JPH01215490A - Ｃｒ−Ｍｏ系低合金鋼用溶接ワイヤ - Google Patents
Ｃｒ−Ｍｏ系低合金鋼用溶接ワイヤInfo
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- JPH01215490A JPH01215490A JP4152888A JP4152888A JPH01215490A JP H01215490 A JPH01215490 A JP H01215490A JP 4152888 A JP4152888 A JP 4152888A JP 4152888 A JP4152888 A JP 4152888A JP H01215490 A JPH01215490 A JP H01215490A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
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- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
- B23K35/3053—Fe as the principal constituent
- B23K35/308—Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、１２重量％（以下、単に％で表わす）Ｃｒ低
合金鋼等のＣｒ−Ｍｏ系低合金鋼用の溶接ワイヤに関し
、クリープ破断強度及び靭性の双方が優れた溶接部を得
ることができるＣｒ−Ｍｏ系低合金鋼用溶接ワイヤに関
する。
合金鋼等のＣｒ−Ｍｏ系低合金鋼用の溶接ワイヤに関し
、クリープ破断強度及び靭性の双方が優れた溶接部を得
ることができるＣｒ−Ｍｏ系低合金鋼用溶接ワイヤに関
する。
［従来の技術］
ボイラーのような高温高圧で操業される機器設計に際し
ては、熱効率を高めるために、操業時の温度及び圧力を
可及的に高めようとする傾向がある。このようなボイラ
ー等の用途に使用される材料としては、９％Ｃｒ鋼又は
１０〜１２％Ｃｒ鋼等の耐熱鋼がある。そして、９Ｃｒ
−１Ｍｏ鋼又は９Ｃｒ−２Ｍｏ鋼等の従来のＣｒについ
ては種々の溶接ワイヤが提案されている（例えば、特公
昭５５−７１１５ 、特公昭５７−２６８７７、特公昭
６１−１１１５７、特公昭６２−１６７５５、特開昭５
８−２２１６９５及び特開昭６Ｏ−２５７９９１） 、
また、ＱＣｒ鋼に■又はＮｂを添加した高強度タイプの
鋼に対応する溶接ワイヤも公知である（例えば、特開昭
５８−１４１８９２ 、特開昭６１−８８９９７ 、特
開昭６１−１５４７８９及び特開昭６２−１５６０９４
）。
ては、熱効率を高めるために、操業時の温度及び圧力を
可及的に高めようとする傾向がある。このようなボイラ
ー等の用途に使用される材料としては、９％Ｃｒ鋼又は
１０〜１２％Ｃｒ鋼等の耐熱鋼がある。そして、９Ｃｒ
−１Ｍｏ鋼又は９Ｃｒ−２Ｍｏ鋼等の従来のＣｒについ
ては種々の溶接ワイヤが提案されている（例えば、特公
昭５５−７１１５ 、特公昭５７−２６８７７、特公昭
６１−１１１５７、特公昭６２−１６７５５、特開昭５
８−２２１６９５及び特開昭６Ｏ−２５７９９１） 、
また、ＱＣｒ鋼に■又はＮｂを添加した高強度タイプの
鋼に対応する溶接ワイヤも公知である（例えば、特開昭
５８−１４１８９２ 、特開昭６１−８８９９７ 、特
開昭６１−１５４７８９及び特開昭６２−１５６０９４
）。
［発明が解決しようとする課題］
而して、近時、上記鋼の添加成分であるＭｏの一部をＷ
に置き換え、Ｗを添加することにより高温でのクリープ
破断強度を大幅に向上させた高温高強度鋼が開発された
。しかしながら、この改良鋼に対しては、上記各溶接ワ
