CN102639285B - Ni基合金焊接金属、Ni基合金涂药焊条 - Google Patents

Ni基合金焊接金属、Ni基合金涂药焊条 Download PDF

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Abstract

适当地规定Ni基合金焊接金属中的Cr、Fe、Mn、Ti、Si、Cu、N、Al、C、Mg、Mo、B、Zr、Nb+Ta的含量，限制不可避免的杂质中的Co、P和S的量。特别是通过在适当的范围规定Mn的含量，能够得到耐裂纹性高的焊接金属，通过将B和Zr作为限制成分进行适当地限制，凹坑和气孔等的焊接缺陷的发生也得到抑制。在Ni基合金涂药焊条中，通过在适当的范围规定作为焊剂的成分的熔渣形成剂、金属氟化物和碳酸盐的含量，限制焊剂中的Mn、Nb+Ta和Fe量，焊接操作性良好，能够得到具有良好的焊道外观的焊接金属。

Description

Ni基合金焊接金属、Ni基合金涂药焊条
技术领域
本发明涉及适合原子炉和压力容器等的焊接的Ni基合金焊接金属和用于得到它所使用的Ni基合金涂药焊条，特别是涉及具有良好的耐裂纹性和焊道外观的Ni基合金焊接金属，以及用于得到它所使用的焊接操作性良好的Ni基合金涂药焊条。
背景技术
历来，作为加压水型原子能发电厂等所代表的高温高压用容器的材料，使用的是在高温高压水中的环境下耐应力腐蚀裂纹性优异的Ni-15Cr系合金。但是，近来以进一步提高耐应力腐蚀裂纹性为目的，采用了Ni-30Cr系合金等的Ni基高Cr合金。在该高压用容器的焊接中，由于要求与母材同等的耐腐蚀性，所以需要与母材为相同成分系的填充材料。
但是，使用Ni-30Cr系填充材料进行堆焊或接头焊时，在层叠有由多焊层焊接形成的熔敷金属的焊接部的内部，存在容易发生微小的裂纹这样的问题点。该晶界裂纹与焊接金属在凝固过程中发生的凝固裂纹不同，被称为“延展性降低再热裂纹”，具有在凝固完毕的温度区域发生的这一特质。该延展性降低再热裂纹，在含有约30％以上的Cr的高Cr系Ni基合金的焊接金属中，若在焊接时反复受到再热，则在结晶晶界析出粗大的Cr碳化物，晶界强度、即相邻的晶粒之间的结合力变弱，其结果是，在焊接时若有拉伸热应力或剪切热应力作用于晶界，则有晶界开口的情况。
作为防止该延展性降低再热裂纹的现有技术，在专利文献1中是添加Mn和Nb。在该专利文献1中，公开有一种Ni-Cr-Fe合金焊接金属，其含有Cr：27至31质量％、Fe：6至11质量％、C：0.01至0.04质量％、Mn：1.5至4.0质量％、Nb：1至3质量％、Ta：3质量％以下、Nb+Ta：1至3质量％、Ti：0.01至0.50质量％、Zr：0.0003至0.02质量％、B：0.0005至0.004质量％、Si：低于0.50质量％、Al：最大0.50质量％、Cu：低于0.50质量％、W：低于1.0质量％、Mo：低于1.0质量％、Co：低于0.12质量％、S：低于0.015质量％、P：0.015质量％以下、Mg：0.004至0.01质量％，余量由Ni和不可避免的杂质构成。
在专利文献2中，公开有一种锅炉等的高温装置所使用的奥氏体系焊接接头和焊接材料，并公开通过添加1至5质量％的Cu来确保耐腐蚀性的技术。另外，在专利文献2的技术中还公开，使作为脱氧剂添加的Mn的含量相当于焊接接头或焊接材料的总质量的3.0质量％以下，由此抑制高温长时间使用中金属间化合物的生成，防止脆化。
