JP2009248095A

JP2009248095A - Ｎｉ基溶接材料を用いた溶接方法

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Publication number: JP2009248095A
Application number: JP2008095159A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Morishima; 島康雄森; Hidenori Takahashi; 橋英則高; Tomoji Tanabe; 邊友治田; Takahito Kato; 藤隆仁加; Yoshinori Katayama; 山義紀片; Satoru Asai; 井知浅; Wataru Kono; 野渉河
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-04-01
Filing date: 2008-04-01
Publication date: 2009-10-29

Abstract

【課題】耐延性低下割れ性能が良好なＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７Ａからなる溶接材料を用いた場合に、溶接部における割れの発生を回避することができるＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法を提供する。
【解決手段】Ｎｉ基溶接材料を用いた溶接方法が提供される。この溶接方法において、まず鋼材１に対してＥＲＮｉＣｒ−３からなる溶接材料を用いて溶接を施して鋼材１上に溶接ルート部初層３が形成される。この溶接ルート部初層３上にＣｒ含有量が３０％のＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７ＡからなるＮｉ基溶接材料により溶接が施されて、溶接部２が形成される。
【選択図】図１

Description

本発明はＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法に係り、とりわけ溶接部における割れの発生を回避することができるＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法に関する。

沸騰水型原子炉の圧力容器の内面溶接や、制御棒駆動機構スタブチューブやシュラウドサポートの溶接部にはＮｉ基溶接材料が使用されており、現在Ｎｉ基溶接材料としてＣｒ含有量が約２０％のＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉＣｒ−３が使用されている。一方、原子炉の運転期間の延長等により、更なる高耐食性を有する材料として、Ｃｒ含有量が約３０％のＮｉ基溶接材料の使用が検討されており、このうち、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系合金であるＡＳＭＥ規格、ＳＦＡ−５．１４、ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７、およびＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７Ａ（表１参照）を用いることが考えられている（特許文献１および特許文献２参照）。
特許第３３８２８３４公報特開２００３−３１１４７３公報

このうちＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７Ａからなる溶接材料は、延性低下割れ防止を目的にＢ、及びＺｒが更に添加されている。このＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７Ａからなる溶接材料は一般的にＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７と比較して、耐延性低下割れ性能が良好であるが、凝固割れに対する感受性は高く、特に異材との溶接では希釈の影響の出る領域で顕著になる傾向がある。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、耐延性低下割れ性能が良好なＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７Ａからなる溶接材料を用いた場合でも、溶接部における割れの発生を回避することができるＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法を提供することを目的とする。

本発明は、Ｎｉ基溶接材料を鋼材に対して溶接するＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法において、鋼材に対してＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉＣｒ−３からなる溶接材料により溶接を施して鋼材上に溶接ルート部初層を形成する工程と、溶接ルート部初層上に、Ｃｒ含有量が３０％のＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７ＡからなるＮｉ基溶接材料により溶接を施して溶接部を形成する工程と、を備えたことを特徴とするＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法である。

本発明は、Ｎｉ基溶接材料を鋼材に対して溶接するＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法において、鋼材に対してＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７からなる溶接材料により溶接を施して鋼材上に溶接ルート部初層を形成する工程と、溶接ルート部初層上に、Ｃｒ含有量が３０％のＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７ＡからなるＮｉ基溶接材料により溶接を施して溶接部を形成する工程と、を備えたことを特徴とするＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法である。

本発明は、Ｎｉ基溶接材料を鋼材に対して溶接するＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法において、鋼材に対してＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉＣｒ−３をバタリングして鋼材の開先面にバタリング層を形成する工程と、バタリング層上に、Ｃｒ含有量が３０％のＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７ＡからなるＮｉ基溶接材料により溶接を施して溶接部を形成する工程と、を備えたことを特徴とするＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法である。

本発明は、Ｎｉ基溶接材料を鋼材に対して溶接するＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法において、鋼材に対してＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７をバタリングして鋼材の開先面にバタリング層を形成する工程と、バタリング層上に、Ｃｒ含有量が３０％のＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７ＡからなるＮｉ基溶接材料により溶接を施して溶接部を形成する工程と、を備えたことを特徴とするＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法である。

