JPH08164481A - Welding method of high cr ferritic heat resistant steel - Google Patents

Welding method of high cr ferritic heat resistant steel

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JPH08164481A
JPH08164481A JP30675394A JP30675394A JPH08164481A JP H08164481 A JPH08164481 A JP H08164481A JP 30675394 A JP30675394 A JP 30675394A JP 30675394 A JP30675394 A JP 30675394A JP H08164481 A JPH08164481 A JP H08164481A
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JP
Japan
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welding
ferritic heat
resistant steel
weld
arc
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JP30675394A
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Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Morimoto
裕 森本
Takashi Tanaka
隆 田中
Shigeru Okita
茂 大北
Nobutaka Yurioka
信孝 百合岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To prevent the low temperature crack during the welding by preheating the groove surface before the welding and keeping the preheated condition, and heating the weld zone under the prescribed condition before the weld zone is cooled, and keeping the heated condition in a method where the ferritic heat resistant steel is arc welded to obtain the weld metal with the Cr equivalent calculated by the prescribed formula being in the prescribed range. CONSTITUTION: The ferritic heat resistant steel is arc welded to provide the weld metal whose Cr equivalent obtained by the formula is 4-13. The groove surface is preheated at 150-300 deg.C before the welding, and the temperature between each welding pass is kept at 150-300 deg.C. After the welding is completed, and before the weld zone is cooled below 300 deg.C, the weld zone is heated at 150-300 deg.C and this condition is kept for >=10 minutes and <=2 hours per 25mm of the base metal thickness. The reliability of the weld zone can be greatly improved in applying the high Cr ferritic heat resistant steel of high strength to the energy plant of high temperature and high efficiency. Each term in the formula indicates the weight % of each element of the weld metal.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、母材と強度が適合した
溶接材料を用いて、高強度の高Crフェライト系耐熱鋼
を溶接する際の溶接施工方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a welding method for welding a high-strength, high-Cr ferritic heat-resistant steel using a welding material whose strength is compatible with that of a base material.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、エネルギープラントの高温高能率
化の要求にともない、プラント用鋼材として、クリープ
強度が極めて高く且つオーステナイト系ステンレス鋼に
見られる様な応力腐食割れの心配の少ない高強度フェラ
イト系耐熱鋼が開発され実用化され始めている。
2. Description of the Related Art In recent years, along with the demand for high-temperature and high-efficiency energy plants, high strength ferritic steels with extremely high creep strength and less risk of stress corrosion cracking as seen in austenitic stainless steels as plant steels. Heat-resistant steel has been developed and is being put to practical use.

【0003】この様なプラントの施工には、溶接による
接合が不可欠で、例えば特開平5−177384号公
報、特開平5−261589号公報あるいは特開平5−
28591号公報に見られるような、クリープ特性およ
び靭性の優れた溶接材料も開発され鋼材と共に使用され
ている。しかるに、これらの溶接材料により得られる溶
接金属は完全なマルテンサイト組織で、溶接直後の硬度
はビッカーズ硬度で約500と極めて高い。このため、
溶接金属中に含まれる水素及び残留応力に起因する低温
割れの感受性が非常に高く、溶接施工を極めて困難にし
ている。
Joining by welding is indispensable for construction of such a plant. For example, JP-A-5-177384, JP-A-5-261589, or JP-A-5-261589.
A welding material having excellent creep characteristics and toughness, as seen in Japanese Patent No. 28591, has also been developed and used together with a steel material. However, the weld metal obtained from these welding materials has a perfect martensitic structure, and the hardness immediately after welding is extremely high at about 500 Vickers hardness. For this reason,
The susceptibility to cold cracking due to hydrogen contained in weld metal and residual stress is extremely high, which makes welding extremely difficult.

