JPH11291085A - 高強度フェライト鋼溶接用ワイヤ - Google Patents
高強度フェライト鋼溶接用ワイヤInfo
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- JPH11291085A JPH11291085A JP11994998A JP11994998A JPH11291085A JP H11291085 A JPH11291085 A JP H11291085A JP 11994998 A JP11994998 A JP 11994998A JP 11994998 A JP11994998 A JP 11994998A JP H11291085 A JPH11291085 A JP H11291085A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温クリープ強度とじん性を確保し、時効脆
化を抑制し、溶接割れを防止し、溶接作業性が良好な溶
接ワイヤを提供する。 【解決手段】 高強度フェライト鋼溶接用ワイヤにおい
て、重量％でＣ：０．０３〜０．１２ｗｔ％、Ｓｉ：
０．０３〜０．５０ｗｔ％、Ｍｎ：０．５〜３．０ｗｔ
％、Ｃｒ：８．０〜１３．０ｗｔ％、Ｗ：１．５〜２．
５ｗｔ％、Ｖ：０．０５〜０．３５ｗｔ％、Ｔｉ：０．
０１〜０．１５ｗｔ％、Ｎ：０．０２〜０．０６ｗｔ
％、Ｔａ：０．２０〜１．００ｗｔ％またはＨｆ：０．
０５〜２．０ｗｔ％、を含有し、Ｎｉ：０．１ｗｔ％以
下、Ｂ：０．００５ｗｔ％以下、Ｐ＋Ｓ：０．０１５ｗ
ｔ％以下、Ｏ：０．０１０ｗｔ％以下、Ｃｕ＋Ｎｂ＋Ｍ
ｏ＋Ｃｏ：≦０．０５ｗｔ％以下に規制し、残部がＦｅ
および不可避的不純物であることを特徴とする、低誘導
放射化、照射脆化および時効脆化を抑え、じん性、高温
クリープ強度、耐割れ性、および溶接作業性を満足する
高強度フェライト鋼溶接用ワイヤ。
化を抑制し、溶接割れを防止し、溶接作業性が良好な溶
接ワイヤを提供する。 【解決手段】 高強度フェライト鋼溶接用ワイヤにおい
て、重量％でＣ：０．０３〜０．１２ｗｔ％、Ｓｉ：
０．０３〜０．５０ｗｔ％、Ｍｎ：０．５〜３．０ｗｔ
％、Ｃｒ：８．０〜１３．０ｗｔ％、Ｗ：１．５〜２．
５ｗｔ％、Ｖ：０．０５〜０．３５ｗｔ％、Ｔｉ：０．
０１〜０．１５ｗｔ％、Ｎ：０．０２〜０．０６ｗｔ
％、Ｔａ：０．２０〜１．００ｗｔ％またはＨｆ：０．
０５〜２．０ｗｔ％、を含有し、Ｎｉ：０．１ｗｔ％以
下、Ｂ：０．００５ｗｔ％以下、Ｐ＋Ｓ：０．０１５ｗ
ｔ％以下、Ｏ：０．０１０ｗｔ％以下、Ｃｕ＋Ｎｂ＋Ｍ
ｏ＋Ｃｏ：≦０．０５ｗｔ％以下に規制し、残部がＦｅ
および不可避的不純物であることを特徴とする、低誘導
放射化、照射脆化および時効脆化を抑え、じん性、高温
クリープ強度、耐割れ性、および溶接作業性を満足する
高強度フェライト鋼溶接用ワイヤ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低誘導放射化、照
射脆化、時効脆化を抑え、高温クリープ強度、じん性、
溶接作業性、耐高温割れ性に優れた核融合炉第一隔壁等
に用いられる、高強度フェライト鋼溶接用ワイヤに関す
るものである。
射脆化、時効脆化を抑え、高温クリープ強度、じん性、
溶接作業性、耐高温割れ性に優れた核融合炉第一隔壁等
に用いられる、高強度フェライト鋼溶接用ワイヤに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】核融合炉の実験炉（ＩＴＥＲ：Ｉｎｔｅ
ｒｎａｔｉｏｎａｌ ＴｈｅｒｍｏｎｕｃｌｅａｒＥｘ
ｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＲｅａｃｔｏｒ）用候補材として
オーステナイト系３１６ステンレス鋼があげられてい
る。しかし商用炉で想定される中性子照射量では、ボイ
ドスエリング等の問題があり３１６ステンレス鋼は使用
できない。そこで３１６ステンレス鋼にＴｉを添加した
ＪＰＣＡ鋼やフェライト鋼が着目されＨＴ−９鋼（１２
Ｃｒ−１Ｍｏ−Ｗ−Ｖ系）が開発された。
ｒｎａｔｉｏｎａｌ ＴｈｅｒｍｏｎｕｃｌｅａｒＥｘ
ｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＲｅａｃｔｏｒ）用候補材として
オーステナイト系３１６ステンレス鋼があげられてい
る。しかし商用炉で想定される中性子照射量では、ボイ
ドスエリング等の問題があり３１６ステンレス鋼は使用
できない。そこで３１６ステンレス鋼にＴｉを添加した
ＪＰＣＡ鋼やフェライト鋼が着目されＨＴ−９鋼（１２
Ｃｒ−１Ｍｏ−Ｗ−Ｖ系）が開発された。
【０００３】使用中の捕修や老朽化した炉材は、地中埋
葬されるが、廃棄処分時の放射能汚染低減が必要であ
り、フェライト系鋼は、経済的に有利であることから、
核融合炉の第一隔壁用材料には誘導放射能の少ない低誘
導放射化の材料が要求されるようになった。そこでボイ
ドスエリングの少ないフェライト鋼は、照射環境化で材
