JP3900230B2 - 粉体プラズマ肉盛溶接用粉末材料及び粉体プラズマ肉盛溶接金属 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は製紙工場などの産業用回収ボイラの火炉管、火炉壁パネル等の耐食、耐磨耗などの目的で粉体プラズマ肉盛溶接を行う際に使用する粉末材料及び粉体プラズマ肉盛溶接金属に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業用の回収ボイラにおいては、高温でのスメルトによる腐食環境下で耐食性、耐磨耗性の観点から、炭素鋼管が複数組み合わさった火炉管パネルの肉盛溶接を行うべき部材表面に１８％Ｃｒの肉盛溶接材料が用いられている。この肉盛材料としては、従来、１８％Ｃｒ被覆アーク溶接棒及び１８％Ｃｒガスシールドアーク溶接ワイヤ（以下、ＭＡＧ溶接ワイヤ）が使用されている。
【０００３】
図１は、従来公知の粉体プラズマ肉盛溶接装置の基本構成を示す図である。すなわち、タングステン電極１とノズル２間にパイロットアーク電源が、また、タングステン電極１と被溶接材である母材との間に直流電源が接続されている。ノズル１の外側には中間ノズル３が、また、中間ノズル３の外側には外ノズル４が配置されている。タングステン電極１とノズル２との間にはプラズマガス（例えばＡｒガス）が、ノズル２と中間ノズル３との間には肉盛溶接用の粉末材料が送給ガス（例えばＡｒガス）とともに、また、中間ノズル３と外ノズル４との間にはシールドガス（例えばＡｒガス）が供給された状態で、ノズルと母材との間にプラズマアークを発生させることにより、供給された粉末材料を溶融して母材上に溶接金属として溶着させるものである。
【０００４】
図２は炭素鋼管に粉体プラズマ溶接を行っている状況を示す図である。すなわち、炭素鋼管（例えば、ＪＩＳ ＳＴＢ４１０）とこれに対向配置したプラズマ溶接トーチ６間にプラズマアークを発生させ、順次供給された粉末材料を溶融して溶融池７を形成する。プラズマ溶接トーチ６を暫時移動することで、溶融池７は凝固して溶接金属を形成するというものである。
粉体プラズマ肉盛溶接の特徴は以下の通りである。すなわち、被覆アーク溶接及びＭＡＧ溶接法の溶着量は最大３ｋｇ／１ｈｒ程度であるが、粉体プラズマ肉盛溶接法を用いることにより最大４〜６ｋｇ／１ｈｒの容溶量を達成できる。このように粉体プラズマ肉盛溶接法を用いることにより高能率な溶接が実現できる。 また、粉体プラズマ肉盛溶接法は現状のＭＡＧ溶接法に比べ母材との希釈率が小さいため、肉盛溶接金属におけるＣｒ量の低下を抑えることができる。またブローホール、融合不良等の溶接欠陥が少ないため高品質な溶接金属が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、回収ボイラでは高濃度及び高温度化のため、ますます厳しい腐食環境にある。現状の１８％Ｃｒ肉溶接部の一部では、スメルトによる腐食、磨耗によって火炉管の減肉が激しいため、より耐食性に優れた肉盛溶接材料の開発が必要となっている。
１７〜３０％のＣｒ量を含有する粉末溶接材料を用いてプラズマ肉盛溶接を行うと、スメルトによる火炉管の減肉速度を遅くし、長寿命化を達成できるものと推測される。
複数の炭素鋼管を組み合わせたパネルに溶接する場合には火炉壁内側にのみ肉盛溶接を行うため、溶接入熱による歪みが生じる。したがって溶接後のパネルには応力除去焼鈍が施される。しかし、工場内での搬送及び一部加工による曲げ応力を考慮すれば、応力除去焼鈍後の曲げ特性の他に溶接ままの曲げ特性の良好な溶接材料の開発が必要である。
【０００６】
そこで、本願発明は回収ボイラの火炉管、火炉壁パネル等の耐食、耐磨耗などの目的で行われる肉盛溶接において、高能率溶接法である粉体プラズマ肉盛溶接法を用い耐食性及び曲げ特性に優れる粉体プラズマ肉盛溶接用粉末材料を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は鋭意研究を重ねた結果、Ｃ；０．０６〜０．１５％、Ｓｉ；０．２〜１．０％、Ｍｎ；０．２〜１．０％、Ｃｒ；１７〜３０％、Ｎｂ；０．６〜１．５％、Ｎｉ；０．５％以下を含み、かつ、Ａｌ；０．０３〜０．１５％、Ｔｉ；０．０８〜０．１８％の１種又は２種を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする粉体プラズマ肉盛溶接用粉末材料を用いた溶接金属が耐食性及び曲げ特性に優れることを知見した。本願発明は、基本的には１７〜３０％のＣｒを含有するが、回収ボイラの腐食減肉量は熱負荷及び運転条件によって、またボイラ内の位置においても変わるため、腐食減肉の激しい箇所には耐食性を重視してＣｒ含有量の多い材料（以下、２５Ｃｒ系材料と言うことがある）を用い、また、比較的腐食減肉の厳しくない箇所にはＣｒ含有量の少ない材料（以下、１８Ｃｒ系材料と言うことがある）を用いることによりコストの低減を図ることができる。
【０００８】
すなわち、２５Ｃｒ系材料は、Ｃ；０．０６〜０．１５％、Ｓｉ；０．２〜１．０％、Ｍｎ；０．２〜１．０％、Ｃｒ；２３〜３０％、Ｎｂ；０．６〜１．５％、Ｎｉ；０．５％以下を含み、かつ、Ａｌ；０．０３〜０．１５％、Ｔｉ；０．０８〜０．１８％の１種又は２種を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とし、また、１８Ｃｒ系材料は、Ｃ；０．０６〜０．１５％、Ｓｉ；０．２〜１．０％、Ｍｎ；０．２〜１．０％、Ｃｒ；１７〜２３％、Ｎｂ；０．６〜１．５％、Ｎｉ；０．５％以下を含み、かつ、Ａｌ；０．０３〜０．１５％、Ｔｉ；０．０８〜０．１８％の１種又は２種を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする。なお、本願発明の粉末材料は、上記組成を有する合金粉末のみからなる場合に限らず、各構成元素の金属粉末の混合、複数の元素の合金粉末の混合等、最終的に上記組成となる金属粉末、合金粉末の組合せであれば、特に限定されるものではない。また、本願発明の粉末材料は、通常、６３〜５００μｍ程度の粒径に調整して粉体プラズマ肉盛溶接に供されるが、この粒径が本願発明を限定するものではない。
