JP2019188471A - 9Cr−1Mo鋼溶接用被覆アーク溶接棒 - Google Patents
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心線質量比=心線中の含有量%+被覆剤中の含有量%×被覆率/100・・・(式)
(但し、心線中の含有量は心線全質量に対する質量%、被覆剤の含有量%は被覆剤全質量に対する質量%、被覆率は、当該9Cr−1Mo鋼溶接用被覆アーク溶接棒全質量に対する前記被覆剤の質量%)
(但し、心線中の含有量は心線全質量に対する質量%、被覆剤の含有量%は被覆剤全質量に対する質量%、被覆率は、当該9Cr−1Mo鋼溶接用被覆アーク溶接棒全質量に対する前記被覆剤の質量%)
Cは、心線、被覆剤のFe−Si、Fe−Mn及びFe−Cr等から添加され、溶接金属の焼入れ性とPWHT時の炭化物の析出に影響を及ぼし、溶接金属の高温強度を確保するために必須の元素である。心線質量比でCが0.05%未満では、PWHT時に炭化物の析出が不十分となってPWHT後の溶接金属の高温強度が低下する。一方、心線質量比でCが0.15%を超えると、炭化物の析出が過剰となり、溶接金属の靭性が低下する。したがって、心線と被覆剤の心線質量比でCは0.05〜0.15%とする。なお、Cは溶接金属の強度と靭性のバランスの観点から0.10%以下が望ましい。
Siは、心線、金属Si及びFe−Si等から添加され、脱酸反応を促進させ溶接金属の耐欠陥性を向上させる効果を有する。心線質量比でSiが0.1%未満では、その効果が十分に得られず、ブローホール等の溶接欠陥が発生しやすく、耐欠陥性が低下する。一方、心線質量比でSiが1.0%を超えると、Laves相の析出を促進させ、溶接金属の靭性が低下する。したがって、心線と被覆剤の心線質量比でSiは0.1〜1.0%とする。
Mnは、心線、金属Mn及びFe−Mn等から添加され、Si同様に脱酸元素であり、脱酸反応を促進させ溶接金属の耐欠陥性を向上させる効果を有する。心線質量比でMnが0.7%未満では、その効果が十分に得られず、ブローホール等の溶接欠陥が発生しやすく、耐欠陥性が低下する。一方、心線質量比でMnが1.5%を超えると、窒化物を析出し、溶接金属の靭性が低下する。したがって、心線と被覆剤の心線質量比でMnは0.7〜1.5%とする。
Niは、心線、金属Ni及びFe−Ni等から添加され、オーステナイト安定化元素としてCr当量を調整し、δフェライトの生成を抑制して溶接金属の靭性を向上させる効果を有する。心線質量比でNiが0.1%未満では、その効果が十分に得られず、溶接金属の靭性が低下する。一方、心線質量比でNiが0.6%を超えると、PWHT後の溶接金属の高温強度が低下する。したがって、心線と被覆剤の心線質量比でNiは0.1〜0.6%とする。
Crは、心線、金属Cr及びFe−Cr等から添加され、フェライト安定化元素であり、高温での耐食性や耐酸化性の向上とともに、PWHT後の溶接金属の高温強度を向上させる効果を有する。心線質量比でCrが9.0%未満では、炭窒化物の析出が不十分となり、PWHT後の溶接金属の高温強度が低下する。一方、心線質量比でCrが11.0%を超えると、δフェライト及び炭窒化物の析出が促進され、溶接金属の靭性が低下する。したがって、心線と被覆剤の心線質量比でCrは9.0〜11.0%とする。
Moは、心線、金属Mo及びFe−Mo等から添加され、フェライト安定化元素であるとともに固溶強化により溶接金属の強度を高める効果を有する。心線質量比でMoが0.5%未満では、その効果が十分に得られず、溶接金属の強度が低下する。一方、心線質量比でMoが1.5%を超えると、δフェライトの析出が促進され溶接金属の靭性が低下する。したがって、心線と被覆剤の心線質量比でMoは0.5〜1.5%とする。
Nbは、心線及びFe−Nb等から添加され、フェライト安定化元素であるとともに炭化物もしくは窒化物を微細析出し、析出強化によってPWHT後の溶接金属の高温強度を向上させる効果を有する。心線質量比でNbが0.02%未満では、炭窒化物の析出が不足し、PWHT後の溶接金属の高温強度が低下する。一方、心線質量比でNbが0.20%を超えると、溶接金属中の炭窒化物の析出が過剰となり、溶接金属の靭性が低下する。したがって、心線と被覆剤の心線質量比でNbは0.02〜0.20%とする。
