JP6908539B2 - ９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼溶接用ＴＩＧワイヤ - Google Patents
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Description
本発明は、Ｃｒ−Ｍｏ鋼の溶接に使用され、耐高温割れ性が良好で、溶接後熱処理（以下、ＰＷＨＴという。）温度が７５０℃以上でも、良好な強度及び靭性が得られ、かつ、５００℃以上での高温強度が良好な溶接金属が得られる９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼溶接用ＴＩＧワイヤに関する。
Ｃｒ−Ｍｏ鋼は溶接金属の高温強度及び靭性に優れ、耐食性にも優れることから石油精製プラントや発電設備の圧力容器や配管に用いられている。近年では、これら事業の効率化を目的に更なる高温条件での操業が望まれており、より高温強度特性に優れた溶接金属が得られる溶接材料として、９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼溶接用ワイヤの開発が進められている。
９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼は、Ｃｒ−Ｍｏ鋼の中で特に高温強度特性に優れている耐熱鋼である。この９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼は、火力発電ボイラの圧力容器に広く使用されており、それに使用される溶接材料も従来より提案されている（例えば特許文献１参照。）。この特許文献１には、溶接ワイヤ中のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｎ、Ｎ及びＯの各含有量を規定し、かつ、Ｍｎ＋２Ｎｉ−１０Ｎの含有量を規定することで、高温強度特性を有しつつ靭性も良好な溶接金属が得られる９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼溶接用ＴＩＧワイヤが開示されている。
このように、優れた高温強度特性を有する９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼溶接用ＴＩＧワイヤであるが、溶接施工条件については火力技術基準等で定められており、例えばＰＷＨＴ温度は７６０℃以下と設定されているが、ＰＷＨＴ温度が７５０℃以上では、相変態を起こして高温強度が低下する場合がある。
ＰＷＨＴ温度が７５０℃以上の９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼の溶接での高温強度を確保するための技術も従来より提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この特許文献２には、溶接ワイヤ中のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｎ、Ｔｉの各含有量及びＭｎとＮｉの総量を規定することで、ＰＷＨＴ温度が７５０℃以上でも必要な高温強度特性に優れる９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼用溶接ワイヤが開示されている。
しかし、９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼の溶接では、凝固過程で発生する高温割れが発生しやすいという問題がある。高温割れは凝固時に溶接金属中に発生する割れであり、デントライトや柱状晶等の粒界が凝固時の収縮ひずみに抵抗しきれずに開口することで発生し、溶接欠陥の一つとして大きな問題となっている。
特許文献２に記載の溶接ワイヤも高温割れに関しては検討されており、溶接用ワイヤ中のＰ、Ｓ上限を規定することで高温割れを抑制できる旨が記載されている。しかし、Ｐ、Ｓ上限の規定のみでは高温割れを十分に防止することは難しく、十分な耐高温割れ性は得られない。また、特許文献２に記載の溶接ワイヤは、Ｍｎが低いので十分な溶接金属の靭性が得られないという問題もある。
一方、特許文献３には、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｓ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ及びＮの各含有量を規定し、ＭｎとＮｉの合計量、含有するＭｎ量／Ｓ量も規定することで、ＰＷＨＴ後の高温強度特性及び靭性が良好で、耐高温割れ性にも優れる溶接用ワイヤが開示されている。特許文献３に記載された溶接用ワイヤを用いれば、９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼の溶接においても、高温強度特性及び靭性を確保しつつ、耐高温割れ性にも優れた溶接金属が得られる。
