JPH08267272A - 低熱膨張係数合金用溶接材料及びその溶接材料を用いた溶接管製造方法 - Google Patents
低熱膨張係数合金用溶接材料及びその溶接材料を用いた溶接管製造方法Info
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- JPH08267272A JPH08267272A JP9971295A JP9971295A JPH08267272A JP H08267272 A JPH08267272 A JP H08267272A JP 9971295 A JP9971295 A JP 9971295A JP 9971295 A JP9971295 A JP 9971295A JP H08267272 A JPH08267272 A JP H08267272A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低熱膨張係数合金の溶接において、溶接金属
の再熱割れを防ぐ。溶接金属の極低温靱性を高める。 【構成】 ３０〜４５％Ｎｉ−Ｆｅ系の溶接材料におい
て、Ｃ：0.０３〜0.３％、Ｎｂ：0.１〜３％を添加す
る。Ｎｂ（％）×Ｃ（％）≧0.０１とする。これらによ
り溶接再熱割れを防ぐ。Ｃ量およびＮｂ量の上限を規定
することに加え、Ｏ＜0.０１５％とすることにより極低
温靱性を高める。
の再熱割れを防ぐ。溶接金属の極低温靱性を高める。 【構成】 ３０〜４５％Ｎｉ−Ｆｅ系の溶接材料におい
て、Ｃ：0.０３〜0.３％、Ｎｂ：0.１〜３％を添加す
る。Ｎｂ（％）×Ｃ（％）≧0.０１とする。これらによ
り溶接再熱割れを防ぐ。Ｃ量およびＮｂ量の上限を規定
することに加え、Ｏ＜0.０１５％とすることにより極低
温靱性を高める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液化天然ガス貯蔵タン
クやその配管といった極低温用途の溶接構造物、更には
その構造物に使用される溶接管等の製造に用いられる低
熱膨張係数合金用溶接材料、及びその溶接材料を用いた
溶接管製造方法に関する。
クやその配管といった極低温用途の溶接構造物、更には
その構造物に使用される溶接管等の製造に用いられる低
熱膨張係数合金用溶接材料、及びその溶接材料を用いた
溶接管製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｆｅ−Ｎｉ合金のなかの特定の成分比を
有するものが、非常に小さい線膨張係数を示すことは良
く知られている。代表的なものとしては３６％Ｎｉ−Ｆ
ｅ、４２％Ｎｉ−Ｆｅがある。これらの低熱膨張係数合
金はその特性を生かして、温度変化による伸縮が問題と
なる構造物に使用されている。
有するものが、非常に小さい線膨張係数を示すことは良
く知られている。代表的なものとしては３６％Ｎｉ−Ｆ
ｅ、４２％Ｎｉ−Ｆｅがある。これらの低熱膨張係数合
金はその特性を生かして、温度変化による伸縮が問題と
なる構造物に使用されている。
【０００３】低熱膨張係数合金からなる構造物を溶接に
て施工する場合、母材と同等の線膨張係数を有する溶接
材料の使用が望ましいことは言うまでもない。そのよう
な溶接材料の一つが例えば特開平４−２３１１９４号公
報に開示されている。特開平４−２３１１９４号公報に
示された溶接材料は、Ｎｉ，Ｆｅ以外にＣ：0.０５〜0.
５％、Ｎｂ：0.５〜５％を含み、更に必要に応じてＭ
ｎ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｃｅを選択的に含むことによ
り、溶接時の凝固割れを防止する成分構成となってい
る。溶接法としてはサブマージアーク溶接を前提として
いる。
て施工する場合、母材と同等の線膨張係数を有する溶接
材料の使用が望ましいことは言うまでもない。そのよう
な溶接材料の一つが例えば特開平４−２３１１９４号公
報に開示されている。特開平４−２３１１９４号公報に
示された溶接材料は、Ｎｉ，Ｆｅ以外にＣ：0.０５〜0.
