JPH11170084A - Ｎｉ基高Ｃｒ合金用溶加材 - Google Patents
Ｎｉ基高Ｃｒ合金用溶加材Info
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- JPH11170084A JPH11170084A JP9340975A JP34097597A JPH11170084A JP H11170084 A JPH11170084 A JP H11170084A JP 9340975 A JP9340975 A JP 9340975A JP 34097597 A JP34097597 A JP 34097597A JP H11170084 A JPH11170084 A JP H11170084A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｎｉ基高Ｃｒ合金の溶接用溶加材に関する。
【解決手段】 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％、（但し、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、さらに不可避的不純物と
して、Ｃｏ：０．１％以下、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：
０．０１５％以下、Ｏ：０．１％以下、Ｎ：０．００５
％を超え０．０３％未満を含み、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。
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％、（但し、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、さらに不可避的不純物と
して、Ｃｏ：０．１％以下、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：
０．０１５％以下、Ｏ：０．１％以下、Ｎ：０．００５
％を超え０．０３％未満を含み、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。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】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
は高温引張延性、耐溶接割れ性に優れた溶着金属を得る
溶加材に関する。
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
は高温引張延性、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。なお、以下組成を
示す％は重量％を示す。
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。なお、以下組成を
示す％は重量％を示す。
【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 Mechanical
Engineers ; ASME ）のＡＳＭＥボイラ及び圧力容器規
程（ASME Boiler andPressure Vessel Code ;以下、Ａ
ＳＭＥ 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 Mechanical
Engineers ; ASME ）のＡＳＭＥボイラ及び圧力容器規
程（ASME Boiler andPressure Vessel Code ;以下、Ａ
ＳＭＥ 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】６９０合金母材の組成である表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Ｍｏ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｔｉおよび
Ａｌ＋Ｔｉ含有量に制限を加えている。この他、ＡＳＭ
Ｅ 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
的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およそ、Ｃｏ：０．０５％、Ｏ：
０．００４％、Ｎ：０．００２％である。
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Ｍｏ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｔｉおよび
Ａｌ＋Ｔｉ含有量に制限を加えている。この他、ＡＳＭ
Ｅ 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
的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およそ、Ｃｏ：０．０５％、Ｏ：
０．００４％、Ｎ：０．００２％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】しかしながら、前述のような３００〜３５
０℃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／ｍｍ2 未満という低い
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。
０℃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／ｍｍ2 未満という低い
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】本出願人は先に上記技術水準に鑑み、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案した。（特願
平６−３２７２０２号）該溶加材は重量％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％、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、さらに不可避的不純
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：０．０
３〜０．３％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。し
かしながら、このＮｉ基高Ｃｒ合金用溶加材はＮ量の点
で高温延性がやや低下する傾向にあった。
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案した。（特願
平６−３２７２０２号）該溶加材は重量％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％、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、さらに不可避的不純
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：０．０
３〜０．３％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。し
かしながら、このＮｉ基高Ｃｒ合金用溶加材はＮ量の点
で高温延性がやや低下する傾向にあった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】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６
９０合金などＮｉ基高Ｃｒ合金の溶接に用いられ、高温
引張延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。
に鑑みてなされたものであり、その目的はインコネル６
９０合金などＮｉ基高Ｃｒ合金の溶接に用いられ、高温
引張延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。
【００１１】
【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。さら
に、γマトリックス相の固溶強化元素とてし、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、Ｔｉ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。
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。さら
に、γマトリックス相の固溶強化元素とてし、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、Ｔｉ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】本発明は上記知見に基づいて完成されたも