在专利文献3中，为了得到耐焊接裂纹性优异的焊接金属，规定了添加到涂药焊条中的Si、Mn、Cu、Nb、W、V等的成分范围。另外，作为不可避免的杂质而积极地添加N(0.03至0.3质量％)，从而与Ti等之间使TiN等的氮化物生成，以提高焊接金属的抗拉强度。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：特表2008-528806号公报
专利文献2：特开2001-107196号公报
专利文献3：特开平8-174270号公报
但是，上述的专利文献1的焊接金属，作为脱氧剂添加的Mg量多，在焊接操作时，熔渣的包覆性和剥离性等的焊接操作性劣化。另外，专利文献1的焊接金属，Mn的含量少，不能充分确保耐再热裂纹性。另外，专利文献1的焊接金属，在使B和Zr大量含有时，存在焊接金属的抗凝固裂纹性降低的情况。
一般来说，使用具有与母材同样的化学组成的焊接材料进行焊接时，存在如下问题点：焊接金属的耐腐蚀性和强度比母材劣化，无法充分获得硫酸环境下的焊接接头的耐腐蚀性。在专利文献2中存在的问题点是，虽然通过添加1至5质量％的Cu来确保耐腐蚀性，但含有Cu的奥氏体钢，其焊接裂纹敏感性高，除了凝固裂纹以外，在多层堆焊时，还会在焊接金属内发生极微少的裂纹，从而得不到健全的焊接接头。另外，专利文献2的焊接接头和焊接材料，也与专利文献1一样，Mn的含量少，不能充分确保耐再热裂纹性。
而且，上述专利文献1、2的技术，虽然认为是作为焊接材料也包括涂药焊条的技术，但关于适用于涂药焊条时的造渣剂等的记述并不充分。因此，由于造渣剂的构成，导致难以确保良好的焊接操作性。
专利文献3的涂药焊条，虽然为了提高焊接金属的抗拉强度而添加N，但其添加量多，高温环境下的氮化物的析出量大，成为焊接金属脆化的原因。另外，由于N的大量的添加，气孔等的焊接缺陷容易发生。
发明内容
本发明鉴于以上问题点而成，其目的在于，提供一种具有良好的耐裂纹性和焊道外观的Ni基合金焊接金属，和用于得到它所使用的焊接操作性良好的Ni基合金涂药焊条。
本发明的Ni基合金焊接金属，其特征在于，具有如下组成：相对于Ni基合金焊接金属总质量，含有Cr：28.0至31.5质量％、Fe：7.0至11.0质量％、Nb和Ta：以总量计1.0至2.0质量％、C：0.05质量％以下、Mn：4.0至5.5质量％、N：0.005至0.08质量％、Si：0.70质量％以下、Mg：0.0010质量％以下、Al：0.50质量％以下、Ti：0.50质量％以下、Mo：0.50质量％以下和Cu：0.50质量％以下，将B的含量限制在B：0.0010质量％以下、Zr的含量限制在Zr：0.0010质量％以下，余量由Ni和不可避免的杂质构成，所述不可避免的杂质具有如下组成：将其中的Co的含量限制在Co：0.10质量％以下、P的含量限制在P：0.015质量％以下、S的含量限制在S：0.015质量％以下。
本发明的Ni基合金涂药焊条，是将含有焊剂成分的被覆剂被覆在由Ni基合金构成的焊条芯的外周而成的Ni基合金涂药焊条，其特征在于，所述焊条芯具有如下组成：相对于焊条芯的总质量，含有Cr：28.0至31.5质量％、Fe：7.0至11.0质量％、Nb和Ta：以总量计1.0至2.0质量％、C：0.05质量％以下、Mn：4.0至5.5质量％、N：0.001至0.02质量％、Si：0.70质量％以下、Mg：0.0010质量％以下、Al：0.50质量％以下、Ti：0.50质量％以下、Mo：0.50质量％以下、Cu：0.50质量％以下，将B的含量限制在B：0.0010质量％以下、Zr的含量限制在Zr