JP3375868B2 - 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用低水素系被覆アーク溶接棒 - Google Patents
高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用低水素系被覆アーク溶接棒Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に９乃至１２重
量％のＣｒを含有する低合金鋼を溶接対象として高温に
おけるクリープ強度と靭性が優れた溶接金属を得ること
ができる高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用低水素系被覆アー
ク溶接棒に関する。
量％のＣｒを含有する低合金鋼を溶接対象として高温に
おけるクリープ強度と靭性が優れた溶接金属を得ること
ができる高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用低水素系被覆アー
ク溶接棒に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、火力発電用ボイラの主蒸気管
又は過熱器管等の素材として、フェライト系耐熱鋼であ
るＣｒ−Ｍｏ鋼が使用されており、溶接材料も同鋼種用
のものが適用されてきた。しかし、近時、これらの主蒸
気管又は過熱器管等の材料としては、高温における高強
度化が要求されている。これは、省エネルギーの観点か
ら発電効率の向上を狙いとしており、高温稼働によりＣ
Ｏ2排出量の削減を考慮したものである。なお、高い高
温強度を有する材料としてオーステナイト系ステンレス
鋼があるが、このオーステナイト系ステンレス鋼は、熱
膨張率、熱伝導度及び耐応力腐食割れ性等が劣っている
ため、この種の用途には適用できない。このため、この
種の用途には、高Ｃｒフェライト系耐熱鋼を採用せざる
を得ず、高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用溶接材料の高温高
強度化に対する要求が強い。
又は過熱器管等の素材として、フェライト系耐熱鋼であ
るＣｒ−Ｍｏ鋼が使用されており、溶接材料も同鋼種用
のものが適用されてきた。しかし、近時、これらの主蒸
気管又は過熱器管等の材料としては、高温における高強
度化が要求されている。これは、省エネルギーの観点か
ら発電効率の向上を狙いとしており、高温稼働によりＣ
Ｏ2排出量の削減を考慮したものである。なお、高い高
温強度を有する材料としてオーステナイト系ステンレス
鋼があるが、このオーステナイト系ステンレス鋼は、熱
膨張率、熱伝導度及び耐応力腐食割れ性等が劣っている
ため、この種の用途には適用できない。このため、この
種の用途には、高Ｃｒフェライト系耐熱鋼を採用せざる
を得ず、高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用溶接材料の高温高
強度化に対する要求が強い。
【０００３】この高Ｃｒフェライト系耐熱鋼において、
高温高強度を達成するためには９乃至１２重量％のＣｒ
を含有する必要がある。このＣｒ量により、高温高強度
（クリープ強度）、及び耐食性が優れた溶接金属を得る
ことができる。このクリープ強度等が高くなると、一般
的に、靭性は低下する傾向にある。このため、これらの
鋼種において、クリープ強度と靭性を両立させるため
に、これまでに多くの溶接材料が提案されている。例え
ば、９重量％Ｃｒ低合金鋼用被覆アーク溶接棒として特
開平５−１６１９９３号などが開示されている。この被
覆アーク溶接棒は、心線及び／又は被覆剤中の成分
（Ｃ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎ、Ｖ、Ｎｂ）
を規制して、クリープ強度と靭性の向上を図ったもので
ある。また、９乃至１２重量％Ｃｒ鋼用被覆アーク溶接
棒として特開平７−２６８５６２号が開示されている。
この被覆アーク溶接棒は、被覆アーク溶接棒全重量に対
して、成分（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｗ、Ｎ、Ｃｏ、Ｎｉ）を規制して、クリープ強度、靭
性、及び耐割れ性の向上を図ったものである。
高温高強度を達成するためには９乃至１２重量％のＣｒ
を含有する必要がある。このＣｒ量により、高温高強度
（クリープ強度）、及び耐食性が優れた溶接金属を得る
ことができる。このクリープ強度等が高くなると、一般
的に、靭性は低下する傾向にある。このため、これらの
鋼種において、クリープ強度と靭性を両立させるため
に、これまでに多くの溶接材料が提案されている。例え