【0004】しかるに、溶接材料の組成を変更し溶接直
後の硬度を下げ割れ感受性を低めることは逆に短時間強
度ひいてはクリープ強度を低下させることになり、実用
性能を大きく阻害する。また溶接金属のCr等量は、靭
性の観点から13以下に限定されているためさらに組成
の変更は困難である。そのため、溶接施工に際しては、
溶接材料の乾燥や溶接環境における湿度の低減等の低水
素化により割れを低減するにとどまっている。
However, changing the composition of the welding material to lower the hardness immediately after welding and lower the crack susceptibility, on the other hand, lowers the strength for a short time and thus the creep strength, which greatly impairs practical performance. Further, since the Cr equivalent of the weld metal is limited to 13 or less from the viewpoint of toughness, it is difficult to further change the composition. Therefore, when welding
Cracks are only reduced by reducing the hydrogen content, such as drying the welding material and reducing the humidity in the welding environment.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる現状
を鑑み高強度の高Crフェライト系耐熱鋼を溶接する際
に、溶接金属の機械的特性を阻害することなく低温割れ
を防ぐ溶接方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above situation, the present invention provides a welding method for preventing cold cracking when welding high strength high Cr ferritic heat resistant steel without impairing the mechanical properties of the weld metal. The purpose is to provide.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明の要旨と
するところは、 (1)フェライト系耐熱鋼をアーク溶接し、下記(1)
式より求められるCr等量が4〜13の溶接金属を得る
方法において、溶接前に溶接開先面を150℃〜300
℃に予熱し、且つ各溶接パス間の温度を150℃〜30
0℃に保持し、更に溶接施工終了後、溶接部が300℃
未満に冷却する前に溶接部を加熱温度:150℃〜30
0℃、保持時間:母材の厚さ25mm当たり10分以上2
時間以下で加熱保持することを特徴とする高Crフェラ
イト系耐熱鋼の溶接方法であり、また Cr等量=Cr%+6Si%+4Mo%+1.5W%+11V%+5Nb%+ 12Al%−40C%−30N%−4Ni%−2Mn%−Cu%− 2Co ・・・・・・・・・・・・・・(1) (右辺の各項は溶接金属の各元素の重量%) (2)重量%で、C :0.02〜0.20%、 S
i:0.001〜0.4%、Mn:0.05〜2.0
%、 Cr:7.5〜13.0%、Mo:0.5〜
2.5%、 W :0.2〜2.0%、Ni:
0.01〜1.0%、 Nb:0.02〜0.12
%、V :0.04〜0.40%、 N :0.01
〜0.06%を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物よ
りなる高Crフェライト系耐熱鋼をアーク溶接すること
を特徴とする前記(1)記載の高Crフェライト系耐熱
鋼の溶接方法であり、また (3)被覆アーク溶接棒を用いてアーク溶接することを
特徴とする前記(1)または(2)記載の高Crフェラ
イト系耐熱鋼の溶接方法であり、また (4)被覆アーク溶接棒全重量に対して、C :0.0
1〜0.15%、 Si:0.2〜1.5%、Mn:
0.8〜2.0%、 Cr:5.5〜13.0
%、W :0.8〜2.0%、 Mo:0.2〜
0.7%、Ni:0.01〜1.0%、 V :
0.08〜0.45%、Nb:0.01〜0.12%、
N :0.02〜0.07%を含有し、残部が鉄及
び不可避的不純物よりなる鋼芯線に、金属炭酸塩、金属
弗化物、アーク安定剤、スラグ生成剤、脱酸剤、粘結剤
を含む被覆材を、被覆率が溶接棒全重量に対して20〜
40%となるように塗布した被覆アーク溶接棒を用い
て、アーク溶接することを特徴とする前記(1)または
(2)記載の高Crフェライト系耐熱鋼の溶接方法であ
り、また (5)重量%で、C :0.02〜0.13%、 S
i:0.005〜0.35%、Mn:0.2〜1.6
%、 Cr:7.5〜13.0%、W :0.5
〜3.5%、 Mo:0.3〜1.8%、Ni:
0.04〜1.3%、 V :0.03〜0.40
%、Nb:0.01〜0.15%、 N :0.01
〜0.08%を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物よ
りなるソリッドワイヤを用いてTIG溶接することを特
徴とする前記(1)または(2)記載の高Crフェライ
ト系耐熱鋼の溶接方法であり、また (6)ソリッドワイヤは重量%で、C :0.03〜
0.25%、 Si:0.05〜0.30%、Mn:
0.2〜3.0%、 Cr:7.5〜13.0
%、W :0.5〜2.5%、 Mo:0.1〜
1.5%、Ni:0.04〜1.3%、 V :
0.05〜0.6%、Nb:0.01〜0.15%、
N :0.01〜0.10%を含有し、フラックスは
重量%で、CaF2 :10〜35%、CaO又はMgO
の少なくとも一方:10〜45%、Al2 3 :10〜
45%、 SiO2 :5〜30%を含有し、且つソ
リッドワイヤ及びフラックスの残部は鉄及び不可避的不
純物である、ソリッドワイヤとフラックスの組み合わせ
でサブマージアーク溶接することを特徴とする前記
(1)または(2)記載の高Crフェライト系耐熱鋼の
溶接方法である。
Means for Solving the Problems That is, the gist of the present invention is as follows. (1) Arc welding of ferritic heat-resistant steel
In a method of obtaining a weld metal having a Cr equivalent of 4 to 13 obtained from the formula, the welding groove surface is 150 ° C. to 300 ° C. before welding.
Preheat to ℃, and the temperature between each welding pass is 150 ℃ ~ 30
Hold at 0 ℃, and after welding is completed, the weld will be 300 ℃
Heating temperature of the weld before cooling to below: 150 ° C-30
0 ℃, holding time: 10 minutes or more per 25mm thickness of base material 2
It is a welding method for high Cr ferritic heat resistant steel characterized by heating and holding for less than a time, and Cr equivalent = Cr% + 6Si% + 4Mo% + 1.5W% + 11V% + 5Nb% + 12Al% -40C% -30N % -4Ni% -2Mn% -Cu% -2Co (1) (Each item on the right side is the weight% of each element of the weld metal) , C: 0.02 to 0.20%, S
i: 0.001-0.4%, Mn: 0.05-2.0
%, Cr: 7.5 to 13.0%, Mo: 0.5 to
2.5%, W: 0.2 to 2.0%, Ni:
0.01-1.0%, Nb: 0.02-0.12
%, V: 0.04-0.40%, N: 0.01
The method for welding high Cr ferritic heat-resistant steel according to (1) above, which comprises arc-welding the high Cr ferritic heat-resistant steel containing 0.06% to 0.06% of the balance iron and unavoidable impurities. And (3) arc welding using a coated arc welding rod, which is the method for welding high Cr ferritic heat-resistant steel according to (1) or (2), and (4) coated arc welding rod. C: 0.0 based on the total weight
1 to 0.15%, Si: 0.2 to 1.5%, Mn:
0.8-2.0%, Cr: 5.5-13.0
%, W: 0.8 to 2.0%, Mo: 0.2 to
0.7%, Ni: 0.01 to 1.0%, V:
0.08 to 0.45%, Nb: 0.01 to 0.12%,
N: 0.02 to 0.07%, with the balance being iron and unavoidable impurities, steel core wire, metal carbonate, metal fluoride, arc stabilizer, slag generator, deoxidizer, binder The covering material containing 20% to 20% of the total weight of the welding rod.
The welding method for high Cr ferritic heat-resistant steel according to the above (1) or (2), characterized in that arc welding is performed using a coated arc welding rod applied so as to have a content of 40%. % By weight, C: 0.02-0.13%, S
i: 0.005 to 0.35%, Mn: 0.2 to 1.6
%, Cr: 7.5 to 13.0%, W: 0.5
~ 3.5%, Mo: 0.3-1.8%, Ni:
0.04 to 1.3%, V: 0.03 to 0.40
%, Nb: 0.01 to 0.15%, N: 0.01
~ 0.08% contained in the balance, TIG welding using a solid wire consisting of iron and unavoidable impurities TIG welding, characterized in that the high Cr ferritic heat-resistant steel welding method according to (1) or (2) And (6) the solid wire is in a weight% of C: 0.03 to
0.25%, Si: 0.05-0.30%, Mn:
0.2-3.0%, Cr: 7.5-13.0
%, W: 0.5 to 2.5%, Mo: 0.1
1.5%, Ni: 0.04 to 1.3%, V:
0.05-0.6%, Nb: 0.01-0.15%,
N: 0.01 to 0.10%, flux is wt%, CaF 2 : 10 to 35%, CaO or MgO.
At least one of: 10 to 45%, Al 2 O 3 : 10 to 10%
45%, SiO 2 : 5 to 30% is contained, and the remainder of the solid wire and the flux is iron and inevitable impurities. Submerged arc welding is performed by the combination of the solid wire and the flux, (1) Alternatively, it is the method of welding high Cr ferritic heat resistant steel according to (2).

【0007】[0007]

【作用】本発明は、溶接施工時の溶接部に最適の熱処理
を施すことにより、溶接時の組織を制御し、更に溶接金
属中の水素の溶接金属からの拡散を促進することによ
り、溶接施工時の低温割れの発生を防ぐ。
The present invention controls the microstructure during welding by performing the optimum heat treatment on the welded portion during welding, and further promotes the diffusion of hydrogen in the weld metal from the weld metal. Prevents low temperature cracking.

【0008】低温割れは、溶接金属中の拡散性水素、硬
度及び残留応力の複合作用により発生する。この中で残
留応力は溶接構造物の形状にも大きく左右されるために
一概に低減することは困難である。そこで、溶接金属中
の拡散性水素量の低減及び硬度の低下を図ることにな
る。溶接材料に含まれている水素量はすでに極限まで低
下させているために期待できる改善効果が小さい。そこ
で、溶接後の冷却速度を遅くすることにより、溶接金属
中の拡散性水素が母材へ拡散されることを知見した。更
に、冷却速度が低下することにより組織が軟化すること
も実現できる。
Cold cracking occurs due to the combined action of diffusible hydrogen in the weld metal, hardness and residual stress. Of these, the residual stress is greatly influenced by the shape of the welded structure, and therefore it is difficult to reduce it unconditionally. Therefore, the amount of diffusible hydrogen in the weld metal and the hardness are reduced. Since the amount of hydrogen contained in the welding material has already been reduced to the limit, the improvement effect that can be expected is small. Therefore, it was found that diffusible hydrogen in the weld metal diffuses into the base metal by slowing the cooling rate after welding. Further, softening of the tissue can be realized by decreasing the cooling rate.

【0009】ここでフェライト系耐熱鋼に限定した理由
は、該鋼種で特に低温割れが問題になるためであり、ア
ーク溶接方法に限定する理由も該溶接方法で低温割れが
問題になるためである。さらに、鋼種を請求項2に限定
する理由は、該成分系では特に低温割れ感受性が高く溶
接施工上解決する必要がある。さらに、本鋼種では共金
系の溶接材料で溶接することが使用特性上望ましいため
に、溶接材料が請求項4,5および6の様に限定され
る。
The reason why the ferritic heat-resistant steel is limited here is that low temperature cracking is a particular problem in the steel type, and the reason for limiting the arc welding method is that low temperature cracking is a problem in the welding method. . Furthermore, the reason why the steel type is limited to claim 2 is that the component system is particularly sensitive to cold cracking and must be solved in welding work. Further, in the present steel type, it is desirable to weld with a common metal type welding material in terms of use characteristics, so that the welding material is limited as in claims 4, 5 and 6.

【0010】以下に本発明を具体的に説明する。溶接金
属のCr等量を4〜13に限定した理由は、Cr等量が
4未満だと、耐熱性、耐酸化性が低下する。また13超
では溶接金属中にδフェライトが生成し靭性が低下す
る。
The present invention will be specifically described below. The reason why the Cr equivalent of the weld metal is limited to 4 to 13 is that if the Cr equivalent is less than 4, heat resistance and oxidation resistance are reduced. On the other hand, if it exceeds 13, δ ferrite is generated in the weld metal and the toughness is reduced.

