SUS321とSUS304ステンレスの溶接性の違い

組成の違いと溶接性への影響

SUS304 (UNS S30400、EN 1.4301) は、最大 0.08% の炭素を含み、安定化元素を含まない 18-8 オーステナイトグレードです。 SUS321 (UNS S32100、EN 1.4541) は、チタンを炭素含有量の少なくとも 5 倍 (通常は 0.1 ～ 0.8%) 添加します。溶接熱サイクル中に、SUS304 の炭素がクロムと反応して粒界に炭化クロムを形成し、クロムが消耗して粒界腐食を引き起こす可能性があります。 SUS321ではチタンが優先的に炭化チタンを形成し、クロムを保護してこの傾向を抑制します。

高温割れ傾向

どちらのグレードもオーステナイト系であり、低融点相の分離によって凝固します。-共晶温度が約 1350 ℃ と低いため、入熱が過剰になると溶接金属に高温割れが発生しやすくなります。過剰な入熱も溶接池の流動性を低下させ、亀裂のリスクを高めます。 SUS321 には特別な懸念が加わります。チタンはアーク中で容易に酸化し、溶接部の靱性を低下させる酸化チタン介在物を形成するため、高純度のシールド ガスが不可欠です。-。

溶接継手の高温性能-

SUS304 溶接物の推奨最高使用温度は約 600 ℃で、それを超えると結晶粒の成長によりクリープ強度が低下します。 SUS321 にチタンを添加すると耐クリープ性が向上し、約 700 ℃までの使用が可能になり、500-700 ℃での接合安定性が向上します。このため、SUS321 溶接部は石油化学や高温プロセスのプラントで好まれます。

充填材の選択

プロセス	SUS304フィラー	SUS321フィラー
スマウ	E308-16, E308L-16	E347-16, E321-16
GTAW/TIG	ER308、ER308L	ER347、ER321

ニオブはチタンよりも確実にアーク中を移動するため、SUS321 にはニオブ-安定化 E347/ER347 がよく使用されます。

溶接プロセスパラメータ

どちらの材料も、結晶粒の粗大化や高温割れを抑制するために、低入熱、つまり低電流と高速移動速度を必要とします。シールドには少なくとも 99.99% の高純度アルゴンを使用してください。- SUS321 の場合、チタンの酸化感受性が高いため、溶接池を保護するために、アーク長を約 1 ～ 3 mm と短くし、より速い移動が必要になります。 SUS304 の場合、感作を避けるためにパス間温度を制御し、通常は 150 ℃ を超えないようにしてください。

-溶接後熱処理（PWHT）

SUS304 溶接部には通常、PWHT は必要ありません。積極的な腐食サービスでは、急速冷却しながら約 1050 ℃で溶体化焼鈍し、耐食性を回復します。 SUS321 溶接部には、ゆっくり冷却しながら 900 ～ 950 ℃で安定化処理を施すことができ、チタンが残留炭素と結合し、粒界腐食のリスクが排除されます。

よくある質問

1. 溶接しやすいグレードはどれですか?

SUS304 は安定化要素を保護する必要がないため、よりシンプルです。 SUS321はチタンの酸化を防ぐためにより厳重なシールドが必要です。

2. SUS321にはE347フィラーが推奨される理由は何ですか?

ニオブは溶接金属内の炭素を安定させ、チタンよりもアーク全体に確実に移行します。

3. SUS321にはPWHTが必要ですか?

通常はそうではありません。 900 ～ 950 ℃での安定化は、最大の耐食性が必要な場合にのみ適用されます。

4. どのようなシールドガスが必要ですか?

-99.99% 以上の高純度アルゴン、SUS321 の場合は約 1～3 mm のショート アーク。

5. SUS304 溶接部は 700 ℃で使用できますか?

推奨されません。 SUS304は600℃程度まで、SUS321は700℃程度までが適しています。

6. 粒界腐食とは何ですか?

溶接中または高温暴露中の炭化物の析出によるクロムの消耗によって引き起こされる粒界での局所的な攻撃。-