イヤでは十分な性能が得られず、この種の鋼に適用でき
る溶接ワイヤの開発が要望されていた。
に置き換え、Ｗを添加することにより高温でのクリープ
破断強度を大幅に向上させた高温高強度鋼が開発された
。しかしながら、この改良鋼に対しては、上記各溶接ワ
イヤでは十分な性能が得られず、この種の鋼に適用でき
る溶接ワイヤの開発が要望されていた。
また、従来の耐熱鋼は勿論のこと一１本発明にて溶接対
象とするＷ含有鋼においても、その溶接部のクリープ破
断強度が重視されているために、溶接部の靭性が不十分
となり易い、つまり、従来の溶接ワイヤにより溶接部の
クリープ破断強度と靭性とを両立させるのは困難であり
、設計上クリープ強度を重視せざるを得ない、しかしな
がら、高温で操業される機器であっても、操業停止時に
は環境温度まで冷却されるため、靭性を無視することは
できない、従って、溶接構造物の安全上、クリープ破断
強度及び靭性の双方を同時に満足する溶接部を得ること
ができる溶接材料が望まれていた。
象とするＷ含有鋼においても、その溶接部のクリープ破
断強度が重視されているために、溶接部の靭性が不十分
となり易い、つまり、従来の溶接ワイヤにより溶接部の
クリープ破断強度と靭性とを両立させるのは困難であり
、設計上クリープ強度を重視せざるを得ない、しかしな
がら、高温で操業される機器であっても、操業停止時に
は環境温度まで冷却されるため、靭性を無視することは
できない、従って、溶接構造物の安全上、クリープ破断
強度及び靭性の双方を同時に満足する溶接部を得ること
ができる溶接材料が望まれていた。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
１２％Ｃｒ低合金鋼等のＣｒ−Ｍｏ系低合金銅用の溶接
ワイヤとして、十分なりリープ破断強度を有すると共に
靭裡も優れた溶接部を形成することができるＣｒ−Ｍｏ
系低合金鋼用溶接ワイヤを提供することを目的とする。
１２％Ｃｒ低合金鋼等のＣｒ−Ｍｏ系低合金銅用の溶接
ワイヤとして、十分なりリープ破断強度を有すると共に
靭裡も優れた溶接部を形成することができるＣｒ−Ｍｏ
系低合金鋼用溶接ワイヤを提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明に係るＣｒ−Ｍｏ系低合金鋼用溶接ワイヤは、Ｃ
： ０．０５乃至０．１８重量％、Ｍｎ：０．３乃至２
．０重量％、Ｓｉ：０．０８乃至０．７重量％、ｃｒ：
１１乃至１３重量％、Ｍｏ：０．３乃至１．５重量％、
Ｎｉ：１．０重量％以下、Ｗ：０．２乃至１．５重量％
、Ｎ ： ０．０２乃至０．０８重量％、Ｖ ： ０．
０２乃至０．５０重量％及びＮｂ：０．０１乃至０．２
５重量％を、下記（１）式にて表されるＰｆが１．００
乃至５゜ｏｏになるように含有し、残部がＦｅ及び不可
避的不純物からなることを特徴とする。
： ０．０５乃至０．１８重量％、Ｍｎ：０．３乃至２
．０重量％、Ｓｉ：０．０８乃至０．７重量％、ｃｒ：
１１乃至１３重量％、Ｍｏ：０．３乃至１．５重量％、
Ｎｉ：１．０重量％以下、Ｗ：０．２乃至１．５重量％
、Ｎ ： ０．０２乃至０．０８重量％、Ｖ ： ０．
０２乃至０．５０重量％及びＮｂ：０．０１乃至０．２
５重量％を、下記（１）式にて表されるＰｆが１．００
乃至５゜ｏｏになるように含有し、残部がＦｅ及び不可
避的不純物からなることを特徴とする。
・・・・・・（１）
［作用］
高クリープ強度及び高靭性を有する溶接部を得るために
は、溶接金属のフェライト量の調整と、組織の微細化が
必要である０本願発明者等は従来困難とされていた高ク
リープ破断強度及び高靭性の双方を満足させる溶接ワイ
ヤを開発すべく種々検討した結果、下記組成の溶接ワイ
