JPH08174269A - Ｎｉ基高Ｃｒ合金用溶加材 - Google Patents
Ｎｉ基高Ｃｒ合金用溶加材Info
- Publication number
- JPH08174269A JPH08174269A JP32720294A JP32720294A JPH08174269A JP H08174269 A JPH08174269 A JP H08174269A JP 32720294 A JP32720294 A JP 32720294A JP 32720294 A JP32720294 A JP 32720294A JP H08174269 A JPH08174269 A JP H08174269A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- alloy
- less
- high temperature
- tensile strength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｎｉ基高Ｃｒ合金の溶接用溶加材に関する。
【構成】 重量％でＣ：０．０４％以下、Ｓｉ：０．１
〜０．５％、Ｍｎ：０．２〜１％、Ｃｒ：２８〜３１．
５％、Ｍｏ：０．５％以下、Ｃｕ：０．３％以下、Ｎ
ｂ：０．１％以下、Ａｌ：０．５〜１．１％、Ｔｉ：
０．５〜１％、Ａｌ＋Ｔｉ：１．５％以下、Ｆｅ：７〜
１１％、ＷおよびＶを最大２種、合計０．０５〜０．５
％を含有し、さらに不可避不純物としてＣｏ：０．１％
以下、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０１５％以下、
Ｏ：０．１％以下、Ｎ：０．０３〜０．３％を含み、残
部がＮｉからなる組成を有することを特徴とするＮｉ基
高Ｃｒ合金用溶加材。 【効果】 高温引張強度特性、耐溶接割れ性に優れた溶
着金属を得ることができる。
〜０．５％、Ｍｎ：０．２〜１％、Ｃｒ：２８〜３１．
５％、Ｍｏ：０．５％以下、Ｃｕ：０．３％以下、Ｎ
ｂ：０．１％以下、Ａｌ：０．５〜１．１％、Ｔｉ：
０．５〜１％、Ａｌ＋Ｔｉ：１．５％以下、Ｆｅ：７〜
１１％、ＷおよびＶを最大２種、合計０．０５〜０．５
％を含有し、さらに不可避不純物としてＣｏ：０．１％
以下、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０１５％以下、
Ｏ：０．１％以下、Ｎ：０．０３〜０．３％を含み、残
部がＮｉからなる組成を有することを特徴とするＮｉ基
高Ｃｒ合金用溶加材。 【効果】 高温引張強度特性、耐溶接割れ性に優れた溶
着金属を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高温で作動する加圧水型
原子力発電プラントなどに用いられるＮｉ基高Ｃｒ合金
の溶接用溶加材に関するものであり、さらに詳しくは高
温引張強度特性、耐溶接割れ性に優れた溶着金属を得る
溶加材に関する。
原子力発電プラントなどに用いられるＮｉ基高Ｃｒ合金
の溶接用溶加材に関するものであり、さらに詳しくは高
温引張強度特性、耐溶接割れ性に優れた溶着金属を得る
溶加材に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、３００〜３５０℃の高温で稼働す
る加圧水型原子力発電プラントの蒸気発生器伝熱管材な
どには耐食性に優れたインコネル６００合金が用いられ
ている。さらに伝熱管材として信頼性向上を目指して新
たに開発されたインコネル６９０合金が使われ始めた。
その代表的な合金組成を表１に示す。
る加圧水型原子力発電プラントの蒸気発生器伝熱管材な
どには耐食性に優れたインコネル６００合金が用いられ
ている。さらに伝熱管材として信頼性向上を目指して新
たに開発されたインコネル６９０合金が使われ始めた。
その代表的な合金組成を表１に示す。
【０００３】
【表１】
【０００４】この６９０合金を用いて構造物を製造する
際には溶接を伴うのが普通である。溶接方法はティグ溶
接やミグ溶接が用いられ、溶接時に溶融しながら合金を
添加し、溶接後の強度を保持するためと耐溶接割れ性を
確保する溶加材を必要とする。この溶加材に関してはア
メリカ機械学会（ The American Society of Mechanica
l Engineers ；ASME）のＡＳＭＥボイラ及び圧力容器規
程（ ASME Boiler andPressure Vessel Code ；以下、
ＡＳＭＥ Ｃｏｄｅという）の規定が用いられており、
その化学成分を表２に示す。
際には溶接を伴うのが普通である。溶接方法はティグ溶
接やミグ溶接が用いられ、溶接時に溶融しながら合金を
添加し、溶接後の強度を保持するためと耐溶接割れ性を
確保する溶加材を必要とする。この溶加材に関してはア
メリカ機械学会（ The American Society of Mechanica
l Engineers ；ASME）のＡＳＭＥボイラ及び圧力容器規
程（ ASME Boiler andPressure Vessel Code ；以下、
ＡＳＭＥ Ｃｏｄｅという）の規定が用いられており、
その化学成分を表２に示す。
【０００５】
【表２】
【０００６】表１と比較すれば明らかなように、溶加材
の主組成も６９０合金とほとんど同組成であるが、溶接