５％、Ｎｂ：0.５〜５％を含み、更に必要に応じてＭ
ｎ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｃｅを選択的に含むことによ
り、溶接時の凝固割れを防止する成分構成となってい
る。溶接法としてはサブマージアーク溶接を前提として
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、低熱膨張係
数合金の有望な用途として、液化天然ガス貯蔵タンクや
その配管といった極低温用途の溶接構造物がある。その
溶接部には当然のことながら極低温で靱性の優れること
が要求されるが、特開平４−２３１１９４号公報に示さ
れた溶接材料を用いると、溶接金属は−１００℃以下の
極低温では母材に比べ極端に低靱性になることが本発明
者らによる調査から判明した。
数合金の有望な用途として、液化天然ガス貯蔵タンクや
その配管といった極低温用途の溶接構造物がある。その
溶接部には当然のことながら極低温で靱性の優れること
が要求されるが、特開平４−２３１１９４号公報に示さ
れた溶接材料を用いると、溶接金属は−１００℃以下の
極低温では母材に比べ極端に低靱性になることが本発明
者らによる調査から判明した。
【０００５】また、この溶接材料は溶接時の凝固割れは
防止できるものの、溶接再熱割れは必ずしも防止できな
いことが明らかとなった。凝固割れは図１（Ａ）に示す
ように溶接金属１の凝固時に生じる割れ１′であるのに
対し、再熱割れは図１（Ｂ）に示すように溶接時に割れ
の生じなかった溶接金属１の上に別の溶接金属２を盛っ
たときに、上の溶接金属２からの熱影響（再熱）により
下の溶接金属１に生じる割れ１″のことである。一般に
溶接構造物の溶接施工においては多層溶接が採用される
ので、再熱割れの発生は大きな問題である。
防止できるものの、溶接再熱割れは必ずしも防止できな
いことが明らかとなった。凝固割れは図１（Ａ）に示す
ように溶接金属１の凝固時に生じる割れ１′であるのに
対し、再熱割れは図１（Ｂ）に示すように溶接時に割れ
の生じなかった溶接金属１の上に別の溶接金属２を盛っ
たときに、上の溶接金属２からの熱影響（再熱）により
下の溶接金属１に生じる割れ１″のことである。一般に
溶接構造物の溶接施工においては多層溶接が採用される
ので、再熱割れの発生は大きな問題である。
【０００６】これらの問題のため、低熱膨張係数合金か
らなる極低温用途の溶接管においては、当然のことなが
ら信頼性の高い高品質な溶接部は得られない。
らなる極低温用途の溶接管においては、当然のことなが
ら信頼性の高い高品質な溶接部は得られない。
【０００７】本発明の目的は、溶接金属に優れた極低温
靱性を付与し、合わせて溶接金属の溶接再熱割れを防止
することができる低熱膨張係数合金用溶接材料を提供す
ることにある。
靱性を付与し、合わせて溶接金属の溶接再熱割れを防止
することができる低熱膨張係数合金用溶接材料を提供す
ることにある。
【０００８】本発明の他の目的は、その溶接材料を使用
して製管溶接を行うことにより、高い溶接品質の極低温
用途溶接管を製造する溶接管製造方法を提供することに
ある。
して製管溶接を行うことにより、高い溶接品質の極低温
用途溶接管を製造する溶接管製造方法を提供することに
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは溶接金属の極低温靱性が低下する原因
および溶接再熱割れが発生する原因を明らかにするべく
溶接材料の成分構成について調査検討を行った。その結
果、これらの原因および対策について次の知見を得るこ
とができた。
に、本発明者らは溶接金属の極低温靱性が低下する原因
および溶接再熱割れが発生する原因を明らかにするべく
溶接材料の成分構成について調査検討を行った。その結
果、これらの原因および対策について次の知見を得るこ
とができた。
【００１０】溶接再熱割れは溶接金属の凝固時に粒界に
偏析していたＳが、次層を溶接した際の熱サイクルによ
