JPH10291090A - 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用潜弧溶接方法 - Google Patents
高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用潜弧溶接方法Info
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- JPH10291090A JPH10291090A JP11422997A JP11422997A JPH10291090A JP H10291090 A JPH10291090 A JP H10291090A JP 11422997 A JP11422997 A JP 11422997A JP 11422997 A JP11422997 A JP 11422997A JP H10291090 A JPH10291090 A JP H10291090A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、高強度耐熱鋼の潜弧溶接に際し、
良好な高温における長時間側のクリープ破断強度と低温
じん性を有する健全な溶接金属を容易に能率良く得られ
ることを可能とした潜弧溶接方法を提供する事にある。 【解決手段】 Ｃ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｖ、Ｗ、
Ｎｉ、Ｎを特定量含有し、Ｓｉ、Ｏを規制したワイヤと
ＣａＦ2 、ＣａＯ、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、粒度を特定し
たＦｅ−Ａｌを特定量含有してなるフラックスとを組合
わせて溶接することにより、得られた溶接金属の高温に
おける長時間側のクリープ破断強度損なうことなく低温
じん性を改善した。
良好な高温における長時間側のクリープ破断強度と低温
じん性を有する健全な溶接金属を容易に能率良く得られ
ることを可能とした潜弧溶接方法を提供する事にある。 【解決手段】 Ｃ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｖ、Ｗ、
Ｎｉ、Ｎを特定量含有し、Ｓｉ、Ｏを規制したワイヤと
ＣａＦ2 、ＣａＯ、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、粒度を特定し
たＦｅ−Ａｌを特定量含有してなるフラックスとを組合
わせて溶接することにより、得られた溶接金属の高温に
おける長時間側のクリープ破断強度損なうことなく低温
じん性を改善した。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は耐割れ性が良好で高
い靱性を有する高強度耐熱鋼の溶接材料に関するもので
あり、さらに詳しくは高温におけるクリープ特性、靱
性、耐割れ性に優れた溶接金属を与える潜弧溶接方法に
係わるものである。
い靱性を有する高強度耐熱鋼の溶接材料に関するもので
あり、さらに詳しくは高温におけるクリープ特性、靱
性、耐割れ性に優れた溶接金属を与える潜弧溶接方法に
係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】高温高能率型のエネルギープラント用鋼
材として、クリープ強度が極めて優れかつオーステナイ
ト系ステンレス鋼に見られるような応力腐食割れの心配
が少ないフェライト系耐熱鋼の要望が強く、この種の材
料が使用され始めている。フェライト系耐熱鋼用に開発
されている溶接材料として、例えば特開昭６０−２５７
９９１号公報に開示されている９Ｃｒ−Ｍｏ系鋼用溶接
ワイヤの如く溶接ワイヤ中のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｎｉ量を限定し、さらにＮｂ、Ｖの１種または２種
を添加して（Ｎｂ＋Ｖ）で０．３％以下とする溶接ワイ
ヤが提案されている。
材として、クリープ強度が極めて優れかつオーステナイ
ト系ステンレス鋼に見られるような応力腐食割れの心配
が少ないフェライト系耐熱鋼の要望が強く、この種の材
料が使用され始めている。フェライト系耐熱鋼用に開発
されている溶接材料として、例えば特開昭６０−２５７
９９１号公報に開示されている９Ｃｒ−Ｍｏ系鋼用溶接
ワイヤの如く溶接ワイヤ中のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｎｉ量を限定し、さらにＮｂ、Ｖの１種または２種
を添加して（Ｎｂ＋Ｖ）で０．３％以下とする溶接ワイ
ヤが提案されている。
【０００３】また、特開平２ー２８０９９３号公報では
８〜１２Ｃｒ系溶接材料の如くＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、
Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｎ、添加量を限定し
Ｃｒ当量：１３％以下とする溶接材料が提案されてい
