JPH10146692A - Inert-gas shielded arc welding material for nickel base alloy - Google Patents

Inert-gas shielded arc welding material for nickel base alloy

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JPH10146692A
JPH10146692A JP30284696A JP30284696A JPH10146692A JP H10146692 A JPH10146692 A JP H10146692A JP 30284696 A JP30284696 A JP 30284696A JP 30284696 A JP30284696 A JP 30284696A JP H10146692 A JPH10146692 A JP H10146692A
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JP
Japan
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weight
welding material
welding
weld metal
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Application number
JP30284696A
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Japanese (ja)
Inventor
Yusuke Minami
雄介 南
Tsuneji Ogawa
恒司 小川
Yoshizo Hashimoto
芳造 橋本
Shintaro Ozaki
慎太郎 尾崎
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Kobe Steel Ltd
JFE Engineering Corp
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide inert-gas shielded arc welding material for Ni base alloy capable of obtaining weld metal excellent in crack resistance, creep strength and sulfide corrosion resistance as well as in welding workability. SOLUTION: The inert-gas shielded arc welding material for Ni alloy contains, by weight, 0.02-0.20% C, 25-35% Cr, 1.5-3.0% Mo, 0.05-0.2% Al, 0.1-0.3% Ti, 0.01-0.05% Zr, 0.1-0.5% Si, 0.004-0.04% N, and the balance Ni with inevitable impurities. This inevitable impurities are regulated so as to include, by weight, <=0.002% B, <=0.02% P, <=0.02% S, <=0.2% Mn, and <=5.0% Fe.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はNi基合金の溶接に
使用される不活性ガスアーク溶接材料に関し、特に、溶
接性が優れていると共に、優れた高温強度及び耐高温腐
食性を有する溶接金属を得ることができるNi基合金用
不活性ガスアーク溶接材料に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inert gas arc welding material used for welding a Ni-base alloy, and more particularly to a weld metal having excellent weldability and excellent high-temperature strength and high-temperature corrosion resistance. The present invention relates to an inert gas arc welding material for a Ni-based alloy that can be obtained.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、火力発電プラント及びタービ
ンプレート等の材料用の耐熱合金としては、Ni基合金
が広く使用されてきている。そして、これらのNi基合
金を溶接するための種々の溶接材料が提案されている
(特開昭61−11593号公報、特開昭62−102
35号公報及び特開平1−122694号公報等)。
2. Description of the Related Art Conventionally, Ni-based alloys have been widely used as heat-resistant alloys for materials such as thermal power plants and turbine plates. Various welding materials for welding these Ni-based alloys have been proposed (JP-A-61-11593, JP-A-62-102).
No. 35 and JP-A-1-122694).

【0003】このようなNi基合金からなる火力発電プ
ラント等において、近時、その高効率化及び低コスト化
を図るため、発電用ボイラの蒸気条件を高温高圧化した
り、重油焚きボイラから石炭焚きボイラに変更する等の
試みがなされている。従って、これら使用条件の変更に
伴って、従来よりも優れたクリープ強度及び高温腐食性
(耐硫化物腐食性)を有する溶接金属を得ることができ
る溶接材料の開発が要望されている。溶接金属のクリー
プ強度及び耐硫化物腐食性の目標値を下記表1に示す。
In recent years, in such a thermal power plant made of a Ni-based alloy, in order to increase the efficiency and reduce the cost, the steam condition of a power generation boiler is increased to a high temperature and a high pressure, or a coal-fired boiler is used from a heavy oil fired boiler. Attempts have been made to change to a boiler. Therefore, with the change of these use conditions, there is a demand for the development of a welding material capable of obtaining a weld metal having better creep strength and higher temperature corrosion resistance (sulfide corrosion resistance) than before. The target values of the creep strength and the sulfide corrosion resistance of the weld metal are shown in Table 1 below.

【0004】[0004]

【表1】 [Table 1]

【0005】上記表1に示すクリープ破断強度及び耐硫
化物腐食性の目標値を達成することができると、使用条
件の変更に対応した発電用ボイラを得ることができる。
[0005] When the target values of creep rupture strength and sulfide corrosion resistance shown in Table 1 can be achieved, it is possible to obtain a boiler for power generation corresponding to a change in use conditions.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述の従来の公報にお
いて開示されたNi基合金用の溶接材料は、いずれもク
リープ強度及び耐高温酸化性の改善を図ったものであ
り、石炭焚きボイラにおいて問題となる石炭灰中のSに
よる硫化物腐食を防止することはできない。即ち、従来
の溶接材料を使用して溶接しても、上記表1に示す目標
値を満足する溶接金属を得ることはできないという問題
点がある。
SUMMARY OF THE INVENTION The welding materials for Ni-base alloys disclosed in the above-mentioned prior art publications are intended to improve the creep strength and the high-temperature oxidation resistance, and have problems in coal-fired boilers. Sulfide corrosion due to S in coal ash cannot be prevented. That is, there is a problem that even when welding is performed using a conventional welding material, a weld metal satisfying the target values shown in Table 1 cannot be obtained.