しかし近年、石油精製プラント等では５００℃以上の環境下での高温強度が要望される場合があり、このような高温条件下では特許文献３に記載された溶接用ワイヤでは十分な高温強度は得られない。また、特許文献３に記載の溶接用ワイヤはＭｎとＮｉの合計量が低いため、溶接金属の十分な靭性も得られないという問題があった。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼の溶接において、高温割れが発生せず、ＰＷＨＴ温度が７５０℃以上でも、良好な強度及び靭性が得られ、かつ、５００℃以上での高温強度が良好な溶接金属が得られる９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼溶接用ＴＩＧワイヤを提供することを目的とする。
本発明に係る９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼溶接用ＴＩＧワイヤの要旨は、ワイヤ全質量に対する質量％で、Ｃ：０．０７〜０．１３％、Ｓｉ：０．１５〜０．５０％、Ｍｎ：０．９５〜１．２０％、Ｎｉ：０．１〜０．５％、Ｃｒ：８〜１０％、Ｍｏ：０．７〜１．５％、Ｎｂ：０．０３〜０．０７％、Ｖ：０．２〜０．３％、Ｎ：０．０４〜０．０６％を含有し、Ｃｕ：０．０５％以下、Ｏ：０．０２％以下、Ｐ：０．００８％以下、Ｓ：０．００８％以下、Ｓｂ：０．００５％以下、Ｓｎ：０．００５％以下、Ａｓ：０．００５％以下、Ａｌ：０．０１％以下、Ｔｉ：０．０１％以下、Ｂ：０．００５％以下、Ｚｒ：０．００５％以下であり、前記Ｍｎと前記Ｎｉの合計：１．１５〜１．５０％であり、残部がＦｅ及び不可避不純物であることを特徴とする。
本発明に係る９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼溶接用ＴＩＧワイヤによれば、高温割れが発生せず、ＰＷＨＴ温度が７５０℃以上でも、良好な強度及び靭性が得られ、かつ、５００℃以上での高温強度が良好な溶接金属が得られるなど高品質の溶接金属を得ることができる。
本発明者らは、９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼の溶接に用いられる溶接用ＴＩＧワイヤにおいて、前記課題を解決するために種々の溶接用ＴＩＧワイヤを試作して溶接を行い、７６０℃にて１０時間の溶接後熱処理（以下、ＰＷＨＴという。）を行った後、溶接金属の強度、靭性及び５００℃での高温強度を調査し、ＰＷＨＴ温度が７５０℃以上でも良好な溶接金属の強度及び靭性が得られ、かつ、５００℃以上での高温強度も良好な溶接金属が得られる溶接用ＴＩＧワイヤの成分組成について詳細に検討した。
その結果、溶接ワイヤ中のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｎ、Ｃｕ、Ｏ、Ｐ、Ｓの各含有量及びＭｎとＮｉの合計の含有量を規定することにより、ＰＷＨＴ温度が７５０℃以上でも良好な溶接金属の強度及び靭性が得られ、かつ、５００℃以上で十分な高温強度が得られる溶接金属が得られる溶接ワイヤの組成成分が得られることを新たに見出した。
更に溶接ビード終端部（以下、クレータ部という。）における微小な高温割れが確認され、耐高温割れ性を更に改善する余地があることが判明した。
そこで、溶接用ＴＩＧワイヤの組成成分を再度検討した結果、溶接用ＴＩＧワイヤ中のＳｂ、Ｓｎ、Ａｓ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｂ及びＺｒの各含有量を限定することにより、クレータ部の高温割れが発生せず、ＰＷＨＴ温度が７５０以上でも良好な溶接金属の強度および靭性が得られ、かつ、５００℃以上での高温強度が良好な溶接金属が得られることを突き止めた。
以下に、本発明の９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼溶接用ＴＩＧワイヤの成分組成と、その限定理由について説明する。なお、各成分組成の含有量は、ワイヤ全質量に対する質量％で表し、その質量％を表すときには単に％として記載する。
［Ｃ：０．０７〜０．１３％］
Ｃは、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、溶接金属の強度を向上させるとともに、高温強度を確保するために必須の元素である。Ｃが０．０７％未満では、溶接金属の強度が低くなるとともに、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、Ｃが０．１３％を超えると、高温割れ感受性が高くなり、高温割れが発生しやすくなる。また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、Ｃの含有量は０．０７〜０．１３％とする。なお、Ｃは溶接金属の過剰な高強度化を防止する観点から０．１０％以下が望ましい。