【0011】次に溶接方法を説明する。先ず溶接施工を
実施する前に、溶接開先面を150℃以上300℃以下
に加熱し温度が均一になった後、溶接施工を実施する。
加熱方法は、溶接開先面の温度が均一になればその方法
は問われず、例えばバーナーによる加熱あるいは均熱炉
に挿入する方法等が考えられる。施工の能率を考えれ
ば、なるたけ簡便な方法が望ましい。ここで、下限温度
である150℃は本発明の方法により低温割れを防ぐの
に必要な最低予熱温度であり、これ未満では溶接後低温
割れが発生する。上限温度の300℃はこれより高温で
溶接を開始すると、溶接直後の冷却速度が小さくなり、
高温割れが発生する。
Next, the welding method will be described. First, before performing welding, the welding groove surface is heated to 150 ° C. or higher and 300 ° C. or lower to make the temperature uniform, and then welding is performed.
The heating method is not limited as long as the temperature of the weld groove surface becomes uniform, and for example, heating with a burner or insertion into a soaking furnace can be considered. Considering the construction efficiency, the simplest method is preferable. Here, the lower limit temperature of 150 ° C. is the minimum preheating temperature required to prevent cold cracking by the method of the present invention, and if it is lower than this, cold cracking after welding occurs. If the upper limit temperature of 300 ° C is higher than this, if welding is started, the cooling rate immediately after welding will be small,
Hot cracking occurs.

【0012】溶接開先面の温度が均一に達した後、溶接
施工を実施する。溶接条件は用いる溶接材料の適正値を
用いる。第1層目の溶接が終了後、該溶接ビードの表面
及び次の溶接ビードを置く開先面のいずれの位置の温度
も150℃〜300℃の温度範囲に達した時、次の溶接
ビードを置く。温度範囲の根拠は、上記の予熱温度範囲
のそれと同じである。溶接長が長い等の問題で、該溶接
ビード表面あるいは次溶接ビードを置く開先面の温度が
150℃〜300℃の温度範囲からはずれる場合は、バ
ーナー等で部分加熱を行う等の方法で該温度範囲内に維
持する。以後、各溶接ビードを置く毎に、開先面の温度
が150℃〜300℃の範囲内にある間に、次溶接ビー
ドを置く。この様にして、溶接パス間温度を150℃〜
300℃に保持して溶接施工を実施する。
After the temperature of the weld groove surface reaches uniform, welding is carried out. As the welding condition, an appropriate value of the welding material used is used. After the completion of the welding of the first layer, when the temperature of any position on the surface of the weld bead and the groove surface on which the next weld bead is placed reaches the temperature range of 150 ° C to 300 ° C, the next weld bead is Put. The grounds for the temperature range are the same as for the preheat temperature range above. When the temperature of the weld bead surface or the groove face on which the next weld bead is placed is out of the temperature range of 150 ° C to 300 ° C due to a problem such as a long welding length, partial heating is performed by a burner or the like. Keep within temperature range. After that, each time each welding bead is placed, the next welding bead is placed while the temperature of the groove surface is within the range of 150 ° C to 300 ° C. In this way, the temperature between welding passes is from 150 ° C to
Welding is carried out by holding at 300 ° C.

【0013】最終溶接ビードを置いた後、溶接部が30
0℃に冷却する前に、該溶接部の溶接金属及び溶接熱影
響部を150℃〜300℃に加熱保持する。保持時間
は、母材の板厚25mm当たり10分以上2時間以下であ
る。ここで、下限温度である150℃は本発明の方法に
より低温割れを防ぐのに必要な最低直後熱温度でこれ未
満では、溶接後低温割れを防止できない。上限温度の3
00℃はこれより高温で保持することは施工上困難な場
合があり、さらに低温割れ防止効果は大きく向上しな
い。また、保持時間の下限である母材の25mm当たり1
0分はこれ未満の短時間の保持時間では、低温割れを防
止することができない。また母材の板厚25mm当たり2
時間超加熱しても、低温割れ防止効果の向上は認められ
ない。
After placing the final weld bead, the weld is 30
Before cooling to 0 ° C., the weld metal and weld heat affected zone of the weld are heated and held at 150 ° C. to 300 ° C. The holding time is 10 minutes or more and 2 hours or less per 25 mm plate thickness of the base material. Here, the lower limit temperature, 150 ° C., is the lowest immediate hot temperature required to prevent cold cracking by the method of the present invention, and if it is less than this, cold cracking after welding cannot be prevented. Maximum temperature of 3
It may be difficult to maintain the temperature of 00 ° C. at a temperature higher than this, and the effect of preventing cold cracking is not significantly improved. The lower limit of holding time is 1 per 25 mm of the base metal.
When the holding time is shorter than 0 minute, the cold crack cannot be prevented. In addition, 2 per 25 mm of base metal plate thickness
No improvement in the effect of preventing low temperature cracking is observed even when heated for over a period of time.

【0014】ここで高Crフェライト系耐熱鋼の組成
が、請求項2の様に限定される理由を説明する。 C:0.02〜0.20% Cは焼き入れ性と強度確保のため0.02%以上必要で
あるが、逆に溶接性の観点から0.20%が上限とな
る。 Si:0.001〜0.4% Siは耐酸化性を向上させる元素である。そのため、
0.001%以上添加する必要があるが、0.4%を超
えると靭性の低下を招くので、0.4%が上限となる。
Here, the reason why the composition of the high Cr ferritic heat resistant steel is limited as in claim 2 will be explained. C: 0.02 to 0.20% C needs to be 0.02% or more to secure hardenability and strength, but on the contrary, 0.20% is the upper limit from the viewpoint of weldability. Si: 0.001 to 0.4% Si is an element that improves the oxidation resistance. for that reason,
It is necessary to add 0.001% or more, but if it exceeds 0.4%, toughness is deteriorated, so 0.4% is the upper limit.

【0015】Mn:0.05〜2.0% Mnは強度保持上必要な成分で、0.05%以上必要で
ある。上限を2.0%とするのは、これを超すと靭性を
低下させるからである。 Cr:7.5〜13.0% Crは耐酸化性と焼き入れ性を確保する上で非常に重要
な元素であるため最低7.5%必要であるが、13%を
超すとδフェライトを析出させ靭性の劣化が著しくなる
ので13%が上限となる。
Mn: 0.05 to 2.0% Mn is a component necessary for maintaining strength, and is required to be 0.05% or more. The upper limit is set to 2.0% because if it exceeds this, the toughness is reduced. Cr: 7.5-13.0% Since Cr is a very important element for securing the oxidation resistance and hardenability, it is necessary to have at least 7.5%, but if it exceeds 13%, δ ferrite will be formed. Since it precipitates and the toughness deteriorates remarkably, 13% is the upper limit.