Cuは、心線及び金属Cu等から添加され、オーステナイト安定化元素であるとともに固溶強化により溶接金属の強度を高める効果を有する。心線質量比でCuが0.01%未満では、その効果が十分に得られず、溶接金属の強度が低下する。一方、心線質量比でCuが0.15%を超えると、δフェライトの析出が促進され溶接金属の靭性が低下する。したがって、Cuは0.01〜0.15%とする。
Alは、心線、金属Al及びFe−Al等から添加され、脱酸反応を促進させ溶接金属の耐欠陥性を向上させる効果を有する。心線質量比でAlが0.1%未満では、その効果が十分に得られず、ブローホール等の溶接欠陥が発生しやすく、耐欠陥性が低下する。一方、心線質量比でAlが0.8%を超えると、脱酸反応が促進されスラグ量が多くなりスラグ被包性が悪くなる。したがって、心線と被覆剤の心線質量比でAlは0.1〜0.8%とする。
Vは、心線及びFe−V等から添加され、Nbと同様にフェライト安定化元素であるとともに、炭化物もしくは窒化物を微細析出し、析出強化によりPWHT後の溶接金属の高温強度を向上させる効果を有する。心線質量比でVが0.1%未満では、炭窒化物の析出が不足し、PWHT後の溶接金属の高温強度が低下する。一方、心線質量比でVが0.4%を超えると、溶接金属中の炭窒化物の析出が過剰となり、溶接金属の靭性が低下する。したがって、心線と被覆剤の心線質量比でVは0.1〜0.4%とする。
Mgは、心線及び金属Mg等から添加され、脱酸反応を促進させ溶接金属の耐欠陥性を向上させる効果を有する。心線質量比でMgが0.3%未満では、その効果が十分に得られず、ブローホール等の溶接欠陥が発生しやすく、耐欠陥性が低下する。一方、心線質量比でMgが1.5%を超えると、保護筒が不均一に溶融し、かつ、溶滴が大きく成長して移行するため、アークが不安定になる。したがって、心線と被覆剤の心線質量比でMgは、0.3〜1.5%とする。
Nは、心線、窒化Mn及び窒化Cr等から添加され、Cr、Nb、V等と結合して溶接金属中に窒化物を形成し、溶接金属の強度を高める効果を有する。心線質量比でNが0.02%未満では、溶接金属中の窒化物の形成が不十分となり、溶接金属の強度が低下する。一方、心線質量比でNが0.10%を超えると、溶接金属中に固溶せず、ブローホール等の溶接欠陥が発生する。したがって、心線と被覆剤の心線質量比でNは0.02〜0.10%とする。
Si酸化物は、カリ長石、珪砂、合成マイカ及び水ガラス等から添加され、被覆剤の融点を調整して保護筒を均一に溶融し、溶滴移行を規則的にしてアークを安定させる目的で添加する。Si酸化物のSiO2換算値の合計が3%未満では、保護筒が不均一に溶融し、アークが不安定になる。一方、Si酸化物のSiO2換算値の合計が10%を超えると、スラグ量が過多となり、スラグ被包性が悪くなる。したがって、被覆剤中のSi酸化物のSiO2換算値の合計は3〜10%とする。
Zr酸化物は、ジルコンサンド、ジルコンフラワー及び酸化ジルコニウム等から添加され、被覆剤の融点を調整して保護筒を均一に溶融し、溶滴移行を規則的にしてアークを安定させる目的で添加する。Zr酸化物のZrO2換算値の合計が、3%未満では、保護筒が不均一に溶融し、アークが不安定になる。一方、Zr酸化物のZrO2換算値の合計が、8%を超えると、スラグの流動性が悪くなり、スラグ被包性が悪くなる。したがって、被覆剤中のZr酸化物のZrO2換算値の合計は3〜8%とする。
Al酸化物は、カリ長石及びAl2O3等から添加され、被覆剤の融点及び粘性を調整し、スラグ流動性を向上させ、かつ均一にスラグを被包させる効果を有する。Al酸化物のAl2O3換算値の合計が0.01%未満では、その効果は得られず、スラグ被包性が悪くなる。一方、Al酸化物のAl2O3換算値の合計が0.50%を超えると、スラグ剥離性が悪くなる。したがって、被覆剤中のAl酸化物のAl2O3換算値の合計は0.01〜0.50%とする。