【０００９】
以下、本願発明に関わる粉末材料の化学組成とその限定理由について説明する。
ＣはＮｂＣ、ＴｉＣ等の炭化物を形成して溶接金属の結晶粒の微細化を図る目的で不可避な元素である。Ｃの量が０．０６％未満では溶接金属の強度が乏しくなるため、０．０６％以上含有することにした。しかし、多すぎると溶接金属組織が著しく硬化するので０．１５％以下とする。なお、Ｃの好ましい範囲は、０．０６〜０．１２％である。
Ｓｉは脱酸の目的で含有される元素であり、０．２％未満では十分な脱酸効果が得られない。しかし、多すぎると溶着金属の靱性を劣化させるので１．０％以下に抑える必要がある。なお、好ましいＳｉの量は、０．３〜０．８％である。
【００１０】
Ｍｎは脱酸、強度確保、靱性改善に効果のある元素である。しかし、０．２％未満では脱酸の効果が十分に得られず、また、多すぎると組織が硬化し靱性が低下するので１．０％以下に抑えなければならない。なお、好ましいＭｎの量は０．３％〜０．８％である。
【００１１】
Ｃｒは耐食性と高温強度を確保するための基本成分である。前述の通り、本願発明では、１７〜３０％の範囲でＣｒを含むことを許容するが、腐食減肉の激しい箇所には耐食性を考慮して２３〜３０％のＣｒを含有する２５Ｃｒ系材料を、また、比較的腐食減肉の少ない箇所にはコスト及び母材との希釈率も考慮して１７〜２３％のＣｒを含有する１８Ｃｒ系材料を用いることが推奨される。なお、２５Ｃｒ系材料においては、Ｃｒ含有量が２７％を超えても耐食性がそれに見合うだけ向上しないことから、Ｃｒ含有量を２３〜２７％とすることが望ましい。さらに、１８Ｃｒ系材料においては、よりコストを重視しする場合には、Ｃｒの上限を２０％とすることが望ましい。
【００１２】
ＮｉはＣ，Ｍｎと同様にオーステナイト生成元素である。Ｃｒが１７〜３０％の範囲では、Ｎｉを過剰に加えるとマルテンサイト組織が生じ、組織が硬化して曲げ特性が得られない。よって、０．５％以下とした。
【００１３】
ＮｂはＣと結びついて微細かつ安定な析出物（炭化物）を形成し、溶接金属の結晶粒を１００μｍ以下と微細化する。結晶粒の微細化により良好な曲げ特性、靱性を得ることができる。ＮｂとＣの比が８〜１０（Ｎｂ／Ｃ＝８〜１０）において、Ｃ；０．０６〜０．１５％の範囲に対応するＮｂの量は０．４８〜１．５％であるが、Ｎｂが０．６％未満の場合、溶接金属の結晶粒が微細化できず、良好な曲げ特性、靱性を得ることができない。また１．５％以上のＮｂを添加すると、多くのＣが炭化物として析出してしまうため、溶接金属中のＣが減少し、溶接金属の強度が乏しくなる。また、Ｃと結合しなかった余剰のＮｂが溶接金属中に存在することになり、この余剰Ｎｂが曲げ特性を阻害する。また、Ｎｂは溶接作業性（溶融池の湯流れ、アークの安定性等）と関係があり、１．５％を越えて添加した場合には、著しく溶接作業性が低下する。
以上の理由により、Ｎｂの含有量は、０．６〜１．５％とする。なお、好ましいＮｂの量は、０．７〜１．３％である。
【００１４】
本願発明の粉体プラズマ肉盛溶接用粉末材料は、Ａｌ；０．０３〜０．１５％、Ｔｉ；０．０８〜０．１８％の１種又は２種を含有する。
【００１５】
Ａｌは脱酸剤として、またＮｂとともに結晶粒の微細化に寄与する。ただし、Ａｌが０．０３％未満では溶接金属の結晶粒が粗大化し、良好な曲げを特性を得ることができない。一方、０．１５％を越えると、溶融池中のスラグが多く、湯流れが悪くなって溶接作業性を悪化させる。したがって、０．０３〜０．１５％とした。
【００１６】
ＴｉもＡｌと同様に脱酸剤として作用し、Ｎｂとともに結晶粒の微細化に寄与する。しかし、Ｔｉが０．０８％未満では溶接金属の結晶粒が粗大化し、良好な曲げ特性を得ることができない。一方、Ｔｉが０．１８％を越えると、溶融池中のスラグが多く、湯流れが悪くなって溶接作業性を悪化させる。したがって、０．０８〜０．１８％とした。
なお、後述の実施例にて示されているように、ＡｌとＴｉは複合添加することにより、その効果が顕著になるので、添加する場合には複合添加することが望ましい。
【００１７】
以上の本発明粉体プラズマ肉盛溶接用粉末材料を用いた溶接金属は、Ｃ；０．０６〜０．１５％、Ｓｉ；０．２〜１．０％、Ｍｎ；０．２〜１．０％、Ｃｒ；１７〜３０％、Ｎｂ；０．６〜１．５％、Ｎｉ；０．５％以下を含み、かつ、Ａｌ；０．０３〜０．１５％、Ｔｉ；０．０８〜０．１８％の１種又は２種を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成を有し、結晶粒径が１００μｍ以下と微細であるため、耐食性に優れるとともに、曲げ特性にも優れる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本願発明を実施例に基づき説明する。なお、以下の実施例は、表１に示す化学組成を有する炭素鋼管（材質ＳＴＢ４１０、外径φ６３．５ｍｍ、管厚６．３ｍｍ）に、表２に示す条件で種々の化学組成を有する合金粉末材料を粉体プラズマ溶接を施し、肉盛溶接後の溶接作業性評価及び表曲げ試験（曲げ特性）の評価を行った。なお、合金粉末材料はガスアトマイズ法により得た。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】
溶接作業性の評価はアークの安定性、ビート形状、スラグの剥離性、スパッタの発生状況の各項目について評価し、総合的に良好な溶接作業性を持つ場合を○、それ以外の良好でない場合を×とした。
表曲げ試験は図３に示す形状の試験片を切り出し、図４に示すように、ＪＩＳＺ ２２４８「金属材料曲げ試験方法」に基づき、溶接金属が引張側になるように表曲げ試験を行った。 なお、ここでは溶接後の熱応力、火炉管パネル搬送時の曲げ応力、さらに火炉底部でのパネルの曲げ加工等を考慮して、溶接ままで曲げ角度６０゜以上を合格とした。
