CN113718134A

CN113718134A - Ni基合金管和焊接接头

Info

Publication number: CN113718134A
Application number: CN202110556605.9A
Authority: CN
Inventors: 平田弘征; 吉泽满; 小薄孝裕; 照沼正明
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2020-05-22
Filing date: 2021-05-21
Publication date: 2021-11-30
Also published as: EP3913103A1; JP2021183721A

Abstract

本发明提供Ni基合金管和焊接接头。一种Ni基合金管，其化学组成以质量％计为C：0.001～0.050％、Si：0.05～0.50％、Mn：0.05～1.00％、P：0.025％以下、S：0.0001～0.0030％、Fe：18.0～40.0％、Cu：1.50～3.00％、Co：0.01～0.80％、Cr：19.5～23.5％、Mo：2.4～3.6％、W：0.01～0.80％、Ti：0.50～1.20％、N：0.0010～0.0200％、Al：0.001～0.200％、O：0.0004～0.0120％、Sn0～0.030％、任意元素，余量：Ni和杂质，且满足[0.0010≤S+2O+0.2Sn≤0.0220]。

Description

Ni基合金管和焊接接头

技术领域

本发明涉及Ni基合金管和焊接接头。

背景技术

化学设备和发电设备中设置有排烟处理用装置、海水处理用装置等各种设备装置。设备内为严酷的腐蚀环境，存在许多如氯化物、硫化氢等加剧腐蚀的物质。因此，设备装置所使用的原材料除了要求强度以外，还要求耐腐蚀性。因此，如专利文献1～8中公开的那样，正在开发一种设想用于设备装置并提高耐腐蚀性的Ni基合金。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭54-110918号公报

专利文献2：日本特开昭63-89637号公报

专利文献3：日本特开平2-156034号公报

专利文献4：日本特开平3-173732号公报

专利文献5：日本特开平5-271832号公报

专利文献6：日本特开平9-87786号公报

专利文献7：日本特开平10-30140号公报

专利文献8：日本特开2012-72446号公报

发明内容

发明要解决的问题

在设备装置之中，有通过焊接将部件彼此组装而制造的设备装置。在这样的装置中，焊接部的焊缝的形成状态有时会对腐蚀的进行造成影响。

例如，在换热器之中，有通过将作为制冷剂等的流路的多个Ni基合金管对接焊接并连接从而制造的换热器。并且，在作为换热器使用时，各种腐蚀性流体流过管的内侧。此时，当通过焊接而形成在管内部的焊缝的高度即焊缝余高过高时，腐蚀性流体在焊缝表面与母材的面交叉的焊趾部滞留、富集。其结果，存在腐蚀容易在焊趾部加剧的问题。

另一方面，若过度追求焊缝余高的降低而减少焊接时的热输入量，则管与管的对接面不能完全熔融，难以形成稳定的焊缝。其结果，存在产生焊接缺陷，且腐蚀性流体在焊接缺陷处滞留、富集，腐蚀容易加剧的问题。但是，对于这些问题，专利文献1～8中并未进行任何研究。

因此，即使以耐腐蚀性高的Ni基合金作为原材料来制造管，也难以在管上形成对接焊接时腐蚀难以加剧的形状适当的焊缝。即，在焊接时，存在难以得到焊缝在内表面侧稳定地形成且焊缝余高不会过高的Ni基合金管的课题。

基于以上，本发明的目的在于解决上述课题，提供一种具有良好的焊接部的使用性能的、可稳定地形成内表面侧焊缝的Ni基合金管和焊接接头。

用于解决问题的方案

本发明是为了解决上述课题而做出的，其主旨在于下述Ni基合金管和焊接接头。

(1)一种Ni基合金管，其化学组成以质量％计为

C：0.001～0.050％、

Si：0.05～0.50％、

Mn：0.05～1.00％、

P：0.025％以下、

S：0.0001～0.0030％、

Fe：18.0～40.0％、

Cu：1.50～3.00％、

Co：0.01～0.80％、

Cr：19.5～23.5％、

Mo：2.4～3.6％、

W：0.01～0.80％、

Ti：0.50～1.20％、

N：0.0010～0.0200％、

Al：0.001～0.200％、

O：0.0004～0.0120％、

Sn：0～0.030％、

V：0～0.40％、

Nb：0～0.40％、

Ta：0～0.40％、

Ca：0～0.0100％、

Mg：0～0.0100％、

B：0～0.0100％、

REM：0～0.0800％、

余量：Ni和杂质，

且满足下述(i)式。

0.0010≤S+2O+0.2Sn≤0.0220···(i)