ヤを得るに至った。
は、溶接金属のフェライト量の調整と、組織の微細化が
必要である０本願発明者等は従来困難とされていた高ク
リープ破断強度及び高靭性の双方を満足させる溶接ワイ
ヤを開発すべく種々検討した結果、下記組成の溶接ワイ
ヤを得るに至った。
以下、本発明に係る溶接ワイヤの各成分の添加理由及び
組成限定理由について説明する。
組成限定理由について説明する。
Ｃ： ０．０５〜０．１８％
Ｃは、オーステナイト安定化元素の一つで、粗大フェラ
イトの析出を抑制する作用を有する。しかしながら、Ｃ
含有量が多すぎると溶接金属の耐割れ性を悪化させるの
で０．１８％以下に抑える必要がある。一方、Ｃ含有量
が０．０５％未満では十分な強度特性が得られないため
、Ｃ含有量の下限は０．０５％とする。
イトの析出を抑制する作用を有する。しかしながら、Ｃ
含有量が多すぎると溶接金属の耐割れ性を悪化させるの
で０．１８％以下に抑える必要がある。一方、Ｃ含有量
が０．０５％未満では十分な強度特性が得られないため
、Ｃ含有量の下限は０．０５％とする。
Ｍ ｎ ： ０．３〜２．０％
Ｍｎは、溶接金属の焼き入れ性を高め、高強度を確保す
る上で不可欠の元素である。このような作用を得ごため
にはＭｎを少なくとも０．３％以上含有させる必要があ
る。しかしながら、Ｍｎ含有量が２．０％を超えると、
焼き入れ硬化性が過大となり、耐割れ性が悪化する。こ
のため、Ｍｎ含有量は０．３〜２．０％にする。
る上で不可欠の元素である。このような作用を得ごため
にはＭｎを少なくとも０．３％以上含有させる必要があ
る。しかしながら、Ｍｎ含有量が２．０％を超えると、
焼き入れ硬化性が過大となり、耐割れ性が悪化する。こ
のため、Ｍｎ含有量は０．３〜２．０％にする。
Ｓ ｉ ： ０．０８〜０．７％
Ｓｉは、溶接金属の脱酸のために必須の元素である。し
かしながら、Ｓｉ含有量が０．７％を超えると、長時間
の熱時効により、靭性が低下する。
かしながら、Ｓｉ含有量が０．７％を超えると、長時間
の熱時効により、靭性が低下する。
また、Ｓｉ含有量が０．０８％未満の場合は溶接作業が
悪化するため、その下限を０．０８％とした。
悪化するため、その下限を０．０８％とした。
Ｃｒ：１１〜１３％
Ｃｒは、溶接金属の耐酸化性、耐食性及び高温強度を確
保する上で不可欠の元素であり、適用鋼種に応じて１１
〜１３％の範囲で添加するのが好ましい、Ｃｒ含有量が
１１％未満の場合は、高温強度が不十分であり、１３％
を超える場合は、粗大フェライトの析出による靭性低下
がある。従って、Ｃｒ含有量を上記範囲に制限する。
保する上で不可欠の元素であり、適用鋼種に応じて１１
〜１３％の範囲で添加するのが好ましい、Ｃｒ含有量が
１１％未満の場合は、高温強度が不十分であり、１３％
を超える場合は、粗大フェライトの析出による靭性低下
がある。従って、Ｃｒ含有量を上記範囲に制限する。
Ｍｏ：０．３〜１．５％
Ｍｏは、Ｃｒと同様に高温強度を高めるのに有効な元素
であり、このためには少なくとも０．３％のＭＯを添加
する必要がある。しかしながら、Ｍｏを１．５％を超え
て添加すると、溶接性を悪化させるので好ましくない。
であり、このためには少なくとも０．３％のＭＯを添加
する必要がある。しかしながら、Ｍｏを１．５％を超え
て添加すると、溶接性を悪化させるので好ましくない。
Ｎｉ：１．０％ｒ
Ｎｉは、オーステナイト安定化、元素であり、粗大フェ
ライトの析出を向止し、溶接金属の靭性を確保する上で
有効な元素である。しかし、Ｎｉ含有量が１．０％□を
超えると、高温強度特性、特に、クリープ破断強度が低
下してしまう、従って、Ｎｉ含有量は１．０％以下にす
る。
ライトの析出を向止し、溶接金属の靭性を確保する上で