ば、９重量％Ｃｒ低合金鋼用被覆アーク溶接棒として特
開平５−１６１９９３号などが開示されている。この被
覆アーク溶接棒は、心線及び／又は被覆剤中の成分
（Ｃ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎ、Ｖ、Ｎｂ）
を規制して、クリープ強度と靭性の向上を図ったもので
ある。また、９乃至１２重量％Ｃｒ鋼用被覆アーク溶接
棒として特開平７−２６８５６２号が開示されている。
この被覆アーク溶接棒は、被覆アーク溶接棒全重量に対
して、成分（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｗ、Ｎ、Ｃｏ、Ｎｉ）を規制して、クリープ強度、靭
性、及び耐割れ性の向上を図ったものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの従来
の被覆アーク溶接棒では、近時の９乃至１２重量％Ｃｒ
耐熱鋼用溶接材料として求められる高い靭性と高クリー
プ強度の性能を、十分満足しているとはいえない。靭性
及びクリープ強度はいずれもＳＲ（溶接後応力除去焼な
まし）条件に大きく依存し、またクリープ強度は使用温
度と負荷応力に大きく影響を受ける。このため、実用化
に当たっては安全性を考慮して、より高性能の溶接金属
が求められている。
の被覆アーク溶接棒では、近時の９乃至１２重量％Ｃｒ
耐熱鋼用溶接材料として求められる高い靭性と高クリー
プ強度の性能を、十分満足しているとはいえない。靭性
及びクリープ強度はいずれもＳＲ（溶接後応力除去焼な
まし）条件に大きく依存し、またクリープ強度は使用温
度と負荷応力に大きく影響を受ける。このため、実用化
に当たっては安全性を考慮して、より高性能の溶接金属
が求められている。
【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、フェライト系耐熱鋼用被覆アーク溶接棒、
特に９乃至１２重量％のＣｒを含有する低合金鋼を溶接
する場合に、高温におけるクリープ強度と靭性が優れた
溶接金属が得られる高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用低水素
系被覆アーク溶接材を提供することを目的とする。
のであって、フェライト系耐熱鋼用被覆アーク溶接棒、
特に９乃至１２重量％のＣｒを含有する低合金鋼を溶接
する場合に、高温におけるクリープ強度と靭性が優れた
溶接金属が得られる高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用低水素
系被覆アーク溶接材を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る高Ｃｒフェ
ライト系耐熱鋼用低水素系被覆アーク溶接材は、心線及
び被覆剤の一方又は双方の中に、被覆アーク溶接棒全重
量当たり、Ｃ：０．０４乃至０．１０重量％、Ｓｉ：
０．５乃至２．０重量％、Ｍｎ：０．５乃至１．５重量
％、Ｎｉ：０．４乃至１．５重量％、Ｃｒ：６．０乃至
１２．０重量％、Ｍｏ：０．０５乃至０．２５重量％、
Ｔｉ：０．０１乃至０．０５重量％、Ｖ：０．１０乃至
０．４０重量％、Ｎｂ：０．０２乃至０．１０重量％、
Ｗ：０．７乃至２．０重量％、Ｃｏ：２．０重量％以
下、Ｎ：０．０２乃至０．１０重量％を含有したことを
特徴とする。
ライト系耐熱鋼用低水素系被覆アーク溶接材は、心線及
び被覆剤の一方又は双方の中に、被覆アーク溶接棒全重
量当たり、Ｃ：０．０４乃至０．１０重量％、Ｓｉ：
０．５乃至２．０重量％、Ｍｎ：０．５乃至１．５重量
％、Ｎｉ：０．４乃至１．５重量％、Ｃｒ：６．０乃至
１２．０重量％、Ｍｏ：０．０５乃至０．２５重量％、
Ｔｉ：０．０１乃至０．０５重量％、Ｖ：０．１０乃至
０．４０重量％、Ｎｂ：０．０２乃至０．１０重量％、
Ｗ：０．７乃至２．０重量％、Ｃｏ：２．０重量％以
下、Ｎ：０．０２乃至０．１０重量％を含有したことを
特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明者等は本発明の課題を解決
すべく、即ち、クリープ強度及び靭性が優れた溶接金属
を得ると共に、良好な溶接作業性を得ることができる低
水素系被覆アーク溶接棒を開発すべく、心線及び被覆剤
の成分と、溶接金属の機械的性質並びに析出物及び組織
等との関係を究明するために、種々の実験研究を行っ
た。その結果、以下の事実が判明した。
すべく、即ち、クリープ強度及び靭性が優れた溶接金属
を得ると共に、良好な溶接作業性を得ることができる低
水素系被覆アーク溶接棒を開発すべく、心線及び被覆剤
の成分と、溶接金属の機械的性質並びに析出物及び組織
等との関係を究明するために、種々の実験研究を行っ