る。しかしながらこれらの従来技術は大幅なクリ−プ強
度を向上しようとするものではなく、組織的にはマルテ
ンサイト相中にδフェライトを晶出することがあり、こ
の晶出したδフェライトは基地中マルテンサイトより著
しく軟らかい相であり、このような軟らかい第二相が硬
い基地中に分散する場合、全体の衝撃特性は著しく低下
する。潜弧溶接のように大入熱で溶接する場合は特にδ
フェライトを生成しやすく、そのために溶接金属の靱性
を低下させるという欠点を有している。
８〜１２Ｃｒ系溶接材料の如くＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、
Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｎ、添加量を限定し
Ｃｒ当量：１３％以下とする溶接材料が提案されてい
る。しかしながらこれらの従来技術は大幅なクリ−プ強
度を向上しようとするものではなく、組織的にはマルテ
ンサイト相中にδフェライトを晶出することがあり、こ
の晶出したδフェライトは基地中マルテンサイトより著
しく軟らかい相であり、このような軟らかい第二相が硬
い基地中に分散する場合、全体の衝撃特性は著しく低下
する。潜弧溶接のように大入熱で溶接する場合は特にδ
フェライトを生成しやすく、そのために溶接金属の靱性
を低下させるという欠点を有している。
【０００４】本発明者らはこれらの欠点の改善方法を特
願平４−０９５３７９号で提案し、特開平２−２６８９
７７号においてはワイヤ中のＳｉ、Ｏとフラッス中のＳ
ｉＯ2 量を制限し、Ｌｉ化合物を含有させ、さらにワイ
ヤ又はフラックスからＡｌを添加することで溶接金属の
粒界に発生する微小割れ防止法を提案している。溶接構
造物の使用環境の高温化要望に伴う溶接材料のクリープ
強度向上の要望に対し、特に長時間側におけるクリープ
強度の劣化の改善方法を提案しているが、低温でのじん
性の改善も要望され、高温に耐え得るクリープ特性と良
好な低温じん性を有した溶接材料の開発が必要となって
いる。
願平４−０９５３７９号で提案し、特開平２−２６８９
７７号においてはワイヤ中のＳｉ、Ｏとフラッス中のＳ
ｉＯ2 量を制限し、Ｌｉ化合物を含有させ、さらにワイ
ヤ又はフラックスからＡｌを添加することで溶接金属の
粒界に発生する微小割れ防止法を提案している。溶接構
造物の使用環境の高温化要望に伴う溶接材料のクリープ
強度向上の要望に対し、特に長時間側におけるクリープ
強度の劣化の改善方法を提案しているが、低温でのじん
性の改善も要望され、高温に耐え得るクリープ特性と良
好な低温じん性を有した溶接材料の開発が必要となって
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は大入熱
で溶接する潜弧溶接において、得られる溶接金属の高温
度域（６００〜６５０℃）での長時間側のクリープ破断
強度を損なうことなく、低温（０〜−２０℃）じん性を
改善しようとするものである。
で溶接する潜弧溶接において、得られる溶接金属の高温
度域（６００〜６５０℃）での長時間側のクリープ破断
強度を損なうことなく、低温（０〜−２０℃）じん性を
改善しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｃ、Ｍｎ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｗ、Ｎｉ、Ｎを特定量含有し且
つ、Ｓｉ、Ｏを制限し残部はＦｅおよび不可避的不純物
からなるワイヤとＣａＯ、ＣａＦ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｍｇ
Ｏ、所定の粒度に管理したＦｅ−Ａｌからなる焼成型フ
ラックスとを組み合わせることにより溶接金属中のＯ、
Ｓｉを低減し、溶接金属のクリープ特性を損なわず、じ
ん性を改善するものでその要旨とするところは、（１）
ワイヤ全重量に対し重量比で、Ｃ：０．０３〜０．１２
％、Ｍｎ：０．３〜１．５％、Ｃｒ：８〜１３％、Ｍ
ｏ：０．３〜１．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．１５％、
Ｖ：０．１０〜０．４０％、Ｗ：０．５〜３．０％、Ｎ
ｉ：０．０５〜１．２％、Ｎ：０．０１〜０．０８％を
含有し、且つＳｉ：０．１０％以下、Ｏ：０．０１５％
以下に規制し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からな
るワイヤと、フラックス全重量に対し重量比で、ＣａＦ
2 ：４０〜７０％ＣａＯ；１０〜３０％、Ａｌ2 Ｏ3 ：
１０〜２０％、Ｍｇ０：５〜１０％、粒度が１０５μｍ
未満のＦｅ−ＡｌをＡｌ単体に換算して０．５〜１．４
％を含有する焼成型フラックスとを組み合わせることを
特徴とする高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用潜弧溶接方法。
（２）重量比で、ワイヤにＣｕ又はＣｏの少なくとも一