【0007】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、溶接作業性が優れていると共に、耐割れ性
が良好であり、クリープ強度及び耐硫化物腐食性が優れ
た溶接金属を得ることができるNi基合金用不活性ガス
アーク溶接材料を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides a weld metal having excellent welding workability, good crack resistance, and excellent creep strength and sulfide corrosion resistance. It is an object to provide an inert gas arc welding material for a Ni-based alloy that can be obtained.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係るNi基合金
用不活性ガスアーク溶接材料は、C:0.02乃至0.
20重量%、Cr:25乃至35重量%、Mo:1.5
乃至3.0重量%、Al:0.05乃至0.2重量%、
Ti:0.1乃至0.3重量%、Zr:0.01乃至
0.05重量%、Si:0.1乃至0.5重量%及び
N:0.004乃至0.04重量%を含有し、残部がN
i及び不可避的不純物であり、前記不可避的不純物とし
てのBが0.002重量%以下、Pが0.02重量%以
下、Sが0.02重量%以下、Mnが0.2重量%以
下、Feが5.0重量%以下に規制されたことを特徴と
する。
According to the present invention, an inert gas arc welding material for a Ni-based alloy according to the present invention comprises C: 0.02 to 0.
20% by weight, Cr: 25 to 35% by weight, Mo: 1.5
To 3.0% by weight, Al: 0.05 to 0.2% by weight,
Ti: 0.1 to 0.3% by weight, Zr: 0.01 to 0.05% by weight, Si: 0.1 to 0.5% by weight, and N: 0.004 to 0.04% by weight. , The rest is N
i and unavoidable impurities, wherein B as the unavoidable impurity is 0.002% by weight or less, P is 0.02% by weight or less, S is 0.02% by weight or less, Mn is 0.2% by weight or less, It is characterized in that Fe is regulated to 5.0% by weight or less.

【0009】なお、本発明における不活性ガスアーク溶
接とは、タングステン等の非消耗性電極を使用して溶接
アークを発生するTIG溶接及びプラズマ溶接、並びに
溶接材料自身が電極となる消耗性電極を使用するMIG
溶接をいう。
The inert gas arc welding in the present invention refers to TIG welding and plasma welding in which a non-consumable electrode such as tungsten is used to generate a welding arc, and a consumable electrode in which the welding material itself is used as an electrode. MIG
Refers to welding.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本願発明者等が前記課題を解決す
るために鋭意実験研究を重ねた結果、以下の知見を得
た。即ち、溶接時の凝固組織のままで、溶接金属が母材
と同等のクリープ破断寿命を維持するためには、溶接材
料中にAl及びTiを添加することによって、溶接金属
中にNi3Al及びNi3Ti等を析出させ、凝固組織の
改善を図ることが有効である。また、溶接材料中にZr
及びMoを添加することにより、高温強度を高めること
ができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As a result of intensive experiments and research conducted by the present inventors to solve the above problems, the following findings have been obtained. That is, while the solidification structure at the time of welding, in order to weld metal to maintain the base material equivalent to the creep rupture life, by the addition of Al and Ti in the weld material, Ni 3 Al and in the weld metal It is effective to precipitate Ni 3 Ti or the like to improve the solidification structure. In addition, Zr
And Mo can increase the high-temperature strength.

【0011】更に、本願発明者等は、溶接材料中にCr
及びAlを添加すると共に、溶接材料中のMn、Mo及
びFeを低減することにより、耐硫化物腐食性を向上さ
せることができ、溶接材料中のP、S及びBを低減する
ことにより、溶接高温割れの防止に効果的であることを
見いだした。P及びBは、圧延又は熱処理等の調質処理
が施される母材においては、均一に分散させることがで
きるので、これらを母材に添加することがあり、これに
より、クリープ破断強度を高めることができる。しかし
ながら、P及びBを溶接材料中に添加すると、これら
は、Sと同様に、溶接金属の最終凝固部に濃縮される傾
向にあり、溶接高温割れを招く。従って、高温割れを防
止するためには、溶接材料中のP、B及びSを低減する
必要がある。
Further, the inventors of the present application have found that Cr
By adding Mn, Al, and Mn, Mo, and Fe in the welding material, sulfide corrosion resistance can be improved, and by reducing P, S, and B in the welding material, welding can be performed. It was found to be effective in preventing hot cracking. Since P and B can be uniformly dispersed in a base material subjected to a tempering treatment such as rolling or heat treatment, these may be added to the base material, thereby increasing the creep rupture strength. be able to. However, when P and B are added to the welding material, they tend to be concentrated in the final solidified portion of the weld metal, as in S, causing hot cracking of the weld. Therefore, in order to prevent hot cracking, it is necessary to reduce P, B and S in the welding material.

【0012】溶接性を向上させる手段としては、溶接材
料中にSiを少量添加して、湯流れ性を良好にすること
が効果的である。また、溶接材料中のAl及びTi含有
量を制限することにより、溶接金属表面へのスラグの発
生を抑制し、溶接ビードのなじみ性を良好に保つことが
できる。溶接材料中にNを過剰に添加すると、ブローホ
ールが発生してしまう。
As a means for improving the weldability, it is effective to add a small amount of Si to the welding material to improve the flowability of the molten metal. Further, by limiting the contents of Al and Ti in the welding material, it is possible to suppress the generation of slag on the surface of the welding metal and to keep the conformability of the welding bead good. If N is excessively added to the welding material, blow holes will be generated.

