JPH09122972A - 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用被覆アーク溶接棒 - Google Patents
高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用被覆アーク溶接棒Info
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- JPH09122972A JPH09122972A JP7303361A JP30336195A JPH09122972A JP H09122972 A JPH09122972 A JP H09122972A JP 7303361 A JP7303361 A JP 7303361A JP 30336195 A JP30336195 A JP 30336195A JP H09122972 A JPH09122972 A JP H09122972A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温におけるクリープ破断強度を高めるとと
もに、靱性を向上させた高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用の
被覆アーク溶接棒を提供する。 【解決手段】 鋼心線と被覆剤の両方または一方に特定
重量パーセントのＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｖ，Ｎｂ，Ｎ，Ｃ
ｒ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｕ，Ｔａを含有したもので、さ
らに通常の金属炭酸塩，金属弗化物，アーク安定剤、ス
ラグ生成剤などと粘結剤を添加した被覆剤を前記鋼心線
に被覆して溶接棒を形成する。 【効果】 Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ等の作用によりクリー
プ破断強度を向上するとともに、Ｃｕ等の作用により溶
接金属中のδフェライトの生成を抑制し靱性を向上でき
る。
もに、靱性を向上させた高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用の
被覆アーク溶接棒を提供する。 【解決手段】 鋼心線と被覆剤の両方または一方に特定
重量パーセントのＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｖ，Ｎｂ，Ｎ，Ｃ
ｒ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｕ，Ｔａを含有したもので、さ
らに通常の金属炭酸塩，金属弗化物，アーク安定剤、ス
ラグ生成剤などと粘結剤を添加した被覆剤を前記鋼心線
に被覆して溶接棒を形成する。 【効果】 Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ等の作用によりクリー
プ破断強度を向上するとともに、Ｃｕ等の作用により溶
接金属中のδフェライトの生成を抑制し靱性を向上でき
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高Ｃｒフェライト系
高強度耐熱鋼用の溶接材料に関するものであり、さらに
詳しくは高温におけるクリープ特性、靱性、耐割れ性に
優れた溶接金属を得る被覆アーク溶接棒に係わるもので
ある。
高強度耐熱鋼用の溶接材料に関するものであり、さらに
詳しくは高温におけるクリープ特性、靱性、耐割れ性に
優れた溶接金属を得る被覆アーク溶接棒に係わるもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】高温型のエネルギープラント用鋼材とし
て、クリープ強度が極めて優れ、かつオーステナイト系
ステンレス鋼に見られるような応力腐食割れの心配が少
ないフェライト系耐熱鋼が使用され始めており、この種
の耐熱鋼用の溶接材として、例えば特開昭５５−３０３
５４号公報に開示されているＣｒ−Ｍｏ系鋼用被覆アー
ク溶接棒のごとく、ＮｉやＭｎ等の添加量を限定し、オ
ーステナイト相安定化元素を含有させ、溶接金属中の粗
大フェライト相を減少させる方法が提案されているが、
Ｎｉを多量に含有させた場合には長時間クリープ破断強
度が低下し、また必要以上のＮｉやＭｎは溶接金属の耐
割れ性を低下させるので、目標とする高性能の溶接継手
を得ることはできない。
て、クリープ強度が極めて優れ、かつオーステナイト系
ステンレス鋼に見られるような応力腐食割れの心配が少
