25℃にてシャルピー衝撃試験を行った。測定は、3つの測定用試験片で行い、その平均値を測定結果とした。この評価において、単位面積当たりのシャルピー衝撃の吸収エネルギー(シャルピー衝撃値)が100J/cm2以上の場合を靭性が良好であると判断した。
(Toughness of base material)
From the unwelded test pieces after the above heat treatment, test pieces for measurement of 50 mm (length in the plate width direction) x 10 mm (length in the rolling direction) x 1 mm (length in the plate thickness direction) were cut out by cutting.
Next, a V-notch (notch angle 45°, notch depth 2 mm, notch bottom radius 0.25 mm) was cut in the center of the plate width direction of the test specimen toward the rolling direction. Using this test specimen, a Charpy impact test was performed at a test temperature of 25°C in accordance with JIS Z2242:2018. The measurement was performed on three test specimens, and the average value was taken as the measurement result. In this evaluation, the toughness was determined to be good when the Charpy impact absorption energy per unit area (Charpy impact value) was 100 J/cm2 or more .

(溶接金属部の耐食性)
フェライト系ステンレス鋼溶接構造体の実際の使用環境を考慮し、上記の熱処理後の溶接試験片について、エレマ電気炉を用い、大気雰囲気中、500℃で100時間加熱する使用環境模擬熱処理を行った。
次に、使用環境模擬熱処理を行った溶接試験片から溶接金属部が中央に位置するように50mm角の測定用試験片を切り出した後、測定用試験片の全面に#600湿式研磨を施した。この測定用試験片について、JIS G0575:2012に規定されるステンレス鋼の硫酸・硫酸銅腐食試験方法に準拠し、フラスコ底面に銅の粒を敷き詰めた後、15.7%硫酸/5.5%硫酸銅水溶液400mLと測定用試験片を入れてホットプレートで加熱した。そして、20時間沸騰状態を保持した後、測定用試験片を取り出して水洗し、乾燥させた。
次に、万能試験機(株式会社島津製作所製UH-300kNI)を用い、溶接方向と垂直な方向に1t曲げを測定用試験片に施し、曲げ頂部を光学顕微鏡で観察した。この観察の結果、粒界に沿って割れが発生したものを×(耐食性が不良)、割れの発生が無かったものを○(耐食性が良好)と評価した。
(Corrosion resistance of welded metal parts)
Considering the actual usage environment of ferritic stainless steel welded structures, the welded test pieces after the above heat treatment were subjected to a heat treatment simulating the usage environment by heating them in an air atmosphere at 500° C. for 100 hours using an EREMA electric furnace.
Next, a 50 mm square test specimen was cut out from the welded test specimen that had been heat-treated to simulate the operating environment so that the weld metal part was located in the center, and then the entire surface of the test specimen was wet-polished with #600. This test specimen was placed in a flask with copper particles spread over the bottom surface in accordance with the sulfuric acid/copper sulfate corrosion test method for stainless steel specified in JIS G0575:2012, and then heated on a hot plate with 400 mL of 15.7% sulfuric acid/5.5% copper sulfate aqueous solution and the test specimen. The boiling state was maintained for 20 hours, and then the test specimen was taken out, washed with water, and dried.
Next, a universal testing machine (UH-300kNI manufactured by Shimadzu Corporation) was used to bend the test specimens by 1t in a direction perpendicular to the welding direction, and the top of the bend was observed with an optical microscope. As a result of this observation, specimens in which cracks occurred along the grain boundaries were rated as × (poor corrosion resistance), and specimens in which no cracks occurred were rated as ○ (good corrosion resistance).

