CN116529407A - 焊接接头及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高强度且耐高温裂纹性和低温韧性均优异的焊接接头。本发明中，将包含6.5～10.0质量％的Ni的高Ni钢板彼此通过焊接而形成焊接金属部并接合，得到焊接接头。将上述焊接金属部制成如下的焊接金属部组成：以在极低温区域下仍成为奥氏体组织等方式包含13.0～25.0％的Mn，为了抑制高温裂纹的发生而将Cr限定在3.8％以下，并且包含Ni：1.0～12.0％、Mo：0.1～5.0％、N：0.080％以下、O：0.100％以下，在此基础上，调整焊接金属部强度以使得钢板的屈服强度BYS与焊接金属部的0.2％耐力WPS满足下式[WPS]≤[BYS]－100MPa(1)以及钢板的拉伸强度BTS与焊接金属部的拉伸强度WTS满足下式[WTS]≤[BTS]+100MPa(2)。由此，焊接金属部和焊接结合部均能够保持优异的低温韧性。

Description

焊接接头及其制造方法
技术领域
本发明例如涉及一种液化气体储藏用罐等的在极低温环境下使用的焊接结构物，特别是涉及使用含有6.5～10.0质量％的Ni的高Ni钢板的焊接接头的强度和极低温度韧性的提高。
背景技术
液化天然气(LNG)、液体氮、液体氧等的储藏罐中大多使用9％Ni钢。9％Ni钢的焊接中，作为焊接材料，一般而言使用含有50％以上的Ni的Ni基合金。这是因为作为焊接材料，使用由类似于9％Ni钢的成分(共金系)构成的焊接材料(共金系焊接材料)并焊接的情况下，在焊接接头部，无法确保在焊接的状态下与9％Ni钢母材同等的、－196℃的极低温度下的低温韧性(极低温度韧性)。
与此相对，例如专利文献1中提出了“9％Ni钢焊接用药芯焊丝”。专利文献1所记载的焊丝是在Ni基合金外皮中填充助焊剂而成的药芯焊丝，以相对于焊丝总质量的质量％计，调整药芯焊丝中的成分，以含有Ni基合金外皮和助焊剂的合计Mn：2.0～4.5％、Ni：53～65％、Cr：13～19％、Mo：5～14％、Nb：0.5～3.0％、Cu：0.01～0.5％、Ti：0.4～1.0％，且C：0.02％以下、Si：0.2％以下，并且以相对于焊丝总质量的质量％计，在助焊剂中，以Ti氧化物：TiO2换算值的合计为3.0～7.0％、Si氧化物：SiO2换算值的合计为0.5～2.0％、Zr氧化物：ZrO2换算值的合计为1.0～2.0％、Al氧化物：Al2O3换算值的合计为0.01～0.1％、Na氧化物和K氧化物：Na2O换算值和K2O换算值的1种或者2种以上的合计为0.1～0.8％、CaO：0.1～0.8％、氟化合物：F换算值的合计为0.1～1.0％、由氧化物和氟化合物构成的渣滓形成剂的合计：6～12％。如果使用该焊丝，制成9％Ni钢焊接接头，则可得到高强度且韧性优异的焊接金属，耐裂纹性和喷水孔等耐缺陷性优异，并且可得到全部形态的焊接作业性优异等的高能率且高品质的焊接金属。
另外，专利文献2中记载了“低温用钢用焊接材料”。专利文献2中记载的焊接材料是具有如下组成的焊接材料：减少Ni量且利用Mn使奥氏体稳定化的焊接材料，在芯线中或者芯线以及一部分其覆盖溶材中，以芯线重量比计包含C：0.05～0.5％、Si：0.15～0.75％、Mn：20～50％、Cr：4～17％、N：0.005～0.5％，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。应予说明，除了上述的组成之外，可以进一步W和Ta分别含有至4％，或者使Ni以及Mo分别含有至10％。由此，焊接金属的拉伸特性和试验温度：－196℃的冲击韧性与镍合金系合金比较，特性毫不逊色。
另外，专利文献3中记载了“助焊剂芯弧焊接用焊丝”。专利文献3中记载的焊丝的特征在于，包括以重量％计选自C：0.15～0.8％、Si：0.2～1.2％、Mn：15～34％、Cr：6％以下、Mo：1.5～4％、S：0.02％以下、P：0.02％以下、B：0.01％以下、Ti：0.09～0.5％、N：0.001～0.3％、TiO2：4～15％、SiO2，ZrO2以及Al2O3中的1种以上的合计：选自0.01～9％、K、Na以及Li中的1种或者2种以上的合计：0.5～1.7％、F和Ca中的1种以上：0.2～1.5％，剩余部分为Fe及其它的不可避免的杂质。使用专利文献3所述的焊丝，将极低温度用高Mn钢材作为焊接母材焊接时，能够得到防止高温裂纹、且常温屈服强度为高强度且具有优异的极低温度韧性的焊接接头部。
另外，专利文献4中记载了“气体金属电弧焊接用实心焊丝”。专利文献4中记载的实心焊丝是具有以质量％计包含C：0.2～0.8％、Si：0.15～0.90％、Mn：17.0～28.0％、P：0.03％以下、S：0.03％以下、Ni：0.01～10.00％、Cr：0.4～4.0％、Mo：0.01～3.50％、B：小于0.0010％、N：0.12％以下，且剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成的组成的焊丝。使用专利文献4中记载的实心焊丝，使以质量％计由0.5％C－0.4％Si－25％Mn－3％Cr－剩余部分Fe构成的组成的钢板彼此接合，进行气体金属电弧焊接时，可得到具有常温屈服强度为400MPa以上的高强度和试验温度：－196℃下的吸收能量vE-196为28J以上的优异的极低温度韧性的熔敷金属。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018－144045号公报
