(57)【要約】【課題】  凝集溶接フラックスおよび前記フラックスを使用するオーステナイトステンレス鋼のサブマージドアーク溶接方法を提供する。【解決手段】  本発明は、フラックスの重量％で表された、２５〜３５％のＭｇＯ、２０〜２８％のＣａＦ２、１５〜２２％のＡｌ２Ｏ３、１２〜１７％のＳｉＯ２、および０．２〜０．４％の炭素（重量％）を含む凝集溶接フラックスに関し、前記炭素は、フラックス中に含有される少なくとも１つの金属化合物を使用して導入される。また、本発明は、前記フラックスを使用してオーステナイトステンレス鋼から製造される少なくとも１つの加工物のサブマージドアーク溶接のための方法に関し、ならびに前記方法を使用して得ることができる、１７〜２０％のＣｒ、５〜８．５％のＭｎ、および１４〜１８％のＮｉを含む溶接継手に関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で表された、
−  ２５〜３５％の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、
−  ２２〜３５％のフッ化カルシウム（ＣａＦ２）、
−  １５〜２２％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、
−  １１〜１７％の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、
−  炭素を含有する少なくとも１つの金属化合物、および
−  前記少なくとも１つの金属化合物を使用して導入される、０．２〜０．４％の炭素を含む、凝集溶接フラックス。
【請求項２】
前記金属化合物が２〜１２％の炭素を含むことを特徴とする、請求項１に記載の凝集溶接フラックス。
【請求項３】
前記金属化合物１．６〜１０％を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の凝集溶接フラックス。
【請求項４】
前記金属化合物がフェロ合金であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の凝集溶接フラックス。
【請求項５】
フェロクロム、フェロマンガン、鋳鉄、炭化ケイ素粉末のなかから選択される少なくとも１つの金属化合物を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の凝集溶接フラックス。
【請求項６】
オーステナイトステンレス鋼から製造される少なくとも１つの加工物のサブマージドアーク溶接のための方法において消耗ワイヤとフラックスとを電気アークによって溶融して前記少なくとも１つの加工物上の溶接継手を得る方法であって、前記フラックスが、請求項１〜５のいずれか一項に記載された凝集溶接フラックスであることを特徴とする方法。
【請求項７】
前記消耗ワイヤが、ワイヤの全重量による％で表された、
−  ０．０１〜０．０５％の炭素（Ｃ）、
−  ０．１〜１％のケイ素（Ｓｉ）、
−  ５〜９％のマンガン（Ｍｎ）、
−  １９〜２２％のクロム（Ｃｒ）、
−  １５〜１８％のニッケル（Ｎｉ）、
−  ２．５〜４．５％のモリブデン（Ｍｏ）、
−  ０．１〜０．２％の窒素（Ｎ）、および
残余の鉄（Ｆｅ）を含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記加工物が、加工物の重量％で表された、
−  １６〜１８％のＣｒ、
−  ６．４〜７．５％のＭｎ、および
−  ４．０〜５．０％のＮｉを含むことを特徴とする、請求項６または７に記載の溶接方法。
【請求項９】
前記加工物が、加工物の重量％で表された、
−  ０．０１〜０．０３％のＣ、
−  ０．１〜０．７５％のＳｉ、
−  ０．０１〜０．０２５％のＮ、および
−  残余の鉄（Ｆｅ）をさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載の溶接方法。
【請求項１０】