【００２２】
（実施例１）
表３に示す化学組成の合金粉末材料（粒径６３〜５００μｍ）を用いて上記に従って粉体プラズマ肉盛を実施した。各評価、試験の結果を表３に合わせて示す。
【００２３】
【表３】
【００２４】
表３のＮｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５の供試材は本願発明の規定要件を満たす実施例であり、溶接作業性及び曲げ特性ともに良好な結果が得られている。これに対し、Ｎｏ．１−６〜Ｎｏ．１−１３は本願発明のいずれかの規定要件を欠く比較例である。またＮｏ．１−１４は後述する腐食試験に用いたＳＵＳ３０４比較母材、Ｎｏ．１−１５は従来の１８Ｃｒ肉盛材料（ＭＡＧ溶接ワイヤの全溶着金属成分）である。
【００２５】
Ｎｏ．１−６は、Ｃの含有量が０．１７％と本願発明の上限を超えているため、溶接金属組織が著しく硬化しており、曲げ特性が乏しい。
Ｎｏ．１−７は、Ｓｉの含有量が１．４０％と本願発明の上限を超えているために靱性が低下し、曲げ特性が乏しい。
Ｎｏ．１−８は、Ｍｎの含有量が１．５１％と本願発明の上限を超えているため、溶接金属組織が硬化して靱性が低下するので、曲げ特性が乏しい結果となっている。
【００２６】
Ｎｏ．１−９は、溶接作業性、曲げ特性は満足する結果となったが、Ｃｒ含有量が低いので、後述する腐食試験において目標とする耐食性が得られていない。
Ｎｏ．１０及びＮｏ．１−１１はＮｉの含有量が本願発明の上限を超えており、組織が著しく硬化し、良好な曲げ特性を有しない。
Ｎｏ．１−１２はＮｂの含有量が０．４２％と本願発明の下限値を下回っており、結晶粒が粗大化して良好な曲げ特性が得られない。Ｎｏ．１−１３は逆にＮｂの含有量が１．７０％と本願発明の上限を超えており、溶接中のヒュームが大量に発生するとともに溶接作業性が著しく低下した。
【００２７】
以上の供試材Ｎｏ．１−１，１−３，１−１４及び１−１５について腐食試験及び希釈率の評価を行った。腐食試験は、図５に示すように、るつぼ内の粉砕スメルト中に供試材を浸漬し、試験ガス（１％ＳＯ２−２％Ｏ２−１５％ＣＯ２−Ｎ２bal）を４００℃で１００時間流し、その後の腐食減肉量を測定した。また、希釈率は、図６に示すように、供試材の断面における母材上の溶接金属の面積ａと母材中に拡散した溶接金属の面積ｂとの和に対する面積ｂの割合として求めた。
【００２８】
表４に腐食試験結果及び希釈率を示す。母材との希釈により一層肉盛溶接金属のＣｒ量は低下し、Ｎｏ．１−１及びＮＯ．１−３はそれぞれＣｒ量が１４．６％、１６．０％となった。従来の１８Ｃｒ肉盛材料であるＮｏ．１−１５は、ＭＡＧ溶接法のため、粉体プラズマ肉盛溶接法よりも希釈率が大きくなり、１層肉盛溶接金属のＣｒ量は１４．０％となった。
【００２９】
【表４】
【００３０】
本願発明材料であるＮｏ．１−１及びＮｏ．１−３の腐食減肉量は、従来の１８Ｃｒ溶接材料とほぼ同等の耐食性を有している。
なお、腐食減肉量はＣｒ量にのみ依存、その他の元素を増減させても腐食減肉量は変化しないことが確認されており、したがって、以後の実施例においてＡｌ，Ｔｉの添加を行っているものがあるが、これら元素の添加により耐食性は変化がないものと判断している。
【００３１】
以上のように、本願発明は従来にない優れた粉体プラズマ肉盛溶接材料を提供するものであり、その結果として回収ボイラの火炉蒸発管の肉盛溶接施工において高能率化を達成できるとともに、従来のＭＡＧ溶接法に比べ希釈率が小さく高品質な肉盛溶接施工が行えるため、スメルトによる火炉管の減肉速度を遅くし、長寿命化を達成できる。
【００３２】
（実施例２）表５に示す化学成分の合金粉末材料（粒径６３〜５００μｍ）を用いて粉体プラズマ肉盛を実施した。各評価、試験の結果を表５に合わせて示す。表５のＮｏ．２−１〜Ｎｏ．２−５の供試材は本願発明の規定要件を満たす実施例であり、溶接作業性及び曲げ特性ともに良好な結果が得られている。これに対し、Ｎｏ．２−６はＡｌの含有量が本願発明の上限を超えており、溶融池の湯流れが悪くなり、したがって溶接作業性が悪い。
【００３３】
【表５】
【００３４】
（実施例３）
表６に示す化学組成の合金粉末材料（粒径６３〜５００μｍ）を用いて粉体プラズマ肉盛を実施した。各評価、試験の結果を表６に合わせて示す。
表６のＮｏ．３−１〜Ｎｏ．３−５の供試材は本願発明の規定要件を満たす実施例であり、溶接作業性及び曲げ特性ともに良好な結果が得られている。これに対し、Ｎｏ．３−６はＴｉが上限を超えており、スラグ量が多く溶融池の湯流れが悪くなり、したがって溶接作業性が悪い。
【００３５】
【表６】
【００３６】
（実施例４）
表７に示す化学組成の合金粉末材料（粒径６３〜５００μｍ）を用いて粉体プラズマ肉盛を実施した。各評価、試験の結果を表７に合わせて示す。
表７のＮｏ．４−１〜Ｎｏ．４−５の供試材は本願発明の規定要件を満たす実施例であり、すべて表曲げ角度は１８０゜であり、優れた曲げ特性を示した。
【００３７】
【表７】
【００３８】
本実施例４と実施例２（Ａｌのみ添加）及び実施例３（Ｔｉのみ添加）とを比較すれば、Ａｌ及びＴｉを複合添加したほうがそれぞれ単独で添加した場合に比べて表曲げ試験において良好な曲げ角度が得られることがわかる。Ｎｏ．４−６はＡｌが上限を超えており、溶融池の湯流れが悪くなり、したがって溶接作業性が悪かった。Ｎｏ．４−７はＴｉが上限を超えており、スラグ量が多く溶融池の湯流れが悪くなり、したがって溶接作業性が悪かった。
【００３９】
（実施例５）
表８に示す化学組成の合金粉末材料（粒径６３〜５００μｍ）を用いて粉体プラズマ肉盛を実施した。各評価、試験の結果を表８に合わせて示す。また、いくつかの供試材については、実施例１と同様の腐食試験及び希釈率の評価を行った。