のであって、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％（但し、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、さらに不可避的不純物と
して、Ｃｏ：０．１％以下、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：
０．０１５％以下、Ｏ：０．１％以下、Ｎ：０．００５
％を超え０．０３％未満を含み、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。
のであって、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％（但し、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、さらに不可避的不純物と
して、Ｃｏ：０．１％以下、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：
０．０１５％以下、Ｏ：０．１％以下、Ｎ：０．００５
％を超え０．０３％未満を含み、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。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。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。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。
成分の作用及びその含有量の限定理由を説明する。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。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。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。
【００１４】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％を超えると溶加
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。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。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。Ｎｂは
炭窒化物形成元素で引張強度を向上させるだ、Ｎｂ量の
増加はワイヤ加工性を損なうのでＮｂ量は０％を超え
０．１％以下とした。
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％を超えると溶加
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。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。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。Ｎｂは
炭窒化物形成元素で引張強度を向上させるだ、Ｎｂ量の
増加はワイヤ加工性を損なうのでＮｂ量は０％を超え
０．１％以下とした。
【００１５】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。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。
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。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。
【００１６】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。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／又はＶを添加して高
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／又
はＶを０．０５〜０．５％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。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／又はＶを添加して高
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／又
はＶを０．０５〜０．５％とした。
【００１７】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。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。ＳはＰと同じようにＮ
ｉ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。Ｏは溶加材
の溶製中に大気から侵入する不可避的不純物であり、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。
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。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。ＳはＰと同じようにＮ
ｉ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。Ｏは溶加材
の溶製中に大気から侵入する不可避的不純物であり、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。
【００１８】ＮはＯと同じように不可避的不純物であ
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％を
超えると高温延性が低下する。一方、０．００５％未満
ではその効果が小さいので、Ｎは０．００５％を超え
０．０３％未満とした。
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％を
超えると高温延性が低下する。一方、０．００５％未満
ではその効果が小さいので、Ｎは０．００５％を超え
０．０３％未満とした。
【００１９】
【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、バレストレイント試験による溶接割れ試験を行
った。
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、バレストレイント試験による溶接割れ試験を行
った。
【００２０】母材としは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、ＳＵＳ
３０４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。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ＳＵＳ３０４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１７０〜１８０
Ａ、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 Ｚ３１１１Ａ２号（試験片の平
行部の直径６ｍｍ）引張試験片と板厚５ｍｍ、幅５０ｍ
ｍ、長さ１５０ｍｍの溶接割れ試験片を機械加工により
採取した。その後、ＪＩＳＺ２２４１（金属材料引張試
験方法）に準じて引張試験及び溶接割れ試験を行った。
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、ＳＵＳ
３０４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。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ＳＵＳ３０４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１７０〜１８０
Ａ、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 Ｚ３１１１Ａ２号（試験片の平
行部の直径６ｍｍ）引張試験片と板厚５ｍｍ、幅５０ｍ
ｍ、長さ１５０ｍｍの溶接割れ試験片を機械加工により
採取した。その後、ＪＩＳＺ２２４１（金属材料引張試
験方法）に準じて引張試験及び溶接割れ試験を行った。
【００２１】比較例及び実施例で用いた溶加材の組成を
表３に示し、各試験の結果を表４に示す。表４は溶着金
属の引張試験における引張強さ（σｕ）、０．２％耐力
（σｙ）、伸び（ＥＬ）、絞り（ＲＡ）及び溶接割れ試
験における割れ長さ（負荷歪ε＝５％時の最大割れ長
さ）を示す。
表３に示し、各試験の結果を表４に示す。表４は溶着金