継手の重量によって表された、
−  １７〜２０％のＣｒ、
−  ５〜８．５％のＭｎ、および
−  １４〜１８％のＮｉを含むことを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一項に記載の溶接方法によって得ることができる溶接継手。
【請求項１１】
前記溶接継手が、溶接継手の重量％で表された、
−  ０．０９〜０．１３％のＣ、
−  ０．３〜０．７％のＳｉ、
−  ２〜４％のＭｏ、
−  ０．１〜０．２５％のＮ、および
−  残余の鉄をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の溶接継手。
【請求項１２】
前記溶接継手が２０℃において６５０〜７００ＭＰａの間の引張強さを有することを特徴とする請求項１０または１１に記載の溶接継手。
【請求項１３】
前記溶接継手が−１９６℃において２７Ｊの最小靭性を有することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の溶接継手。
【請求項１４】
１６〜１８％のＣｒ、４．０〜５．０％のＮｉ、６．４〜７．５％のＭｎおよび鉄を含むオーステナイトステンレス鋼から製造される加工物であって、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の少なくとも１つの溶接継手を含むことを特徴とする加工物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーステナイトステンレス鋼のサブマージドアーク溶接のための溶接フラックスに関し、また、このフラックスを使用するサブマージドアーク溶接方法、ならびに前記フラックスおよび消耗溶接ワイヤを溶融する工程とオーステナイトステンレス鋼から製造された１つ以上の加工物を溶接する工程とによって得られる溶接金属組成物（すなわち溶接継手）に関する。
【背景技術】
【０００２】
オーステナイトステンレス鋼は、それらを多種多様な工業的用途のために有用にする高度に望ましい性質の組合せを示す。これらの鋼は、鉄中の元素を促進および安定化するクロムおよびオーステナイトのバランスのとれた分析を有し、室温においてオーステナイト構造を有する。オーステナイト構造および高クロム含有量は共に、耐蝕性に寄与し、比較的均一なオーステナイト構造もまた、それらを建設材料として特に魅力あるものにする、主に、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）およびマンガン（Ｍｎ）の高含有量のために良い強度および靭性性質を有する鋼を提供する。
【０００３】
特に、多くても９％の典型的なＮｉ含有量、および約１９％のクロム含有量を有するオーステナイトステンレス鋼は特に、液化炭化水素ガス（ＬＮＧ）または酸素もしくは窒素のような液化空気成分の貯蔵のための極低温、典型的に−１７０℃（２７０°Ｆ）未満で使用できる容器に適している。
【０００４】
ニッケルは費用がかかる構成成分であるので、オーステナイトステンレス鋼中のニッケル含有量を減少させると同時に極低温目的でのその使用の可能性を維持することは大きな関心の的である。このような低ニッケルオーステナイトステンレス鋼の例は２０１ＬＮ銘柄（ＡＳＴＭ  Ａ２４０国際規格）である。
【０００５】
このような低ニッケルオーステナイトステンレス鋼の冶金学的組成物、すなわちこの鋼を構成する卑金属の組成物の含有量の典型的な範囲は以下の表１に示される。
【０００６】
【表１】
2018126789.tif 000002
【０００７】
これらの低ニッケルオーステナイトステンレス鋼は慣例的に、電気アークによって溶融される溶接フラックスとワイヤとを使用し、このように充填剤金属を供給して所望の溶接継手を形成するサブマージドアーク溶接（以下に「ＳＡ溶接」と呼ばれる）法を実施することによって溶接される。
【０００８】
溶接される加工物は、シート、板、鍛造物またはパイプであってもよい。