本発明は、Ｎｉ基溶接材料を鋼材に設けられた鋼製溶接部に対して肉盛溶接するＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法において、鋼材に設けられた鋼製溶接部に対してＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉＣｒ−３からなる溶接材料により溶接を施して鋼製溶接部上に肉盛溶接部初層を形成する工程と、肉盛溶接部初層上にＣｒ含有量が３０％のＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７ＡからなるＮｉ基溶接材料により肉盛溶接を施して肉盛溶接部を形成する工程と、を備えたことを特徴とするＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法である。

本発明は、Ｎｉ基溶接材料を鋼材に設けられた鋼製溶接部に対して肉盛溶接するＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法において、鋼材に設けられた鋼製溶接部に対してＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７からなる溶接材料により溶接を施して鋼製溶接部上に肉盛溶接部初層を形成する工程と、肉盛溶接部初層上にＣｒ含有量が３０％のＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７ＡからなるＮｉ基溶接材料により肉盛溶接を施して肉盛溶接部を形成する工程と、を備えたことを特徴とするＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法である。

以上のように本発明によれば、耐延性低下割れ性能が良好なＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７Ａからなる溶接材料を用いた場合でも、溶接部における割れの発生を確実に回避することができる。

第１の実施の形態
以下図面を参照して本発明によるＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法の第１の実施の形態について説明する。

図１および図２は本発明によるＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法の第１の実施の形態を示す図である。

図１に示すように、Ｎｉ基溶接材料を用いた溶接方法において、まずステンレス鋼または炭素鋼からなる鋼材１（異材）が準備される。

そして鋼材１の溶接箇所１ａに対し、ＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉＣｒ−３からなる溶接材料を用いて溶接が施され、この溶接箇所１ａに溶接ルート部初層３が形成される。

次に溶接ルート部初層３上に、Ｃｒ含有量が３０％のＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７ＡからなるＮｉ基溶接材料を用いて溶接が施され、溶接部２が形成される。

図１において、Ｃｒ含有量が約３０％で耐食性の高く、かつ耐延性低下割れ性が良好であるＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７Ａを用いてステンレス鋼、炭素鋼等の異材１の溶接箇所１ａに溶接する際、まずＥＲＮｉＣｒ−３からなる溶接材料を用いて溶接し、溶接ルート部初層３を形成する。次に溶接ルート部初層３の上からＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７ＡからなるＮｉ基溶接材料により溶接を施して溶接部２を形成する。これにより、ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７Ａでは希釈の影響で凝固割れが生じやすいルート部近傍の割れを回避し、健全な溶接部２を得ることができる。

なお、図１に示す実施の形態において、ＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉＣｒ−３からなる溶接材料を用いて溶接ルート部初層３を形成した例を示したが、これに限らずＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７からなる溶接材料を用いて溶接ルート部初層４を形成してもよい（図２）。

すなわち、図２に示すように、Ｃｒ含有量が約３０％で耐食性の高く、かつ耐延性低下割れ性が良好であるＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７Ａを用いてステンレス鋼、炭素鋼等の異材１の溶接箇所１ａに溶接する際、まずＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７からなる溶接材料を用いて溶接し、溶接ルート部初層４を形成する。次に溶接ルート部初層４の上からＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７ＡからなるＮｉ基溶接材料により溶接を施して溶接部２を形成する。これにより、ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７Ａでは希釈の影響により凝固割れが生じやすいルート部１Ａおよび境界部１Ｂの割れを回避し、健全な溶接部２を得ることができる。

ここでＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７、ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７ＡおよびＥＲＮｉＣｒ−３の各々の合金からなる溶接材料の成分を表１に示す。

また各々の合金からなる溶接材料を用いて炭素鋼に対して溶接を行なった際の引張試験および曲げ試験の結果を表２に示す。

表１および表２に示すように曲げ試験の結果、ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７Ａからなる溶接材料を用いて溶接した場合、溶接境界部近傍における割れ感受性が、ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７及びＥＲＮｉＣｒ−３よりも高い傾向が認められる。

本実施の形態によれば、Ｃｒ含有量が約２０％のＥＲＮｉＣｒ−３に比較して、Ｃｒ含有量が約３０％で耐食性に優れ、かつ耐延性低下割れ性が良好であるＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７Ａを異材に溶接する際に、溶接境界部近傍において割れ感受性が小さいＥＲＮｉＣｒ−３またはＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７を用いて予め溶接ルート部初層３，４を形成し、この溶接ルート部初層３，４上にＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７Ａを用いて溶接を施して溶接部２を形成することができる。このため希釈の影響により凝固割れが生じやすい溶接ルート部１Ａ、及び境界部１Ｂにおいて、割れを回避することができる。

