CN103547409A - 焊接材料及焊接接头 - Google Patents

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Abstract

(i)一种奥氏体系不锈钢用焊接材料，其为含有Nb和/或V的耐晶界腐蚀性优异的SUS310系不锈钢母材的焊接中使用的焊接材料，化学组成为：按质量%计，含有C：0.02%以下、Si：2%以下、Mn：2%以下、Cr：26～50%、N：0.15%以下、P：0.02%以下、S：0.002%以下以及满足[5≤Ni≤Cr-14]的量的Ni，剩余部分由Fe和杂质组成。(ii)由上述母材和使用焊接材料而成的焊接金属形成的奥氏体系不锈钢的焊接接头。

Description

焊接材料及焊接接头
技术领域
本发明涉及焊接材料以及焊接接头，更详细而言，涉及具有耐焊接裂纹性的、特别是适于高温水环境中使用的结构构件或围筒(shroud)等反应堆活性区材料的耐焊接裂纹性优异的奥氏体系不锈钢的焊接接头以及适于制作其的奥氏体系不锈钢用焊接材料。
背景技术
SUS310系不锈钢与SUS316系不锈钢和SUS304系不锈钢相比，耐蚀性优异，具有良好的加工性和机械特性，因此例如用作原子能发电厂等的高温水环境中使用的结构构件。
专利文献1中公开了通过向SUS310系不锈钢中添加Nb和/或V从而具有优异的耐晶界腐蚀性，不仅作为原子能发电厂中的高温水环境中使用的结构构件合适、而且作为围筒等反应堆活性区材料也是合适的不锈钢。
另一方面，为了将这种材料在原子能发电厂中用作结构构件等，必须进行焊接施工，在焊接接头部不会产生焊接裂纹等缺陷是必要不可欠缺的。
专利文献2中公开了耐应力腐蚀裂纹性优异的SUS310系不锈钢的焊接接头以及焊接材料。
另外，非专利文献1和2中对焊接接头部的凝固裂纹以及再热裂纹进行了记载。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2010/110003号
专利文献2：日本特开2006-183082号公报
非专利文献
非专利文献1：西本和俊、夏目松吾、小川和博、松本长：ステンレス鋼の溶接(不锈钢的焊接)、产报出版、第86页
非专利文献2：才田一幸、野本裕己、谷口彰、坂本昌、西本和俊：溶接学会論文集(焊接学会论文集)、2010年、第61-71页
发明内容
发明要解决的问题
专利文献1的SUS310系不锈钢作为原子能发电厂中的结构构件以及反应堆活性区材料是最合适的。但是，专利文献1中没有记载焊接施工中使用的焊接材料或焊接施工管理条件。
特别是专利文献1的SUS310系不锈钢由于与SUS316系的不锈钢相比，Cr当量/Ni当量设定得低、奥氏体形成稳定的成分平衡，因此如非专利文献1所述那样，焊接金属的组成接近于Cr当量/Ni当量低的母材的组成时，在焊接接头部有可能容易产生凝固裂纹、再热裂纹等焊接裂纹。
进而，除了由于高的Cr和Ni含量而晶体内其本身固溶强化之外，还添加Nb和/或V，因此对于焊接金属而言，在凝固过程或层叠焊接时的再热过程中，碳氮化物容易由晶体内析出而硬化，认为再热裂纹敏感性进一步升高。
因此，为了将专利文献1的耐晶界腐蚀性优异的SUS310系不锈钢用作焊接结构体，对用于可以防止焊接裂纹的焊接材料和焊接施工管理条件进行研究的意义大。
另外，专利文献2中由于没有向成为焊接对象的母材添加Nb或V，因此完全没有考虑再热裂纹的问题。
关于焊接得到的焊接金属的晶界不能完全耐由于下层的焊接热循环所导致的热应力而滑动的再热裂纹，非专利文献2中记载了对于完全奥氏体凝固的690合金而言，作为杂质元素的P和S的降低是有效的。但是，关于通过含有Nb或V、防止碳氮化物由晶体内析出而晶体内强化的焊接金属中的再热裂纹的手法，非专利文献2中完全没有说明。