【0013】以下、本発明におけるNi基合金用不活性
ガスアーク溶接材料に含有される化学成分とその組成限
定理由について説明する。
Hereinafter, the chemical components contained in the inert gas arc welding material for a Ni-based alloy according to the present invention and the reasons for limiting the composition will be described.

【0014】C:0.02乃至0.20重量% 溶接材料中にCを添加すると、溶接金属中におけるTi
C及びZrCとしての析出強化により、溶接金属の引張
強度及びクリープ強度を向上させることができる。溶接
材料中のCが溶接材料全重量あたり0.02重量%未満
であると、所望の強度を得ることができない。一方、溶
接材料中のCが0.20重量%を超えると、炭化物が多
量に生成されて、耐硫化物腐食性及び延性が低下してし
まう。従って、溶接材料中のC含有量は0.02乃至
0.20重量%とする。
C: 0.02 to 0.20% by weight When C is added to the welding material, Ti in the weld metal becomes
By the precipitation strengthening as C and ZrC, the tensile strength and creep strength of the weld metal can be improved. If C in the welding material is less than 0.02% by weight based on the total weight of the welding material, the desired strength cannot be obtained. On the other hand, when C in the welding material exceeds 0.20% by weight, a large amount of carbide is generated, and sulfide corrosion resistance and ductility are reduced. Therefore, the C content in the welding material is set to 0.02 to 0.20% by weight.

【0015】Cr:25乃至35重量% 図1は縦軸に腐食減量をとり、横軸に溶接材料中のCr
含有量をとって、溶接材料中のCr含有量と耐硫化物腐
食性との関係を示すグラフ図である。図1に示すよう
に、溶接材料中のCr含有量が増加すると、腐食減量が
減少する、即ち、得られる溶接金属の耐硫化物腐食性が
向上する。これは、CrとSとの結合力が強いため、溶
接金属表面にCr23が形成されてNi硫化物の侵入を
防止することができるからである。溶接材料中のCrが
25重量%未満であると、溶接金属の耐硫化物腐食性を
向上させることができない。一方、溶接材料中のCrが
35重量%を超えると、溶接金属の耐割れ性が低下して
しまう。従って、溶接材料中のCr含有量は25乃至3
5重量%とする。
[0015] Cr: 25 to 35 wt% Figure 1 takes a corrosion weight loss on the vertical axis, Cr in the welding material to the horizontal axis
It is a graph which shows the relationship between the Cr content in welding material and sulfide corrosion resistance taking content. As shown in FIG. 1, when the Cr content in the welding material increases, the corrosion weight loss decreases, that is, the sulfide corrosion resistance of the obtained weld metal improves. This is because the bonding strength between Cr and S is strong, so that Cr 2 S 3 is formed on the surface of the weld metal, so that penetration of Ni sulfide can be prevented. If the Cr in the welding material is less than 25% by weight, the sulfide corrosion resistance of the weld metal cannot be improved. On the other hand, if Cr in the welding material exceeds 35% by weight, the crack resistance of the weld metal decreases. Therefore, the Cr content in the welding material is 25 to 3
5% by weight.

【0016】Mo:1.5乃至3.0重量% Moは溶接金属中においてマトリックスを固溶強化する
ので、クリープ強度を向上させることができる成分であ
る。溶接材料中のMoが1.5重量%未満であると、そ
の効果を十分に得ることができない。一方、溶接材料中
のMoが3.0重量%を超えると、溶接高温割れが発生
したり、耐硫化物腐食性が低下してしまう。従って、溶
接材料中のMo含有量は1.5乃至3.0重量%とす
る。
Mo: 1.5 to 3.0% by weight Mo is a component that can improve the creep strength because it solid-solution strengthens the matrix in the weld metal. If Mo in the welding material is less than 1.5% by weight, the effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if Mo in the welding material exceeds 3.0% by weight, high-temperature cracking may occur or sulfide corrosion resistance may decrease. Therefore, the Mo content in the welding material is set to 1.5 to 3.0% by weight.

【0017】Al:0.05乃至0.2重量% Alは、溶接金属中においてCrと共存することによ
り、耐硫化物腐食性を著しく向上させる。溶接材料中の
Alが0.05重量%未満であると、その効果を十分に
得ることができない。一方、溶接材料中のAlが0.2
重量%を超えると、溶融金属中にスラグが発生し、なじ
み性が低下してしまう。従って、溶接材料中のAl含有
量は0.05乃至0.2重量%とする。
Al: 0.05 to 0.2 wt% Al significantly improves sulfide corrosion resistance by coexisting with Cr in the weld metal. If the Al content in the welding material is less than 0.05% by weight, the effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, Al in the welding material
If the content is more than the weight percentage, slag is generated in the molten metal, and the conformability is reduced. Therefore, the Al content in the welding material is set to 0.05 to 0.2% by weight.