り更に濃化して生じる割れである。この溶接再熱割れを
防止するには、ＣおよびＮｂの添加により凝固組織を微
細化して、Ｓを分散させることが有効である。また、Ｃ
およびＮｂの添加による凝固組織の微細化は、極低温靱
性の改善にも有効である。
偏析していたＳが、次層を溶接した際の熱サイクルによ
り更に濃化して生じる割れである。この溶接再熱割れを
防止するには、ＣおよびＮｂの添加により凝固組織を微
細化して、Ｓを分散させることが有効である。また、Ｃ
およびＮｂの添加による凝固組織の微細化は、極低温靱
性の改善にも有効である。
【００１１】しかし、ＣおよびＮｂは一方で化合物を形
成し、極低温靱性を低下させる原因になる。そのため、
Ｃ量およびＮｂ量は厳密に管理されなければならない。
ところが、Ｃ量およびＮｂ量の一方を多くしても、他方
が少ないと溶接再熱割れが発生する。一方を多くし続け
ることは、化合物の形成による極低温靱性の低下を引き
起こすので大きな問題となる。
成し、極低温靱性を低下させる原因になる。そのため、
Ｃ量およびＮｂ量は厳密に管理されなければならない。
ところが、Ｃ量およびＮｂ量の一方を多くしても、他方
が少ないと溶接再熱割れが発生する。一方を多くし続け
ることは、化合物の形成による極低温靱性の低下を引き
起こすので大きな問題となる。
【００１２】そこで本発明者らはＣおよびＮｂの効果的
な添加法について調査検討を行った。その結果、Ｃ量と
Ｎｂ量の乗算値による添加量管理が有効なことを見出し
た。図２は溶接再熱割れに及ぼすＣ量およびＮｂ量の影
響を示す図表である。Ｃ≧0.０３％かつＮｂ≧0.１％が
再熱割れ防止のための一応の指標となるが、これだけで
は不十分である。Ｃ（％）×Ｎｂ（％）≧0.０１を満足
するＣおよびＮｂの複合添加が、再熱割れ防止のために
必要である。
な添加法について調査検討を行った。その結果、Ｃ量と
Ｎｂ量の乗算値による添加量管理が有効なことを見出し
た。図２は溶接再熱割れに及ぼすＣ量およびＮｂ量の影
響を示す図表である。Ｃ≧0.０３％かつＮｂ≧0.１％が
再熱割れ防止のための一応の指標となるが、これだけで
は不十分である。Ｃ（％）×Ｎｂ（％）≧0.０１を満足
するＣおよびＮｂの複合添加が、再熱割れ防止のために
必要である。
【００１３】極低温靱性の確保については、Ｃ≦0.３％
かつＮｂ≦３％が指標となる。しかし、この条件だけで
は十分な極低温靱性を確保することができない。この条
件に加えてＯ＜0.０１５％が必要となる。すなわち、こ
れによる溶接金属中のＯ量制限により、固溶Ｏ量および
酸化物量を低減させることも、極低温靱性を確保するた
めには不可欠である。
かつＮｂ≦３％が指標となる。しかし、この条件だけで
は十分な極低温靱性を確保することができない。この条
件に加えてＯ＜0.０１５％が必要となる。すなわち、こ
れによる溶接金属中のＯ量制限により、固溶Ｏ量および
酸化物量を低減させることも、極低温靱性を確保するた
めには不可欠である。
【００１４】溶接方法については、極低温靱性に優れた
微細な凝固組織が得られるという点から、ＴＩＧ溶接ま
たはプラズマ溶接が必要である。
微細な凝固組織が得られるという点から、ＴＩＧ溶接ま
たはプラズマ溶接が必要である。
【００１５】本発明はかかる知見に基づいてなされたも
のであり、その要旨は極低温用途の低熱膨張係数合金の
ＴＩＧ溶接またはプラズマ溶接に使用される溶接材料で
あって、重量比でＮｉ：３０〜４５％、Ｃ：0.０３〜0.
３％、Ｎｂ：0.１〜３％、Ｐ：0.０１５％以下、Ｓ：0.
００５％以下、Ｓｉ：0.０５〜0.６％、Ｍｎ：0.０５〜
４％、Ａｌ：0.０５％以下、Ｏ：0.０１５％未満を含
み、且つＮｂ（％）×Ｃ（％）≧0.０１で、残部がＦｅ
および不可避不純物からなる低熱膨張係数合金用溶接材
料にある。
のであり、その要旨は極低温用途の低熱膨張係数合金の
ＴＩＧ溶接またはプラズマ溶接に使用される溶接材料で
あって、重量比でＮｉ：３０〜４５％、Ｃ：0.０３〜0.
３％、Ｎｂ：0.１〜３％、Ｐ：0.０１５％以下、Ｓ：0.