专利文献2：日本特开昭49－052737号公报
专利文献3：日本特表2017－502842号公报
专利文献4：日本特许第6621572号公报
发明内容
然而，专利文献1中记载的焊接材料是含有50％以上的Ni的Ni基合金系焊接材料，存在有高价的问题。另外，根据本发明人等的研究，专利文献2所记载的高Mn钢系焊接材料存在如果制成9％Ni钢的焊接接头时，会发生高温裂纹的问题，另外，如果将专利文献3和4所记载的高Mn钢系焊丝适用于9％Ni钢的焊接时，发现母材部与焊接金属部的边界部(以下，称为焊接结合部(熔融边界部))，试验温度：－196℃下的夏比冲击试验的吸收能量vE-196存在无法确保27J的问题。
本发明为了解决上述现有技术的问题，目的在于提供一种焊接接头，其是将以质量％计含有6.5～10.0％的Ni的高Ni钢板彼此焊接接合而成的焊接接头，焊接金属部具有耐高温裂纹性优异，高强度且优异的低温韧性，并且焊接结合部的低温韧性也优异。
应予说明，这里所述的焊接金属部的“高强度”是指常温屈服强度(0.2％耐力)WYS为400MPa以上，并且常温拉伸强度WTS为660MPa以上的情况。另外，这里的焊接金属部、焊接结合部的“低温韧性优异”是指试验温度：－196℃下的夏比冲击试验的吸收能量vE-196为27J以上的情况。
本发明人等为了实现上述的目的，首先针对在焊接金属组成包含13质量％以上的Mn，在极低温度下也成为奥氏体组织的焊接金属后，进一步给焊接金属的高温裂纹带来的各种重要因素反复进行了深入的探讨。其结果发现为了含有13质量％以上的Mn而抑制成为奥氏体组织的焊接金属的高温裂纹，需要将Cr限制在4.0质量％以下。并且发现如果在焊接金属中含有Cr超过4.0质量％时，碳化物(Cr23C6)在奥氏体晶界析出，该晶界发生脆化，所以因在焊接时导入的热变形导致开口，发生高温裂纹。
另外，对焊接金属在极低温度下成为奥氏体组织的情况下的、对焊接结合部的低温特性带来影响的各种重要因素反复进行了深入的研究。而且，对于在极低温度下进行试验的各种夏比冲击试验片，观察到破坏的传播路径。其结果发现在吸收能量vE-196为27J以上的低温韧性优异的焊接结合部中，针对破坏在焊接金属中传播的情况，吸收能量vE-196小于27J的低温韧性降低的焊接结合部中，破坏在焊接热影响部中传播。这是因为：在高Mn钢的母材部中，通过热处理(淬火回火处理)进行微观组织的构造，通过该热处理来确保极低温度韧性，但在焊接热影响部中，由于微观组织粗大化，因此极低温度韧性降低，另一方面，是因为：在含有13质量％以上的Mn且组织为奥氏体组织的焊接金属部中，保持优异的低温韧性的状态。
基于上述情况，进一步重复进行了研究，其结果发现为了得到破坏不仅在焊接接头的焊接热影响部传播而且在焊接金属部传播的、具有优异的低温韧性的焊接结合部，焊接金属部的0.2％耐力WPS和钢板(母材部)的屈服强度BYS满足下述(1)式，
[WPS]≤[BYS]－100MPa……(1)
这里，WPS：焊接金属部的0.2％耐力(MPa)、BYS：钢板(母材部)的屈服强度(MPa))，并且焊接金属部的拉伸强度WTS与钢板(母材部)的拉伸强度BTS满足下述(2)式，
[WTS]≤[BTS]+100MPa……(2)
这里，以满足WTS：焊接金属的拉伸强度(MPa)，BTS：钢板(母材部)的拉伸强度(MPa))的方式，将焊接输入热量设为0.5～6.0kJ/mm，调整焊接金属的强度很有效。
本发明基于上述的情况，进一步实施探讨而完成。本发明的主旨如下所述。
[1]一种焊接接头，其特征在于，是钢板彼此介由焊接金属部而焊接接合的焊接接头，
将上述钢板制成具有如下的钢板组成的钢板，
即钢板组成以质量％计，包含：
C：0.02～0.20％、Si：0.05～0.50％，
Mn：0.10～1.80％、P：0.030％以下，
S：0.030％以下、Ni：6.5～10.0％，
N：0.010％以下、O：0.010％以下，
并且，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成；
上述焊接金属部具有如下的焊接金属部组成和0.2％耐力WPS：400MPa以上、且拉伸强度WTS：660MPa以上的拉伸特性，
所述焊接金属部以质量％计，包含：
C：0.10～0.80％、Si：0.10～1.00％，
Mn：13.0～25.0％、P：0.030％以下，
S：0.030％以下、Ni：1.0～12.0％，
Cr：0.4～3.8％、Mo：0.1～5.0％，
N：0.080％以下、O：0.100％以下，
并且，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成；
并且，上述钢板的屈服强度BYS和上述焊接金属部的0.2％耐力WPS满足下述(1)式，