ないフェライト系耐熱鋼が使用され始めており、この種
の耐熱鋼用の溶接材として、例えば特開昭５５−３０３
５４号公報に開示されているＣｒ−Ｍｏ系鋼用被覆アー
ク溶接棒のごとく、ＮｉやＭｎ等の添加量を限定し、オ
ーステナイト相安定化元素を含有させ、溶接金属中の粗
大フェライト相を減少させる方法が提案されているが、
Ｎｉを多量に含有させた場合には長時間クリープ破断強
度が低下し、また必要以上のＮｉやＭｎは溶接金属の耐
割れ性を低下させるので、目標とする高性能の溶接継手
を得ることはできない。
【０００３】また、特開昭６２−２２０３００号公報で
は、９％Ｃｒ系鋼の溶接において溶接棒中に適量のＷを
添加するとともにＷをＭｏ量との関係で限定共存させる
ことにより、溶接金属に析出する炭化物の粗大化をＶ4
Ｃ3 、ＮｂＣの析出で長時間にわたり抑制するととも
に、さらにＭｏ2 Ｃ、Ｗ2 Ｃの析出バランスを適正な範
囲に保つことによって高温長時間側のクリープ強度を向
上させている。さらに、特開平２−２８０９９３号公報
では９〜１２％Ｃｒ系溶接材料のごとく、Ｃ、Ｓｉ、Ｍ
ｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｎ添加量
を限定し、クロム当量Ｃｒeq（Ｃｒeq＝％Ｃｒ＋６％Ｓ
ｉ＋４％Ｍｏ＋１．５％Ｗ＋１１％Ｖ＋５％Ｎｂ＋８％
Ｔｉ＋１２％Ａｌ−４０％Ｃ−３０％Ｎ−４％Ｎｉ−２
％Ｍｎ−％Ｃｕ−２％Ｃｏ）を１３％以下とする溶接材
料が提案されている。しかしながらこれらの技術は大幅
にクリープ強度を向上させるものではなく、一方、マル
テンサイト相中にδフェライトが存在するため靱性が著
しく低下するという欠点を有する。δフェライト相は基
地中マルテンサイトより著しく軟らかい相であり、この
ような軟らかい第二相が硬い基地中に分散する場合、全
体の衝撃特性は著しく低下する。
は、９％Ｃｒ系鋼の溶接において溶接棒中に適量のＷを
添加するとともにＷをＭｏ量との関係で限定共存させる
ことにより、溶接金属に析出する炭化物の粗大化をＶ4
Ｃ3 、ＮｂＣの析出で長時間にわたり抑制するととも
に、さらにＭｏ2 Ｃ、Ｗ2 Ｃの析出バランスを適正な範
囲に保つことによって高温長時間側のクリープ強度を向
上させている。さらに、特開平２−２８０９９３号公報
では９〜１２％Ｃｒ系溶接材料のごとく、Ｃ、Ｓｉ、Ｍ
ｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｎ添加量
を限定し、クロム当量Ｃｒeq（Ｃｒeq＝％Ｃｒ＋６％Ｓ
ｉ＋４％Ｍｏ＋１．５％Ｗ＋１１％Ｖ＋５％Ｎｂ＋８％
Ｔｉ＋１２％Ａｌ−４０％Ｃ−３０％Ｎ−４％Ｎｉ−２
％Ｍｎ−％Ｃｕ−２％Ｃｏ）を１３％以下とする溶接材
料が提案されている。しかしながらこれらの技術は大幅
にクリープ強度を向上させるものではなく、一方、マル
テンサイト相中にδフェライトが存在するため靱性が著
しく低下するという欠点を有する。δフェライト相は基
地中マルテンサイトより著しく軟らかい相であり、この
ような軟らかい第二相が硬い基地中に分散する場合、全
体の衝撃特性は著しく低下する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
事情に着目し、高温強度や高温クリープ破断強度さらに
は耐割れ性等を損なうことなく粗大フェライト相を減少
し、母材に匹敵する強度、靱性および耐割れ性を有する
溶接金属を確保できる高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用被覆
アーク溶接棒を提供することにある。
事情に着目し、高温強度や高温クリープ破断強度さらに
は耐割れ性等を損なうことなく粗大フェライト相を減少
し、母材に匹敵する強度、靱性および耐割れ性を有する
溶接金属を確保できる高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用被覆
アーク溶接棒を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するものであって、高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用被覆ア
−ク溶接棒において、被覆アーク溶接棒全重量に対して
重量％で（以下すべて同様）、Ｃ：０．０１〜０．１２
％、Ｓｉ：０．１〜２．４％、Ｍｎ：０．３〜１．９
％、Ｃｒ：５．８〜１４％、Ｍｏ：０．１〜１．６％、
Ｗ：０．５〜３．５％、Ｖ：０．０３〜０．４０％、Ｎ
ｂ：０．０１〜０．１５％、Ｎｉ：０．０５〜１．２
％、Ｃｕ：０．５〜４．０％、Ｎ：０．０１〜０．０８
％、Ｔａ：０．００１〜３．０％を含有し、さらに必要