００５％以下、Ｓｉ：0.０５〜0.６％、Ｍｎ：0.０５〜
４％、Ａｌ：0.０５％以下、Ｏ：0.０１５％未満を含
み、且つＮｂ（％）×Ｃ（％）≧0.０１で、残部がＦｅ
および不可避不純物からなる低熱膨張係数合金用溶接材
料にある。
【００１６】本発明の溶接材料は、上記成分に加えて
Ｂ：0.００２〜0.０３％、Ｃａ：0.００１〜0.０２％の
１種または２種を含み得る。
Ｂ：0.００２〜0.０３％、Ｃａ：0.００１〜0.０２％の
１種または２種を含み得る。
【００１７】また、本発明の溶接管製造方法は、低熱膨
張係数合金からなる極低温用途の溶接管を製造する際の
製管溶接において、プラズマ溶接により初層溶接を行っ
た後、本発明の溶接材料を用いてＴＩＧ溶接により積層
溶接を行うものである。
張係数合金からなる極低温用途の溶接管を製造する際の
製管溶接において、プラズマ溶接により初層溶接を行っ
た後、本発明の溶接材料を用いてＴＩＧ溶接により積層
溶接を行うものである。
【００１８】プラズマ溶接による初層溶接においては、
本発明の溶接材料を使用してもよいし使用しなくてもよ
い。
本発明の溶接材料を使用してもよいし使用しなくてもよ
い。
【００１９】
【作用】本発明の溶接材料における成分限定理由は次の
通りである。
通りである。
【００２０】Ｎｉ：３０〜４５％ 低熱膨張係数合金からなる母材と同等の線膨張係数を確
保するために、Ｎｉ量は３０〜４５％とする。
保するために、Ｎｉ量は３０〜４５％とする。
【００２１】Ｃ：0.０３〜0.３％ Ｃは液相線温度を低下させることにより、溶接金属の凝
固時に結晶の主成長に対して概ね直交する方向への結晶
成長を促進して、いわゆる枝結晶を生成する。その結果
として、凝固終了前において残存融液を枝結晶の会合部
から分散させ、凝固単位を微細化する。凝固単位の微細
化は、再熱割れの原因となるＳの偏析を軽減すると共
に、低温靱性の向上に有効である。Ｃ＜0.０３％ではこ
の効果は少なく、Ｃ＞0.３％では炭化物の形成による低
温靱性の低下を招く。従ってＣ量は0.０３〜0.３％とし
た。Ｃ量の特に望ましい下限は0.０７％以上、また特に
望ましい上限は0.２５％以下である。
固時に結晶の主成長に対して概ね直交する方向への結晶
成長を促進して、いわゆる枝結晶を生成する。その結果
として、凝固終了前において残存融液を枝結晶の会合部
から分散させ、凝固単位を微細化する。凝固単位の微細
化は、再熱割れの原因となるＳの偏析を軽減すると共
に、低温靱性の向上に有効である。Ｃ＜0.０３％ではこ
の効果は少なく、Ｃ＞0.３％では炭化物の形成による低
温靱性の低下を招く。従ってＣ量は0.０３〜0.３％とし
た。Ｃ量の特に望ましい下限は0.０７％以上、また特に
望ましい上限は0.２５％以下である。
【００２２】Ｎｂ：0.１〜３％ ＮｂもＣと同様に凝固単位の微細化により再熱割れを防
ぐと共に低温靱性を向上させる効果がある。しかし過剰
の添加は、Ｎｂ化合物の形成量を多くし、極低温靱性を
低下させる。そのためＮｂ量は0.１〜３％とした。Ｎｂ
量の特に望ましい下限は0.２５％以上、また特に望まし
い上限は1.７％以下である。
ぐと共に低温靱性を向上させる効果がある。しかし過剰
の添加は、Ｎｂ化合物の形成量を多くし、極低温靱性を
低下させる。そのためＮｂ量は0.１〜３％とした。Ｎｂ
量の特に望ましい下限は0.２５％以上、また特に望まし
い上限は1.７％以下である。
【００２３】Ｎｂ（％）×Ｃ（％）：0.０１以上 Ｎｂ，Ｃの単独添加またはこれに近い偏った複合添加で
は、凝固組織の十分な微細化効果が得られない。これは
固相・液相間のＮｂ，Ｃの分配が大きくなるためと考え
られる。そこでＮｂ量およびＣ量についての新たな指標
Ｎｂ×Ｃを導入した。Ｎｂ×Ｃ＜0.０１では一方の元素
を多く添加しても凝固組織の微細化効果が不足する。よ
ってＮｂ×Ｃ≧0.０１を満足する複合添加が必要であ
る。Ｎｂ×Ｃの特に望ましい下限は0.０１５以上であ
る。
は、凝固組織の十分な微細化効果が得られない。これは
固相・液相間のＮｂ，Ｃの分配が大きくなるためと考え
られる。そこでＮｂ量およびＣ量についての新たな指標
Ｎｂ×Ｃを導入した。Ｎｂ×Ｃ＜0.０１では一方の元素
を多く添加しても凝固組織の微細化効果が不足する。よ
ってＮｂ×Ｃ≧0.０１を満足する複合添加が必要であ
る。Ｎｂ×Ｃの特に望ましい下限は0.０１５以上であ
る。
【００２４】Ｓｉ：0.０５〜0.６％、Ｍｎ：0.０５〜４
％ Ｓｉ，Ｍｎは脱酸剤として添加されるが、過剰の添加は
枝結晶間に偏析することにより極低温靱性の低下を招く
ので、Ｓｉについては0.０５〜0.６％とし、Ｍｎについ
ては0.０５〜４％とした。
％ Ｓｉ，Ｍｎは脱酸剤として添加されるが、過剰の添加は
枝結晶間に偏析することにより極低温靱性の低下を招く
ので、Ｓｉについては0.０５〜0.６％とし、Ｍｎについ
ては0.０５〜４％とした。
【００２５】Ｐ：0.０１５％以下、Ｓ：0.００５％以下 Ｐは凝固割れを助長し、Ｓは凝固時および再熱時に粒界
に偏析して再熱割れを助長するため、Ｐについては0.０
１５％以下、Ｓについては0.００５％以下とした。
に偏析して再熱割れを助長するため、Ｐについては0.０
１５％以下、Ｓについては0.００５％以下とした。
【００２６】Ａｌ：0.０５％以下 Ａｌは脱酸剤として有効であるが、過剰の添加は介在物
を形成することにより極低温靱性の低下を招くので、0.