：0.0010质量％以下，余量由Ni和不可避免的杂质构成，所述不可避免的杂质具有如下组成：将其中的Co的含量限制在Co：0.10质量％以下、P的含量限制在P：0.015质量％以下、S的含量限制在S：0.015质量％以下，所述被覆剂具有如下组成：作为所述焊剂成分，相对于涂药焊条的总质量，含有熔渣形成剂：3.5至6.5质量％、金属氟化物(F量换算值)：2至5质量％、碳酸盐(CO2量换算值)：2.5至6.5质量％，将所述焊剂中的Mn的含量限制在Mn：2.0质量％以下、Nb和Ta的含量以总量计限制在Nb+Ta：1.5质量％以下、Fe的含量限制在Fe：2.5质量％以下。在本发明中，所述被覆剂，优选作为所述焊剂成分，相对于涂药焊条的总质量，含有碱金属的氧化物：0.7至1.8质量％。
本发明的Ni基合金焊接金属，Cr、Fe、Mn、Ti、Si、Cu、N、Al、C、Mg、Mo、B、Zr、Nb+Ta的含量得到适当规定，不可避免的杂质中的Co、P和S的含量也在适当的范围受到限制。而且，这些成分之中，在适当的范围规定Mn的含量，又将B和Zr作为限制成分，适当地加以限制。由此，焊接金属的耐裂纹性良好，焊接缺陷也得到抑制，另外，焊道外观也良好。
本发明的Ni基合金涂药焊条，因为B和Zr的量限制在适当的范围，N量也少，所以凹坑和气孔等的焊接缺陷的发生得到抑制，能够得到耐裂纹性良好的焊接金属。
另外，本发明的Ni基合金涂药焊条，被覆剂作为焊剂成分含有的熔渣形成剂、金属氟化物、碳酸盐和碱金属的氧化物的含量规定在适当的范围，将焊剂中的Mn、Fe、Nb和Ta作为限制成分加以适当地限制。由此，焊接操作性也良好，能够得到具有良好的焊道外观的焊接金属。
附图说明
图1是说明多层堆焊的图。
图2是表示高温裂纹试验中的T字接头的图。
图3是表示Mn含量与多层堆焊中发生的裂纹个数的关系的标绘图。
具体实施方式
以下，对于本发明详细地进行说明。本申请发明者等，在使用现有的焊接材料时，为了解决不能确保良好的耐裂纹性这一问题点而进行了各种实验研究。于是发现，作为提高焊接金属的耐裂纹性的成分，着眼于Mn、B和Zr的含量，通过比以往更多地含有Mn，从而使耐再热裂纹性提高，如果将B和Zr作为限制成分，将其含量在适当的范围加以限制，则也能够防止耐凝固裂纹性的降低，从而完成了本发明。
另外，本申请发明者等还发现，在涂药焊条中，通过将被覆剂中含有的熔渣形成剂、金属氟化物、碳酸盐和碱金属的氧化物规定在适当的范围，在得到上述这样的耐裂纹性优异的焊接金属时，也能够防止焊接操作性的降低。
以下，对于本发明的Ni基合金焊接金属和Ni基合金涂药焊条的组成限定理由进行说明。焊接金属和涂药焊条的焊条芯的组成，除了N以外，其他的元素相同。首先，对于该焊接金属和焊丝芯的组成限定理由进行说明。还有，在对于组成限定理由进行阐述的以下的段落中，关于涂药焊条的焊条芯的组成，作为相对于焊条芯的总质量的含量记述，关于焊接金属的组成，作为相对于焊接金属的总质量的含量记述。
“Cr：相当于总质量的28.0至31.5质量％”
Cr是使高温高压水中的耐应力腐蚀裂纹性提高的主要元素，另外在用于确保耐氧化性和耐腐蚀性上有效，为了充分地发挥该效果，需要相对于总质量达28.0质量％以上。另一方面，若在涂药焊条中添加Cr，使其相对于焊条芯的总质量超过31.5％，则涂药焊条在制造时的焊条芯的加工性劣化。因此，在本发明中，将Cr的含量规定为相对于焊条芯的总质量的28.0至31.5质量％。该Cr的含量满足AWS A5.11 ENiCrFe-7所规定的范围。
