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Info
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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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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。
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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7095297A JPH08290290A (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | 高Cr鋼材用高靱性溶接材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7095297A JPH08290290A (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | 高Cr鋼材用高靱性溶接材料 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08290290A true JPH08290290A (ja) | 1996-11-05 |
Family
ID=14133848
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7095297A Pending JPH08290290A (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | 高Cr鋼材用高靱性溶接材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08290290A (ja) |
Cited By (5)
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 |
-
1995
- 1995-04-20 JP JP7095297A patent/JPH08290290A/ja active Pending
Cited By (6)
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 |
US6290904B1 (en) | 1998-01-20 | 2001-09-18 | 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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