JPH11226738A - 高Crフェライト系耐熱鋼の溶接方法及びその溶接鋼管の製造方法 - Google Patents
高Crフェライト系耐熱鋼の溶接方法及びその溶接鋼管の製造方法Info
- Publication number
- JPH11226738A JPH11226738A JP3136798A JP3136798A JPH11226738A JP H11226738 A JPH11226738 A JP H11226738A JP 3136798 A JP3136798 A JP 3136798A JP 3136798 A JP3136798 A JP 3136798A JP H11226738 A JPH11226738 A JP H11226738A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- less
- welding
- welded
- steel
- temperature
- 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
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
材並に向上させることが可能な、高Crフェライト系耐
熱鋼の溶接方法及びその溶接鋼管の製造方法を提供す
る。 【解決手段】高Crフェライト系耐熱鋼母材を溶接する
方法において、重量%で、C:0.2%以下と、Si:
0.9%以下と、Mn:1.5%以下と、Cr:8〜1
3%と、Mo:0.05〜1.2%と、W:0.3〜3
%と、Nb:0.02〜0.15%と、V:0.1〜
0.4%とを含有し、かつ、(Mo%+1/2W%):
0.5〜2%を満たす溶接金属となる溶接材料を用い
て、前記母材を溶接した後に、溶接部部材全体もしくは
溶接部近傍に対し、焼きならし及び焼き戻しの熱処理を
施すことを特徴とする。
Description
ントの再熱蒸気管もしくは管寄せ等としての高温大径溶
接鋼管又は主蒸気管等としての高温配管に使用される、
高Crフェライト系耐熱鋼の溶接部のクリープ破断特性
および靭性を改善する溶接方法及びその溶接鋼管の製造
方法に関する。
温・高圧条件の下で使用されるため、これまで、2.2
5%Cr−1%Mo鋼に代表されるCr−Mo鋼や18
−8系オーステナイト系ステンレス鋼等の耐熱鋼の中か
ら、目的に応じて好ましい材料が選択されてきた。
JIS G3458 配管用合金鋼鋼管ではSTPA2
4として、またJIS G4109 ボイラ及び圧力容
器用クロムモリブデン鋼鋼板ではSCMV4として規格
化されている。この鋼は優れた経済性のみならず溶接
性、信頼性も高く、豊富な実績を有している。
必ずしも十分ではなく、また、Cr量が低いため、耐酸
化性あるいは耐水蒸気酸化性の点でも使用環境を考慮す
ると十分とは言えず、使用温度としては、550℃が実
質的な上限温度となっている。
8−8系ステンレス鋼は、600℃以上の温度において
も高い高温強度を有し、JIS G3463 ボイラ・
熱交換器用ステンレス鋼鋼管 SUS304TBとして
規格化されている。
性、耐酸化性、耐水蒸気酸化性も良好であり、さらに高
温において長時間曝された後も高い靭性を有するため、
使い易い材料とされておりこの鋼も実績は豊富である。
しかし、オーステナイト系ステンレス鋼は熱膨張係数が
大きいこと、応力腐食割れ感受性がCr−Mo鋼のよう
なフェライト系の耐熱鋼に比較して高いこと、また、材
料価格が高価であること等の欠点を有している。こうし
た既存の材料の欠点を解決するために、高温強度を向上
させる目的でNb,Vを含有したフェライト系の材料で
ある9%Cr−1%Mo鋼が開発されている。この鋼
は、600℃においてもオーステナイト系ステンレス鋼
に匹敵する高温強度を有するとともに、熱膨張係数が小
さい、耐力が高い、応力腐食割れが起きにくい、耐酸化
性に優れる等の長所を有する。この9%Cr−1%Mo
鋼は、既にASTM規格 A213 T91/A219
P91あるいはA387−91として規格化され、経
済的な材料として普及しつつある。
所を生かしつつ、高温強度、耐酸化性、耐水蒸気酸化性
を改善した鋼として、Cr量を12%程度に上げた高ク
ロム系耐熱鋼が、ボイラーの伝熱用鋼管を主たる使用対
象として多数開発された。たとえば、特開昭63−76
854号公報、特開平3−97832号公報、特開平5
−311345号公報等に開示された技術がある。これ
らはいずれも600℃以上の高温環境下においても十分
な強度を持ち、耐酸化性、耐水蒸気酸化性にも優れた鋼
とされている。
耐熱鋼は、溶接した場合、溶接熱影響部に軟化を生ず
る。このため溶接継手部のクリープ破断試験を実施する
と、実際の使用環境に近い高温長時間側の試験条件で
は、溶接熱影響部の軟化域で破断が起こり、溶接継手部
のクリープ破断強度は母材のそれと比較して低下するこ
とが知られている。特に、火力発電プラントの再熱蒸気
管や管寄せ等として使用される高温大径厚肉溶接鋼管等