其中，上述式中的元素符号表示Ni基合金中所含的各元素的含量(质量％)，不含时设为0。

(2)根据上述(1)所述的Ni基合金管，其中，在前述Ni基合金管内表面侧，管的长度方向的算术平均偏差Ra为9.0μm以下。

(3)根据上述(1)或(2)所述的Ni基合金管，其中，前述化学组成以质量％计含有选自

V：0.01～0.40％、

Nb：0.01～0.40％、

Ta：0.01～0.40％、

Ca：0.0005～0.0100％、

Mg：0.0005～0.0100％、

B：0.0002～0.0100％、以及

REM：0.0005～0.0800％中的1种以上。

(4)一种焊接接头，其使用上述(1)～(3)中任一项所述的Ni基合金管。

发明的效果

根据本发明，可以得到一种可稳定地形成具有良好的焊接部的使用性能的内表面侧焊缝的Ni基合金管。

附图说明

图1为示出实施例中的坡口形状的图。

具体实施方式

本发明人等对Ni基合金管的焊缝进行了研究，并获得了以下的见解(a)～(d)。

(a)在对接焊接时，所形成的管的内表面侧焊缝的形状会受到Ni基合金管中所含的S和O的含量的影响。并且，本发明人等明确了：在S和O的含量少时，内表面侧焊缝不能稳定地形成，局部残留有未熔融的对接面。

另一方面，在S和O含量过多时，上述焊缝虽然稳定地形成，但是焊缝的焊缝余高变得过高。因而在作为合金管使用时，腐蚀性流体在焊缝附近滞留，腐蚀容易加剧。因此，为了稳定地形成焊缝且防止焊缝余高过度变高，需要将S含量和O含量调整为规定的范围。

(b)作为S和O对焊缝的形成造成影响的理由，可以考虑如下。S和O为表面活性元素，由此，焊接时，在焊接池内使向内的对流增强。其结果，焊接热容易沿深度方向传递，能够稳定地形成焊缝。另一方面，若过量含有S和O，则熔融金属的表面张力过度降低，熔融金属容易下陷。其结果，焊缝的形状成为过度隆起的凸形状(以下仅记为“凸形状”)，焊缝余高变高。

(c)此外，管的内表面侧焊缝的形状会受到管内表面的长度方向的表面粗糙度的影响。本发明人等明确了：在上述表面粗糙度大的情况下，焊缝余高变高，容易成为凸形状。因此，理想的是将表面粗糙度控制在规定的范围。特别是在管内表面的长度方向的表面粗糙度大的情况下，熔融金属向宽度方向的扩展被抑制，焊缝的形状成为凸形状，焊缝余高容易变高。

(d)进而，本发明人等还明确了：内表面侧焊缝的形状还会受到Sn含量的影响。在含有Sn时，熔深深度变大，内表面侧焊缝易于稳定地形成。另一方面，在过量含有时，熔深过度，内表面侧焊缝容易成为凸形状。该理由可认为是因为Sn从焊接中的熔池表面蒸发，提高电弧的集中度。因此，在含有Sn的情况下，为了得到形状适宜的内表面侧焊缝，需要将Sn含量控制在规定的范围，且S含量、O含量和Sn含量的关系需要满足规定的范围。