【0016】Mo:0.5〜2.5% Moは固溶体強化により高温強度を顕著に高める元素で
あるので使用温度、圧力を上昇させる目的で添加する
が、多量に添加された場合δフェライトを析出させるた
め靭性の低下を招く。したがって2.5%が上限とな
る。一方、Wとの共存において高温強度の向上に効果の
あるのは0.5%以上であるので、0.5%が下限とな
る。 W:0.2〜2.0% Wはフェライト系耐熱合金のクリープ強度に寄与する固
溶体強化元素として最も優れた元素である。特に高温長
時間側でのクリープ破断強度向上の効果は極めて大き
い。しかしながら、0.2%未満ではMoとの共存にお
いて効果が発揮できないので、下限を0.2%と定め
た。また、過剰の添加によりδフェライトを析出させ、
特に溶接熱影響部の靭性を低下させるため、2.0%が
上限となる。 Ni:0.01〜1.0% Niは靭性を向上させる元素であるが、一方では高温ク
リープ強度を低下させる元素でもある。そのため靭性の
確保の観点から0.01%を下限、1.0%を上限とし
た。 Nb:0.02〜0.12% Nb炭窒化物として析出して強度を確保するほか、結晶
粒を微細化して靭性を与える元素としても重要であるた
め最低0.02%必要であるが、0.12%を超えると
その効果が飽和してしまう。従って0.12%が上限と
なる。
Mo: 0.5 to 2.5% Since Mo is an element that remarkably enhances high temperature strength by solid solution strengthening, it is added for the purpose of raising the operating temperature and pressure, but when a large amount is added, δ ferrite is added. Since it precipitates, the toughness is lowered. Therefore, 2.5% is the upper limit. On the other hand, 0.5% or more is effective in improving the high temperature strength when coexisting with W, so 0.5% is the lower limit. W: 0.2 to 2.0% W is the most excellent element as a solid solution strengthening element that contributes to the creep strength of the ferritic heat resistant alloy. In particular, the effect of improving the creep rupture strength at high temperature for a long time is extremely large. However, if it is less than 0.2%, the effect cannot be exhibited in the coexistence with Mo, so the lower limit was set to 0.2%. In addition, δ ferrite is precipitated by excessive addition,
In particular, 2.0% is the upper limit because it lowers the toughness of the weld heat affected zone. Ni: 0.01 to 1.0% Ni is an element that improves toughness, but is also an element that lowers high temperature creep strength. Therefore, from the viewpoint of ensuring the toughness, the lower limit is 0.01% and the upper limit is 1.0%. Nb: 0.02 to 0.12% In addition to precipitating as Nb carbonitride to secure the strength, it is also important as an element for refining crystal grains to give toughness, so at least 0.02% is necessary, If it exceeds 0.12%, the effect is saturated. Therefore, 0.12% is the upper limit.

【0017】V:0.04〜0.40% VはNbと同様炭窒化物として析出させて強度を確保す
るため最低0.04%必要であるが、他方0.40%を
超えるとかえって強度低下を生じるので上限は0.40
%となる。 N:0.01〜0.06% Nは基地中に固溶してもまた窒化物として析出しても著
しいクリープ抵抗として寄与するため最低0.01%を
必要とする。0.06%を超えると窒化物が多量に析出
して、逆に靭性が低下するなどの問題が生じるので、
0.08%が上限となる。その他の不純物としては、A
lを0.06%以下、P,Sは各々0.03%以下含有
することができる。
V: 0.04 to 0.40% V is required to be at least 0.04% to secure strength by precipitating as carbonitride like Nb. On the other hand, if it exceeds 0.40%, strength is rather increased. The upper limit is 0.40 because it will decrease
%. N: 0.01 to 0.06% N is required to be at least 0.01% because it contributes as a remarkable creep resistance even if it forms a solid solution in the matrix or precipitates as a nitride. If it exceeds 0.06%, a large amount of nitride precipitates, which causes a problem such as a decrease in toughness.
The upper limit is 0.08%. Other impurities include A
1 can be contained in 0.06% or less, and P and S can be contained in 0.03% or less, respectively.

【0018】被覆アーク溶接棒は特に水素割れ感受性に
敏感で、低温割れに対しての対策が重要になる。次に被
覆アーク溶接棒の化学組成が請求項4の様に限定される
理由を説明する。 C:0.01〜0.15% Cは焼き入れ性と強度確保のため0.01%以上必要で
あるが、耐割れ性の観点から0.15%が上限となる。 Si:0.2〜1.5% Siは脱酸材として0.2%以上添加するものである
が、また耐酸化性を向上させる元素でもある。しかし
1.5%を超えると靭性の低下を招くので、1.5%が
上限となる。
Since the coated arc welding rod is particularly sensitive to hydrogen cracking, measures against cold cracking are important. Next, the reason why the chemical composition of the coated arc welding rod is limited as in claim 4 will be explained. C: 0.01 to 0.15% C is required to be 0.01% or more to secure hardenability and strength, but 0.15% is the upper limit from the viewpoint of crack resistance. Si: 0.2 to 1.5% Although Si is added as a deoxidizing agent in an amount of 0.2% or more, it is also an element that improves the oxidation resistance. However, if it exceeds 1.5%, the toughness is lowered, so 1.5% is the upper limit.

【0019】Mn:0.8〜2.0% Mnは脱酸のためのみでなく、強度保持上も必要な成分
である。上限を2.0%とするのは、これを超すと靭性
を低下させるからであり、下限は脱酸に必要な量として
0.8%となる。 Cr:5.5〜13.0% Crは耐酸化性と焼き入れ性を確保する上で非常に重要
な元素であるため最低5.5%必要であるが、13%を
超すと耐割れ性を損なうと同時にδフェライトを析出さ
せ靭性の劣化が著しくなるので13%が上限となる。
Mn: 0.8 to 2.0% Mn is a component required not only for deoxidation but also for maintaining strength. The upper limit is 2.0% because if it exceeds this, toughness is reduced, and the lower limit is 0.8% as the amount required for deoxidation. Cr: 5.5 to 13.0% Since Cr is a very important element for securing the oxidation resistance and hardenability, at least 5.5% is required, but if it exceeds 13%, crack resistance is high. At the same time, δ-ferrite is precipitated and toughness is significantly deteriorated, so 13% is the upper limit.

【0020】W:0.8〜2.0% Wはフェライト系溶接金属のクリープ強度に寄与する固
溶体強化元素として最も優れた元素である。特に高温長
時間側でのクリープ破断強度向上の効果は極めて大き
い。しかしながら、0.8%未満ではMoとの共存にお
いて効果が発揮できないので、下限を0.8%と定め
た。また、過剰の添加によりδフェライトを析出させ、
溶接金属の靭性を低下させ、溶接作業性も劣化させるの
で、2.0%が上限となる。 Mo:0.2〜0.7% Moは固溶体強化により高温強度を顕著に高める元素で
あるので使用温度、圧力を上昇させる目的で添加する
が、多量に添加された場合溶接性を損ない、且つδフェ
ライトを析出させるため靭性の低下を招く。したがって
0.7%が上限となる。一方、Wとの共存において高温
強度の向上に効果のあるのは0.2%以上であるので、
0.2%が下限となる。
W: 0.8 to 2.0% W is the most excellent element as a solid solution strengthening element that contributes to the creep strength of the ferritic weld metal. In particular, the effect of improving the creep rupture strength at high temperature for a long time is extremely large. However, if less than 0.8%, the effect cannot be exhibited in the coexistence with Mo, so the lower limit was set to 0.8%. In addition, δ ferrite is precipitated by excessive addition,
Since the toughness of the weld metal is reduced and the welding workability is also deteriorated, 2.0% is the upper limit. Mo: 0.2 to 0.7% Since Mo is an element that significantly enhances high temperature strength by solid solution strengthening, it is added for the purpose of raising the operating temperature and pressure, but if added in a large amount, the weldability is impaired, and Since δ ferrite is precipitated, the toughness is lowered. Therefore, 0.7% is the upper limit. On the other hand, in the coexistence with W, it is 0.2% or more that is effective in improving the high temperature strength.
The lower limit is 0.2%.

【0021】Ni:0.01〜1.0% Niは靭性を向上させる元素であるが、一方では高温ク
リープ強度を低下させる元素でもある。そこで靭性を向
上させる観点から下限は0.01%、高温クリープ強度
を確保する観点から1.0%を上限とした。 V:0.08〜0.45% Vは炭窒化物として析出させて強度を確保するため最低
0.08%必要であるが、他方0.45%を超えるとか
えって強度低下を生じるので0.45%が上限となる。
Ni: 0.01 to 1.0% Ni is an element that improves toughness, but is also an element that lowers high temperature creep strength. Therefore, the lower limit is 0.01% from the viewpoint of improving the toughness, and the upper limit is 1.0% from the viewpoint of ensuring high temperature creep strength. V: 0.08 to 0.45% V is required to be at least 0.08% in order to precipitate carbonitride to secure the strength, but on the other hand, if it exceeds 0.45%, the strength is rather lowered, so that it is 0. 45% is the upper limit.