“Fe：相当于总质量的7.0至11.0质量％”
固溶酝Ni合金中的Fe，使抗拉强度提高，因此添加7.0质量％以上。但是，Fe作为低熔点的莱夫斯相(Laves phase)Fe2Nb在晶界析出，由于多焊层焊接时的再热而发生再熔融，成为晶界的再热液化裂纹的原因。因此、Fe为11.0质量％以下。
“C：相当于总质量的0.05质量％以下”
Ni合金中的C是固溶强化元素，对于提高抗拉强度和蠕变断裂强度有效。但是，C与Cr和Mo生成碳化物，使熔敷金属的耐晶界腐蚀性和耐高温裂纹性劣化，因此C的添加不超过0.05质量％。为了得到C的添加带来的固溶强化的效果，优选C的含量为0.03至0.05质量％。
“Mn：对应总质量为4.0至5.5质量％”
在焊接时的组织是完全的奥氏体系的Ni基合金中，在其凝固时，杂质在晶界偏析而使晶界的熔点降低，成为再热裂纹发生的原因。在本发明中，涂药焊条的焊条芯中的Mn的含量为4.0质量％以上时，焊接凝固部的低熔点化合物的生成得到抑制，在具有同样的组成的焊接金属中，耐再热裂纹性显著提高。另一方面，若涂药焊条大量含有Mn而超过相对于焊条芯的总质量的5.5质量％，则涂药焊条在制造时的焊条芯的加工困难，另外，焊接后的熔渣剥离性劣化。因此，Mn的含量规定为4.0至5.5质量％。在本发明中，优选Mn的含量为相对于焊条芯或焊接金属的总质量的4.5至5.5质量％。对于其理由，由实施例2后述，通过使Mn的含量在4.5质量％以上，焊接金属的耐裂纹性飞跃性地提高。
“N：相当于总质量的0.001至0.02质量％(焊条芯)、0.005至0.08质量％(焊接金属)”
Ni合金中的N是固溶强化元素，通过使之含有0.001质量％，有助于焊接金属的抗拉强度的提高，但若大量添加而超过0.02质量％，则带来气孔、凹坑等的焊接缺陷的发生。因此在本发明中，N的含量为0.001至0.02质量％。还有，在焊接金属的情况下，通过含有0.005质量％以上的N，其抗拉强度也变高而优选，但若含有大量的N而超过0.08质量％，则成为气孔、凹坑等的焊接缺陷的发生原因，因此将焊接金属中的N量的上限值规定为0.08质量％。
“Si：相当于总质量的0.70质量％以下”
Si作为脱氧剂添加，由此提高合金内的洁净度。为了得到这一效果，优选添加Si为0.15质量％以上。但是，若大量添加，则耐高温裂纹性降低，因此将Si的含量的上限值规定为0.70质量％以下。
“Mg：相当于总质量的0.0010质量％以下”
若涂药焊条含有大量的Mg，则熔渣剥离性等的焊接操作性劣化。因此在本发明中，将Mg量的上限值规定为0.0010质量％。
“Al、Ti和Cu：相对于总质量分别为0.50质量％以下”
Al、Ti和Cu的含量，为了使之满足AWS A5.11ENiCrFe-7所规定的范围，分别规定为0.50质量％以下。
“Mo：对应总质量0.50质量％以下”
Mo为了提高焊接金属的强度而添加。但是，若添加超过0.50质量％的大量的Mo，则焊接金属的耐高温裂纹敏感性降低。还有，该Mo的含量满足AWS A5.11ENiCrFe-7所规定的范围。
“Nb和Ta：相对于总质量以总量计为1.0至2.0质量％”
Nb和Ta均与合金中的C优先结合而形成NbC和TaC等的稳定的碳化物。然后，通过抑制晶界的粗大Cr碳化物的生成，耐再热裂纹敏感性显著提高。因此在本发明中，使Nb和Ta以总量计含有1.0质量％以上。但是，若使Nb和Ta以总量计超过2.0％而大量地含有，则由于凝固偏析导致其在晶界稠化，形成低熔点的金属间化合物相(莱夫斯相)，因此成为焊接时的凝固裂纹和再热裂纹的原因。另外，因Nb碳化物的粗大化造成的韧性和加工性的劣化容易发生。优选Nb和Ta的含量相对于焊条芯或焊接金属的总质量，以总量计为1.0至1.7质量％。