表８のＮｏ．５−１〜Ｎｏ．５−５の供試材は本願発明の規定要件を満たす実施例であり、溶接作業性及び曲げ特性ともに良好な結果が得られている。これに対しＮｏ．５−６〜Ｎｏ．５−１３は本願発明のいずれかの規定要件を欠く比較例である。またＮｏ．５−１４は腐食試験に用いたＳＵＳ３１０比較母材、Ｎｏ．５−１５はＳＵＳ３０４比較母材、ＮＯ．５−１６は従来の１８Ｃｒ肉盛材料（ＭＡＧ溶接ワイヤの全溶着金属成分）である。
【００４０】
【表８】
【００４１】
表９に腐食試験結果を示す。母材との希釈により一層肉盛溶接金属のＣｒ量は低下し、Ｎｏ．５−２及びＮｏ．５−４の一層肉盛溶接金属はＣｒ量がそれぞれ２１．２％、２２．０％となった。表９より本願発明のＮｏ．５−２及びＮｏ．５−４の一層肉盛溶接金属はＳＵＳ３１０（２５Ｃｒ−２０Ｎｉ）の比較母材とほぼ同等の耐食性を有しており、Ｎｏ．５−１６の従来の１８Ｃｒ溶接材料の溶接金属と比べ優れた耐食性を有している。
【００４２】
【表９】
【００４３】
なお、腐食減肉量はＣｒ量にのみ依存し、その他の元素を増減させても腐食減肉量は変化しないことが確認されており、したがって、以後の実施例においてＡｌ，Ｔｉの添加を行っているものがあるが、これら元素の添加により耐食性は変化がないものと判断している。
【００４４】
以上のように、本願発明は従来にない優れた粉体プラズマ肉盛溶接材料を提供するものであり、その結果として回収ボイラの火炉蒸発管の肉盛溶接施工において高能率化を達成できるとともに、従来のＭＡＧ溶接法に比べ希釈率が小さく高品質な肉盛溶接施工が行える。また現状の１８Ｃｒ肉盛材料よりも耐食性に優れているためスメルトによる火炉管の減肉速度を遅くし、長寿命化を達成できる。
【００４５】
（実施例６）表１０に示す化学組成の合金粉末材料（粒径６３〜５００μｍ）を用いて粉体プラズマ肉盛を実施した。各評価、試験の結果を表１０に合わせて示す。表１０のＮｏ．６−１〜Ｎｏ．６−５の供試材は本願発明の規定要件を満たす実施例であり、溶接作業性及び曲げ特性ともに良好な結果が得られている。これに対し、Ｎｏ．６−６はＡｌの含有量が本願発明の上限をこえており、溶融池の湯流れが悪くなり、したがって溶接作業性が悪い。
【００４６】
【表１０】
【００４７】
（実施例７）
表１１に示す化学組成の合金粉末材料（粒径６３〜５００μｍ）を用いて粉体プラズマ肉盛を実施した。各評価、試験の結果を表１１に合わせて示す。
表１１のＮｏ．７−１〜Ｎｏ．７−５の供試材は本願発明の規定要件を満たす実施例であり、溶接作業性及び曲げ特性ともに良好な結果が得られている。これに対し、Ｎｏ．７−６はＴｉが上限を超えており、スラグ量が多く溶融池の湯流れが悪くなり、したがって溶接作業性が悪い。
【００４８】
【表１１】
【００４９】
（実施例８）
表１２に示す化学組成の合金粉末材料（粒径６３〜５００μｍ）を用いて粉体プラズマ肉盛を実施した。各評価、試験の結果を表１２に合わせて示す。
表１２のＮｏ．８−１〜Ｎｏ．８−５の供試材は本願発明の規定要件を満たす実施例であり、すべて表曲げ角度は１８０度であり、優れた曲げ特性を示した。
【００５０】
【表１２】
【００５１】
本実施例８と実施例６（Ａｌのみ添加）及び実施例７（Ｔｉのみ添加）とを比較すれば、Ａｌ及びＴｉを複合添加したほうがそれぞれ単独で添加した場合に比べて表曲げ試験において良好な曲げ角度が得られることがわかる。
【００５２】
Ｎｏ．８−６はＡｌが上限を超えており、溶融池の湯流れが悪くなり、したがって溶接作業性が悪かった。
【００５３】
Ｎｏ．８−７はＴｉが上限を超えており、スラグ量が多く溶融池の湯流れが悪くなり、したがって溶接作業性が悪かった。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明のように、本願発明によれば、耐食性及び曲げ特性に優れる粉体プラズマ肉盛溶接金属を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 粉体プラズマ肉盛溶接装置の基本構成を示す図。
【図２】 粉体プラズマ肉盛溶接の状況を示す図。
【図３】 本願発明の実施例における表曲げ試験片の形状を示す図。
【図４】 本願発明の実施例における表曲げ試験実施要領を示す図。
【図５】 本願発明の実施例における腐食試験の条件を示す図。
【図６】 本願発明の実施例における供試材と母材との希釈率の求め方を示す図。
【符号の説明】
１ タングステン電極
２ ノズル
３ 中間ノズル
４ 外ノズル
５ 炭素鋼管
６ プラズマ溶接トーチ
７ 溶接池
【発明の属する技術分野】
本願発明は製紙工場などの産業用回収ボイラの火炉管、火炉壁パネル等の耐食、耐磨耗などの目的で粉体プラズマ肉盛溶接を行う際に使用する粉末材料及び粉体プラズマ肉盛溶接金属に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業用の回収ボイラにおいては、高温でのスメルトによる腐食環境下で耐食性、耐磨耗性の観点から、炭素鋼管が複数組み合わさった火炉管パネルの肉盛溶接を行うべき部材表面に１８％Ｃｒの肉盛溶接材料が用いられている。この肉盛材料としては、従来、１８％Ｃｒ被覆アーク溶接棒及び１８％Ｃｒガスシールドアーク溶接ワイヤ（以下、ＭＡＧ溶接ワイヤ）が使用されている。
【０００３】
図１は、従来公知の粉体プラズマ肉盛溶接装置の基本構成を示す図である。すなわち、タングステン電極１とノズル２間にパイロットアーク電源が、また、タングステン電極１と被溶接材である母材との間に直流電源が接続されている。ノズル１の外側には中間ノズル３が、また、中間ノズル３の外側には外ノズル４が配置されている。タングステン電極１とノズル２との間にはプラズマガス（例えばＡｒガス）が、ノズル２と中間ノズル３との間には肉盛溶接用の粉末材料が送給ガス（例えばＡｒガス）とともに、また、中間ノズル３と外ノズル４との間にはシールドガス（例えばＡｒガス）が供給された状態で、ノズルと母材との間にプラズマアークを発生させることにより、供給された粉末材料を溶融して母材上に溶接金属として溶着させるものである。