【０００９】
直面する問題は、一般的に、オーステナイト鋼がＳＡ溶接される場合、溶接金属の結晶構造が、このプロセスにおいて使用される非常に高い熱量のために粗く、溶接金属の引張強さが、他の溶接方法によって得られる引張強さと比べて比較的低いということである。
【００１０】
しかしながら、溶接金属の引張強さ（極限引張強さとも呼ばれる）が卑金属の引張強さよりも高いこと、そして特に、溶接金属の引張強さが２０℃において６５５〜７４０Ｍｐａの間に含まれることを建築工業は必要とする。ＡＳＴＭ  ２０１ＬＮの最小引張強さは６５５ＭＰａ（９５ｋｓｉ）と定義される。引張強さは、圧力容器の設計のために重要である。与えられた設計のために、壁厚は最小引張強さによって定義される。経済的な理由から、壁厚はできるかぎり小さくなるように選択される。したがって板材および溶接金属は、標準品の最小引張強さを満たす必要がある。さらに、溶接金属の最小靭性の観点からの要件、典型的には−１９６℃において少なくとも４７Ｊという要件がある。これらのレベルの要件が満たされない場合、これは、このように溶接される構造物の結合性に有害である。
【００１１】
今まで、これらの機械的性質を有する溶接金属を得るための適切な解決策は提案されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、解決されるべき１つの問題は、ＳＡ溶接方法によって低ニッケルオーステナイトステンレス鋼を溶接する時に必要とされるレベルの引張強さおよび靭性を有する溶接継手を得ることを可能にする凝集溶接フラックスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の態様に従って、本発明はフラックスの重量％で表された、
−  ２５〜３５％の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、
−  ２２〜３５％のフッ化カルシウム（ＣａＦ２）、
−  １５〜２２％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、
−  １１〜１７％の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、
−  炭素を含有する少なくとも１つの金属化合物、および
−  前記少なくとも１つの金属化合物を使用して導入される、０．２〜０．４％の炭素を含む凝集溶接フラックスに関する。
【００１４】
場合に応じて、本発明のフラックスは、以下の特徴の１つ以上を含んでもよい：
−  前記金属化合物が２〜１２％の炭素を含む。
−  フラックスが前記金属化合物１．６〜１０％を含む。
−  前記金属化合物がフェロ合金である。
−  フラックスが、フェロクロム、フェロマンガン、鋳鉄、炭化ケイ素粉末のなかから選択される少なくとも１つの金属化合物を含む。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
第２の態様に従って、本発明は、消耗ワイヤとフラックスとを電気アークによって溶融して前記少なくとも１つの加工物上の溶接継手を得る、オーステナイトステンレス鋼から製造される少なくとも１つの加工物のサブマージドアーク溶接のための方法に関し、フラックスは本発明による凝集溶接フラックスであることを特徴とする。
【００１６】
好ましくは、消耗ワイヤは、ワイヤの全重量による％で表された、
−  ０．０１〜０．０５％の炭素（Ｃ）、
−  ０．１〜１％のケイ素（Ｓｉ）、
−  ５〜９％のマンガン（Ｍｎ）、
−  １９〜２２％のクロム（Ｃｒ）、
−  １５〜１８％のニッケル（Ｎｉ）、
−  ２．５〜４．５％のモリブデン（Ｍｏ）、
−  ０．１〜０．２％の窒素（Ｎ）、および
−  残余の鉄（Ｆｅ）を含む。
【００１７】
加工物は、加工物の重量％で表された、
−  １６〜１８％のＣｒ、
−  ６．４〜７．５％のＭｎ、および
−  ４．０〜５．０％のＮｉを含んでもよい。