第２の実施の形態
以下図面を参照して本発明によるＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法の第２の実施の形態について説明する。

図３および図４は本発明によるＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法の第２の実施の形態を示す図である。

図３に示すように、Ｎｉ基溶接材料を用いた溶接方法において、まずステンレス鋼または炭素鋼からなる鋼材１（異材）が準備される。

そして鋼材１の溶接箇所１ａに対し、ＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉＣｒ−３からなる溶接材料を用いてバタリングが施され、この溶接箇所１ａの開先面にバタリング層５が形成される。

次にバタリング層５上に、Ｃｒ含有量が３０％のＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７ＡからなるＮｉ基溶接材料を用いて溶接が施され、溶接部２が形成される。

図３において、Ｃｒ含有量が約３０％で耐食性の高く、かつ耐延性低下割れ性が良好であるＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７Ａを用いて、ステンレス鋼、炭素鋼等の異材１の溶接箇所１ａに溶接する際、まず溶接箇所１ａの異材開先面にＥＲＮｉＣｒ−３をバタリングしてバタリング層５を形成する。次にバタリング層５の上からＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７Ａからなる溶接材料により溶接を施して溶接部２を形成する。これにより、ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７Ａでは希釈の影響により凝固割れが生じやすい溶接ルート部１Ａおよび境界部１Ｂの割れを回避し、健全な溶接部２を得ることができる。

なお、図３に示す実施の形態において、ＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉＣｒ−３からなる溶接材料を用いてバタリング層５を形成した例を示したが、これに限らずＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７からなる溶接材料を用いてバタリング層６を形成してもよい（図４参照）。

すなわち、図４に示すように、Ｃｒ含有量が約３０％で耐食性の高く、かつ耐延性低下割れ性が良好であるＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７Ａを用いてステンレス鋼、炭素鋼等の異材１の溶接箇所１ａに溶接する際、異材開先面にＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７をバタリングしてバタリング層６を形成する。次にバタリング層６の上にＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７ＡからなるＮｉ基溶接材料により溶接を施して溶接部２を形成する。これにより、ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７Ａでは希釈の影響により凝固割れが生じやすい溶接ルート部１Ａおよび境界部１Ｂの割れを回避し、健全な溶接部２を得ることができる。

第３の実施の形態
以下図面を参照して本発明によるＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法の第３の実施の形態について説明する。

図５および図６は本発明によるＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法の第３の実施の形態を示す図である。

図５に示すように、Ｎｉ基溶接材料を用いた溶接方法において、まずステンレス鋼または炭素鋼からなる鋼材１（異材）が準備される。

そして鋼材１の溶接箇所１ａに対し、ステンレス溶材等、ＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７Ａに対して異材となる鋼製の溶材を用いて溶接が施されて、鋼製溶接部９が設けられる。次に鋼製溶接部９上にＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉＣｒ−３からなる溶接材料を用いて溶接が施され、この鋼製溶接部９に肉盛溶接部初層８が形成される。

次に肉盛溶接部初層８上に、Ｃｒ含有量が３０％のＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７ＡからなるＮｉ基溶接材料を用いて肉盛溶接が施され、肉盛溶接部７が形成される。

図５において、Ｃｒ含有量が約３０％で耐食性の高く、かつ耐延性低下割れ性であるＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７Ａを用いてステンレス溶接材料、炭素鋼溶接材料等の異材からなる鋼製溶接部９上に肉盛溶接を実施する際、まず鋼材１に設けられた鋼製溶接部９上にＥＲＮｉＣｒ−３からなる溶接材料を用いて溶接を行い肉盛溶接部初層８が形成される。次に肉盛溶接部初層８上にＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７ＡからなるＮｉ基溶接材料を用いて肉盛溶接を行う。これにより、ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７Ａでは希釈の影響により凝固割れが生じやすい異材との溶接ルート部１Ａおよび境界部１Ｂでの割れを回避し、健全な肉盛溶接部７を得ることができる。

なお、図５に示す実施の形態において、ＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉＣｒ−３からなる溶接材料を用いて肉盛溶接部初層８を形成した例を示したが、これに限らずＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７からなる溶接材料を用いて肉盛溶接部初層１０を形成してもよい（図６）。