に応じてＣｏ：０．５〜５．０％を含有し、残部はＦｅ
および不可避的不純物からなる鋼心線に、金属炭酸塩、
金属弗化物、アーク安定剤、スラグ生成剤、脱酸剤、粘
結剤を含む被覆剤を含有せしめ、被覆率（溶接棒全重量
に対する被覆剤重量の割合）が２５〜３５重量％となる
ように被覆したことを特徴とする高Ｃｒフェライト系耐
熱鋼用被覆アーク溶接棒である。
するものであって、高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用被覆ア
−ク溶接棒において、被覆アーク溶接棒全重量に対して
重量％で（以下すべて同様）、Ｃ：０．０１〜０．１２
％、Ｓｉ：０．１〜２．４％、Ｍｎ：０．３〜１．９
％、Ｃｒ：５．８〜１４％、Ｍｏ：０．１〜１．６％、
Ｗ：０．５〜３．５％、Ｖ：０．０３〜０．４０％、Ｎ
ｂ：０．０１〜０．１５％、Ｎｉ：０．０５〜１．２
％、Ｃｕ：０．５〜４．０％、Ｎ：０．０１〜０．０８
％、Ｔａ：０．００１〜３．０％を含有し、さらに必要
に応じてＣｏ：０．５〜５．０％を含有し、残部はＦｅ
および不可避的不純物からなる鋼心線に、金属炭酸塩、
金属弗化物、アーク安定剤、スラグ生成剤、脱酸剤、粘
結剤を含む被覆剤を含有せしめ、被覆率（溶接棒全重量
に対する被覆剤重量の割合）が２５〜３５重量％となる
ように被覆したことを特徴とする高Ｃｒフェライト系耐
熱鋼用被覆アーク溶接棒である。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の最大の特徴は高Ｃｒフェ
ライト系耐熱鋼用被覆アーク溶接棒において、溶接して
得られる溶接金属のδフェライトの生成を抑制して靱性
低下を抑制し、クリープ破断強度を格段に高めたところ
にある。なお、本発明においては、前述のＣ、Ｓｉ、Ｍ
ｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｔ
ａ、Ｃｏは鋼心線中に含有させる場合が多いが、被覆剤
中に含有させても近似的な効果が得られる。鋼心線に
は、前述の成分の他には、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：
０．０２％以下、Ｔｉ：０．０２％以下、Ｏ：０．０５
％以下を含有することもあり、残部がＦｅおよび不可避
的不純物からなるものである。以下に本発明における成
分限定の理由を詳細に説明する。
ライト系耐熱鋼用被覆アーク溶接棒において、溶接して
得られる溶接金属のδフェライトの生成を抑制して靱性
低下を抑制し、クリープ破断強度を格段に高めたところ
にある。なお、本発明においては、前述のＣ、Ｓｉ、Ｍ
ｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｔ
ａ、Ｃｏは鋼心線中に含有させる場合が多いが、被覆剤
中に含有させても近似的な効果が得られる。鋼心線に
は、前述の成分の他には、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：
０．０２％以下、Ｔｉ：０．０２％以下、Ｏ：０．０５
％以下を含有することもあり、残部がＦｅおよび不可避
的不純物からなるものである。以下に本発明における成
分限定の理由を詳細に説明する。
【０００７】Ｃ：０．０１〜０．１２％ Ｃは焼入れ性と強度確保のため０．０１％以上必要であ
るが、耐割れ性の観点から上限を０．１２％とした。
るが、耐割れ性の観点から上限を０．１２％とした。
【０００８】Ｓｉ：０．１〜２．４％ Ｓｉは脱酸剤として添加するものであるが、溶接作業性
確保の上からも必要である。０．１％未満では脱酸不足
によって溶接金属中に気孔が発生しやすく、一方２．４
％を超えると靱性の低下を招くので上限を２．４％と定
めた。
確保の上からも必要である。０．１％未満では脱酸不足
によって溶接金属中に気孔が発生しやすく、一方２．４
％を超えると靱性の低下を招くので上限を２．４％と定
めた。
【０００９】Ｍｎ：０．３〜１．９重量％ Ｍｎは脱酸のためのみでなく、強度保持上も必要な成分
である。上限を１．９％としたのは、これを超すと靱性
の点から好ましくないからであり、下限は脱酸に必要な
量として ０．３％と定めた。
である。上限を１．９％としたのは、これを超すと靱性
の点から好ましくないからであり、下限は脱酸に必要な
量として ０．３％と定めた。
【００１０】Ｃｒ：５．８〜１４％ Ｃｒは耐酸化性と焼き入れ性を確保する上で非常に重要
な元素であるため最低５．８％必要であるが１４％を超
すと耐割れ性を損なうと同時にδフェライトを晶出させ
靱性の劣化が著しくなるので上限は１４％とした。