た。その結果、以下の事実が判明した。
【０００８】（１）クリープ強度は、ＭＸ（炭窒化物）
の析出物の量の増加に伴い、向上する。
の析出物の量の増加に伴い、向上する。
【０００９】（２）靭性はδフェライトの析出量とＡｅ
１変態点に大きく依存する。
１変態点に大きく依存する。
【００１０】（１）については、析出物の成分を構成す
るＣ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｎの含有量の影響を検討
した。そして、その中でもＴｉが靭性を比較的損なわず
に、ＴｉＮを形成して析出核となり、ＭＸの安定化及び
微細化に大きく寄与することを見出した。図１は、横軸
に被覆アーク溶接棒全重量当たりのＴｉ量（重量％）を
とり、縦軸にクリープ破断時間（時）及び吸収エネルギ
ｖＥ（０℃）（Ｊ）をとって、溶接材料の靭性に及ぼす
Ｔｉ含有量の靭性に及ぼす影響を示すグラフ図である。
この図１に示すように、Ｔｉ含有量が０．０１重量％未
満であると、クリープ破断時間が短くなる。一方、Ｔｉ
含有量が０．０５重量％を超えると、吸収エネルギが著
しく低下する。このため、靭性を高く維持しつつ高温強
度を高めるために、Ｔｉ含有量を０．０１乃至０．０５
重量％とする必要がある。
るＣ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｎの含有量の影響を検討
した。そして、その中でもＴｉが靭性を比較的損なわず
に、ＴｉＮを形成して析出核となり、ＭＸの安定化及び
微細化に大きく寄与することを見出した。図１は、横軸
に被覆アーク溶接棒全重量当たりのＴｉ量（重量％）を
とり、縦軸にクリープ破断時間（時）及び吸収エネルギ
ｖＥ（０℃）（Ｊ）をとって、溶接材料の靭性に及ぼす
Ｔｉ含有量の靭性に及ぼす影響を示すグラフ図である。
この図１に示すように、Ｔｉ含有量が０．０１重量％未
満であると、クリープ破断時間が短くなる。一方、Ｔｉ
含有量が０．０５重量％を超えると、吸収エネルギが著
しく低下する。このため、靭性を高く維持しつつ高温強
度を高めるために、Ｔｉ含有量を０．０１乃至０．０５
重量％とする必要がある。
【００１１】また、（２）については、ＳＲ時に回復を
促進させるＭｎ及びＮｉを活用する。但し、両元素はオ
ーステナイト生成作用によるδフェライトを抑制する効
果を有するが、Ａｅ１点を低下させるため、ある一定量
を超えるとＳＲ時にＳＲ温度がＡｅ１点を超えで逆変態
を起こし、靭性劣化を引き起こす。このため、Ａｅ１点
がＳＲ温度の直上になるように、各成分の含有量を規定
した。
促進させるＭｎ及びＮｉを活用する。但し、両元素はオ
ーステナイト生成作用によるδフェライトを抑制する効
果を有するが、Ａｅ１点を低下させるため、ある一定量
を超えるとＳＲ時にＳＲ温度がＡｅ１点を超えで逆変態
を起こし、靭性劣化を引き起こす。このため、Ａｅ１点
がＳＲ温度の直上になるように、各成分の含有量を規定
した。
【００１２】以下、各元素の添加理由及び組成限定理由
について詳細に説明する。これらの元素は、心線及び被
覆剤のいずれに添加しても良い。
について詳細に説明する。これらの元素は、心線及び被
覆剤のいずれに添加しても良い。
【００１３】Ｃ：０．０４乃至０．１０重量％
Ｃはオーステナイト安定化元素の１つであり、溶接金属
の強度を向上させる効果を有し、また低靭性の原因とな
るδフェライトの抑制作用を有する。このため、Ｃ含有
量が０．０４重量％未満ではこれらの効果を確保でき
ず、０．１０重量％を超えると耐力の上昇による靭性及
び耐割れ性の劣化を引き起こす。なお、Ｃは被覆剤から
添加する場合は、他の金属原料（Ｆｅ−Ｍｎ、金属Ｃｒ
等）に含有させて添加することができる。
の強度を向上させる効果を有し、また低靭性の原因とな
るδフェライトの抑制作用を有する。このため、Ｃ含有
量が０．０４重量％未満ではこれらの効果を確保でき
ず、０．１０重量％を超えると耐力の上昇による靭性及
び耐割れ性の劣化を引き起こす。なお、Ｃは被覆剤から
添加する場合は、他の金属原料（Ｆｅ−Ｍｎ、金属Ｃｒ
等）に含有させて添加することができる。
【００１４】Ｓｉ：０．５乃至２．０重量％
ＳｉはＭｇ及びＴｉと共に脱酸剤として添加する。ま
た、Ｓｉは、クレータの形成に大きく影響を与え、立向
上進溶接には不可欠の成分であり、また強度を上昇させ
る作用がある。Ｓｉが０．５重量％未満ではその効果が
発揮されず、２．０重量％を超えると過剰な強度上昇を
生じ靭性を著しく劣化させる。なお、Ｓｉは被覆剤から
添加する場合、Ｆｅ−Ｓｉ等により添加することができ
る。
た、Ｓｉは、クレータの形成に大きく影響を与え、立向
上進溶接には不可欠の成分であり、また強度を上昇させ
る作用がある。Ｓｉが０．５重量％未満ではその効果が