０５％以下とした。
を形成することにより極低温靱性の低下を招くので、0.
０５％以下とした。
【００２７】Ｏ：0.０１５％未満 Ｏは固溶するとマトリックの極低温靱性を低下させる。
また、固溶せずに酸化物を形成しても、同様に極低温靱
性を低下させる。いずれにしても極低温靱性を確保する
上で大きな障害となる。そこでＯ＜0.０１５％とする。
これにより、Ｏによる極低温靱性への悪影響が実質的に
回避される。Ｏ量の特に望ましい上限は0.０１％以下で
ある。
また、固溶せずに酸化物を形成しても、同様に極低温靱
性を低下させる。いずれにしても極低温靱性を確保する
上で大きな障害となる。そこでＯ＜0.０１５％とする。
これにより、Ｏによる極低温靱性への悪影響が実質的に
回避される。Ｏ量の特に望ましい上限は0.０１％以下で
ある。
【００２８】Ｂ：0.００２〜0.０３％ Ｂは粒界を強化し、結果として再熱割れ感受性を低下さ
せる。ただし過剰の添加はＮｉと低融点共晶を形成する
ことにより凝固割れを助長する。そのためＢ量は0.００
２〜0.０３％とした。
せる。ただし過剰の添加はＮｉと低融点共晶を形成する
ことにより凝固割れを助長する。そのためＢ量は0.００
２〜0.０３％とした。
【００２９】Ｃａ：0.００１〜0.０２％ ＣａはＳを固溶することにより、粒界へのＳの偏析を軽
減し、再熱割れの防止に寄与する。しかし過剰の添加は
介在物を形成することにより低温靱性の低下を招く。そ
のためＣａ量は0.００２〜0.０３％とした。
減し、再熱割れの防止に寄与する。しかし過剰の添加は
介在物を形成することにより低温靱性の低下を招く。そ
のためＣａ量は0.００２〜0.０３％とした。
【００３０】溶接法についてはＴＩＧ溶接、プラズマ溶
接のいずれか又は両者による多層溶接とする。溶接法を
ＴＩＧ溶接またはプラズマ溶接に限定したのは、これら
の溶接法が低酸素の微細凝固組織を得るのに適している
こと、溶接材料を直接電極としないため溶接による合金
成分の損耗が少ないことによる。
接のいずれか又は両者による多層溶接とする。溶接法を
ＴＩＧ溶接またはプラズマ溶接に限定したのは、これら
の溶接法が低酸素の微細凝固組織を得るのに適している
こと、溶接材料を直接電極としないため溶接による合金
成分の損耗が少ないことによる。
【００３１】母材は３６％Ｎｉ−Ｆｅ、４２％Ｎｉ−Ｆ
ｅに代表されるＦｅ−Ｎｉ系の低熱膨張係数合金であ
り、且つ−１００℃以下の極低温環境で使用されるもの
である。
ｅに代表されるＦｅ−Ｎｉ系の低熱膨張係数合金であ
り、且つ−１００℃以下の極低温環境で使用されるもの
である。
【００３２】具体的には、例えば低熱膨張係数合金から
なる液化天然ガス貯蔵タンクまたはその配管の溶接施工
に本発明の溶接材料を用いることができる。更には、低
熱膨張係数合金からなる極低温用途溶接管の製管溶接に
も、本発明の溶接材料を使用することができ、これが本
発明の溶接管製造方法である。
なる液化天然ガス貯蔵タンクまたはその配管の溶接施工
に本発明の溶接材料を用いることができる。更には、低
熱膨張係数合金からなる極低温用途溶接管の製管溶接に
も、本発明の溶接材料を使用することができ、これが本
発明の溶接管製造方法である。
【００３３】
【実施例】以下に本発明の実施例を示し、比較例と対比
することにより、本発明の効果を明らかにする。
することにより、本発明の効果を明らかにする。
【００３４】〔実施例１〕表２に示す化学組成のソリッ
ドワイヤ（Ａ１〜Ａ６，Ｂ１〜Ｂ５）を溶製、線引きに
より作成した。ワイヤ径は２ｍｍとした。そして表１に
示す化学組成の低熱膨張係数合金（３６Ｎｉ−Ｆｅ）か
らなる厚さ7.５ｍｍの板に図３に示す開先加工を施し、
その開先に対してソリッドワイヤ（Ａ１〜Ａ６，Ｂ１〜
Ｂ５）を用いて１５０Ａ−１６Ｖ、溶接速度８〜１０ｃ
ｍ／min なる条件でＴＩＧ溶接による多層溶接を行い、
溶接継手を作製した。
ドワイヤ（Ａ１〜Ａ６，Ｂ１〜Ｂ５）を溶製、線引きに
より作成した。ワイヤ径は２ｍｍとした。そして表１に
示す化学組成の低熱膨張係数合金（３６Ｎｉ−Ｆｅ）か
らなる厚さ7.５ｍｍの板に図３に示す開先加工を施し、
その開先に対してソリッドワイヤ（Ａ１〜Ａ６，Ｂ１〜
Ｂ５）を用いて１５０Ａ−１６Ｖ、溶接速度８〜１０ｃ
ｍ／min なる条件でＴＩＧ溶接による多層溶接を行い、
溶接継手を作製した。
【００３５】作製された溶接継手から図４に示す側曲げ
試験片と、溶接金属中央にＶ切欠きをもつ５×１０ｍｍ
断面のシャルピー試験片を採取した。側曲げ試験では試