割れを防ぐために溶加材の方はＰおよびＣｕの含有量に
特に制限を加え、また、耐食性の劣化を防ぐためにＭ
ｏ、Ｎｂ、Ａｌ、ＴｉおよびＡｌ＋Ｔｉ含有量に制限を
加えている。この他、ＡＳＭＥ Ｃｏｄｅには定められ
ていないが、実際には溶加材を溶製するとき加える脱酸
剤や大気から混入する不可避不純物が含まれており、そ
の種類と含有量は本発明者らの分析例によればＣｏ：
０．０５％、Ｏ：０．００４％、Ｎ：０．０２５％であ
る。
の主組成も６９０合金とほとんど同組成であるが、溶接
割れを防ぐために溶加材の方はＰおよびＣｕの含有量に
特に制限を加え、また、耐食性の劣化を防ぐためにＭ
ｏ、Ｎｂ、Ａｌ、ＴｉおよびＡｌ＋Ｔｉ含有量に制限を
加えている。この他、ＡＳＭＥ Ｃｏｄｅには定められ
ていないが、実際には溶加材を溶製するとき加える脱酸
剤や大気から混入する不可避不純物が含まれており、そ
の種類と含有量は本発明者らの分析例によればＣｏ：
０．０５％、Ｏ：０．００４％、Ｎ：０．０２５％であ
る。
【０００７】インコネル６９０合金は元来、高Ｃｒ性を
有する材料であるから、この溶加材を用いてティグ溶接
またはミグ溶接により溶接した構造物の溶接部も室温の
機械的性質および耐溶接割れ性などについても十分な性
能を有している。
有する材料であるから、この溶加材を用いてティグ溶接
またはミグ溶接により溶接した構造物の溶接部も室温の
機械的性質および耐溶接割れ性などについても十分な性
能を有している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような３００〜３５０℃の高温で稼働する機器の長時間
使用に際しては溶接部の強度不足という問題がある。す
なわち、前記のインコネル６９０合金とその溶加材を用
いて、ティグ溶接またはミグ溶接した溶接金属や溶接継
手の高温引張強度は母材に比べて弱いため、高温強度の
信頼性が十分ではない。例えば、３５０℃の全溶着金属
の高温引張試験を行ったとき、引張強さは４８０Ｎ／ｍ
ｍ2 という低い値しか得られない。さらに、このインコ
ネル６９０合金溶加材は組織がオーステナイト組織を呈
するため溶接割れ感受性が高いので耐溶接割れ性を十分
考慮しなければならない。
ような３００〜３５０℃の高温で稼働する機器の長時間
使用に際しては溶接部の強度不足という問題がある。す
なわち、前記のインコネル６９０合金とその溶加材を用
いて、ティグ溶接またはミグ溶接した溶接金属や溶接継
手の高温引張強度は母材に比べて弱いため、高温強度の
信頼性が十分ではない。例えば、３５０℃の全溶着金属
の高温引張試験を行ったとき、引張強さは４８０Ｎ／ｍ
ｍ2 という低い値しか得られない。さらに、このインコ
ネル６９０合金溶加材は組織がオーステナイト組織を呈
するため溶接割れ感受性が高いので耐溶接割れ性を十分
考慮しなければならない。
【０００９】本発明は上記技術水準に鑑みてなされたも
のであり、その目的はインコネル６９０合金などＮｉ基
高Ｃｒ合金の溶接に用いられ、高温引張特性及び耐溶接
割れ性に優れた溶着金属や溶接継手を得ることができる
溶加材を提供することにある。
のであり、その目的はインコネル６９０合金などＮｉ基
高Ｃｒ合金の溶接に用いられ、高温引張特性及び耐溶接
割れ性に優れた溶着金属や溶接継手を得ることができる
溶加材を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記目的の
達成のため、Ｎｉ基高Ｃｒ合金用溶加材の材質について
種々検討した結果、インコネル６９０合金溶加材の組成
のうち、オーステナイトの固溶強化については、侵入型
元素のＣ，Ｎがもっとも大きく強化に寄与していること
がわかった。しかし、このインコネル６９０合金溶加材
の特徴の一つである耐食性が優れているという特性上、
Ｃ量は０．０４％以下と低目に制限されているため、Ｃ
含有量を増して高温引張強度を改善することは難しい。
また、Ｎ量のみを増加させた場合は溶接欠陥が生じやす
くなり好ましくない。このため、ＮのほかにＷ及びＶを
複合添加すれば後述のように溶接欠陥を生じることなく
高温引張強度の改善がはかれることがわかった。
達成のため、Ｎｉ基高Ｃｒ合金用溶加材の材質について
種々検討した結果、インコネル６９０合金溶加材の組成
のうち、オーステナイトの固溶強化については、侵入型
元素のＣ，Ｎがもっとも大きく強化に寄与していること
がわかった。しかし、このインコネル６９０合金溶加材
の特徴の一つである耐食性が優れているという特性上、
Ｃ量は０．０４％以下と低目に制限されているため、Ｃ
含有量を増して高温引張強度を改善することは難しい。
また、Ｎ量のみを増加させた場合は溶接欠陥が生じやす
くなり好ましくない。このため、ＮのほかにＷ及びＶを
複合添加すれば後述のように溶接欠陥を生じることなく
高温引張強度の改善がはかれることがわかった。
【００１１】さらに、γマトリックス相の固溶強化元素
として、Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｔｉ及びＡｌが挙げられる。し
かしこのインコネル６９０合金溶加材の組成のうち、Ｔ
ｉ及びＡｌは脱酸剤として作用するが、溶接作業性を考
慮して規制している。また、Ｍｏも耐食性を考慮して制
限を加えている。このほか、ＡＳＭＥ Ｃｏｄｅには定