“B和Zr：相对于总质量分别限制在0.0010质量％以下”
一般认为，Ni基合金中的B和Zr具有的效果是，通过微量添加而使晶界的强度提高，使热轧性良好，使焊接金属的耐再热裂纹性提高，能够使焊丝的加工变得容易。但是在本发明中，B和Zr并不是积极地添加，而是作为限制成分。即，若将B和Zr大量添加到涂药焊条和焊接金属中，则焊接金属的凝固裂纹敏感性变高，因此将这些成分的含量分别限制在0.0010质量％以下。
“不可避免的杂质中的Co：相对于总质量限制在0.10质量％以下”
作为不可避免的杂质被含有的Co，在炉内的中子照射下，变成半衰期长的同位素Co60，成为放射线源，因此其含量越少直优选。在本发明中，将Co的含量限制在0.10质量％以下。优选Co的含量限制在0.05质量％以下。
“不可避免的杂质中的P和S：相对于总质量限制在0.015质量％以下”
作为不可避免的杂质被含有的P和S，在焊接金属的凝固时于晶界偏析，在偏析(高浓度地浓缩)部分容易形成低熔点化合物，提高焊接裂纹敏感性，成为凝固裂纹的原因。因此在本发明中，将不可避免的杂质中的P和S限制在0.015质量％以下。
其次，说明本发明的Ni基合金涂药焊条的被覆剂中的焊剂成分的组成限定理由。
“熔渣形成剂：相当于涂药焊条的总质量的3.5至6.5质量％”
焊剂中的熔渣形成剂，为了确保电弧的稳定性、飞溅发生量、熔渣的剥离性、焊道形状等良好的焊接操作性而添加3.5质量％以上。另一方面，若作为焊剂成分含有大量的熔渣形成剂，使其相对于涂药焊条的总质量超过6.5质量％，则飞溅的发生量过多，电弧稳定性降低等，焊接操作性降低。因此在本发明中，在相当于涂药焊条的总质量的3.5至6.5质量％的范围内控制熔渣形成剂的添加量。作为熔渣形成剂，能够使用SiO2、TiO2、MgO、Al2O3等。
“金属氟化物(F量换算值)：相当于涂药焊条的总质量的2至5质量％”
金属氟化物提高电弧强度，并且降低熔渣的粘性和凝固温度而使流动性提高，熔渣剥离性的提高，在防止未熔合、防止凹坑/气孔上有效，因此相对于涂药焊条的总质量，以F量换算值计添加2质量％以上添加。但是，若金属氟化物的添加量过多，则电弧强度变得过强，飞溅增加，咬边容易发生，焊道形状变得凸起。因此在本发明中，将金属氟化物的含量的上限值以F量换算值计规定为5质量％。优选金属氟化物相对于涂药焊条的总质量以F量换算值计含有0.7至1.8质量％的氟化钠(NaF)，由此，熔渣剥离性显著提高。
“碳酸盐(CO2量换算值)：相当于涂药焊条的总质量的2.5至6.5质量％”
碳酸盐借助因高温分解而发生的气体，遮蔽电弧，另外，使焊接金属保持高碱性，确保健全的焊接金属。另外，碳酸盐的添加，有助于熔渣流动的适当化，对于确保良好的焊接操作性有效。在本发明中，为了充分地得到这些效果，碳酸盐的含量相对于涂药焊条的总质量，以CO2量换算值计为2.5质量％以上。另一方面，碳酸盐的大量的添加使熔渣剥离性和焊道外观等劣化，因此在本发明中，使碳酸盐的含量的上限值相对于涂药焊条的总质量，以CO2量换算值计为6.5质量％。
“碱金属的氧化物：相当于涂药焊条的总质量的0.7至1.8质量％”
Li2O、Na2O和K2O等的碱金属的氧化物，通过在适当范围添加，电弧稳定性提高，有助于飞溅发生量的降低和熔渣包覆性的改善。在本发明中，将碱金属的氧化物的上述适当范围规定为相对于涂药焊条的总质量的0.7至1.8质量％。还有，作为碱金属的氧化物，也包括来自涂药焊条的被覆剂中所包含的水玻璃的碱金属的氧化物。