有効な元素である。しかし、Ｎｉ含有量が１．０％□を
超えると、高温強度特性、特に、クリープ破断強度が低
下してしまう、従って、Ｎｉ含有量は１．０％以下にす
る。
Ｗ：０．２〜１．５％
Ｗは、ＭＯと同様に高温強度特性を高めるのに有効な元
素である。Ｗ含有量が０．２％未満の場合は、このよう
な効果が得られず、１．５％□を超えると溶接金属が硬
くなり過ぎて靭性が低下する。
素である。Ｗ含有量が０．２％未満の場合は、このよう
な効果が得られず、１．５％□を超えると溶接金属が硬
くなり過ぎて靭性が低下する。
Ｖ ： ０．０２〜０，５０％
■はクリープ破断強度を高める元素である。必要なりリ
ープ破断強度を得るためには、■を少なくとも０．０２
％添加する必要があるが、■含有量が０．５０％を超え
ると靭性が低下する。このため、■含有量を上記範囲に
制限する。
ープ破断強度を得るためには、■を少なくとも０．０２
％添加する必要があるが、■含有量が０．５０％を超え
ると靭性が低下する。このため、■含有量を上記範囲に
制限する。
Ｎ ｂ ： ０．０１〜０．２５％
Ｎｂは、■と同様にクリープ破断強度を高めるのに有効
な元素である゛、Ｎｂ！有量が０．０１％未満の場合は
所要のクリープ破断強度を得ることができない、しかし
ながら、Ｎｂ含有量が０．２５％を超えると、靭性が急
激に低下する。このため、Ｎｂ含有量を上記範囲に制限
する。
な元素である゛、Ｎｂ！有量が０．０１％未満の場合は
所要のクリープ破断強度を得ることができない、しかし
ながら、Ｎｂ含有量が０．２５％を超えると、靭性が急
激に低下する。このため、Ｎｂ含有量を上記範囲に制限
する。
Ｎ ： ０．０２〜０．０８％
Ｎは、オーステナイト安定化元素である。１２％Ｃｒ低
合金鋼の溶接部品おいて、溶接金属中にＮが適切量添加
された場合には、粗大フェライトの析出が抑制されるの
で、高靭性の溶接金属を得ることができる。従って、Ｎ
は溶接部の靭性向上に極めて有効である。この靭性向上
に有効なＮの添加量は、０．０２％以上である。
′一方、Ｎ添加量が０．０８％を超えると、溶接
金属中にブロホール等の欠陥が発生するので、Ｎ添加量
は０．０８％以下に抑える必要がある。
合金鋼の溶接部品おいて、溶接金属中にＮが適切量添加
された場合には、粗大フェライトの析出が抑制されるの
で、高靭性の溶接金属を得ることができる。従って、Ｎ
は溶接部の靭性向上に極めて有効である。この靭性向上
に有効なＮの添加量は、０．０２％以上である。
′一方、Ｎ添加量が０．０８％を超えると、溶接
金属中にブロホール等の欠陥が発生するので、Ｎ添加量
は０．０８％以下に抑える必要がある。
本発明における必須元素の種類及びその最適含有量は以
上の通りであるが、高温強度特性と靭性との双方の特□
性を確実に高めるためには、下記（１）式により算出さ
れるＰｆが１．００〜５．ＯＯの範囲になるように、各
成分の含有量を調整する必要がある。
上の通りであるが、高温強度特性と靭性との双方の特□
性を確実に高めるためには、下記（１）式により算出さ
れるＰｆが１．００〜５．ＯＯの範囲になるように、各
成分の含有量を調整する必要がある。
・・・・・・（１）
本願発明者等は、上述の各元素の作′用及び単位添加量
当りの効果の強さを総合的に検討し、溶接部の特性を示
すファクターとして上記（１）式を得た。この（１）式
の分子は、高温強度特性を高める一方、粗大フェライト
の析出を促進する元素群であり、分母は、オーステナイ
ト安定化元素であって、粗大フェライトの析出を抑制す
る元素群を表す、なお、各元素記号の前に付した係数は
効果の強さに対応している。この（１）式の分子に記載
された元素群と分母に記載された元素群との比率Ｐｔを
所定範囲に制限することにより、高温強度と靭性との双