められていないが、Ｗ及びＶはその他の元素として０．
５％以下の元素添加は許されるのでＷ及びＶ量を０．５
％以内の範囲で増して固溶強化により高温引張強度の改
善がはかれることが判明した。
として、Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｔｉ及びＡｌが挙げられる。し
かしこのインコネル６９０合金溶加材の組成のうち、Ｔ
ｉ及びＡｌは脱酸剤として作用するが、溶接作業性を考
慮して規制している。また、Ｍｏも耐食性を考慮して制
限を加えている。このほか、ＡＳＭＥ Ｃｏｄｅには定
められていないが、Ｗ及びＶはその他の元素として０．
５％以下の元素添加は許されるのでＷ及びＶ量を０．５
％以内の範囲で増して固溶強化により高温引張強度の改
善がはかれることが判明した。
【００１２】本発明は重量％でＣ：０．０４％以下、Ｓ
ｉ：０．１〜０．５％、Ｍｎ：０．２〜１％、Ｃｒ：２
８〜３１．５％、Ｍｏ：０．５％以下、Ｃｕ：０．３％
以下、Ｎｂ：０．１％以下、Ａｌ：０．５〜１．１％、
Ｔｉ：０．５〜１％、Ａｌ＋Ｔｉ：１．５％以下、Ｆ
ｅ：７〜１１％、ＷおよびＶを最大２種、合計０．０５
〜０．５％を含有し、さらに不可避不純物としてＣｏ：
０．１％以下、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０１５％
以下、Ｏ：０．１％以下、Ｎ：０．０３〜０．３％を含
み、残部がＮｉからなる組成を有することを特徴とする
Ｎｉ基高Ｃｒ合金用溶加材である。
ｉ：０．１〜０．５％、Ｍｎ：０．２〜１％、Ｃｒ：２
８〜３１．５％、Ｍｏ：０．５％以下、Ｃｕ：０．３％
以下、Ｎｂ：０．１％以下、Ａｌ：０．５〜１．１％、
Ｔｉ：０．５〜１％、Ａｌ＋Ｔｉ：１．５％以下、Ｆ
ｅ：７〜１１％、ＷおよびＶを最大２種、合計０．０５
〜０．５％を含有し、さらに不可避不純物としてＣｏ：
０．１％以下、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０１５％
以下、Ｏ：０．１％以下、Ｎ：０．０３〜０．３％を含
み、残部がＮｉからなる組成を有することを特徴とする
Ｎｉ基高Ｃｒ合金用溶加材である。
【００１３】
【作用】以下に本発明の溶加材における各成分の作用及
びその含有量の限定理由を説明する。
びその含有量の限定理由を説明する。
【００１４】Ｃは一般に固溶体強化元素であり、Ｃ量の
増加とともに引張強度は増加する。一方Ｃ量の増加は耐
応力腐食割れ性を劣化させるので、両特性を考慮してＣ
量は０％を超え０．０４％以下とした。
増加とともに引張強度は増加する。一方Ｃ量の増加は耐
応力腐食割れ性を劣化させるので、両特性を考慮してＣ
量は０％を超え０．０４％以下とした。
【００１５】Ｓｉは溶接時に脱酸作用を有しており、そ
の効果を出すため０．１％以上の添加が必要であるが、
Ｓｉ量が多くなると溶接高温割れ感受性が高くなるの
で、Ｓｉ量は０．１〜０．５％とした。
の効果を出すため０．１％以上の添加が必要であるが、
Ｓｉ量が多くなると溶接高温割れ感受性が高くなるの
で、Ｓｉ量は０．１〜０．５％とした。
【００１６】Ｍｎは溶接時に脱酸作用及び脱硫作用とし
て有効であり、溶接高温割れに有害なＳを固定し耐溶接
割れ性を抑制する効果があり、この効果を高めるために
は０．２％以上必要であるが、Ｍｎ量を１％を超えて添
加すると、溶接時にスラグの湯流れを悪くし、溶接作業
性を劣化させるので、Ｍｎは０．２〜１％とした。
て有効であり、溶接高温割れに有害なＳを固定し耐溶接
割れ性を抑制する効果があり、この効果を高めるために
は０．２％以上必要であるが、Ｍｎ量を１％を超えて添
加すると、溶接時にスラグの湯流れを悪くし、溶接作業
性を劣化させるので、Ｍｎは０．２〜１％とした。
【００１７】Ｃｒは耐食性向上に必須の元素であるが、
耐応力腐食割れ性の効果を十分ならしめるためには２８
％以上が必要である。一方、３１．５％を越えると溶加
材の製造時の熱間加工性が著しく劣化するのでＣｒ量は
２８〜３１．５％とした。
耐応力腐食割れ性の効果を十分ならしめるためには２８
％以上が必要である。一方、３１．５％を越えると溶加
材の製造時の熱間加工性が著しく劣化するのでＣｒ量は
２８〜３１．５％とした。
【００１８】Ｍｏはマトリックスに固溶して引張強度を
向上させるが、Ｍｏ量の増加は溶加材の製造時の熱間加
工性が著しく劣化させるのでＭｏ量は０％を超え０．５
％以下とした。しかし、引張強度を考慮すればＭｏ量は
０．５％以下という範囲内で高めの０．４％程度に合金
設計することが望ましい。
向上させるが、Ｍｏ量の増加は溶加材の製造時の熱間加
工性が著しく劣化させるのでＭｏ量は０％を超え０．５
％以下とした。しかし、引張強度を考慮すればＭｏ量は
０．５％以下という範囲内で高めの０．４％程度に合金
設計することが望ましい。
【００１９】Ｃｕは高温に加熱されるとマトリックス中
に微細分散析出して引張強度を高めるが、逆に過剰の添
加は耐溶接割れ感受性を高めるのでＣｕ量は０％を超え
０．３％以下とした。
に微細分散析出して引張強度を高めるが、逆に過剰の添
加は耐溶接割れ感受性を高めるのでＣｕ量は０％を超え
０．３％以下とした。
【００２０】Ｎｂは炭窒化物形成元素で引張強度を向上
させるが、Ｎｂ量の増加はワイヤ加工性を損なうのでＮ