験片の厚さの２倍（１０ｍｍ）の曲げ半径で１８０°曲
げを行い、表面での割れの有無を調査することにより、
凝固割れおよび再熱割れの発生状況を調べた。シャルピ
ー試験での試験温度は−１９６℃の極低温とした。調査
結果を表３に示す。
試験片と、溶接金属中央にＶ切欠きをもつ５×１０ｍｍ
断面のシャルピー試験片を採取した。側曲げ試験では試
験片の厚さの２倍（１０ｍｍ）の曲げ半径で１８０°曲
げを行い、表面での割れの有無を調査することにより、
凝固割れおよび再熱割れの発生状況を調べた。シャルピ
ー試験での試験温度は−１９６℃の極低温とした。調査
結果を表３に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】
【表３】 ○：割れなし ×：割れ発生
【００３９】本発明の成分構成要件を満足するＡ１〜Ａ
６は、溶接金属の凝固割れも再熱割れも防止でき、溶接
金属の極低温靱性についても−１９６℃で５０Ｊ／ｃｍ
2 以上という優れた結果を得ることができた。これに対
し、Ｂ１はＣが不足したため、凝固割れおよび再熱割れ
を防止できなかった。Ｂ２はＮｂが不足したため、再熱
割れを防止できなかった。Ｂ３は0.０３％以上のＣおよ
び0.１％以上のＮｂを含んでいるが、Ｃ×Ｎｂが0.００
６と小さいため、再熱割れを防止できなかった。Ｂ４は
Ｃ量が過剰のため、割れは防止できたが、極低温靱性の
著しい低下を招いた。Ｂ５はＮｂ量が過剰のため、割れ
は防止できたが、極低温靱性の著しい低下を招いた。Ｂ
６，Ｂ７はＣおよびＮｂを制御したにもかかわらず、Ｏ
量を制限しなかったため、極低温靱性の著しい低下を招
いた。
６は、溶接金属の凝固割れも再熱割れも防止でき、溶接
金属の極低温靱性についても−１９６℃で５０Ｊ／ｃｍ
2 以上という優れた結果を得ることができた。これに対
し、Ｂ１はＣが不足したため、凝固割れおよび再熱割れ
を防止できなかった。Ｂ２はＮｂが不足したため、再熱
割れを防止できなかった。Ｂ３は0.０３％以上のＣおよ
び0.１％以上のＮｂを含んでいるが、Ｃ×Ｎｂが0.００
６と小さいため、再熱割れを防止できなかった。Ｂ４は
Ｃ量が過剰のため、割れは防止できたが、極低温靱性の
著しい低下を招いた。Ｂ５はＮｂ量が過剰のため、割れ
は防止できたが、極低温靱性の著しい低下を招いた。Ｂ
６，Ｂ７はＣおよびＮｂを制御したにもかかわらず、Ｏ
量を制限しなかったため、極低温靱性の著しい低下を招
いた。
【００４０】〔実施例２〕表１に示される化学組成の低
熱膨張係数合金（３６Ｎｉ−Ｆｅ）からなる厚さ９ｍｍ
×巾１８８５ｍｍ×長さ２０００ｍｍの板を溶製、圧延
により製造し、冷間にて外径６００ｍｍ×長さ２０００
ｍｍの管形状に成形した。その成形管の突き合わせ部に
図５に示す形状の外面開先を形成した後、その外面開先
に対し表２のＡ３に示される化学組成のソリッドワイヤ
（２ｍｍ径）を用いてプラズマキーホール溶接により初
層溶接を行い、その上に表２のＡ１に示される化学組成
のソリッドワイヤ（２ｍｍ径）を用いてＴＩＧ溶接によ
り２層の積層溶接を行って、溶接管を製造した。溶接条
件を表４に示す。
熱膨張係数合金（３６Ｎｉ−Ｆｅ）からなる厚さ９ｍｍ
×巾１８８５ｍｍ×長さ２０００ｍｍの板を溶製、圧延
により製造し、冷間にて外径６００ｍｍ×長さ２０００
ｍｍの管形状に成形した。その成形管の突き合わせ部に
図５に示す形状の外面開先を形成した後、その外面開先
に対し表２のＡ３に示される化学組成のソリッドワイヤ
（２ｍｍ径）を用いてプラズマキーホール溶接により初
層溶接を行い、その上に表２のＡ１に示される化学組成
のソリッドワイヤ（２ｍｍ径）を用いてＴＩＧ溶接によ
り２層の積層溶接を行って、溶接管を製造した。溶接条
件を表４に示す。
【００４１】製造された溶接管から図６に示す側曲げ試
験片と、溶接金属中央にＶ切欠きをもつ５×１０ｍｍ断
面のシャルピー試験片を採取した。側曲げ試験では試験
片の厚さの２倍（１０ｍｍ）の曲げ半径で１８０°曲げ
を行い、表面での割れの有無を調査することにより凝固
割れおよび再熱割れの発生状況を調べた。シャルピー試
験での試験温度は−１９６℃の極低温とした。溶接金属
には凝固割れも再熱割れも発生せず、溶接金属の−１９
６℃でのシャルピー衝撃値も９６Ｊ／ｃｍ2 と高く、溶
接品質の高い低熱膨張係数合金溶接管が製造できること
を確認できた。
験片と、溶接金属中央にＶ切欠きをもつ５×１０ｍｍ断
面のシャルピー試験片を採取した。側曲げ試験では試験
片の厚さの２倍（１０ｍｍ）の曲げ半径で１８０°曲げ
を行い、表面での割れの有無を調査することにより凝固
