SUS310S鋼の溶接割れについて

Question

SUS310Sで炉を製作したのですが、一年ほどの使用で溶接に亀裂が入りました。
溶接法はTig溶接です。
聞いたところ、1000℃くらいで使用してるらしいです。
製作時には欠陥はなかったと思うんですが、割れた部分の肉盛が少ないと指摘されました。
割れの原因は何が考えられるでしょうか。

また、高温で使用してる限り肉盛は酸化して薄くなっていくものと思ってるのですが、間違いでしょうか？
よろしくお願いします。

Answer

どういたしまして。

原因究明ですが。

?工業炉専門業社の製作担当者にどこで製作させたかです。
たとえば3本のマッフルを同じ人が製作してるかの確認。
（溶接の上手い下手がある）

?材料のミルシートをとること(韓国材と日本材とでも違ってくる場合あり）
　溶接棒がＳＵＳ３０９の間違えの可能性。

?熱源ヒーターがマッフルにあたっていたとか、品物のスケールが付着して
　以上加熱してたとかです。

文章からの想像ですが参考までに。

Answer

SUS310Sの外殻と燃焼部(加熱部)との間に、当然耐火物・断熱材が入っているでしょうね。普通内部が1000℃といっても外殻は高くても150～200℃迄に抑えられていると思います。

断熱材の厚みが薄いと、外殻に逃げる熱が大きいだけでなく、内部に張ってある耐火物の膨張力に耐え切れず、外殻の一番弱い所(溶接部・コーナー部)に亀裂が生じる事があります。

また、溶接自体凝固組織そのものですから、基本的に程度の差こそあれ、欠陥だらけのものです。特にステンレス鋼はデンドライト組織が発達し易く、凝固収縮も大きいですから、欠陥が進展し易い傾向があります。そこで溶接を小入熱にし、フェライトを若干析出させる溶接棒を用います。この例の場合母材がSUS310Sですから溶接棒はSUS309Sの筈です。溶接棒も4mm以下のもので、一層が2mm以上にならないようにして何層にも重ねるのが常道と思います。

鋼種は違いますが、小職もSUSのデンドライト間の割れがＸ線検査で見つからず、グラインダー研磨後カラーチェックでやっと発見したという苦い経験があります。

出張先でメールを見るのが遅れ、返事遅くなりました。

溶接協会の標準でもそうなっている筈です。(手許にマニュアルが無いので確認して下さい。）理由は、フェライト量を確保する為、Ni-balanceを少し落した材料とした為です。

ごめんなさい。中国の客先にAWSマニュアルがあったので見せてもらったら、確かに溶接棒は310D or 310Eでした。

かって厚物の反応塔の溶接で割れが防げず、Vendorが異材質２層溶接と云う特殊なやり方をしていたのを、記憶で書いたものですから。

やはり物事は、ちゃんとしたマニュアルなり文献を手許において議論を進めるものだと反省しております。

Answer

以下に、溶接の資料を添付します。溶接棒・溶接材料の『ステンレス鋼』
を確認してみて下さい。
http://www-it.jwes.or.jp/qa/sitemap.jsp
その中に、
溶接金属は，高温割れ防止のため，室温で約５％以上のフェライトを存在
させるように成分コントロールされている。
図１にフィスコ割れ試験による高温割れとδフェライト量の関係を示す。
また，完全オーステナイト組織を呈する溶着金属の組成が25％Cr，20％Niを
含有するD310（SUS310S）はフェライトが存在しないので，高温割れ感受性
を考慮して，P，S等の低融点化合物を作る元素を低く抑えるように合金設計
されている、等の記述があります。

さて、前述の様な事があり、炉の中のP，S等の低融点化合物を作る元素が
浸透したか、溶接棒や溶接工程上で、P，S等の低融点化合物を作る元素が
含有したかも考えられます。

製作時には欠陥はなかったんですが、割れた部分の肉盛が少ないと指摘が
あったのは、只割れに強いだけで寿命が延びるが、割れの原因は存在する
ので確認が必要です。

Answer

lasershot様初めまして。
写真等実物を見てないのでなんとも言えませんが
ＳＵＳ３１０ｓで製作とあるのですが炉体でしょうか？
マッフルではないですか？

当社も炉を作ってるのですが炉体は通常ＳＳで中にセラミックの
断熱材をつけるので（1000℃でも問題なく）
約5年～10年でオバーフォールします。

製作の会社が建設関係の溶接屋なのか熱処理専門の溶接屋
なのかでももちが全然違ってきます。

本当に困っているのであれば直接アドバイスもします。

SUS310S鋼の溶接割れについて