ｂ量は０％を超え０．１％以下とした。
させるが、Ｎｂ量の増加はワイヤ加工性を損なうのでＮ
ｂ量は０％を超え０．１％以下とした。
【００２１】Ａｌは溶加材を溶製するときに脱酸剤とし
て用いるほか、Ｎ安定化元素として溶着金属中のＮを固
定し強度の改善に寄与するので、その効果を出すため
０．５％以上の添加が必要であるが、過剰の添加は溶接
中にスラグを発生し、溶接作業性を劣化させるので０．
５〜１．１％とした。
て用いるほか、Ｎ安定化元素として溶着金属中のＮを固
定し強度の改善に寄与するので、その効果を出すため
０．５％以上の添加が必要であるが、過剰の添加は溶接
中にスラグを発生し、溶接作業性を劣化させるので０．
５〜１．１％とした。
【００２２】ＴｉはＡｌと同様、その酸化力を利用して
脱酸剤として用いられるほか、溶加材製造時の熱間加工
性の改善にも寄与する。また、ＴｉはＮとの親和力が強
く、ＴｉＮとして析出し、組織を微細化させ、引張強度
の改善に寄与するので、その効果を得るためには０．５
％以上の添加が必要であるが、Ａｌと同様に過剰の添加
は溶接中にスラグを発生し、溶接作業性を劣化させるの
でＴｉは０．５〜１％とした。Ａｌ＋Ｔｉの添加は脱酸
剤としての作用には有効であるが、Ａｌ＋Ｔｉ量が増加
すると溶接中にスラグを発生し、溶接作業性を著しく劣
化させるのでＡｌ＋Ｔｉ量は０％を超え１．５％以下と
した。
脱酸剤として用いられるほか、溶加材製造時の熱間加工
性の改善にも寄与する。また、ＴｉはＮとの親和力が強
く、ＴｉＮとして析出し、組織を微細化させ、引張強度
の改善に寄与するので、その効果を得るためには０．５
％以上の添加が必要であるが、Ａｌと同様に過剰の添加
は溶接中にスラグを発生し、溶接作業性を劣化させるの
でＴｉは０．５〜１％とした。Ａｌ＋Ｔｉの添加は脱酸
剤としての作用には有効であるが、Ａｌ＋Ｔｉ量が増加
すると溶接中にスラグを発生し、溶接作業性を著しく劣
化させるのでＡｌ＋Ｔｉ量は０％を超え１．５％以下と
した。
【００２３】Ｆｅはインコネル６９０合金のような高Ｃ
ｒ量の場合に生じるスケール発生を防止又は抑制する。
そして７％未満ではスケール発生が著しくなる。また、
１１％を超えて過剰に添加すると応力腐食割れ性を劣化
させる。したがって、Ｆｅは７〜１１％とした。
ｒ量の場合に生じるスケール発生を防止又は抑制する。
そして７％未満ではスケール発生が著しくなる。また、
１１％を超えて過剰に添加すると応力腐食割れ性を劣化
させる。したがって、Ｆｅは７〜１１％とした。
【００２４】Ｗ及びＶはＡＳＭＥ Ｃｏｄｅに定められ
ていないその他の元素０．５％以下の範囲内でＷ及びＶ
を、最大２種添加して高温引張強度の改善をはかった。
Ｗはマトリックスに固溶して引張強度を向上させるが、
添加量が多くなると耐溶接割れ感受性が劣化する。ま
た、ＶはＷ、Ｍｏとほぼ同じようにマトリックスに固溶
して引張強度を向上させるが、０．０５％未満ではその
効果がなく、また、０．５％を超えると延性が低下す
る。したがって、Ｗ及びＶを最大２種、合計で０．０５
〜０．５％とした。
ていないその他の元素０．５％以下の範囲内でＷ及びＶ
を、最大２種添加して高温引張強度の改善をはかった。
Ｗはマトリックスに固溶して引張強度を向上させるが、
添加量が多くなると耐溶接割れ感受性が劣化する。ま
た、ＶはＷ、Ｍｏとほぼ同じようにマトリックスに固溶
して引張強度を向上させるが、０．０５％未満ではその
効果がなく、また、０．５％を超えると延性が低下す
る。したがって、Ｗ及びＶを最大２種、合計で０．０５
〜０．５％とした。
【００２５】Ｃｏは加圧水型原子炉用として、このイン
コネル６９０合金を使用するときは、半減期の長いＣｏ
を含有していると、放射化されたＣｏが原子炉系統内を
酸化物などとともに循環し、定期検査時などに作業環境
の放射能レベルを高めるのでＣｏは無い方がよい。しか
しＣｏは元来Ｎｉ原材料中に１〜２％程度含有されてお
り、精錬によってＮｉの純度を上げても工業的に得られ
る低ＣｏＮｉ原料のＣｏ含有量は０．１％以下程度とな
る。この点を考慮して、Ｃｏは０．１％以下とした。
コネル６９０合金を使用するときは、半減期の長いＣｏ
を含有していると、放射化されたＣｏが原子炉系統内を
酸化物などとともに循環し、定期検査時などに作業環境
の放射能レベルを高めるのでＣｏは無い方がよい。しか
しＣｏは元来Ｎｉ原材料中に１〜２％程度含有されてお
り、精錬によってＮｉの純度を上げても工業的に得られ
る低ＣｏＮｉ原料のＣｏ含有量は０．１％以下程度とな
る。この点を考慮して、Ｃｏは０．１％以下とした。
【００２６】ＰはＮｉと低融点の共晶（Ｎｉ−Ｎｉ3 Ｐ
など）を作り、溶接高温割れ感受性を高める元素である
ので、含有量は少ないほどよいが、過度な制限は経済性
の低下を招くので、Ｐは０．０２％以下とした。
など）を作り、溶接高温割れ感受性を高める元素である
ので、含有量は少ないほどよいが、過度な制限は経済性
の低下を招くので、Ｐは０．０２％以下とした。
【００２７】ＳはＰと同じようにＮｉと低融点の共晶
（Ｎｉ−Ｎｉ3 Ｓ2 など）を作り、溶接高温割れ感受性
を高める元素であり、含有量は少ないほどよいのでＳは
０．０１５％以下とした。
（Ｎｉ−Ｎｉ3 Ｓ2 など）を作り、溶接高温割れ感受性
を高める元素であり、含有量は少ないほどよいのでＳは
０．０１５％以下とした。