Ｃは、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、溶接金属の強度を向上させるとともに、高温強度を確保するために必須の元素である。Ｃが０．０７％未満では、溶接金属の強度が低くなるとともに、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、Ｃが０．１３％を超えると、高温割れ感受性が高くなり、高温割れが発生しやすくなる。また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、Ｃの含有量は０．０７〜０．１３％とする。なお、Ｃは溶接金属の過剰な高強度化を防止する観点から０．１０％以下が望ましい。
［Ｓｉ：０．１５〜０．５０％］
Ｓｉは、脱酸元素であり、溶接金属の靭性を向上させる効果を有する。Ｓｉが０．１５％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、Ｓｉが０．５０％を超えると、溶接金属中にＳｉが過剰に残留し、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｓｉの含有量は０．１５〜０．５０％とする。
Ｓｉは、脱酸元素であり、溶接金属の靭性を向上させる効果を有する。Ｓｉが０．１５％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、Ｓｉが０．５０％を超えると、溶接金属中にＳｉが過剰に残留し、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｓｉの含有量は０．１５〜０．５０％とする。
［Ｍｎ：０．９５〜１．２０％］
Ｍｎは、Ｓｉ同様に脱酸元素であり、溶接金属の強度及び靭性を向上させる効果を有する。Ｍｎが０．９５％未満では、その効果が十分に得られず、溶接金属の強度及び靭性が低下する。一方、Ｍｎが１．２０％を超えると、焼入れ性が増し、靭性が低下する。したがって、Ｍｎの含有量は０．９５〜１．２０％とする。
Ｍｎは、Ｓｉ同様に脱酸元素であり、溶接金属の強度及び靭性を向上させる効果を有する。Ｍｎが０．９５％未満では、その効果が十分に得られず、溶接金属の強度及び靭性が低下する。一方、Ｍｎが１．２０％を超えると、焼入れ性が増し、靭性が低下する。したがって、Ｍｎの含有量は０．９５〜１．２０％とする。
［Ｎｉ：０．１〜０．５％］
Ｎｉは、溶接金属組織を微細化して靭性を向上させる効果を有する。Ｎｉは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、Ｎｉが０．５％を超えると、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｎｉの含有量は０．１〜０．５％とする。
Ｎｉは、溶接金属組織を微細化して靭性を向上させる効果を有する。Ｎｉは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、Ｎｉが０．５％を超えると、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｎｉの含有量は０．１〜０．５％とする。
［Ｃｒ：８〜１０％］
Ｃｒは、ＰＷＨＴ時に炭窒化物を形成し、ＰＷＨＴ後の溶接金属の高温強度を高める効果を有する。Ｃｒが８％未満では、ＰＷＨＴ時の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、Ｃｒが１０％を超えると、高温溶接割れ感受性が高くなり、高温割れが発生しやすくなる。したがって、Ｃｒの含有量は８〜１０％とする。
Ｃｒは、ＰＷＨＴ時に炭窒化物を形成し、ＰＷＨＴ後の溶接金属の高温強度を高める効果を有する。Ｃｒが８％未満では、ＰＷＨＴ時の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、Ｃｒが１０％を超えると、高温溶接割れ感受性が高くなり、高温割れが発生しやすくなる。したがって、Ｃｒの含有量は８〜１０％とする。
［Ｍｏ：０．７〜１．５％］
Ｍｏは、固溶体強化により溶接金属の強度を高める効果を有する。Ｍｏが０．７％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、Ｍｏが１．５％を超えると、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｍｏの含有量は０．７〜１．５％とする。
Ｍｏは、固溶体強化により溶接金属の強度を高める効果を有する。Ｍｏが０．７％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、Ｍｏが１．５％を超えると、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｍｏの含有量は０．７〜１．５％とする。
［Ｎｂ：０．０３〜０．０７％］