な元素であるため最低５．８％必要であるが１４％を超
すと耐割れ性を損なうと同時にδフェライトを晶出させ
靱性の劣化が著しくなるので上限は１４％とした。
【００１１】Ｍｏ：０．１〜１．６％ Ｍｏは固溶体強化により高温強度を顕著に高める元素
で、使用温度、圧力の上昇に対する耐高温強度特性向上
の目的で添加するが、多量に添加された場合溶接性を損
ない、かつδフェライトを晶出させるため靱性の低下を
招く。したがって添加範囲として上限を１．６％とし
た。一方、Ｗとの共存において、高温強度、特に高温長
時間側でのクリープ破断強度の向上に効果のあるのは
０．１％以上であるので下限を０．１％とした。
で、使用温度、圧力の上昇に対する耐高温強度特性向上
の目的で添加するが、多量に添加された場合溶接性を損
ない、かつδフェライトを晶出させるため靱性の低下を
招く。したがって添加範囲として上限を１．６％とし
た。一方、Ｗとの共存において、高温強度、特に高温長
時間側でのクリープ破断強度の向上に効果のあるのは
０．１％以上であるので下限を０．１％とした。
【００１２】Ｗ：０．５〜３．５％ Ｗはフェライト系溶接金属のクリープ破断強度に寄与す
る固溶体強化元素として最も優れた元素である。特に、
高温長時間でのクリープ破断強度向上の効果は極めて大
きい。しかしながら０．５％未満ではＭｏとの共存にお
いて効果は発揮できないので下限を０．５％と定めた。
しかし過剰に添加するとδフェライトを晶出させ溶接金
属の靱性が低下し、溶接作業性も劣化するので上限を
３．５％とした。
る固溶体強化元素として最も優れた元素である。特に、
高温長時間でのクリープ破断強度向上の効果は極めて大
きい。しかしながら０．５％未満ではＭｏとの共存にお
いて効果は発揮できないので下限を０．５％と定めた。
しかし過剰に添加するとδフェライトを晶出させ溶接金
属の靱性が低下し、溶接作業性も劣化するので上限を
３．５％とした。
【００１３】Ｖ：０．０３〜０．４０％ Ｖは炭窒化物として析出させて強度を確保する上で最低
０．０３％が必要であるが、他方０．４０％を超えると
かえって強度低下を生じるので上限を０．４０％とし
た。
０．０３％が必要であるが、他方０．４０％を超えると
かえって強度低下を生じるので上限を０．４０％とし
た。
【００１４】Ｎｂ：０．０１〜０．１５％ ＮｂはＶと同様に炭窒化物として析出して強度を確保す
るほか、結晶粒を微細化して靱性を高める元素としても
重要であるため最低０．０１％が必要である。しかし、
０．１５％を超えるとその効果は飽和してしまうだけで
なく溶接性の低下も招くので上限を０．１５％とした。
るほか、結晶粒を微細化して靱性を高める元素としても
重要であるため最低０．０１％が必要である。しかし、
０．１５％を超えるとその効果は飽和してしまうだけで
なく溶接性の低下も招くので上限を０．１５％とした。
【００１５】Ｎｉ：０．０５〜１．２％ Ｎｉはフェライトの生成を抑制し、使用中の脆化軽減に
有効な元素であり、高温で長時間使用される用途に対し
ては必須の元素であるが、０．０５％未満ではその効果
は得られない。他方１．２％を超すと高温クリープ特性
を劣化させるので上限を１．２％とした。
有効な元素であり、高温で長時間使用される用途に対し
ては必須の元素であるが、０．０５％未満ではその効果
は得られない。他方１．２％を超すと高温クリープ特性
を劣化させるので上限を１．２％とした。
【００１６】Ｃｕ：０．５〜４．０％ ＣｕはＭｏ、Ｗによって生じるδフェライトの晶出とい
う問題点を相殺する元素であり、最低０．５％以上を必
要とする。しかし過剰添加すると、高温焼戻しが不可能
となり組織の安定化処理ができなくなるので上限を４．
０％とした。
う問題点を相殺する元素であり、最低０．５％以上を必
要とする。しかし過剰添加すると、高温焼戻しが不可能
となり組織の安定化処理ができなくなるので上限を４．
０％とした。
【００１７】Ｎ：０．０１〜０．０８％ Ｎは基地中に固溶しても、また窒化物として析出しても
著しく耐クリープ性に寄与するがそのためには最低０．
０１％を必要とする。一方、０．０８％を超えると窒化
物が多量に析出して、逆に靱性が劣化するなどの問題が
生じるので上限を０．０８％と定めた。
著しく耐クリープ性に寄与するがそのためには最低０．
０１％を必要とする。一方、０．０８％を超えると窒化
物が多量に析出して、逆に靱性が劣化するなどの問題が
生じるので上限を０．０８％と定めた。
【００１８】Ｔａ：０．００１〜３．０％ Ｔａは高温強度およびクリープ破断強度を著しく高める
成分であり、ＴａＣが析出し、特に高温長時間でのクリ
ープ破断強度向上への効果が極めて大きい。しかし０.