【００２８】Ｏは溶加材の溶製中に大気から侵入する不
可避不純物であり、溶接金属の結晶粒界に酸化物の形と
なって集まり、結晶粒界の高温強度を弱くする。また、
Ｏは溶接割れ感受性を高めるので０．０１％以下にする
ことが望ましい。
可避不純物であり、溶接金属の結晶粒界に酸化物の形と
なって集まり、結晶粒界の高温強度を弱くする。また、
Ｏは溶接割れ感受性を高めるので０．０１％以下にする
ことが望ましい。
【００２９】ＮはＯと同じように不可避不純物であり、
その含有量の限界値を定めることは重要である。ただ
し、ＮはＴｉなどと窒化物（ＴｉＮなど）を作り、引張
強度を改善するので積極的に添加する。Ｎは含有量の増
加とともに引張強度の向上に寄与するが０．０３％未満
ではその効果は小さい。ただし、過剰の添加はブローホ
ール等の溶接欠陥発生原因となるので、Ｎは０．０３〜
０．３％とした。
その含有量の限界値を定めることは重要である。ただ
し、ＮはＴｉなどと窒化物（ＴｉＮなど）を作り、引張
強度を改善するので積極的に添加する。Ｎは含有量の増
加とともに引張強度の向上に寄与するが０．０３％未満
ではその効果は小さい。ただし、過剰の添加はブローホ
ール等の溶接欠陥発生原因となるので、Ｎは０．０３〜
０．３％とした。
【００３０】
【実施例】以下実施例により本発明をさらに具体的に説
明する。組成の異なる本発明の溶加材及び従来使用され
ている溶加材の代表的な組成である比較例の溶加材を用
いて試験片を溶接し、常温引張試験、３５０℃の高温引
張試験、Ｔ形溶接割れ試験及びＣ形ジグ拘束突合せ溶接
割れ試験を行った。母材としてはＪＩＳ Ｇ４３０４
（熱間圧延ステンレス鋼板及び鋼帯）のＳＵＳ３０４を
使用した。ここで母材としてＳＵＳ３０４を使用したの
は実際の構造物にＳＵＳ３０４を使用した箇所があ
る、ＳＵＳ３０４の方がインコネル６９０よりもＰ、
Ｓの含有量が多く溶接割れが発生しやすく、割れ試験用
としては厳しい条件で評価できる、溶着金属の引張試
験では母材の全表面に肉盛溶接する（ＪＩＳ規定によ
る）ので材質の影響がないためである。
明する。組成の異なる本発明の溶加材及び従来使用され
ている溶加材の代表的な組成である比較例の溶加材を用
いて試験片を溶接し、常温引張試験、３５０℃の高温引
張試験、Ｔ形溶接割れ試験及びＣ形ジグ拘束突合せ溶接
割れ試験を行った。母材としてはＪＩＳ Ｇ４３０４
（熱間圧延ステンレス鋼板及び鋼帯）のＳＵＳ３０４を
使用した。ここで母材としてＳＵＳ３０４を使用したの
は実際の構造物にＳＵＳ３０４を使用した箇所があ
る、ＳＵＳ３０４の方がインコネル６９０よりもＰ、
Ｓの含有量が多く溶接割れが発生しやすく、割れ試験用
としては厳しい条件で評価できる、溶着金属の引張試
験では母材の全表面に肉盛溶接する（ＪＩＳ規定によ
る）ので材質の影響がないためである。
【００３１】引張試験はＪＩＳ Ｚ３１１１（溶着金属
の引張及び衝撃試験方法）に準じて行った。試験板のＳ
ＵＳ３０４母材開先面及び裏当て金表面には規定どおり
２層バタリング溶接したものを使用した。継手溶接は、
ティグ溶接法により溶接電流１７０〜１８０Ａ、溶接電
圧１２〜１３Ｖ、溶接速度８５ｍｍ／分、アルゴンガス
シールド１８リットル／分で行った。この継手溶接金属
からＪＩＳ Ｚ３１１１ Ａ２号（試験片の平行部の直
径６ｍｍ）引張試験片を機械加工により採取した後、Ｊ
ＩＳ Ｚ２２４１（金属材料引張試験方法）に準じて引
張試験を行った。
の引張及び衝撃試験方法）に準じて行った。試験板のＳ
ＵＳ３０４母材開先面及び裏当て金表面には規定どおり
２層バタリング溶接したものを使用した。継手溶接は、
ティグ溶接法により溶接電流１７０〜１８０Ａ、溶接電
圧１２〜１３Ｖ、溶接速度８５ｍｍ／分、アルゴンガス
シールド１８リットル／分で行った。この継手溶接金属
からＪＩＳ Ｚ３１１１ Ａ２号（試験片の平行部の直
径６ｍｍ）引張試験片を機械加工により採取した後、Ｊ
ＩＳ Ｚ２２４１（金属材料引張試験方法）に準じて引
張試験を行った。
【００３２】Ｔ形溶接割れ試験及びＣ形ジグ拘束突合せ
溶接割れ試験はそれぞれＪＩＳ Ｚ３１５３及びＪＩＳ
Ｚ３１５５に準じて行った。図１は常温及び高温引張
試験に用いた溶接継手の積層状態を示す概略図であり、
図２はＴ形溶接割れ試験に用いた試料の形状を示す概略
図、図３はＣ形ジグ拘束突合せ溶接割れ試験に用いた試
料の形状を示す概略図である。比較例及び実施例で用い
た溶加材の組成を表４に示す。
溶接割れ試験はそれぞれＪＩＳ Ｚ３１５３及びＪＩＳ
Ｚ３１５５に準じて行った。図１は常温及び高温引張
試験に用いた溶接継手の積層状態を示す概略図であり、
図２はＴ形溶接割れ試験に用いた試料の形状を示す概略
図、図３はＣ形ジグ拘束突合せ溶接割れ試験に用いた試
料の形状を示す概略図である。比較例及び実施例で用い
た溶加材の組成を表４に示す。
【００３３】各試験の結果を表５に示す。表５は溶着金
属の引張試験における引張強度強さ（σｕ）、０．２％
耐力（σｙ）、伸び（ＥＬ）、絞り（ＲＡ）及び溶接割
れ試験における割れ率（％）を示したものである。な
お、割れ率は次式により求めたものである。 割れ率（％）＝（割れ長さｍｍ／溶接ビード長さｍｍ）
×１００ これらの結果から、本発明の溶加材を用いたものは、特
に３５０℃の高温引張強度特性が優れている。各試験の