因此，本发明的目的在于，提供将含有Nb和/或V的耐晶界腐蚀性优异的SUS310系不锈钢作为母材的、不会产生焊接裂纹的焊接接头以及适于制作其的焊接材料。
用于解决问题的方案
本发明人等以特征在于含有Nb和/或V的Cr当量/Ni当量低的SUS310系不锈钢作为对象，对不仅能够防止凝固裂纹还能够防止再热裂纹的焊接接头进行了深入地研究，结果得到以下的发现。
(A)如非专利文献1中所记载那样，进行奥氏体系不锈钢的焊接时，为了防止凝固裂纹，增加焊接金属的Cr当量/Ni当量、并使铁素体析晶是有效的。
(B)铁素体由于P、S等的固溶极限大，在凝固阶段铁素体结晶，由此缓和引起晶界脆化的元素的凝固偏析，其结果可以降低晶界偏析。
(C)同时，通过在晶界残留适当量以上的铁素体，即使晶体内由于起因于Nb或V的碳氮化物的析出而强化，也会由于晶界铁素体缓和由于下层的焊接热循环赋予的热应力、晶界滑动阻力提高，而可以防止再热裂纹。
(D)为了防止凝固裂纹和再热裂纹，特别是初层焊接时的凝固完成后的焊接金属中的铁素体确保规定量是重要的。
因此，接着本发明人等对用于得到满足以上条件的焊接接头的焊接材料进行了研究，结果进一步得到以下的发现。
(E)为了得到优异的焊接施工性，使焊接金属中的母材的流入的比例为70%以上时，需要可以防止凝固裂纹和再热裂纹的焊接材料。
(F)通过进行规定以使焊接材料中的Cr量高于母材、进而以使Ni量满足下述式(I)，可以得到能够防止凝固裂纹和再热裂纹的焊接材料。
5≤Ni≤Cr-14  (I)
其中，式(I)中的各元素符号表示焊接材料中含有的各元素的含量(质量%)。
本发明是基于这种发现而提出的，其要旨在于，下述(1)和(2)所示的奥氏体系不锈钢用焊接材料以及(3)～(5)所示的奥氏体系不锈钢的焊接接头。
(1)一种奥氏体系不锈钢用焊接材料，其特征在于，其为具有下述化学组成的奥氏体系不锈钢的焊接中使用的焊接材料，所述奥氏体系不锈钢的化学组成为：按质量%计，含有C：0.02%以下、Si：0.01～0.5%、Mn：0.01～2%、Cr：24～26%、Ni：18～22%、Mo：超过0.10%且不足0.50%、N：超过0.04%且为0.15%以下、P：0.02%以下及S：0.002%以下、以及Nb：0.30%以下和V：0.40%以下中的一种或两种，剩余部分由Fe和杂质组成，
该焊接材料的化学组成为：按质量%计，含有C：0.02%以下、Si：2%以下、Mn：2%以下、Cr：26～50%、N：0.15%以下、P：0.02%以下、S：0.002%以下以及Ni：满足下述式(I)的量，剩余部分由Fe和杂质组成，
5≤Ni≤Cr-14  (I)
其中，式(I)中的各元素符号表示焊接材料中含有的各元素的含量(质量%)。
(2)根据上述(1)所述的奥氏体系不锈钢用焊接材料，其特征在于，关于焊接材料的化学组成，按质量%计，还含有Mo：1%以下、Nb：0.5%以下、V：1%以下和REM：0.05%以下中的一种或两种以上来替代Fe的一部分，并且满足下述式(II)，
2×Nb+V≤1  (II)
其中，式(II)中的各元素符号表示焊接材料中含有的各元素的含量(质量%)。
(3)一种奥氏体系不锈钢的焊接接头，其特征在于，其由母材和焊接金属形成，所述母材由奥氏体系不锈钢形成，所述奥氏体系不锈钢按质量%计含有C：0.02%以下、Si：0.01～0.5%、Mn：0.01～2%、Cr：24～26%、Ni：18～22%、Mo：超过0.10%且不足0.50%、N：超过0.04%且为0.15%以下、P：0.02%以下及S：0.002%以下、以及Nb：0.30%以下和V：0.40%以下中的一种或两种，剩余部分由Fe和杂质组成，