００１％未満では効果が得られず、一方３.０％を超え
ると靱性の劣化が顕著になるので上限を３.０％と定め
た。
成分であり、ＴａＣが析出し、特に高温長時間でのクリ
ープ破断強度向上への効果が極めて大きい。しかし０.
００１％未満では効果が得られず、一方３.０％を超え
ると靱性の劣化が顕著になるので上限を３.０％と定め
た。
【００１９】Ｃｏ：０．１〜５．０％ Ｃｏは必要に応じて添加し、Ｃｕと同様にＭｏ、Ｗ添加
によって生じるδフェライトの晶出という問題点を相殺
する元素であるが、この効果を得るには最低０．１％以
上を必要とする。しかし過剰に添加するとＡC1点を下げ
るため高温焼戻しが不可能となり、組織の安定化処理が
できなくなるという欠点を有するので、上限を５．０％
と定めた。
によって生じるδフェライトの晶出という問題点を相殺
する元素であるが、この効果を得るには最低０．１％以
上を必要とする。しかし過剰に添加するとＡC1点を下げ
るため高温焼戻しが不可能となり、組織の安定化処理が
できなくなるという欠点を有するので、上限を５．０％
と定めた。
【００２０】本発明では上記各成分を溶接棒全体として
調整する必要がある。この場合、溶接棒全体の各成分の
量は、炭素の場合を例にとると、下記被覆率Ａ（％）を
考慮して、次式で表される量である。
調整する必要がある。この場合、溶接棒全体の各成分の
量は、炭素の場合を例にとると、下記被覆率Ａ（％）を
考慮して、次式で表される量である。
【００２１】［溶接棒のＣ］（％）＝［心線中のＣ］×
（１００−Ａ）／１００＋［被覆剤中のＣ］×Ａ／１０
０
（１００−Ａ）／１００＋［被覆剤中のＣ］×Ａ／１０
０
【００２２】本発明の被覆アーク溶接棒は、前述の成分
の他に金属炭酸塩、金属弗化物、アーク安定剤、スラグ
生成剤として被覆剤中に石灰、蛍石、アルミナ、鉄粉、
アルカリ成分、ルチル等を添加する。被覆アーク溶接棒
全重量に対する被覆剤の重量％（被覆率）の範囲は、２
５〜３５％にする必要がある。２５％未満では保護筒と
しての機能が不十分になってスパッタが増加したり、生
成スラグ量の不足によってビード外観が悪化する。一方
３５％を超えるとスラグ量が多くなり過ぎるためにスラ
グ巻き込み等の欠陥が発生し易くなると共に、開先幅の
狭い溶接継手に適用した場合に運棒が困難になる。さら
に粘結剤としては、主に珪酸ソーダ、珪酸カリを含有す
る水ガラスを用いるものである。本発明の被覆アーク溶
接棒は、通常の溶接棒塗装機により被覆塗装した後、水
分を除去するために３００〜５５０℃で焼成して製造す
る。
の他に金属炭酸塩、金属弗化物、アーク安定剤、スラグ
生成剤として被覆剤中に石灰、蛍石、アルミナ、鉄粉、
アルカリ成分、ルチル等を添加する。被覆アーク溶接棒
全重量に対する被覆剤の重量％（被覆率）の範囲は、２
５〜３５％にする必要がある。２５％未満では保護筒と
しての機能が不十分になってスパッタが増加したり、生
成スラグ量の不足によってビード外観が悪化する。一方
３５％を超えるとスラグ量が多くなり過ぎるためにスラ
グ巻き込み等の欠陥が発生し易くなると共に、開先幅の
狭い溶接継手に適用した場合に運棒が困難になる。さら
に粘結剤としては、主に珪酸ソーダ、珪酸カリを含有す
る水ガラスを用いるものである。本発明の被覆アーク溶
接棒は、通常の溶接棒塗装機により被覆塗装した後、水
分を除去するために３００〜５５０℃で焼成して製造す
る。
【００２３】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。この実施
例においては本発明に従って規定される元素を含有させ
た表１、表２の鋼心線（４．０ｍｍ径）の外周に被覆率
３０％となるように表２、表３の組成の被覆剤を塗布
し、被覆アーク溶接棒を製造した。得られた各被覆アー
ク溶接棒を用い、供試母材として厚さ２０ｍｍのＡＳＴ
Ｍ規格Ａ３８７ Ｇｒ．２２，９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼、９Ｃ
ｒ−１Ｍｏ−Ｎｂ−Ｖ−Ｗ鋼、９Ｃｒ−０．５Ｍｏ−Ｎ
ｂ−Ｖ−Ｗ鋼、１１Ｃｒ−０．２Ｍｏ−Ｎｂ−Ｖ−Ｗ−
Ｃｏ鋼、１２Ｃｒ−Ｎｂ−Ｖ−Ｗ鋼を図１に示すような
開先（被溶接材１の厚さＴ＝２０ｍｍ、開先角度θ＝２