方：１．０〜５．０％を含有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用潜弧溶接方法。
（３）重量比で、ワイヤにＢ：０．０００１〜０．００
５％を含有することを特徴とする請求項１、２記載の高
Ｃｒフェライト系耐熱鋼用潜弧溶接方法にある。
ｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｗ、Ｎｉ、Ｎを特定量含有し且
つ、Ｓｉ、Ｏを制限し残部はＦｅおよび不可避的不純物
からなるワイヤとＣａＯ、ＣａＦ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｍｇ
Ｏ、所定の粒度に管理したＦｅ−Ａｌからなる焼成型フ
ラックスとを組み合わせることにより溶接金属中のＯ、
Ｓｉを低減し、溶接金属のクリープ特性を損なわず、じ
ん性を改善するものでその要旨とするところは、（１）
ワイヤ全重量に対し重量比で、Ｃ：０．０３〜０．１２
％、Ｍｎ：０．３〜１．５％、Ｃｒ：８〜１３％、Ｍ
ｏ：０．３〜１．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．１５％、
Ｖ：０．１０〜０．４０％、Ｗ：０．５〜３．０％、Ｎ
ｉ：０．０５〜１．２％、Ｎ：０．０１〜０．０８％を
含有し、且つＳｉ：０．１０％以下、Ｏ：０．０１５％
以下に規制し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からな
るワイヤと、フラックス全重量に対し重量比で、ＣａＦ
2 ：４０〜７０％ＣａＯ；１０〜３０％、Ａｌ2 Ｏ3 ：
１０〜２０％、Ｍｇ０：５〜１０％、粒度が１０５μｍ
未満のＦｅ−ＡｌをＡｌ単体に換算して０．５〜１．４
％を含有する焼成型フラックスとを組み合わせることを
特徴とする高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用潜弧溶接方法。
（２）重量比で、ワイヤにＣｕ又はＣｏの少なくとも一
方：１．０〜５．０％を含有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用潜弧溶接方法。
（３）重量比で、ワイヤにＢ：０．０００１〜０．００
５％を含有することを特徴とする請求項１、２記載の高
Ｃｒフェライト系耐熱鋼用潜弧溶接方法にある。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明者らは数々の成分のワイヤ
と組成及び各成分の添加方法、添加量、粒度等を検討し
たフラックスを試作しワイヤとフラックスとを組み合わ
せて溶接金属を作成し実験を行った結果、ワイヤ中のＳ
ｉ及びＯを低減し、フラックスの成分組成をＣａＦ2 を
主成分とし、溶接金属の脱酸目的で添加するＡｌを１０
５μｍ未満の微細な粒度に管理したＦｅ−Ａｌで添加す
ることで、粗粒のＦｅ−Ａｌでの添加より脱酸効率が高
く溶接金属のＯが減少し、さらにボンドフラックスを製
造する際に使用する珪酸ソーダ、珪酸カリ等の粘結剤に
含まれるＳｉが溶接金属に移行、含有される量を低減す
る事ができるという知見を得た。溶接金属中のＯ及びＳ
ｉを低減することで、高温域でのクリープ特性を劣化す
る事なく低温じん性を改善できるという知見も得た。本
発明は上記の知見によりなされたものであり、溶接金属
のＯ及びＳｉを低減する事により、高温域でのクリープ
特性を劣化する事なくじん性を改善できるという知見に
よりなされたものである。以下に本発明の各成分の限定
理由につい述べる。まずワイヤ成分から述べる。
と組成及び各成分の添加方法、添加量、粒度等を検討し
たフラックスを試作しワイヤとフラックスとを組み合わ
せて溶接金属を作成し実験を行った結果、ワイヤ中のＳ
ｉ及びＯを低減し、フラックスの成分組成をＣａＦ2 を
主成分とし、溶接金属の脱酸目的で添加するＡｌを１０
５μｍ未満の微細な粒度に管理したＦｅ−Ａｌで添加す
ることで、粗粒のＦｅ−Ａｌでの添加より脱酸効率が高
く溶接金属のＯが減少し、さらにボンドフラックスを製
造する際に使用する珪酸ソーダ、珪酸カリ等の粘結剤に
含まれるＳｉが溶接金属に移行、含有される量を低減す
る事ができるという知見を得た。溶接金属中のＯ及びＳ
ｉを低減することで、高温域でのクリープ特性を劣化す
る事なく低温じん性を改善できるという知見も得た。本
発明は上記の知見によりなされたものであり、溶接金属
のＯ及びＳｉを低減する事により、高温域でのクリープ
特性を劣化する事なくじん性を改善できるという知見に
よりなされたものである。以下に本発明の各成分の限定
理由につい述べる。まずワイヤ成分から述べる。
【０００８】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、０．１２％を超えると耐割れ性が
劣化する。従ってＣを０．０３〜０．１２％に制限す
る。
％以上必要であるが、０．１２％を超えると耐割れ性が
劣化する。従ってＣを０．０３〜０．１２％に制限す
る。
【０００９】Ｍｎは強度保持上に必要な成分である。
０．３％未満では効果がなく１．５％を超えると靱性が