【0022】Nb:0.01〜0.12% NbはVと同様炭窒化物として析出して強度を確保する
ほか、結晶粒を微細化して靭性を与える元素としても重
要であるため最低0.01%必要であるが、0.12%
を超えるとその効果が飽和してしまうだけでなく溶接性
の低下も招く。従って0.12%が上限となる。 N:0.02〜0.07% Nは基地中に固溶してもまた窒化物として析出しても著
しいクリープ抵抗として寄与するため最低0.02%を
必要とする。0.07%を超えると窒化物が多量に析出
して、逆に靭性が低下するなどの問題が生じるので、
0.07%が上限となる。
Nb: 0.01 to 0.12% Nb is precipitated as a carbonitride similar to V to secure the strength, and is also important as an element which gives the toughness by refining the crystal grains, so that Nb is at least 0. 01% required, but 0.12%
If it exceeds, not only the effect is saturated but also the weldability is deteriorated. Therefore, 0.12% is the upper limit. N: 0.02 to 0.07% N contributes as a remarkable creep resistance even if it forms a solid solution in the matrix or precipitates as a nitride, so at least 0.02% is required. If it exceeds 0.07%, a large amount of nitride precipitates, which causes a problem such as a decrease in toughness.
The upper limit is 0.07%.

【0023】被覆材に含まれる金属炭酸塩、金属弗化
物、アーク安定剤、スラグ生成剤、脱酸剤としては例え
ば、石灰、アルミナ、蛍石、鉄粉、アルカリ成分、ルチ
ール等がある。粘結剤としては例えば、珪酸ソーダ、珪
酸カリを含む水ガラスがある。被覆アーク溶接棒全重量
に対する被覆材の重量%の範囲は、20〜40%である
が、20%未満では保護筒としての機能が不十分となり
スパッタが多い、あるいはスラグ不足が発生する。また
40%を超えるとスラグ量が多くなりすぎスラグの巻き
込み等の欠陥が発生する。
Examples of metal carbonates, metal fluorides, arc stabilizers, slag generators, and deoxidizers contained in the coating material include lime, alumina, fluorite, iron powder, alkaline components, rutile and the like. Examples of the binder include water glass containing sodium silicate and potassium silicate. The range of the weight% of the coating material with respect to the total weight of the coated arc welding rod is 20 to 40%, but if it is less than 20%, the function as a protective cylinder becomes insufficient, so that spatter is often generated or slag is insufficient. On the other hand, if it exceeds 40%, the amount of slag becomes too large and defects such as slag entrapment occur.

【0024】またTIG溶接ワイヤの化学組成が請求項
5の様に限定される理由を以下に説明する。 C:0.02〜0.13% Cは焼き入れ性と強度確保のため0.02%以上必要で
あるが、耐割れ性の観点から0.13%が上限となる。 Si:0.005〜0.35% Siは脱酸材として0.005%以上添加するものであ
るが、また耐酸化性を向上させる元素でもある。しかし
0.35%を超えると靭性の低下を招くので、0.35
%が上限となる。
The reason why the chemical composition of the TIG welding wire is limited as in claim 5 will be described below. C: 0.02 to 0.13% C is required to be 0.02% or more in order to secure hardenability and strength, but 0.13% is the upper limit from the viewpoint of crack resistance. Si: 0.005 to 0.35% Si is added as a deoxidizing agent in an amount of 0.005% or more, and is also an element that improves oxidation resistance. However, if it exceeds 0.35%, the toughness decreases, so 0.35
% Is the upper limit.

【0025】Mn:0.2〜1.6% Mnは脱酸のためのみでなく、強度保持上も必要な成分
である。上限を1.6%とするのは、これを超すと靭性
を低下させるからであり、下限は脱酸に必要な量として
0.2%となる。 Cr:7.5〜13.0% Crは耐酸化性と焼き入れ性を確保する上で非常に重要
な元素であるため最低7.5%必要であるが、13%を
超すと耐割れ性を損なうと同時にδフェライトを析出さ
せ靭性の劣化が著しくなるので13%が上限となる。
Mn: 0.2-1.6% Mn is a component necessary not only for deoxidation but also for strength retention. The upper limit is set to 1.6% because if it exceeds this, toughness is reduced, and the lower limit is 0.2% as the amount required for deoxidation. Cr: 7.5-13.0% Since Cr is a very important element for securing the oxidation resistance and hardenability, it is necessary to have at least 7.5%, but if it exceeds 13%, crack resistance is high. At the same time, δ-ferrite is precipitated and toughness is significantly deteriorated, so 13% is the upper limit.

【0026】W:0.5〜3.5% Wはフェライト系溶接金属のクリープ強度に寄与する固
溶体強化元素として最も優れた元素である。特に高温長
時間側でのクリープ破断強度向上の効果は極めて大き
い。しかしながら、0.5%未満ではMoとの共存にお
いて効果が発揮できないので、下限を0.5%と定め
た。また、過剰の添加によりδフェライトを析出させ、
溶接金属の靭性を低下させ、溶接作業性も劣化させるの
で、3.5%が上限となる。 Mo:0.3〜1.8% Moは固溶体強化により高温強度を顕著に高める元素で
あるので使用温度、圧力を上昇させる目的で添加する
が、多量に添加された場合溶接性を損ない、且つδフェ
ライトを析出させるため靭性の低下を招く。したがって
1.8%が上限となる。一方、Wとの共存において高温
強度の向上に効果のあるのは0.3%以上であるので、
0.3%が下限となる。
W: 0.5 to 3.5% W is the most excellent element as a solid solution strengthening element that contributes to the creep strength of the ferritic weld metal. In particular, the effect of improving the creep rupture strength at high temperature for a long time is extremely large. However, if less than 0.5%, the effect cannot be exhibited in the coexistence with Mo, so the lower limit was set to 0.5%. In addition, δ ferrite is precipitated by excessive addition,
Since the toughness of the weld metal is reduced and the welding workability is also deteriorated, 3.5% is the upper limit. Mo: 0.3 to 1.8% Since Mo is an element that remarkably enhances high temperature strength by solid solution strengthening, it is added for the purpose of raising the operating temperature and pressure, but if added in a large amount, the weldability is impaired, and Since δ ferrite is precipitated, the toughness is lowered. Therefore, the upper limit is 1.8%. On the other hand, in the coexistence with W, 0.3% or more is effective in improving the high temperature strength.
The lower limit is 0.3%.

【0027】Ni:0.04〜1.3% Niは靭性を向上させる元素であるが、一方では高温ク
リープ強度を低下させる元素でもある。そこで靭性を向
上させる観点から下限は0.04%、高温クリープ強度
を確保する観点から1.3を上限とした。 V:0.03〜0.40% Vは炭窒化物として析出させて強度を確保するため最低
0.03%必要であるが、他方0.40%を超えるとか
えって強度低下を生じるので0.40%が上限となる。
Ni: 0.04 to 1.3% Ni is an element that improves the toughness, but is also an element that lowers the high temperature creep strength. Therefore, the lower limit is 0.04% from the viewpoint of improving the toughness, and 1.3 is the upper limit from the viewpoint of ensuring high temperature creep strength. V: 0.03 to 0.40% V is required to be at least 0.03% in order to precipitate as carbonitride to secure the strength, but on the other hand, when it exceeds 0.40%, the strength is rather lowered, so that it is 0. The upper limit is 40%.