【0018】Ti:0.1乃至0.3重量% 前述の如く、Tiは溶接金属中にNi3Ti、TiC又
はTiNを析出させ、凝固組織を強化すると共に、脱酸
剤として作用する。溶接材料中のTiが0.1重量%未
満であると、その効果を十分に得ることができない。一
方、溶接材料中のTiが0.3重量%を超えると、溶融
金属中にスラグが発生し、なじみ性が低下してしまう。
従って、溶接材料中のTi含有量は0.1乃至0.3重
量%とする。
Ti: 0.1 to 0.3% by weight As described above, Ti precipitates Ni 3 Ti, TiC or TiN in the weld metal, strengthens the solidified structure, and acts as a deoxidizing agent. If the content of Ti in the welding material is less than 0.1% by weight, the effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the Ti in the welding material exceeds 0.3% by weight, slag is generated in the molten metal, and the conformability is reduced.
Therefore, the Ti content in the welding material is set to 0.1 to 0.3% by weight.

【0019】Zr:0.01乃至0.05重量% Zrは、Tiと同様に、凝固組織を強化すると共に、脱
酸剤として作用する成分である。溶接材料中のZrが
0.01重量%未満であると、その効果を十分に得るこ
とができない。一方、溶接材料中のZrが0.05重量
%を超えると、溶融金属中にスラグが発生し、なじみ性
が低下してしまう。従って、溶接材料中のZr含有量は
0.01乃至0.05重量%とする。
Zr: 0.01 to 0.05% by weight Zr is a component that strengthens the solidified structure and acts as a deoxidizing agent, like Ti. If Zr in the welding material is less than 0.01% by weight, the effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when Zr in the welding material exceeds 0.05% by weight, slag is generated in the molten metal, and the conformability is reduced. Therefore, the Zr content in the welding material is set to 0.01 to 0.05% by weight.

【0020】Si:0.1乃至0.5重量% Siは溶融金属の湯流れ性を良好にすることができる成
分である。溶接材料中のSiが0.1重量%未満である
と、その効果を十分に得ることができない。一方、溶接
材料中のSiが0.5重量%を超えると、溶接金属の高
温割れ感受性が高くなってしまう。従って、溶接材料中
のSi含有量は0.1乃至0.5重量%とする。
Si: 0.1 to 0.5% by weight Si is a component that can improve the flowability of molten metal. If the content of Si in the welding material is less than 0.1% by weight, the effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if Si in the welding material exceeds 0.5% by weight, the hot metal cracking sensitivity of the weld metal increases. Therefore, the Si content in the welding material is set to 0.1 to 0.5% by weight.

【0021】N:0.004乃至0.04重量% NはTi及びZr等と結合して窒化物を生成し、組織を
強化させることができる成分である。溶接材料中のNが
0.004重量%未満であると、その効果を十分に得る
ことができない。一方、溶接材料中のNが0.04重量
%を超えると、ブローホールの発生を招く。従って溶接
材料中のN含有量は0.004乃至0.04重量%とす
る。
N: 0.004 to 0.04% by weight N is a component that combines with Ti, Zr and the like to form nitrides and strengthen the structure. If the N in the welding material is less than 0.004% by weight, the effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when N in the welding material exceeds 0.04% by weight, blow holes are generated. Therefore, the N content in the welding material is set to 0.004 to 0.04% by weight.

【0022】P:0.02重量%以下、S:0.02重
量%以下 P及びSは不可避的不純物として溶接材料中に存在す
る。溶接材料中のP及びSが、夫々、0.02重量%を
超えると、溶接金属の高温割れ感受性が高くなってしま
う。従って、溶接材料中のP含有量は0.02重量%以
下、S含有量は0.02重量%以下に規制する。
P: 0.02% by weight or less, S: 0.02 weight
Less than% of P and S are present in the welding material as unavoidable impurities. If P and S in the welding material each exceed 0.02% by weight, the susceptibility of the weld metal to hot cracking will increase. Therefore, the P content in the welding material is regulated to 0.02% by weight or less, and the S content is regulated to 0.02% by weight or less.

【0023】B:0.002重量%以下 硼化物の析出によって溶接金属のクリープ強度を向上さ
せるために、Bを母材となるNi基合金に添加すること
がある。しかし、凝固組織である溶接金属においては、
Bを均一に分散析出させることは困難である。溶接材料
中のBが0.002重量%を超えると、このBは、溶接
時に母材からの希釈によって溶接金属中に混入したBと
共に、溶接金属の最終凝固部に濃縮されて、高温割れを
引き起こしてしまう。従って溶接材料中のB含有量は
0.002重量%以下に規制する。
B: 0.002 wt% or less B may be added to the base metal Ni-base alloy in order to improve the creep strength of the weld metal by precipitation of boride. However, in the case of weld metal with a solidified structure,
It is difficult to uniformly disperse and precipitate B. When B in the welding material exceeds 0.002% by weight, the B is concentrated in the final solidified portion of the weld metal together with B mixed in the weld metal by dilution from the base metal during welding, and hot cracking is prevented. Cause it. Therefore, the B content in the welding material is restricted to 0.002% by weight or less.

【0024】Mn:0.2重量%以下 Mnは不可避的不純物として溶接材料中に存在する。溶
接材料中のMnが0.2重量%を超えると、溶接金属の
耐硫化物腐食性が低下してしまう。従って、溶接材料中
のMn含有量は0.2重量%以下に規制する。
Mn: 0.2 wt% or less Mn is present in the welding material as an inevitable impurity. If Mn in the welding material exceeds 0.2% by weight, the sulfide corrosion resistance of the weld metal will be reduced. Therefore, the Mn content in the welding material is restricted to 0.2% by weight or less.