発揮されず、２．０重量％を超えると過剰な強度上昇を
生じ靭性を著しく劣化させる。なお、Ｓｉは被覆剤から
添加する場合、Ｆｅ−Ｓｉ等により添加することができ
る。
【００１５】Ｍｎ：０．５乃至１．５重量％
Ｍｎは溶接金属の強度を向上させる作用を有するが、同
時にＳＲ時の回復促進作用により、靭性を著しく改善さ
せる効果を有する。Ｍｎが０．５重量％未満ではこれら
の効果が発揮されず、１．５重量％を超えるとクリープ
強度の劣化を引き起こす。なお、Ｍｎは被覆剤から添加
する場合、Ｆｅ−Ｍｎ、金属Ｍｎ等により添加すること
ができる。
時にＳＲ時の回復促進作用により、靭性を著しく改善さ
せる効果を有する。Ｍｎが０．５重量％未満ではこれら
の効果が発揮されず、１．５重量％を超えるとクリープ
強度の劣化を引き起こす。なお、Ｍｎは被覆剤から添加
する場合、Ｆｅ−Ｍｎ、金属Ｍｎ等により添加すること
ができる。
【００１６】Ｎｉ：０．４乃至１．５重量％
ＮｉはＭｎと同様に靭性を得るために不可欠な成分であ
る。０．４重量％未満ではその効果は発揮されず、１．
５重量％を超えるとクリープ強度を劣化させる。なお、
Ｎｉは被覆剤から添加する場合、金属Ｎｉ、Ｎｉ−Ｍｇ
等で添加することができる。
る。０．４重量％未満ではその効果は発揮されず、１．
５重量％を超えるとクリープ強度を劣化させる。なお、
Ｎｉは被覆剤から添加する場合、金属Ｎｉ、Ｎｉ−Ｍｇ
等で添加することができる。
【００１７】Ｃｒ：６．０乃至１２．０重量％
Ｃｒは溶接金属の耐酸化性及び耐食性を向上させると共
に、固溶強化によるクリープ強度を維持する効果を有す
る。６．０重量％未満ではその効果が発揮されず、１
２．０重量％を超えるとδフェライトの析出により靭性
を劣化させる。なお、Ｃｒは被覆剤から添加する場合、
Ｆｅ−Ｃｒ、金属Ｃｒ等として添加することができる。
に、固溶強化によるクリープ強度を維持する効果を有す
る。６．０重量％未満ではその効果が発揮されず、１
２．０重量％を超えるとδフェライトの析出により靭性
を劣化させる。なお、Ｃｒは被覆剤から添加する場合、
Ｆｅ−Ｃｒ、金属Ｃｒ等として添加することができる。
【００１８】Ｍｏ：０．０５乃至０．２５重量％
ＭｏはＣｒと同様に、固溶強化及びクリープ温度で粒界
に析出するラーベス相を強化し、クリープ強度を維持す
る効果を有する。Ｍｏが０．０５重量％未満ではその効
果が発揮されず、０．２５重量％を超えると強度の上昇
により靭性を劣化させる。なお、Ｍｏは被覆剤から添加
する場合、Ｆｅ−Ｍｏ合金等として添加することができ
る。
に析出するラーベス相を強化し、クリープ強度を維持す
る効果を有する。Ｍｏが０．０５重量％未満ではその効
果が発揮されず、０．２５重量％を超えると強度の上昇
により靭性を劣化させる。なお、Ｍｏは被覆剤から添加
する場合、Ｆｅ−Ｍｏ合金等として添加することができ
る。
【００１９】Ｔｉ：０．０１乃至０．０５重量％
Ｔｉは脱酸剤としてアークを安定させると共に、前述の
図１に示すように、Ｎ主体の炭窒化物であるＭＸを安定
化し、微細化させて、クリープ強度を著しく改善する。
Ｔｉが０．０１重量％未満ではその効果が発揮されず、
０．０５重量％を超えると強度の上昇と共に、靭性劣化
を引き起こす。なお、Ｔｉは被覆剤から添加する場合、
Ｆｅ−Ｔｉ等で添加することができる。
図１に示すように、Ｎ主体の炭窒化物であるＭＸを安定
化し、微細化させて、クリープ強度を著しく改善する。
Ｔｉが０．０１重量％未満ではその効果が発揮されず、
０．０５重量％を超えると強度の上昇と共に、靭性劣化
を引き起こす。なお、Ｔｉは被覆剤から添加する場合、
Ｆｅ−Ｔｉ等で添加することができる。
【００２０】Ｖ：０．１０乃至０．４０重量％
Ｖは炭窒化物ＭＸの成分の一つとして析出し、ＭＸの安
定化に寄与し、クリープ強度を維持する効果を有する。
Ｖが０．１０重量％未満ではその効果が発揮されず、
０．４０重量％を超えると靭性を劣化させる。なお、Ｖ
は被覆剤から添加する場合には、Ｆｅ−Ｖ合金等として
添加することができる。
定化に寄与し、クリープ強度を維持する効果を有する。
Ｖが０．１０重量％未満ではその効果が発揮されず、
０．４０重量％を超えると靭性を劣化させる。なお、Ｖ
は被覆剤から添加する場合には、Ｆｅ−Ｖ合金等として
添加することができる。
【００２１】Ｎｂ：０．０２乃至０．１０重量％
ＮｂはＴｉと同様に炭窒化物ＭＸを安定化し、微細化さ
せて、クリープ強度を著しく改善する。Ｎｂ含有量が
０．０２重量％未満ではその効果が発揮されず、０．１
０重量％を超えると強度の上昇と共に、靭性劣化を引き
起こす。なお、Ｎｂは被覆剤から添加する場合、Ｆｅ−
Ｎｂ合金等で添加することができる。
せて、クリープ強度を著しく改善する。Ｎｂ含有量が
０．０２重量％未満ではその効果が発揮されず、０．１