【００１８】
加工物は、加工物の重量％で表された、
−  ０．０１〜０．０３％のＣ、
−  ０．１〜０．７５％のＳｉ、
−  ０．０１〜０．０２５％のＮ、および
−  残余の鉄（Ｆｅ）をさらに含んでもよい。
【００１９】
第３の態様に従って、本発明は、本発明による溶接方法によって得ることができる溶接継手に関し、それは、継手の重量によって表された、
−  １７〜２０％のＣｒ、
−  ５〜８．５％のＭｎ、および
−  １４〜１８％のＮｉを含むことを特徴とする。
【００２０】
好ましくは、本発明による溶接継手は、溶接継手の重量％で表された、
−  ０．０９〜０．１３％のＣ、
−  ０．３〜０．７％のＳｉ、
−  ２〜４％のＭｏ、
−  ０．１〜０．２５％のＮ、および
−  残余の鉄（Ｆｅ）をさらに含む。
【００２１】
溶接継手は、２０℃において６５０〜７００ＭＰａの間の引張強さおよび／または−１９６℃において２７Ｊの最小靭性を有してもよい。
【００２２】
第４の態様に従って、本発明は、１６〜１８％のＣｒ、４．０〜５．０％のＮｉ、６．４〜７．５％のＭｎおよび鉄を含むオーステナイトステンレス鋼から製造される加工物に関し、それは、本発明による少なくとも１つの溶接継手を含むことを特徴とする。
【００２３】
用語「凝集フラックス」は、鉱物物質、例えば酸化アルミニウムまたは酸化ケイ素から主に構成されるほか、場合により、水性無機ケイ酸塩、例えばケイ酸ナトリウムをベースとしたバインダー（または複数のバインダー）が添加される粉末形態の金属化合物から主に構成される粒子または小さなグラニュールからフラックスが形成されることを意味すると理解されたい。金属化合物のようなあり得る粉末を含めた全ての物質がフラックスの組成物を形成する。存在している全ての化合物および物質が互いに凝集され、フラックスグレインを形成する。最終フラックスグレインは主に丸い形状であり、０．２〜２．０ｍｍの間に含まれるグレインサイズを有する。
【００２４】
フラックス中に存在している炭素は赤外線吸収によって分析することができるが、他方、元素Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、ＦはＸＲＦ（Ｘ線蛍光）によって分析することができるということに留意しなければならない。元素Ｍｇ、ＡｌはＩＣＰ−ＡＥＳによって同様に分析することができ、Ｆは蒸気抽出後にイオン感応性電極によって分析することができる。Ｍｇ、ＡｌおよびＳｉなどの元素は酸化物として存在していることが知られているので、それらは通常、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２などの酸化物として表される。Ｆは主にＣａＦとして存在していることが知られているので、それはＣａＦとして表される。ＣａはＸＲＦまたはＩＣＰ−ＡＥＳ（誘導結合プラズマ原子発光分析）によっておよび／またはＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析）によって同様に分析することができる。Ｆに化学量論的に帰属され得る全てのＣａはＣａＦ２として表される。残りのＣａは、ＣａＯとして表される。Ｓｉは、重量測定法で同様に分析することができる。
【００２５】
第２の態様に従って、本発明は、オーステナイトステンレス鋼から製造される少なくとも１つの加工物のサブマージドアーク（ＳＡ）溶接のための方法において消耗ワイヤとフラックスとを電気アークによって溶融して前記少なくとも１つの加工物上の溶接継手を得る方法に関し、フラックスは本発明によるものであることを特徴とする。
【００２６】
場合に応じて、本発明の溶接方法は、以下の特徴の１つ以上を含んでもよい。請求項７〜９を参照されたい。
【００２７】
特に、本発明による方法は、ワイヤの全重量による％で表された、
−  最大（すなわち、多くても）０．０３％の炭素（Ｃ）、好ましくは０．０１％〜０．０３％の間のＣ、
−  最大１．０％のケイ素（Ｓｉ）、好ましくは０．１％〜１．０％の間のＳｉ、