劣化する。従ってＭｎを０．３〜１．５％に制限する。
０．３％未満では効果がなく１．５％を超えると靱性が
劣化する。従ってＭｎを０．３〜１．５％に制限する。
【００１０】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り最低８％必要である。１３％
を超えると耐割れ性を損なうと同時にδフェライトを晶
出させ靱性の劣化が著しくなる。従ってＣｒを８〜１３
％に制限する。
で非常に重要な元素であり最低８％必要である。１３％
を超えると耐割れ性を損なうと同時にδフェライトを晶
出させ靱性の劣化が著しくなる。従ってＣｒを８〜１３
％に制限する。
【００１１】Ｍｏは固溶体強化により、高温強度を顕著
に高める元素であり使用温度、圧力を上昇させる目的で
添加する。Ｗとの共存において、高温強度、特に高温長
時間側でのクリープ破断強度の向上に効果がある。０．
３％未満ではその効果がなく１．０％を超えると靱性が
劣化する。従ってＭｏを０．３％〜１．０％に制限す
る。
に高める元素であり使用温度、圧力を上昇させる目的で
添加する。Ｗとの共存において、高温強度、特に高温長
時間側でのクリープ破断強度の向上に効果がある。０．
３％未満ではその効果がなく１．０％を超えると靱性が
劣化する。従ってＭｏを０．３％〜１．０％に制限す
る。
【００１２】ＮｂはＶと同様に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靱性を与える
元素としても重要である。０．０１％未満ではその効果
がなく、０．１５％を超えるとその効果は飽和してしま
うだけでなく靱性の低下も招く。従ってＮｂを０．０１
％〜０．１５％に制限する。
強度を確保するほか、結晶粒を微細化して靱性を与える
元素としても重要である。０．０１％未満ではその効果
がなく、０．１５％を超えるとその効果は飽和してしま
うだけでなく靱性の低下も招く。従ってＮｂを０．０１
％〜０．１５％に制限する。
【００１３】Ｖは炭窒化物として析出し強度の確保に効
果がある。０．１０％未満では効果がなく、０．４０％
を超えるとかえって強度低下を生じる。従ってＶを０．
１０％〜０．４０％に制限する。
果がある。０．１０％未満では効果がなく、０．４０％
を超えるとかえって強度低下を生じる。従ってＶを０．
１０％〜０．４０％に制限する。
【００１４】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。０．５％未満ではＭｏとの共存におい
て効果は発揮できず３．０％を超えるとδフェライトを
晶出させ溶接金属の靱性が低下する。従ってＷを０．５
〜３．０％に制限する。
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。０．５％未満ではＭｏとの共存におい
て効果は発揮できず３．０％を超えるとδフェライトを
晶出させ溶接金属の靱性が低下する。従ってＷを０．５
〜３．０％に制限する。
【００１５】Ｎｉはフェライトの生成を抑制し、使用中
の脆化軽減に有効な元素であり、高温で長時間使用され
る本発明溶接材料のような用途に対しては必須の元素で
ある。０．０５％未満ではその効果はなく１．２％を超
えると高温クリープ特性を劣化させる。従ってＮｉを
０．０５〜１．２％に制限する。
の脆化軽減に有効な元素であり、高温で長時間使用され
る本発明溶接材料のような用途に対しては必須の元素で
ある。０．０５％未満ではその効果はなく１．２％を超
えると高温クリープ特性を劣化させる。従ってＮｉを
０．０５〜１．２％に制限する。
【００１６】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。０．
０１％未満ではその効果がなく、０．０８％を超えると
窒化物が多量に析出して逆に靱性が劣化し、ブローホー
ルが発生する。従ってＮを０．０１〜０．０８％に制限
する。
て析出しても著しいクリープ抵抗として寄与する。０．
０１％未満ではその効果がなく、０．０８％を超えると
窒化物が多量に析出して逆に靱性が劣化し、ブローホー
ルが発生する。従ってＮを０．０１〜０．０８％に制限
する。
【００１７】Ｓｉは溶接金属のじん性および耐割れ性を
劣化させるため少ないほどよいが、０．１０％以下であ
ればその影響は少ない。従ってＳｉを０．１０％以下に
制限する。
劣化させるため少ないほどよいが、０．１０％以下であ
ればその影響は少ない。従ってＳｉを０．１０％以下に
制限する。
【００１８】Ｏは溶接金属のじん性を劣化させるためで
きるだけ低く管理すべきであるが０．０１５％以下であ
ればその影響は少ない。従ってＯを０．０１５％以下に
制限する。
きるだけ低く管理すべきであるが０．０１５％以下であ
ればその影響は少ない。従ってＯを０．０１５％以下に
制限する。
【００１９】ＣｕおよびＣｏはＮｉと同様にＭｏ、Ｗ添
加によって生じるδフェライト晶出という問題点を相殺
する重要な元素であり、最低１．０％以上を必要とす
る。しかし５．０％を超えるとＡc1点を下げ、高温焼戻
しが不可能となり組織の安定化処理ができなくなる。従