本发明是基于上述见解而做出的。下面，对本发明的各特征进行详细说明。

1.合金管的化学组成

各元素的限定理由如下。需要说明的是，在以下的说明中，涉及含量的“％”表示“质量％”。

C：0.001～0.050％

如果过量含有C，则通过焊接热循环与Cr键合，焊接热影响部中在晶界形成碳化物。并且，在晶界附近产生Cr缺乏层，使耐腐蚀性降低。因此，C含量设为0.050％以下。C含量优选设为0.025％以下、更优选设为0.020％以下、进一步优选设为0.015％以下。从耐腐蚀性的观点出发，理想的是尽可能降低，但如果过度降低C含量，则制造成本增加。因此，C含量设为0.001％以上。C含量优选设为0.002％以上、更优选设为0.003％以上、更优选设为0.005％以上。

Si：0.05～0.50％

Si具有脱氧效果。因此，Si含量设为0.05％以上。Si含量优选设为0.08％以上、更优选设为0.10％以上、进一步优选设为0.12％以上。但是，如果过量含有Si，则会降低合金的组织稳定性，并且增高焊接裂纹敏感性。另外，有时内表面侧的焊缝难以稳定形成。因此，Si含量设为0.50％以下。Si含量优选设为0.48％以下、更优选设为0.45％以下，Si含量进一步优选设为0.40％以下。

Mn：0.05～1.00％

Mn与Si同样地具有脱氧效果。另外，具有提高组织稳定性的效果，且在很大程度上有助于稳定地形成内表面侧的焊缝。因此，Mn含量设为0.05％以上。Mn含量优选设为0.10％以上、更优选设为0.15％以上、进一步优选设为0.20％以上。但是，如果过量含有Mn，则会降低热加工性。因此，Mn含量设为1.00％以下。Mn含量优选设为0.90％以下、更优选设为0.80％以下。Mn含量进一步优选设为0.70％以下。

P：0.025％以下

P作为杂质包含于Ni基合金中，会显著增高焊接裂纹敏感性。因此，P含量设为0.025％以下。P含量优选设为0.023％以下、更优选设为0.020％以下。P含量优选尽可能降低，但过度降低会导致制造成本增加。因此，P含量优选设为0.001％以上、更优选设为0.002％以上。

S：0.0001～0.0030％

S通常作为杂质包含于Ni基合金中，但在本发明的合金管中，其具有与O一起在焊接时提高内表面侧焊缝的形成能力的效果。因此，S含量设为0.0001％以上。S含量优选设为0.0002％以上、更优选设为0.0003％以上。但是，如果过量含有S，管内表面侧的焊缝会成为凸形状，且增高焊接裂纹敏感性。因此，S含量设为0.0030％以下。S含量优选设为0.0025％以下、更优选设为0.0020％以下。需要说明的是，S与O和Sn之间需满足后述(i)式。

Fe：18.0～40.0％

Fe对于改善热加工性而言是有效的。此外，还有助于降低合金成本。因此，Fe含量设为18.0％以上。Fe含量优选设为18.5％以上、更优选设为19.0％以上。Fe含量进一步优选设为25.0％以上。但是，如果过量含有Fe，则会降低组织稳定性。因此，Fe含量设为40.0％以下。Fe含量优选设为39.5％以下、更优选设为39.0％以下。Fe含量进一步优选设为35.0％以下。

Cu：1.50～3.00％

Cu具有提高组织稳定性、且在存在非氧化性的酸和氯化物的环境下改善耐腐蚀性的效果。因此，Cu含量设为1.50％以上。Cu含量优选设为1.52％以上、更优选设为1.55％以上、进一步优选设为1.57％以上。但是，如果过量含有Cu，则会降低热加工性。因此，Cu含量设为3.00％以下。Cu含量优选设为2.98％以下、更优选设为2.95％以下。Cu含量进一步优选设为2.80％以下。

Co：0.01～0.80％

Co也与Cu同样地具有提高组织稳定性的效果。因此，Co含量设为0.01％以上。Co含量优选设为0.02％以上、更优选设为0.03％以上。Co含量进一步优选设为0.05％以上。但是，由于Co是非常昂贵的元素，过量含有时制造成本会显著增加。因此，Co含量设为0.80％以下。Co含量优选设为0.78％以下、更优选设为0.75％以下、进一步优选设为0.70％以下。