【0025】Fe:5.0重量%以下 溶接材料中のFe含有量が5.0重量%を超えると、溶
接金属の高温強度及び耐硫化物腐食性が低下してしま
う。従って、溶接材料中のFe含有量は5.0重量%以
下に規制する。
Fe: 5.0 wt% or less If the Fe content in the welding material exceeds 5.0 wt%, the high-temperature strength and sulfide corrosion resistance of the weld metal will decrease. Therefore, the Fe content in the welding material is restricted to 5.0% by weight or less.

【0026】[0026]

【実施例】以下、本発明に係るNi基合金用不活性ガス
アーク溶接材料の実施例についてその比較例と比較して
具体的に説明する。
EXAMPLES Examples of the inert gas arc welding material for a Ni-based alloy according to the present invention will be specifically described in comparison with comparative examples.

【0027】先ず、種々の化学組成を有する溶接材料を
作製し、この溶接材料を使用して鋼材を溶接することに
より溶接金属を形成して、溶融金属の湯流れ性、ブロー
ホール発生の有無及びスラグの発生を調査することによ
り、溶接作業性を評価した。また、得られた溶接金属に
ついて、クリープ破断試験及び硫化物腐食試験を実施す
ることにより、クリープ強度及び耐硫化物腐食性を評価
した。
First, welding materials having various chemical compositions are prepared, and a welding metal is formed by welding a steel material using the welding materials. Weldability was evaluated by investigating the occurrence of slag. The obtained weld metal was subjected to a creep rupture test and a sulfide corrosion test to evaluate creep strength and sulfide corrosion resistance.

【0028】図2(a)はクリープ破断試験及び硫化物
腐食試験において使用する溶接母材の開先形状を示す平
面図であり、(b)はその断面図である。2枚の炭素鋼
板1はその端面が切欠かれており、傾斜面1aを有して
いる。そして、2枚の炭素鋼板1は、その傾斜面1aを
対向させて配置されており、上方に向かって開いたV形
の開先部2を形成している。また、V形開先部2の裏面
は若干離間しており、この裏面側に裏当金3が配置され
ている。本実施例においては、板厚が20mm、溶接方
向の長さが200mmであり、溶接方向に直交する方向
の幅が120mmである炭素鋼板1を使用し、2枚の炭
素鋼板1の裏面間の距離(ルート間隔)を6mmとし、
開先角度を45°として両者を配置した。なお、傾斜面
1a及び裏当金3の表面には、使用する溶接材料によっ
て3層のバタリングを施し、溶接材料と同一の組成を有
する金属層4を形成した。
FIG. 2A is a plan view showing a groove shape of a welding base metal used in a creep rupture test and a sulfide corrosion test, and FIG. 2B is a sectional view thereof. The two carbon steel sheets 1 are notched at their end faces and have inclined surfaces 1a. The two carbon steel plates 1 are arranged with their inclined surfaces 1a facing each other, and form a V-shaped groove portion 2 that opens upward. The back surface of the V-shaped groove portion 2 is slightly separated, and a backing metal 3 is arranged on the back surface side. In this embodiment, a carbon steel plate 1 having a thickness of 20 mm, a length in a welding direction of 200 mm, and a width in a direction perpendicular to the welding direction of 120 mm is used. The distance (route interval) is 6 mm,
Both were arranged with a groove angle of 45 °. The surface of the inclined surface 1a and the surface of the backing metal 3 were subjected to three layers of buttering with a welding material to be used, thereby forming a metal layer 4 having the same composition as the welding material.

【0029】このように配置された炭素鋼板1の開先部
2に対して、多層盛り溶接を実施することにより溶接金
属を形成し、この溶接金属からクリープ破断試験片及び
硫化物腐食試験片を採取した。
A weld metal is formed by performing multi-layer welding on the groove 2 of the carbon steel sheet 1 arranged as described above, and a creep rupture test piece and a sulfide corrosion test piece are formed from the weld metal. Collected.

【0030】図3はクリープ破断試験片の溶接金属から
の採取位置を示す断面図であり、図4は本実施例におい
て使用したクリープ破断試験片の形状及びサイズを示す
側面図である。炭素鋼板1のV形開先部2において、溶
接方向に沿って長手方向に形成された溶接金属5から、
この長手方向に沿って丸棒形状の試験片6を採取した。
このとき、試験片6の断面形状である円の中心が、形成
された溶接金属5の中心に位置されると共に、鋼板1の
板厚中央部となるように試験片6を採取した。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the location of the creep rupture test specimen from the weld metal, and FIG. 4 is a side view showing the shape and size of the creep rupture test specimen used in this example. At the V-shaped groove 2 of the carbon steel sheet 1, from the weld metal 5 formed in the longitudinal direction along the welding direction,
A round bar-shaped test piece 6 was sampled along the longitudinal direction.
At this time, the test piece 6 was sampled such that the center of the circle which was the cross-sectional shape of the test piece 6 was positioned at the center of the formed weld metal 5 and at the center of the thickness of the steel sheet 1.