【０００４】
図２は炭素鋼管に粉体プラズマ溶接を行っている状況を示す図である。すなわち、炭素鋼管（例えば、ＪＩＳ ＳＴＢ４１０）とこれに対向配置したプラズマ溶接トーチ６間にプラズマアークを発生させ、順次供給された粉末材料を溶融して溶融池７を形成する。プラズマ溶接トーチ６を暫時移動することで、溶融池７は凝固して溶接金属を形成するというものである。
粉体プラズマ肉盛溶接の特徴は以下の通りである。すなわち、被覆アーク溶接及びＭＡＧ溶接法の溶着量は最大３ｋｇ／１ｈｒ程度であるが、粉体プラズマ肉盛溶接法を用いることにより最大４〜６ｋｇ／１ｈｒの容溶量を達成できる。このように粉体プラズマ肉盛溶接法を用いることにより高能率な溶接が実現できる。 また、粉体プラズマ肉盛溶接法は現状のＭＡＧ溶接法に比べ母材との希釈率が小さいため、肉盛溶接金属におけるＣｒ量の低下を抑えることができる。またブローホール、融合不良等の溶接欠陥が少ないため高品質な溶接金属が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、回収ボイラでは高濃度及び高温度化のため、ますます厳しい腐食環境にある。現状の１８％Ｃｒ肉溶接部の一部では、スメルトによる腐食、磨耗によって火炉管の減肉が激しいため、より耐食性に優れた肉盛溶接材料の開発が必要となっている。
１７〜３０％のＣｒ量を含有する粉末溶接材料を用いてプラズマ肉盛溶接を行うと、スメルトによる火炉管の減肉速度を遅くし、長寿命化を達成できるものと推測される。
複数の炭素鋼管を組み合わせたパネルに溶接する場合には火炉壁内側にのみ肉盛溶接を行うため、溶接入熱による歪みが生じる。したがって溶接後のパネルには応力除去焼鈍が施される。しかし、工場内での搬送及び一部加工による曲げ応力を考慮すれば、応力除去焼鈍後の曲げ特性の他に溶接ままの曲げ特性の良好な溶接材料の開発が必要である。
【０００６】
そこで、本願発明は回収ボイラの火炉管、火炉壁パネル等の耐食、耐磨耗などの目的で行われる肉盛溶接において、高能率溶接法である粉体プラズマ肉盛溶接法を用い耐食性及び曲げ特性に優れる粉体プラズマ肉盛溶接用粉末材料を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は鋭意研究を重ねた結果、Ｃ；０．０６〜０．１５％、Ｓｉ；０．２〜１．０％、Ｍｎ；０．２〜１．０％、Ｃｒ；１７〜３０％、Ｎｂ；０．６〜１．５％、Ｎｉ；０．５％以下を含み、かつ、Ａｌ；０．０３〜０．１５％、Ｔｉ；０．０８〜０．１８％の１種又は２種を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする粉体プラズマ肉盛溶接用粉末材料を用いた溶接金属が耐食性及び曲げ特性に優れることを知見した。本願発明は、基本的には１７〜３０％のＣｒを含有するが、回収ボイラの腐食減肉量は熱負荷及び運転条件によって、またボイラ内の位置においても変わるため、腐食減肉の激しい箇所には耐食性を重視してＣｒ含有量の多い材料（以下、２５Ｃｒ系材料と言うことがある）を用い、また、比較的腐食減肉の厳しくない箇所にはＣｒ含有量の少ない材料（以下、１８Ｃｒ系材料と言うことがある）を用いることによりコストの低減を図ることができる。
【０００８】
すなわち、２５Ｃｒ系材料は、Ｃ；０．０６〜０．１５％、Ｓｉ；０．２〜１．０％、Ｍｎ；０．２〜１．０％、Ｃｒ；２３〜３０％、Ｎｂ；０．６〜１．５％、Ｎｉ；０．５％以下を含み、かつ、Ａｌ；０．０３〜０．１５％、Ｔｉ；０．０８〜０．１８％の１種又は２種を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とし、また、１８Ｃｒ系材料は、Ｃ；０．０６〜０．１５％、Ｓｉ；０．２〜１．０％、Ｍｎ；０．２〜１．０％、Ｃｒ；１７〜２３％、Ｎｂ；０．６〜１．５％、Ｎｉ；０．５％以下を含み、かつ、Ａｌ；０．０３〜０．１５％、Ｔｉ；０．０８〜０．１８％の１種又は２種を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする。なお、本願発明の粉末材料は、上記組成を有する合金粉末のみからなる場合に限らず、各構成元素の金属粉末の混合、複数の元素の合金粉末の混合等、最終的に上記組成となる金属粉末、合金粉末の組合せであれば、特に限定されるものではない。また、本願発明の粉末材料は、通常、６３〜５００μｍ程度の粒径に調整して粉体プラズマ肉盛溶接に供されるが、この粒径が本願発明を限定するものではない。
【０００９】
以下、本願発明に関わる粉末材料の化学組成とその限定理由について説明する。
ＣはＮｂＣ、ＴｉＣ等の炭化物を形成して溶接金属の結晶粒の微細化を図る目的で不可避な元素である。Ｃの量が０．０６％未満では溶接金属の強度が乏しくなるため、０．０６％以上含有することにした。しかし、多すぎると溶接金属組織が著しく硬化するので０．１５％以下とする。なお、Ｃの好ましい範囲は、０．０６〜０．１２％である。
Ｓｉは脱酸の目的で含有される元素であり、０．２％未満では十分な脱酸効果が得られない。しかし、多すぎると溶着金属の靱性を劣化させるので１．０％以下に抑える必要がある。なお、好ましいＳｉの量は、０．３〜０．８％である。
【００１０】
Ｍｎは脱酸、強度確保、靱性改善に効果のある元素である。しかし、０．２％未満では脱酸の効果が十分に得られず、また、多すぎると組織が硬化し靱性が低下するので１．０％以下に抑えなければならない。なお、好ましいＭｎの量は０．３％〜０．８％である。
【００１１】