Cr：19.5～23.5％

Cr是用于确保耐腐蚀性所必须的元素。Cr特别是在表面形成钝化覆膜，在氧化性的酸环境下改善耐腐蚀性。因此，Cr含量设为19.5％以上。Cr含量优选设为19.7％以上、更优选设为20.0％以上、进一步优选设为20.2％以上。但是，如果过量含有Cr，则组织稳定性会降低。因此，Cr含量设为23.5％以下。Cr含量优选设为23.0％以下、更优选设为22.5％以下、进一步优选设为22.3％以下。

Mo：2.4～3.6％

Mo在存在非氧化性的酸和氯化物的环境下改善耐腐蚀性。因此，Mo含量设为2.4％以上。Mo含量优选设为2.6％以上、更优选设为2.8％以上、进一步优选设为2.9％以上。但是，如果过量含有Mo，则组织稳定性会降低。进一步，由于Mo是昂贵的元素，制造成本会增加。因此，Mo含量设为3.6％以下。Mo含量优选设为3.4％以下、更优选设为3.2％以下、进一步优选设为3.1％以下。

W：0.01～0.80％

W与Mo同样地在存在非氧化性的酸和氯化物的环境下改善耐腐蚀性。因此，W含量设为0.01％以上。W含量优选设为0.02％以上、更优选设为0.03％以上、进一步优选设为0.04％以上。但是，如果过量含有W，则组织稳定性会降低。并且，由于W是昂贵的元素，制造成本会增加。因此，W含量设为0.80％以下。W含量优选设为0.70％以下、更优选设为0.60％以下、进一步优选设为0.50％以下。

Ti：0.50～1.20％

Ti形成碳化物，有助于强化，并且通过抑制Cr碳化物的生成从而降低晶界处的耐腐蚀性的劣化。因此，Ti含量设为0.50％以上。Ti含量优选设为0.55％以上、更优选设为0.60％以上、进一步优选设为0.65％以上。但是，如果过量含有Ti，则Ti的碳化物和碳氮化物大量析出，延性降低。因此，Ti含量设为1.20％以下。Ti含量优选设为1.00％以下、更优选设为0.80％以下、进一步优选设为0.75％以下。

N：0.0010～0.0200％

N具有有助于组织稳定性并且提高耐点蚀性的效果。因此，N含量设为0.0010％以上。N含量优选设为0.0020％以上、更优选设为0.0030％以上、进一步优选设为0.0040％以上。但是，如果过量含有N，则氮化物析出，使延性降低。因此，N含量设为0.0200％以下。N含量优选设为0.0180％以下、更优选设为0.0150％以下、进一步优选设为0.0130％以下。

Al：0.001～0.200％

Al具有脱氧效果。并且，有助于高温下的耐氧化性。因此，Al含量设为0.001％以上。Al含量优选设为0.005％以上、更优选设为0.010％以上。Al含量优选设为0.020％以上。但是，如果过量含有Al，则会与氧键合，使清洁性明显降低，使热加工性降低。并且，有时内表面侧的焊缝难以稳定形成。因此，Al含量设为0.200％以下。Al含量优选设为0.180％以下、更优选设为0.160％以下。Al含量进一步优选设为0.150％以下。

O：0.0004～0.0120％

O通常作为杂质包含在Ni基合金中，但在本发明的合金管中，其具有与S一起在焊接时提高管内表面侧的焊缝的形成能力的效果。因此，O含量设为0.0004％以上。O含量优选设为0.0006％以上、更优选设为0.0008％以上。但是，如果过量含有O，则管的内表面侧焊缝成为凸形状，并且热加工性降低。因此，O含量设为0.0120％以下。O含量优选设为0.0100％以下、更优选设为0.0080％以下。需要说明的是，O与S和Sn之间需满足后述的(i)式。