料に悪影響をおよぼすＣｕ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｃｏ、
Ａｇ、Ａｕ等を極力抑制した鋼が要求されるようになっ
た。
葬されるが、廃棄処分時の放射能汚染低減が必要であ
り、フェライト系鋼は、経済的に有利であることから、
核融合炉の第一隔壁用材料には誘導放射能の少ない低誘
導放射化の材料が要求されるようになった。そこでボイ
ドスエリングの少ないフェライト鋼は、照射環境化で材
料に悪影響をおよぼすＣｕ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｃｏ、
Ａｇ、Ａｕ等を極力抑制した鋼が要求されるようになっ
た。
【０００４】低放射化を目的とした鋼には、特開昭６２
−２３８３５２号公報、特開平５−２４７５８７号公報
があるが、溶接材料については言及されていない。溶接
ワイヤについては、特開平３−１７４９９８号公報に低
誘導放射化フェライト鋼用溶接ワイヤが記載されてい
る。このワイヤは、各種の低誘導放射化フェライト鋼の
溶接において優れた高温強度およびじん性を有し、安定
した高温特性の溶接金属が得られる低誘導放射化フェラ
イト鋼用溶接ワイヤであるが、高温クリープ強度および
じん性をＮ添加することにより向上させる技術は開示さ
れていない。さらにＣａ、Ｚｒ、Ｙを所定量添加し、時
効脆化を抑制、溶接作業性が良好および溶接割れを抑え
る技術は開示されていない。
−２３８３５２号公報、特開平５−２４７５８７号公報
があるが、溶接材料については言及されていない。溶接
ワイヤについては、特開平３−１７４９９８号公報に低
誘導放射化フェライト鋼用溶接ワイヤが記載されてい
る。このワイヤは、各種の低誘導放射化フェライト鋼の
溶接において優れた高温強度およびじん性を有し、安定
した高温特性の溶接金属が得られる低誘導放射化フェラ
イト鋼用溶接ワイヤであるが、高温クリープ強度および
じん性をＮ添加することにより向上させる技術は開示さ
れていない。さらにＣａ、Ｚｒ、Ｙを所定量添加し、時
効脆化を抑制、溶接作業性が良好および溶接割れを抑え
る技術は開示されていない。
【０００５】特開平７−２８４９８６号公報において誘
導放射化に対して有害な元素を抑制するとともにＣ、Ｓ
ｉ、Ｍｎ、Ｗ、Ｖ、Ｔａを適量添加し、さらにＣ、Ｂ、
Ｎのバランスを適正化してじん性が優れるとともに、高
温強度と耐割れ性を両立したガスシールドアーク溶接用
ワイヤを提案しているが、照射脆化の原因になるＢを溶
接ワイヤ中から低減し、Ｃａ、Ｚｒ、Ｙを所定量添加
し、時効脆化を抑える技術は開示されていない。
導放射化に対して有害な元素を抑制するとともにＣ、Ｓ
ｉ、Ｍｎ、Ｗ、Ｖ、Ｔａを適量添加し、さらにＣ、Ｂ、
Ｎのバランスを適正化してじん性が優れるとともに、高
温強度と耐割れ性を両立したガスシールドアーク溶接用
ワイヤを提案しているが、照射脆化の原因になるＢを溶
接ワイヤ中から低減し、Ｃａ、Ｚｒ、Ｙを所定量添加
し、時効脆化を抑える技術は開示されていない。
【０００６】特公平２−４４６３５号公報には、ワイヤ
中に特定重量Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ等の各元素を含有させるこ
とにより、溶接部のじん性向上と中性子照射脆化防止を
図るミグ・アーク溶接用ワイヤが記載されている。しか
し、高温クリープ強度およびじん性をＮ添加することに
より向上させる技術は開示されていない。さらに照射脆
化の原因になるＢを溶接ワイヤ中から低減し、Ｃａ、Ｚ
ｒ、Ｙを所定量添加し、時効脆化を抑制し、溶接作業性
が良好および耐溶接割れ性に優れ技術は開示されていな
い。
中に特定重量Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒ等の各元素を含有させるこ
とにより、溶接部のじん性向上と中性子照射脆化防止を
図るミグ・アーク溶接用ワイヤが記載されている。しか
し、高温クリープ強度およびじん性をＮ添加することに
より向上させる技術は開示されていない。さらに照射脆
化の原因になるＢを溶接ワイヤ中から低減し、Ｃａ、Ｚ
ｒ、Ｙを所定量添加し、時効脆化を抑制し、溶接作業性
が良好および耐溶接割れ性に優れ技術は開示されていな
い。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、低誘導放射
化、照射脆化を抑えるフェライト鋼用として上記問題を
解決し、高温クリープ強度とじん性を確保し、時効脆化
を抑制し、溶接割れを防止し、溶接作業性が良好な溶接
ワイヤを提供するものである。
化、照射脆化を抑えるフェライト鋼用として上記問題を
解決し、高温クリープ強度とじん性を確保し、時効脆化
を抑制し、溶接割れを防止し、溶接作業性が良好な溶接
ワイヤを提供するものである。
【０００８】
【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、 （１）高強度フェライト鋼溶接用ワイヤにおいて、重量