[WPS]≤[BYS]－100MPa……(1)
其中，WPS：焊接金属部的0.2％耐力(MPa)、BYS：钢板的屈服强度(MPa)，
另外，上述钢板的拉伸强度BTS和上述焊接金属部的拉伸强度WTS满足下述(2)式，
[WTS]≤[BTS]+100MPa……(2)
这里，WTS：焊接金属部的拉伸强度(MPa)，BTS：钢板的拉伸强度(MPa)。
[2]根据[1]所述的焊接接头，其特征在于，制成在上述焊接金属部组成的基础上进一步以质量％计含有如下成分的焊接金属部组：
选自下述的(i)和(ii)中的1种以上：(i)V：1.0％以下、Ti：1.0％以下、Nb：1.0％以下以及W：1.0％以下中的1种或者2种以上；以及(ii)Cu：2.0％以下，Al：1.0％以下，Ca：0.010％以下以及REM：0.020％以下中的1种或者2种以上。
[3]根据[1]或[2]所述的焊接接头，其特征在于，制成在上述钢板组成之外进一步以质量％计含有如下成分的钢板组成：
选自下述(iii)和(iv)中的1种以上：(iii)Cu：0.5％以下、Al：0.1％以下、Cr：1.0％以下、Mo：1.0％以下、V：0.2％以下、Nb：0.2％以下以及Ti：0.2％以下中的1种或者2种以上；以及(iv)B：0.005％以下、Ca：0.005％以下以及REM：0.020％以下中的1种或者2种以上。
[4]一种低温韧性优异的焊接接头的制造方法，其特征在于，是对钢板彼此进行使用了实心焊丝的气体金属电弧焊接形成焊接金属部而得到焊接接头的焊接接头的制造方法，
将上述钢板制成具有如下的钢板组成的钢板，
所述钢板组成以质量％计含有：
C：0.02～0.20％、Si：0.05～0.50％，
Mn：0.10～1.80％、P：0.030％以下，
S：0.030％以下、Ni：6.5～10.0％，
N：0.010％以下、O：0.010％以下，
且剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成；
将上述实心焊丝制成具有包含如下的成分且剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成的焊丝组成的焊丝，
C：0.15～1.00％、Si：0.15～1.10％，
Mn：17.0～30.0％、P：0.030％以下，
S：0.030％以下、Ni：0.2～13.0％，
Cr：0.4～3.8％、Mo：0.1～5.0％，
N：0.060％以下、O：0.020％以下；
并且，将上述气体金属电弧焊接的焊接条件调整为1个焊接输入热量成为0.5～6.0kJ/mm，由此使上述焊接金属部具有以质量％计包含如下成分且剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成的焊接金属部组成和0.2％耐力WPS：400MPa以上、且拉伸强度WTS：660MPa以上的拉伸特性，
C：0.10～0.80％、Si：0.10～1.00％，
Mn：13.0～25.0％、P：0.030％以下，
S：0.030％以下、Ni：1.0～12.0％，
Cr：0.4～3.8％、Mo：0.1～5.0％，
N：0.080％以下、O：0.100％以下；
并且，使上述焊接金属部的0.2％耐力WPS与上述钢板的屈服强度BYS的关系满足下(1)式，
[WPS]≤[BYS]－100MPa……(1)
这里，WPS：焊接金属部的0.2％耐力(MPa)，BYS：钢板的屈服强度(MPa))，
并且，使上述焊接金属部的拉伸强度WTS与上述钢板的拉伸强度BTS的关系满足下述(2)式，
[WTS]≤[BTS]+100MPa……(2)
这里，以分别满足WTS：焊接金属部的拉伸强度(MPa)、BTS：钢板的拉伸强度(MPa))。
[5]根据[4]所述的焊接接头的制造方法，其中，制成如下的焊丝组成：在上述焊丝组成之外进一步以质量％计含有选自下述的(v)和(vi)中的1种以上：(v)V：1.0％以下、Ti：1.0％以下、Nb：1.0％以下以及W：1.0％以下中的1种或者2种以上；以及(vi)Cu：2.0％以下、Al：1.0％以下、Ca：0.010％以下以及REM：0.020％以下中的1种或者2种以上；并且，制成如下的焊接金属部组成：在上述焊接金属部组成的基础上进一步以质量％计含有选自下述的(i)和(ii)中的1种以上：(i)V：1.0％以下、Ti：1.0％以下、Nb：1.0％以下以及W：1.0％以下中的1种或者2种以上；以及(ii)Cu：2.0％以下、Al：1.0％以下、Ca：0.010％以下以及REM：0.020％以下中的1种或者2种以上。
[6]根据[4]或[5]所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，制成如下的钢板组成：在上述钢板组成的基础上进一步以质量％计含有选自下述的(iii)和(iv)中的1种以上：(iii)Cu：0.5％以下、Al：0.1％以下、Cr：1.0％以下、Mo：1.0％以下、V：0.2％以下、Nb：0.2％以下以及Ti：0.2％以下中的1种或者2种以上；以及(iv)B：0.005％以下、Ca：0.005％以下以及REM：0.020％以下中的1种或者2种以上。