割れおよび再熱割れの発生状況を調べた。シャルピー試
験での試験温度は−１９６℃の極低温とした。溶接金属
には凝固割れも再熱割れも発生せず、溶接金属の−１９
６℃でのシャルピー衝撃値も９６Ｊ／ｃｍ2 と高く、溶
接品質の高い低熱膨張係数合金溶接管が製造できること
を確認できた。
【００４２】
【表４】
【００４３】
【発明の効果】以上に説明した通り、本発明の低熱膨張
係数合金用溶接材料は、実際の溶接施工や製管溶接で避
けられない多層溶接での再熱割れを防ぎ、合わせて優れ
た極低温靱性を確保することができるので、液化天然ガ
ス貯蔵プラントの溶接施工やそのプラントに使用される
溶接管の製造において溶接部に母材に匹敵する高い性能
を与え、そのプラントの信頼性向上に大きな効果を発揮
する。
係数合金用溶接材料は、実際の溶接施工や製管溶接で避
けられない多層溶接での再熱割れを防ぎ、合わせて優れ
た極低温靱性を確保することができるので、液化天然ガ
ス貯蔵プラントの溶接施工やそのプラントに使用される
溶接管の製造において溶接部に母材に匹敵する高い性能
を与え、そのプラントの信頼性向上に大きな効果を発揮
する。
【００４４】また、本発明の溶接管製造方法は、その製
管溶接に上記溶接材料を使用することにより、溶接部の
品質に優れた極低温用途の低熱膨張係数合金溶接管を製
造することができる。
管溶接に上記溶接材料を使用することにより、溶接部の
品質に優れた極低温用途の低熱膨張係数合金溶接管を製
造することができる。
【図１】凝固割れと再熱割れの違いを示す模式図であ
る。
る。
【図２】Ｃ量およびＮｂ量が再熱割れに及ぼす影響を示
す図表である。
す図表である。
【図３】溶接試験に用いた開先の形状説明図である。
【図４】溶接金属の性能を評価するための試験片の形状
説明図である。
説明図である。
【図５】溶接試験に用いた開先の形状説明図である。
【図６】溶接金属の性能を評価するための試験片の形状
説明図である。
説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０２ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０２Ｚ 38/12 38/12 (72)発明者 青木 正紘 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 丸山 嘉一郎 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 岩瀬 敏典 兵庫県加古郡播磨町新島８番地 川崎重工 業株式会社播磨工場内 (72)発明者 松島 英浩 兵庫県加古郡播磨町新島８番地 川崎重工 業株式会社播磨工場内 (72)発明者 古賀 信次 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内
Claims (5)
- 【請求項１】 極低温用途の低熱膨張係数合金のＴＩＧ
溶接またはプラズマ溶接に使用される溶接材料であっ
て、重量比でＮｉ：３０〜４５％、Ｃ：0.０３〜0.３
％、Ｎｂ：0.１〜３％、Ｐ：0.０１５％以下、Ｓ：0.０
０５％以下、Ｓｉ：0.０５〜0.６％、Ｍｎ：0.０５〜４
％、Ａｌ：0.０５％以下、Ｏ：0.０１５％未満を含み、
且つＮｂ（％）×Ｃ（％）≧0.０１で、残部がＦｅおよ
び不可避不純物からなる低熱膨張係数合金用溶接材料。 - 【請求項２】 請求項１に記載の溶接材料に更に、Ｂ：
0.００２〜0.０３％を含有させた低熱膨張係数合金用溶
接材料。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の溶接材料に更
に、Ｃａ：0.００１〜0.０２％を含有させた低熱膨張係
数合金用溶接材料。 - 【請求項４】 低熱膨張係数合金からなる極低温用途の
溶接管を製造する際の製管溶接において、プラズマ溶接
により初層溶接を行った後、請求項１、２または３に記
載の溶接材料を用いてＴＩＧ溶接により積層溶接を行う
ことを特徴とする溶接管製造方法。 - 【請求項５】 プラズマ溶接による初層溶接に、請求項
１、２または３に記載の溶接材料を用いることを特徴と