では、縦シーム溶接部が存在し、溶接継手部のクリープ
破断強度の低下は特に問題となる。また、鋼管の周溶接
部や配管同士の溶接部においても、溶接継手のクリープ
破断強度が問題となる。
る際には、溶接継手部のクリープ破断強度の低下を考慮
して材料全体を厚肉化せざるを得ず、高Crフェライト
系耐熱鋼自体の優れたクリープ破断強度そのものを十分
に生かし切れない。
軟化の発生を防止する発明がいくつかなされているが、
その多くは熱処理方法による改善である。例えば、特公
平6−92616号公報は、変態点以上の局部加熱を伴
う溶接や熱間曲げ加工が実施されるCr−Mo鋼におい
て、焼きならし後の焼き戻し処理温度を、材料のA1変
態点よりも150℃低い温度以下で行い、溶接もしくは
熱間加工後に、更に上記変態点より100℃低い温度以
上で後熱処理する方法に関するものである。
継手部のクリープ破断強度を向上させる方法として、特
公平7−94070号公報が開示されている。この発明
は、配管同士を溶接した後に、溶接部近傍を焼きならし
及び焼き戻し処理を行い、溶接した部材の熱影響部に生
ずる軟化部を、応力集中部より離れた位置に移動させる
方法である。
2616号公報の発明においては、溶接熱影響部におい
て顕著に出現する局部軟化は改善されるものの、溶接熱
影響部の硬さは依然として母材の鋼よりも低く、溶接継
手部のクリープ破断強度は母材の水準には至らないもの
と推察される。
の場合、熱影響部は再度焼きならし−焼き戻し処理が施
されるため、溶接熱影響部の硬さは母材の鋼の水準にま
で回復し、したがってクリープ破断強度も母材の水準に
あることが窺える。
ら、母材の鋼と当該溶接熱影響部に加え、溶接金属部が
含まれており、これらが一体となって、所要の特性を有
しなければならない。しかしこれらの発明においては、
溶接金属部についての検討はなされていない。本発明者
らは、高Crフェライト系耐熱鋼において、溶接熱影響
部に生じる軟化も問題であり、その改善を必要とする
が、一方通常用いられている溶接材料で溶接し、溶接継
手部のクリープ破断試験を実施すると、母材よりも低い
破断強度で溶接金属部で破断し、溶接金属のクリープ破
断強度が問題となることを知見している。これは、この
高Crフェライト系耐熱鋼用の溶接材料が、溶接後応力
除去焼鈍した状態のままで使用されることを前提とした
ものであり、母材と同様の熱処理、すなわち焼ならし−
焼戻し処理を受けることを想定して成分設計されたもの
ではないためである。また、Crを8%以上含有する高
Crフェライト系耐熱鋼用の溶接金属は、通常の溶接
後、応力除去焼鈍後では靭性が低く、その改善も課題で
あったが、溶接後、溶接部を焼きならし焼戻しを実施す
ることにより、溶接金属の靭性を改善することが可能と
なることを見出した。
ために、溶接継手部のクリープ破断強度および靭性を母
材並に向上させることが可能な、高Crフェライト系耐
熱鋼の溶接方法及びその溶接鋼管の製造方法を提供する
ことにある。
達成するために、本発明は以下に示す手段を用いてい
る。 (1)本発明の方法は、重量%で、C:0.2%以下
と、Si:0.9%以下と、Mn:1.5%以下と、C
r:8〜13%と、Mo:0.05〜1.2%と、W:
0.3〜3%と、Nb:0.02〜0.15%と、V:
0.1〜0.4%と、Cu:2%以下と、Ni:1%以
下と、Co:3%以下と、N:0.02〜0.15%
と、B:0.001〜0.01%と、Ca:0.005
%以下とを含有し、かつ、(Mo%+1/2W%):
0.5〜2%を満たし、残部Fe及び不可避的不純物か
らなる母材を溶接する方法において、重量%で、C:
0.2%以下と、Si:0.9%以下と、Mn:1.5
%以下と、Cr:8〜13%と、Mo:0.05〜1.
2%と、W:0.3〜3%と、Nb:0.02〜0.1
5%と、V:0.1〜0.4%とを含有し、かつ、(M
o%+1/2W%):0.5〜2%を満たす溶接金属と
なる溶接材料を用いて、前記母材を溶接した後に、溶接
部部材全体もしくは溶接部近傍に対し、焼きならし及び
焼き戻しの熱処理を施すことを特徴とする、溶接部のク
リープ破断特性および靭性に優れた高Crフェライト系
耐熱鋼の溶接方法である。 (2)本発明の方法は、前記熱処理後に、さらに応力除
去焼鈍の熱処理を行うことを特徴とする、上記(1)に
記載の溶接部のクリープ破断特性および靭性に優れた高
Crフェライト系耐熱鋼の溶接方法である。
理を1000〜1150℃の温度で行い、前記焼き戻し
処理を700℃〜Ac1 変態点の温度で行うことを特徴
とする、上記(1)または(2)に記載の溶接部のクリ
ープ破断特性および靭性に優れた高Crフェライト系耐
熱鋼の溶接方法である。 (4)本発明の方法は、前記応力除去焼鈍処理を700
〜760℃の温度で行うことを特徴とする、上記(2)
または(3)に記載の溶接部のクリープ破断特性および
靭性に優れた高Crフェライト系耐熱鋼の溶接方法であ
る。
0.2%以下と、Si:0.9%以下と、Mn:1.5
%以下と、Cr:8〜13%と、Mo:0.05〜1.