０゜、裏当材２を用いル−トギャップＬ＝１２ｍｍ）を
形成し、アーク溶接を行った。なお溶接条件は、溶接電
流１６０アンペア、溶接入熱２０ｋＪ／ｃｍ、予熱・パ
ス間温度１５０〜２００℃、下向き姿勢で溶接継手を作
製した。得られた溶接金属を７６０℃で５時間の後熱処
理をした後、６００℃、２５０Ｎ／ｍｍ2 の応力でのク
リ−プ破断試験および試験温度０℃での２ｍｍＶノッチ
衝撃試験を行った。
例においては本発明に従って規定される元素を含有させ
た表１、表２の鋼心線（４．０ｍｍ径）の外周に被覆率
３０％となるように表２、表３の組成の被覆剤を塗布
し、被覆アーク溶接棒を製造した。得られた各被覆アー
ク溶接棒を用い、供試母材として厚さ２０ｍｍのＡＳＴ
Ｍ規格Ａ３８７ Ｇｒ．２２，９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼、９Ｃ
ｒ−１Ｍｏ−Ｎｂ−Ｖ−Ｗ鋼、９Ｃｒ−０．５Ｍｏ−Ｎ
ｂ−Ｖ−Ｗ鋼、１１Ｃｒ−０．２Ｍｏ−Ｎｂ−Ｖ−Ｗ−
Ｃｏ鋼、１２Ｃｒ−Ｎｂ−Ｖ−Ｗ鋼を図１に示すような
開先（被溶接材１の厚さＴ＝２０ｍｍ、開先角度θ＝２
０゜、裏当材２を用いル−トギャップＬ＝１２ｍｍ）を
形成し、アーク溶接を行った。なお溶接条件は、溶接電
流１６０アンペア、溶接入熱２０ｋＪ／ｃｍ、予熱・パ
ス間温度１５０〜２００℃、下向き姿勢で溶接継手を作
製した。得られた溶接金属を７６０℃で５時間の後熱処
理をした後、６００℃、２５０Ｎ／ｍｍ2 の応力でのク
リ−プ破断試験および試験温度０℃での２ｍｍＶノッチ
衝撃試験を行った。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】
【表３】
【００２７】
【表４】
【００２８】表４に上記クリープ破断試験結果を破断時
間（ｈｒ）で示し、また衝撃試験結果をｖＥ０℃（Ｊ）
で示す。ＬＴ１〜ＬＴ１０はいずれも本発明の要件をす
べて満たしており、溶接金属組織はδフェライトの晶出
はなくマルテンサイト単相組織であり、後熱処理後の靱
性およびクリ−プ破断特性が良好で、かつ溶接性の優れ
た溶接金属を得ることができた。
間（ｈｒ）で示し、また衝撃試験結果をｖＥ０℃（Ｊ）
で示す。ＬＴ１〜ＬＴ１０はいずれも本発明の要件をす
べて満たしており、溶接金属組織はδフェライトの晶出
はなくマルテンサイト単相組織であり、後熱処理後の靱
性およびクリ−プ破断特性が良好で、かつ溶接性の優れ
た溶接金属を得ることができた。
【００２９】溶接棒ＬＴ１１〜ＬＴ２０は比較例を示
す。溶接棒ＬＴ１１は通常の耐熱鋼用として使用されて
いる２．２５％Ｃｒ−１％Ｍｏ系溶接棒の例であり、溶
接棒ＬＴ１２はさらに耐高温腐食性を向上させた熱交換
器用溶接棒であるが、いずれも本発明溶接棒に比べ、著
しくクリ−プ破断強度が低い。
す。溶接棒ＬＴ１１は通常の耐熱鋼用として使用されて
いる２．２５％Ｃｒ−１％Ｍｏ系溶接棒の例であり、溶
接棒ＬＴ１２はさらに耐高温腐食性を向上させた熱交換
器用溶接棒であるが、いずれも本発明溶接棒に比べ、著
しくクリ−プ破断強度が低い。
【００３０】溶接棒ＬＴ１３〜ＬＴ１５は９Ｃｒ−１Ｍ
ｏ−Ｎｂ−Ｖ−Ｗ系の溶接棒の例である。ＬＴ１３はＣ
量が本発明溶接棒に比べて著しく高いので、溶接時に割
れが発生し、耐割れ性および衝撃値が低下した。
ｏ−Ｎｂ−Ｖ−Ｗ系の溶接棒の例である。ＬＴ１３はＣ
量が本発明溶接棒に比べて著しく高いので、溶接時に割
れが発生し、耐割れ性および衝撃値が低下した。
【００３１】溶接棒ＬＴ１４はＣｕが含まれていないう
え、Ｍｏ量が上限を上回りδフェライトを生じ、さらに
Ｎ量がその上限を超えているので靱性が劣化した。また
溶接棒ＬＴ１５はＳｉ、Ｍｎが下限を下回っているため
脱酸効果が十分に得られず溶接金属にピットが発生し
た。またＴａ量が上限を上回り、靱性が乏しかった。
え、Ｍｏ量が上限を上回りδフェライトを生じ、さらに
Ｎ量がその上限を超えているので靱性が劣化した。また
溶接棒ＬＴ１５はＳｉ、Ｍｎが下限を下回っているため
脱酸効果が十分に得られず溶接金属にピットが発生し
た。またＴａ量が上限を上回り、靱性が乏しかった。
【００３２】溶接棒ＬＴ１６、ＬＴ１８〜ＬＴ２０は９
Ｃｒ−０．５Ｍｏ−Ｎｂ−Ｖ−Ｗ系、またＬＴ１７は１
２Ｃｒ−０．５Ｍｏ−Ｎｂ−Ｖ−Ｗ系の溶接棒である。