发明效果
根据本发明，能够不使用高价的Ni基焊接材料，也不发生高温裂纹，容易制成具有高强度和优异的低温韧性的焊接接头，起到产业上特殊的效果。
另外，根据本发明，可以提供一种具有高强度和优异的低温韧性的焊接接头。
具体实施方式
[焊接接头]
本发明的焊接接头是以质量％计将以C：0.02～0.20％、Si：0.05～0.50％、Mn：0.10～1.80％、Ni：6.5～10.0％作为基本组成的高Ni钢板彼此介由焊接金属部进行焊接接合而成的焊接接头。被焊接接合的高Ni钢板可以是2块或者2块以上的多块。应予说明，以下，组成中的质量％仅以％表述。
＜高Ni钢板＞
作为母材(被焊接材料)使用的高Ni钢板具有包含以质量％计含有C：0.02～0.20％、Si：0.05～0.50％、Mn：0.10～1.80％、P：0.030％、S：0.030％以下、Ni：6.5～10.0％、N：0.010％以下、O：0.010％以下且剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成的钢板组成。应予说明，根据需要，除了上述的成分以外，可以添加合金元素作为选择元素。作为选择元素，可以例示能够期待强度、韧性的提高的、选自Cu：0.5％以下、Al：0.1％以下、Cr：1.0％以下、Mo：1.0％以下、V：0.2％以下、Nb：0.2％以下以及Ti：0.2％以下的1种或者2种以上和/或能够期待韧性的提高的、选自B：0.005％以下、Ca：0.005％以下以及REM：0.020％以下中的1种或者2种以上。
＜焊接金属部＞
并且，本发明的焊接接头的焊接金属部具有以质量％计包含C：0.10～0.80％、Si：0.10～1.00％、Mn：13.0～25.0％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Ni：1.0～12.0％、Cr：0.4～3.8％、Mo：0.1～5.0％、N：0.080％以下、O：0.100％以下，且剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成的组成(焊接金属部组成)。
首先，对于焊接金属部的组成的限定理由进行说明。
C：0.10～0.80％
C是使奥氏体稳定化的元素，另外，是具有通过固溶强化而使焊接金属的强度上升的作用的元素。为了得到这样的效果，需要含有0.10％以上。然而，如果含有超过0.80％，则容易发生焊接时的高温裂纹。因此，C限定为0.10～0.80％的范围。应予说明，优选为0.15％以上。并且，优选为0.60％以下。
Si：0.10～1.00％
Si通过抑制碳化物的析出，从而使C固溶于奥氏体，使奥氏体稳定化。为了得到这样的效果，需要含有0.10％以上。然而，如果含有超过1.00％，则Si在凝固时偏析，在凝固池界面生成液相，降低耐高温裂纹性。因此，Si限定于0.10～1.00％的范围。应予说明，优选为0.20％以上。并且优选为0.90％以下。
Mn：13.0～25.0％
Mn是廉价地使奥氏体相稳定化的元素，在本发明中，需要含有13.0％以上。在Mn小于13.0％时，奥氏体的稳定度不足，因此在焊接金属中生成硬质的马氏体相，韧性降低。另一方面，如果Mn超过25.0％，则在凝固时发生过度的Mn偏析，导致高温裂纹。因此，Mn限制在13.0～25.0％的范围。应予说明，优选为15.0％以上。并且优选为22.0％以下。
P：0.030％以下
P是在结晶晶界偏析，诱发高温裂纹的元素，在本发明中优选尽可能减少，如果为0.030％以下，则能够允许。因此，P限定为0.030％以下。应予说明，过度的减少导致精炼成本的高涨。因此，P优选调整为0.002％以上。
S：0.030％以下
S是在结晶晶界偏析，诱发高温裂纹的元素，在本发明中，优选尽可能减少，如果为0.030％以下，则可以允许。因此，S限定为0.030％以下。应予说明，过度的减少导致精炼成本的高涨。因此，S优选调整为0.001％以上。
Ni：1.0～12.0％
Ni是强化奥氏体晶界的元素，通过控制晶界的脆化，从而抑制高温裂纹的发生。为了得到这样的效果，需要含有1.0％以上。另外，Ni也具有使奥氏体相稳定化的效果。然而，Ni是高价的元素，含有超过12.0％在经济上是不利的。因此，Ni限定在1.0～12.0％的范围。应予说明，优选为2.0％以上。并且优选为11.0％以下。
Cr：0.4～3.8％
Cr是在极低温度下作为使奥氏体相稳定化的元素发挥作用，提高焊接金属的低温韧性(极低温度韧性)。另外，Cr也具有提高焊接金属的强度的作用。另外，Cr对减少固液共存温度范围，并抑制高温裂纹的发生有效地发挥作用。并且，Cr为了提高焊接金属的耐腐蚀性有效地发挥作用。为了得到这样的效果，需要含有0.4％以上。Cr小于0.4％时，无法确保上述的效果。另一方面，如果含有超过3.8％，则在晶界析出Cr碳化物，晶界发生脆化，其因在焊接时导入的热变形开口，发生高温裂纹。因此，Cr限定在0.4～3.8％的范围。应予说明，优选为0.6％以上。并且优选为3.5％以下。