−  ５〜９％のマンガン（Ｍｎ）、
−  １９〜２２％のクロム（Ｃｒ）、
−  １５〜１８％のニッケル（Ｎｉ）、
−  ２．５〜４．５％のモリブデン（Ｍｏ）、
−  ０．１〜０．２％の窒素（Ｎ）、
−  最大０．５％の銅（Ｃｕ）、好ましくは０．０３％〜０．５％の間のＣｕ、
−  最大０．０３％のリン（Ｐ）、好ましくは０．００５％〜０．０３％のＰ、
−  最大０．０２％の硫黄（Ｓ）、好ましくは５ｐｐｍ＿〜０．０２％の間のＳ、および
−  残余の鉄（Ｆｅ）を含む消耗ワイヤを使用してもよい。
【００２８】
全ての元素がＯＥＳ（発光分析）によって分析することができる。ＣおよびＳは赤外線吸収によって分析することができる。Ｎはカサロメトリー（熱伝導率）によって分析することができる。Ｓｉは重量測定法によって同様に分析することができる。Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、ＭｏはＩＣＰ−ＡＥＳ（誘導結合プラズマ原子発光分析）によって同様に分析することができる。
【００２９】
第３の態様に従って、本発明は、溶接継手、すなわち、特に、本発明による前記ＳＡ溶接方法を実施することによって得られた堆積溶接金属に関し、継手の重量によって表された、１７〜２０％のＣｒ、５〜８．５％のＭｎ、および１４〜１８％のＮｉを含むことを特徴とする。請求項１０を参照されたい。
【００３０】
場合に応じて、本発明の溶接継手は、以下の特徴の１つ以上を含んでもよい。請求項１１〜１３を参照されたい。
【００３１】
堆積金属の化学分析は、継手の軸上で実施される。
【００３２】
炭素は、赤外吸収によって、窒素はカサロメトリーによって、マンガン、クロム、モリブデンおよびニッケルはＯＥＳ（発光分析）によって、他の元素はＩＣＰ−ＡＥＳおよび／またはＩＣＰ−ＭＳによって分析されてもよい。ケイ素は重量測定法によって分析することができる。
【００３３】
第４の態様に従って、本発明は、オーステナイトステンレス鋼から製造される加工物に関し、前記加工物は、１６〜１８％のＣｒ、４．０〜５．０％のＮｉ、６．４〜７．５％のＭｎおよび鉄を含み、それは本発明による少なくとも１つの溶接継手を含むことを特徴とする。
【００３４】
好ましくは、加工物は管、パイプ、板または鍛造品である。
【００３５】
本発明は、フラックス中に存在している様々な元素（全て重量％）の影響に関する以下の説明によってより良く理解されるであろう。
【００３６】
酸化マグネシウム（ＭｇＯ）
ＭｇＯはスラグの粘度を増加させ、均一なビードを得ることを可能にする。さらに、それは溶接金属中の酸素含有量を制御する。フラックス中のＭｇＯ含有量が２５％より低くなると、酸素含有量および溶接金属の靭性を増加させる。他方、ＭｇＯ含有量が３５％より高くなると、不安定なアーク、不均一なビードおよび不十分なスラグ除去につながる。
【００３７】
フッ化カルシウム（ＣａＦ２）
ＣａＦ２は均一なビードを得ることを可能にし、溶接金属中で拡散する場合がある水素および酸素の量を制御する。ＣａＦ２含有量が２０％より低いとき、溶接金属中の高めの酸素含有量のために靭性が減少する。他方、ＣａＦ２含有量が２８％より高いとき、アークは不安定であり、ビードの形態は悪く、およびスラグ除去は不十分である。
【００３８】
酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）
Ａｌ２Ｏ３はスラグの流動性およびビードの均一性を改良する。Ａｌ２Ｏ３含有量が１５％より低くなるとこれらの改良にほとんど効果を有さないが、Ａｌ２Ｏ３含有量が２２％より高くなると、溶接金属中の高めの酸素含有量のために靭性を減少させる。
【００３９】
二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）
ＳｉＯ２はスラグの流動性およびビードの均一性を改良する。ＳｉＯ２含有量が１２％より低くなるとこれらの改良にほとんど効果を有さない。しかしＳｉＯ２含有量が１７％より高いとき、靭性性質は、溶接金属中の高めの酸素含有量のために低下する。