Ｎｂは、ＰＷＨＴ時に炭窒化物を形成し、ＰＷＨＴ後の溶接金属の高温強度を高める効果を有する。Ｎｂが０．０３％未満では、ＰＷＨＴ時の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、Ｎｂが０．０７％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、Ｎｂの含有量は０．０３〜０．０７％とする。
Ｎｂは、ＰＷＨＴ時に炭窒化物を形成し、ＰＷＨＴ後の溶接金属の高温強度を高める効果を有する。Ｎｂが０．０３％未満では、ＰＷＨＴ時の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、Ｎｂが０．０７％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、Ｎｂの含有量は０．０３〜０．０７％とする。
［Ｖ：０．２〜０．３％］
Ｖは、Ｎｂ同様にＰＷＨＴ時に炭窒化物を形成し、ＰＷＨＴ後の溶接金属の高温強度を高める効果を有する。Ｖが０．２％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、Ｖが０．３％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、Ｖの含有量は０．２〜０．３％とする。
Ｖは、Ｎｂ同様にＰＷＨＴ時に炭窒化物を形成し、ＰＷＨＴ後の溶接金属の高温強度を高める効果を有する。Ｖが０．２％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、Ｖが０．３％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、Ｖの含有量は０．２〜０．３％とする。
［Ｎ：０．０４〜０．０６％］
Ｎは、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｖ等と結合して溶接金属中に窒化物を形成し、ＰＷＨＴ後の溶接金属の高温強度を高める効果を有する。Ｎが０．０４％未満では、溶接金属中の窒化物の形成が不十分となり、ＰＷＨＴ後の溶接金属の高温強度が低下する。一方、Ｎが０．０６％を超えると、溶接金属中の窒化物の形成が過剰となり、溶接金属の靭性が低下する。またＮが０．０６％を超えると、ブローホール発生の要因ともなる。したがって、Ｎの含有量は０．０４〜０．０６％とする。
Ｎは、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｖ等と結合して溶接金属中に窒化物を形成し、ＰＷＨＴ後の溶接金属の高温強度を高める効果を有する。Ｎが０．０４％未満では、溶接金属中の窒化物の形成が不十分となり、ＰＷＨＴ後の溶接金属の高温強度が低下する。一方、Ｎが０．０６％を超えると、溶接金属中の窒化物の形成が過剰となり、溶接金属の靭性が低下する。またＮが０．０６％を超えると、ブローホール発生の要因ともなる。したがって、Ｎの含有量は０．０４〜０．０６％とする。
［Ｃｕ：０．０５％以下］
Ｃｕは、溶接金属の靭性を低下させる。特にＣｕが０．０５％を超えると、必要な溶接金属の靭性が得られなくなる。したがって、Ｃｕの含有量は０．０５％以下とする。
Ｃｕは、溶接金属の靭性を低下させる。特にＣｕが０．０５％を超えると、必要な溶接金属の靭性が得られなくなる。したがって、Ｃｕの含有量は０．０５％以下とする。
［Ｏ：０．０２％以下］
Ｏは、溶接時にＳｉ、Ｍｎ等と酸化物を形成して溶接金属の靭性を低下させる。特にＯが０．０２％を超えると、必要な溶接金属の靭性が得られなくなる。したがって、Ｏの含有量は０．０２％以下とする。
Ｏは、溶接時にＳｉ、Ｍｎ等と酸化物を形成して溶接金属の靭性を低下させる。特にＯが０．０２％を超えると、必要な溶接金属の靭性が得られなくなる。したがって、Ｏの含有量は０．０２％以下とする。
［Ｐ：０．００８％以下］
Ｐは、凝固過程で粒界に偏析して低融点化合物を形成し、高温割れ感受性を高くするとともに、溶接金属の靭性を低下させる。特にＰが０．００８％を超えると、必要な溶接金属の靭性が得られなくなるとともに、高温割れが発生しやすくなる。したがって、Ｐの含有量は０．００８％以下とする。
Ｐは、凝固過程で粒界に偏析して低融点化合物を形成し、高温割れ感受性を高くするとともに、溶接金属の靭性を低下させる。特にＰが０．００８％を超えると、必要な溶接金属の靭性が得られなくなるとともに、高温割れが発生しやすくなる。したがって、Ｐの含有量は０．００８％以下とする。
［Ｓ：０．００８％以下］
Ｓは、Ｐと同様に粒界に偏析して低融点化合物を形成し、高温割れ感受性を高くするとともに、溶接金属の靭性を低下させる。特にＰが０．００８％を超えると、必要な溶接金属の靭性が得られなくなるとともに、高温割れが発生しやすくなる。したがって、Ｓの含有量は０．００８％以下とする。
Ｓは、Ｐと同様に粒界に偏析して低融点化合物を形成し、高温割れ感受性を高くするとともに、溶接金属の靭性を低下させる。特にＰが０．００８％を超えると、必要な溶接金属の靭性が得られなくなるとともに、高温割れが発生しやすくなる。したがって、Ｓの含有量は０．００８％以下とする。