ってＣｕおよびＣｏの一方または両方を１．０〜５．０
％に制限する。
加によって生じるδフェライト晶出という問題点を相殺
する重要な元素であり、最低１．０％以上を必要とす
る。しかし５．０％を超えるとＡc1点を下げ、高温焼戻
しが不可能となり組織の安定化処理ができなくなる。従
ってＣｕおよびＣｏの一方または両方を１．０〜５．０
％に制限する。
【００２０】Ｂは溶接金属の高温での引張強度およびク
リープ強度を向上させ、特に長時間側におけるクリープ
強度を維持し劣化を防ぐのに有効である。０．０００１
％未満ではその効果が少なく、０．００５％を超えると
溶接金属のじん性が劣化する。従ってＢを０．０００１
〜０．００５％に制限する。
リープ強度を向上させ、特に長時間側におけるクリープ
強度を維持し劣化を防ぐのに有効である。０．０００１
％未満ではその効果が少なく、０．００５％を超えると
溶接金属のじん性が劣化する。従ってＢを０．０００１
〜０．００５％に制限する。
【００２１】次にフラックス成分の限定理由について述
べる。ＣａＦ2 はスラグの塩基度を上げ、溶接金属中の
Ｏを著しく低減し靱性を良好にする効果がある。又、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
性を良好にするとともにビード形状、外観を良好にす
る。４０％未満ではその効果がなく、７０％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 を４０〜７０％に制限する。
べる。ＣａＦ2 はスラグの塩基度を上げ、溶接金属中の
Ｏを著しく低減し靱性を良好にする効果がある。又、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
性を良好にするとともにビード形状、外観を良好にす
る。４０％未満ではその効果がなく、７０％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 を４０〜７０％に制限する。
【００２２】ＣａＯは強塩基性成分でＣａＦ2 と共に溶
接金属中のＯ低減に有効である。また、耐火性の大きい
成分であり、融点の低いＣａＦ2 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なく、３０％を超えると
フラックスが溶け難くビード表面が平滑さを失い、また
アンダーカット等の溶接欠陥が発生する。従ってＣａＯ
を１０〜３０％に制限する。
接金属中のＯ低減に有効である。また、耐火性の大きい
成分であり、融点の低いＣａＦ2 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なく、３０％を超えると
フラックスが溶け難くビード表面が平滑さを失い、また
アンダーカット等の溶接欠陥が発生する。従ってＣａＯ
を１０〜３０％に制限する。
【００２３】Ａｌ2 Ｏ3 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
果は特に多層盛溶接に用いる時に重要であり、ビードど
うしのなじみが良好となりスラグ巻き込み、アンダーカ
ット等の欠陥の発生を防止する。１０％未満では効果が
なく、２０％を超えるとスラグ巻き込みや、アンダーカ
ットが生じやすくなる。従ってＡｌ2 Ｏ3 を１０〜２０
％に制限する。
を調整し、ビード形状を整えるのに有効である。この効
果は特に多層盛溶接に用いる時に重要であり、ビードど
うしのなじみが良好となりスラグ巻き込み、アンダーカ
ット等の欠陥の発生を防止する。１０％未満では効果が
なく、２０％を超えるとスラグ巻き込みや、アンダーカ
ットが生じやすくなる。従ってＡｌ2 Ｏ3 を１０〜２０
％に制限する。
【００２４】ＭｇＯはＣａＯと同様に強塩基性成分で溶
接金属中のＯ低減に有効である。また、耐火性の大きい
成分であり、融点の低いＣａＦ2 を含有するフラックス
の溶融特性を調整し、ビード波形を整えビード外観改善
に有効である。５％未満ではその効果がなく、１０％を
超えてもその効果に大差なく、フラックスが溶け難く溶
融不良等の溶接欠陥が発生する。従ってＣａＯを５〜１
０％に制限する。
接金属中のＯ低減に有効である。また、耐火性の大きい
成分であり、融点の低いＣａＦ2 を含有するフラックス
の溶融特性を調整し、ビード波形を整えビード外観改善
に有効である。５％未満ではその効果がなく、１０％を
超えてもその効果に大差なく、フラックスが溶け難く溶
融不良等の溶接欠陥が発生する。従ってＣａＯを５〜１
０％に制限する。
【００２５】脱酸剤のＡｌの添加方法は本発明の重要な
条件であり、特に粒度を微細に管理したＦｅ−Ａｌとし
て添加することで溶接金属のＯ、Ｓｉを減少する効果が
ある。粒度が１０５μｍ以上のＦｅ−Ａｌでは１０５μ
ｍ未満のＦｅ−Ａｌに比べ脱酸効率が悪く、溶接金属の
Ｏ及びＳｉが増加する。所定の粒度に管理したＦｅ−Ａ
ｌがＡｌ単体に換算して０．５％以下では脱酸が十分に
なされず、ブローホール等の溶接欠陥が発生し、１．４
％を超えるとＳｉが増加し溶接金属の靱性が劣化する。