【００４０】
炭素（Ｃ）
炭素をフラックスに添加して、溶接金属の高い引張特性を確実にする。本発明に従って、フラックス中の少なくとも１つの炭素含有金属化合物を使用して炭素が導入される。したがって、ＳＡ溶接プロセスの間に、炭素を溶接金属中に移動させて溶接金属の引張強さを増加させる。
【００４１】
金属形態での炭素の導入は、フラックスの焼成プロセスの間にそれが分解しないので有利である。少なくとも１つの金属化合物は、必要とされる量でおよび予測可能な形で炭素を溶接プール内に移動させる。対照的に、金属形態でない化合物、例えば黒鉛（Ｃ）は、焼成プロセスの間に分解し、したがって炭素を予測可能な形でおよび必要な量で移動させない。
【００４２】
継手中の、すなわち堆積金属中のＣの非常に高い含有量は、マルテンサイトタイプの硬構造物をもたらしおよび／または構造物を固化し、不十分な靭性の原因となる過剰量の炭化物沈殿物をもたらす。逆に、非常に低いＣ含有量は、不十分な引張機械的性質の原因となる。したがって、フラックスにおいて０．２〜０．４％の間のＣの量を考慮することが必要である。
【００４３】
好ましくは、少なくとも１つの金属化合物はフェロ合金であり、それは有利には、フェロマンガン、フェロクロム、鋳鉄粉末、炭化ケイ素粉末によって形成される群において選択される。フェロ合金の使用は、それはフラックスの焼成プロセスの間に分解しないので、特に有利である。炭素含有フェロ合金は、予測可能な形で炭素を溶接プール内に移動させる。対照的に、黒鉛（Ｃ）は焼成プロセスの間に分解し、したがって予測可能な形で炭
素を移動させない。炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）のような炭酸塩は、同様に炭素を含有するが、溶接プロセスの間にそれらはＣａＯのような金属酸化物およびＣＯとＣＯ２との混合物に分解する。両方の成分が気体形態であり、炭素を溶接プールに必要な量で移動させない。
【００４４】
本発明の分野において、フェロ合金は、１％超の炭素と、鉄、マンガン、クロム、またはケイ素のような１つ以上の元素との合金を指す。２％未満の炭素を有するフェロ合金は、フラックス中１０％超の量のそのフェロ合金を必要とする。しかしながら２０％超の量のフェロ合金がフラックスに添加される場合、フラックス自体の溶接性質は非常に不十分になる。
【００４５】
有利には、フェロ合金は、高炭素含有量、すなわち４〜１２％の炭素、好ましくは少なくとも５％の炭素、および好ましくは１０％未満の炭素（重量％）を有する、高炭素フェロ合金（フランス語で「ｆｅｒｒｏａｌｌｉａｇｅ  ｃａｒｂｕｒｅ」）である。合金中の炭素含有量がより高くなると、成分はより少なめに添加される必要がある。合金の添加を減らすと、溶接性質はより良くなる。他方、合金の炭素含有量が１２％を超える場合、黒鉛が合金中に沈澱する。そして非常に細かい粉末に粉砕された合金だけを使用するとき、混合物中に黒鉛を見ることができる。しかしながら、黒鉛は、焼成プロセスの間に酸化し得るので、避けるのがよい。このようにこの溶接方法予測可能でない。
【００４６】
フェロ合金は、高カーボンフェロマンガンとも呼ばれる、高炭素フェロマンガン（フランス語で「ｆｅｒｒｏｍａｎｇａｎｅｓｅ  ｃａｒｂｕｒｅ」）であってもよい。好ましくは、フェロマンガンは、７５〜８０％のＭｎおよび５〜９％のＣ、より好ましくは６〜８％の間のＣ（重量％）を含む。
【００４７】
また、フェロ合金は、６４〜９０％のＣｒおよび４〜１２％のＣ、より好ましくは６〜９％の間のＣ（重量％）を含有する、高炭素フェロクロム（フランス語で「ｆｅｒｒｏｃｈｒｏｍｅ  ｃａｒｂｕｒｅ」）であってもよい。
【００４８】
本発明の別の実施形態に従って、少なくとも１つの炭素含有金属化合物は鋳鉄粉末であってもよい。好ましくは、鋳鉄粉末は２〜４％の炭素（重量％）を含有する。鋳鉄は、クロムまたはマンガンを添加しないという利点を提供する。