2%と、W:0.3〜3%と、Nb:0.02〜0.1
5%と、V:0.1〜0.4%と、Cu:2%以下と、
Ni:1%以下と、Co:3%以下と、N:0.02〜
0.15%と、B:0.001〜0.01%と、Ca:
0.005%以下とを含有し、かつ、(Mo%+1/2
W%):0.5〜2%を満たし、残部Fe及び不可避的
不純物からなる母材の鋼板を用いて管状部材を製造する
方法において、前記母材鋼板を熱間または冷間曲げ加工
により管状に成形し、重量%で、C:0.2%以下と、
Si:0.9%以下と、Mn:1.5%以下と、Cr:
8〜13%と、Mo:0.05〜1.2%と、W:0.
3〜3%と、Nb:0.02〜0.15%と、V:0.
1〜0.4%とを含有し、かつ、(Mo%+1/2W
%):0.5〜2%を満たす溶接金属となる溶接材料を
用いて、継目部を溶接した後に、この鋼材に対して、下
記(a)、(b)、(c)から選択された熱処理を含む
工程を施すことを特徴とする、溶接部のクリープ破断特
性および靭性に優れた高Crフェライト系耐熱溶接鋼管
の製造方法である。 前記鋼材の溶接部部材全体もしくは溶接部近傍に対し焼
きならし処理を1000〜1150℃の温度で行い、焼
戻し処理を700℃〜Ac1 変態点の温度で行う工程
…(a) 前記鋼材に対し、熱間曲げ加工を1000〜1150℃
の温度で行い、次いで溶接部部材全体もしくは溶接部近
傍に対し、焼きならし処理を1000〜1150℃の温
度で行い、焼戻し処理を700℃〜Ac1 変態点の温度
で行う工程 …(b) 前記鋼材に対し、熱間曲げ加工を1000〜1150℃
の温度で行い、次いで溶接部部材全体もしくは溶接部近
傍に対し、焼戻し処理を700℃〜Ac1 変態点の温度
で行う工程 …(c) (6)本発明の方法は、前記熱処理後に、さらに応力除
去焼鈍処理を700〜760℃の温度で行うことを特徴
とする、上記(5)に記載の溶接部のクリープ破断特性
および靭性に優れた高Crフェライト系耐熱溶接鋼管の
製造方法である。
すべく鋭意研究を重ねた結果、以下に示す知見を得るに
至った。まず第1に、高Crフェライト系耐熱鋼の溶接
による熱影響部の軟化の防止については、溶接熱影響部
を溶接後、再度焼ならし処理を行い、次いで焼戻し処理
を行うことにより解決できる。これにより、溶接熱影響
部の硬さおよびクリープ破断強度を母材並に回復させる
ことが可能であり、その結果溶接熱影響部の性能は母材
と同等となる。この熱処理を溶接部材全体で行うと、熱
処理による軟化域は生成せず、溶接構造物全体におい
て、母材および熱影響部の性能は同等となる。 一方、
この熱処理を溶接部近傍のみで行った場合は、溶接部の
母材および熱影響部の性能は同等となるものの、溶接部
から離れた位置に熱処理の熱履歴に起因した軟化域が形
成される。溶接部材の構造、形状、および熱処理範囲に
よって異なるが、この熱処理による軟化域は、応力集中
部から離れた位置に移動されることにより、構造上問題
とならなくすることが可能である。しかし、望ましくは
熱処理を溶接部材全体で行い軟化域を完全に無くすこと
が好ましい。
前記の方法で、溶接熱影響部を母材と同等の水準に回復
させたにしても、高Crフェライト系耐熱鋼に、これま
で用いられてきた溶接材料で溶接した場合には、溶接部
の焼きならし−焼戻し処理を行うと、溶接金属のクリー
プ破断強度は母材よりも低下してしまう可能性がある。
し処理において、優れた高温強度を有する溶接材料が必
要であるが、一方、高温強度を確保するために、合金成
分を多く含有する溶接材料は、溶接時の高温割れが発生
しやすくなる。これの解決方法としては、溶接材料中の
Cr含有量を適切な量に抑えつつ、Mo、W、Nbおよ
びVの含有が有効である。
rフェライト系耐熱鋼母材の溶接において、所定量のM
o,W,Nb,及びVを含有し、かつMo等量(Mo+
1/2W)を一定範囲内に調整した溶接材料を用いて溶
接した後、溶接部部材全体もしくは溶接部近傍を所定の
温度域で焼きならし−焼戻し処理するようにして、溶接
熱影響部の硬さ及びクリープ破断強度を母材並に回復さ
せて、溶接部全体として母材と同等のクリープ破断強度
が得られる、高Crフェライト系耐熱鋼の溶接方法を見
出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、溶接
金属の鋼組成及び溶接部の溶接後の熱処理条件を下記範
囲に限定することにより、溶接継手部のクリープ破断強
度および靭性を母材並に向上させることが可能な、高C
rフェライト系耐熱鋼の溶接方法及びその溶接鋼管の製
造方法を提供することができる。
由、成分限定理由、及び溶接部の溶接後の熱処理条件及
び溶接鋼管の製造条件の限定理由について、説明する。 (1)成分組成範囲 (1−1)溶接金属の成分組成範囲 C:0.2%以下 Cは、強度を確保するために必要な元素であるが、過剰
に含有すると、溶接金属の靭性を損なうため、その上限
は0.2%である。 Si:0.9%以下 Siは、溶接金属部の強度を向上するとともに、脱酸に
も寄与するために必要な元素であるが、過剰に含有する
と、溶接金属部の靭性を損なうので、その上限は0.9
%である。 Mn:1.5%以下 Mnは、溶接金属部の強度及び靭性を向上する必須の元
素であるが、過剰に含有すると、高温強度及び靭性が劣
化するので、その上限は1.5%である。 Cr:8〜13% Crは、クリープ強度及びクリープ破断強度を含めた高