所述焊接金属为使用焊接材料而成的，所述焊接材料按质量%计含有C：0.02%以下、Si：2%以下、Mn：2%以下、Cr：26～50%、N：0.15%以下、P：0.02%以下、S：0.002%以下以及Ni：满足下述式(I)的量，剩余部分由Fe和杂质组成，
5≤Ni≤Cr-14  (I)
其中，式(I)中的各元素符号表示焊接材料中含有的各元素的含量(质量%)。
(4)根据上述(3)所述的奥氏体系不锈钢的焊接接头，其特征在于，关于焊接材料的化学组成，按质量%计，还含有Mo：1%以下、Nb：0.5%以下、V：1%以下和REM：0.05%以下中的一种或两种以上来替代Fe的一部分，并且满足下述式(II)，
2×Nb+V≤1  (II)
其中，式(II)中的各元素符号表示焊接材料中含有的各元素的含量(质量%)。
(5)根据上述(3)或(4)所述的奥氏体系不锈钢的焊接接头，其特征在于，其作为沸水型原子能发电厂的PLR配管或围筒等反应堆活性区材料使用。
发明的效果
根据本发明，能够稳定地得到耐晶界腐蚀性和耐焊接裂纹性优异的奥氏体系不锈钢的焊接接头。因此，本发明的使用母材和焊接材料得到的焊接接头在原子能发电厂中最适于用作有可能产生晶界的腐蚀损伤的PLR配管(再循环系统配管)或围筒等反应堆活性区材料的焊接结构材料。
具体实施方式
1.母材的化学组成
成为本发明的焊接接头的母材的奥氏体系不锈钢的化学组成为：按质量%计，含有C：0.02%以下、Si：0.01～0.5%、Mn：0.01～2%、Cr：24～26%、Ni：18～22%、Mo：超过0.10%且不足0.50%、N：超过0.04%且为0.15%以下、P：0.02%以下及S：0.002%以下、以及Nb：0.30%以下和V：0.40%以下中的一种或两种，剩余部分由Fe和杂质组成。
在此“杂质”指的是，在工业上制造钢时，由于矿石、废料等原料、制造工序的各种主要原因而混入的、在不对本发明造成不良影响的范围内容许的成分。
各元素的限定理由如下所述。需要说明的是，以下的说明中，对于含量的“%”指的是“质量%”。
C：0.02%以下
C是为了实现钢的脱氧以及强度确保而使用的。但是，从耐蚀性的观点考虑，为了防止碳化物的析出，其含量尽可能低为宜。因此，C含量为0.02%以下。C含量优选为0.015%以下。需要说明的是，考虑到钢的脱氧及强度确保和碳化物析出时，C的含量更优选为0.005%以上且0.010%以下。
Si：0.01～0.5%
Si是为了实现钢的脱氧而使用的。本发明钢中，Si的含量为0.01%以上。但是，若含有过量的Si则促进夹杂物的生成，因此期望其含量低、为0.01～0.5%。Si优选为0.15%以上且0.3%以下的含量。
Mn：0.01～2%
Mn为对于钢的脱氧以及奥氏体相的稳定有效的元素，0.01%以上的含量时能得到该效果。另一方面，Mn与S一起形成硫化物，该硫化物为非金属夹杂物。进而，Mn在焊接钢材时于焊接部的表面优先富集而使钢材的耐蚀性降低。因此，Mn的含量为0.01～2%。优选的Mn含量的下限为0.30%，更优选的Mn含量的下限为0.40%。另外，优选的Mn含量的上限为0.80%。
Cr：24～26%
Cr是为了保持钢的耐蚀性而不可欠缺的元素。Cr含量不足24%时，得不到充分的耐蚀性。另一方面，本发明钢的假定的使用环境中，若Cr为直至26%为止的含量则是充分的，若超过26%则导致加工性的降低、进而从作为实用钢的价格和奥氏体相稳定方面考虑存在问题。因此，Cr含量为24～26%.