【0028】Nb:0.01〜0.15% NbはVと同様炭窒化物として析出して強度を確保する
ほか、結晶粒を微細化して靭性を与える元素としても重
要であるため最低0.01%必要であるが、0.15%
を超えるとその効果が飽和してしまうだけでなく溶接性
の低下も招く。従って0.15%が上限となる。 N:0.01〜0.08% Nは基地中に固溶してもまた窒化物として析出しても著
しいクリープ抵抗として寄与するため最低0.01%を
必要とする。0.08%を超えると窒化物が多量に析出
して、逆に靭性が低下するなどの問題が生じるので、
0.08%が上限となる。
Nb: 0.01 to 0.15% Nb is precipitated as a carbonitride similar to V to secure the strength, and is also important as an element which gives the toughness by refining the crystal grains, so that at least 0. 01% required, but 0.15%
If it exceeds, not only the effect is saturated but also the weldability is deteriorated. Therefore, 0.15% is the upper limit. N: 0.01 to 0.08% N is required as a minimum 0.01% because it contributes as a remarkable creep resistance even if it forms a solid solution in the matrix or precipitates as a nitride. If it exceeds 0.08%, a large amount of nitride precipitates, and conversely, there arises a problem that the toughness deteriorates.
The upper limit is 0.08%.

【0029】またサブマージアーク溶接ソリッドワイヤ
及びフラックスの化学組成が請求項6の様に限定される
理由を以下に説明する。 C:0.03〜0.25% Cは焼き入れ性と強度確保のため0.03%以上必要で
あるが、耐割れ性の観点から0.25%が上限となる。 Si:0.05〜0.30% Siは脱酸材として0.05%以上添加するものである
が、また耐酸化性を向上させる元素でもある。しかし
0.30%を超えると靭性の低下を招くので、0.30
%が上限となる。
The reason why the chemical composition of the submerged arc welding solid wire and the flux is limited as in claim 6 will be described below. C: 0.03 to 0.25% C is required to be 0.03% or more to secure hardenability and strength, but 0.25% is the upper limit from the viewpoint of crack resistance. Si: 0.05 to 0.30% Although Si is added as a deoxidizing agent in an amount of 0.05% or more, it is also an element that improves oxidation resistance. However, if it exceeds 0.30%, the toughness decreases, so 0.30
% Is the upper limit.

【0030】Mn:0.2〜3.0% Mnは脱酸のためのみでなく、強度保持上も必要な成分
である。上限を3.0%とするのは、これを超すと靭性
を低下させるからであり、下限は脱酸に必要な量として
0.2%となる。 Cr:7.5〜13.0% Crは耐酸化性と焼き入れ性を確保する上で非常に重要
な元素であるため最低7.5%必要であるが、13%を
超すと耐割れ性を損なうと同時にδフェライトを析出さ
せ靭性の劣化が著しくなるので13%が上限となる。
Mn: 0.2-3.0% Mn is a component required not only for deoxidation but also for maintaining strength. The upper limit is 3.0% because if it exceeds this, the toughness is reduced, and the lower limit is 0.2% as the amount required for deoxidation. Cr: 7.5-13.0% Since Cr is a very important element for securing the oxidation resistance and hardenability, it is necessary to have at least 7.5%, but if it exceeds 13%, crack resistance is high. At the same time, δ-ferrite is precipitated and toughness is significantly deteriorated, so 13% is the upper limit.

【0031】W:0.5〜2.5% Wはフェライト系溶接金属のクリープ強度に寄与する固
溶体強化元素として最も優れた元素である。特に高温長
時間側でのクリープ破断強度向上の効果は極めて大き
い。しかしながら、0.5%未満ではMoとの共存にお
いて効果が発揮できないので、下限を0.5%と定め
た。また、過剰の添加によりδフェライトを析出させ、
溶接金属の靭性を低下させ、溶接作業性も劣化させるの
で、2.5%が上限となる。 Mo:0.1〜1.5% Moは固溶体強化により高温強度を顕著に高める元素で
あるので使用温度、圧力を上昇させる目的で添加する
が、多量に添加された場合溶接性を損ない、且つδフェ
ライトを析出させるため靭性の低下を招く。したがって
1.5%が上限となる。一方、Wとの共存において高温
強度の向上に効果のあるのは0.1%以上であるので、
0.1%が下限となる。
W: 0.5 to 2.5% W is the most excellent element as a solid solution strengthening element that contributes to the creep strength of the ferritic weld metal. In particular, the effect of improving the creep rupture strength at high temperature for a long time is extremely large. However, if less than 0.5%, the effect cannot be exhibited in the coexistence with Mo, so the lower limit was set to 0.5%. In addition, δ ferrite is precipitated by excessive addition,
Since the toughness of the weld metal is reduced and the welding workability is also deteriorated, 2.5% is the upper limit. Mo: 0.1 to 1.5% Since Mo is an element that remarkably enhances high temperature strength by solid solution strengthening, it is added for the purpose of raising the operating temperature and pressure, but if added in a large amount, the weldability is impaired, and Since δ ferrite is precipitated, the toughness is lowered. Therefore, the upper limit is 1.5%. On the other hand, in the coexistence with W, 0.1% or more is effective in improving the high temperature strength.
The lower limit is 0.1%.

【0032】Ni:0.04〜1.3% Niは靭性を向上させる元素であるが、一方では高温ク
リープ強度を低下させる元素でもある。そこで靭性を向
上させる観点から下限は0.04%、高温クリープ強度
を確保する観点から1.3を上限とした。 V:0.05〜0.60% Vは炭窒化物として析出させて強度を確保するため最低
0.05%必要であるが、他方0.60%を超えるとか
えって強度低下を生じるので0.60%が上限となる。
Ni: 0.04 to 1.3% Ni is an element that improves the toughness, but is also an element that lowers the high temperature creep strength. Therefore, the lower limit is 0.04% from the viewpoint of improving the toughness, and 1.3 is the upper limit from the viewpoint of ensuring high temperature creep strength. V: 0.05 to 0.60% V is required to be at least 0.05% in order to be precipitated as carbonitride to secure the strength, but on the other hand, when it exceeds 0.60%, the strength is rather lowered, so that it is not preferable. The upper limit is 60%.

【0033】Nb:0.01〜0.15% NbはVと同様炭窒化物として析出して強度を確保する
ほか、結晶粒を微細化して靭性を与える元素としても重
要であるため最低0.01%必要であるが、0.15%
を超えるとその効果が飽和してしまうだけでなく溶接性
の低下も招く。従って0.15%が上限となる。 N:0.01〜0.10% Nは基地中に固溶してもまた窒化物として析出しても著
しいクリープ抵抗として寄与するため最低0.01%を
必要とする。0.10%を超えると窒化物が多量に析出
して、逆に靭性が低下するなどの問題が生じるので、
0.10%が上限となる。次にフラックスの限定理由を
以下に説明する。 CaF2 :10〜35% CaF2 はスラグの塩基度をあげ、溶接金属中の酸素を
著しく低減し靭性を良好にする効果がある。またスラグ
の溶融点を低下させ溶け込みを浅くしスラグの剥離性を
良好にすると共にビード形状、外観を良好にする。10
%未満ではその効果が無く、35%を超えるとスラグの
流動性が過大となりビード形状、外観が劣化する。従っ
てCaF2 の上限は35%、下限は10%となる。
Nb: 0.01 to 0.15% Nb is precipitated as a carbonitride similar to V to secure strength, and is also important as an element which gives toughness by refining crystal grains, so that Nb is at least 0. 01% required, but 0.15%
If it exceeds, not only the effect is saturated but also the weldability is deteriorated. Therefore, 0.15% is the upper limit. N: 0.01 to 0.10% N contributes as a remarkable creep resistance even if it forms a solid solution in the matrix or precipitates as a nitride, so 0.01% is necessary at the minimum. If it exceeds 0.10%, a large amount of nitride precipitates, and conversely the toughness deteriorates.
The upper limit is 0.10%. Next, the reason for limiting the flux will be described below. CaF 2: 10~35% CaF 2 is raised basicity of slag is effective to improve significantly reduced toughness oxygen in the weld metal. Further, it lowers the melting point of the slag to make the penetration shallow, thereby improving the peelability of the slag and improving the bead shape and appearance. 10
If it is less than%, there is no effect, and if it exceeds 35%, the fluidity of the slag becomes excessive and the bead shape and appearance deteriorate. Therefore, the upper limit of CaF 2 is 35% and the lower limit is 10%.