“焊剂中的Mn：相对于涂药焊条的总质量限制在2.0质量％以下”
焊剂中的Mn，由于添加致使熔渣剥离性等的焊接操作性劣化。因此在本发明中，将焊剂中的Mn的含量，相对于涂药焊条的总质量限制在2.0质量％以下。
“焊剂中的Nb和Ta：相对于涂药焊条的总质量以总量计限制在1.5质量％以下”
焊剂中的Nb与Mn同样，由于添加致使熔渣剥离性等的焊接操作性劣化。因此在在本发明中，将焊剂中的Nb的含量相对于涂药焊条的总质量限制在1.5质量％以下。
“焊剂中的Fe：相对于涂药焊条的总质量限制在2.5质量％以下”
焊剂中的Fe与Mn、Nb和Ta同样，由于添加致使熔渣剥离性等的焊接操作性劣化。因此在本发明中，将焊剂中的Fe的含量相对于涂药焊条的总质量限制在2.5质量％以下。
如此，在本发明中，为了防止熔渣剥离性等的焊接操作性的劣化，将被覆剂中的Mn、Nb、Ta和Fe作为限制成分。即，被覆剂中的Mn、Nb、Ta和Fe成分对被覆剂(保护筒)的熔化方面产生影响，由此推测，熔渣剥离性降低。或者，作为被覆剂的原料添加的Mn、Nb、Ta、Fe成分及其合金所含的杂质成分在熔渣剥离性的降低上产生影响。
“被覆率：25至45重量％”
表示被覆剂对于焊接棒总重量的重量比率的被覆率若低于25重量％，则电弧稳定性变差，并且焊条烧损现象发生，保护筒劣化，不能获得良好的焊接操作性。另外来自被覆剂的合金成分的添加受到限制。另一方面，若被覆率超过45重量％，则熔渣过剩，因为熔渣先行，所以不适于坡口内的焊接，熔渣剥离性也降低。因此，被覆率为25至45重量％。
【实施例】
(实施例1)
接着，对于本发明的实施例的效果，与脱离本发明的范围的比较例进行比较说明。在真空熔炉中，熔炼含有28.0至31.5质量％的Cr的Ni合金铸块后，经过锻造和轧制，进行拉丝加工，制作涂药焊条用的焊条。在熔炼工序中，通过变更使用的原料的添加比率，调整Ni、Cr、Fe、Mn、Ti、Si、Cu、N、Al、C、Nb+Ta各元素的浓度，对于P、S、Mo、Co、Zr、B、Mg各限制元素，除了原料的添加比率的变更以外，根据使用的主原料(Ni和Cr)的纯度也调整其浓度。由此，制作具有各种组成的9种焊条芯。各焊条芯A至I的组成显示在表1-1和表1-2中。
【表1-1】
【表1-2】
在制作的焊条芯A至I上被覆具有各种组成的被覆剂后，使之干燥，成为实施例和比较例的涂药焊条。制作的涂药焊条的直径为4.0mm，被覆率为34.1％。关于各焊条芯A至I的种类、被覆剂成分的组成和涂药焊条全体的金属成分的组成，显示在表2-1至表2-4中。还有，对于涂药焊条的焊条芯和被覆剂的组成满足本发明优选的条件的，在表中的“焊条”一栏中传回符号“A”来表示，对于不满足本发明的优选的条件的，在“焊条”一栏中符号“B”来表示。
【表2-1】
【表2-2】
【表2-3】
【表2-4】
对于使用各实施例和比较例的涂药焊条进行焊接时的焊接操作性和焊道外观等进行评价。另外，对于各实施例和比较例的涂药焊条形成的焊接金属，进行耐再热裂纹性、高温裂纹的有无和凹坑的发生频度的评价。评价试验的方法如下。
“多层堆焊试验”