Mo：0.1～5.0％
Mo是强化奥氏体晶界的元素，通过抑制晶界的脆化，从而抑制高温裂纹的发生。应予说明，Mo也具有通过使焊接金属固化而提高耐磨耗性的作用。为了得到这样的效果，需要含有0.1％以上。另一方面，如果含有超过5.0％，则晶粒内过于固化，晶界相对变弱，发生高温裂纹。因此，Mo限定为0.1～5.0％的范围。应予说明，优选为0.5％以上。并且优选为4.0％以下。
O：0.100％以下
O(氧)是不可避免地混入的元素，在焊接金属中，形成Al系氧化物、Si系氧化物，有助于凝固组织的粗大化抑制。这样的效果由于含有0.003％以上而变得显著，因此优选含有0.003％以上，超过0.100％大量含有时，氧化物的粗大化显著。因此，O(氧)限定为0.100％以下。应予说明，优选为0.003％以上。并且优选为0.060％以下。
N：0.080％以下
N是不可避免地混入的元素，与C同样地有效地有助于焊接金属的强度提高，并且使奥氏体相稳定化，稳定地提高极低温度韧性的元素。这样的效果因含有0.003％以上变得显著，因此优选含有0.003％以上。然而，如果含有超过0.080％，则形成氮化物，低温韧性降低。因此，N限定在0.080％以下。应予说明，更优选为0.004％以上。并且优选为0.060％以下。
上述的成分是本发明焊接接头的焊接金属部的基本的成分，在本发明中，除了上述的基本的成分之外，作为任意的选择成分，根据需要，可以含有选自V：1.0％以下、Ti：1.0％以下、Nb：1.0％以下以及W：1.0％以下中的1种或者2种以上和/或选自Cu：2.0％以下、Al：1.0％以下、Ca：0.010％以下以及REM：0.020％以下中的1种或者2种以上。
选自V：1.0％以下、Ti：1.0％以下、Nb：1.0％以下以及W：1.0％以下中的1种或者2种以上
V、Ti、Nb以及W均是碳化物形成元素，是在奥氏体粒内使微细的碳化物析出而有助于焊接金属的强度增加的元素，根据需要进行选择，可以含有1种或者2种以上。
V是碳化物形成元素，在奥氏体粒内使微细的碳化物析出，有助于焊接金属的强度提高。为了得到这样的效果，V优选含有0.001％以上。然而，如果含有超过1.0％，则过多的碳化物成为破坏的发生起点，因此低温韧性降低。因此，在含有的情况下，V优选限定为1.0％以下。应予说明，更优选为0.002％以上。另外，更优选为0.600％以下。
另外，Ti与V同样地是碳化物形成元素，使微细的碳化物析出，并有助于焊接金属的强度提高。为了得到这样的效果，Ti优选含有0.001％以上。然而，如果含有超过1.0％，则过多的碳化物成为破坏的发生起点，因此低温韧性降低。因此，在含有的情况下，Ti优选限定为1.0％以下。应予说明，更优选为0.002％以上。另外，更优选为0.600％以下。
另外，Nb也与V、Ti同样地是碳化物形成元素，使微细的碳化物析出，并有助于焊接金属的强度提高。为了得到这样的效果，Nb优选含有0.001％以上。然而，如果含有超过1.0％，则过多的碳化物成为破坏的发生起点，因此低温韧性降低。因此，在含有的情况下，Nb优选限定为1.0％以下。应予说明，更优选为0.002％以上。另外，更优选为0.600％以下。
另外，W与V、Ti、Nb同样地是碳化物形成元素，使微细的碳化物析出，有助于焊接金属的强度提高。为了得到这样的效果，W优选含有0.001％以上。然而，如果含有超过1.0％，则过多的碳化物成为破坏的发生起点，因此低温韧性降低。因此，在含有的情况下，W优选限定为1.0％以下。应予说明，更优选为0.002％以上。另外，更优选为0.600％以下。
选自Cu：2.0％以下、Al：1.0％以下、Ca：0.010％以下以及REM：0.020％以下中的1种或者2种以上
Cu是有助于奥氏体稳定化的元素，Al是作为脱氧剂发挥作用的元素，并且，Ca、REM是有助于抑制高温裂纹的元素，可以根据需要选择性地含有。
Cu：2.0％以下
Cu是使奥氏体相稳定化的元素，为了得到这样的效果，优选含有0.01％以上。然而，如果大量含有超过2.0％，则在奥氏体晶界生成低熔点的液相，因此发生高温裂纹。因此，在含有的情况下，优选Cu限定在2.0％以下。应予说明，更优选为0.02％以上。另外，更优选为1.6％以下。
Al：1.0％以下
Al作为脱氧剂发挥作用，具有提高熔融金属的粘性，稳定地保持焊珠状，减少溅射的发生的重要的作用。另外，Al减少固液共存温度范围，有助于抑制焊接金属的高温裂纹发生。这样的效果含有0.001％以上很显著，因此优选含有0.001％以上。然而，含有超过1.0％时，熔融金属的粘性变得过高，反之溅射的增加、焊珠不扩散导致融合不良等的缺陷会增加。因此，在含有的情况下，Al优选限定在1.0％以下的范围。应予说明，更优选为0.002％以上。另外，更优选为0.8％以下。
Ca：0.010％以下和REM：0.020％以下中的1种或者2种
Ca、REM均是有助于抑制高温裂纹的元素。Ca通过在熔融金属中与S结合，形成高熔点的硫化物CaS，从而抑制高温裂纹。这样的效果因含有0.001％以上而变得显著。另一方面，如果含有超过0.010％，则焊接时电弧发生干扰，难以进行稳定的焊接。因此，在含有的情况下，Ca优选限定在0.010％以下。应予说明，更优选为0.002％以上。另外，更优选为0.008％以下。