％でＣ：０．０３〜０．１２ｗｔ％、Ｓｉ：０．０３〜
１．００ｗｔ％、Ｍｎ：０．５〜３．０ｗｔ％、Ｃｒ：
８．０〜１３．０ｗｔ％、Ｗ：１．５〜２．５ｗｔ％、
Ｖ：０．０５〜０．３５ｗｔ％、Ｔｉ：０．０１〜０．
１５ｗｔ％、Ｎ：０．０２〜０．０６ｗｔ％、Ｔａ：
０．２０〜１．００ｗｔ％またはＨｆ：０．０５〜２．
０ｗｔ％、を含有し、Ｎｉ：０．１ｗｔ％以下、Ｂ：
０．００５ｗｔ％以下、Ｐ＋Ｓ：０．０１５ｗｔ％以
下、Ｏ：０．０１０ｗｔ％以下、Ｃｕ＋Ｎｂ＋Ｍｏ＋Ｃ
ｏ：０．０５ｗｔ％以下に規制し、残部がＦｅおよび不
可避的不純物であることを特徴とする、低誘導放射化、
照射脆化および時効脆化を抑え、じん性、高温クリープ
強度、耐割れ性、および溶接作業性を満足する高強度フ
ェライト鋼溶接用ワイヤ。 （２）（１）にＴａまたはＨｆの規定に換えてＴａ＋Ｈ
ｆで０．５〜１．５ｗｔ％含有することを特徴とする。 （３）（１）または（２）において、さらにＣａ：０．
００１〜０．００５ｗｔ％、Ｚｒ：０．０１〜０．１ｗ
ｔ％、Ｙ：０．００１〜０．００５ｗｔ％を含有するこ
とを特徴とする。
するものであって、 （１）高強度フェライト鋼溶接用ワイヤにおいて、重量
％でＣ：０．０３〜０．１２ｗｔ％、Ｓｉ：０．０３〜
１．００ｗｔ％、Ｍｎ：０．５〜３．０ｗｔ％、Ｃｒ：
８．０〜１３．０ｗｔ％、Ｗ：１．５〜２．５ｗｔ％、
Ｖ：０．０５〜０．３５ｗｔ％、Ｔｉ：０．０１〜０．
１５ｗｔ％、Ｎ：０．０２〜０．０６ｗｔ％、Ｔａ：
０．２０〜１．００ｗｔ％またはＨｆ：０．０５〜２．
０ｗｔ％、を含有し、Ｎｉ：０．１ｗｔ％以下、Ｂ：
０．００５ｗｔ％以下、Ｐ＋Ｓ：０．０１５ｗｔ％以
下、Ｏ：０．０１０ｗｔ％以下、Ｃｕ＋Ｎｂ＋Ｍｏ＋Ｃ
ｏ：０．０５ｗｔ％以下に規制し、残部がＦｅおよび不
可避的不純物であることを特徴とする、低誘導放射化、
照射脆化および時効脆化を抑え、じん性、高温クリープ
強度、耐割れ性、および溶接作業性を満足する高強度フ
ェライト鋼溶接用ワイヤ。 （２）（１）にＴａまたはＨｆの規定に換えてＴａ＋Ｈ
ｆで０．５〜１．５ｗｔ％含有することを特徴とする。 （３）（１）または（２）において、さらにＣａ：０．
００１〜０．００５ｗｔ％、Ｚｒ：０．０１〜０．１ｗ
ｔ％、Ｙ：０．００１〜０．００５ｗｔ％を含有するこ
とを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】従来高強度フェライト鋼用ワイヤ
は、クリープ強度とじん性の両者を確保するため、クリ
ープ強度を向上させる元素Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｕ等をワイヤ
中に添加し、また、じん性を向上させる元素Ｔｉ、Ｎｉ
等を添加し効果を図っていた。しかし、本発明は、核融
合炉等の原子力関係にも適用させるため、従来の添加元
素では様々な困難が生じる。
は、クリープ強度とじん性の両者を確保するため、クリ
ープ強度を向上させる元素Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｕ等をワイヤ
中に添加し、また、じん性を向上させる元素Ｔｉ、Ｎｉ
等を添加し効果を図っていた。しかし、本発明は、核融
合炉等の原子力関係にも適用させるため、従来の添加元
素では様々な困難が生じる。
【００１０】そこで本発明では、以下の点を考慮した。 （１）照射脆化および誘導放射の原因になるＣｕ、Ｎ
ｂ、Ｍｏ、Ｃｏ、ＮｉおよびＢをワイヤ中から低減す
る。 （２）ワイヤ中Ｎｉを低減するとδフェライトが晶出し
じん性が悪化するため、Ｎｉの代替え元素としてＭｎを
適量添加する。 （３）ワイヤ中にＮとＴａおよび／またはＨｆを適量添
加し溶接金属中にＮ化物形成させ、クリープ強度および
じん性を向上させ、時効脆化を抑制する。 （４）ワイヤ中にＣａ、Ｙ、Ｚｒを適量添加し、時効脆
化を抑制させる。以上の考えのもと、高強度フェライト
鋼溶接用ワイヤを発明した。
ｂ、Ｍｏ、Ｃｏ、ＮｉおよびＢをワイヤ中から低減す
る。 （２）ワイヤ中Ｎｉを低減するとδフェライトが晶出し
じん性が悪化するため、Ｎｉの代替え元素としてＭｎを
適量添加する。 （３）ワイヤ中にＮとＴａおよび／またはＨｆを適量添
加し溶接金属中にＮ化物形成させ、クリープ強度および
じん性を向上させ、時効脆化を抑制する。 （４）ワイヤ中にＣａ、Ｙ、Ｚｒを適量添加し、時効脆
化を抑制させる。以上の考えのもと、高強度フェライト
鋼溶接用ワイヤを発明した。
【００１１】本発明の高強度フェライト鋼溶接用ワイヤ
の成分限定理由を以下に述べる。 Ｃ：０．０３〜０．１２ｗｔ％ Ｃは、炭化物を形成し高温クリープ強度を高め、じん性
低下の原因になるδフェライト量を抑制する働きがあ
る。上記の効果を得るためには溶接ワイヤ中０．０３ｗ
ｔ％以上添加させる必要がある。また、過剰添加は割
れ、じん性の低下がおこるため上限を０．１２ｗｔ％と
する。