Ｃｒは耐食性と高温強度を確保するための基本成分である。前述の通り、本願発明では、１７〜３０％の範囲でＣｒを含むことを許容するが、腐食減肉の激しい箇所には耐食性を考慮して２３〜３０％のＣｒを含有する２５Ｃｒ系材料を、また、比較的腐食減肉の少ない箇所にはコスト及び母材との希釈率も考慮して１７〜２３％のＣｒを含有する１８Ｃｒ系材料を用いることが推奨される。なお、２５Ｃｒ系材料においては、Ｃｒ含有量が２７％を超えても耐食性がそれに見合うだけ向上しないことから、Ｃｒ含有量を２３〜２７％とすることが望ましい。さらに、１８Ｃｒ系材料においては、よりコストを重視しする場合には、Ｃｒの上限を２０％とすることが望ましい。
【００１２】
ＮｉはＣ，Ｍｎと同様にオーステナイト生成元素である。Ｃｒが１７〜３０％の範囲では、Ｎｉを過剰に加えるとマルテンサイト組織が生じ、組織が硬化して曲げ特性が得られない。よって、０．５％以下とした。
【００１３】
ＮｂはＣと結びついて微細かつ安定な析出物（炭化物）を形成し、溶接金属の結晶粒を１００μｍ以下と微細化する。結晶粒の微細化により良好な曲げ特性、靱性を得ることができる。ＮｂとＣの比が８〜１０（Ｎｂ／Ｃ＝８〜１０）において、Ｃ；０．０６〜０．１５％の範囲に対応するＮｂの量は０．４８〜１．５％であるが、Ｎｂが０．６％未満の場合、溶接金属の結晶粒が微細化できず、良好な曲げ特性、靱性を得ることができない。また１．５％以上のＮｂを添加すると、多くのＣが炭化物として析出してしまうため、溶接金属中のＣが減少し、溶接金属の強度が乏しくなる。また、Ｃと結合しなかった余剰のＮｂが溶接金属中に存在することになり、この余剰Ｎｂが曲げ特性を阻害する。また、Ｎｂは溶接作業性（溶融池の湯流れ、アークの安定性等）と関係があり、１．５％を越えて添加した場合には、著しく溶接作業性が低下する。
以上の理由により、Ｎｂの含有量は、０．６〜１．５％とする。なお、好ましいＮｂの量は、０．７〜１．３％である。
【００１４】
本願発明の粉体プラズマ肉盛溶接用粉末材料は、Ａｌ；０．０３〜０．１５％、Ｔｉ；０．０８〜０．１８％の１種又は２種を含有する。
【００１５】
Ａｌは脱酸剤として、またＮｂとともに結晶粒の微細化に寄与する。ただし、Ａｌが０．０３％未満では溶接金属の結晶粒が粗大化し、良好な曲げを特性を得ることができない。一方、０．１５％を越えると、溶融池中のスラグが多く、湯流れが悪くなって溶接作業性を悪化させる。したがって、０．０３〜０．１５％とした。
【００１６】
ＴｉもＡｌと同様に脱酸剤として作用し、Ｎｂとともに結晶粒の微細化に寄与する。しかし、Ｔｉが０．０８％未満では溶接金属の結晶粒が粗大化し、良好な曲げ特性を得ることができない。一方、Ｔｉが０．１８％を越えると、溶融池中のスラグが多く、湯流れが悪くなって溶接作業性を悪化させる。したがって、０．０８〜０．１８％とした。
なお、後述の実施例にて示されているように、ＡｌとＴｉは複合添加することにより、その効果が顕著になるので、添加する場合には複合添加することが望ましい。
【００１７】
以上の本発明粉体プラズマ肉盛溶接用粉末材料を用いた溶接金属は、Ｃ；０．０６〜０．１５％、Ｓｉ；０．２〜１．０％、Ｍｎ；０．２〜１．０％、Ｃｒ；１７〜３０％、Ｎｂ；０．６〜１．５％、Ｎｉ；０．５％以下を含み、かつ、Ａｌ；０．０３〜０．１５％、Ｔｉ；０．０８〜０．１８％の１種又は２種を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成を有し、結晶粒径が１００μｍ以下と微細であるため、耐食性に優れるとともに、曲げ特性にも優れる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本願発明を実施例に基づき説明する。なお、以下の実施例は、表１に示す化学組成を有する炭素鋼管（材質ＳＴＢ４１０、外径φ６３．５ｍｍ、管厚６．３ｍｍ）に、表２に示す条件で種々の化学組成を有する合金粉末材料を粉体プラズマ溶接を施し、肉盛溶接後の溶接作業性評価及び表曲げ試験（曲げ特性）の評価を行った。なお、合金粉末材料はガスアトマイズ法により得た。
【００１９】
【表１】
【表２】
溶接作業性の評価はアークの安定性、ビート形状、スラグの剥離性、スパッタの発生状況の各項目について評価し、総合的に良好な溶接作業性を持つ場合を○、それ以外の良好でない場合を×とした。
表曲げ試験は図３に示す形状の試験片を切り出し、図４に示すように、ＪＩＳＺ ２２４８「金属材料曲げ試験方法」に基づき、溶接金属が引張側になるように表曲げ試験を行った。 なお、ここでは溶接後の熱応力、火炉管パネル搬送時の曲げ応力、さらに火炉底部でのパネルの曲げ加工等を考慮して、溶接ままで曲げ角度６０゜以上を合格とした。
【００２２】
（実施例１）
表３に示す化学組成の合金粉末材料（粒径６３〜５００μｍ）を用いて上記に従って粉体プラズマ肉盛を実施した。各評価、試験の結果を表３に合わせて示す。
【００２３】
【表３】
表３のＮｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５の供試材は本願発明の規定要件を満たす実施例であり、溶接作業性及び曲げ特性ともに良好な結果が得られている。これに対し、Ｎｏ．１−６〜Ｎｏ．１−１３は本願発明のいずれかの規定要件を欠く比較例である。またＮｏ．１−１４は後述する腐食試験に用いたＳＵＳ３０４比較母材、Ｎｏ．１−１５は従来の１８Ｃｒ肉盛材料（ＭＡＧ溶接ワイヤの全溶着金属成分）である。
【００２５】
Ｎｏ．１−６は、Ｃの含有量が０．１７％と本願発明の上限を超えているため、溶接金属組織が著しく硬化しており、曲げ特性が乏しい。
Ｎｏ．１−７は、Ｓｉの含有量が１．４０％と本願発明の上限を超えているために靱性が低下し、曲げ特性が乏しい。
Ｎｏ．１−８は、Ｍｎの含有量が１．５１％と本願発明の上限を超えているため、溶接金属組織が硬化して靱性が低下するので、曲げ特性が乏しい結果となっている。
【００２６】
Ｎｏ．１−９は、溶接作業性、曲げ特性は満足する結果となったが、Ｃｒ含有量が低いので、後述する腐食試験において目標とする耐食性が得られていない。
Ｎｏ．１０及びＮｏ．１−１１はＮｉの含有量が本願発明の上限を超えており、組織が著しく硬化し、良好な曲げ特性を有しない。