【００４９】
本発明の別の実施形態に従って、少なくとも１つの金属化合物は炭化ケイ素であってもよい。
【００５０】
好ましくは、本発明によるＳＡ溶接方法は、上述のようなフラックスと以下の組成を有する溶接ワイヤ（重量％）とを溶融することによって実施される：
−  ０．０１〜０．０５％の炭素（Ｃ）、
−  ０．１〜１％のケイ素（Ｓｉ）、
−  ５〜９％のマンガン（Ｍｎ）、
−  １９〜２２％のクロム（Ｃｒ）、
−  １５〜１８％のニッケル（Ｎｉ）、
−  ２．５〜４．５％のモリブデン（Ｍｏ）、
−  ０．１〜０．２％の窒素（Ｎ）、および
−  残余の鉄（Ｆｅ）。
【００５１】
ワイヤ中に存在している様々な元素の影響を以下に説明する（全ての含有量はワイヤの全重量に対する％として表される）。
【００５２】
炭素（Ｃ）
炭素を導入して溶接金属の強度を改良する。
【００５３】
クロム（Ｃｒ）およびモリブデン（Ｍｏ）
元素ＣｒおよびＭｏは、高強度オーステナイトステンレス鋼の主な合金元素である。元素ＣｒおよびＭｏが鋼の炭素と化合して、鋼に強度を与える炭化物を形成し、したがってまた、溶接金属に強度を与える。溶接金属中の過剰量のＣｒまたはＭｏは、溶接金属の靭性性質の低下を引き起こす。したがって継手に１６〜２２％の間のＣｒの量、および最大４．５重量％のＭｏの量があることを確実にする処置がとられなければならない。
【００５４】
ケイ素（Ｓｉ）
ケイ素は、溶接金属中で脱酸素剤として作用する。したがってそれは、酸素（Ｏ）含有量を制御するために十分な量で存在していなければならない。Ｓｉ含有量が非常に高い場合、靭性性質は低下する。このように、継手中のＳｉの量を０．３〜１％の範囲内に制限することが必要である。
【００５５】
ニッケル（Ｎｉ）
ニッケルの添加は、オーステナイト構造を促進する効果を有する。この理由のために、Ｎｉレベルは１５〜１８％の間に含まれなければならない。
【００５６】
モリブデン（Ｍｏ）
Ｍｏは溶接金属の強度に強い影響を有し、従って、正確な強度レベルを確実にするために非常に重要な元素である。他方、非常に多量のＭｏは、高い脆性をもたらす場合がある。したがって、Ｍｏの量は２〜４％の間でなければならない。
【００５７】
窒素（Ｎ）
窒素はオーステナイト構造を促進すると同時に強度をもたらす効果を有する。窒素の過剰量は溶接金属の多孔性をもたらし、それは建設規約の大部分によって受け入れられないであろう。Ｎ含有量は好ましくは０．２５％未満であり、典型的に０．１４〜０．２％の間に含まれる。
【実施例】
【００５８】
例示的な実施例
以下に示される試験の目的は、ＳＡ溶接方法が、本発明によるフラックスを使用してオーステナイトステンレス鋼から製造される加工物上で実施されるとき、本発明による冶金学的組成物を有する溶接継手、特に、建築工業の引張強さ要件ならびに良い靭性性質が達成される継手を得ることができることを示すことである。
【００５９】
継手試料の引張強さは、２３℃の温度および極限引張強さの測定において実施される引張試験によって評価される。極限引張強さは、破断するまで伸長または引っ張られる間に材料が耐えることができる最大応力によって測定される。また、試料の靭性はシャルピーＶノッチ試験を使用して測定されたが、それは、破損する間に材料によって吸収されるエネルギー量を定量する標準化高ひずみ速度試験である。この試験は−１９６℃の温度で実施された。
【００６０】
引張および靭性試験は、溶接継手の中心からの堆積金属から機械加工された試料上で実施された。
【００６１】
溶接金属が上に堆積された低ニッケルオーステナイト鋼加工物は、２０１ＬＮ銘柄（ＡＳＴＭ  Ａ２４０）から製造され、以下の表２に示される組成を有した。
【００６２】
【表２】
2018126789.tif 000003
【００６３】