すなわち図６に示すように、Ｃｒ含有量が約３０％で耐食性の高く、かつ耐延性低下割れ性が良好であるＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７Ａを用いてステンレス溶接材料、炭素鋼溶接材料等の異材からなる鋼製溶接部９上に肉盛溶接を実施する際、まず鋼材１に設けられた鋼製溶接部９上にＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７からなる溶接材料を用いて溶接を行い肉盛溶接部初層１０を形成する。次に肉盛溶接部初層１０上からＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７ＡからなるＮｉ基溶接材料を用いて肉盛溶接を行う。これにより、ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７Ａでは希釈の影響により凝固割れが生じやすい異材との溶接ルート部１Ａおよび境界部１Ｂでの割れを回避し、健全な肉盛溶接部７を得ることができる。

図１は本発明によるＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法の第１の実施の形態を示す図。図２は本発明によるＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法の第１の実施の形態の変形例を示す図。図３は本発明によるＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法の第２の実施の形態を示す図。図４は本発明によるＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法の第２の実施の形態の変形例を示す図。図５は本発明によるＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法の第３の実施の形態を示す図。図６は本発明によるＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法の第３の実施の形態の変形例を示す図。

符号の説明

１鋼材
１ａ溶接箇所
１Ａ溶接ルート部
１Ｂ境界部
２溶接部
３溶接ルート部初層
４溶接ルート部初層
５バタリング層
６バタリング層
７肉盛溶接部
８肉盛溶接部初層
９異材溶接部
１０肉盛溶接部初層

Claims

Ｎｉ基溶接材料を鋼材に対して溶接するＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法において、
鋼材に対してＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉＣｒ−３からなる溶接材料により溶接を施して鋼材上に溶接ルート部初層を形成する工程と、
溶接ルート部初層上に、Ｃｒ含有量が３０％のＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７ＡからなるＮｉ基溶接材料により溶接を施して溶接部を形成する工程と、
を備えたことを特徴とするＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法。
Ｎｉ基溶接材料を鋼材に対して溶接するＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法において、
鋼材に対してＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７からなる溶接材料により溶接を施して鋼材上に溶接ルート部初層を形成する工程と、
溶接ルート部初層上に、Ｃｒ含有量が３０％のＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７ＡからなるＮｉ基溶接材料により溶接を施して溶接部を形成する工程と、
を備えたことを特徴とするＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法。
Ｎｉ基溶接材料を鋼材に対して溶接するＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法において、
鋼材に対してＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉＣｒ−３をバタリングして鋼材の開先面にバタリング層を形成する工程と、
バタリング層上に、Ｃｒ含有量が３０％のＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７ＡからなるＮｉ基溶接材料により溶接を施して溶接部を形成する工程と、
を備えたことを特徴とするＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法。
Ｎｉ基溶接材料を鋼材に対して溶接するＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法において、
鋼材に対してＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７をバタリングして鋼材の開先面にバタリング層を形成する工程と、
バタリング層上に、Ｃｒ含有量が３０％のＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７ＡからなるＮｉ基溶接材料により溶接を施して溶接部を形成する工程と、
を備えたことを特徴とするＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法。
Ｎｉ基溶接材料を鋼材に設けられた鋼製溶接部に対して肉盛溶接するＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法において、
鋼材に設けられた鋼製溶接部に対してＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉＣｒ−３からなる溶接材料により溶接を施して鋼製溶接部上に肉盛溶接部初層を形成する工程と、
肉盛溶接部初層上にＣｒ含有量が３０％のＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７ＡからなるＮｉ基溶接材料により肉盛溶接を施して肉盛溶接部を形成する工程と、
を備えたことを特徴とするＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法。
Ｎｉ基溶接材料を鋼材に設けられた鋼製溶接部に対して肉盛溶接するＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法において、
鋼材に設けられた鋼製溶接部に対してＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７からなる溶接材料により溶接を施して鋼製溶接部上に肉盛溶接部初層を形成する工程と、
肉盛溶接部初層上にＣｒ含有量が３０％のＡＳＭＥ規格ＥＲＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−７ＡからなるＮｉ基溶接材料により肉盛溶接を施して肉盛溶接部を形成する工程と、
を備えたことを特徴とするＮｉ基溶接材料を用いた溶接方法。