在化学组成中，除上述元素以外，可以在如下所示的范围内进一步含有Sn。

Sn：0～0.030％

Sn具有在焊接时增大熔深深度、提高管的内表面侧焊缝的形成能力的效果。因此，也可根据需要含有。但是，如果过量含有Sn，则会使热加工性降低，并且增高焊接裂纹敏感性。此外，内表面侧焊缝容易成为凸形状。因此，Sn含量设为0.030％以下。Sn含量优选设为0.028％以下、更优选设为0.025％以下。另一方面，为了获得上述效果，Sn含量优选设为0.001％以上、更优选设为0.002％以上、进一步优选设为0.003％以上。需要说明的是，Sn与S和O之间需满足后述的(i)式。

如上所述，S、O和Sn有效有助于在管内表面侧形成焊缝，因此，本发明的Ni基合金管需要满足S含量、O含量以及Sn含量之间的关系式的下述(i)式。

0.0010≤S+2O+0.2Sn≤0.0220···(i)

其中，上述式中的元素符号表示Ni基合金中所含的各元素的含量(质量％)，不含时设为0。另外，在上述式中，Sn含量低于0.001％时，以Sn＝0进行处理。

S和O为界面活性元素，具有在焊接中使熔池内的内向的对流增强的作用。另外，Sn具有有助于电弧通电路径的形成、提高电弧的集中度的效果。并且，将焊接热沿熔池中央的深度方向输送。其结果，这些元素具有稳定形成内表面侧焊缝的效果，但在(i)式的中间式的值小于0.0010％时，无法获得该效果。因此，(i)式的中间式的值设为0.0010％以上。(i)式的中间式的值优选设为0.0012％以上、更优选设为0.0015％以上。

另一方面，(i)式的中间式的值超过0.0220％时，熔融金属的表面张力变小、或促进熔池中央的熔融而发生下陷。其结果，焊缝成为凸形状，管的内表面侧无法稳定地形成焊缝。因此，(i)式的中间式的值设为0.0220％以下。(i)式的中间式的值优选设为0.0215％以下、更优选设为0.0210％以下。

在化学组成中，除上述元素以外，可以在如下所示的范围进一步含有选自V、Nb、Ta、Ca、Mg、B和REM中的1种以上。对各元素的限定理由进行说明。

V：0～0.40％

V通过与碳键合而形成碳化物，抑制Cr碳化物的生成，从而降低晶界处的耐腐蚀性的劣化。因此，也可根据需要含有。但是，如果过量含有V时，V的碳化物和碳氮化物大量析出，延性降低。因此，V含量设为0.40％以下。V含量优选设为0.35％以下、更优选设为0.30％以下。另一方面，为了获得上述效果，V含量优选设为0.01％以上、更优选设为0.02％以上。

Nb：0～0.40％

Nb也与V和Ti同样地通过与碳键合而形成碳化物，抑制Cr碳化物的生成，从而降低晶界处的耐腐蚀性的劣化。因此，也可根据需要含有。但是，如果过量含有Nb，则Nb的碳化物和碳氮化物大量析出，延性降低。进而，焊接裂纹敏感性增高。因此，Nb含量设为0.40％以下。Nb含量优选设为0.35％以下、更优选设为0.30％以下。另一方面，为了获得上述效果，Nb含量优选设为0.01％以上、更优选设为0.02％以上。

Ta：0～0.40％

Ta具有促进Cr的钝化覆膜的生成、提高耐腐蚀性的效果。因此，也可根据需要含有。但是，如果过量含有Ta，则Ta的碳化物大量析出，延性降低。因此，Ta含量设为0.40％以下。Ta含量优选设为0.35％以下、更优选设为0.30％以下。另一方面，为了获得上述效果，Ta含量优选设为0.01％以上、更优选设为0.02％以上。

Ca：0～0.0100％

Ca具有改善热加工性的效果。因此，也可根据需要含有。但是，如果过量含有Ca，则与氧键合，使清洁性明显降低。其结果，热加工性反而会降低。因此，Ca含量设为0.0100％以下。Ca含量优选设为0.0080％以下、更优选设为0.0060％以下。另一方面，为了获得上述效果，Ca含量优选设为0.0005％以上、更优选设为0.0010％以上。