如图1所示，以ASTM A533B CL.2(对应JIS规格：JIS G 3120/SQV2B)所规定的Mn-Ni-Mo系的压力容器用低合金钢板作为母材1，在其上进行5层堆焊。焊接条件为，极性为DC+，焊接电流为130A，焊接电压为25V，焊接速度为150至200mm/分。还有，母材的厚度为50mm，堆焊的深度为25mm，底部的宽度为50mm。关于各实施例和比较例的涂药焊条形成的焊接金属的组成，显示在表3-1和表3-2中。然后，在各实施例和比较例中，沿着相对于焊接焊道表面的垂直方向，切下6.5mm厚的试验片5枚，对于以弯曲半径约50mm的条件实施了弯曲加工的断面，实施渗透探伤试验，评价裂纹的发生频度。然后，在弯曲试验片的10个断面中，统计长度为0.1mm以上的裂纹的个数，10个断面的总裂纹个数低于1个时为A，在1.0个以上、低于5.0个时为B，在5.0个以上、低于15个时为C，在15个以上时为D，如此评价耐再热裂纹性。这时，对于凹坑的发生个数也同样地进行统计，进行上述同样的评价。还有，以各实施例和比较例的涂药焊条进行焊接操作时，以目视评价飞溅发生量、焊接金属的焊道外观和熔渣剥离性。关于飞溅发生量，如果少则评价为A，如果稍多则评价为B。关于焊道外观和熔渣剥离性，根据最接近以下的评价标准的情况进行评价。评价A，熔合良好，因此焊道排列整齐，焊道的线为直线，熔渣剥离性也良好。评价B，熔合稍差，焊道排列凌乱，因此焊道线稍有波动，熔渣剥离性也稍有劣化。评价C，熔合极差，焊道的排列非常凌乱，因此焊道线波动，熔渣剥离性也差。
“高温裂纹试验”
高温裂纹试验依据JIS Z3153进行。用于该高温裂纹试验的试料的形状显示在图2中。由图2所示的2枚的试验片形成T字状的接头，遍及全长而对于角部的2处进行角焊。供试焊条的直径为4.0mm，焊接条件为，极性为DC，焊接电流为150A，焊接电压为25V，焊接速度为300mm/分。然后，评价角焊部的高温裂纹的发生率。那么，未发生裂纹时评价为A，发生裂纹，相对于焊接部的全长的裂纹率低于5.0％时评价为B，裂纹率为5.0％以上、低于10.0％时评价为C，裂纹率有10.0％以上时评价为D。关于各实施例和比较例的试验片，高温裂纹试验结果一并显示在表3-3中。
然后，在综合判定栏中，如果耐再热裂纹性、高温裂纹的有无、焊道外观和熔渣剥离性、飞溅发生量以及凹坑的发生频度的任意一项有C或D的评价时为×，没有C或D的评价时为○，全部的评价是A时为◎。
【表3-1】
【表3-2】
【表3-3】
如表3-1至表3-3所示，实施例No.1至14，因为焊接金属的组成满足本发明的范围，所以耐再热裂纹性、耐高温裂纹性优异，也没有发生凹坑。这些实施例之中，实施例No.1至7，是用于焊接的涂药焊条的组成满足本发明的优选条件的实施例。因此在焊接操作时，飞溅的发生量少，所得到的焊接金属，焊道外观和熔渣剥离性也良好，焊接操作性良好。如此，在得到满足本发明的必须条件的具有良好的耐裂纹性和焊道外观的Ni基合金焊接金属时，如果使用满足本发明的优选条件的Ni基合金涂药焊条，则其焊接操作性也良好。
相对于此，比较例No.15至25，因为焊接金属的组成不满足本发明的范围，所以在耐再热裂纹性、耐高温裂纹性、焊道外观/熔渣剥离性、凹坑的发生和飞溅发生量的1个以上的项目中，可见性能的劣化。即，比较例No.15，在用于焊接的涂药焊条的组成之中，焊剂中的Mn量多，所得到的焊接金属中的Mn的含量也超过本发明的范围，熔渣剥离性降低。比较例No.16，因为使用了焊条芯中的Mn的含量低于本发明的范围的涂药焊条，所以得到的焊接金属中的Mn的含量低于本发明的范围，焊接金属的耐再热裂纹性降低。