CaCO3、CaF2、CaOは、Al酸化物と同様に被覆剤の融点及び粘性を調整し、スラグ流動性を向上させ、かつ均一にスラグを被包させる効果を有する。CaCO3、CaF2、CaOのCa換算値の合計が15%未満では、その効果は得られず、スラグ被包性が悪くなる。一方、CaCO3、CaF2、CaOのCa換算値の合計が40%を超えると、スパッタ発生量が多くなる。したがって、被覆剤中のCaCO3、CaF2、CaOのCa換算値の合計は15〜40%とする。
金属弗素物は、NaF、LiF、CaF2、AlF3、K2ZrF6、K2SiF6、BaF2等から添加でき、フラックスの融点を調整し、保護筒を均一に溶融し、溶滴移行を安定させアーク安定性を改善する効果を有する。金属弗化物のF換算値の合計が6%未満では、その効果は得られず、アークが不安定になる。一方、金属弗化物のF換算値の合計が17%を超えると、スラグ剥離性が悪くなる。したがって、被覆剤中の金属弗化物のF換算値は6〜17%とする。
被覆剤中のMgOは、マグネシアクリンカー等から添加され、スラグ剥離性を改善する効果を有する。MgOが0.1%未満では、その効果が得られず、スラグ剥離性が悪くなる。一方、MgOが1.0%を超えると、溶滴移行が悪くなり、スパッタ発生量が多くなる。したがって、被覆剤中のMgOは0.1〜1.0%とする。
Na化合物及びK化合物は、カリ長石、NaF、K2SiF6及び水ガラスの固質成分等から添加され、溶滴を細かく成長させて溶滴移行を調整し、スパッタ発生量を低減する効果を有する。Na化合物及びK化合物のNa換算値及びK換算値の合計が1%未満では、その効果が得られず、スパッタ発生量が多くなる。一方、Na化合物及びK化合物のNa換算値及びK換算値の合計が3%を超えると、保護筒の融点が低くなって不均一に溶融され、アークが不安定になる。したがって、被覆剤中のNa化合物及びK化合物のNa換算値及びK換算値の合計は1〜3%とする。
D値は、被覆剤中のCaCO3、CaF2、CaOのCa換算値を金属弗化物のF換算値の合計で除した値であり、スラグ融点及びスラグ生成量を調整し、形成される溶接金属とスラグの融点を調整しスラグ剥離性を表す指標となる。D値が2.0未満では、その効果が得られず、スラグ剥離性が悪くなる。一方、D値が3.0を超えると、アークが不安定になる。したがって、D値は2.0〜3.0とする。
Claims (1)
- 9Cr−1Mo鋼溶接用被覆アーク溶接棒において、9%Cr鋼を心線とし、前記心線と被覆剤の一方または両方の合計で、下記式に示す心線質量比で、
C:0.05〜0.15%、
Si:0.1〜1.0%、
Mn:0.7〜1.5%、
Ni:0.1〜0.6%、
Cr:9.0〜11.0%、
Mo:0.5〜1.5%、
Nb:0.02〜0.20%、
Cu:0.01〜0.15%、
Al:0.1〜0.8%、
V:0.1〜0.4%、
Mg:0.3〜1.5%、
N:0.02〜0.10%を含有し、
前記被覆剤は、当該被覆剤全質量に対して質量%で、
Si酸化物のSiO2換算値の合計:3〜10%、
Zr酸化物のZrO2換算値の合計:3〜8%、
Al酸化物のAl2O3換算値の合計:0.01〜0.50%、
CaCO3、CaF2、CaOのCa換算値の合計:15〜40%、
金属弗化物のF換算値の合計:6〜17%、
MgO:0.1〜1.0%、
Na化合物及びK化合物のNa換算値及びK換算値の合計:1〜3%を含有し、
かつ、CaCO3、CaF2、CaOのCa換算値の合計/金属弗化物のF換算値の合計で算出されるD値が2.0〜3.0であり、残部が前記心線のFe、被覆剤の塗装剤、鉄合金からのFe分及び不可避不純物からなることを特徴とする9Cr−1Mo鋼溶接用被覆アーク溶接棒。
心線質量比=心線中の含有量%+被覆剤中の含有量%×被覆率/100・・・(式)
(但し、心線中の含有量は心線全質量に対する質量%、被覆剤の含有量%は被覆剤全質量に対する質量%、被覆率は、当該9Cr−1Mo鋼溶接用被覆アーク溶接棒全質量に対する前記被覆剤の質量%)
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