０重量％を超えると強度の上昇と共に、靭性劣化を引き
起こす。なお、Ｎｂは被覆剤から添加する場合、Ｆｅ−
Ｎｂ合金等で添加することができる。
【００２２】Ｗ：０．７乃至２．０重量％
ＷはＭｏと同様に、固溶強化及びクリープ温度で粒界に
析出するラーベス相を強化し、クリープ強度を維持する
効果を有する。Ｗが０．７重量％未満ではその効果が発
揮されず、２．０重量％を超えると強度の上昇とδフェ
ライトの析出により靭性を劣化させる。なお、Ｗは被覆
剤から添加する場合は、Ｆｅ−Ｗ合金等として添加する
ことができる。
析出するラーベス相を強化し、クリープ強度を維持する
効果を有する。Ｗが０．７重量％未満ではその効果が発
揮されず、２．０重量％を超えると強度の上昇とδフェ
ライトの析出により靭性を劣化させる。なお、Ｗは被覆
剤から添加する場合は、Ｆｅ−Ｗ合金等として添加する
ことができる。
【００２３】Ｃｏ：０．１乃至２．０重量％以下
Ｃｏは、固溶強化によるクリープ強度の維持とδフェラ
イトを抑制する効果を有する。この効果を発揮するため
には、Ｃｏを０．１重量％以上添加する。但し、クリー
プ強度の効果は他の元素より小さいため、δフェライト
が析出しにくい成分系であれば、特に添加する必要はな
い。一方、過剰添加の場合は、強度上昇による靭性低下
が生じる。このため、Ｃｏ含有量は２．０重量％以下に
する必要がある。なお、Ｃｏは被覆剤から添加する場
合、金属Ｃｏ等として添加することができる。
イトを抑制する効果を有する。この効果を発揮するため
には、Ｃｏを０．１重量％以上添加する。但し、クリー
プ強度の効果は他の元素より小さいため、δフェライト
が析出しにくい成分系であれば、特に添加する必要はな
い。一方、過剰添加の場合は、強度上昇による靭性低下
が生じる。このため、Ｃｏ含有量は２．０重量％以下に
する必要がある。なお、Ｃｏは被覆剤から添加する場
合、金属Ｃｏ等として添加することができる。
【００２４】Ｎ：０．０２乃至０．１０重量％
ＮはＭＸの主成分として、クリープ強度を維持する効果
を有する。Ｎが０．０２重量％未満ではその効果が発揮
されず、０．１０重量％を超えると靭性を劣化させる。
なお、Ｎは被覆剤から添加する場合は、窒化Ｃｒ等とし
て添加することができる。
を有する。Ｎが０．０２重量％未満ではその効果が発揮
されず、０．１０重量％を超えると靭性を劣化させる。
なお、Ｎは被覆剤から添加する場合は、窒化Ｃｒ等とし
て添加することができる。
【００２５】なお、この他の成分として被覆剤中には、
炭酸塩、弗化物、ＳｉＯ2、Ｍｇ等のアーク安定剤及び
スラグ生成剤と、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｌｉ2Ｏ等の粘結剤
が含まれる。また、Ｐ及びＳ等の不可避的不純物成分は
可及的に抑えることが望ましい。
炭酸塩、弗化物、ＳｉＯ2、Ｍｇ等のアーク安定剤及び
スラグ生成剤と、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｌｉ2Ｏ等の粘結剤
が含まれる。また、Ｐ及びＳ等の不可避的不純物成分は
可及的に抑えることが望ましい。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の実施例について本発明の範囲
から外れる比較例と比較して説明する。下記表１に示す
化学成分の合金心線（直径４．０ｍｍ、長さ４００ｍ
ｍ）の外周に、被覆剤を塗布し、下記表２（本発明実施
例）、表３及び４（比較例）の成分を有する低水素系被
覆アーク溶接棒を作製した。なお、表２乃至４は、被覆
アーク溶接棒全体の組成であり、その重量％は被覆アー
ク溶接棒の全重量あたりの％である。更に、表２乃至４
に記載した成分以外に、その他の成分として、Ｆｅ、Ｍ
ｇ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＦｅＯ、Ｌｉ2Ｏ等が含まれてい
る。
から外れる比較例と比較して説明する。下記表１に示す
化学成分の合金心線（直径４．０ｍｍ、長さ４００ｍ
ｍ）の外周に、被覆剤を塗布し、下記表２（本発明実施
例）、表３及び４（比較例）の成分を有する低水素系被
覆アーク溶接棒を作製した。なお、表２乃至４は、被覆
アーク溶接棒全体の組成であり、その重量％は被覆アー
ク溶接棒の全重量あたりの％である。更に、表２乃至４
に記載した成分以外に、その他の成分として、Ｆｅ、Ｍ
ｇ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＦｅＯ、Ｌｉ2Ｏ等が含まれてい
る。
【００２７】そして、これらの溶接棒を使用して溶接試
験を実施した。ＡＳＴＭ Ａ２１３−Ｔ９１鋼板（板厚
２０ｍｍ、Ｖ開先）を、溶接入熱：１８乃至２２ｋＪ／