REM是强力的脱氧剂，在焊接金属中以REM氧化物的形态存在。REM氧化物因成为凝固时的核生成位点，从而使焊接金属的凝固形态变化，有助于高温裂纹的抑制。这样的效果因含有0.001％以上而变得显著。然而，如果含有超过0.020％，则电弧的稳定性降低。因此，在含有的情况下，REM优选限定在0.020％以下。应予说明，更优选为0.002％以上。另外，更优选为0.016％以下。
上述成分以外的剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。应予说明，作为不可避免的杂质，可例示Bi、Sn、Sb等，如果合计为0.2％以下，则可以允许。
上述的组成的焊接金属部是具有0.2％耐力WPS：400MPa以上、拉伸强度WTS：660MPa以上的拉伸特性的高强度，且具有优异的低温韧性的焊接金属部。
将焊接条件调整为在上述的焊接金属部组成的范围内且焊接金属部的0.2％耐力WPS与钢板的屈服强度BYS的关系满足下述(1)式：
[WPS]≤[BYS]－100MPa……(1)
并且，焊接金属的拉伸强度WTS与钢板的拉伸强度BTS的关系满足下述(2)式：
[WTS]≤[BTS]+100MPa……(2)
具体而言，将焊接条件调整为1个焊道的焊接输入热量为0.5～6.0kJ/mm。
应予说明，如果是均满足上述(1)和(2)的焊接金属部，则焊接结合部中的破坏在焊接金属部侧发生，示出高吸收能量，成为低温韧性(极低温度韧性)优异的焊接结合部。
[焊接接头的制造方法]
接着，对本发明的焊接接头的优选的制造方法进行说明。
首先，作为被焊接材料，准备2块或者其以上的多块的具有所希望的板厚且具有上述的钢板组成的高Ni钢板。并且，以准备的钢板彼此形成规定的斜面形状的方式进行斜面加工。对于所形成的斜面形状，不需要特别限定，但作为焊接结构物，可以例示普通的レ斜面、V斜面等。
接着，使斜面加工的钢板彼此接合，使用焊接材料(实心焊丝)进行焊接，介由多层焊接金属部的形成进行焊接接合，制造焊接接头。
＜焊接法＞
所使用的焊接法只要能够形成具有所希望的特性的焊接金属部(多层)即可，不需要特别限定，为了形成具有所希望的强度、优异的低温韧性的焊接金属部和粘接部，优选为1个焊道输入热量：0.5～6.0kJ/mm的多层埋气体金属电弧焊接。另外，作为所使用的焊接材料，只要是能够形成上述的焊接金属部的焊接材料即可，不需要特别限定。
＜焊接材料＞
另外，对于使用的焊接材料(实心焊丝)的优选的制造方法进行说明。
在本发明中使用的实心焊丝中，常用的焊接用实心焊丝的制造方法均可以应用。
使用的实心焊丝优选具有如下的组成的焊丝，所述组成以能够形成上述的焊接金属部的方式包含C：0.15～1.00％、Si：0.15～1.10％、Mn：17.0～30.0％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Ni：0.2～13.0％、Cr：0.4～3.8％、Mo：0.1～5.0％、N：0.060％以下、O：0.020％以下作为基本的元素，或者进一步可以含有任意的合金元素作为选自V：1.0％以下、Ti：1.0％以下、Nb：1.0％以下以及W：1.0％以下中的1种或者2种以上，和/或选自Cu：2.0％以下、Al：1.0％以下、Ca：0.010％以下以及REM：0.020％以下中的1种或者2种以上，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。
对上述的具有焊丝组成的钢水依次进行如下的工序：利用电炉、真空溶解炉等常用的熔炼方法进行熔炼，铸造成规定形状的铸模等得到钢块等的钢坯材的铸造工序；接着，将得到的钢块等钢坯材加热到规定的温度的加热工序；以及对被加热的钢坯材实施热轧，得到规定形状的棒状体的热轧工序。优选接着对得到的棒状体进行多次冷轧(冷拉丝加工)，根据需要实施退火，得到所希望尺寸的焊丝的冷轧工序。应予说明，退火优选在退火温度：1000～1200℃下进行。
以下，基于实施例，进一步对本发明进行说明。
实施例
首先，作为试验板，准备具有表1所示的钢板组成的、板厚：30mm的高Ni钢板。应予说明，使用从钢板的板厚中央部位置采取的JIS Z 2241所规定的10号试验片，在常温下进行拉伸试验。将得到的钢板的拉伸特性(屈服强度BYS、拉伸强度BTS)一并标注于表1。
接着，制成焊接材料(实心焊丝)。
对表2所示的组成(焊丝组成)的钢水利用真空溶解炉进行熔炼，铸造而得到钢块(100kgf)。将得到的钢块加热到1200℃后，实施热轧，得到棒状的钢坯材。接着，对得到的棒状的钢坯材进一步隔着退火实施多次的冷轧(冷拉丝)，得到1.2mmφ的焊接用实心焊丝。
接着，在所准备的试验板(高Ni钢板：板厚30mm×宽度150mm×长度400mm)能够形成レ斜面(斜面角度：45°)的方式，实施斜面加工。并且，在该斜面内，将得到的焊接用实心焊丝作为焊接材料，在保护气体中，进行气体金属电弧焊接，形成多层盛的焊接金属部，得到焊接接头。应予说明，焊接条件是以向下形态由电流：150～450A(DCEP)、电压：20～40V、焊接速度：15～60cm/min、焊道间温度：100～200℃、保护气体：80％Ar－20％CO2构成的条件。应予说明，为了焊接金属的强度调整，在本发明例中将1个焊道的焊接输入热量调整在0.5～6.0kJ/mm的范围(参照表3)。焊接时的气温为18℃，湿度为40％。