溶接棒ＬＴ１６はＮｉ量が上限を超えるもので高温クリ
−プ破断強度が低い。また溶接棒ＬＴ１７はＶ量および
Ｎｂ量が上限を上回っており、高温強度および靱性が低
くまた作業性も劣った。
Ｃｒ−０．５Ｍｏ−Ｎｂ−Ｖ−Ｗ系、またＬＴ１７は１
２Ｃｒ−０．５Ｍｏ−Ｎｂ−Ｖ−Ｗ系の溶接棒である。
溶接棒ＬＴ１６はＮｉ量が上限を超えるもので高温クリ
−プ破断強度が低い。また溶接棒ＬＴ１７はＶ量および
Ｎｂ量が上限を上回っており、高温強度および靱性が低
くまた作業性も劣った。
【００３３】溶接棒ＬＴ１８はＷ量が上限を上回ってお
りδフェライトが生じ靱性が低下した。また溶接棒ＬＴ
１９はＣｏ量が、ＬＴ２０はＣｕ量が上限を上回り、高
温焼戻しが不可能となり組織の安定化処理ができなくな
り靱性が低下した。
りδフェライトが生じ靱性が低下した。また溶接棒ＬＴ
１９はＣｏ量が、ＬＴ２０はＣｕ量が上限を上回り、高
温焼戻しが不可能となり組織の安定化処理ができなくな
り靱性が低下した。
【００３４】
【発明の効果】本発明溶接材料は従来の９％〜１２％Ｃ
ｒ鋼用被覆アーク溶接棒と比較して、高温でのクリ−プ
強度を著しく高めたものであり、靱性および溶接性など
の特性にも優れている。例えば、表１ないし表４に示し
たように本発明の要件を満たすものは、本発明の要件を
満たさないもの（比較例）と比べて高温クリ−プ特性だ
けでなく、高温引張強さ、靱性および溶接性に優れてい
ることは明らかである。各種発電ボイラ、化学圧力容器
などに使用される９〜１２％Ｃｒ系鋼等を溶接する場合
に本発明に係わる溶接材料を使用することにより、溶接
継手の信頼性を大幅に向上することができる。
ｒ鋼用被覆アーク溶接棒と比較して、高温でのクリ−プ
強度を著しく高めたものであり、靱性および溶接性など
の特性にも優れている。例えば、表１ないし表４に示し
たように本発明の要件を満たすものは、本発明の要件を
満たさないもの（比較例）と比べて高温クリ−プ特性だ
けでなく、高温引張強さ、靱性および溶接性に優れてい
ることは明らかである。各種発電ボイラ、化学圧力容器
などに使用される９〜１２％Ｃｒ系鋼等を溶接する場合
に本発明に係わる溶接材料を使用することにより、溶接
継手の信頼性を大幅に向上することができる。
【図１】実施例に用いた溶接部の開先形状を示す断面図
１ 被溶接材 ２ 裏当材
Claims (2)
- 【請求項１】 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用被覆ア−ク
溶接棒において、被覆アーク溶接棒全重量に対して重量
％で、 Ｃ ：０．０１〜０．１２％ Ｓｉ：０．１〜２．４％ Ｍｎ：０．３〜１．９％ Ｃｒ：５．８〜１４％ Ｍｏ：０．１〜１．６％ Ｗ ：０．５〜３．５％ Ｖ ：０．０３〜０．４０％ Ｎｂ：０．０１〜０．１５％ Ｎｉ：０．０５〜１．２％ Ｃｕ：０．５〜４．０％ Ｎ ：０．０１〜０．０８％ Ｔａ：０．００１〜３．０％ を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼
心線に、金属炭酸塩、金属弗化物、アーク安定剤、スラ
グ生成剤、脱酸剤、粘結剤を含む被覆剤を含有せしめ、
被覆率（溶接棒全重量に対する被覆剤重量の割合）が２
５〜３５重量％となるように被覆したことを特徴とする
高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用被覆アーク溶接棒。 - 【請求項２】 被覆ア−ク溶接棒全重量に対して重量％
で、さらにＣｏ：０．５〜５．０％を添加したことを特
徴とする請求項１記載の高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用被
覆ア−ク溶接棒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7303361A JPH09122972A (ja) | 1995-10-30 | 1995-10-30 | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用被覆アーク溶接棒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7303361A JPH09122972A (ja) | 1995-10-30 | 1995-10-30 | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用被覆アーク溶接棒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09122972A true JPH09122972A (ja) | 1997-05-13 |