［ＭｎとＮｉの合計：１．１５〜１．５０％］
Ｍｎ及びＮｉはともにオーステナイト生成元素であり、ＰＷＨＴ時の溶接金属中のδ−フェライトの残在を抑制し、ＰＷＨＴ後の溶接金属の高温強度を特に高める効果を有する。ＭｎとＮｉの合計が１．１５％未満では、その効果が十分に得られず、溶接金属の強度及び靭性が低くなるとともに、ＰＷＨＴ後の溶接金属の高温強度が低下する。一方、ＭｎとＮｉの合計が１．５０％を超えると、溶接金属中のＡC1変態点が低くなるため、ＰＷＨＴ後の溶接金属の高温強度が低下する。したがって、ＭｎとＮｉの合計は１．１５〜１．５０％とする。
Ｍｎ及びＮｉはともにオーステナイト生成元素であり、ＰＷＨＴ時の溶接金属中のδ−フェライトの残在を抑制し、ＰＷＨＴ後の溶接金属の高温強度を特に高める効果を有する。ＭｎとＮｉの合計が１．１５％未満では、その効果が十分に得られず、溶接金属の強度及び靭性が低くなるとともに、ＰＷＨＴ後の溶接金属の高温強度が低下する。一方、ＭｎとＮｉの合計が１．５０％を超えると、溶接金属中のＡC1変態点が低くなるため、ＰＷＨＴ後の溶接金属の高温強度が低下する。したがって、ＭｎとＮｉの合計は１．１５〜１．５０％とする。
［Ｓｂ：０．００５％以下］
Ｓｂは、凝固過程において粒界に偏析し、溶接金属の高温割れ感受性を高めるので、高温割れの要因となる。したがって、Ｓｂの含有量は０．００５％以下とする。
Ｓｂは、凝固過程において粒界に偏析し、溶接金属の高温割れ感受性を高めるので、高温割れの要因となる。したがって、Ｓｂの含有量は０．００５％以下とする。
［Ｓｎ：０．００５％以下］
Ｓｎは、凝固過程において粒界に偏析し、溶接金属の高温割れ感受性を高めるので、高温割れの要因となる。したがって、Ｓｎの含有量は０．００５％以下とする。
Ｓｎは、凝固過程において粒界に偏析し、溶接金属の高温割れ感受性を高めるので、高温割れの要因となる。したがって、Ｓｎの含有量は０．００５％以下とする。
［Ａｓ：０．００５％以下］
Ａｓは、凝固過程において粒界に偏析し、溶接金属の高温割れ感受性を高めるので、高温割れの要因となる。したがって、Ａｓの含有量は０．００５％以下とする。
Ａｓは、凝固過程において粒界に偏析し、溶接金属の高温割れ感受性を高めるので、高温割れの要因となる。したがって、Ａｓの含有量は０．００５％以下とする。
［Ａｌ：０．０１％以下］
Ａｌは、脱酸元素として作用して溶接金属の靭性を改善する効果を有するが、多量に含まれると溶接時にＯと結合して酸化物を形成し、溶接金属の靭性を低下させる。特にＡｌが０．０１％を超えると、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ａｌの含有量は０．０１％以下とする。
Ａｌは、脱酸元素として作用して溶接金属の靭性を改善する効果を有するが、多量に含まれると溶接時にＯと結合して酸化物を形成し、溶接金属の靭性を低下させる。特にＡｌが０．０１％を超えると、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ａｌの含有量は０．０１％以下とする。
［Ｔｉ：０．０１％以下］
Ｔｉは、脱酸元素として作用して溶接金属の靭性を改善する効果を有するが、多量に含まれると溶接時にＯと結合して酸化物を形成し、溶接金属の靭性を低下させる。特にＴｉが０．０１％を超えると、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｔｉの含有量は０．０１％以下とする。
Ｔｉは、脱酸元素として作用して溶接金属の靭性を改善する効果を有するが、多量に含まれると溶接時にＯと結合して酸化物を形成し、溶接金属の靭性を低下させる。特にＴｉが０．０１％を超えると、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｔｉの含有量は０．０１％以下とする。
［Ｂ：０．００５％以下］
Ｂは、凝固過程において粒界に偏析し、溶接金属の高温割れ感受性を高めるので高温割れの要因となるとともに、硼化物を形成して溶接金属の靭性を低下させる。特にＢが０．００５％を超えると、高温割れが発生しやすくなるとともに、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｂの含有量は０．００５％以下とする。
Ｂは、凝固過程において粒界に偏析し、溶接金属の高温割れ感受性を高めるので高温割れの要因となるとともに、硼化物を形成して溶接金属の靭性を低下させる。特にＢが０．００５％を超えると、高温割れが発生しやすくなるとともに、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｂの含有量は０．００５％以下とする。
［Ｚｒ：０．００５％以下］
Ｚｒは、凝固過程において粒界に偏析し、溶接金属の高温割れ感受性を高めるので、高温割れの要因となる。したがって、Ｚｒの含有量は０．００５％以下とする。