【0034】CaO又はMgOの少なくとも一方:10
〜45% CaOおよびMgOはいずれも強塩基性成分でCaF2
と共に溶接金属中の酸素低減に有効である。また、Ca
O,MgOは耐火性の大きい成分であり、融点の低いC
aF2 を含有するフラックスの溶融特性を調整し、ビー
ド形状を整えるのに有効である。10%未満ではその効
果が無く、45%を超えるとフラックスが溶けにくく、
ビード表面の形状が悪化する。そのためCaO又はMg
Oの少なくとも一方が10〜45%に限定される。
At least one of CaO and MgO: 10
~ 45% CaO and MgO are both strongly basic components and CaF 2
It is also effective in reducing oxygen in the weld metal. Also, Ca
O and MgO are highly refractory components and have a low melting point of C.
It is effective for adjusting the melting characteristics of the flux containing aF 2 and adjusting the bead shape. If it is less than 10%, there is no effect, and if it exceeds 45%, the flux is difficult to melt,
The shape of the bead surface deteriorates. Therefore CaO or Mg
At least one of O is limited to 10 to 45%.

【0035】Al2 3 :10〜45% Al2 3 は融点が高く、スラグの流動性を調整し、ビ
ード形状を整えるのに有効である。この効果を得るため
には最低10%必要で、45%を超えるとスラグの巻き
込みやアンダーカットを生じやすくなる。
Al 2 O 3 : 10 to 45% Al 2 O 3 has a high melting point and is effective in adjusting the fluidity of the slag and adjusting the bead shape. To obtain this effect, at least 10% is required, and if it exceeds 45%, slag entrapment and undercutting are likely to occur.

【0036】SiO2 :5〜30% SiO2 はスラグの粘性を調整し、ビード外観を改善す
るのに有効であるが、5%未満では効果が無く、30%
を超えると粘性が大きくなりスラグの巻き込みが発生す
る。そのため、範囲が5〜30%に限定される。
SiO 2 : 5 to 30% SiO 2 is effective in adjusting the viscosity of the slag and improving the bead appearance, but if it is less than 5%, there is no effect and 30%.
If it exceeds, viscosity increases and slag entrapment occurs. Therefore, the range is limited to 5 to 30%.

【0037】[0037]

【実施例】図1に、予熱温度を60〜350℃に変化さ
せ、溶接直後熱温度が150℃〜250℃の場合の、斜
めY型拘束割れ試験の結果を示す。溶接直後熱とは、本
発明による溶接直後の加熱・保持処理である。各パス間
温度は150〜300℃とした。
EXAMPLE FIG. 1 shows the results of the oblique Y-type restraint crack test when the preheating temperature was changed to 60 to 350 ° C. and the heat temperature immediately after welding was 150 ° C. to 250 ° C. The heat immediately after welding is the heating / holding process immediately after welding according to the present invention. The temperature between each pass was 150 to 300 ° C.

【0038】本実施例では、150〜250℃に1時間
保持している。横軸は、予熱温度、縦軸は溶接ビード断
面に於けるのど厚に対する割れ長さの比で、この値が小
さいほど割れ発生傾向は小さい。図1では、5断面の平
均値を示してある。
In this embodiment, the temperature is kept at 150 to 250 ° C. for 1 hour. The horizontal axis represents the preheating temperature, and the vertical axis represents the ratio of the crack length to the throat thickness in the weld bead cross section. The smaller this value, the smaller the tendency of crack generation. In FIG. 1, the average value of 5 cross sections is shown.

【0039】斜めY型拘束割れ試験はJIS.Z.3158に規定
されている低温割れ感受性を評価する試験である。図2
にその形状を示す。用いた母材は、表1に化学成分を示
す厚さ50mmの9Cr−1.8W高強度フェライト系耐
熱鋼である。また用いた溶接棒は、表2に示す化学組成
を持つ、9Cr−1.5W系の共金系被覆アーク溶接棒
である。溶接方法は、本実施例では被覆アーク溶接を用
いたが、このほかTIG溶接およびSAW溶接法を適用
できる。表3には溶接条件を示す。さらに表4に溶接金
属の化学組成およびCr等量を示す。
The oblique Y-type constrained cracking test is a test for evaluating the low temperature cracking sensitivity defined in JIS.Z.3158. Figure 2
Shows its shape. The base material used is 9Cr-1.8W high-strength ferritic heat-resistant steel having a chemical composition shown in Table 1 and a thickness of 50 mm. Further, the welding rod used was a 9Cr-1.5W-based co-metal coated arc welding rod having the chemical composition shown in Table 2. As the welding method, covered arc welding was used in this embodiment, but TIG welding and SAW welding can also be applied. Table 3 shows the welding conditions. Further, Table 4 shows the chemical composition and Cr equivalent of the weld metal.

【0040】[0040]

【表1】 [Table 1]

【0041】[0041]

【表2】 [Table 2]

【0042】[0042]

【表3】 [Table 3]

【0043】[0043]

【表4】 [Table 4]

【0044】図1に示す様に、直後熱温度が150℃以
上250℃以下の場合、予熱温度が150℃でも低温割
れは防止できる。また予熱温度が300℃超の場合、高
温割れが生じている。図3には、直後熱を100℃以上
150℃未満の場合の、同じく斜めY型拘束割れ試験結
果である。この場合は150度の予熱温度では割れは防
止できていない。
As shown in FIG. 1, when the immediate heating temperature is 150 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, low temperature cracking can be prevented even if the preheating temperature is 150 ° C. When the preheating temperature is higher than 300 ° C, high temperature cracking occurs. FIG. 3 also shows the results of the oblique Y-shaped restraint crack test when the heat immediately after the heating was 100 ° C. or higher and lower than 150 ° C. In this case, cracking could not be prevented at a preheating temperature of 150 degrees.

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明による溶接方法により、高Crフ
ェライト系耐熱鋼を溶接する際において、低温割れの発
生が無く溶接施工を実施することができ、高強度フェラ
イト系耐熱鋼を高温高効率のエネルギープラントへ適用
する上で、溶接部の信頼性を大幅に向上させることがで
きる。
According to the welding method of the present invention, when welding high Cr ferritic heat-resistant steel, it is possible to carry out welding without generation of cold cracks. When applied to an energy plant, the reliability of the welded portion can be greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の溶接直後熱と割れ率の関係を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a relationship between heat immediately after welding and a crack rate according to the present invention.

【図2】実施例に用いた、斜めY型拘束割れ試験の試験
片形状であり、(a)は試験片の溶接部平面図(b)は
A−A断面図、(c)はB−B断面を示す。
FIG. 2 is a test piece shape of an oblique Y-type constrained cracking test used in Examples, (a) is a plan view of a welded portion of the test piece, (b) is a sectional view taken along line AA, and (c) is B-. The B section is shown.