【0031】また、図4に示すように、試験片6は、そ
の長手方向の中央部分が両端部と比較して、直径が細く
なるように形成されており、太径の両端部がつかみ部6
aとなって、その外周面にはねじ加工がなされており、
均一な径を有する細径の中央部分が平行部6bとなって
いる。本実施例においては、平行部6bの直径を6mm
とし、平行部6bにおける標点距離を30mmとした。
そして、このクリープ破断試験片6を使用し、JIS
Z 2272に準じて、試験温度を750℃、応力を1
2(kgf/mm2)として引張クリープ破断試験を実
施し、破断寿命を測定することによりクリープ強度を測
定した。
As shown in FIG. 4, the test piece 6 is formed such that its central portion in the longitudinal direction has a smaller diameter than both ends, and both ends having a large diameter have grip portions. 6
a, the outer peripheral surface is threaded,
The narrow central portion having a uniform diameter is the parallel portion 6b. In this embodiment, the diameter of the parallel portion 6b is 6 mm.
And the gauge length in the parallel portion 6b was 30 mm.
Then, using this creep rupture test piece 6, JIS
The test temperature was 750 ° C and the stress was 1 according to Z 2272.
2 (kgf / mm 2 ), a tensile creep rupture test was performed, and the creep strength was measured by measuring the rupture life.

【0032】図5は硫化物腐食試験片の溶接金属からの
採取位置を示す断面図であり、図6は本実施例において
使用した硫化物腐食試験片の形状及びサイズを示す斜視
図である。クリープ破断試験片と同様に、炭素鋼板1の
V形開先部2において、溶接方向に沿って長手方向に形
成された溶接金属5から、この長手方向に平行な方向の
長さが20mm、幅が7mmで、炭素鋼板1の板厚方向
の高さが5mmである直方体形状の試験片7を採取し
た。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a sampling position of a sulfide corrosion test specimen from a weld metal, and FIG. 6 is a perspective view showing the shape and size of the sulfide corrosion test specimen used in this embodiment. Similarly to the creep rupture test piece, in the V-shaped groove portion 2 of the carbon steel sheet 1, from the weld metal 5 formed in the longitudinal direction along the welding direction, the length in the direction parallel to the longitudinal direction is 20 mm, and the width is 20 mm. Was 7 mm, and a rectangular parallelepiped test piece 7 having a height of 5 mm in the thickness direction of the carbon steel sheet 1 was collected.

【0033】そして、この試験片7に石炭灰を塗布し、
所定の雰囲気下において700℃の温度で100時間放
置した後の腐食減量を測定することにより、耐硫化物腐
食性を評価した。なお、本実施例において使用した石炭
灰は34%Na2SO4−41%K2SO4−25%Fe2
SO4であり、1%SO2−5%O2−10%CO2−ba
l.N2の雰囲気下において試験を実施した。
Then, coal ash was applied to the test piece 7,
The sulfide corrosion resistance was evaluated by measuring the corrosion weight loss after standing at 700 ° C. for 100 hours in a predetermined atmosphere. The coal ash used in this example was 34% Na 2 SO 4 -41% K 2 SO 4 -25% Fe 2
SO 4 , 1% SO 2 -5% O 2 -10% CO 2 -ba
l. The test was performed under an atmosphere of N 2 .

【0034】次に、クリープ破断試験及び硫化物腐食試
験において使用したものと同一の種々の溶接材料を使用
して、他の形状の炭素鋼材を溶接し、C形ジグ突合せ溶
接拘束割れ試験を実施することにより、耐高温割れ性を
評価した。
Next, using the same various welding materials as those used in the creep rupture test and the sulfide corrosion test, other shapes of carbon steel were welded, and a C-shaped jig butt welding restraint cracking test was conducted. Then, the hot cracking resistance was evaluated.

【0035】図7(a)はC形ジグ突合せ溶接拘束割れ
試験において使用する溶接母材の開先形状を示す平面図
であり、(b)はその断面図である。2枚の炭素鋼板1
1はその端面における角部が切欠かれており、切欠面1
1aを有している。そして、2枚の炭素鋼板11は、そ
の切欠面11aが形成された端面11bを対向させて配
置されており、上方に向かって開いたY形の開先部12
を形成している。また、Y形開先部12の裏面は若干離
間している。本実施例においては、板厚が12mm、溶
接方向の長さが200mmであり、溶接方向に直交する
方向の幅が120mmである炭素鋼板11を使用し、端
面11bの高さが6mmとなるように切欠面11aを形
成した。そして、2枚の炭素鋼板11の裏面間の距離
(ルート間隔)を2mm、開先角度を90°として両者
を配置した。なお、切欠面11a及び端面11bの表面
には、使用する溶接材料によって3層のバタリングを施
し、溶接材料と同一の組成を有する金属層14を形成し
た。
FIG. 7A is a plan view showing a groove shape of a welding base material used in a C-shaped jig butt welding restraint crack test, and FIG. 7B is a sectional view thereof. Two carbon steel sheets 1
1 has a notched corner at the end face thereof,
1a. The two carbon steel plates 11 are arranged so that the end faces 11b on which the notched surfaces 11a are formed face each other, and have a Y-shaped groove 12 that opens upward.
Is formed. In addition, the back surface of the Y-shaped groove 12 is slightly separated. In the present embodiment, a carbon steel plate 11 having a plate thickness of 12 mm, a length in the welding direction of 200 mm, and a width in a direction perpendicular to the welding direction of 120 mm is used, and the height of the end face 11b is 6 mm. The notch surface 11a was formed. The two carbon steel plates 11 were arranged with a distance (route interval) between the back surfaces of 2 mm and a groove angle of 90 °. The surfaces of the notch surface 11a and the end surface 11b were subjected to three layers of buttering with a welding material to be used, thereby forming a metal layer 14 having the same composition as the welding material.