Ｚｒは、凝固過程において粒界に偏析し、溶接金属の高温割れ感受性を高めるので、高温割れの要因となる。したがって、Ｚｒの含有量は０．００５％以下とする。
なお、本発明の９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼溶接用ＴＩＧワイヤの残部は、主成分であるＦｅおよび不可避不純物である。
以下、実施例により本発明の効果をさらに詳細に説明する。
表１に示す組成の溶接用ＴＩＧワイヤを各種試作した。なお、ワイヤ径は１．２ｍｍとした。
これら試作したワイヤで、溶着金属性能及び耐高温割れ性について調査を行った。溶着金属試験、割れ試験に用いた供試鋼板はＡＳＴＭ Ｇｒ９１に準拠した鋼板を使用した。
溶着金属性能の評価は、板厚１３ｍｍの供試鋼板で表１に示す各ワイヤを用い、表２に示す溶接条件でＡＳＭＥ Ａ５．２８に準じて溶着金属試験を行い、７６０℃にて１０時間ＰＷＨＴを行った後、溶着金属部から引張試験片、高温引張試験片及び衝撃試験片を採取し、常温での引張試験、高温での引張試験及び衝撃試験を実施した。常温での引張試験の評価は、室温での引張強さが６２０ＭＰａ以上を良好とした。高温での引張試験の評価は、試験温度５００℃での引張強さが４５０ＭＰａ以上を良好とした。靭性の評価は、試験温度０℃でシャルピー衝撃試験を実施し、各々繰り返し５回の吸収エネルギーの平均値が１００Ｊ以上を良好とした。
耐高温割れ性の評価は、溶着金属試験の際に溶接部のクレータ割れの有無を目視にして調査した。また、ＡＳＭＥ Ａ５．２８に準拠してＸ線透過試験を行い、溶着金属部内の溶接欠陥の有無を調査した。それらの結果を表３にまとめて示す。
表１及び表３中のワイヤ記号１〜９、１３が本発明例、ワイヤ記号１６〜３８は比較例である。本発明例であるワイヤ記号１〜９、１３は、溶接ワイヤ中のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｎ、Ｃｕ、Ｏ、Ｐ、Ｓの各含有量及びＭｎとＮｉの合計の量がいずれも適正であるので、常温での溶着金属の引張強さ及び吸収エネルギーが良好で、高温での引張強さも良好であり、溶接部にクレータ割れも発生せず、良好な結果であった。
比較例中のワイヤ記号１６は、Ｃが多いので、吸収エネルギーが低値であった。また、溶接部にクレータ割れが発生した。
ワイヤ記号１７は、Ｃが少ないので、溶着金属の常温での引張強さが低く、高温での引張強さも低値であった。また、Ｎｉが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。
ワイヤ記号１８は、Ｓｉが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。また、Ｃｒが少ないので、溶着金属の高温での引張強さが低値であった。
ワイヤ記号１９は、Ｓｉが少ないので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。また、Ｃｒが多いので、溶接部にクレータ割れが発生した。
ワイヤ記号２０は、Ｍｎが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。また、Ｍｏが少ないので、溶着金属の常温での引張強さが低値であった。
ワイヤ記号２１は、Ｍｎが少ないので、溶着金属の常温での引張強さが低く、吸収エネルギーも低値であった。
ワイヤ記号２２は、Ｎｉが少ないので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。また、Ｎｂが少ないので、溶着金属の高温での引張強さが低値であった。
ワイヤ記号２３は、Ｍｏが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。また、Ｖが少ないので、溶着金属の高温での引張強さが低値であった。
ワイヤ記号２４は、Ｎｂが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。また、Ｎが少ないので、溶着金属の高温での引張強さが低値であった。
ワイヤ記号２５は、Ｖが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。また、ＭｎとＮｉの合計が多いので、溶着金属の高温での引張強さが低値であった。
ワイヤ記号２６は、Ｎが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。また、溶接部にブローホールが発生した。
ワイヤ記号２７は、ＭｎとＮｉの合計が少ないので、溶着金属の常温での引張強さが低く、吸収エネルギーが低値であった。また、高温での引張強さも低値であった。
ワイヤ記号２８は、Ｃｕが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。
ワイヤ記号２９は、Ｏが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。