ｃｍ（溶接電圧１７０Ａ、溶接電流２３Ｖ、溶接速度約
１２ｃｍ／分）、溶接姿勢：下向、予熱及びパス間温
度：２００乃至２５０℃で行った。
験を実施した。ＡＳＴＭ Ａ２１３−Ｔ９１鋼板（板厚
２０ｍｍ、Ｖ開先）を、溶接入熱：１８乃至２２ｋＪ／
ｃｍ（溶接電圧１７０Ａ、溶接電流２３Ｖ、溶接速度約
１２ｃｍ／分）、溶接姿勢：下向、予熱及びパス間温
度：２００乃至２５０℃で行った。
【００２８】その後、この試験板を７４０℃に８時間加
熱する熱処理（昇温・冷却：≦５０℃／ｈ）を行い、シ
ャルピー衝撃試験片（ＪＩＳ Ｚ３１１１ ４号）、ク
リープ試験片（ＪＩＳ Ｚ２２７２）を採取し、各規格
に準じて試験に供した。その結果を下記表５乃至７に示
す。なお、両試験共、試験片を各３本ずつ採取し、その
供試した試験片の平均値で特性を示した。シャルピー衝
撃試験は０℃、クリープ試験は６５０℃×１２５Ｎ／ｍ
ｍ2の条件で行った。溶接作業性の判定は、この溶接時
に官能評価（○：優、△：やや劣、×：劣）した。
熱する熱処理（昇温・冷却：≦５０℃／ｈ）を行い、シ
ャルピー衝撃試験片（ＪＩＳ Ｚ３１１１ ４号）、ク
リープ試験片（ＪＩＳ Ｚ２２７２）を採取し、各規格
に準じて試験に供した。その結果を下記表５乃至７に示
す。なお、両試験共、試験片を各３本ずつ採取し、その
供試した試験片の平均値で特性を示した。シャルピー衝
撃試験は０℃、クリープ試験は６５０℃×１２５Ｎ／ｍ
ｍ2の条件で行った。溶接作業性の判定は、この溶接時
に官能評価（○：優、△：やや劣、×：劣）した。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】
【表３】
【００３２】
【表４】
【００３３】
【表５】
【００３４】
【表６】
【００３５】
【表７】
【００３６】表５に示すように、供試棒Ｎｏ．１乃至Ｎ
ｏ．６は本発明の実施例であり、いずれも靭性、クリー
プ強度及び溶接作業性が良好であった。一方、比較例
（Ｎｏ．Ｎ１乃至Ｎｏ．Ｎ２３）は、これらの性能が低
いものであった。
ｏ．６は本発明の実施例であり、いずれも靭性、クリー
プ強度及び溶接作業性が良好であった。一方、比較例
（Ｎｏ．Ｎ１乃至Ｎｏ．Ｎ２３）は、これらの性能が低
いものであった。
【００３７】即ち、ＮＯ．Ｎ１はＣが０．０３重量％と
少ないため、クリープ破断時間が短く、Ｎｏ．Ｎ２は
０．１１重量％と多すぎるため、靭性が劣化した。Ｎ
ｏ．Ｎ３はＳｉが０．４５重量％と少ないため、溶接作
業性が劣化し、Ｎｏ．Ｎ４は２．０３重量％と多すぎる
ために、靭性が劣化した。Ｎｏ．Ｎ５はＭｎが０．４６
重量％と少ないために、靭性が劣化し、Ｎｏ．Ｎ６は
１．５４重量％と多すぎるために、クリープ強度が劣化
した。Ｎｏ．Ｎ７はＮｉが０．３８重量％と少ないた
め、靭性が劣化し、Ｎｏ．Ｎ８は１．５５重量％と多す
ぎるために、クリープ強度が劣化した。Ｎｏ．Ｎ９はＣ
ｒが５．９３重量％少ないために、クリープ強度が劣化
し、Ｎｏ．Ｎ１０は１２．０８重量％と多すぎるため
に、靭性が劣化した。Ｎｏ．Ｎ１１はＭｏが０．０３重
量％と少ないために、クリープ強度が劣化し、Ｎｏ．Ｎ
１２は０．２８重量％と多すぎるために、靭性が劣化し
た。Ｎｏ．Ｎ１３はＴｉが０．００７重量％と少ないた
めに、クリープ強度が劣化し、Ｎｏ．Ｎ１４は０．０５
４重量％と多すぎるために、靭性が劣化した。Ｎｏ．Ｎ
１５はＶが０．０８重量％と少ないために、クリープ強
度が劣化し、Ｎｏ．Ｎ１６は０．４３重量％と多すぎる
ために、靭性が劣化した。Ｎｏ．Ｎ１７はＮｂが０．０
１７重量％と少ないために、クリープ強度が劣化し、Ｎ
ｏ．Ｎ１８は０．１１重量％と多すぎるために、靭性が
劣化した。Ｎｏ．Ｎ１９はＷが０．６６重量％と少ない
ために、クリープ強度が劣化し、Ｎｏ．Ｎ２０は２．０
４重量％と多すぎる、靭性が劣化した。ＮＯ．Ｎ２１は
Ｃｏが２．０５重量％と多すぎるために、靭性が劣化し
た。Ｎｏ．Ｎ２２はＮが０．０１８重量％と少ないため
に、クリープ強度が劣化し、ＮＯ．Ｎ２３は０．１１重
量％と多すぎるために、靭性が劣化した。
少ないため、クリープ破断時間が短く、Ｎｏ．Ｎ２は
０．１１重量％と多すぎるため、靭性が劣化した。Ｎ
ｏ．Ｎ３はＳｉが０．４５重量％と少ないため、溶接作
業性が劣化し、Ｎｏ．Ｎ４は２．０３重量％と多すぎる
ために、靭性が劣化した。Ｎｏ．Ｎ５はＭｎが０．４６
重量％と少ないために、靭性が劣化し、Ｎｏ．Ｎ６は
１．５４重量％と多すぎるために、クリープ強度が劣化
した。Ｎｏ．Ｎ７はＮｉが０．３８重量％と少ないた
め、靭性が劣化し、Ｎｏ．Ｎ８は１．５５重量％と多す
ぎるために、クリープ強度が劣化した。Ｎｏ．Ｎ９はＣ
ｒが５．９３重量％少ないために、クリープ強度が劣化
し、Ｎｏ．Ｎ１０は１２．０８重量％と多すぎるため