【0036】そして、このように配置された炭素鋼板1
1の開先部12に対してTIG溶接を実施し、JIS
Z 3155のC形ジグ拘束突合せ溶接割れ試験方法に
準じて割れ試験を実施することにより、耐高温割れ性を
評価した。なお、TIG溶接においては、溶接電流を1
50A、溶接電圧を12V、溶接速度を8cm/分とし
た。
Then, the carbon steel sheet 1 thus arranged
TIG welding was carried out on the groove 12 of
A high-temperature cracking resistance was evaluated by performing a cracking test according to the C-type jig restraint butt welding cracking test method of Z3155. In TIG welding, the welding current is set to 1
50 A, welding voltage was 12 V, and welding speed was 8 cm / min.

【0037】本実施例において使用した溶接材料の化学
成分を下記表2乃至5に示し、これらの評価結果を下記
表6及び7に示す。但し、表6及び7に示すクリープ破
断寿命の目標値は200時間以上とし、硫化物腐食減量
の目標値は40(mg/cm2)以下とする。また、耐
高温割れ性の評価欄において、○は割れが発生しなかっ
たもの、×は割れが発生したものを示す。更に、溶接作
業性の各項目の評価欄においては、○は良好であること
を示し、×は不良であることを示している。
The chemical components of the welding material used in this example are shown in Tables 2 to 5 below, and the evaluation results are shown in Tables 6 and 7 below. However, the target value of the creep rupture life shown in Tables 6 and 7 is 200 hours or more, and the target value of the sulfide corrosion weight loss is 40 (mg / cm 2 ) or less. In the column for evaluating hot cracking resistance, ○ indicates that no cracks occurred, and X indicates that cracks occurred. Further, in the evaluation column of each item of the welding workability, ○ indicates good, and × indicates poor.

【0038】[0038]

【表2】 [Table 2]

【0039】[0039]

【表3】 [Table 3]

【0040】[0040]

【表4】 [Table 4]

【0041】[0041]

【表5】 [Table 5]

【0042】[0042]

【表6】 [Table 6]

【0043】[0043]

【表7】 [Table 7]

【0044】上記表2乃至7に示すように、溶接材料中
の全ての成分組成が本発明の範囲内である実施例No.
1乃至5については、クリープ破断強度、耐硫化物腐食
性及び耐高温割れ性が優れた溶接金属を得ることができ
ると共に、溶接作業性が優れたものとなった。
As shown in Tables 2 to 7 above, in Example No. 1 in which all the component compositions in the welding material were within the scope of the present invention.
With respect to Nos. 1 to 5, a weld metal excellent in creep rupture strength, sulfide corrosion resistance, and hot crack resistance was obtained, and welding workability was excellent.

【0045】一方、比較例No.11、19、23、2
5及び30はC、Mo、Ti、Zr又はNの含有量が本
発明範囲の下限未満であるので、目標とする200時間
以上のクリープ破断寿命を得ることができなかった。比
較例No.12、15及び20はC、Mn又はMoの含
有量が本発明範囲の上限を超えており、比較例No.1
6及び21はCr又はAlの含有量が本発明範囲の下限
未満であるので、いずれも硫化物腐食減量の目標値を超
える値となった。比較例No.13はSi含有量が本発
明範囲の下限未満であるので、湯流れ性が低下した。比
較例No.14はSi含有量が本発明範囲の上限を超え
ているので、溶接金属の耐高温割れ性が低下すると共
に、スラグが発生した。
On the other hand, Comparative Example No. 11, 19, 23, 2
In Nos. 5 and 30, since the content of C, Mo, Ti, Zr or N was less than the lower limit of the range of the present invention, the target creep rupture life of 200 hours or more could not be obtained. Comparative Example No. In Comparative Examples Nos. 12, 15 and 20, the content of C, Mn or Mo exceeded the upper limit of the range of the present invention. 1
In Nos. 6 and 21, since the content of Cr or Al was less than the lower limit of the range of the present invention, both values exceeded the target value of sulfide corrosion weight loss. Comparative Example No. In No. 13, since the Si content was less than the lower limit of the range of the present invention, the flowability of the molten metal was reduced. Comparative Example No. In No. 14, since the Si content exceeded the upper limit of the range of the present invention, the hot metal crack resistance was reduced and slag was generated.