結果からその傾向をまとめると表３のようになり、溶接
割れ感受性を高めることなく、高温強度をあげることが
できることがわかる。
属の引張試験における引張強度強さ（σｕ）、０．２％
耐力（σｙ）、伸び（ＥＬ）、絞り（ＲＡ）及び溶接割
れ試験における割れ率（％）を示したものである。な
お、割れ率は次式により求めたものである。 割れ率（％）＝（割れ長さｍｍ／溶接ビード長さｍｍ）
×１００ これらの結果から、本発明の溶加材を用いたものは、特
に３５０℃の高温引張強度特性が優れている。各試験の
結果からその傾向をまとめると表３のようになり、溶接
割れ感受性を高めることなく、高温強度をあげることが
できることがわかる。
【００３４】
【表３】
【００３５】表６にこれらの結果に基づく重回帰分析か
ら明らかになった特性値に及ぼす合金元素の影響を示
す。表６中、↑は向上効果、↓は減少効果、−は顕著な
効果が認められない状態を示す。
ら明らかになった特性値に及ぼす合金元素の影響を示
す。表６中、↑は向上効果、↓は減少効果、−は顕著な
効果が認められない状態を示す。
【００３６】
【表４】
【００３７】
【表５】
【００３８】
【表６】
【００３９】
【発明の効果】インコネル６９０合金などＮｉ基高Ｃｒ
合金の溶接に用いる溶加材はＡＳＭＥＣｏｄｅに規定の
ものが用いられていたが、ＡＳＭＥ Ｃｏｄｅの規格材
は短時間の引張強度は良好であっても溶接部の高温強度
まで考慮されたものではないので、高温引張強度特性が
十分でなく、例えば加圧水型原子炉などの構造物の構成
部材の溶接に適用した場合、これらの装置を高温度で長
時間運転するには信頼性に欠けるものであった。本発明
の溶加材は前述のように、ＡＳＭＥ Ｃｏｄｅの規格材
の組成を基本としているが、特にＭｏ量については規格
の成分範囲内での上限を狙って合金設計することにより
高温引張強度の改善をはかり、次にＡＳＭＥ Ｃｏｄｅ
に定められていないＷ及びＶ元素の適正範囲を明らかに
した。さらに原材料や溶製時の副原料から混入してくる
不可避不純物の残存量を検討し、これらの中でも高温引
張強度の向上に寄与するＮを重視してその許容量を決定
することにより、ＡＳＭＥＣｏｄｅの溶加材を用いたと
き３５０℃の溶着金属の高温引張強度が４８０Ｎ／ｍｍ
2 であったのに比べて本発明の溶加材によれば同一条件
で少なくとも５３０Ｎ／ｍｍ2 以上の高温引張強度が得
られる。その結果インコネル６９０合金を使用する高温
構造物の溶接に対して大きな信頼性を付与することがで
きる。
合金の溶接に用いる溶加材はＡＳＭＥＣｏｄｅに規定の
ものが用いられていたが、ＡＳＭＥ Ｃｏｄｅの規格材
は短時間の引張強度は良好であっても溶接部の高温強度
まで考慮されたものではないので、高温引張強度特性が
十分でなく、例えば加圧水型原子炉などの構造物の構成
部材の溶接に適用した場合、これらの装置を高温度で長
時間運転するには信頼性に欠けるものであった。本発明
の溶加材は前述のように、ＡＳＭＥ Ｃｏｄｅの規格材
の組成を基本としているが、特にＭｏ量については規格
の成分範囲内での上限を狙って合金設計することにより
高温引張強度の改善をはかり、次にＡＳＭＥ Ｃｏｄｅ
に定められていないＷ及びＶ元素の適正範囲を明らかに
した。さらに原材料や溶製時の副原料から混入してくる
不可避不純物の残存量を検討し、これらの中でも高温引
張強度の向上に寄与するＮを重視してその許容量を決定
することにより、ＡＳＭＥＣｏｄｅの溶加材を用いたと
き３５０℃の溶着金属の高温引張強度が４８０Ｎ／ｍｍ
2 であったのに比べて本発明の溶加材によれば同一条件
で少なくとも５３０Ｎ／ｍｍ2 以上の高温引張強度が得
られる。その結果インコネル６９０合金を使用する高温
構造物の溶接に対して大きな信頼性を付与することがで
きる。
【図１】常温及び高温引張試験に使用した溶接継手の積
層状態を示す概略図。
層状態を示す概略図。
【図２】Ｔ形溶接割れ試験に用いた試料の形状を示す概
略図。
略図。
【図３】Ｃ形ジグ拘束突合せ溶接割れ試験に用いた試料
の形状を示す概略図。
の形状を示す概略図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大嶽 郁夫 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 高岸 正治 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 大前 堯 静岡県浜北市中瀬7800番地 日本ウェルデ ィング・ロッド株式会社技術研究所内 (72)発明者 高津 玉男 静岡県浜北市中瀬7800番地 日本ウェルデ ィング・ロッド株式会社技術研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％でＣ：０．０４％以下、Ｓｉ：
０．１〜０．５％、Ｍｎ：０．２〜１％、Ｃｒ：２８〜
３１．５％、Ｍｏ：０．５％以下、Ｃｕ：０．３％以
下、Ｎｂ：０．１％以下、Ａｌ：０．５〜１．１％、Ｔ
ｉ：０．５〜１％、Ａｌ＋Ｔｉ：１．５％以下、Ｆｅ：
７〜１１％、ＷおよびＶを最大２種、合計０．０５〜
０．５％を含有し、さらに不可避不純物としてＣｏ：
０．１％以下、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０１５％