温強度を高め、また、耐酸化性あるいは耐水蒸気酸化性
の点でも好ましい元素であるが、焼きならし−焼き戻し
処理を前提とした高温強度の確保の観点から、8%以上
含有する。また過剰に含有すると溶接金属部の割れ感受
性が高まるため、上限は13%である。
05%未満では高温強度確保の点で十分ではなく、また
過剰に添加すると靭性を低下させるので、適切な含有量
として0.05〜1.2%である。
る。しかし、0.3%未満では、その効果が十分とはい
えず、また過剰に添加すると靭性を低下させるので、経
済性の点で上限は3%である。 (Mo+1/2W):0.5〜2% Mo及びWは、いずれも固溶強化あるいは炭化物を形成
することにより強化に寄与する元素であり、Wの含有の
効果はMoの1/2であることから、前記Mo、Wの含
有量の範囲において、Mo等量(Mo+1/2W)は
0.5〜2%の範囲である。これは、0.5%未満では
高温強度の向上に不十分であり、また2%を超えると靭
性を低下させるからである。
特にクリープ強度およびクリープ破断強度の向上に寄与
する。このNbの効果は0.02%未満では明瞭でな
い。一方、過剰に添加した場合には、溶接性および靭性
を劣化させるので、上限は0.15%である。 V:0.1〜0.4% VもC、Nと微細炭窒化析出物を形成して高温強度、特
にクリープ強度およびクリープ破断強度の向上に寄与す
る。このVの効果は0.1%未満では明瞭でない。一
方、過剰に添加すると、溶接性および靭性を劣化させる
ので、上限は0.4%である。なお、本発明の溶接金属
では上記成分の他に、Cu、Ni、Co、Nの各成分を
以下の範囲(即ち、本発明の効果を阻害しない範囲)で
含有してもよい。
N:0.01〜0.1% (1−2)母材の成分組成範囲 C:0.2%以下、Si:0.9%以下、Mn:1.5
%以下、Cr:8〜13%、Mo:0.05〜1.2
%、W:0.3〜3%、(Mo%+1/2W%):0.
5〜2%、Nb:0.02〜0.15%、V:0.1〜
0.4%。
るδフェライトの生成を抑制し、マルテンサイト単相の
組織を得るために、必要量添加する。しかし、2%を超
えると熱間加工性が低下し、かつ経済性の点で不利であ
るので2%以下である。 Ni:1%以下 Niはオーステナイト生成元素であり、靭性を劣化させ
るδフェライトの生成を抑制し、マルテンサイト単相の
組織を得るために、必要に応じて添加する。しかし、1
%を超えると、Ac1 変態点が大きく下がるとともに、
クリープ破断強度が低下するため、その上限は1%であ
る。 Co:3%以下 Coはオーステナイト生成元素であり、靭性を劣化させ
るδフェライトの生成を抑制し、マルテンサイト単相の
組織を得るために、必要に応じて添加する。しかし、3
%を超えて添加すると経済性を損なうため、その上限は
3%である。 N:0.02〜0.15% Nはクリープ破断強度の確保のため0.02%以上添加
されるが、0.15%を超えて添加すると逆にクリープ
破断強度の低下をまねくので、その上限は0.15%で
ある。
0.001%未満ではその効果が認められず、一方、
0.01%を超えて添加すると靭性及び熱間加工性の劣
化をまねく。従って、B量は0.001〜0.01%で
ある。
靭性を向上する元素であるが、0.005%を超えて添
加すると、鋼の材質に悪影響を及ぼすため、その添加量
は0.005%以下である。上記の溶接金属の成分組成
範囲に調整することにより、溶接熱影響部の硬さ及びク
リープ破断強度を母材(高Crフェライト系耐熱鋼)並
に回復させて、溶接部全体として母材と同等のクリープ
破断強度を得ることが可能となる。
管は、以下の熱処理方法及び製造方法により製造するこ
とができる。 (2)溶接部の熱処理工程及び鋼管の製造工程 (2−1)溶接部の熱処理条件 (熱処理方法)上記(1−1)の組成を有する溶接金属
となる溶接材料を用いて、上記(1−2)の組成を有す
る母材を溶接した後に、溶接部部材全体もしくは溶接部
近傍に対し、1000〜1150℃の温度で焼きならし
及び700℃〜Ac1 変態点の温度で焼き戻しの熱処理
を施す。その後に、さらに応力除去焼鈍を目的とした熱
処理を700〜760℃の温度で行ってもよい。
るために、1000〜1150℃の温度で行う。100
0℃未満では、焼きならしによる組織の均一化とNb,
Vの固溶が十分ではなく、また、1150℃を超える
と、結晶粒が粗大化して靭性が劣化するためである。 b.焼戻し処理 焼戻し処理は、700℃〜Ac1 変態点の温度で行う。
炭化物を十分に生成させるためには700℃以上の温度
が必要であり、また、高温すぎると、部分的にフェライ
ト−オーステナイト変態が生じ、靭性に好ましくない組
織が生成するために、その上限はAc1 変態点である。 c.応力除去焼鈍処理 応力除去焼鈍処理は700〜760℃の温度で行う。応
力除去焼鈍は、冷間加工等による歪みや溶接残留応力を
除去するためのものである。焼きならし−焼き戻し処理
で得られた鋼板あるいは溶接部の所定の機械的性質を損
なわないためには、焼き戻し処理温度と同温度以下で行
う必要があるため、上記温度範囲である。 また、上記
の熱処理を溶接部部材全体もしくは溶接部近傍に対して
施す理由は、前述したように、熱処理による軟化域の生
成を防止して溶接構造物全体において、母材及び熱影響
部の性能を同等にするためである。
を用いて管状部材を製造する方法において、前記母材鋼
板を熱間または冷間曲げ加工により管状(直管または曲