Ｎｏ．１−１２はＮｂの含有量が０．４２％と本願発明の下限値を下回っており、結晶粒が粗大化して良好な曲げ特性が得られない。Ｎｏ．１−１３は逆にＮｂの含有量が１．７０％と本願発明の上限を超えており、溶接中のヒュームが大量に発生するとともに溶接作業性が著しく低下した。
【００２７】
以上の供試材Ｎｏ．１−１，１−３，１−１４及び１−１５について腐食試験及び希釈率の評価を行った。腐食試験は、図５に示すように、るつぼ内の粉砕スメルト中に供試材を浸漬し、試験ガス（１％ＳＯ２−２％Ｏ２−１５％ＣＯ２−Ｎ２bal）を４００℃で１００時間流し、その後の腐食減肉量を測定した。また、希釈率は、図６に示すように、供試材の断面における母材上の溶接金属の面積ａと母材中に拡散した溶接金属の面積ｂとの和に対する面積ｂの割合として求めた。
【００２８】
表４に腐食試験結果及び希釈率を示す。母材との希釈により一層肉盛溶接金属のＣｒ量は低下し、Ｎｏ．１−１及びＮＯ．１−３はそれぞれＣｒ量が１４．６％、１６．０％となった。従来の１８Ｃｒ肉盛材料であるＮｏ．１−１５は、ＭＡＧ溶接法のため、粉体プラズマ肉盛溶接法よりも希釈率が大きくなり、１層肉盛溶接金属のＣｒ量は１４．０％となった。
【００２９】
【表４】
本願発明材料であるＮｏ．１−１及びＮｏ．１−３の腐食減肉量は、従来の１８Ｃｒ溶接材料とほぼ同等の耐食性を有している。
なお、腐食減肉量はＣｒ量にのみ依存、その他の元素を増減させても腐食減肉量は変化しないことが確認されており、したがって、以後の実施例においてＡｌ，Ｔｉの添加を行っているものがあるが、これら元素の添加により耐食性は変化がないものと判断している。
【００３１】
以上のように、本願発明は従来にない優れた粉体プラズマ肉盛溶接材料を提供するものであり、その結果として回収ボイラの火炉蒸発管の肉盛溶接施工において高能率化を達成できるとともに、従来のＭＡＧ溶接法に比べ希釈率が小さく高品質な肉盛溶接施工が行えるため、スメルトによる火炉管の減肉速度を遅くし、長寿命化を達成できる。
【００３２】
（実施例２）表５に示す化学成分の合金粉末材料（粒径６３〜５００μｍ）を用いて粉体プラズマ肉盛を実施した。各評価、試験の結果を表５に合わせて示す。表５のＮｏ．２−１〜Ｎｏ．２−５の供試材は本願発明の規定要件を満たす実施例であり、溶接作業性及び曲げ特性ともに良好な結果が得られている。これに対し、Ｎｏ．２−６はＡｌの含有量が本願発明の上限を超えており、溶融池の湯流れが悪くなり、したがって溶接作業性が悪い。
【００３３】
【表５】
（実施例３）
表６に示す化学組成の合金粉末材料（粒径６３〜５００μｍ）を用いて粉体プラズマ肉盛を実施した。各評価、試験の結果を表６に合わせて示す。
表６のＮｏ．３−１〜Ｎｏ．３−５の供試材は本願発明の規定要件を満たす実施例であり、溶接作業性及び曲げ特性ともに良好な結果が得られている。これに対し、Ｎｏ．３−６はＴｉが上限を超えており、スラグ量が多く溶融池の湯流れが悪くなり、したがって溶接作業性が悪い。
【００３５】
【表６】
（実施例４）
表７に示す化学組成の合金粉末材料（粒径６３〜５００μｍ）を用いて粉体プラズマ肉盛を実施した。各評価、試験の結果を表７に合わせて示す。
表７のＮｏ．４−１〜Ｎｏ．４−５の供試材は本願発明の規定要件を満たす実施例であり、すべて表曲げ角度は１８０゜であり、優れた曲げ特性を示した。
【００３７】
【表７】
本実施例４と実施例２（Ａｌのみ添加）及び実施例３（Ｔｉのみ添加）とを比較すれば、Ａｌ及びＴｉを複合添加したほうがそれぞれ単独で添加した場合に比べて表曲げ試験において良好な曲げ角度が得られることがわかる。Ｎｏ．４−６はＡｌが上限を超えており、溶融池の湯流れが悪くなり、したがって溶接作業性が悪かった。Ｎｏ．４−７はＴｉが上限を超えており、スラグ量が多く溶融池の湯流れが悪くなり、したがって溶接作業性が悪かった。
【００３９】
（実施例５）
表８に示す化学組成の合金粉末材料（粒径６３〜５００μｍ）を用いて粉体プラズマ肉盛を実施した。各評価、試験の結果を表８に合わせて示す。また、いくつかの供試材については、実施例１と同様の腐食試験及び希釈率の評価を行った。
表８のＮｏ．５−１〜Ｎｏ．５−５の供試材は本願発明の規定要件を満たす実施例であり、溶接作業性及び曲げ特性ともに良好な結果が得られている。これに対しＮｏ．５−６〜Ｎｏ．５−１３は本願発明のいずれかの規定要件を欠く比較例である。またＮｏ．５−１４は腐食試験に用いたＳＵＳ３１０比較母材、Ｎｏ．５−１５はＳＵＳ３０４比較母材、ＮＯ．５−１６は従来の１８Ｃｒ肉盛材料（ＭＡＧ溶接ワイヤの全溶着金属成分）である。
【００４０】
【表８】
表９に腐食試験結果を示す。母材との希釈により一層肉盛溶接金属のＣｒ量は低下し、Ｎｏ．５−２及びＮｏ．５−４の一層肉盛溶接金属はＣｒ量がそれぞれ２１．２％、２２．０％となった。表９より本願発明のＮｏ．５−２及びＮｏ．５−４の一層肉盛溶接金属はＳＵＳ３１０（２５Ｃｒ−２０Ｎｉ）の比較母材とほぼ同等の耐食性を有しており、Ｎｏ．５−１６の従来の１８Ｃｒ溶接材料の溶接金属と比べ優れた耐食性を有している。
【００４２】
【表９】
なお、腐食減肉量はＣｒ量にのみ依存し、その他の元素を増減させても腐食減肉量は変化しないことが確認されており、したがって、以後の実施例においてＡｌ，Ｔｉの添加を行っているものがあるが、これら元素の添加により耐食性は変化がないものと判断している。
【００４４】
以上のように、本願発明は従来にない優れた粉体プラズマ肉盛溶接材料を提供するものであり、その結果として回収ボイラの火炉蒸発管の肉盛溶接施工において高能率化を達成できるとともに、従来のＭＡＧ溶接法に比べ希釈率が小さく高品質な肉盛溶接施工が行える。また現状の１８Ｃｒ肉盛材料よりも耐食性に優れているためスメルトによる火炉管の減肉速度を遅くし、長寿命化を達成できる。
【００４５】
（実施例６）表１０に示す化学組成の合金粉末材料（粒径６３〜５００μｍ）を用いて粉体プラズマ肉盛を実施した。各評価、試験の結果を表１０に合わせて示す。表１０のＮｏ．６−１〜Ｎｏ．６−５の供試材は本願発明の規定要件を満たす実施例であり、溶接作業性及び曲げ特性ともに良好な結果が得られている。これに対し、Ｎｏ．６−６はＡｌの含有量が本願発明の上限をこえており、溶融池の湯流れが悪くなり、したがって溶接作業性が悪い。
【００４６】
【表１０】
（実施例７）
表１１に示す化学組成の合金粉末材料（粒径６３〜５００μｍ）を用いて粉体プラズマ肉盛を実施した。各評価、試験の結果を表１１に合わせて示す。
表１１のＮｏ．７−１〜Ｎｏ．７−５の供試材は本願発明の規定要件を満たす実施例であり、溶接作業性及び曲げ特性ともに良好な結果が得られている。これに対し、Ｎｏ．７−６はＴｉが上限を超えており、スラグ量が多く溶融池の湯流れが悪くなり、したがって溶接作業性が悪い。
【００４８】
【表１１】
（実施例８）
表１２に示す化学組成の合金粉末材料（粒径６３〜５００μｍ）を用いて粉体プラズマ肉盛を実施した。各評価、試験の結果を表１２に合わせて示す。
表１２のＮｏ．８−１〜Ｎｏ．８−５の供試材は本願発明の規定要件を満たす実施例であり、すべて表曲げ角度は１８０度であり、優れた曲げ特性を示した。
【００５０】
【表１２】
本実施例８と実施例６（Ａｌのみ添加）及び実施例７（Ｔｉのみ添加）とを比較すれば、Ａｌ及びＴｉを複合添加したほうがそれぞれ単独で添加した場合に比べて表曲げ試験において良好な曲げ角度が得られることがわかる。
【００５２】
Ｎｏ．８−６はＡｌが上限を超えており、溶融池の湯流れが悪くなり、したがって溶接作業性が悪かった。
【００５３】
Ｎｏ．８−７はＴｉが上限を超えており、スラグ量が多く溶融池の湯流れが悪くなり、したがって溶接作業性が悪かった。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明のように、本願発明によれば、耐食性及び曲げ特性に優れる粉体プラズマ肉盛溶接金属を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 粉体プラズマ肉盛溶接装置の基本構成を示す図。
【図２】 粉体プラズマ肉盛溶接の状況を示す図。
【図３】 本願発明の実施例における表曲げ試験片の形状を示す図。
【図４】 本願発明の実施例における表曲げ試験実施要領を示す図。
【図５】 本願発明の実施例における腐食試験の条件を示す図。
【図６】 本願発明の実施例における供試材と母材との希釈率の求め方を示す図。
【符号の説明】
１ タングステン電極
２ ノズル
３ 中間ノズル
４ 外ノズル
５ 炭素鋼管
６ プラズマ溶接トーチ
７ 溶接池
Claims (8)
- Ｃ；０．０６〜０．１５％（重量％，以下同じ）、Ｓｉ；０．２〜１．０％、Ｍｎ；０．２〜１．０％、Ｃｒ；１７〜３０％、Ｎｂ；０．６〜１．５％、Ｎｉ；０．５％以下を含み、かつ、Ａｌ；０．０３〜０．１５％、Ｔｉ；０．０８〜０．１８％の１種又は２種を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする粉体プラズマ肉盛溶接用粉末材料。
- Ｃ；０．０６〜０．１５％、Ｓｉ；０．２〜１．０％、Ｍｎ；０．２〜１．０％、Ｃｒ；１７〜２３％、Ｎｂ；０．６〜１．５％、Ｎｉ；０．５％以下、Ａｌ；０．０３〜０．１５％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする粉体プラズマ肉盛溶接用粉末材料。
- Ｃ；０．０６〜０．１５％、Ｓｉ；０．２〜１．０％、Ｍｎ；０．２〜１．０％、Ｃｒ；１７〜２３％、Ｎｂ；０．６〜１．５％、Ｎｉ；０．５％以下、Ｔｉ；０．０８〜０．１８％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする粉体プラズマ肉盛溶接用粉末材料。
- Ｃ；０．０６〜０．１５％、Ｓｉ；０．２〜１．０％、Ｍｎ；０．２〜１．０％、Ｃｒ；１７〜２３％、Ｎｂ；０．６〜１．５％、Ｎｉ；０．５％以下、Ａｌ；０．０３〜０．１５％、Ｔｉ；０．０８〜０．１８％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする粉体プラズマ肉盛溶接用粉末材料。
- Ｃ；０．０６〜０．１５％、Ｓｉ；０．２〜１．０％、Ｍｎ；０．２〜１．０％、Ｃｒ；２３〜３０％、Ｎｂ；０．６〜１．５％、Ｎｉ；０．５％以下、Ａｌ；０．０３〜０．１５％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする粉体プラズマ肉盛溶接用粉末材料。
- Ｃ；０．０６〜０．１５％、Ｓｉ；０．２〜１．０％、Ｍｎ；０．２〜１．０％、Ｃｒ；２３〜３０％、Ｎｂ；０．６〜１．５％、Ｎｉ；０．５％以下、Ｔｉ；０．０８〜０．１８％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする粉体プラズマ肉盛溶接用粉末材料。
- Ｃ；０．０６〜０．１５％、Ｓｉ；０．２〜１．０％、Ｍｎ；０．２〜１．０％、Ｃｒ；２３〜３０％、Ｎｂ；０．６〜１．５％、Ｎｉ；０．５％以下、Ａｌ；０．０３〜０．１５％、Ｔｉ；０．０８〜０．１８％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする粉体プラズマ肉盛溶接用粉末材料。
- Ｃ；０．０６〜０．１５％、Ｓｉ；０．２〜１．０％、Ｍｎ；０．２〜１．０％、Ｃｒ；１７〜３０％、Ｎｂ；０．６〜１．５％、Ｎｉ；０．５％以下を含み、かつ、Ａｌ；０．０３〜０．１５％、Ｔｉ；０．０８〜０．１８％の１種又は２種を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、結晶粒径が１００μｍ以下であることを特徴とする粉体プラズマ肉盛溶接金属。
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