【0046】また、比較例No.17はCr含有量が本
発明範囲の上限を超えているので、溶接金属のクリープ
破断強度及び耐高温割れ性が低下した。比較例No.1
8はFe含有量が本発明範囲の上限を超えているので、
溶接金属のクリープ破断強度及び耐硫化物腐食性が低下
した。比較例No.22、24及び26はAl、Ti又
はZrの含有量が本発明範囲の上限を超えているので、
溶接金属にスラグが発生した。比較例No.27、28
及び29はP、B又はS含有量が本発明範囲の上限を超
えているので、耐高温割れ性が低下した。比較例No.
31はN含有量が本発明範囲の上限を超えているので、
ブローホールが発生した。
Also, in Comparative Example No. In No. 17, since the Cr content exceeded the upper limit of the range of the present invention, the creep rupture strength and hot crack resistance of the weld metal were reduced. Comparative Example No. 1
8 has an Fe content exceeding the upper limit of the range of the present invention,
The creep rupture strength and sulfide corrosion resistance of the weld metal decreased. Comparative Example No. Since 22, 24 and 26 have contents of Al, Ti or Zr exceeding the upper limit of the range of the present invention,
Slag was generated in the weld metal. Comparative Example No. 27, 28
In Nos. And 29, the P, B or S content exceeded the upper limit of the range of the present invention, so that the hot cracking resistance was reduced. Comparative Example No.
31 is such that the N content exceeds the upper limit of the range of the present invention,
Blow hole occurred.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
溶接材料の化学成分及びその含有量を適切に規定してい
るので、溶接作業性が優れていると共に、耐割れ性が良
好であり、クリープ強度及び耐硫化物腐食性が優れた溶
接金属を得ることができる。
As described in detail above, according to the present invention,
Since the chemical composition of the welding material and its content are properly specified, welding workability is excellent, crack resistance is good, and weld metal with excellent creep strength and sulfide corrosion resistance is obtained. be able to.

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

【図1】縦軸に腐食減量をとり、横軸に溶接材料中のC
r含有量をとって、溶接材料中のCr含有量と耐硫化物
腐食性との関係を示すグラフ図である。
FIG. 1 shows the corrosion weight loss on the vertical axis and C in the welding material on the horizontal axis.
It is a graph which shows the relationship between Cr content in welding material and sulfide corrosion resistance taking r content.

【図2】(a)はクリープ破断試験及び硫化物腐食試験
において使用する溶接母材の開先形状を示す平面図であ
り、(b)はその断面図である。
2A is a plan view showing a groove shape of a welding base metal used in a creep rupture test and a sulfide corrosion test, and FIG. 2B is a cross-sectional view thereof.

【図3】クリープ破断試験片の溶接金属からの採取位置
を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a sampling position of a creep rupture test piece from a weld metal.

【図4】本実施例において使用したクリープ破断試験片
の形状及びサイズを示す側面図である。
FIG. 4 is a side view showing the shape and size of a creep rupture test piece used in this example.

【図5】硫化物腐食試験片の溶接金属からの採取位置を
示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a sampling position of a sulfide corrosion test specimen from a weld metal.

【図6】本実施例において使用した硫化物腐食試験片の
形状及びサイズを示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing the shape and size of a sulfide corrosion test piece used in this example.

【図7】(a)はC形ジグ突合せ溶接拘束割れ試験にお
いて使用する溶接母材の開先形状を示す平面図であり、
(b)はその断面図である。
FIG. 7A is a plan view showing a groove shape of a welding base metal used in a C-shaped jig butt welding restraint cracking test,
(B) is a sectional view thereof.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、11;炭素鋼板 2、12;開先部 3;裏当金 4、14;金属層 5;溶接金属 6、7;試験片 1, 11; carbon steel sheet 2, 12; groove 3; backing metal 4, 14; metal layer 5; weld metal 6, 7;

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 芳造 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100番1 株 式会社神戸製鋼所藤沢事業所内 (72)発明者 尾崎 慎太郎 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100番1 株 式会社神戸製鋼所藤沢事業所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yoshizo Hashimoto 100-1 Urakawachi, Miyama-shi, Fujisawa-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Kobe Steel Fujisawa Works (72) Inventor Shintaro Ozaki Urakawachi, Miyama-shi, Fujisawa-shi, Kanagawa 1001 Co., Ltd. Kobe Steel Fujisawa Plant

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 C:0.02乃至0.20重量%、C
r:25乃至35重量%、Mo:1.5乃至3.0重量
%、Al:0.05乃至0.2重量%、Ti:0.1乃
至0.3重量%、Zr:0.01乃至0.05重量%、
Si:0.1乃至0.5重量%及びN:0.004乃至
0.04重量%を含有し、残部がNi及び不可避的不純
物であり、前記不可避的不純物としてのBが0.002
重量%以下、Pが0.02重量%以下、Sが0.02重
量%以下、Mnが0.2重量%以下、Feが5.0重量
%以下に規制されたことを特徴とするNi基合金用不活
性ガスアーク溶接材料。
1. C: 0.02 to 0.20% by weight, C
r: 25 to 35% by weight, Mo: 1.5 to 3.0% by weight, Al: 0.05 to 0.2% by weight, Ti: 0.1 to 0.3% by weight, Zr: 0.01 to 0.05% by weight,
Si: 0.1 to 0.5% by weight and N: 0.004 to 0.04% by weight, the balance being Ni and inevitable impurities, and B as the inevitable impurity is 0.002%.
Ni-base, wherein P is regulated to not more than 0.02 wt%, S is regulated to not more than 0.02 wt%, Mn is regulated to not more than 0.2 wt%, and Fe is regulated to not more than 5.0 wt%. Inert gas arc welding material for alloys.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001107196A (en) * 1999-10-07 2001-04-17 Sumitomo Metal Ind Ltd Austenitic steel welded joint excellent in weld cracking resistance and sulfuric acid corrosion resistance and the welding material
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