管)に成形し、上記(1−1)の組成を有する溶接金属
となる溶接材料を用いて、継目部を溶接した後に、この
鋼材に対して、下記(1)、(2)、(3)から選択さ
れた熱処理を含む工程を施す。その後、さらに応力除去
焼鈍処理を700〜760℃の温度で行ってもよい。 前記鋼材(直管または曲管)の溶接部部材全体もしくは
溶接部近傍に対し焼きならし処理を1000〜1150
℃の温度で行い、焼戻し処理を700℃〜Ac1 変態点
の温度で行う工程 …(1) 前記鋼材(直管)に対し、熱間曲げ加工を1000〜1
150℃の温度で行い曲管となし、次いで溶接部部材全
体もしくは溶接部近傍に対し、焼きならし処理を100
0〜1150℃の温度で行い、焼戻し処理を700℃〜
Ac1 変態点の温度で行う工程 …(2) 前記鋼材(直管)に対し、さらに熱間曲げ加工を100
0〜1150℃の温度で行い曲管となし、次いで溶接部
部材全体もしくは溶接部近傍に対し、焼戻し処理を70
0℃〜Ac1 変態点の温度で行う工程 …(3) a.熱間曲げ加工温度 本発明では、溶接後の焼きならし処理を、部材の熱間加
工と兼ねて行うことが可能である。すなわち、鋼板を熱
間または冷間曲げ加工により管状(直管)に成形した状
態で縦シームを溶接後、「熱間曲げ加工(曲管となす)
−焼戻し」または「熱間曲げ加工(曲管となす)−焼な
らし−焼戻し」を行うことにより、厚肉の板巻き溶接鋼
管を製造することができる。この場合、焼ならし処理と
同温度(1000〜1050℃)に加熱したのち、熱間
曲げ加工を行えば、溶接部の性能は母材と同等となる。
げ加工により管状(直管または曲管)に成形した状態で
縦シームを溶接後、焼きならし−焼き戻しを行うことに
より、厚肉の板巻き溶接鋼管を製造してもよい。 b.焼きならし処理 溶接部の熱処理条件と同様。
る。
系耐熱鋼板(母材)の化学成分とその製造方法を示す。
鋼A〜鋼Dは、熱間圧延後の焼ならし−焼戻しを施した
鋼板であり、また鋼Eは鋼板の焼ならし処理の省略を目
的として、仕上げ温度を制御して圧延した鋼である。こ
れらの鋼を用いて、表4で示す溶接金属部の化学成分を
有する溶接継手を作成した。ここで、溶接材料1,2,
2’,2”,3,4が、本発明の溶接材料(本発明例)
である(溶接材料5〜7:比較例)。溶接方法は、火力
発電プラントの施工方法として一般的に用いられてい
る、サブマージアーク溶接(以下「SAW」という。)
及びガスシールド非消耗電極式アーク溶接法であるティ
グ溶接(以下「TIG」という。)の2種類の溶接方法
を用いた。表3に、SAWおよびTIGの溶接条件を示
す。
て、溶接方法、溶接材料を変化させて溶接継手を作製
し、溶接継手部から試験片を採取して、溶接継手部の継
手強度、溶接継手部のクリープ破断試験及び溶接金属の
衝撃試験を行った。なお、溶接継手部のクリープ試験で
は、試験片に母材、溶接熱影響部及び溶接金属の全て
を、一の試験片に含むものである。結果を表5に示す
(本発明例:No.2,4,6,8,10,11,1
6、比較例:No.1,3,5,7,9,12,13,
14,15)。比較例No.1,3,5,7,9は、鋼
A〜Dの焼きならし−焼き戻し材母材を用いてSAW継
手またはTIG継手を作製し、応力除去焼鈍(以下「P
WHT」という。)を施した従来の溶接方法である。継
手引張試験では破断位置は母材(BM)であり十分な強
度が得られているが、溶接金属の靭性が低く、また、溶
接継手のクリープ破断試験では溶接熱影響部(以下「H
AZ」という)で破断しておりクリープ破断強度は比較
的低い。本発明例No.2,4,6,8,10は、同じ
く鋼A〜Dの焼きならし−焼き戻し材母材を用いてSA
W継手またはTIG継手を作製し、溶接後焼きならし−
焼き戻しを実施しており、溶接後PWHTを施したもの
(比較例No.1,3,5,7,9)と比較して、溶接
金属の靭性が向上しており、また、溶接継手のクリープ
破断試験において破断位置がHAZから母材(BM)に
変わるとともにクリープ破断時間の大幅な向上が認めら
れる。
0をさらにPWHT処理したものであるが、PWHTに
よる強度およびクリープ破断時間の低下は小さく、十分
な強度、クリープ破断強度および溶接金属靭性を有して
いる。
焼きならし−焼き戻し材母材を用いてSAW継手を作製
し、溶接後焼きならし−焼き戻しを実施したものである
が、溶接金属の成分の中で、比較例No.12はMo等
量(Mo+1/2W)が低いため、比較例No.13は
Nb、比較例No.14はVの添加量が低いために、継
手強度および溶接金属の靭性は十分であるが、溶授継手
のクリープ破断試験において溶接金属(WM)で破断し
ており、その破断時間は短い。比較例No.15は、鋼
Eの仕上げ温度を制御して圧延した鋼を用いてSAW継
手を作製し、PWHTを施した溶接方法であるが、継手
強度は十分であるが、溶接金属の靭性が低く、溶接継手
のクリープ破断試験ではHAZで破断しておりクリープ
破断強度は比較的低い。
げ温度を制御して圧延した鋼を用いてSAW継手を作製
した後、焼きならし−焼き戻しを実施しているが、焼き
ならし−焼き戻し材と同様に、溶接後PWHTを施した
もの(比較例No.15)と比較して、溶接金属の靭性
が向上しており、また、溶接継手のクリープ破断試験に
おいて破断位置がHAZから母材(BM)に変わるとと
もにクリープ破断時間の大幅な向上が認められる。
系耐熱鋼に関して、鋼組成を特定した溶接金属となる溶
接材料にて溶接した後、焼きならし−焼き戻し熱処理を
行うことで、従来得られなかった高い継手のクリープ強
度を実現することが可能である。また、継手クリープ試
験の破断位置は、局部的な溶接金属部あるいは熱影響部
を回避して、母材部で破断しており、溶接構造物として
の安全性が高くなる。さらに、本熱処理後に、更に応力
除去焼鈍(PWHT)を行っても、継手のクリープ破断
強度にはなんら影響を与えず、実際の施工での信頼性が
高いと言える。加えて、ここではSAWおよびTIG溶
接についての実施例を示したが、その他の溶接方法、例
えば、被覆アーク溶接(SMAW)等についても溶接金
属がこの成分範囲となれば同様の性能が得られると考え
られる。
理を部材の熱間加工と兼ねて行うことにより、溶接鋼管
を製造することができる。以上のことから、本発明の方
法によれば、特に火力発電プラントの再熱蒸気管や管寄
せ用の高温大径厚肉溶接鋼管等として使用される高Cr
フェライト系耐熱鋼において、一般的に母材の鋼よりも
脆弱と考えられる溶接継手部においても、高いクリープ
破断強度が得られるので、構造物の信頼性向上に寄与す
るのみならず、建設コストの低減に貢献するものといえ
る。
Claims (6)
- 【請求項1】 重量%で、C:0.2%以下と、Si:
0.9%以下と、Mn:1.5%以下と、Cr:8〜1
3%と、Mo:0.05〜1.2%と、W:0.3〜3
%と、Nb:0.02〜0.15%と、V:0.1〜
0.4%と、Cu:2%以下と、Ni:1%以下と、C
o:3%以下と、N:0.02〜0.15%と、B:
0.001〜0.01%と、Ca:0.005%以下と
を含有し、かつ、(Mo%+1/2W%):0.5〜2
%を満たし、残部Fe及び不可避的不純物からなる母材
を溶接する方法において、 重量%で、C:0.2%以下と、Si:0.9%以下
と、Mn:1.5%以下と、Cr:8〜13%と、M
o:0.05〜1.2%と、W:0.3〜3%と、N
b:0.02〜0.15%と、V:0.1〜0.4%と
を含有し、かつ、(Mo%+1/2W%):0.5〜2
%を満たす溶接金属となる溶接材料を用いて、前記母材
を溶接した後に、溶接部部材全体もしくは溶接部近傍に
対し、焼きならし及び焼き戻しの熱処理を施すことを特
徴とする、溶接部のクリープ破断特性および靭性に優れ
た高Crフェライト系耐熱鋼の溶接方法。 - 【請求項2】 前記熱処理後に、さらに応力除去焼鈍の
熱処理を行うことを特徴とする、請求項1に記載の溶接
部のクリープ破断特性および靭性に優れた高Crフェラ
イト系耐熱鋼の溶接方法。 - 【請求項3】 前記焼きならし処理は1000〜115
0℃の温度で行い、前記焼き戻し処理は700℃〜Ac
1 変態点の温度で行うことを特徴とする、請求項1また
は2に記載の溶接部のクリープ破断特性および靭性に優
れた高Crフェライト系耐熱鋼の溶接方法。 - 【請求項4】 前記応力除去焼鈍処理は700〜760
℃の温度で行うことを特徴とする、請求項2または3に
記載の溶接部のクリープ破断特性および靭性に優れた高
Crフェライト系耐熱鋼の溶接方法。 - 【請求項5】 重量%で、C:0.2%以下と、Si:
0.9%以下と、Mn:1.5%以下と、Cr:8〜1
3%と、Mo:0.05〜1.2%と、W:0.3〜3
%と、Nb:0.02〜0.15%と、V:0.1〜
0.4%と、Cu:2%以下と、Ni:1%以下と、C
o:3%以下と、N:0.02〜0.15%と、B:
0.001〜0.01%と、Ca:0.005%以下と
を含有し、かつ、(Mo%+1/2W%):0.5〜2
%を満たし、残部Fe及び不可避的不純物からなる母材
の鋼板を用いて管状部材を製造する方法において、 前記母材鋼板を熱間または冷間曲げ加工により管状に成
形し、重量%で、C:0.2%以下と、Si:0.9%
以下と、Mn:1.5%以下と、Cr:8〜13%と、
Mo:0.05〜1.2%と、W:0.3〜3%と、N
b:0.02〜0.15%と、V:0.1〜0.4%と
を含有し、かつ、(Mo%+1/2W%):0.5〜2
%を満たす溶接金属となる溶接材料を用いて、継目部を
溶接した後に、この鋼材に対して、下記(a)、
(b)、(c)から選択された熱処理を含む工程を施す
ことを特徴とする、溶接部のクリープ破断特性および靭
性に優れた高Crフェライト系耐熱溶接鋼管の製造方
法。 前記鋼材の溶接部部材全体もしくは溶接部近傍に対し焼
きならし処理を1000〜1150℃の温度で行い、焼
戻し処理を700℃〜Ac1 変態点の温度で行う工程
…(a) 前記鋼材に対し、熱間曲げ加工を1000〜1150℃
の温度で行い、次いで溶接部部材全体もしくは溶接部近
傍に対し、焼きならし処理を1000〜1150℃の温
度で行い、焼戻し処理を700℃〜Ac1 変態点の温度
で行う工程 …(b) 前記鋼材に対し、熱間曲げ加工を1000〜1150℃
の温度で行い、次いで溶接部部材全体もしくは溶接部近
傍に対し、焼戻し処理を700℃〜Ac1 変態点の温度
で行う工程 …(c) - 【請求項6】 前記熱処理後に、さらに応力除去焼鈍処
理を700〜760℃の温度で行うことを特徴とする、
請求項5に記載の溶接部のクリープ破断特性および靭性
に優れた高Crフェライト系耐熱溶接鋼管の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03136798A JP3552517B2 (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | 高Crフェライト系耐熱鋼の溶接方法及びその溶接鋼管の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03136798A JP3552517B2 (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | 高Crフェライト系耐熱鋼の溶接方法及びその溶接鋼管の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11226738A true JPH11226738A (ja) | 1999-08-24 |
JP3552517B2 JP3552517B2 (ja) | 2004-08-11 |
Family
ID=12329286
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03136798A Expired - Fee Related JP3552517B2 (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | 高Crフェライト系耐熱鋼の溶接方法及びその溶接鋼管の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3552517B2 (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1170392A1 (en) * | 2000-07-04 | 2002-01-09 | Kawasaki Steel Corporation | Ferritic stainless steel |
JP2006183133A (ja) * | 2004-12-02 | 2006-07-13 | Jfe Steel Kk | 溶接熱影響部靭性に優れた高強度蒸気配管用鋼板の製造方法 |
JP2013122085A (ja) * | 2011-10-21 | 2013-06-20 | Hitachi Power Europe Gmbh | 蒸気発生器の組み立てられた管壁において応力低減をもたらすための方法 |
CN103215519A (zh) * | 2013-04-10 | 2013-07-24 | 内蒙古包钢钢联股份有限公司 | 一种火电超超临界机组用主蒸汽管道 |
CN106392252A (zh) * | 2016-06-29 | 2017-02-15 | 无锡新大力电机有限公司 | 一种外转子铁心的焊接工艺 |
CN106425157A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-02-22 | 四川大西洋焊接材料股份有限公司 | 蒸汽温度超超临界火电机组用钢的tig焊焊丝及其制备方法 |
WO2017154754A1 (ja) * | 2016-03-11 | 2017-09-14 | 株式会社神戸製鋼所 | 溶接金属、および該溶接金属を含む溶接構造体 |
CN111014339A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-04-17 | 临清市东华轴承钢管有限责任公司 | 一种轴承钢管的热加工生产工艺 |
-
1998
- 1998-02-13 JP JP03136798A patent/JP3552517B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1170392A1 (en) * | 2000-07-04 | 2002-01-09 | Kawasaki Steel Corporation | Ferritic stainless steel |
US6426039B2 (en) | 2000-07-04 | 2002-07-30 | Kawasaki Steel Corporation | Ferritic stainless steel |
JP2006183133A (ja) * | 2004-12-02 | 2006-07-13 | Jfe Steel Kk | 溶接熱影響部靭性に優れた高強度蒸気配管用鋼板の製造方法 |
JP2013122085A (ja) * | 2011-10-21 | 2013-06-20 | Hitachi Power Europe Gmbh | 蒸気発生器の組み立てられた管壁において応力低減をもたらすための方法 |
US10273551B2 (en) | 2011-10-21 | 2019-04-30 | Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe Gmbh | Method for generating a stress reduction in erected tube walls of a steam generator |
CN103215519A (zh) * | 2013-04-10 | 2013-07-24 | 内蒙古包钢钢联股份有限公司 | 一种火电超超临界机组用主蒸汽管道 |
WO2017154754A1 (ja) * | 2016-03-11 | 2017-09-14 | 株式会社神戸製鋼所 | 溶接金属、および該溶接金属を含む溶接構造体 |
CN106392252A (zh) * | 2016-06-29 | 2017-02-15 | 无锡新大力电机有限公司 | 一种外转子铁心的焊接工艺 |