Mg：0～0.0100％

Mg与Ca同样地具有改善热加工性的效果。因此，也可根据需要含有。但是，如果过量含有Mg，则与氧键合，使清洁性明显降低。其结果，热加工性反而会降低。因此，Mg含量设为0.0100％以下。Mg含量优选设为0.0080％以下、更优选设为0.0060％以下。另一方面，为了获得上述效果，Mg含量优选设为0.0005％以上、更优选设为0.0010％以上。

B：0～0.0100％

B具有高温下在晶界偏析，从而强化晶界、提高热加工性的效果。因此，也可根据需要含有。但是，如果过量含有B时，焊接裂纹敏感性增高。因此，B含量设为0.0100％以下。B含量优选设为0.0080％以下、更优选设为0.0060％以下。另一方面，为了获得上述效果，B含量优选设为0.0002％以上、更优选设为0.0005％以上。

REM：0～0.0800％

REM与Ca和Mg同样地具有改善制造时的热加工性的效果。因此，也可根据需要含有。但是，如果过量含有REM时，与氧键合，使清洁性明显降低。其结果，热加工性反而会降低。因此，REM含量设为0.0800％以下。REM含量优选设为0.0600％以下、更优选设为0.0500％以下。另一方面，为了获得上述效果，REM含量优选设为0.0005％以上、更优选设为0.0010％以上。其中，REM表示Sc、Y和镧系元素，REM含量表示这些元素的含量的总量。

在本发明的Ni基合金的化学组成中，余量为Ni和杂质。其中，“杂质”是指，虽然不是有意添加的元素，但在工业上制造Ni基合金时因原料、制造工序等各种因素而混入的成分，是在不会对本发明带来不良影响的范围内被允许的物质。

2.合金管的表面粗糙度

焊缝在焊接合金管的端部时形成。在形成良好的焊缝方面，优选在合金管的内表面侧控制长度方向的算术平均偏差Ra。其中，合金管的表面粗糙度是指制造工序中的最终工序后的表面粗糙度。即，虽然合金管的表面粗糙度在制造过程中会变化，但为了获得本发明的效果，只要最终工序后的管的长度方向的表面粗糙度满足本发明规定的范围即可，与制造中途的表面粗糙度无关。

在Ni基合金管内表面侧，管的长度方向的算术平均偏差Ra超过9.0μm时，则在管内表面，焊接金属的润湿受到阻碍，焊接金属难以沿宽度方向即管周扩展。其结果，焊缝容易成为凸形状，焊缝余高容易变高。因此，在Ni基合金管内表面侧，管的长度方向的算术平均偏差Ra优选设为9.0μm以下。上述算术平均偏差Ra优选设为7.0μm以下、更优选设为5.0μm以下。需要说明的是，上述算术平均偏差Ra的下限值没有特别限定，但在使用后述制造方法的情况下，通常多为0.1～1.0μm以上。

其中，算术平均偏差Ra在JIS B 0601：2001中进行了限定，可以使用接触式的表面粗糙度测定装置进行测定。

3.焊接接头

通过在规定的条件下对上述Ni基合金管的管端彼此进行对接焊接，可以得到Ni基合金管的焊接接头。Ni基合金管的焊接接头具有：熔融金属凝固而成为接合部的焊接金属、以及母材部。需要说明的是，母材部包括：因焊接而受到热输入的影响的焊接热影响部。除焊接热影响部以外的母材部承继上述项目1和2所记载的Ni基合金管的化学组成、表面粗糙度、其他特性。另外，焊接部是指焊接金属和焊接热影响部。