方を確実に向上させることができる。つまり、（１）式
のＰｔが１．００未満になると、粗大フェライトは発生
しなくなるものの、溶接金属が完全マルテンサイト組織
となってしまい、硬さが硬くなりすぎて、溶接金属の耐
割れ性が著しく低下する。一方、逆に、Ｐｔが５．００
を超えると、粗大フェライトの析出が生じ、靭性の低下
が著しい、 なお、溶接ワイヤには、通常不純物として
Ｐ及びＳ等が含まれているが、本発明においても、これ
らの不純物成分は少ない方（例えば、０．０２０％以下
）がよいことはいうまセもない。
当りの効果の強さを総合的に検討し、溶接部の特性を示
すファクターとして上記（１）式を得た。この（１）式
の分子は、高温強度特性を高める一方、粗大フェライト
の析出を促進する元素群であり、分母は、オーステナイ
ト安定化元素であって、粗大フェライトの析出を抑制す
る元素群を表す、なお、各元素記号の前に付した係数は
効果の強さに対応している。この（１）式の分子に記載
された元素群と分母に記載された元素群との比率Ｐｔを
所定範囲に制限することにより、高温強度と靭性との双
方を確実に向上させることができる。つまり、（１）式
のＰｔが１．００未満になると、粗大フェライトは発生
しなくなるものの、溶接金属が完全マルテンサイト組織
となってしまい、硬さが硬くなりすぎて、溶接金属の耐
割れ性が著しく低下する。一方、逆に、Ｐｔが５．００
を超えると、粗大フェライトの析出が生じ、靭性の低下
が著しい、 なお、溶接ワイヤには、通常不純物として
Ｐ及びＳ等が含まれているが、本発明においても、これ
らの不純物成分は少ない方（例えば、０．０２０％以下
）がよいことはいうまセもない。
［実施例］
次に、本発明の実施例について、本願特許請求の範囲か
ら外れる比較例と比較して説明する。下記第１表は実施
例及び比較例に係る溶接ワイヤの組成を示す。
ら外れる比較例と比較して説明する。下記第１表は実施
例及び比較例に係る溶接ワイヤの組成を示す。
この第１表に示す組成の心線（１，６ｍｍ径）を製作し
、ＴＩＧ溶接により１２％Ｃｒ鋼を溶接し、溶接金属の
機械的試験を実施した。下記第２表はその溶接条件を示
す、また、下記第３表はその試験結果を示す。
、ＴＩＧ溶接により１２％Ｃｒ鋼を溶接し、溶接金属の
機械的試験を実施した。下記第２表はその溶接条件を示
す、また、下記第３表はその試験結果を示す。
第２表
第３表
シャルピー衝撃試験及びクリープ試験はＰＷＨＴ（溶接
後熱処理）の後に実施した。なお、比較例の溶接ワイヤ
ト５及びトロについては、溶接作業性が不良であったた
め、機械試験を実施することができなかった。
後熱処理）の後に実施した。なお、比較例の溶接ワイヤ
ト５及びトロについては、溶接作業性が不良であったた
め、機械試験を実施することができなかった。
この第３表から明らかなように”、本実施例の溶接ワイ
ヤ％！Ｉ−１乃至ト３により溶接した場合は、溶接金属
のシャルピー衝撃値及びクリープ破断強度のいずれも十
分に高い値が得られた。これに対し、各組成が本願特許
請求の範囲で示した組成範囲から外れている比較例はい
うまでもなく、溶接ワイヤト１４及びト１５のように、
各成分自体は前記組成範囲を満足しているもののＰｔの
値が特許請求の範囲から外れているものは、シャルピー
衝撃値又はクリープ破断強度の少なくとも一方が低く、
十分な性能が得られない。
ヤ％！Ｉ−１乃至ト３により溶接した場合は、溶接金属
のシャルピー衝撃値及びクリープ破断強度のいずれも十
分に高い値が得られた。これに対し、各組成が本願特許
請求の範囲で示した組成範囲から外れている比較例はい
うまでもなく、溶接ワイヤト１４及びト１５のように、
各成分自体は前記組成範囲を満足しているもののＰｔの