比较例No.17，因为使用了焊条芯中的Nb和Ta的总量低于本发明的范围的涂药焊条，所以焊接金属中的Nb和Ta的总量也低于本发明的范围，焊接金属的耐再热裂纹性降低。比较例No.18，因为涂药焊条的焊剂中的Nb和Ta的总量多，所以熔渣剥离性劣化，在得到的焊接金属中，Nb和Ta的含量的总量超出本发明的范围，耐再热裂纹性降低，高温裂纹性也降低。比较例No.19，因此使用了焊条芯中含有大量的C的涂药焊条，所以得到的焊接金属中的C量过多，耐高温裂纹性降低。比较例No.20，因为使用了焊条芯中含有大量的Si的涂药焊条，所以得到的焊接金属中的Si量过多，耐高温裂纹性降低。
比较例No.21，涂药焊条的焊条芯中的B量多，得到的焊接金属中的B量过多，耐高温裂纹性降低。同样，比较例No.22，涂药焊条的焊条芯中的Zr量多，焊接金属中的Zr量过多，耐高温裂纹性降低。、
比较例No.23，因为使用了焊条芯中的Mg的含量超出本发明的范围的涂药焊条，所以焊接金属中的Mg量过多，导致熔渣剥离性劣化，焊接操作性劣化。比较例No.24，涂药焊条的组成之中，焊剂中的Fe的含量多，得到的焊接金属中的Fe量过多，耐再热裂纹性和耐高温裂纹性降低，熔渣剥离性也劣化。比较例No.25，因为使用了焊条芯中含有大量的N的涂药焊条，所以焊接金属中的N量过多，发生的凹坑的数量多。
(实施例2)
其次，对于本发明的Ni基合金涂药焊条和焊接金属的Mn的含量进行说明。图3表示的是，在Ni基合金涂药焊条和Ni基合金焊接金属中，使Mn的含量发生各种变化时，通过与上述实施例1同样的多层堆焊试验，长度为0.1mm以上的裂纹发生的个数。该图3所示的Ni基合金涂药焊条和Ni基合金焊接金属，关于Mn、Nb+Ta以外的含量，满足AWS A5.11ENiCrFe-7所规定的范围，Nb和Ta的总量满足本发明的范围(相当于总质量的1.0至2.0质量％)。
如图3所示可知，在含有相当于总质量的4.0至5.0质量％的Mn的焊接金属中，耐裂纹性提高，特别是Mn的含量在4.5质量％以上时，耐裂纹性显著提高。如此，在本发明中，通过形成含有4.0质量％以上(优选为4.5质量％以上)的Mn的焊接金属，能够提高焊接金属的耐裂纹性。
符号的说明
1…母材
2…堆焊

Claims (1)

1.一种Ni基合金涂药焊条，是将含有焊剂成分的被覆剂被覆在由Ni基合金构成的焊条芯的外周而成的Ni基合金涂药焊条，其特征在于，
所述焊条芯相对于焊条芯的总质量含有Cr：28.0至31.5质量％、Fe：7.0至11.0质量％、Nb和Ta：以总量计1.0至2.0质量％、C：0.03至0.05质量％、Mn：4.5至5.5质量％、N：0.001至0.02质量％、Si：0.70质量％以下、Mg：0.0010质量％以下、Al：0.50质量％以下、Ti：0.50质量％以下、Mo：0.50质量％以下、Cu：0.50质量％以下，将B含量限制在B：0.0010质量％以下，将Zr含量限制在Zr：0.0010质量％以下，余量是Ni和不可避免的杂质，将所述不可避免的杂质中的Co含量限制在Co：0.10质量％以下，将P含量限制在P：0.015质量％以下，将S含量限制在S：0.015质量％以下，
所述被覆剂具有如下组成：作为所述焊剂成分，相对于涂药焊条的总质量，含有熔渣形成剂：3.5至6.5质量％、金属氟化物以F量换算值计为2至5质量％、碳酸盐以CO2量换算值计为2.5至6.5质量％，将所述焊剂中的Mn含量限制在Mn：2.0质量％以下，将Nb和Ta的含量以总量计限制在Nb+Ta：1.5质量％以下，将Fe含量限制在Fe：2.5质量％以下。
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