4.制造方法

针对本发明的Ni基合金管的优选制造方法进行说明。本发明的Ni基合金管不依赖于制造方法，只要具有上述结构就可以获得其效果，例如可以通过以下的制造方法稳定地制造。

4-1.Ni基合金管

首先，制造作为Ni基合金管的原材料的Ni基合金铸锭。Ni基合金铸锭优选将具有上述化学组成的合金用电炉等熔炼，通过精炼将杂质除去后，通过铸造来制造。接着，优选对得到的铸锭进行热锻，从而形成圆柱状的条形坯。然后，通过对得到的条形坯进行加工，从而成形为管的形状。

具体而言，优选在将条形坯热挤出后进行冷轧或冷拔加工。在加工时，也可根据需要在中途进行软化热处理、中间酸洗。然后，作为热处理，优选对合金管进行固溶化处理。在固溶化处理之后，也可以根据需要进行酸洗或加工。

其中，为了使管的长度方向的算术平均偏差Ra为9.0μm以下，优选进行以下工序。具体而言，优选在950℃～1230℃的温度区域中加热1～15分钟并水冷的条件下进行固溶化处理。并且，优选对管内表面实施研磨处理、磨削等机械加工、以及喷砂或喷丸处理等任意处理。

需要说明的是，虽然在制造过程中算术平均偏差Ra会变化，但本发明的效果仅受最终工序后的管的长度方向的表面粗糙度的影响，与中途过程中的表面粗糙度无关。

4-2.Ni基合金管的焊接接头

将本发明的Ni基合金管作为原材料对合金管的端部进行焊接，从而可以获得焊接接头。焊接方法没有特别限定，例如通过电弧焊接进行焊接即可。另外，进行电弧焊接时的条件优选例如将热输入量设为4～20kJ/cm的范围。另外，在焊接时，优选以Ar气体作为保护气体、保护背气使用。优选适当调整在焊接处流过的气体的流量。

另外，对所使用的焊接材料(填充金属)的化学组成也没有特别限定，但优选为以下所示的组成。即，优选以质量％计包含C：0.150％以下、Si：1.00％以下、Mn：3.50％以下、P：0.030％以下、S：0.0001～0.0100％、Fe：38.0％以下、Cu：3.00％以下、Co：15.0％以下、Cr：14.0～26.0％、Mo：17.0％以下、W：4.5％以下、总计4.20％以下的Nb和Ta中的至少1种，并且，Ti：1.50％以下、V：0.35％以下、N：0.0500％以下、Al：1.50％以下、O：0.0004～0.0120％，余量为Ni和杂质，S和O的含量的关系满足下述的(a)式。

0.0010≤S+2O≤0.0220···(a)

其中，上述式中的元素符号表示焊接材料中所含的各元素的含量(质量％)，不含时设为0。

下面，通过实施例对本发明进行更具体的说明，但本发明不限定于这些实施例。

实施例

对具有表1所示的化学组成的合金进行熔炼，制造铸锭。然后，进行热锻和热轧，将厚度调整至10mm。接着，通过酸洗将表面所形成的氧化皮去除。此时，在全部钢种中，算术平均偏差Ra约为12μm。然后，设想为合金管的制造工序，一边在中途进行软化热处理、中间酸洗，一边通过冷轧得到3mm的合金板。

接着，对上述合金板，进行在氢气炉中于1150℃保持10分钟后水冷的固溶化处理。然后，在合金板中切出宽度50mm、长度100mm的板材。然后，对于切出的一部分板材，如表2所示，将其设想为合金管的内表面侧，仅对单面进行喷丸。而对于未进行喷丸的板材，对单面进行磨削、或使用粒度为40号或60号的磨石研磨1～5次。表2中，例如研磨(#40×1次)表示用粒度为40号的磨石研磨1次。

[表1]

[表2]

表2

*表示在本发明规定的范围外。

**表示偏离本发明优选的范围。

使用接触式粗糙度计对各个板材测定算术平均偏差。另外，准备2张制作好的各合金种类的板材，在轧制方向的端面实施图1所示的坡口加工。将这些板材的实施了坡口加工的端面彼此对接，使用具有表3所示的化学组成的外径1.0mm的填充金属，进行根部焊，得到焊接接头。使焊接时的热输入为约5kJ/cm，保护气体、保护背气使用Ar气体，以流量10L/分钟流至焊接处。