【図3】比較例の溶接直後熱と割れ率の関係を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between heat immediately after welding and a crack rate in a comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 拘束溶接ビード 2 試験ビード用開先 1 Restrained weld bead 2 Groove for test bead

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B23K 35/30 320 E 330 A 35/362 310 C C22C 38/00 302 Z 38/48 (72)発明者 百合岡 信孝 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location B23K 35/30 320 E 330 A 35/362 310 C C22C 38/00 302 Z 38/48 (72) Inventor Noritaka Yurioka 20-1 Shintomi, Futtsu City, Chiba Shin Nippon Steel Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フェライト系耐熱鋼をアーク溶接し、下
記(1)式より求められるCr等量が4〜13の溶接金
属を得る方法において、溶接前に溶接開先面を150℃
〜300℃に予熱し、且つ各溶接パス間の温度を150
℃〜300℃に保持し、更に溶接施工終了後、溶接部が
300℃未満に冷却する前に溶接部を加熱温度:150
℃〜300℃、保持時間:母材の厚さ25mm当たり10
分以上2時間以下で加熱保持することを特徴とする高C
rフェライト系耐熱鋼の溶接方法。 Cr等量=Cr%+6Si%+4Mo%+1.5W%+11V%+5Nb%+ 12Al%−40C%−30N%−4Ni%−2Mn%−Cu%− 2Co ・・・・・・・・・・・・・・(1) (右辺の各項は溶接金属の各元素の重量%)
1. A method of arc-welding a ferritic heat-resistant steel to obtain a weld metal having a Cr equivalent of 4 to 13 determined by the following formula (1), wherein the weld groove surface is 150 ° C. before welding.
Preheat to ~ 300 ° C and keep the temperature between each welding pass at 150
C. to 300.degree. C., and after the welding is completed, before heating the weld to less than 300.degree. C., heating temperature of the weld is 150.
C-300 C, holding time: 10 per 25 mm thickness of base material
High C, characterized by heating and holding for at least 2 minutes but no less than 2 minutes
r Welding method for ferritic heat resistant steel. Cr equivalent = Cr% + 6Si% + 4Mo% + 1.5W% + 11V% + 5Nb% + 12Al% -40C% -30N% -4Ni% -2Mn% -Cu% -2Co ... .. (1) (Each item on the right side is the weight% of each element of the weld metal)
【請求項2】 重量%で、 C :0.02〜0.20%、 Si:0.001〜0.4%、 Mn:0.05〜2.0%、 Cr:7.5〜13.0%、 Mo:0.5〜2.5%、 W :0.2〜2.0%、 Ni:0.01〜1.0%、 Nb:0.02〜0.12%、 V :0.04〜0.40%、 N :0.01〜0.06%を含有し、残部が鉄及び不
可避的不純物よりなる高Crフェライト系耐熱鋼をアー
ク溶接することを特徴とする請求項1記載の高Crフェ
ライト系耐熱鋼の溶接方法。
2. By weight%, C: 0.02 to 0.20%, Si: 0.001 to 0.4%, Mn: 0.05 to 2.0%, Cr: 7.5 to 13. 0%, Mo: 0.5 to 2.5%, W: 0.2 to 2.0%, Ni: 0.01 to 1.0%, Nb: 0.02 to 0.12%, V: 0 2. A high Cr ferritic heat-resisting steel containing 0.04 to 0.40%, N: 0.01 to 0.06%, and the balance being iron and inevitable impurities, is arc-welded. Welding method for high Cr ferritic heat-resisting steel.
【請求項3】 被覆アーク溶接棒を用いてアーク溶接す
ることを特徴とする請求項1または2記載の高Crフェ
ライト系耐熱鋼の溶接方法。
3. The method for welding high Cr ferritic heat resistant steel according to claim 1, wherein arc welding is performed using a covered arc welding rod.
【請求項4】 被覆アーク溶接棒全重量に対して、 C :0.01〜0.15%、 Si:0.2〜1.5%、 Mn:0.8〜2.0%、 Cr:5.5〜13.0%、 W :0.8〜2.0%、 Mo:0.2〜0.7%、 Ni:0.01〜1.0%、 V :0.08〜0.45%、 Nb:0.01〜0.12%、 N :0.02〜0.07%を含有し、残部が鉄及び不
可避的不純物よりなる鋼芯線に、金属炭酸塩、金属弗化
物、アーク安定剤、スラグ生成剤、脱酸剤、粘結剤を含
む被覆材を被覆率が溶接棒全重量に対して20〜40%
となるように塗布した被覆アーク溶接棒を用いて、アー
ク溶接することを特徴とする請求項1または2記載の高
Crフェライト系耐熱鋼の溶接方法。
4. C: 0.01 to 0.15%, Si: 0.2 to 1.5%, Mn: 0.8 to 2.0%, Cr: to the total weight of the covered arc welding rod. 5.5-13.0%, W: 0.8-2.0%, Mo: 0.2-0.7%, Ni: 0.01-1.0%, V: 0.08-0. 45%, Nb: 0.01 to 0.12%, N: 0.02 to 0.07%, with the balance being iron and inevitable impurities, steel core wire, metal carbonate, metal fluoride, arc Covering rate of 20-40% based on the total weight of the welding rod with a coating material containing a stabilizer, slag generator, deoxidizer and binder.
The method for welding high Cr ferritic heat-resistant steel according to claim 1 or 2, wherein arc welding is performed using a coated arc welding rod applied so that
【請求項5】 重量%で、 C :0.02〜0.13%、 Si:0.005〜0.35%、 Mn:0.2〜1.6%、 Cr:7.5〜13.0%、 W :0.5〜3.5%、 Mo:0.3〜1.8%、 Ni:0.04〜1.3%、 V :0.03〜0.40%、 Nb:0.01〜0.15%、 N :0.01〜0.08%を含有し、残部が鉄及び不
可避的不純物よりなるソリッドワイヤを用いてTIG溶
接することを特徴とする請求項1または2記載の高Cr
フェライト系耐熱鋼の溶接方法。
5. By weight%, C: 0.02-0.13%, Si: 0.005-0.35%, Mn: 0.2-1.6%, Cr: 7.5-13. 0%, W: 0.5 to 3.5%, Mo: 0.3 to 1.8%, Ni: 0.04 to 1.3%, V: 0.03 to 0.40%, Nb: 0. 0.01 to 0.15%, N: 0.01 to 0.08%, and the balance is iron and inevitable impurities. TIG welding is performed using a solid wire. High Cr
Welding method for ferritic heat resistant steel.
【請求項6】 ソリッドワイヤは重量%で、 C :0.03〜0.25%、 Si:0.05〜0.30%、 Mn:0.2〜3.0%、 Cr:7.5〜13.0%、 W :0.5〜2.5%、 Mo:0.1〜1.5%、 Ni:0.04〜1.3%、 V :0.05〜0.6%、 Nb:0.01〜0.15%、 N :0.01〜0.10%を含有し、フラックスは重
量%で、 CaF2 :10〜35%、 CaO又はMgOの少なくとも一方:10〜45%、 Al2 3 :10〜45%、 SiO2 :5〜30%を含有
し、且つソリッドワイヤ及びフラックスの残部は鉄及び
不可避的不純物である、ソリッドワイヤとフラックスの
組み合わせでサブマージアーク溶接することを特徴とす
る請求項1または2記載の高Crフェライト系耐熱鋼の
溶接方法。
6. The solid wire is, by weight, C: 0.03 to 0.25%, Si: 0.05 to 0.30%, Mn: 0.2 to 3.0%, Cr: 7.5. ~ 13.0%, W: 0.5-2.5%, Mo: 0.1-1.5%, Ni: 0.04-1.3%, V: 0.05-0.6%, Nb: 0.01 to 0.15%, N: 0.01 to 0.10% are contained, and the flux is by weight, CaF 2 : 10 to 35%, at least one of CaO and MgO: 10 to 45%. , Al 2 O 3 : 10 to 45%, SiO 2 : 5 to 30%, and the balance of the solid wire and flux is iron and inevitable impurities. Submerged arc welding with a combination of solid wire and flux. A method for welding high Cr ferritic heat resistant steel according to claim 1 or 2, .
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