Ni：18～22%
Ni对于使奥氏体相稳定并且维持耐蚀性而言是重要的元素。从耐蚀性的观点考虑，需要为18%以上的Ni含量。另一方面，Cr含量为24～26%的本发明中，若Ni含量多而超过22%则导致焊接性的降低。因此，从焊接性的观点考虑，Ni含量的上限为22%。
Mo：超过0.10%且不足0.50%
Mo具有敏化抑制作用，超过0.10%的含量时能得到效果。但是，由于即使Mo含量增多而为0.50%以上，前述效果也饱和，仅成本升高。因此，Mo的含量超过0.10%且不足0.50%。需要说明的是，Mo含量的优选上限为0.40%。
N：超过0.04%且为0.15%以下
N在本发明中为重要的元素。通过含有N，可以提高钢的强度，进而，通过提高N含量，不仅形成将C固定于晶体内的Nb和/或V的碳氮化物，而且形成可以将Cr固定于晶体内的氮化物，由此可以抑制敏化。为了得到这种效果，需要超过0.04%的N含量。但是，若N含量过量、特别是超过0.15%，则不仅是晶体内、而且由晶界析出Cr氮化物也得到促进，结果使耐晶界腐蚀性降低。因此，N含量超过0.04%且为0.15%以下。N含量的优选下限为0.05%，更优选为0.07%。另外，优选的上限为0.13%。
P：0.02%以下
P为以杂质形式含有的元素，若其含量增多、特别是超过0.02%，则引起晶界脆化，另外也使耐蚀性劣化。进而，本发明的奥氏体系不锈钢主要将Cr以氮化物形式固定于晶体内来抑制晶界敏化，通过促进晶体内氮化物的析出来使晶体内强度升高，因此特别是含有超过0.02%的P时，与由于P的偏析而脆化的晶界的强度差增大，也产生焊接热影响区的裂纹敏感性的增大。因此P含量需要限制于0.02%以下。需要说明的是，优选P含量为0.015%以下。
S：0.002%以下
S为以杂质形式含有的元素，若其含量增多、特别是超过0.002%，则引起晶界脆化，另外耐蚀性也劣化。进而，本发明的奥氏体系不锈钢主要将Cr以氮化物形式固定于晶体内来抑制晶界敏化，通过促进晶体内氮化物的析出来使晶体内强度升高，因此特别是含有超过0.002%的S时，与由于S的偏析而脆化的晶界的强度差增大，也产生焊接热影响区的裂纹敏感性的增大。因此S含量需要限制于0.002%以下。需要说明的是，优选S含量为0.001%以下。
Nb、V：Nb：0.30%以下和V：0.40%以下中的一种或两种
Nb和V在本发明中也是重要的元素，通过含有这些元素的一种或两种，促进Nb或V的碳氮化物的析出。含有Nb和V两者时，也促进Cr(Nb、V)N的析出，因此可以使Cr(Nb、V)N以及固溶有一部分Nb和V中的一种以上的Cr2N这两种氮化物在晶体内析出，从而可以使C和Cr的晶体内固溶量降低而抑制敏化。
但是，若含有过量的这些元素，具体而言若含有超过0.30%的Nb或含有超过0.40%的V，则任意一种情况下，不仅促进Cr系氮化物由晶界析出而使耐晶界腐蚀性劣化，而且有可能显著增大热影响区的裂纹敏感性。因此，Nb和V的各自的含量是Nb为0.30%以下以及V为0.40%以下。需要说明的是，Nb和V的更优选的含量的上限分别是Nb为0.26%、V为0.35%。
上述Nb和V可以单独或两种复合来含有，但是为了得到通过Cr系氮化物的析出实现的晶体内Cr浓度的降低效果，单独含有各元素时，Nb和V的含量的下限对于Nb和V中的任意一种而言优选为0.01%。
需要说明的是，复合含有Nb和V时，若按总含量计超过0.6%则有可能促进Cr系氮化物由晶界析出而使耐晶界腐蚀性劣化，因此总含量的上限优选为0.6%。
另外，复合含有Nb和V时，Nb和V的含量的下限按总含量计优选为0.01%。
2.焊接材料的化学组成
焊接上述母材时使用的本发明的焊接材料的特征在于，其具有下述化学组成：按质量%计，含有C：0.02%以下、Si：2%以下、Mn：2%以下、Cr：26～50%、N：0.15%以下、P：0.02%以下、S：0.002%以下以及Ni：满足下述式(I)的量，剩余部分由Fe和杂质组成，
5≤Ni≤Cr-14  (I)