[表3]

表3

针对所得到的焊接接头，在焊接线全长上形成有背面侧焊缝的判断为合金管的内表面侧焊缝的形成能力方面没有问题，记为“合格”。其中，将焊接线全长中背面侧焊缝的宽度为2mm以上的记为“优”，将形成有宽度小于2mm但在1mm以上的背面侧焊缝的记为“可”。需要说明的是，本实施例中，背面侧焊缝相当于从合金管的外侧起进行焊接时形成的内表面侧焊缝。

然后，由焊接接头显现出3个横截面，在全部截面中，背面侧焊缝高度为1.0mm以下的判断为合金管的内表面侧焊缝的形状良好，记为“合格”。其中，全部截面中的背面侧焊缝高度为0.8mm以下的记为“优”，除此以外的记为“可”。以下，将结果汇总示于表4。

[表4]

表4

*表示在本发明规定的范围外。

下划线表示偏离本发明的目标特性。

使用合金种类A～H和L～N的试验体均满足本发明的规定，焊缝的形成能力和形状良好。其中，使用合金种类N的试验体N1满足(i)式的规定范围，因此同时满足内表面侧焊缝的形成能力和高度。

另一方面，使用合金种类I和K的试验体I1和K1中S和O含量均不满足(i)式，高于规定范围。因此，熔融金属的下陷明显，背面侧焊缝的高度不满足目标。使用合金种类J的试验体J1中S和O含量的关系不满足(i)式，低于规定范围。因此，板厚方向的熔融不充分，没有得到作为目标的内表面侧焊缝的形成能力。

同样地，使用合金种类O的试验体O1中S、O和Sn的含量低于(i)式所规定的范围。因此，板厚方向的熔融不充分，内表面侧焊缝的形成能力不满足目标。另外，使用合金种类P和Q1的试验体P1和Q1分别为S、O和Sn的含量高于(i)式所规定的范围或者Sn含量超过规定的范围。因此，熔融金属的下陷较大，不满足作为目标的背面侧焊缝高度。

产业上的可利用性

根据本发明，可以得到对接焊接时内表面侧焊缝稳定地形成、且其焊缝余高不会过高的Ni基合金管。

Claims

1.一种Ni基合金管，其化学组成以质量％计为

C：0.001～0.050％、

Si：0.05～0.50％、

Mn：0.05～1.00％、

P：0.025％以下、

S：0.0001～0.0030％、

Fe：18.0～40.0％、

Cu：1.50～3.00％、

Co：0.01～0.80％、

Cr：19.5～23.5％、

Mo：2.4～3.6％、

W：0.01～0.80％、

Ti：0.50～1.20％、

N：0.0010～0.0200％、

Al：0.001～0.200％、

O：0.0004～0.0120％、

Sn：0～0.030％、

V：0～0.40％、

Nb：0～0.40％、

Ta：0～0.40％、

Ca：0～0.0100％、

Mg：0～0.0100％、

B：0～0.0100％、

REM：0～0.0800％、

余量：Ni和杂质，

且满足下述(i)式，

0.0010≤S+2O+0.2Sn≤0.0220···(i)

其中，所述式中的元素符号表示Ni基合金中所含的各元素的以质量％计的含量，不含时设为0。

2.根据权利要求1所述的Ni基合金管，其中，在所述Ni基合金管内表面侧，管的长度方向的算术平均偏差Ra为9.0μm以下。

3.根据权利要求1或2所述的Ni基合金管，其中，

所述化学组成以质量％计含有选自

V：0.01～0.40％、

Nb：0.01～0.40％、

Ta：0.01～0.40％、

Ca：0.0005～0.0100％、

Mg：0.0005～0.0100％、

B：0.0002～0.0100％、以及

REM：0.0005～0.0800％中的1种以上。

4.一种焊接接头，其使用权利要求1～3中任一项所述的Ni基合金管。