の成分限定理由を以下に述べる。 Ｃ：０．０３〜０．１２ｗｔ％ Ｃは、炭化物を形成し高温クリープ強度を高め、じん性
低下の原因になるδフェライト量を抑制する働きがあ
る。上記の効果を得るためには溶接ワイヤ中０．０３ｗ
ｔ％以上添加させる必要がある。また、過剰添加は割
れ、じん性の低下がおこるため上限を０．１２ｗｔ％と
する。
【００１２】Ｓｉ：０．０３〜１．００ｗｔ％ Ｓｉは脱酸元素であり、溶接作業性向上にも役立つ元素
である。上記効果を得るためには、溶接ワイヤ中に０．
０３ｗｔ％以上の添加が必要である。しかし、過剰添加
はじん性劣化を招くため上限を１．００ｗｔ％とする。
である。上記効果を得るためには、溶接ワイヤ中に０．
０３ｗｔ％以上の添加が必要である。しかし、過剰添加
はじん性劣化を招くため上限を１．００ｗｔ％とする。
【００１３】Ｍｎ：０．５〜３．０ｗｔ％ Ｍｎは、Ｓｉ同様脱酸元素の他溶接金属の強度を高める
元素である。また、本発明ワイヤは、誘導放射化および
照射脆化の原因となるＮｉを低減するため、じん性低下
の原因となるδフェライトが生成する。そこで本ワイヤ
の特徴であるＮｉの代わりにγ（オーステナイト）生成
元素であるＭｎを添加し、δフェライトを抑える。上記
効果を得るためには、溶接ワイヤ中に０．５ｗｔ％以上
の添加が必要である。しかし、３．０ｗｔ％を超えると
焼き入れ性が拡大し溶接金属の割れ感受性を高めるとと
もにじん性劣化が生ずるため上限を３．０ｗｔ％とし
た。
元素である。また、本発明ワイヤは、誘導放射化および
照射脆化の原因となるＮｉを低減するため、じん性低下
の原因となるδフェライトが生成する。そこで本ワイヤ
の特徴であるＮｉの代わりにγ（オーステナイト）生成
元素であるＭｎを添加し、δフェライトを抑える。上記
効果を得るためには、溶接ワイヤ中に０．５ｗｔ％以上
の添加が必要である。しかし、３．０ｗｔ％を超えると
焼き入れ性が拡大し溶接金属の割れ感受性を高めるとと
もにじん性劣化が生ずるため上限を３．０ｗｔ％とし
た。
【００１４】Ｃｒ：８．０〜１３．０％ Ｃｒは溶接金属の高温クリープ強度ならびに耐食・耐酸
化性確保に有効な元素である。また、時効脆化を抑える
元素でもある。上記の効果を得るためには、溶接ワイヤ
中に８．０ｗｔ％以上の添加が必要である。しかし、１
３．０ｗｔ％を超えるとδフェライトの生成によりじん
性が劣化するため上限を１３．０ｗｔ％とした。
化性確保に有効な元素である。また、時効脆化を抑える
元素でもある。上記の効果を得るためには、溶接ワイヤ
中に８．０ｗｔ％以上の添加が必要である。しかし、１
３．０ｗｔ％を超えるとδフェライトの生成によりじん
性が劣化するため上限を１３．０ｗｔ％とした。
【００１５】Ｗ：１．５〜２．５ｗｔ％ Ｗは、本ワイヤの特長であり、通常高温クリープ強度を
向上させるためＭｏを用いるが、Ｍｏは、照射環境化で
脆化する元素であるため使用できない。そこでＭｏに代
わる元素としてＷに着目した。Ｗは、高温クリープ強度
を向上させる元素である。上記の効果を得るためには、
溶接ワイヤ中に１．５ｗｔ％以上の添加が必要である。
しかし、過剰添加はδフェライトが生成されじん性が劣
化するため上限を２．５ｗｔ％とした。
向上させるためＭｏを用いるが、Ｍｏは、照射環境化で
脆化する元素であるため使用できない。そこでＭｏに代
わる元素としてＷに着目した。Ｗは、高温クリープ強度
を向上させる元素である。上記の効果を得るためには、
溶接ワイヤ中に１．５ｗｔ％以上の添加が必要である。
しかし、過剰添加はδフェライトが生成されじん性が劣
化するため上限を２．５ｗｔ％とした。
【００１６】Ｖ：０．０５〜０．３５ｗｔ％ ＶもＣｒ同様高温クリープ強度を向上させる元素であ
る。上記効果を得るためには、溶接ワイヤ中に０．０５
ｗｔ％以上の添加が必要である。しかし、過剰添加は、
δフェライトの生成によりじん性が劣化するため上限を
０．３５ｗｔ％とした。
る。上記効果を得るためには、溶接ワイヤ中に０．０５
ｗｔ％以上の添加が必要である。しかし、過剰添加は、
δフェライトの生成によりじん性が劣化するため上限を
０．３５ｗｔ％とした。
【００１７】Ｔｉ：０．０１〜０．１５ｗｔ％ Ｔｉは脱酸、じん性および溶接作業性を向上させる元素
である。上記効果を得るためには、溶接ワイヤ中に０．
０１ｗｔ％以上の添加が必要である。しかし、過剰添加
は高温クリープ強度を低下させる。さらに母材と溶接金
属の濡れ性、アーク集中性が悪くなるとともに、スパッ
タが多くなる。よって上限を０．１５ｗｔ％とした。
である。上記効果を得るためには、溶接ワイヤ中に０．
０１ｗｔ％以上の添加が必要である。しかし、過剰添加
は高温クリープ強度を低下させる。さらに母材と溶接金
属の濡れ性、アーク集中性が悪くなるとともに、スパッ
タが多くなる。よって上限を０．１５ｗｔ％とした。
【００１８】Ｔａ：０．２０〜１．００ｗｔ％ Ｔａは、本ワイヤの特長とするところで、通常高温クリ
ープ強度を向上させるためＮｂを用いるが、Ｎｂは、照