(母材の耐酸化性)
上記の熱処理後の未溶接試験片に対し、上記と同様の条件で使用環境模擬熱処理を行った。
次に、使用環境模擬熱処理を行った未溶接試験片から50mm角の測定用試験片を切削によって切り出し、その表面をアセトンで脱脂した。次に、JIS K0144:2001に準拠し、上記と同様にしてグロー放電発光分光法(GD-OES)を用いて深さ方向の成分濃度の分析を行った。この分析で得られた深さ方向の成分濃度プロファイルにおいて、O(酸素)濃度が最大値の4分の3となる位置のAl、Fe及びCr濃度を求め、以下の式によって酸化皮膜中のFe濃度を求めた。
酸化皮膜中のFe濃度[質量%]=Fe濃度/(Fe濃度+Cr濃度+Al濃度)×100
この評価において、Fe濃度が10質量%以下の場合を耐酸化性が良好であると判断した。
(Oxidation resistance of base material)
The unwelded test pieces after the above heat treatment were subjected to a heat treatment simulating a usage environment under the same conditions as above.
Next, a 50 mm square test piece was cut out from the unwelded test piece that had been heat-treated to simulate the operating environment, and the surface was degreased with acetone. Next, in accordance with JIS K0144:2001, analysis of the component concentration in the depth direction was performed using glow discharge optical emission spectroscopy (GD-OES) in the same manner as above. In the component concentration profile in the depth direction obtained by this analysis, the Al, Fe, and Cr concentrations were determined at the position where the O (oxygen) concentration was three-quarters of the maximum value, and the Fe concentration in the oxide film was calculated using the following formula.
Fe concentration in oxide film [mass %] = Fe concentration / (Fe concentration + Cr concentration + Al concentration) x 100
In this evaluation, the oxidation resistance was determined to be good when the Fe concentration was 10 mass % or less.

(寸法精度)
上記のフェライト系ステンレス鋼板(冷延焼鈍板)から幅方向10mm×圧延方向75mmの測定用試験片を切削によって切り出した。次に、万能試験機(株式会社島津製作所製UH-300kNI)を用い、内側半径8mmのポンチを用い、両脚が平行となるようにU字曲げ加工を施し、両脚の間隔を両端で測定した。次に、各測定用試験片について上記と同様の各条件で熱処理を行った後、両脚の間隔を両端で再度測定した。この評価において、両脚の間隔が平均で7mm以下の場合を寸法精度が良好であると判断した。
上記の各評価結果を表3に示す。
(Dimensional accuracy)
A test piece for measurement, 10 mm in width direction × 75 mm in rolling direction, was cut out from the above ferritic stainless steel sheet (cold-rolled annealed sheet) by cutting. Next, a universal testing machine (UH-300kNI manufactured by Shimadzu Corporation) was used to perform a U-shaped bending process using a punch with an inner radius of 8 mm so that both legs were parallel, and the distance between both legs was measured at both ends. Next, each test piece for measurement was subjected to heat treatment under the same conditions as above, and then the distance between both legs was measured again at both ends. In this evaluation, a case where the distance between both legs was 7 mm or less on average was judged to have good dimensional accuracy.
The results of the above evaluations are shown in Table 3.

表3に示されるように、平均結晶方位差、母材の組成、溶接金属部の粒界Cr濃度、並びに酸化皮膜中のAl濃度が所定の範囲を満たす実施例1~6は、溶接金属部の耐食性、母材の耐酸化性及び寸法精度が良好であった。
これに対して比較例1及び3は、酸化皮膜中のAl濃度及び溶接金属部の粒界Cr濃度が低すぎたため、溶接金属部の耐食性及び母材の耐酸化性が十分でなかった。
比較例2は、溶接金属部の粒界Cr濃度が低すぎたため、溶接金属部の耐食性が十分でなかった。
比較例4及び5は、平均結晶方位差及び粒界Cr濃度が低すぎたため、溶接金属部の耐食性及び寸法精度が十分でなかった。また、比較例5は、母材の平均結晶粒径も大きく、母材の靭性も低かった。
比較例6は、酸化皮膜中のAl濃度が低すぎたため、母材の耐酸化性が十分でなかった。比較例7は、母材のAl含有量が低すぎたため、酸化皮膜中のAl濃度が低くなってしまい、母材の耐酸化性が十分でなかった。
As shown in Table 3, in Examples 1 to 6 in which the average crystal orientation difference, the composition of the base material, the grain boundary Cr concentration of the weld metal part, and the Al concentration in the oxide film all fell within the specified ranges, the corrosion resistance of the weld metal part, the oxidation resistance of the base material, and the dimensional accuracy were good.
In contrast, in Comparative Examples 1 and 3, the Al concentration in the oxide film and the grain boundary Cr concentration in the weld metal were too low, so the corrosion resistance of the weld metal and the oxidation resistance of the base metal were insufficient.
In Comparative Example 2, the grain boundary Cr concentration in the weld metal part was too low, and therefore the corrosion resistance of the weld metal part was insufficient.
In Comparative Examples 4 and 5, the average crystal orientation difference and the grain boundary Cr concentration were too low, so the corrosion resistance and dimensional accuracy of the weld metal were insufficient. In Comparative Example 5, the average crystal grain size of the base metal was large, and the toughness of the base metal was also low.
In Comparative Example 6, the Al concentration in the oxide film was too low, and therefore the oxidation resistance of the base material was insufficient.In Comparative Example 7, the Al content in the base material was too low, and therefore the Al concentration in the oxide film was low, and therefore the oxidation resistance of the base material was insufficient.