Family
ID=17920068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7303361A Pending JPH09122972A (ja) | 1995-10-30 | 1995-10-30 | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用被覆アーク溶接棒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09122972A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11170087A (ja) * | 1997-12-05 | 1999-06-29 | Kobe Steel Ltd | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用低水素系被覆アーク溶接棒 |
| EP0930127A1 (en) * | 1998-01-20 | 1999-07-21 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Welding materials for high-Cr steels |
| JP2000301377A (ja) * | 1999-04-16 | 2000-10-31 | Sumitomo Metal Ind Ltd | フェライト系耐熱鋼の溶接継手および溶接材料 |
| CN102943209A (zh) * | 2012-11-16 | 2013-02-27 | 中国科学院金属研究所 | 一种与Pb和Pb-Bi具有良好相容性的耐辐射马氏体耐热钢 |
| CN103898411A (zh) * | 2012-12-28 | 2014-07-02 | 中国科学院金属研究所 | 高温用耐液态金属腐蚀马氏体结构材料及制备方法 |
| EP3919221A4 (en) * | 2019-03-26 | 2022-05-04 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | COATED ELECTRODE FOR HIGH CR HEAT RESISTANT FERRITIC STEEL |
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| JPH04305396A (ja) * | 1991-03-29 | 1992-10-28 | Nippon Steel Corp | 低水素系被覆アーク溶接棒 |
| JPH04365838A (ja) * | 1991-06-14 | 1992-12-17 | Kawasaki Steel Corp | 熱間加工性ならびに高温強度に優れたフェライト系耐熱鋼 |
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| JPH09122971A (ja) * | 1995-10-26 | 1997-05-13 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 溶接施工性に優れた高強度、高耐食フェライト鋼用溶接材料 |
-
1995
- 1995-10-30 JP JP7303361A patent/JPH09122972A/ja active Pending
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|---|---|---|---|
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