射環境化で脆化する元素であるため使用できない。そこ
でＮｂに代わる元素としてＴａに着目した。Ｔａは高温
クリープ強度を向上させるだけでなく、じん性向上にも
寄与する。また、照射脆化を考慮し、Ｎｉを低減し、Ｎ
ｉの代替え元素としてＭｎを添加した。しかし、Ｍｎだ
けでは時効脆化を抑えることが困難なためＮ化物形成さ
せ、時効脆化を抑えるため添加した。上記の効果を得る
ためには、溶接ワイヤ中に０．２０ｗｔ％以上の添加が
必要である。しかし過剰添加は、高温クリープ強度なら
びにδフェライトが生成し、じん性の劣化および時効脆
化を起こすため上限を１．００％とした。
ープ強度を向上させるためＮｂを用いるが、Ｎｂは、照
射環境化で脆化する元素であるため使用できない。そこ
でＮｂに代わる元素としてＴａに着目した。Ｔａは高温
クリープ強度を向上させるだけでなく、じん性向上にも
寄与する。また、照射脆化を考慮し、Ｎｉを低減し、Ｎ
ｉの代替え元素としてＭｎを添加した。しかし、Ｍｎだ
けでは時効脆化を抑えることが困難なためＮ化物形成さ
せ、時効脆化を抑えるため添加した。上記の効果を得る
ためには、溶接ワイヤ中に０．２０ｗｔ％以上の添加が
必要である。しかし過剰添加は、高温クリープ強度なら
びにδフェライトが生成し、じん性の劣化および時効脆
化を起こすため上限を１．００％とした。
【００１９】Ｈｆ：０．０５〜２．０ｗｔ％ Ｈｆも本ワイヤの特長とするところで、Ｔａ同様Ｎｂの
代替え元素として着目した。Ｈｆは、高温クリープ強
度、じん性に有効な元素である。また、時効脆化を抑え
る働きがＴａと同様にある。上記効果を得るためには、
溶接ワイヤ中に０．０５ｗｔ％以上の添加が必要であ
る。しかし、過剰添加は、高温クリープ強度、δフェラ
イト生成によるじん性低下、時効脆化促進および溶接作
業性を悪化させるため上限を２．０ｗｔ％とした。
代替え元素として着目した。Ｈｆは、高温クリープ強
度、じん性に有効な元素である。また、時効脆化を抑え
る働きがＴａと同様にある。上記効果を得るためには、
溶接ワイヤ中に０．０５ｗｔ％以上の添加が必要であ
る。しかし、過剰添加は、高温クリープ強度、δフェラ
イト生成によるじん性低下、時効脆化促進および溶接作
業性を悪化させるため上限を２．０ｗｔ％とした。
【００２０】Ｔａ＋Ｈｆ：０．５〜１．５ｗｔ％ ＴａまたはＨｆ単独添加でも高温クリープ強度およびじ
ん性の向上に寄与するが、ＴａとＨｆを複合添加するこ
とにより更に高温クリープ強度を向上させることができ
る。上記効果を得るためには溶接ワイヤ中Ｔａ＋Ｈｆを
０．５ｗｔ％以上添加させる必要がある。また、過剰添
加はじん性の低下、時効脆化および溶接作業性を悪化さ
せるため上限を１．５ｗｔ％とした。
ん性の向上に寄与するが、ＴａとＨｆを複合添加するこ
とにより更に高温クリープ強度を向上させることができ
る。上記効果を得るためには溶接ワイヤ中Ｔａ＋Ｈｆを
０．５ｗｔ％以上添加させる必要がある。また、過剰添
加はじん性の低下、時効脆化および溶接作業性を悪化さ
せるため上限を１．５ｗｔ％とした。
【００２１】Ｎ：０．０２〜０．０６ｗｔ％ Ｎは本ワイヤの特長とするところで、通常高温クリープ
強度を向上させるためには、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｃｏ、Ｃｕを
溶接ワイヤ中に１種あるいは２種以上添加するが、照射
環境化ではこれら元素はいずれも照射脆化の原因にな
る。またＮそのものも照射脆化の原因になる。そこでこ
れら元素の代替えとしてＷ、Ｖ、Ｔａ、Ｈｆを溶接ワイ
ヤ中に添加して、溶接金属中に窒化物を形成させるため
にＮを添加する。また、ワイヤ中にＣが添加されている
ことにより炭窒化物も形成され、これら析出物により溶
接金属の組織を微細にし、高温クリープ強度およびじん
性を向上させ、さらに時効脆化を抑制する。上記の効果
を得るためには溶接ワイヤ中に０．０２ｗｔ％以上の添
加が必要である。しかし過剰添加はじん性の低下および
溶接作業性を悪化させるため上限を０．０６ｗｔ％とし
た。
強度を向上させるためには、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｃｏ、Ｃｕを
溶接ワイヤ中に１種あるいは２種以上添加するが、照射
環境化ではこれら元素はいずれも照射脆化の原因にな
る。またＮそのものも照射脆化の原因になる。そこでこ
れら元素の代替えとしてＷ、Ｖ、Ｔａ、Ｈｆを溶接ワイ
ヤ中に添加して、溶接金属中に窒化物を形成させるため
にＮを添加する。また、ワイヤ中にＣが添加されている
ことにより炭窒化物も形成され、これら析出物により溶
接金属の組織を微細にし、高温クリープ強度およびじん
性を向上させ、さらに時効脆化を抑制する。上記の効果
を得るためには溶接ワイヤ中に０．０２ｗｔ％以上の添
加が必要である。しかし過剰添加はじん性の低下および
溶接作業性を悪化させるため上限を０．０６ｗｔ％とし
た。
【００２２】Ｎｉ：０．１ｗｔ％以下 Ｎｉは通常じん性を向上させる元素であるが、照射環境