其中，式(I)中的各元素符号表示焊接材料中含有的各元素的含量(质量%)。
C：0.02%以下
从耐蚀性的观点考虑，为了防止碳化物的析出，C含量尽可能低为宜。进而，C为奥氏体稳定化元素，因此使焊接材料中的C含量尽可能低为宜。因此，焊接材料中的C含量为0.02%以下。C含量优选为0.015%以下。
Si：2%以下
Si是为了实现焊接时的脱氧而使用的。进而，Si是对于铁素体的稳定性提高有效的元素。但是若含有过量的Si则焊接金属中的凝固裂纹敏感性增大，因此Si含量为2%以下。Si含量优选为1.5%以下。需要说明的是，为了实现焊接时的脱氧，Si含量优选为0.15%以上。
Mn：2%以下
Mn是为了实现脱氧以及高强度而含有的。但是，若含量过量则使奥氏体稳定化而抑制铁素体的结晶，因此设置上限使Mn的含量为2%以下。Mn含量优选为1%以下。需要说明的是，为了实现脱氧以及高强度，优选Mn含量为0.2%以上。
Cr：26～50%
Cr是为了保持耐蚀性而不可欠缺的元素。本发明的焊接材料的特征在于，Cr含量与母材相同或更高。而且，Cr为铁素体稳定化元素，含量越多对于防止焊接裂纹越有效。由以上可知，Cr含量需要为26%以上。另一方面，若含量增多、特别是超过50%，则导致焊接材料的拉丝加工性降低。因此，Cr含量为26～50%。Cr含量优选为27%以上，并且优选为40%以下。
N：0.15%以下
N是对于提高强度和耐蚀性有效的元素。但是，由于为奥氏体稳定化元素，若含有过量则焊接裂纹敏感性增大。因此，N含量为0.15%以下。优选为0.1%以下，更优选为0.08%以下。需要说明的是，为了稳定地提高强度和耐蚀性，N含量优选为0.03%以上。
P：0.02%以下
P为杂质元素，是增大焊接裂纹敏感性的元素。因此，其量优选尽可能降低，但是过度减少导致成本增大。因此，P含量为0.02%以下。优选为0.015%以下。
S：0.002%以下
S与P同样地为杂质元素，是增大焊接裂纹敏感性的元素。因此，其量优选尽可能降低，但是过度减少导致成本增大。因此，S含量为0.002%以下。优选为0.001%以下。
Ni：5%以上且(Cr-14)%以下
Ni为提高组织稳定性、耐蚀性的元素。另一方面，Ni为强力的奥氏体稳定化元素，使焊接裂纹敏感性增大。但是，只要对Ni含量设置上限、与Cr含量的关系满足前述式(I)，则可以抑制焊接裂纹。需要说明的是，Ni含量的过度降低会引起由于层错能的降低所导致的耐敏化特性的劣化，并且导致组织稳定性或强度的降低，因此优选下限值为5%。
本发明的焊接材料之一为含有上述从C直至Ni为止的元素、剩余部分由Fe和杂质组成的焊接材料。
在此“杂质”指的是在工业上制造钢时，由于矿石、废料等原料、制造工序的各种主要原因而混入的、在不对本发明造成不良影响的范围内容许的成分。
本发明的焊接材料另外之一为含有以下所示量的Mo、Nb、V和REM中的一种或两种以上来替代Fe的一部分的焊接材料。
Mo：1%以下
Mo由于具有敏化抑制作用，可以根据需要含有。但是，若Mo含量增多而超过1%，则高温时诱发σ相的析出。因此，含有Mo时的量为1%以下。Mo含量的更优选上限为0.5%。需要说明的是，欲稳定地得到利用Mo实现的效果时，优选含有0.10%以上，更优选含有0.15%以上。
Nb：0.5%以下以及V：1%以下
Nb和V由于具有通过形成Cr系氮化物实现的敏化抑制作用，可以根据需要含有Nb和V中的一者或两者。但是，若Nb和V的含量分别超过0.5%以及1%而大量析出Cr系氮化物，则晶体内强化得到促进而焊接金属中的再热裂纹敏感性显著增大。另外，含有Nb和V两者时，若以2×Nb+V计算的值超过1%，则焊接金属中的再热裂纹敏感性的增大变得显著。因此，含有Nb和V的两者时，需要满足下述式(II)。需要说明的是，式(II)的左边的优选上限为0.7%。欲稳定地得到利用Nb和/或V实现的上述效果时，优选式(II)的左边的下限值为0.1%，更优选为0.15%。
2×Nb+V≤1  (II)
其中，式(II)中的各元素符号表示焊接材料中含有的各元素的含量(质量%)。