に、靭性が劣化した。Ｎｏ．Ｎ１１はＭｏが０．０３重
量％と少ないために、クリープ強度が劣化し、Ｎｏ．Ｎ
１２は０．２８重量％と多すぎるために、靭性が劣化し
た。Ｎｏ．Ｎ１３はＴｉが０．００７重量％と少ないた
めに、クリープ強度が劣化し、Ｎｏ．Ｎ１４は０．０５
４重量％と多すぎるために、靭性が劣化した。Ｎｏ．Ｎ
１５はＶが０．０８重量％と少ないために、クリープ強
度が劣化し、Ｎｏ．Ｎ１６は０．４３重量％と多すぎる
ために、靭性が劣化した。Ｎｏ．Ｎ１７はＮｂが０．０
１７重量％と少ないために、クリープ強度が劣化し、Ｎ
ｏ．Ｎ１８は０．１１重量％と多すぎるために、靭性が
劣化した。Ｎｏ．Ｎ１９はＷが０．６６重量％と少ない
ために、クリープ強度が劣化し、Ｎｏ．Ｎ２０は２．０
４重量％と多すぎる、靭性が劣化した。ＮＯ．Ｎ２１は
Ｃｏが２．０５重量％と多すぎるために、靭性が劣化し
た。Ｎｏ．Ｎ２２はＮが０．０１８重量％と少ないため
に、クリープ強度が劣化し、ＮＯ．Ｎ２３は０．１１重
量％と多すぎるために、靭性が劣化した。
【００３８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、低
水素系被覆アーク溶接棒において心線及び被覆剤の全体
の組成を規定することにより、高Ｃｒフェライト系耐熱
鋼を溶接した場合に、極めて優れた靭性及びクリープ性
能の溶接金属を得ることができ、溶接作業性も優れてい
る。従って、本発明の高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用低水
素系被覆ア−ク溶接棒は、各種発電ボイラ及び化学圧力
容器の安全性と耐久性の向上に寄与する効果は顕著であ
る。
水素系被覆アーク溶接棒において心線及び被覆剤の全体
の組成を規定することにより、高Ｃｒフェライト系耐熱
鋼を溶接した場合に、極めて優れた靭性及びクリープ性
能の溶接金属を得ることができ、溶接作業性も優れてい
る。従って、本発明の高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用低水
素系被覆ア−ク溶接棒は、各種発電ボイラ及び化学圧力
容器の安全性と耐久性の向上に寄与する効果は顕著であ
る。
【図１】被覆アーク溶接棒のＴｉ量と靭性及びクリープ
強度の関係を示す図である。
強度の関係を示す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 畠 英雄
兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号
株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究
所内
(72)発明者 畑野 等
兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号
株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究
所内
(72)発明者 佐藤 統宣
神奈川県藤沢市宮前字裏河内100番１
株式会社神戸製鋼所藤沢事業所内
(56)参考文献 特開 平７−155988（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−122972（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−305396（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−215491（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−267190（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B23K 35/30
B23K 35/365
Claims (2)
- 【請求項１】 心線及び被覆剤の一方又は双方の中に、
被覆アーク溶接棒全重量当たり、Ｃ：０．０４乃至０．
１０重量％、Ｓｉ：０．５乃至２．０重量％、Ｍｎ：
０．５乃至１．５重量％、Ｎｉ：０．４乃至１．５重量
％、Ｃｒ：６．０乃至１２．０重量％、Ｍｏ：０．０５
乃至０．２５重量％、Ｔｉ：０．０１乃至０．０５重量
％、Ｖ：０．１０乃至０．４０重量％、Ｎｂ：０．０２
乃至０．１０重量％、Ｗ：０．７乃至２．０重量％、
Ｎ：０．０２乃至０．１０重量％を含有したことを特徴
とする高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用低水素系被覆アーク
溶接棒。 - 【請求項２】 心線及び被覆剤の一方又は双方の中に、
被覆アーク溶接棒全重量当たり、Ｃ：０．０４乃至０．