下では照射脆化の原因になる元素である。また、誘導放
射化元素であるため、溶接ワイヤ中のＮｉを０．１ｗｔ
％以下に抑制した。
下では照射脆化の原因になる元素である。また、誘導放
射化元素であるため、溶接ワイヤ中のＮｉを０．１ｗｔ
％以下に抑制した。
【００２３】Ｂ：０．００５ｗｔ％以下 ＢもＮｉ同様照射環境下で照射脆化を起こす元素であ
る。また、誘導放射元素であるため、溶接ワイヤ中のＢ
を０．００５ｗｔ％以下とした。
る。また、誘導放射元素であるため、溶接ワイヤ中のＢ
を０．００５ｗｔ％以下とした。
【００２４】Ｐ＋Ｓ：≦０．０１５ｗｔ％ Ｐ、Ｓは出来る限り低いほうが望ましい。Ｐ、Ｓはじん
性低下を招くため溶接ワイヤ中のＰおよびＳの総重量を
０．０１５ｗｔ％以下に抑制した。
性低下を招くため溶接ワイヤ中のＰおよびＳの総重量を
０．０１５ｗｔ％以下に抑制した。
【００２５】Ｏ：≦０．０１０ｗｔ％ ＯもＰ、Ｓ同様じん性を劣化させる原因になるため、極
力抑制した方が良い。したがって許容できる範囲として
０．０１０ｗｔ％以下が望ましい。
力抑制した方が良い。したがって許容できる範囲として
０．０１０ｗｔ％以下が望ましい。
【００２６】Ｃｕ＋Ｎｂ＋Ｍｏ＋Ｃｏ：≦０．０５ｗｔ
％ Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｏは照射環境化では照射脆化の原
因になるため極力抑制した方が良い。したがって許容出
来る範囲としてＣｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｏの総重量を０．
０５ｗｔ％以下にした。
％ Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｏは照射環境化では照射脆化の原
因になるため極力抑制した方が良い。したがって許容出
来る範囲としてＣｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｏの総重量を０．
０５ｗｔ％以下にした。
【００２７】Ｃａ：０．００１〜０．００５ｗｔ％ Ｃａは時効脆化を抑制させる元素である。上記効果を得
るためには、溶接ワイヤ中に０．００１ｗｔ％以上の添
加が必要である。しかし、過剰添加はクリープ強度およ
びじん性の劣化が起こるため、上限を０．００５ｗｔ％
とした。
るためには、溶接ワイヤ中に０．００１ｗｔ％以上の添
加が必要である。しかし、過剰添加はクリープ強度およ
びじん性の劣化が起こるため、上限を０．００５ｗｔ％
とした。
【００２８】Ｚｒ：０．０１〜０．１ｗｔ％ ＺｒもＣａ同様時効脆化を抑制させる元素である。上記
効果を得るため、溶接ワイヤ中に０．０１ｗｔ％添加が
必要である。しかし、過剰添加は、クリープ強度、じん
性および溶接作業性が悪くなる。また、誘導放射化元素
であるため、上限を０．１ｗｔ％とした。
効果を得るため、溶接ワイヤ中に０．０１ｗｔ％添加が
必要である。しかし、過剰添加は、クリープ強度、じん
性および溶接作業性が悪くなる。また、誘導放射化元素
であるため、上限を０．１ｗｔ％とした。
【００２９】Ｙ：０．００１〜０．００５ｗｔ％以下 ＹもＣａ、Ｚｒ同様時効脆化を抑制させる元素である。
上記効果を得るため、溶接ワイヤ中に０．００１ｗｔ％
添加する必要がある。また過剰添加はクリープ強度およ
びじん性が劣化するため、上限を０．００５ｗｔ％とし
た。
上記効果を得るため、溶接ワイヤ中に０．００１ｗｔ％
添加する必要がある。また過剰添加はクリープ強度およ
びじん性が劣化するため、上限を０．００５ｗｔ％とし
た。
【００３０】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。表１、表
２、表３はワイヤ径１．２ｍｍの供試ワイヤの化学成分
を示す。１〜１０までは本発明ワイヤ、１１〜２０まで
は比較ワイヤである。表４は溶接条件、図１は開先形状
を示す。これらの条件でＴＩＧ溶接を実施した。シャル
ピー衝撃試験片（ＪＩＳ４号）およびクリープ試験片
（６ｍｍ径ゲージ長３０ｍｍ）は図２および図３に示す
ように１／２ｔ（鋼板表面から１２．５ｍｍ）より採取
した。
２、表３はワイヤ径１．２ｍｍの供試ワイヤの化学成分
を示す。１〜１０までは本発明ワイヤ、１１〜２０まで
は比較ワイヤである。表４は溶接条件、図１は開先形状
を示す。これらの条件でＴＩＧ溶接を実施した。シャル
ピー衝撃試験片（ＪＩＳ４号）およびクリープ試験片
（６ｍｍ径ゲージ長３０ｍｍ）は図２および図３に示す
ように１／２ｔ（鋼板表面から１２．５ｍｍ）より採取
した。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】
【表３】
【００３４】
【表４】
【００３５】図２および図３において母材１、溶接金属
は２、そしてそれぞれの試験片採取位置は３、４であ
る。また時効処理有無の０℃衝撃試験そしてクリープ試
験は溶接終了後熱処理（ＰＷＨＴ；溶接後熱処理）を７