従って１０５μｍ未満のＦｅ−ＡｌをＡｌ単体に換算し
て０．５〜１．４％に制限する。
条件であり、特に粒度を微細に管理したＦｅ−Ａｌとし
て添加することで溶接金属のＯ、Ｓｉを減少する効果が
ある。粒度が１０５μｍ以上のＦｅ−Ａｌでは１０５μ
ｍ未満のＦｅ−Ａｌに比べ脱酸効率が悪く、溶接金属の
Ｏ及びＳｉが増加する。所定の粒度に管理したＦｅ−Ａ
ｌがＡｌ単体に換算して０．５％以下では脱酸が十分に
なされず、ブローホール等の溶接欠陥が発生し、１．４
％を超えるとＳｉが増加し溶接金属の靱性が劣化する。
従って１０５μｍ未満のＦｅ−ＡｌをＡｌ単体に換算し
て０．５〜１．４％に制限する。
【００２６】原料は単独物質と共に上記成分を含有する
化合物、鉱石あるいは溶融形フラックス等で添加するこ
とができる。例えば用いる原料として、ＣａＦ2 は蛍
石、溶融形フラックス等、ＣａＯは炭酸石灰、溶融形フ
ラックス等、ＭｇＯはマグネシアクリンカー、溶融型フ
ラックス等、Ａｌ2 Ｏ3 はアルミナ、溶融形フラックス
等である。また、必須成分のほかに酸化消耗する成分を
調整するために金属粉、合金粉等や脱酸剤等を配合する
ことができる。
化合物、鉱石あるいは溶融形フラックス等で添加するこ
とができる。例えば用いる原料として、ＣａＦ2 は蛍
石、溶融形フラックス等、ＣａＯは炭酸石灰、溶融形フ
ラックス等、ＭｇＯはマグネシアクリンカー、溶融型フ
ラックス等、Ａｌ2 Ｏ3 はアルミナ、溶融形フラックス
等である。また、必須成分のほかに酸化消耗する成分を
調整するために金属粉、合金粉等や脱酸剤等を配合する
ことができる。
【００２７】
【実施例】以下に本発明溶接方法の効果を実施例により
説明する。実験に供したワイヤは真空溶解炉にて溶解
し、鍛造、圧延および線引きを行い、径を３．２ｍｍに
作製した。ワイヤの組成を表１に示すが、Ｗ１〜Ｗ５は
本発明に用いたワイヤ、Ｗ６〜Ｗ１０は比較例に用いた
ワイヤである。
説明する。実験に供したワイヤは真空溶解炉にて溶解
し、鍛造、圧延および線引きを行い、径を３．２ｍｍに
作製した。ワイヤの組成を表１に示すが、Ｗ１〜Ｗ５は
本発明に用いたワイヤ、Ｗ６〜Ｗ１０は比較例に用いた
ワイヤである。
【００２８】
【表１】
【００２９】実験に供したボンドフラックスは通常のフ
ラックス原料として用いられる鉱石粉、複合化合物等を
混合、攪はん後、水ガラスを用いて造粒し、４００℃で
２時間焼成して作製した。フラックスの組成を表２に示
すが、Ｆ１〜Ｆ５は本発明用に用いたフラックス、Ｆ６
〜Ｆ１０は比較例に用いたものである。
ラックス原料として用いられる鉱石粉、複合化合物等を
混合、攪はん後、水ガラスを用いて造粒し、４００℃で
２時間焼成して作製した。フラックスの組成を表２に示
すが、Ｆ１〜Ｆ５は本発明用に用いたフラックス、Ｆ６
〜Ｆ１０は比較例に用いたものである。
【００３０】
【表２】
【００３１】表１のワイヤと表２のフラックスとを組み
合わせ、表３に示す供試母材を用い、図１に示すような
開先（厚さ：Ｔ＝２０ｍｍ、開先角度：θ＝３０゜、ル
−トギャップ：１５ｍｍ）を形成して表４に示す溶接条
件で潜弧溶接を実施した後、溶接金属の健全性をＸ線透
過試験で確認した。得られた溶接金属を７２０℃、２時
間の後熱処理をした後、６００℃、２２Ｎ／ｍｍ2 の応
力でクリ−プ破断試験および試験温度０、−２０℃での
２ｍｍＶノッチ衝撃試験を行った。表５にワイヤとフラ
ックスとの組み合わせ及びその溶接金属の確性試験結
果、表６および表７に溶接金属の化学成分を示す。溶接
作業性試験は各パスの溶接後に判定を行った。
合わせ、表３に示す供試母材を用い、図１に示すような
開先（厚さ：Ｔ＝２０ｍｍ、開先角度：θ＝３０゜、ル
−トギャップ：１５ｍｍ）を形成して表４に示す溶接条
件で潜弧溶接を実施した後、溶接金属の健全性をＸ線透
過試験で確認した。得られた溶接金属を７２０℃、２時
間の後熱処理をした後、６００℃、２２Ｎ／ｍｍ2 の応
力でクリ−プ破断試験および試験温度０、−２０℃での
２ｍｍＶノッチ衝撃試験を行った。表５にワイヤとフラ
ックスとの組み合わせ及びその溶接金属の確性試験結
果、表６および表７に溶接金属の化学成分を示す。溶接
作業性試験は各パスの溶接後に判定を行った。
【００３２】
【表３】
【００３３】
【表４】
【００３４】
【表５】
【００３５】
【表６】
【００３６】
【表７】
【００３７】本発明例のＮｏ．１〜Ｎｏ．８は優れた溶
接作業性及び溶接金属が得られたがＮｏ．９はワイヤ中
のＣ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎの不足、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉの過
多、Ｎｏ．１０はワイヤ中のＭｎ、Ｎｂが不足し、Ｗ、
Ｎ、Ｏ、Ｂが過多、Ｎｏ．１１はワイヤ中のＶ、Ｗ、Ｎ
ｉが不足し、Ｃ、Ｃｒが過多、Ｎｏ．１２はワイヤ中の
Ｓｉ、Ｎが過多、Ｎｏ．１３はワイヤ中のＭｏ、Ｎｂ、
Ｖ、Ｃｕ＋Ｃｏが過多である。
接作業性及び溶接金属が得られたがＮｏ．９はワイヤ中