値が特許請求の範囲から外れているものは、シャルピー
衝撃値又はクリープ破断強度の少なくとも一方が低く、
十分な性能が得られない。
以上の結果は、ＴＩＧ溶接によるものであるが、本発明
はこれに限らず、サブマージアーク溶接及びミグ又はマ
グ溶接にも適用可能であり、実際にこれらの溶接方法に
適用して同様の有効な結果が得られた。
はこれに限らず、サブマージアーク溶接及びミグ又はマ
グ溶接にも適用可能であり、実際にこれらの溶接方法に
適用して同様の有効な結果が得られた。
［発明の効果］
本発明によれば、溶接ワイヤの合金成分の組成を所定範
囲にすると共に、溶接金属の特性ファクターであるＰｔ
値を所定範囲に制限したから、本発明に係る溶接ワイヤ
を使用すことにより、高温強度及び靭性の双方の特性が
優れた溶接部を形成することができ、本発明に係る溶接
ワイヤはＣｒ−Ｍｏ系低合金鋼用の溶接ワイヤとして極
めて有益である。
囲にすると共に、溶接金属の特性ファクターであるＰｔ
値を所定範囲に制限したから、本発明に係る溶接ワイヤ
を使用すことにより、高温強度及び靭性の双方の特性が
優れた溶接部を形成することができ、本発明に係る溶接
ワイヤはＣｒ−Ｍｏ系低合金鋼用の溶接ワイヤとして極
めて有益である。
Claims (1)
- （１）Ｃ：０．０５乃至０．１８重量％、Ｍｎ：０．３
乃至２．０重量％、Ｓｉ：０．０８乃至０．７重量％、
Ｃｒ：１１乃至１３重量％、Ｍｏ：０．３乃至１．５重
量％、Ｎｉ：１．０重量％以下、Ｗ：０．２乃至１．５
重量％、Ｎ：０．０２乃至０．０８重量％、Ｖ：０．０
２乃至０．５０重量％及びＮｂ：０．０１乃至０．２５
重量％を、下記式にて表されるＰｆが１．００乃至５．
００になるように含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純
物からなることを特徴とするＣｒ−Ｍｏ系低合金鋼用溶
接ワイヤ。 Ｐ＿ｆ＝（Ｃｒ＋６Ｓｉ＋４Ｍｏ＋２Ｗ＋１０Ｖ＋５Ｎ
ｂ）／（４０Ｃ＋２Ｍｎ＋４Ｎｉ＋３０Ｎ）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4152888A JPH01215490A (ja) | 1988-02-24 | 1988-02-24 | Ｃｒ−Ｍｏ系低合金鋼用溶接ワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4152888A JPH01215490A (ja) | 1988-02-24 | 1988-02-24 | Ｃｒ−Ｍｏ系低合金鋼用溶接ワイヤ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01215490A true JPH01215490A (ja) | 1989-08-29 |
Family
ID=12610902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4152888A Pending JPH01215490A (ja) | 1988-02-24 | 1988-02-24 | Ｃｒ−Ｍｏ系低合金鋼用溶接ワイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01215490A (ja) |
Cited By (7)
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-
1988
- 1988-02-24 JP JP4152888A patent/JPH01215490A/ja active Pending
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