从得到的焊接接头的焊接金属部的板厚和宽度中央位置的φ10mm的范围，采取分析用试验片，通过化学分析来分析焊接金属部的化学成分。将得到的结果示于表3。
接着，对于得到的焊接接头的焊接金属部和焊接热影响部，使用光学显微镜(倍率：100倍)进行观察，调查焊接裂纹(高温裂纹)的有无。在利用焊接金属部看到裂纹的情况下，将焊接裂纹评价为“有”，在没有看到裂纹的情况下，将焊接裂纹评价为“无”。
另外，从得到的焊接接头的焊接金属部的板厚和宽度中央位置，基于JIS Z 2241的规定，采取14A号拉伸试验片(平行部直径12.5mmφ)，在常温下实施拉伸试验，求出焊接金属部的强度(0.2％耐力WPS，拉伸强度WTS)。应予说明，拉伸试验各实施3根，将其平均值作为该焊接金属部的强度。
应予说明，使用得到的焊接金属部的0.2％耐力WPS、拉伸强度WTS和表1所示的钢板的屈服强度BYS、拉伸强度BTS，分别算出(1)式和(2)式的右边值、左边值，将满足(1)式、(2)式的情况设定为“〇”，将不满足(1)式、(2)式的情况评价为“×”。
另外，从得到的焊接接头采取夏比冲击试验片(V缺口：10mm厚)，基于JIS Z 2242的规定，在试验温度：－196℃下实施夏比冲击试验，求出试验温度：－196℃的吸收能量E-196(J)。试验片将焊接金属部测定用和焊接结合部测定用设为各3根，将该各平均值设为该焊接接头的焊接金属部和焊接结合部的各吸收能量E-196。应予说明，两个夏比冲击试验片在该试验片厚度的中心位置从钢板表面起在板厚方向为7mm的位置的方式进行选取。并且，焊接金属部测定用和焊接结合部测定用的夏比冲击试验片的缺口位置分别采取焊接金属部宽度方向中央位置和焊接结合部。
另外，对于试验后的夏比冲击试验片中的缺口位置为焊接结合部的试验片，切断夏比冲击试验片的厚度中央位置后，将切断面利用2％硝酸钠腐蚀，对该切断面利用光学显微镜(倍率：50倍)，观察从缺口发生的开裂是否在焊接金属部、热影响部(HAZ)中的任一者传播，调查来自缺口的破坏传播路径。
将得到的结果示于表4。
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在本发明例中均没有看到焊接裂纹(高温裂纹)的发生。另外，在本发明例中，得到的焊接金属部均具有常温下的屈服强度(0.2％耐力)为400MPa以上，拉伸强度为660MPa以上的高强度，并且试验温度：－196℃的夏比冲击试验的吸收能量vE-196为27J以上这样的优异的低温韧性。另外，焊接结合部也具有吸收能量vE-196为27J以上优异的低温韧性。因此，得到的焊接接头可以说是高强度且低温韧性优异的焊接接头。
另一方面，在脱离本发明的范围的比较例中，发生了焊接裂纹，或者焊接金属部的强度不足，或者焊接金属部的低温韧性降低，或者焊接结合部的低温韧性降低，无法得到所希望的焊接接头。
应予说明，焊接金属部的0.2％耐力满足(1)式和/或焊接金属部的拉伸强度不满足(2)式的比较例中，开裂的传播路径(开裂扩散位置)成为热影响部(HAZ部)，低温韧性降低。在焊接金属部的0.2％耐力满足(1)式以及焊接金属部的拉伸强度满足(2)式的情况下，开裂的传播路径成为焊接金属部。

Claims (6)

1.一种焊接接头，其特征在于，是钢板彼此介由焊接金属部而焊接接合的焊接接头，其中，
将所述钢板制成具有如下的钢板组成的钢板，
即，钢板组成以质量％计，含有：
C：0.02～0.20％、Si：0.05～0.50％，
Mn：0.10～1.80％、P：0.030％以下，
S：0.030％以下、Ni：6.5～10.0％，
N：0.010％以下、O：0.010％以下，
且剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成；
并且，所述焊接金属部具有如下的焊接金属部组成，且具有0.2％耐力WPS：400MPa以上、拉伸强度WTS：660MPa以上的拉伸特性，
所述焊接金属部以质量％计，含有：
C：0.10～0.80％、Si：0.10～1.00％，
Mn：13.0～25.0％、P：0.030％以下，
S：0.030％以下、Ni：1.0～12.0％，
Cr：0.4～3.8％、Mo：0.1～5.0％，
N：0.080％以下、O：0.100％以下，
且剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成；
并且，所述钢板的屈服强度BYS和所述焊接金属部的0.2％耐力WPS满足下述(1)式，另外，所述钢板的拉伸强度BTS和所述焊接金属部的拉伸强度WTS满足下述(2)式，
[WPS]≤[BYS]－100MPa……(1)
[WTS]≤[BTS]+100MPa……(2)
其中，WPS：焊接金属部的0.2％耐力，单位为MPa，WTS：焊接金属部的拉伸强度，单位为MPa，