４０℃×３Ｈ（Ｈ：時間）で実施。時効試験は６００℃
で３、０００Ｈの０℃の吸収エネルギーを調査し、時効
試験後の０℃吸収エネルギーの値３０Ｊ以上を合格とし
た。クリープ試験は６００℃で１０、０００Ｈの破断強
さをそれぞれ調査し、クリープ破断強さ１００ＭＰａ以
上を合格とした。それぞれ試験結果を表５に示した。
は２、そしてそれぞれの試験片採取位置は３、４であ
る。また時効処理有無の０℃衝撃試験そしてクリープ試
験は溶接終了後熱処理（ＰＷＨＴ；溶接後熱処理）を７
４０℃×３Ｈ（Ｈ：時間）で実施。時効試験は６００℃
で３、０００Ｈの０℃の吸収エネルギーを調査し、時効
試験後の０℃吸収エネルギーの値３０Ｊ以上を合格とし
た。クリープ試験は６００℃で１０、０００Ｈの破断強
さをそれぞれ調査し、クリープ破断強さ１００ＭＰａ以
上を合格とした。それぞれ試験結果を表５に示した。
【００３６】
【表５】
【００３７】本発明ワイヤはいずれもじん性、高温クリ
ープ破断強度、溶接作業性および耐割れ性はともに良
好。また、時効脆化も抑えられている。比較ワイヤ１１
〜１６は、溶接ワイヤ中のＴａあるいはＨｆおよびＮが
添加されていないためじん性およびクリープ破断強度が
悪い。また、時効試験後のじん性も悪い。また、Ｃａ、
Ｚｒ、Ｙのいずれも適量添加されていないため、溶接作
業性および時効試験後の脆化が生じ、じん性が劣化して
いる。比較ワイヤ１７〜２０は、クリープ破断強度は合
格している。しかし、比較ワイヤ１７は、溶接ワイヤ中
のＴａあるいはＨｆおよびＮが添加されていないためじ
ん性が悪い。また、Ｃａ、Ｚｒ、Ｙのいずれも適量添加
されていないため、溶接作業性および時効脆化が生じて
いる。比較ワイヤ１８〜２０は、Ｔａ、ＨｆおよびＮが
ワイヤ中に適量添加されていないため、じん性および時
効試験後のじん性が悪い。またＣａ、Ｚｒ、Ｙのいずれ
も適量添加されていないため、溶接作業性および割れが
防止できていない。
ープ破断強度、溶接作業性および耐割れ性はともに良
好。また、時効脆化も抑えられている。比較ワイヤ１１
〜１６は、溶接ワイヤ中のＴａあるいはＨｆおよびＮが
添加されていないためじん性およびクリープ破断強度が
悪い。また、時効試験後のじん性も悪い。また、Ｃａ、
Ｚｒ、Ｙのいずれも適量添加されていないため、溶接作
業性および時効試験後の脆化が生じ、じん性が劣化して
いる。比較ワイヤ１７〜２０は、クリープ破断強度は合
格している。しかし、比較ワイヤ１７は、溶接ワイヤ中
のＴａあるいはＨｆおよびＮが添加されていないためじ
ん性が悪い。また、Ｃａ、Ｚｒ、Ｙのいずれも適量添加
されていないため、溶接作業性および時効脆化が生じて
いる。比較ワイヤ１８〜２０は、Ｔａ、ＨｆおよびＮが
ワイヤ中に適量添加されていないため、じん性および時
効試験後のじん性が悪い。またＣａ、Ｚｒ、Ｙのいずれ
も適量添加されていないため、溶接作業性および割れが
防止できていない。
【００３８】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば核
融合炉用フェライト系鋼の溶接において、低誘導放射
化、照射脆化および時効脆化を抑え、高温クリープ強
度、じん性および溶接作業性が優れ、溶接割れを低減す
ることができる。したがって、核融合炉用に開発された
フェライト鋼はもとより、各種フェライト鋼のガスシー
ルド溶接材料としても適用できるものである。
融合炉用フェライト系鋼の溶接において、低誘導放射
化、照射脆化および時効脆化を抑え、高温クリープ強
度、じん性および溶接作業性が優れ、溶接割れを低減す
ることができる。したがって、核融合炉用に開発された
フェライト鋼はもとより、各種フェライト鋼のガスシー
ルド溶接材料としても適用できるものである。
【図１】実施例における開先形状を示す図
【図２】試験片採取位置の一例を示す溶接部の断面図
【図３】試験片採取位置の他の一例を示す溶接部の断面
図
図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 38/38 Ｃ２２Ｃ 38/38
Claims (3)
- 【請求項１】 高強度フェライト鋼用溶接ワイヤにおい
て、 Ｃ：０．０３〜０．１２ｗｔ％、 Ｓｉ：０．０３〜１．００ｗｔ％、 Ｍｎ：０．５〜３．０ｗｔ％、 Ｃｒ：８．０〜１３．０ｗｔ％、 Ｗ：１．５〜２．５ｗｔ％、 Ｖ：０．０５〜０．３５ｗｔ％、 Ｔｉ：０．０１〜０．１５ｗｔ％、 Ｎ：０．０２〜０．０６ｗｔ％、 Ｔａ：０．２０〜１．００ｗｔ％またはＨｆ：０．０５
〜２．０ｗｔ％を含有し、 Ｎｉ：０．１ｗｔ％以下、 Ｂ：０．００５ｗｔ％以下、 Ｐ＋Ｓ：０．０１５ｗｔ％以下、 Ｏ：０．０１０ｗｔ％以下、 Ｃｕ＋Ｎｂ＋Ｍｏ＋Ｃｏ：０．０５ｗｔ％以下に規制
し、残部がＦｅおよび不可避的不純物であることを特徴
とする、じん性、高温クリープ強度、耐割れ性、および
溶接作業性を満足し、時効脆化を抑える高強度フェライ
ト鋼溶接用ワイヤ。 - 【請求項２】 高強度フェライト鋼用溶接ワイヤにおい
