JP4995131B2 - 溶接熱影響部のクリープ特性に優れたフェライト系耐熱鋼材及び耐熱構造体 - Google Patents
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(x)Ac1変態点〜Ac1変態点+300℃に加熱される鋼材の溶接熱影響部位の前組織が、(x1)ベイナイト及び/又はマルテンサイトの低温変態組織、及び、(x2)低温変態前のオーステナイトと同じ結晶方位を有し、マルテンサイトのラス境界、又は、ベイナイト及び/又はマルテンサイトのブロック粒境界に存在する残留オーステナイトを体積率で0.5%以上、5%以下含み、
(z)Ac1変態点〜Ac1変態点+300℃に加熱される鋼材の溶接熱影響部位に、旧オーステナイト粒の平均粒径が10μm以上であり、透過電子顕微鏡を用いた5万倍の観察にて確認できる、Ti、Zr、Nb、V、Taのいずれか1種又は2種以上のMX型窒化物を2個/μm 2 以上含むベイナイト及び/又はマルテンサイトの低温変態組織が形成されることを特徴とする溶接熱影響部のクリープ特性に優れたフェライト系耐熱鋼材。
HCreq=[%Cr]+6[%Si]+11[%V]+4[%Mo]+1.5[%W]+ 5[%Nb]+12[%Al]+[%Re]+2[%Zr]+5[%Ti]+ 2[%Ta]+15[%B]−18[%C]−12[%N]−4[%Ni]− 2[%Mn]−[%Cu]−2[%Co] ・・・(1)
(y)Ac1変態点〜Ac1変態点+300℃に加熱される鋼材の溶接熱影響部位の前組織が、(y1)ベイナイト及び/又はマルテンサイトの低温変態組織、及び、(y2)低温変態前のオーステナイトの結晶方位と低温変態組織の結晶方位を整合させる特定の結晶方位を有し、マルテンサイトのラス境界、又は、マルテンサイト及び/又はベイナイトのブロック粒境界に存在する整合セメンタイトを体積率で0.5%以上、5%以下含み、
(z)Ac1変態点〜Ac1変態点+300℃に加熱される鋼材の溶接熱影響部位に、旧オーステナイト粒の平均粒径が10μm以上であり、透過電子顕微鏡を用いた5万倍の観察にて確認できる、Ti、Zr、Nb、V、Taのいずれか1種又は2種以上のMX型窒化物を2個/μm 2 以上含むベイナイト及び/又はマルテンサイトの低温変態組織が形成されることを特徴とする溶接熱影響部のクリープ特性に優れたフェライト系耐熱鋼材。
HCreq=[%Cr]+6[%Si]+11[%V]+4[%Mo]+1.5[%W]+ 5[%Nb]+12[%Al]+[%Re]+2[%Zr]+5[%Ti]+ 2[%Ta]+15[%B]−18[%C]−12[%N]−4[%Ni]− 2[%Mn]−[%Cu]−2[%Co] ・・・(1)
表1に示す化学成分の耐熱鋼材に、Type IV型回避熱処理を施した後、該鋼材を、表1に示す化学成分の溶接材料で溶接し、圧力機器を構成した。圧力機器に、400℃以上Ac1変態点以下、10分以上の残留γ相低減熱処理を施した後、機器構成部材及び該部材溶接部から、平行部直径4〜6mm、平行部長さ30mmの試験片を採取した。
表2に示す化学成分の本発明鋼材と、表3に示す化学成分の比較鋼材を、表4に示す条件で熱処理して溶接し、本発明鋼材の効果を確認した。その結果を、表4に、併せて示す。
Claims (6)
- 質量%で、C:0.01〜0.20%、Si:0.02〜0.50%、Mn:0.05〜1.0%、P:0.02%以下、S:0.01%以下、Cr:0.4〜12.0%、N:0.002〜0.15%、及び、Ti:0.005〜0.20%、Zr:0.003〜0.20%、Nb:0.01〜0.50%、V:0.01〜0.50%、Ta:0.01〜0.15%のいずれか1種又は2種以上を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなり、かつ、下記式(1)で定義するHCreq(溶接熱影響部のCr当量)が0.4〜20であり、溶接前の開先を含む部位に、最高加熱温度:1000〜1400℃、保持時間:1〜60000秒、及び、冷却速度:0.1〜50℃/sの熱処理が施されてなるフェライト系耐熱鋼材であって、
(x)Ac1変態点〜Ac1変態点+300℃に加熱される鋼材の溶接熱影響部位の前組織が、(x1)ベイナイト及び/又はマルテンサイトの低温変態組織、及び、(x2)低温変態前のオーステナイトと同じ結晶方位を有し、マルテンサイトのラス境界、又は、ベイナイト及び/又はマルテンサイトのブロック粒境界に存在する残留オーステナイトを体積率で0.5%以上、5%以下含み、