ＳＡ溶接において使用されるフラックス（フラックス１、フラックス２、フラックス３）は、以下の表３に示される組成を有した。炭素含有金属化合物として高炭素フェロクロムおよび高炭素フェロマンガンを使用して炭素をフラックス中に導入した。フラックス１は、２％のフェロクロムおよび２％の高炭素フェロマンガンの量を含有した。フラックス２は、２．５％のフェロクロムおよび２％の高炭素フェロマンガンの量を含有した。この高炭素フェロクロム化合物は６４〜７０％のＣｒおよび９〜１０％のＣを含んだ。高炭素フェロマンガン化合物は７５〜８０％のマンガンおよび６〜７．７％の炭素を含んだ。
【００６４】
【表３】
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【００６５】
【表４】
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【００６６】
希釈が全くない堆積金属の試料は、以下のＳＡ溶接パラメーターを適用することによって得られた：
−  ３．２ｍｍの直径を有するワイヤを使用するＳＡ溶接、それらの組成は表４に記載され、表３のフラックス１、２、３と対応付けられる、
−  ２５〜１００℃の間の予熱
−  ８〜１２の溶接工程、
−  溶接工程の間の卑金属の約１００℃の温度、
−  ５５ｃｍ／分の溶接速度について約１，５ｋＪ／ｍｍの溶接エネルギー、
−  ＤＣ＋電流  ３０Ｖにおいて４６０Ａ、−  ８００℃〜５００℃の溶接金属の７〜１７秒間の冷却時間。
【００６７】
円筒形引張試料は堆積金属において、すなわち得られた溶接継手において長さ方向に機械加工された。試料の全長は９７ｍｍであり、測定部分の直径は１０ｍｍであり、測定部分の長さは５０ｍｍであった。
【００６８】
それぞれの引張試験は２３℃で実施された。プルレートは１５ＭＰａ／ｓであった。
【００６９】
試験される試料の組成（それぞれの元素の重量％単位）および引張強さ（Ｍｐａ単位で表される、Ｒｍ）および靭性測定値（１９６℃での、Ｊｏｕｌｅｓ単位で表されるＫｖ）の結果が以下の表５に示される。
【００７０】
【表５】
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【００７１】
表示を見る限り、溶接Ｎｏ．１およびＮｏ．２に相応する試験だけが、引張強さおよび靭性性質に関して良好な結果を示した。これは、強度を増加させるために炭素の適合含有量を溶接金属に添加したからである。非常に高いＣ含有量は、靭性結果を悪くする。これらの溶接は、強度と靭性との間の最良の妥協点を提供した。
【００７２】
また、フラックス２はフラックス１よりも強度に関してより良い結果をもたらしたが、しかしながら靭性はその最大値に近かったことを指摘しておいてもよいだろう。溶接Ｎｏ３において、引張強さは、Ｃが０．０９％未満であったため、非常に低かった。溶接Ｎｏ１および２と比較して高めのクロムおよびニッケルの含有量は、正確な強度レベルに達するのに役立たなかった。
【００７３】
溶接Ｎｏ４は溶接Ｎｏ３と同様であった：Ｃは同様なレベルだがＣｒはより少なめで１１．５％のＮｉ、そして結果としてＦｅはより多めであった。しかしながら強度レベルはさらに低く、それは特定のクロムおよびニッケルが好ましいことを明らかに示す。
【００７４】
溶接Ｎｏ５はワイヤによって０．４％のニオブ（Ｎｂ）を加えたが、しかしながらＣは推奨される範囲外であったためにまた、強度レベルは低いままであった。
【００７５】
溶接Ｎｏ６は、クロムとニッケルの間のバランスを変えた：クロムは高レベルであったがニッケルは比較的低いレベルであった。高い強度が得られたが不十分な靭性であった。
【００７６】
溶接Ｎｏ７はクロム、ニッケルおよび炭素に関して、溶接Ｎｏ５と同様な組成を有したが、しかしながらＭｎ含有量はワイヤによって５．６％に増加された。このワイヤはニオブ（Ｎｂ）の増加分はない。金属の靭性は非常に低いままであり、靭性も同じく十分でなかった。
【符号の説明】
【００７７】
１  フラックス
２  フラックス
３  フラックス
【外国語明細書】
2018126789000001.pdf