て、 Ｃ：０．０３〜０．１２ｗｔ％、 Ｓｉ：０．０３〜０．５０ｗｔ％、 Ｍｎ：０．５〜３．０ｗｔ％、 Ｃｒ：８．０〜１３．０ｗｔ％、 Ｗ：１．５〜２．５ｗｔ％、 Ｖ：０．０５〜０．３５ｗｔ％、 Ｔｉ：０．０１〜０．１５ｗｔ％、 Ｎ：０．０２〜０．０６ｗｔ％、 Ｔａ＋Ｈｆ：０．５〜１．５ｗｔ％を含有し、 Ｎｉ：０．１ｗｔ％以下、 Ｂ：０．００５ｗｔ％以下、 Ｐ＋Ｓ：０．０１５ｗｔ％以下、 Ｏ：０．０１０ｗｔ％以下、 Ｃｕ＋Ｎｂ＋Ｍｏ＋Ｃｏ：０．０５ｗｔ％以下に規制
し、残部がＦｅおよび不可避的不純物であることを特徴
とする、じん性、高温クリープ強度、耐割れ性、および
溶接作業性を満足し、時効脆化を抑える高強度フェライ
ト鋼溶接用ワイヤ。 - 【請求項３】 さらに、 Ｃａ：０．００１〜０．００５ｗｔ％、 Ｚｒ：０．０１〜０．１ｗｔ％、 Ｙ：０．００１〜０．００５ｗｔ％を含有することを特
徴とする請求項１または請求項２記載の高強度フェライ
ト鋼溶接用ワイヤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11994998A JPH11291085A (ja) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | 高強度フェライト鋼溶接用ワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11994998A JPH11291085A (ja) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | 高強度フェライト鋼溶接用ワイヤ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11291085A true JPH11291085A (ja) | 1999-10-26 |
Family
ID=14774182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11994998A Withdrawn JPH11291085A (ja) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | 高強度フェライト鋼溶接用ワイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11291085A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103409690A (zh) * | 2013-07-18 | 2013-11-27 | 清华大学 | 低活化钢及其制备方法 |
| CN107717258A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-02-23 | 桂林航天工业学院 | 二氧化碳气体保护低合金钢药芯焊丝及其生产方法 |
| WO2019047793A1 (zh) * | 2017-09-11 | 2019-03-14 | 武汉大学 | 一种抗高温蠕变和时效脆化的Super304H钢焊丝 |
| CN111015015A (zh) * | 2019-10-22 | 2020-04-17 | 上海大西洋焊接材料有限责任公司 | 一种用于60Kg级钢板焊接的低合金钢气体保护焊焊丝 |
-
1998
- 1998-04-15 JP JP11994998A patent/JPH11291085A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103409690A (zh) * | 2013-07-18 | 2013-11-27 | 清华大学 | 低活化钢及其制备方法 |
| WO2019047793A1 (zh) * | 2017-09-11 | 2019-03-14 | 武汉大学 | 一种抗高温蠕变和时效脆化的Super304H钢焊丝 |
| US11446773B2 (en) | 2017-09-11 | 2022-09-20 | Wuhan University | Super304H steel welding wire capable of resisting high-temperature creep and aging embrittlement |
| CN107717258A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-02-23 | 桂林航天工业学院 | 二氧化碳气体保护低合金钢药芯焊丝及其生产方法 |
| CN111015015A (zh) * | 2019-10-22 | 2020-04-17 | 上海大西洋焊接材料有限责任公司 | 一种用于60Kg级钢板焊接的低合金钢气体保护焊焊丝 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050705 |