のＣ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎの不足、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉの過
多、Ｎｏ．１０はワイヤ中のＭｎ、Ｎｂが不足し、Ｗ、
Ｎ、Ｏ、Ｂが過多、Ｎｏ．１１はワイヤ中のＶ、Ｗ、Ｎ
ｉが不足し、Ｃ、Ｃｒが過多、Ｎｏ．１２はワイヤ中の
Ｓｉ、Ｎが過多、Ｎｏ．１３はワイヤ中のＭｏ、Ｎｂ、
Ｖ、Ｃｕ＋Ｃｏが過多である。
【００３８】Ｎｏ．１４はフラックス中のＣａＦ2 が不
足し、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｆｅ−Ａｌが過多、Ｎｏ．１５及び
Ｎｏ．１９はフラックス中のＭｇＯが不足し、ＣａＯが
過多、Ｎｏ．１６及びＮｏ．２０はフラックス中のＣａ
Ｏ、Ｆｅ−Ａｌが不足し、ＣａＦ2 が過多、Ｎｏ．１７
はフラックス中のＡｌ2 Ｏ3 が不足し、ＭｇＯが過多
で、Ｎｏ．１８はフラックス中のＦｅ−Ａｌの粒度が１
０５μｍ以上の粗粒である。
足し、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｆｅ−Ａｌが過多、Ｎｏ．１５及び
Ｎｏ．１９はフラックス中のＭｇＯが不足し、ＣａＯが
過多、Ｎｏ．１６及びＮｏ．２０はフラックス中のＣａ
Ｏ、Ｆｅ−Ａｌが不足し、ＣａＦ2 が過多、Ｎｏ．１７
はフラックス中のＡｌ2 Ｏ3 が不足し、ＭｇＯが過多
で、Ｎｏ．１８はフラックス中のＦｅ−Ａｌの粒度が１
０５μｍ以上の粗粒である。
【００３９】Ｎｏ．２１はワイヤ中のＭｎ、Ｎｂが不足
し、Ｗ、Ｎ、Ｏ、Ｂが過多でフラックス中のＣａＦ2 が
不足し、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｆｅ−Ａｌが過多、Ｎｏ．２２は
ワイヤ中のＳｉ、Ｎが過多で、フラックス中のＣａＯ、
Ｆｅ−Ａｌが不足しているというその個々の理由により
溶接作業性不良、機械的性能の劣化、ブローホールの発
生等の問題点が認められた。
し、Ｗ、Ｎ、Ｏ、Ｂが過多でフラックス中のＣａＦ2 が
不足し、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｆｅ−Ａｌが過多、Ｎｏ．２２は
ワイヤ中のＳｉ、Ｎが過多で、フラックス中のＣａＯ、
Ｆｅ−Ａｌが不足しているというその個々の理由により
溶接作業性不良、機械的性能の劣化、ブローホールの発
生等の問題点が認められた。
【００４０】
【発明の効果】本発明は従来の９〜１２％Ｃｒ鋼用潜弧
溶接材料と比較して、溶接金属の高温クリープ強度と靱
性を著しく高めたものであり、溶接性、耐割れ性等の特
性も優れている。表４に示したように溶接材料の組み合
わせが本発明の要件を満たすものは、本発明の要件を満
たさないもの（比較例）と較べて溶接金属の高温特性、
靱性ばかりでなく、溶接性、耐割れ性に優れていること
は明らかである。各種発電ボイラ、化学圧力容器等に使
用される９〜１２％Ｃｒ系鋼を溶接する場合に本発明に
係わる溶接材料を使用することにより、溶接継手の信頼
性を大幅に向上することができる。
溶接材料と比較して、溶接金属の高温クリープ強度と靱
性を著しく高めたものであり、溶接性、耐割れ性等の特
性も優れている。表４に示したように溶接材料の組み合
わせが本発明の要件を満たすものは、本発明の要件を満
たさないもの（比較例）と較べて溶接金属の高温特性、
靱性ばかりでなく、溶接性、耐割れ性に優れていること
は明らかである。各種発電ボイラ、化学圧力容器等に使
用される９〜１２％Ｃｒ系鋼を溶接する場合に本発明に
係わる溶接材料を使用することにより、溶接継手の信頼
性を大幅に向上することができる。
【図１】実施例に用いた溶接部の開先形状を示す断面図
１ 被溶接材料 ２ 裏当材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０２ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０２Ｚ 38/48 38/48 38/54 38/54 (72)発明者 森本 裕 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
Claims (3)
- 【請求項１】 ワイヤ全重量に対し重量比で、 Ｃ ：０．０３〜０．１２％、 Ｍｎ：０．３〜１．５％、 Ｃｒ：８〜１３％、 Ｍｏ：０．３〜１．０％、 Ｎｂ：０．０１〜０．１５％、 Ｖ ：０．１０〜０．４０％、 Ｗ ：０．５〜３．０％、 Ｎｉ：０．０５〜１．２％、 Ｎ ：０．０１〜０．０８％ を含有し、且つ Ｓｉ：０．１０％以下、 Ｏ ：０．０１５％以下、 に規制し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなるワ
イヤと、フラックス全重量に対し重量比で、 ＣａＦ2 ：４０〜７０％、 ＣａＯ：１０〜３０％、 Ａｌ2 Ｏ3 ：１０〜２０％、 ＭｇＯ：５〜１０％ 粒度が１０５μｍ未満のＦｅ−ＡｌをＡｌ単体に換算し