ワイヤ記号３０は、Ｓが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。また、溶接部にクレータ割れが発生した。
ワイヤ記号３１は、Ｍｎが少ないので、溶着金属の常温での引張強さが低く、吸収エネルギーも低値であった。また、Ｓｂが多いので、溶接部に微小なクレータ割れが発生した。
ワイヤ記号３２は、Ｃｒが少ないので、溶着金属の高温での引張強さが低値であった。また、Ｓｎが多いので、溶接部に微小なクレータ割れが発生した。
ワイヤ記号３３は、Ｍｎが少ないので、溶着金属の常温での引張強さが低く、吸収エネルギーも低値であった。また、Ａｓが多いので、溶接部に微小なクレータ割れが発生した。
ワイヤ記号３４は、Ｍｏが少ないので、溶着金属の常温での引張強さが低値であった。また、Ａｌが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。
ワイヤ記号３５は、Ｎが少ないので、溶着金属の高温での引張強さが低値であった。また、Ｔｉが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。
ワイヤ記号３６は、Ｃｒが少ないので、溶着金属の高温での引張強さが低値であった。また、Ｂが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。さらに、溶接部に微小なクレータ割れが発生した。
ワイヤ記号３７は、Ｎｉが少ないので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。また、Ｚｒが多いので、溶接部に微小なクレータ割れが発生した。
ワイヤ記号３８は、Ｐが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。また、溶接部にクレータ割れが発生した。
Claims (1)
- ワイヤ全質量に対する質量％で、
Ｃ：０．０７〜０．１３％、
Ｓｉ：０．１５〜０．５０％、
Ｍｎ：０．９５〜１．２０％、
Ｎｉ：０．１〜０．５％、
Ｃｒ：８〜１０％、
Ｍｏ：０．７〜１．５％、
Ｎｂ：０．０３〜０．０７％、
Ｖ：０．２〜０．３％、
Ｎ：０．０４〜０．０６％を含有し、
Ｃｕ：０．０５％以下、
Ｏ：０．０２％以下、
Ｐ：０．００８％以下、
Ｓ：０．００８％以下、
Ｓｂ：０．００５％以下、
Ｓｎ：０．００５％以下、
Ａｓ：０．００５％以下、
Ａｌ：０．０１％以下、
Ｔｉ：０．０１％以下、
Ｂ：０．００５％以下、
Ｚｒ：０．００５％以下であり、
前記Ｍｎと前記Ｎｉの合計：１．１５〜１．５０％であり、
残部がＦｅ及び不可避不純物であることを特徴とする９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼溶接用ＴＩＧワ
イヤ。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2018024178A JP6908539B2 (ja) | 2018-02-14 | 2018-02-14 | ９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼溶接用ＴＩＧワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018024178A JP6908539B2 (ja) | 2018-02-14 | 2018-02-14 | ９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼溶接用ＴＩＧワイヤ |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019136756A JP2019136756A (ja) | 2019-08-22 |
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Family Applications (1)
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| JP2018024178A Active JP6908539B2 (ja) | 2018-02-14 | 2018-02-14 | ９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼溶接用ＴＩＧワイヤ |
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-
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- 2018-02-14 JP JP2018024178A patent/JP6908539B2/ja active Active
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