属の引張試験における引張強さ（σｕ）、０．２％耐力
（σｙ）、伸び（ＥＬ）、絞り（ＲＡ）及び溶接割れ試
験における割れ長さ（負荷歪ε＝５％時の最大割れ長
さ）を示す。
【００２２】
【表３】
【００２３】
【表４】
【００２４】これらの結果から、本発明の溶加材を用い
たものは、常温及び３５０℃の高温強度が比較材に比べ
て優れている。しかし、溶接割れ感受性は比較材とほぼ
同等であり、溶接割れ感受性を高めることなく、高温強
度及び高温引張延性をあげることができることがわか
る。
たものは、常温及び３５０℃の高温強度が比較材に比べ
て優れている。しかし、溶接割れ感受性は比較材とほぼ
同等であり、溶接割れ感受性を高めることなく、高温強
度及び高温引張延性をあげることができることがわか
る。
【００２５】
【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
十分でなかった。本発明の溶加材は前述のように、ＡＳ
ＭＥ 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的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、ＡＳＭＥ
Ｃｏｄｅ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／ｍｍ2 未満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５００Ｎ
／ｍｍ2 以上の高温引張強度及び良好な高温引張延性が
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
十分でなかった。本発明の溶加材は前述のように、ＡＳ
ＭＥ 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的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、ＡＳＭＥ
Ｃｏｄｅ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／ｍｍ2 未満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５００Ｎ
／ｍｍ2 以上の高温引張強度及び良好な高温引張延性が
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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 19/05 Ｇ２１Ｄ 1/00 ＧＤＰＳ
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％、（但し、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、さらに不可避的不純物と
して、Ｃｏ：０．１％以下、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：
０．０１５％以下、Ｏ：０．１％以下、Ｎ：０．００５
％を超え０．０３％未満を含み、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 |
|---|---|---|---|
| JP34097597A JP3382834B2 (ja) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | Ｎｉ基高Ｃｒ合金用溶加材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34097597A JP3382834B2 (ja) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | Ｎｉ基高Ｃｒ合金用溶加材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11170084A true JPH11170084A (ja) | 1999-06-29 |
| JP3382834B2 JP3382834B2 (ja) | 2003-03-04 |
Family
ID=18342048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34097597A Expired - Lifetime JP3382834B2 (ja) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | Ｎｉ基高Ｃｒ合金用溶加材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3382834B2 (ja) |
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 |
| JP2011121088A (ja) * | 2009-12-10 | 2011-06-23 | Kobe Steel Ltd | 耐割れ性に優れたＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金系溶接金属 |
| JP2013522465A (ja) * | 2010-03-16 | 2013-06-13 | オウトクンプ ファオデーエム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | ニッケル・クロム・コバルト・モリブデン合金 |
| US9011764B2 (en) | 2010-03-16 | 2015-04-21 | VDM Metals GmbH | Nickel-chromium-cobalt-molybdenum alloy |
| CN109136652A (zh) * | 2017-06-15 | 2019-01-04 | 宝钢特钢有限公司 | 核电关键设备用镍基合金大截面棒材及其制造方法 |
| CN109825784A (zh) * | 2017-11-23 | 2019-05-31 | 北京科技大学 | 一种提高gh3690合金中温拉伸塑性的热处理方法 |
| WO2020248878A1 (zh) * | 2019-06-13 | 2020-12-17 | 江苏大学 | 800H合金焊接用Fe-Ni基合金焊丝及其制备方法、800H合金的焊接方法 |
| CN112222674A (zh) * | 2020-09-23 | 2021-01-15 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种TiAl与镍基高温合金钎焊用高熵合金及制备方法 |
-
1997
- 1997-12-11 JP JP34097597A patent/JP3382834B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (11)
| 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 |
| JP2011121088A (ja) * | 2009-12-10 | 2011-06-23 | Kobe Steel Ltd | 耐割れ性に優れたＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金系溶接金属 |
| JP2013522465A (ja) * | 2010-03-16 | 2013-06-13 | オウトクンプ ファオデーエム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | ニッケル・クロム・コバルト・モリブデン合金 |
| US9011764B2 (en) | 2010-03-16 | 2015-04-21 | VDM Metals GmbH | Nickel-chromium-cobalt-molybdenum alloy |
| CN109136652A (zh) * | 2017-06-15 | 2019-01-04 | 宝钢特钢有限公司 | 核电关键设备用镍基合金大截面棒材及其制造方法 |
| CN109825784A (zh) * | 2017-11-23 | 2019-05-31 | 北京科技大学 | 一种提高gh3690合金中温拉伸塑性的热处理方法 |
| WO2020248878A1 (zh) * | 2019-06-13 | 2020-12-17 | 江苏大学 | 800H合金焊接用Fe-Ni基合金焊丝及其制备方法、800H合金的焊接方法 |
| CN112222674A (zh) * | 2020-09-23 | 2021-01-15 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种TiAl与镍基高温合金钎焊用高熵合金及制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3382834B2 (ja) | 2003-03-04 |
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