(z)Ac1変態点〜Ac1変態点+300℃に加熱される鋼材の溶接熱影響部位に、旧オーステナイト粒の平均粒径が10μm以上であり、透過電子顕微鏡を用いた5万倍の観察にて確認できる、Ti、Zr、Nb、V、Taのいずれか1種又は2種以上のMX型窒化物を2個/μm 2 以上含むベイナイト及び/又はマルテンサイトの低温変態組織が形成されることを特徴とする溶接熱影響部のクリープ特性に優れたフェライト系耐熱鋼材。
HCreq=[%Cr]+6[%Si]+11[%V]+4[%Mo]+1.5[%W]+ 5[%Nb]+12[%Al]+[%Re]+2[%Zr]+5[%Ti]+ 2[%Ta]+15[%B]−18[%C]−12[%N]−4[%Ni]− 2[%Mn]−[%Cu]−2[%Co] ・・・(1) - 質量%で、C:0.01〜0.20%、Si:0.02〜0.50%、Mn:0.05〜1.0%、P:0.02%以下、S:0.01%以下、Cr:0.4〜12.0%、N:0.002〜0.15%、及び、Ti:0.005〜0.20%、Zr:0.003〜0.20%、Nb:0.01〜0.50%、V:0.01〜0.50%、Ta:0.01〜0.15%のいずれか1種又は2種以上を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなり、かつ、下記式(1)で定義するHCreq(溶接熱影響部のCr当量)が0.4〜20であり、溶接前の開先を含む部位に、最高加熱温度:1000〜1400℃、保持時間:1〜60000秒、及び、冷却速度:0.1〜50℃/sの熱処理が施されてなるフェライト系耐熱鋼材であって、
(y)Ac1変態点〜Ac1変態点+300℃に加熱される鋼材の溶接熱影響部位の前組織が、(y1)ベイナイト及び/又はマルテンサイトの低温変態組織、及び、(y2)低温変態前のオーステナイトの結晶方位と低温変態組織の結晶方位を整合させる特定の結晶方位を有し、マルテンサイトのラス境界、又は、マルテンサイト及び/又はベイナイトのブロック粒境界に存在する整合セメンタイトを体積率で0.5%以上、5%以下含み、(z)Ac1変態点〜Ac1変態点+300℃に加熱される鋼材の溶接熱影響部位に、旧オーステナイト粒の平均粒径が10μm以上であり、透過電子顕微鏡を用いた5万倍の観察にて確認できる、Ti、Zr、Nb、V、Taのいずれか1種又は2種以上のMX型窒化物を2個/μm 2 以上含むベイナイト及び/又はマルテンサイトの低温変態組織が形成されることを特徴とする溶接熱影響部のクリープ特性に優れたフェライト系耐熱鋼材。
HCreq=[%Cr]+6[%Si]+11[%V]+4[%Mo]+1.5[%W]+ 5[%Nb]+12[%Al]+[%Re]+2[%Zr]+5[%Ti]+ 2[%Ta]+15[%B]−18[%C]−12[%N]−4[%Ni]− 2[%Mn]−[%Cu]−2[%Co] ・・・(1) - 前記フェライト系耐熱鋼材が、さらに、質量%で、W:0.01〜3.0%、Mo:0.01〜3.0%、Re:0.01〜0.5%、Ni:0.01〜2.0%、Co:0.01〜5.0%、Cu:0.01〜2.0%、B:0.0003〜0.0050%のいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の溶接熱影響部のクリープ特性に優れたフェライト系耐熱鋼材。
- 前記フェライト系耐熱鋼材が、さらに、質量%で、Y:0.005〜0.05%、Ce:0.005〜0.5%、Mg:0.0003〜0.005%、Ba:0.0003〜0.005%、Ca:0.0003〜0.005%、La:0.005〜0.05%のいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の溶接熱影響部のクリープ特性に優れたフェライト系耐熱鋼材。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の溶接熱影響部のクリープ特性に優れたフェライト系耐熱鋼材を溶接して製造したことを特徴とする溶接熱影響部のクリープ特性に優れた耐熱構造体。
- 前記耐熱構造体の全体に、Ac1変態点以下で、1分以上の熱処理を施し、残留オーステナイト又は整合セメンタイトを、体積率で、0.5%未満に低減したことを特徴とする請求項5に記載の溶接熱影響部のクリープ特性に優れた耐熱構造体。
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