REM：0.05%以下
REM具有将S或P这些增大再热裂纹敏感性的元素固定于晶体内的作用。因此，为了得到焊接金属中的再热裂纹抑制效果，可以根据需要含有REM。但是，若REM的含量过量、特别是超过0.05%，则焊接金属中的凝固裂纹敏感性增大。因此，含有时的REM的量为0.05%以下。更优选的REM含量的上限为0.03%。欲稳定地得到利用REM实现的效果时，优选含有0.01%以上，更优选含有0.015%以上。
需要说明的是，REM为Sc、Y和镧系元素的总计17种元素的总称，REM的含量指的是上述元素的总量。
对本发明中使用的焊接材料的形状没有特别限制，可以使用通常的GTAW(钨极气体保护焊)、GMAW(熔化极气体保护焊)等中使用的实芯焊丝、填充焊剂金属丝、嵌条等。
3.焊接金属的化学组成
使用前述1中记载的化学组成的母材和具有上述2中记载的化学组成的焊接材料而成的焊接金属的化学组成，由母材与焊接材料的流入比例确定。因此，本发明的焊接接头中，焊接金属的初层部具有下述化学组成：按质量%计，含有C：0.02%以下、Si：0.06～1.6%、Mn：0.08～2%、Cr：24.5～45%、Ni：12～25%、Mo：0.1～0.9%、N：0.035～0.15%、P：0.02%以下及S：0.002%以下以及Nb：0.005～0.3%和V：0.005～0.3%中的一种或两种，剩余部分由Fe和杂质组成。
上述中，特别是C含量优选为0.015%以下。另外，Si含量优选为0.15%以上，并且优选为1.3%以下。Mn含量优选为0.3%以上，并且优选为1%以下。Cr含量优选为25%以上，并且优选为35%以下。Ni含量优选为22%以下。Mo含量优选为0.12%以上，并且优选为0.5%以下。N含量优选为0.045%以上，并且优选为0.11%以下。Nb含量优选为0.01%以上，V含量优选为0.01%以上。
以下通过实施例对本发明进行更具体的说明，但是本发明不被这些实施例所限定。
实施例1
将具有表1所示化学组成的两种奥氏体系不锈钢熔解，并进行热锻以及热轧，在1060℃下实施固溶化热处理后，制作实施了在JIS Z3001-1(2008)的编号14349中圆角半径r=1.5mm、钝边b=1.5mm、坡口角度θ=40°的U坡口加工以及编号14343中钝边b=1mm、坡口角度θ=60°的V坡口加工的厚度12mm、宽度50mm、长度100mm的拘束焊接裂纹试验用试验片。使用如上所述得到的各拘束焊接裂纹试验用试验片，使用JIS Z3224(2010)中规定的ENi6182作为覆盖电弧焊接棒，四周拘束焊接于厚度25mm、宽度200mm、长度200mm的JIS G3106(2008)中规定的SM400C的市售钢板上。
[表1]
表1
Figure BDA0000415611700000131
然后，对坡口内分别使用表2所示的四种直径1.2mm的卷线筒焊接材料实施初层TIG焊接。线能量为7.2～10.8kJ/cm的条件，焊接材料的送给速度也在316～700mm/分钟的范围内变化。然后，残留一半程度的初层焊接部，对剩余部分在线能量7.2kJ/cm的条件下进行层叠焊接。此时层间温度管理为150℃以下。
上述焊接施工后，对于各试验体，由仅初层焊接了的部分采集3个接头的断面显微组织观察用试验片，由层叠焊接了的部分采集3个接头的断面显微组织观察用试验片。然后，对断面进行镜面研磨后进行铬酸电解腐蚀，使用光学显微镜以500倍的倍率观察有无裂纹的产生。在仅初层焊接了的部分发现裂纹时认为是凝固裂纹，在层叠焊接了的部分发现裂纹时认为是再热裂纹。另外，对由仅初层焊接了的部分采集的焊接金属的中心部分进行EPMA分析并进行定量化，由此测定焊接金属的组成。它们的结果如表3和4所示。
[表2]
表2
Figure BDA0000415611700000141
*表示处于本发明中规定的范围之外。
Figure BDA0000415611700000142
REM对应于La+Ce。
Figure BDA0000415611700000151