BYS：钢板的屈服强度，单位为MPa，BTS：钢板的拉伸强度，单位为MPa。
2.根据权利要求1所述的焊接接头，其特征在于，制成如下的焊接金属部组成即在所述焊接金属部组成的基础上进一步以质量％计含有选自下述(i)和(ii)中的1种以上：(i)V：1.0％以下、Ti：1.0％以下、Nb：1.0％以下以及W：1.0％以下中的1种或者2种以上；以及(ii)Cu：2.0％以下、Al：1.0％以下、Ca：0.010％以下以及REM：0.020％以下中的1种或者2种以上。
3.根据权利要求1或2所述的焊接接头，其特征在于，制成如下的钢板组成即在所述钢板组成的基础上进一步以质量％计含有选自下述的(iii)和(iv)中的1种以上：(iii)Cu：0.5％以下、Al：0.1％以下、Cr：1.0％以下、Mo：1.0％以下、V：0.2％以下、Nb：0.2％以下以及Ti：0.2％以下中的1种或者2种以上；以及(iv)B：0.005％以下，Ca：0.005％以下以及REM：0.020％以下中的1种或者2种以上。
4.一种低温韧性优异的焊接接头的制造方法，其特征在于，对钢板彼此进行使用实心焊丝的气体金属电弧焊接，形成焊接金属部而得到焊接接头，
将所述钢板制成具有如下的钢板组成的钢板，
即，所述钢板组成以质量％计，含有：
C：0.02～0.20％、Si：0.05～0.50％，
Mn：0.10～1.80％、P：0.030％以下，
S：0.030％以下、Ni：6.5～10.0％，
N：0.010％以下、O：0.010％以下，
且剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成；
并且，将所述实心焊丝制成具有如下焊丝组成的焊丝，
即，所述焊丝组成以质量％计，含有
C：0.15～1.00％、Si：0.15～1.10％，
Mn：17.0～30.0％、P：0.030％以下，
S：0.030％以下、Ni：0.2～13.0％，
Cr：0.4～3.8％、Mo：0.1～5.0％，
N：0.060％以下、O：0.020％以下，
且剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成；
并且，将所述气体金属电弧焊接的焊接条件调整为1个焊接输入热量为0.5～6.0KJ/mm，使所述焊接金属部具有如下的焊接金属部组成且具有0.2％耐力WPS：400MPa以上、拉伸强度WTS：660MPa以上的拉伸特性，
所述焊接金属部组成以质量％计，含有：
C：0.10～0.80％、Si：0.10～1.00％，
Mn：13.0～25.0％、P：0.030％以下，
S：0.030％以下、Ni：1.0～12.0％，
Cr：0.4～3.8％、Mo：0.1～5.0％，
N：0.080％以下、O：0.100％以下，
且剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成；
使所述焊接金属部的0.2％耐力WPS与所述钢板的屈服强度BYS的关系满足下述(1)式，另外，使所述焊接金属部的拉伸强度WTS与所述钢板的拉伸强度BTS的关系满足下述(2)式，
[WPS]≤[BYS]－100MPa……(1)
[WTS]≤[BTS]+100MPa……(2)
其中，WPS：焊接金属部的0.2％耐力，单位为MPa，WTS：焊接金属部的拉伸强度，单位为MPa，
BYS：钢板的屈服强度，单位为MPa，BTS：钢板的拉伸强度，单位为MPa。
5.根据权利要求4所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，将焊丝组成制成在所述焊丝组成的基础上进一步以质量％计含有选自下述的(v)和(vi)的1种以上：(v)V：1.0％以下、Ti：1.0％以下、Nb：1.0％以下以及W：1.0％以下中的1种或者2种以上；以及(vi)Cu：2.0％以下、Al：1.0％以下、Ca：0.010％以下以及REM：0.020％以下中的1种或者2种以上；并且，将焊接金属部组成制成在所述焊接金属部组成的基础上进一步以质量％计含有选自下述的(i)和(ii)中的1种以上：(i)V：1.0％以下、Ti：1.0％以下、Nb：1.0％以下以及W：1.0％以下中的1种或者2种以上；以及(ii)Cu：2.0％以下、Al：1.0％以下、Ca：0.010％以下以及REM：0.020％以下中的1种或者2种以上。
6.根据权利要求4或5所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，将钢板组成制成在所述钢板组成的基础上进一步以质量％计含有选自下述的(iii)和(iv)中的1种以上：(iii)Cu：0.5％以下、Al：0.1％以下、Cr：1.0％以下、Mo：1.0％以下、V：0.2％以下，Nb：0.2％以下以及Ti：0.2％以下中的1种或者2种以上；以及(iv)B：0.005％以下、Ca：0.005％以下和REM：0.020％以下中的1种或者2种以上。
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