以下、Ｏ：０．１％以下、Ｎ：０．０３〜０．３％を含
み、残部がＮｉからなる組成を有することを特徴とする
Ｎｉ基高Ｃｒ合金用溶加材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32720294A JP3170166B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | Ｎｉ基高Ｃｒ合金用溶加材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32720294A JP3170166B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | Ｎｉ基高Ｃｒ合金用溶加材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08174269A true JPH08174269A (ja) | 1996-07-09 |
| JP3170166B2 JP3170166B2 (ja) | 2001-05-28 |
Family
ID=18196462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32720294A Expired - Lifetime JP3170166B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | Ｎｉ基高Ｃｒ合金用溶加材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3170166B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005070612A1 (ja) * | 2004-01-21 | 2005-08-04 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Ｎｉ基高Ｃｒ合金溶加材及び被覆アーク溶接用溶接棒 |
| WO2012063503A1 (ja) | 2010-11-12 | 2012-05-18 | 株式会社神戸製鋼所 | 溶接用Ｎｉ基合金ソリッドワイヤ |
| EP2564978A1 (en) * | 2011-08-29 | 2013-03-06 | General Electric Company | Filler metal chemistry for improved weldability of super alloys |
| US9346132B2 (en) | 2011-08-29 | 2016-05-24 | General Electric Company | Metal chemistry for improved weldability of super alloys |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10675720B2 (en) | 2011-02-01 | 2020-06-09 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | High Cr Ni-based alloy welding wire, shielded metal arc welding rod, and weld metal formed by shielded metal arc welding |
-
1994
- 1994-12-28 JP JP32720294A patent/JP3170166B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005070612A1 (ja) * | 2004-01-21 | 2005-08-04 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Ｎｉ基高Ｃｒ合金溶加材及び被覆アーク溶接用溶接棒 |
| JPWO2005070612A1 (ja) * | 2004-01-21 | 2008-04-24 | 三菱重工業株式会社 | Ｎｉ基高Ｃｒ合金溶加材及び被覆アーク溶接用溶接棒 |
| US7755001B2 (en) | 2004-01-21 | 2010-07-13 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | High Cr Ni-based alloy filler material and welding rod for shielded metal arc welding |
| JP4672555B2 (ja) * | 2004-01-21 | 2011-04-20 | 三菱重工業株式会社 | Ｎｉ基高Ｃｒ合金溶加材及び被覆アーク溶接用溶接棒 |
| WO2012063503A1 (ja) | 2010-11-12 | 2012-05-18 | 株式会社神戸製鋼所 | 溶接用Ｎｉ基合金ソリッドワイヤ |
| US8343419B2 (en) | 2010-11-12 | 2013-01-01 | Kobe Steel, Ltd. | Ni base alloy solid wire for welding |