１０重量％、Ｓｉ：０．５乃至２．０重量％、Ｍｎ：
０．５乃至１．５重量％、Ｎｉ：０．４乃至１．５重量
％、Ｃｒ：６．０乃至１２．０重量％、Ｍｏ：０．０５
乃至０．２５重量％、Ｔｉ：０．０１乃至０．０５重量
％、Ｖ：０．１０乃至０．４０重量％、Ｎｂ：０．０２
乃至０．１０重量％、Ｗ：０．７乃至２．０重量％、Ｃ
ｏ：０．１乃至２．０重量％、Ｎ：０．０２乃至０．１
０重量％を含有したことを特徴とする高Ｃｒフェライト
系耐熱鋼用低水素系被覆アーク溶接棒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33620097A JP3375868B2 (ja) | 1997-12-05 | 1997-12-05 | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用低水素系被覆アーク溶接棒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33620097A JP3375868B2 (ja) | 1997-12-05 | 1997-12-05 | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用低水素系被覆アーク溶接棒 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11170087A JPH11170087A (ja) | 1999-06-29 |
| JP3375868B2 true JP3375868B2 (ja) | 2003-02-10 |
Family
ID=18296680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33620097A Expired - Lifetime JP3375868B2 (ja) | 1997-12-05 | 1997-12-05 | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用低水素系被覆アーク溶接棒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3375868B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6641084B2 (ja) * | 2014-12-25 | 2020-02-05 | 株式会社神戸製鋼所 | 溶接時の耐棒焼け性に優れる低水素系被覆アーク溶接棒 |
| JP6829090B2 (ja) | 2017-01-31 | 2021-02-10 | 株式会社神戸製鋼所 | 被覆アーク溶接棒 |
| JP6914182B2 (ja) * | 2017-12-25 | 2021-08-04 | 株式会社神戸製鋼所 | 被覆アーク溶接棒 |
| JP6688344B2 (ja) * | 2018-07-12 | 2020-04-28 | 株式会社神戸製鋼所 | 低水素系被覆アーク溶接棒 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2607594B2 (ja) * | 1988-02-24 | 1997-05-07 | 日本鋼管株式会社 | Ｃｒ−Ｍｏ系低合金鋼用被覆アーク溶接棒 |
| JPH0825060B2 (ja) * | 1991-03-29 | 1996-03-13 | 新日本製鐵株式会社 | 低水素系被覆アーク溶接棒 |
| JP3217567B2 (ja) * | 1993-12-03 | 2001-10-09 | 新日本製鐵株式会社 | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用被覆アーク溶接棒 |
| JPH09122972A (ja) * | 1995-10-30 | 1997-05-13 | Nippon Steel Corp | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用被覆アーク溶接棒 |
| JP3375817B2 (ja) * | 1996-03-29 | 2003-02-10 | 株式会社神戸製鋼所 | 高クロムフェライト鋼用溶接ワイヤ |
-
1997
- 1997-12-05 JP JP33620097A patent/JP3375868B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11170087A (ja) | 1999-06-29 |
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