する請求項４に記載の溶接管製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7099712A JP2984779B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 低熱膨張係数合金用溶接材料及びその溶接材料を用いた溶接管製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7099712A JP2984779B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 低熱膨張係数合金用溶接材料及びその溶接材料を用いた溶接管製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08267272A true JPH08267272A (ja) | 1996-10-15 |
| JP2984779B2 JP2984779B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=14254695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7099712A Expired - Lifetime JP2984779B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 低熱膨張係数合金用溶接材料及びその溶接材料を用いた溶接管製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2984779B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000009924A1 (en) * | 1998-08-11 | 2000-02-24 | Osaka Gasu Kabushiki Kaisha | Cold fluid transportation equipment |
| WO2000020160A1 (fr) * | 1998-10-02 | 2000-04-13 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Structure soudee constituee d'un alliage a faible coefficient de dilatation thermique, et materiau de soudage |
| CN106825962A (zh) * | 2017-02-07 | 2017-06-13 | 宜兴华威封头有限公司 | 一种钛合金中厚板的等离子弧焊组合方法 |
-
1995
- 1995-03-31 JP JP7099712A patent/JP2984779B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000009924A1 (en) * | 1998-08-11 | 2000-02-24 | Osaka Gasu Kabushiki Kaisha | Cold fluid transportation equipment |
| WO2000020160A1 (fr) * | 1998-10-02 | 2000-04-13 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Structure soudee constituee d'un alliage a faible coefficient de dilatation thermique, et materiau de soudage |
| US6528012B2 (en) | 1998-10-02 | 2003-03-04 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Welded structure made of low thermal expansion coefficient alloy and welding material therefore |
| CN106825962A (zh) * | 2017-02-07 | 2017-06-13 | 宜兴华威封头有限公司 | 一种钛合金中厚板的等离子弧焊组合方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2984779B2 (ja) | 1999-11-29 |
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| JPH0314549B2 (ja) |
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