以上の結果からわかるように、本発明によれば、耐高温酸化性、耐食性及び寸法精度に優れるフェライト系ステンレス鋼溶接構造体を提供することができる。 As can be seen from the above results, the present invention can provide a ferritic stainless steel welded structure that has excellent high-temperature oxidation resistance, corrosion resistance, and dimensional accuracy.

Claims (6)

耐高温酸化性、耐食性及び寸法精度が要求される用途で用いられるフェライト系ステンレス鋼溶接構造体であって、
母材及び溶接金属部を含
前記母材は、質量基準で、C:0.050%以下、Mn:1.00%以下、Ni:1.00%以下、P:0.100%以下、S:0.050%以下、Cr:10.00~24.00%、N:0.050%以下、Cu:1.00%以下、Mo:1.00%以下、Si:3.00%以下、Al:0.80~5.00%、Nb:0.50%以下、Ti:0.50%以下を含み、Nb及びTiの合計含有量が6(C+N)以上(C及びNは、C及びNの含有量をそれぞれ表す)であり、残部がFe及び不純物からなる組成を有し、
前記母材は、平均結晶方位差が0.15°以上であり、
前記溶接金属部は、粒界Cr濃度が10質量%以上であり、
前記フェライト系ステンレス鋼溶接構造体は、Alを30質量%以上含む酸化皮膜を表面に備える、フェライト系ステンレス鋼溶接構造体。
A ferritic stainless steel welded structure used in applications requiring high-temperature oxidation resistance, corrosion resistance, and dimensional accuracy,
Includes base material and weld metal parts,
The base material contains, by mass, C: 0.050% or less, Mn: 1.00% or less, Ni: 1.00% or less, P: 0.100% or less, S: 0.050% or less, Cr: 10.00 to 24.00%, N: 0.050% or less, Cu: 1.00% or less, Mo: 1.00% or less, Si: 3.00% or less, Al: 0.80 to 5.00%, Nb: 0.50% or less, Ti: 0.50% or less, the total content of Nb and Ti is 6(C+N) or more (C and N represent the contents of C and N, respectively), and the balance is Fe and impurities,
The base material has an average crystal orientation difference of 0.15° or more,
The weld metal portion has a grain boundary Cr concentration of 10 mass% or more,
The ferritic stainless steel welded structure has an oxide film on its surface that contains 30 mass % or more of Al.
前記母材は、質量基準で、Zr:1.00%以下、Co:1.00%以下、V:1.00%以下、W:1.00%以下から選択される少なくとも1種を更に含む、請求項1に記載のフェライト系ステンレス鋼溶接構造体。 The ferritic stainless steel welded structure according to claim 1, wherein the base material further contains at least one selected from Zr: 1.00% or less, Co: 1.00% or less, V: 1.00% or less, and W: 1.00% or less, by mass. 前記母材は、質量基準で、REM:0.10%以下、Ca:0.10%以下から選択される少なくとも1種を更に含む、請求項1又は2に記載のフェライト系ステンレス鋼溶接構造体。 The ferritic stainless steel welded structure according to claim 1 or 2, wherein the base material further contains at least one selected from REM: 0.10% or less and Ca: 0.10% or less, by mass. 前記母材は、質量基準で、Sn:0.10%以下、B:0.0100%以下から選択される少なくとも1種を更に含む、請求項1~3のいずれか一項に記載のフェライト系ステンレス鋼溶接構造体。 The ferritic stainless steel welded structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the base material further contains at least one selected from Sn: 0.10% or less and B: 0.0100% or less by mass. 前記母材は、平均結晶粒径が100μm以下である、請求項1~4のいずれか一項に記載のフェライト系ステンレス鋼溶接構造体。 A ferritic stainless steel welded structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the base material has an average crystal grain size of 100 μm or less. 前記母材は、シャルピー衝撃値が、100J/cm2以上である請求項1~5のいずれか一項に記載のフェライト系ステンレス鋼溶接構造体。 The ferritic stainless steel welded structure according to any one of claims 1 to 5 , wherein the base material has a Charpy impact value of 100 J/cm2 or more.
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