Figure BDA0000415611700000161
表3中的凝固裂纹栏和再热裂纹栏的数值表示发现裂纹产生的试验片数/断面显微观察的试验片数。需要说明的是，此次观察的裂纹试验的评价中，所观察的3个断面中，即使一个断面发现产生裂纹的情况也作为不合格，完全未发现裂纹的产生的情况作为合格。
使用化学组成满足本发明的规定的焊接材料A～C时，任意一试验体对于焊接金属而言，凝固裂纹、再热裂纹的两者都不会产生，而不依赖于焊接条件，与此相对，使用在本发明的规定之外的焊接材料D时，任意一种试验体对于焊接金属而言都发现焊接裂纹。
由以上可知，通过使用适当的化学组成的焊接材料，能得到具有优异的耐凝固裂纹性和耐再热裂纹性的焊接接头。
产业上的可利用性
使用了本发明的奥氏体系不锈钢用焊接材料的焊接接头由于具有优异的耐晶界腐蚀性和耐焊接裂纹性，因此在原子能发电厂中，最适于用作有可能产生晶界的腐蚀损伤的PLR配管或围筒等反应堆活性区材料的焊接结构材料。

Claims (5)

1.一种奥氏体系不锈钢用焊接材料，其特征在于，其为具有下述化学组成的奥氏体系不锈钢的焊接中使用的焊接材料，所述奥氏体系不锈钢的化学组成为：按质量%计，含有C：0.02%以下、Si：0.01～0.5%、Mn：0.01～2%、Cr：24～26%、Ni：18～22%、Mo：超过0.10%且不足0.50%、N：超过0.04%且为0.15%以下、P：0.02%以下及S：0.002%以下、以及Nb：0.30%以下和V：0.40%以下中的一种或两种，剩余部分由Fe和杂质组成，
该焊接材料的化学组成为：按质量%计，含有C：0.02%以下、Si：2%以下、Mn：2%以下、Cr：26～50%、N：0.15%以下、P：0.02%以下、S：0.002%以下以及Ni：满足下述式(I)的量，剩余部分由Fe和杂质组成，
5≤Ni≤Cr-14  (I)
其中，式(I)中的各元素符号表示焊接材料中含有的各元素的含量，单位为质量%。
2.根据权利要求1所述的奥氏体系不锈钢用焊接材料，其特征在于，关于焊接材料的化学组成，按质量%计，还含有Mo：1%以下、Nb：0.5%以下、V：1%以下和REM：0.05%以下中的一种或两种以上来替代Fe的一部分，并且满足下述式(II)，
2×Nb+V≤1  (II)
其中，式(II)中的各元素符号表示焊接材料中含有的各元素的含量，单位为质量%。
3.一种奥氏体系不锈钢的焊接接头，其特征在于，其由母材和焊接金属形成，所述母材由奥氏体系不锈钢形成，所述奥氏体系不锈钢按质量%计含有C：0.02%以下、Si：0.01～0.5%、Mn：0.01～2%、Cr：24～26%、Ni：18～22%、Mo：超过0.10%且不足0.50%、N：超过0.04%且为0.15%以下、P：0.02%以下及S：0.002%以下、以及Nb：0.30%以下和V：0.40%以下中的一种或两种，剩余部分由Fe和杂质组成，
所述焊接金属为使用焊接材料而成的，所述焊接材料按质量%计含有C：0.02%以下、Si：2%以下、Mn：2%以下、Cr：26～50%、N：0.15%以下、P：0.02%以下、S：0.002%以下以及Ni：满足下述式(I)的量，剩余部分由Fe和杂质组成，
5≤Ni≤Cr-14  (I)
其中，式(I)中的各元素符号表示焊接材料中含有的各元素的含量，单位为质量%。
4.根据权利要求3所述的奥氏体系不锈钢的焊接接头，其特征在于，关于焊接材料的化学组成，按质量%计，还含有Mo：1%以下、Nb：0.5%以下、V：1%以下和REM：0.05%以下中的一种或两种以上来替代Fe的一部分，并且满足下述式(II)，
2×Nb+V≤1  (II)
其中，式(II)中的各元素符号表示焊接材料中含有的各元素的含量，单位为质量%。
5.根据权利要求3或4所述的奥氏体系不锈钢的焊接接头，其特征在于，其作为沸水型原子能发电厂的PLR配管或围筒等反应堆活性区材料使用。
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