て０．５〜１．４％からなる焼成型フラックスとを組み
合わせることを特徴とする高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用
潜弧溶接方法。 - 【請求項２】 重量比で、ワイヤに、 Ｃｕ又はＣｏの少なくとも一方：１．０〜５．０％ を含有することを特徴とする請求項１記載の高Ｃｒフェ
ライト系耐熱鋼用潜弧溶接方法。 - 【請求項３】 重量比で、ワイヤに、 Ｂ ：０．０００１〜０．００５％ を含有することを特徴とする請求項１、２記載の高Ｃｒ
フェライト系耐熱鋼用潜弧溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11422997A JPH10291090A (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用潜弧溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11422997A JPH10291090A (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用潜弧溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10291090A true JPH10291090A (ja) | 1998-11-04 |
Family
ID=14632486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11422997A Withdrawn JPH10291090A (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用潜弧溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10291090A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112372118A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-02-19 | 南京钢铁股份有限公司 | 低Mo耐火钢的埋弧焊接方法 |
| EP3795709A1 (en) * | 2019-09-20 | 2021-03-24 | Lincoln Global, Inc. | High chromium creep resistant weld metal for arc welding of thin walled steel members |
| EP3795708A1 (en) * | 2019-09-20 | 2021-03-24 | Lincoln Global, Inc. | High chromium creep resistant weld metal for arc welding of thick walled steel members |
-
1997
- 1997-04-17 JP JP11422997A patent/JPH10291090A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3795709A1 (en) * | 2019-09-20 | 2021-03-24 | Lincoln Global, Inc. | High chromium creep resistant weld metal for arc welding of thin walled steel members |
| EP3795708A1 (en) * | 2019-09-20 | 2021-03-24 | Lincoln Global, Inc. | High chromium creep resistant weld metal for arc welding of thick walled steel members |
| US11772206B2 (en) | 2019-09-20 | 2023-10-03 | Lincoln Global, Inc. | High chromium creep resistant weld metal for arc welding of thin walled steel members |
| US11772207B2 (en) | 2019-09-20 | 2023-10-03 | Lincoln Global, Inc. | High chromium creep resistant weld metal for arc welding of thick walled steel members |
| CN112372118A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-02-19 | 南京钢铁股份有限公司 | 低Mo耐火钢的埋弧焊接方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040706 |