| EP2564978A1 (en) * | 2011-08-29 | 2013-03-06 | General Electric Company | Filler metal chemistry for improved weldability of super alloys |
| US9346132B2 (en) | 2011-08-29 | 2016-05-24 | General Electric Company | Metal chemistry for improved weldability of super alloys |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3170166B2 (ja) | 2001-05-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4672555B2 (ja) | Ｎｉ基高Ｃｒ合金溶加材及び被覆アーク溶接用溶接棒 | |
| JP5270043B2 (ja) | Ｎｉ基高Ｃｒ合金溶接ワイヤ、被覆アーク溶接棒及び被覆アーク溶着金属 | |
| EP0084588B1 (en) | Heat-resistant and corrosion-resistant weld metal alloy and welded structure | |
| JP5170297B1 (ja) | Ｎｉ基耐熱合金用溶接材料ならびにそれを用いてなる溶接金属および溶接継手 | |
| WO2014119189A1 (ja) | 被覆アーク溶接棒 | |
| US9808877B2 (en) | Alloy, overlay, and methods thereof | |
| JP3329261B2 (ja) | 高温高強度鋼用溶接材料および溶接継手 | |
| JPH0356833B2 (ja) | ||
| JP3170165B2 (ja) | Ｎｉ基高Ｃｒ合金用被覆アーク溶接棒 | |
| JP3382834B2 (ja) | Ｎｉ基高Ｃｒ合金用溶加材 | |
| JP2622530B2 (ja) | 高温強度の優れたオーステナイト鋼用溶接材料 | |
| JP3170166B2 (ja) | Ｎｉ基高Ｃｒ合金用溶加材 | |
| JP7215911B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JPH11347790A (ja) | Ｎｉ基高Ｃｒ合金用被覆アーク溶接棒 | |
| KR101760828B1 (ko) | Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료 | |
| JPH08108296A (ja) | Ｃｒ−Ｍｏ系低合金耐熱鋼溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP3009658B2 (ja) | 高Ｃｒ鋼材用溶接材料 | |
| JP2003311473A (ja) | Ｎｉ基高Ｃｒ合金用溶加材 | |
| JPH0760481A (ja) | 高Ｃｒ高Ｎオーステナイト鋼用溶接材料 | |
| JP4774588B2 (ja) | 耐食性に優れた高強度油井鋼管継手の作製方法および高強度油井鋼管継手 | |
| JPH07214374A (ja) | 高Ｎｉ合金溶接ワイヤ | |
| JP4395583B2 (ja) | Ｎｉ−Ｃｒ−Ｗ系合金の溶接用溶加材 | |
| JP3352857B2 (ja) | 極低温鋼用Ｎｉ基合金ＴＩＧ溶接ワイヤ | |
| JP2800661B2 (ja) | 高Ｃｒ高Ｎオーステナイト鋼用溶接材料 | |
| RU2176282C2 (ru) | Дисперсионно-твердеющий свариваемый сплав на основе никеля |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010220 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080316 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090316 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100316 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110316 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110316 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120316 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130316 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140316 Year of fee payment: 13 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |