JPH08290290A - 高Cr鋼材用高靱性溶接材料 - Google Patents

高Cr鋼材用高靱性溶接材料

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JPH08290290A
JPH08290290A JP7095297A JP9529795A JPH08290290A JP H08290290 A JPH08290290 A JP H08290290A JP 7095297 A JP7095297 A JP 7095297A JP 9529795 A JP9529795 A JP 9529795A JP H08290290 A JPH08290290 A JP H08290290A
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JP
Japan
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welding
steel
welding material
toughness
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JP7095297A
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English (en)
Inventor
Kaneyasu Ishikawa
兼保 石川
Fujimitsu Masuyama
不二光 増山
Takayuki Kono
隆之 河野
Nobuhiko Nishimura
宣彦 西村
Iwami Ishihara
岩見 石原
Mitsushige Kuge
光繁 久毛
Tamao Takatsu
玉男 高津
Takashi Inami
孝 稲見
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NIPPON UERUDEINGUROTSUTO KK
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
NIPPON UERUDEINGUROTSUTO KK
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 発電用ボイラ、タービンや化学プラント等に
使用される高Cr鋼材用溶接材料に関する。 【構成】 高Cr鋼材の非消耗電極ガスシールドアーク
溶接又は消耗電極ガスシールドアーク溶接用溶接材料で
あって、化学成分が重量%でC:0.1%以下、Si:
0.3%以下、Mn:0.2〜1.5%、P:0.02
%以下、S:0.01%以下、Cr:8〜13%、N
i:0.75%以下、Mo:0.53%、V:0.18
〜0.25%、Ta:0.05〜0.3%、B:0.0
02〜0.005%を含有し、残部がFeからなること
を特徴とする高Cr鋼材用高靱性溶接材料。 【効果】 従来別々の温度で2回に分けて実施していた
溶接後熱処理が1回ですむようになり、工数の短縮と省
エネルギが可能となった。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は発電用ボイラ、タービン
や化学プラント等に使用される高Cr鋼材用溶接材料に
関する。
【0002】
【従来の技術】現在までに開発されている高Cr鋼材用
溶接材料は溶接金属の靱性が小さく、非消耗電極ガスシ
ールドアーク溶接( Gas Tungsten - Arc Welding : 以
下GTAWと略称する)又は消耗電極ガスシールドアー
ク溶接( Gas Metal - Arc Welding :以下GMAWと略
称する)による溶接部はその靱性確保のため740〜7
60℃での溶接後熱処理が施されている。従来、この種
の高Cr鋼材用溶接材料としては、後述の表1に示した
符号A、B又はCのような組成のものが使用されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】溶接後熱処理として7
40〜760℃という高い温度を採用できない2・1/
4Cr−1Mo鋼などの低Cr鋼材とともに組み込まれ
た高Cr鋼材の場合には、先に高Cr鋼材に749〜7
60℃の溶接後熱処理を施した後、さらに2・1/2C
r−1Mo鋼と一体にして700〜730℃の溶接後熱
処理が施されている。本発明の目的は前記従来技術にお
ける2段階の熱処理が必要という問題点を解消し、GT
AW及びGMAWにおいて、高Cr鋼材についても2・
1/2Cr−1Mo鋼と同様に700〜730℃での溶
接後熱処理を可能にし、それによって生産工程の短縮と
熱エネルギの節約を可能とする高Cr鋼材用高靱性溶接
材料を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来の溶接材
料においてクリープ破断強度を強めるために添加されて
いるNbに替えてTaを添加するとともに、適量のBを
添加して結晶粒界を強化し、さらに長時間側のクリープ
破断強度を高めるものである。すなわち、本発明は高C
r鋼材の非消耗電極ガスシールドアーク溶接又は消耗電
極ガスシールドアーク溶接用溶接材料であって、化学成
分が重量%でC:0.1%以下、Si:0.3%以下、
Mn:0.2〜1.5%、P:0.02%以下、S:
0.01%以下、Cr:8〜13%、Ni:0.75%
以下、Mo:0.53%、V:0.18〜0.25%、
Ta:0.05〜0.3%、B:0.002〜0.00
5%を含有し、残部がFeからなることを特徴とする高
Cr鋼材用高靱性溶接材料である。
【0005】以下に本発明の溶接材料の各合金成分の作
用・効果及びその組成範囲の限定理由を説明する。
【0006】Cは強度の保持に必要な成分であるが、含
有量が多くなり過ぎると溶接性が悪くなるので0%を超
え0.1%以下とした。
【0007】Siは脱酸剤として添加されるものであ
り、アークの安定性と耐酸化性を向上させる元素である
が、多くなり過ぎると靱性を低下させる。本発明の溶接
材料の主要目的は靱性の確保にあるためSi量は0%を
超え0.3%以下とした。
【0008】Mnは脱酸のためのみでなく強度保持上も
必要な成分であり、0.2%未満では十分な効果が得ら
れず、一方1.5%を超えると靱性が悪くなるので、M
nは0.2〜1.5%の範囲とした。
【0009】P及びSは不可避的不純物であり、靱性を
損なうため、好ましくは千分の一程度以下であるが、製
法上の経済性などを考慮して上限をそれぞれ0.02%
及び0.01%とした。
【0010】Crは耐酸化性及び高温強度を増大させる
元素であるが余り多くなり過ぎると溶接性が低下すると
ともに高温での使用中に脆化を起こす恐れがあるので、
使用目的と溶接性を考慮して8〜13%とした。
【0011】Moはクリープ強度向上に有効な元素であ
るが、0.5%未満では効果が少なく、3%を超えると
熱間加工性及び靱性が低下するので0.5〜3%の範囲
とした。
【0012】Vもクリープ強度改善に効果のある元素で
あるが、0.15%程度以下では顕著な効果は期待でき
ず、また、0.3%程度以上になると溶接性が阻害され
るため、0.18〜0.25%の範囲とした。
【0013】Niは靱性を高めるのに有効な元素である
が添加量が多すぎると硬度上昇に伴う加工性の劣化が著
しく、また、クリープ強度の長時間での強度が低下する
ので0%を超え0.75%以下とすることが必要であ
る。
【0014】Taの添加は本発明の特徴の一つである。
従来、本発明におけるような高Cr鋼には高温強度を高
めるため、Taと類似の性質を有するNbが用いられて
いたが、本発明ではNbに替えてTaを添加することに
よりNbを添加した場合に比較して結晶粒が微細にな
り、靱性が向上する。量的には0.05%未満ではクリ
ープ破断強度の向上に効果がなく、また、0.3%を超
えると炭化物が粗大化し、高温長時間側でのクリープ強
度が低下するとともに延性も低下するので0.05〜
0.3%の範囲とした。
【0015】Bはクリープ破断強度の向上に効果のある
元素であるが、0.002%未満では顕著な効果がな
く、0.005%を超えると溶接割れが発生する恐れが
あるため、0.002〜0.005%の範囲とした。
【0016】
【作用】従来、高温強度向上のために添加していたNb
に替えて類似の性質を有するTaを添加することによっ
て金属の結晶粒がNb添加鋼に比べて微細化し、それに
より靱性が向上した。
【0017】
【実施例】以下実施例により本発明をさらに具体的に説
明する。直径48.6mm×管厚9.1mmの9Cr−
1Mo鋼を、表1に示した組成の溶接材料A〜Gを用い
てそれぞれ下向自動GTAW法で突き合わせ溶接を行
い、715℃で30分の溶接後熱処理を施した。用いた
溶接材料のA〜Cは従来の市販品であり、D〜Gが本発
明の溶接材料である。また、使用した9Cr−1Mo系
の鋼管は火STBA28であり、その化学組成はCr:
8.43%、Mo:0.99%、C:0.1%、Si:
0.39%、Mn:0.4%、Ni:0.1%、Nb:
0.08%、V:0.22%及びN:0.051%であ
り、残部が不可避的に含まれる不純物及びFeである。
【0018】溶接は各層1パスでそれぞれ7層行い、そ
の時の溶接電流は185〜200A、溶接電圧は8.8
〜9.9V、鋼管回転速度は1.2rpm、シールドガ
スは15リットル/minのArであった。得られた試
料について2mmVノッチシャルピー衝撃試験法により
溶接金属の靱性を調べた。試験結果を表2に示す。試験
温度は0℃とした。表2の結果から、従来の溶接材料に
よる試料の靱性が8〜44J/cm2 であるのに対し、
本発明の溶接材料を用いた試料の靱性は63〜120J
/cm2 と約2倍の値を示した。なお、本発明材の最小
値63J/cm2 は、この種の材料としては十分な値で
ある。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】
【発明の効果】高Cr鋼の溶接後熱処理温度を低合金鋼
の溶接後熱処理温度と同程度の低い温度に下げることが
可能になり、その結果、従来高Cr鋼と低合金鋼(低合
金鋼というのはどのような鋼ですか)と別々の温度で2
回に分けて実施していた溶接後熱処理が1回ですむよう
になり、工数の短縮と省エネルギが可能となった。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年9月8日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来の溶接材
料においてクリープ破断強度を強めるために添加されて
いるNbに替えてTaを添加するとともに、適量のBを
添加して結晶粒界を強化し、さらに長時間側のクリープ
破断強度を高めるものである。すなわち、本発明は高C
r鋼材の非消耗電極ガスシールドアーク溶接又は消耗電
極ガスシールドアーク溶接用溶接材料であって、化学成
分が重量%でC:0.1%以下、Si:0.3%以下、
Mn:0.2〜1.5%、P:0.02%以下、S:
0.01%以下、Cr:8〜13%、Ni:0.75%
以下、Mo:0.5〜3%、V:0.18〜0.25
%、Ta:0.05〜0.3%、B:0.002〜0.
005%を含有し、残部がFeからなることを特徴とす
る高Cr鋼材用高靱性溶接材料である。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正内容】
【0021】
【発明の効果】高Cr鋼の溶接後熱処理温度を低合金鋼
の溶接後熱処理温度と同程度の低い温度に下げることが
可能となり、その結果、従来高Cr鋼と低合金鋼と別々
の温度で2回に分けて実施していた溶接後熱処理が1回
ですむようになり、工数の短縮と省エネルギが可能とな
った。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河野 隆之 長崎県長崎市深堀町五丁目717番1号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 西村 宣彦 長崎県長崎市深堀町五丁目717番1号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 石原 岩見 長崎県長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 久毛 光繁 長崎県長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 高津 玉男 静岡県浜北市中瀬7800番地 日本ウェルデ ィング・ロッド株式会社技術研究所内 (72)発明者 稲見 孝 福岡県福岡市南区玉川町12番3号 日本ウ ェルディング・ロッド株式会社福岡営業所 内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高Cr鋼材の非消耗電極ガスシールドア
    ーク溶接又は消耗電極ガスシールドアーク溶接用溶接材
    料であって、化学成分が重量%でC:0.1%以下、S
    i:0.3%以下、Mn:0.2〜1.5%、P:0.
    02%以下、S:0.01%以下、Cr:8〜13%、
    Ni:0.75%以下、Mo:0.53%、V:0.1
    8〜0.25%、Ta:0.05〜0.3%、B:0.
    002〜0.005%を含有し、残部がFeからなるこ
    とを特徴とする高Cr鋼材用高靱性溶接材料。
JP7095297A 1995-04-20 1995-04-20 高Cr鋼材用高靱性溶接材料 Pending JPH08290290A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0930127A1 (en) * 1998-01-20 1999-07-21 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Welding materials for high-Cr steels
JP2015093287A (ja) * 2013-11-08 2015-05-18 三菱重工業株式会社 フェライト系耐熱鋼用溶接材料
US20190232417A1 (en) * 2016-06-20 2019-08-01 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Gas-shielded arc welding method and method for manufacturing welded structure
JP2020116584A (ja) * 2019-01-18 2020-08-06 日本製鉄株式会社 オーステナイト系耐熱鋼用溶接材料、溶接金属、溶接構造物、および溶接構造物の製造方法
WO2023189632A1 (ja) * 2022-03-31 2023-10-05 株式会社神戸製鋼所 ガスシールドアーク溶接方法

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Effective date: 20020528