CN106425157A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-02-22 | 四川大西洋焊接材料股份有限公司 | 蒸汽温度超超临界火电机组用钢的tig焊焊丝及其制备方法 |
CN111014339A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-04-17 | 临清市东华轴承钢管有限责任公司 | 一种轴承钢管的热加工生产工艺 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3552517B2 (ja) | 2004-08-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4655670B2 (ja) | 低降伏比且つ溶接部靭性に優れた高強度溶接鋼管の製造方法 | |
JP4369612B2 (ja) | 靱性に優れた低焼入れまたは焼ならし型低合金ボイラ鋼管用鋼板およびそれを用いた鋼管の製造方法 | |
JP3534413B2 (ja) | 高温強度に優れたフェライト系耐熱鋼及びその製造方法 | |
JP3745567B2 (ja) | 電縫溶接性に優れたボイラ用鋼およびそれを用いた電縫ボイラ鋼管 | |
JP3552517B2 (ja) | 高Crフェライト系耐熱鋼の溶接方法及びその溶接鋼管の製造方法 | |
JP4377869B2 (ja) | 電縫溶接性に優れたボイラ用鋼およびそれを用いた電縫ボイラ鋼管 | |
JP3620319B2 (ja) | 耐食性と溶接性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼 | |
JP4193308B2 (ja) | 耐硫化物応力割れ性に優れた低炭素フェライト−マルテンサイト二相ステンレス溶接鋼管 | |
JPH09327721A (ja) | 溶接性に優れたマルテンサイト系ステンレス溶接鋼管の製造方法 | |
JP3319222B2 (ja) | 溶接継手のクリープ特性に優れた高クロムフェライト鋼の製造方法 | |
JPH10323794A (ja) | 9%Cr−1%Mo鋼溶接鋼管の製造方法 | |
JP3567603B2 (ja) | Pwht後の、靭性、溶接継手のクリープ特性および熱間加工性に優れた高クロムフェライト鋼 | |
JP3418884B2 (ja) | 高Crフェライト系耐熱鋼 | |
JPH08134585A (ja) | 高温強度及び耐酸化性に優れたフェライト系耐熱鋼及びその製造方法 | |
JP3387145B2 (ja) | 高温延性および高温強度に優れた高Crフェライト鋼 | |
JPH11193448A (ja) | クラッド鋼管 | |
JP3313440B2 (ja) | 高耐食性高強度クラッド鋼およびその製造方法 | |
JP3705161B2 (ja) | 高張力鋼板 | |
JPH10323793A (ja) | 9%Cr−1%Mo鋼用の溶接材料及びその溶接方法 | |
JP2002363709A (ja) | 高Crフェライト系耐熱鋼 | |
JP2001234276A (ja) | 高靭性かつ耐再熱割れ性に優れたCr−Mo鋼 | |
JPH11335786A (ja) | クラッド鋼管 | |
JPH0639659B2 (ja) | 耐酸化性と溶接性に優れた高強度高クロム鋼 | |
JP2006193816A (ja) | 加工性および生産性に優れた鋼板およびその製造方法 | |
JPH0825055B2 (ja) | 高Crフェライト鋼用溶接材料 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040119 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040210 |
|
A521 | Written amendment |
Effective date: 20040322 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040413 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Effective date: 20040426 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 |
|
R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 5 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090514 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 5 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090514 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 6 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100514 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |