JPH11291086A - 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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- JPH11291086A JPH11291086A JP11994898A JP11994898A JPH11291086A JP H11291086 A JPH11291086 A JP H11291086A JP 11994898 A JP11994898 A JP 11994898A JP 11994898 A JP11994898 A JP 11994898A JP H11291086 A JPH11291086 A JP H11291086A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、高Ｃｒフェライト系耐熱鋼の潜弧
溶接に際し、高温における良好な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、Ａｌ量を規制した
ワイヤとＣａＦ2 、ＣａＯ及び／又はＭｇＯ、Ａｌ2 Ｏ
3 、ＳｉＯ2 からなりＡｌを含有した焼成フラックスと
を組合わせて溶接することにより、溶接金属の高温にお
けるクリープ破断強度と低温じん性を改善した。 【効果】 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼の溶接を本発明方
法で施工することにより溶接継手部の高温度域でのクリ
ープ破断特性、耐割れ性、じん性の信頼性を大幅に向上
することができる。
溶接に際し、高温における良好な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、Ａｌ量を規制した
ワイヤとＣａＦ2 、ＣａＯ及び／又はＭｇＯ、Ａｌ2 Ｏ
3 、ＳｉＯ2 からなりＡｌを含有した焼成フラックスと
を組合わせて溶接することにより、溶接金属の高温にお
けるクリープ破断強度と低温じん性を改善した。 【効果】 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼の溶接を本発明方
法で施工することにより溶接継手部の高温度域でのクリ
ープ破断特性、耐割れ性、じん性の信頼性を大幅に向上
することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、良好な溶接作業性
を有し、クリープ特性とじん性が優れた溶接金属が容易
に得られる高Ｃｒフェライト系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強
度と低温じん性が優れ且つ、優れた溶接作業性を有する
潜弧溶接方法に係わるものである。
を有し、クリープ特性とじん性が優れた溶接金属が容易
に得られる高Ｃｒフェライト系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強
度と低温じん性が優れ且つ、優れた溶接作業性を有する
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、特開平２−２８０９９３号公報にフェラ
イト系溶接材料が開示され、特開昭６３−７６７８９号
公報にもワイヤ中のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｎを制限し高クリープ強度と靱性を
有する９Ｃｒ−Ｍｏ系鋼用溶接ワイヤが開示されてい
る。これらの技術がワイヤの発明であるのに対し、本発
明はワイヤとフラックスとの組み合わせにより良好な高
温度域でのクリープ破断強度と低温じん性が得られると
ともに溶接作業が良好な溶接方法を提案するもので従来
技術とは全く異なるものである。
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、特開平２−２８０９９３号公報にフェラ
イト系溶接材料が開示され、特開昭６３−７６７８９号
公報にもワイヤ中のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｎを制限し高クリープ強度と靱性を
有する９Ｃｒ−Ｍｏ系鋼用溶接ワイヤが開示されてい
る。これらの技術がワイヤの発明であるのに対し、本発
明はワイヤとフラックスとの組み合わせにより良好な高
温度域でのクリープ破断強度と低温じん性が得られると
ともに溶接作業が良好な溶接方法を提案するもので従来
技術とは全く異なるものである。
【０００３】本発明者等は特公昭６３−３５３５５号公
報に低温鋼用サブマージ溶接方法を提案しているが、こ
の技術は極低温鋼用の異材溶接方法であるうえ、溶接金
属の耐割れ性を改善する目的で溶接金属のＯ及びＳｉを
低減し、Ａｌを適量含有させ、溶接金属のミクロ割れを
改善するものであるのに対し、本発明は溶接金属のＯ、
Ｓｉと同時にＡｌも低く制限する事により溶接金属の高
温クリープ性能と低温靱性を改善するもので鋼種、溶接
金属、使用環境が全く異質のものである。
報に低温鋼用サブマージ溶接方法を提案しているが、こ
の技術は極低温鋼用の異材溶接方法であるうえ、溶接金
属の耐割れ性を改善する目的で溶接金属のＯ及びＳｉを
低減し、Ａｌを適量含有させ、溶接金属のミクロ割れを
改善するものであるのに対し、本発明は溶接金属のＯ、
Ｓｉと同時にＡｌも低く制限する事により溶接金属の高
温クリープ性能と低温靱性を改善するもので鋼種、溶接
金属、使用環境が全く異質のものである。
【０００４】又、特開昭６３−２２０９９３号公報にフ
ェライト系溶接ワイヤと成分を限定したフラックスとを
組み合わせた潜弧溶接方法を提案しているが、この技術
はワイヤにＷが添加されておらず、溶接金属の耐割れ性
の改善を提案したものであり、高温クリープについては
言及していない。更に、特開平２−２６８９７７号公報
においてフェライト系溶接ワイヤと成分を限定したフラ
ックスとを組み合わせた含Ｃｒ耐熱鋼用の潜弧溶接方法
をも提案しているが、近年の溶接構造物の使用環境の高
温化に伴い、溶接材料の高温クリープ強度及び低温靱性
の改善要望に対し、高温度域でのクリープ強度と低温靱
性を両立した溶接金属は得がたく、良好な溶接金属性能
と溶接作業性を有した溶接材料の開発が望まれている。
ェライト系溶接ワイヤと成分を限定したフラックスとを
組み合わせた潜弧溶接方法を提案しているが、この技術
はワイヤにＷが添加されておらず、溶接金属の耐割れ性
の改善を提案したものであり、高温クリープについては
言及していない。更に、特開平２−２６８９７７号公報
においてフェライト系溶接ワイヤと成分を限定したフラ
ックスとを組み合わせた含Ｃｒ耐熱鋼用の潜弧溶接方法
をも提案しているが、近年の溶接構造物の使用環境の高
温化に伴い、溶接材料の高温クリープ強度及び低温靱性
の改善要望に対し、高温度域でのクリープ強度と低温靱
性を両立した溶接金属は得がたく、良好な溶接金属性能
と溶接作業性を有した溶接材料の開発が望まれている。
【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℃）でのクリープ破断強度と低温
じん性及び溶接作業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℃）でのクリープ破断強度と低温
じん性及び溶接作業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、Ａｌ、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ＣａＦ2 、ＣａＯ及び／又はＭ
ｇＯ、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 及びＡｌを特定量含有して
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と同時にＡｌを低減し、溶接金属の高
温域のクリープ特性と低温じん性を改善するもので、そ
の要旨とするところは、（１）重量％で、Ｃ：０．０３
〜０．１２％、Ｍｎ：０．３〜１．５％、Ｃｒ：８〜１
３％、Ｍｏ：０．３〜１．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．
１５％、Ｖ：０．１〜０．４％、Ｗ：０．５〜３．０
％、Ｎｉ：０．０５〜１．２％、Ｎ：０．０１〜０．０
８％を含有し、且つＳｉ：０．１０％以下、Ａｌ：０．
１０％以下、Ｏ：０．０１５％以下で残部はＦｅおよび
不可避的不純物からなるワイヤと、重量％で、ＣａＦ
2 ：０〜７０％、ＣａＯ、ＭｇＯを１種または２種：１
０〜３０％、Ａｌ2 Ｏ3 ：１０〜３０％、ＳｉＯ2：３
〜８％、Ａｌ：０．３〜１．８％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５％以下のＣｕ、Ｃｏを１種または２種含有すること
を特徴とする（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０．００５％
以下のＢを含有することを特徴とする（１）または
（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、Ａｌ、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ＣａＦ2 、ＣａＯ及び／又はＭ
ｇＯ、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 及びＡｌを特定量含有して
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と同時にＡｌを低減し、溶接金属の高
温域のクリープ特性と低温じん性を改善するもので、そ
の要旨とするところは、（１）重量％で、Ｃ：０．０３
〜０．１２％、Ｍｎ：０．３〜１．５％、Ｃｒ：８〜１
３％、Ｍｏ：０．３〜１．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．
１５％、Ｖ：０．１〜０．４％、Ｗ：０．５〜３．０
％、Ｎｉ：０．０５〜１．２％、Ｎ：０．０１〜０．０
８％を含有し、且つＳｉ：０．１０％以下、Ａｌ：０．
１０％以下、Ｏ：０．０１５％以下で残部はＦｅおよび
不可避的不純物からなるワイヤと、重量％で、ＣａＦ
2 ：０〜７０％、ＣａＯ、ＭｇＯを１種または２種：１
０〜３０％、Ａｌ2 Ｏ3 ：１０〜３０％、ＳｉＯ2：３
〜８％、Ａｌ：０．３〜１．８％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５％以下のＣｕ、Ｃｏを１種または２種含有すること
を特徴とする（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０．００５％
以下のＢを含有することを特徴とする（１）または
（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】本発明者らは高Ｃｒフェライト系
耐熱鋼の潜弧溶接をするため数々の成分の試作ワイヤと
試作フラックスを組み合わせて溶接金属を作成し溶接金
属のクリープ特性と低温じん性を詳細に調査した結果、
溶接金属のＯ、Ｓｉ及びＡｌを低減することにより高温
度域でのクリープ特性と低温じん性を同時に改善できる
という知見を得た。即ち、ワイヤのＯ、Ｓｉ、Ａｌを低
減し、フラックスの主成分をＣａＦ2 とＣａＯ及び／又
はＭｇＯとし、さらにフラックス中のＡｌ添加量を０．
３〜１．８％にすることにより図３に示す如く溶接金属
のＯが低減し、また、溶接金属のＳｉ、Ａｌの増加を防
止し、溶接金属の低Ｏ、低Ｓｉ、低Ａｌを可能ならしめ
た。溶接金属のＯ、Ｓｉ、Ａｌを低減することにより、
図１および図２に示す如く、溶接金属のＳｉの含有率と
Ａｌの含有率の１０倍の和を０．６以下にすることと、
ワイヤの特定成分のそれぞれの効果と相まって溶接金属
のクリープ特性と低温じん性がともに改善されるという
知見が得られた。本発明は上記の知見によりなされたも
のであり、特に溶接金属中のＯ、Ｓｉ、Ａｌを同時に低
減することで良好な溶接金属性能が得られるものであ
る。ただし、フラックス中のＡｌ添加量が０．３％未満
ではＯが増加し、また、ブローホールが発生して健全な
溶接金属が得られず、１．８％を超えると溶接金属のＳ
ｉ、Ａｌが増加し上記の効果が得られない。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。
耐熱鋼の潜弧溶接をするため数々の成分の試作ワイヤと
試作フラックスを組み合わせて溶接金属を作成し溶接金
属のクリープ特性と低温じん性を詳細に調査した結果、
溶接金属のＯ、Ｓｉ及びＡｌを低減することにより高温
度域でのクリープ特性と低温じん性を同時に改善できる
という知見を得た。即ち、ワイヤのＯ、Ｓｉ、Ａｌを低
減し、フラックスの主成分をＣａＦ2 とＣａＯ及び／又
はＭｇＯとし、さらにフラックス中のＡｌ添加量を０．
３〜１．８％にすることにより図３に示す如く溶接金属
のＯが低減し、また、溶接金属のＳｉ、Ａｌの増加を防
止し、溶接金属の低Ｏ、低Ｓｉ、低Ａｌを可能ならしめ
た。溶接金属のＯ、Ｓｉ、Ａｌを低減することにより、
図１および図２に示す如く、溶接金属のＳｉの含有率と
Ａｌの含有率の１０倍の和を０．６以下にすることと、
ワイヤの特定成分のそれぞれの効果と相まって溶接金属
のクリープ特性と低温じん性がともに改善されるという
知見が得られた。本発明は上記の知見によりなされたも
のであり、特に溶接金属中のＯ、Ｓｉ、Ａｌを同時に低
減することで良好な溶接金属性能が得られるものであ
る。ただし、フラックス中のＡｌ添加量が０．３％未満
ではＯが増加し、また、ブローホールが発生して健全な
溶接金属が得られず、１．８％を超えると溶接金属のＳ
ｉ、Ａｌが増加し上記の効果が得られない。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。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。
％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。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。
【０００９】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。
【００１０】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。
【００１１】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。
【００１２】Ｖは炭窒化物として析出し強度の確保に効
果がある。０．１％未満では効果がなく、０．４％を超
えるとかえって強度低下を生じる。従ってＶを０．１〜
０．４％に制限する。
果がある。０．１％未満では効果がなく、０．４％を超
えるとかえって強度低下を生じる。従ってＶを０．１〜
０．４％に制限する。
【００１３】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。
【００１４】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。
【００１５】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。
【００１６】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。。
【００１７】Ａｌは脱酸剤として溶接金属のＯ低減に有
効である反面クリープ特性を劣化させる。フラックスに
含有されるＡｌに比べワイヤのＡｌは溶接金属への歩留
まり率が高くクリープ特性を劣化させるため少ないほど
良いがフラックスからのＡｌ添加量を考慮すると０．１
０％以下であればその影響は少ない。従ってワイヤ中の
Ａｌを０．１０％以下に制限する。。
効である反面クリープ特性を劣化させる。フラックスに
含有されるＡｌに比べワイヤのＡｌは溶接金属への歩留
まり率が高くクリープ特性を劣化させるため少ないほど
良いがフラックスからのＡｌ添加量を考慮すると０．１
０％以下であればその影響は少ない。従ってワイヤ中の
Ａｌ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、ＣｏはＷによって生じるフェライト
の晶出を抑制する元素で溶接金属のじん性を改善するた
めに有効である。Ｃｕ、Ｃｏはそれぞれ単独に添加して
も良いが、Ｃｕ、Ｃｏを同時に添加しても良い。ただ
し、ＣｕとＣｏが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
るためＣｕとＣｏの添加量の合計を５．０％以下に制限
するが、１．０％未満では効果が少ないため１．０％以
上が好ましい。
の晶出を抑制する元素で溶接金属のじん性を改善するた
めに有効である。Ｃｕ、Ｃｏはそれぞれ単独に添加して
も良いが、Ｃｕ、Ｃｏを同時に添加しても良い。ただ
し、ＣｕとＣｏが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
るためＣｕとＣｏの添加量の合計を５．０％以下に制限
するが、１．０％未満では効果が少ないため１．０％以
上が好ましい。
【００２０】Ｂは溶接金属の高温でのクリープ強度を向
上させ、特に長時間側のクリープ強度の劣化を防ぐのに
有効である。０．００５％を超えると溶接金属のじん性
が劣化するためＢを０．００５％に制限するが０．００
０１％未満ではその効果が少ないため０．０００１％以
上が好ましい。
上させ、特に長時間側のクリープ強度の劣化を防ぐのに
有効である。０．００５％を超えると溶接金属のじん性
が劣化するためＢを０．００５％に制限するが０．００
０１％未満ではその効果が少ないため０．０００１％以
上が好ましい。
【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少なく、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少なく、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、ＭｇＯ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少なくなく、３
０％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、スラグ剥離性が劣化する。ＣａＯ、ＭｇＯは
１種の添加でも良いが２種添加しても良い。従ってＣａ
ＯとＭｇＯを合計で１０〜３０％に制限する。
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少なくなく、３
０％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、スラグ剥離性が劣化する。ＣａＯ、ＭｇＯは
１種の添加でも良いが２種添加しても良い。従ってＣａ
ＯとＭｇＯを合計で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、ビード同
士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％未満では効果が少
なく、３０％を超えると溶接金属のＯが増加し、じん性
が劣化する。従ってＡｌ2 Ｏ3 を１０〜３０％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、ビード同
士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％未満では効果が少
なく、３０％を超えると溶接金属のＯが増加し、じん性
が劣化する。従ってＡｌ2 Ｏ3 を１０〜３０％に制限す
る。
【００２４】ＳｉＯ2 はアークの安定化に有効であり、
又、スラグの粘性を調整しビード形状を改善しを改善す
るのに有効である。３％以下では効果がなく、８％を超
えるとアーク雰囲気中で還元され溶接金属のＳｉを増加
させＡｌとともに溶接金属のクリープ特性及びじん性を
劣化させる。従ってＳｉＯ2 を３〜８％に制限する。
又、スラグの粘性を調整しビード形状を改善しを改善す
るのに有効である。３％以下では効果がなく、８％を超
えるとアーク雰囲気中で還元され溶接金属のＳｉを増加
させＡｌとともに溶接金属のクリープ特性及びじん性を
劣化させる。従ってＳｉＯ2 を３〜８％に制限する。
【００２５】Ａｌは脱酸剤としてブローホールの発生を
防止し健全な溶接金属を得るために必要である。又、溶
接金属のＯを低減し、じん性の改善に有効である反面、
溶接金属に歩留まり、溶接金属性能を劣化させる。０．
３％以下では脱酸が十分になされずブローホールが発生
し、１．８％を超えると溶接金属中のＳｉとＡｌが増加
し溶接金属の高温クリープ性能及び低温じん性が劣化す
る。従ってＡｌを０．３〜１．８％に制限する。
防止し健全な溶接金属を得るために必要である。又、溶
接金属のＯを低減し、じん性の改善に有効である反面、
溶接金属に歩留まり、溶接金属性能を劣化させる。０．
３％以下では脱酸が十分になされずブローホールが発生
し、１．８％を超えると溶接金属中のＳｉとＡｌが増加
し溶接金属の高温クリープ性能及び低温じん性が劣化す
る。従ってＡｌを０．３〜１．８％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、ＣａＦ2 は蛍石、溶融形フラック
ス等、ＣａＯは炭酸カルシウム、溶融形フラックス等、
ＭｇＯはマグネシアクリンカー、炭酸マグネシウム、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、ＳｉＯ2 は珪砂、水ガラス等で添加すること
ができる。又、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、ＣａＦ2 は蛍石、溶融形フラック
ス等、ＣａＯは炭酸カルシウム、溶融形フラックス等、
ＭｇＯはマグネシアクリンカー、炭酸マグネシウム、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、ＳｉＯ2 は珪砂、水ガラス等で添加すること
ができる。又、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。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。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】本実施例における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、溶融型フラックス等を混合、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および表３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。
のフラックス原料として用いられる鉱石粉、複合化合
物、溶融型フラックス等を混合、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および表３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３】
【００３２】表１のワイヤと表２および表３のフラック
スとを組み合わせ、表４に示す供試鋼板を用い、図４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５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（ＪＩＳＺ３１０６）を判定した。得
られた溶接金属を７６０℃、２時間の後熱処理をした
後、クリ−プ破断試験片（径：６ｍｍ、Ｇ．Ｌ：３０ｍ
ｍ）と衝撃試験片（ＪＩＳ Ｚ ３１１１、４号）を作
成し、クリ−プ破断試験は６５０℃、１２０Ｎ／ｍｍ2
の応力で、衝撃試験は試験温度−２０℃で試験を行っ
た。表６および表７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８および表９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。
スとを組み合わせ、表４に示す供試鋼板を用い、図４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５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（ＪＩＳＺ３１０６）を判定した。得
られた溶接金属を７６０℃、２時間の後熱処理をした
後、クリ−プ破断試験片（径：６ｍｍ、Ｇ．Ｌ：３０ｍ
ｍ）と衝撃試験片（ＪＩＳ Ｚ ３１１１、４号）を作
成し、クリ−プ破断試験は６５０℃、１２０Ｎ／ｍｍ2
の応力で、衝撃試験は試験温度−２０℃で試験を行っ
た。表６および表７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８および表９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。
【００３３】
【表４】
【００３４】
【表５】
【００３５】
【表６】
【００３６】
【表７】
【００３７】
【表８】
【００３８】
【表９】
【００３９】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が不足しＭｎ、Ｎｉ、Ｓｉが過多、Ｎｏ．１
０はワイヤ中のＮｂ、Ｎが不足しＷ、Ｏ、Ｂが過多、Ｎ
ｏ．１１はワイヤ中のＶ、Ｗ、Ｎｉが不足しＣ、Ｃｒが
過多、Ｎｏ．１２はワイヤ中のＭｎ、Ｍｏが不足しＮ、
Ａｌが過多、Ｎｏ．１３はワイヤ中のＭｏ、Ｎｂ、Ｖ、
Ｓｉ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が不足しＭｎ、Ｎｉ、Ｓｉが過多、Ｎｏ．１
０はワイヤ中のＮｂ、Ｎが不足しＷ、Ｏ、Ｂが過多、Ｎ
ｏ．１１はワイヤ中のＶ、Ｗ、Ｎｉが不足しＣ、Ｃｒが
過多、Ｎｏ．１２はワイヤ中のＭｎ、Ｍｏが不足しＮ、
Ａｌが過多、Ｎｏ．１３はワイヤ中のＭｏ、Ｎｂ、Ｖ、
Ｓｉが過多である。
【００４０】Ｎｏ．１４はフラックス中のＣａＯ及び／
又はＭｇＯが不足しＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 が過多、Ｎ
ｏ．１５及びＮｏ．１９はフラックス中のＡｌ2 Ｏ3 が
不足しＣａＦ2 が過多、Ｎｏ．１６及びＮｏ．２０はフ
ラックス中のＣａＦ2 が不足しＣａＯ及び／又はＭｇＯ
が過多、Ｎｏ．１７はフラックス中のＳｉＯ2 が不足し
Ａｌが過多、Ｎｏ．１８はフラックス中のＡｌが不足し
ている。
又はＭｇＯが不足しＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 が過多、Ｎ
ｏ．１５及びＮｏ．１９はフラックス中のＡｌ2 Ｏ3 が
不足しＣａＦ2 が過多、Ｎｏ．１６及びＮｏ．２０はフ
ラックス中のＣａＦ2 が不足しＣａＯ及び／又はＭｇＯ
が過多、Ｎｏ．１７はフラックス中のＳｉＯ2 が不足し
Ａｌが過多、Ｎｏ．１８はフラックス中のＡｌが不足し
ている。
【００４１】Ｎｏ．２１はワイヤ中のＮｂ、Ｎが不足し
Ｗ、Ｏ、Ｂが過多で更にフラックス中のＣａＯ及び／又
はＭｇＯが不足しＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 が過多、Ｎｏ．
２２はワイヤ中のＭｎ、Ｍｏが不足しＮ、Ａｌが過多で
更にフラックス中のＣａＦ2が不足しＡｌ2 Ｏ3 が過多
であ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。
Ｗ、Ｏ、Ｂが過多で更にフラックス中のＣａＯ及び／又
はＭｇＯが不足しＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 が過多、Ｎｏ．
２２はワイヤ中のＭｎ、Ｍｏが不足しＮ、Ａｌが過多で
更にフラックス中のＣａＦ2が不足しＡｌ2 Ｏ3 が過多
であ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。
【００４２】
【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６および表７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
高温クリープ特性、じん性性ばかりでなく、溶接作業性
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６および表７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
高温クリープ特性、じん性性ばかりでなく、溶接作業性
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金属のクリープ破断時間と
溶接金属の（Ｓｉ＋１０×Ａｌ）との関係を示す図
溶接金属の（Ｓｉ＋１０×Ａｌ）との関係を示す図
【図２】実施例に用いた溶接金属の吸収エネルギーと溶
接金属の（Ｓｉ＋１０×Ａｌ）との関係を示す図
接金属の（Ｓｉ＋１０×Ａｌ）との関係を示す図
【図３】実施例に用いたＡｌ添加量と溶接金属のＯ、Ｓ
ｉ、Ａｌ量との関係を示す図
ｉ、Ａｌ量との関係を示す図
【図４】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 38/52 38/52 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】 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 ：０．１〜０．４％、 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、 Ａｌ：０．１０％以下、 Ｏ ：０．０１５％以下で、残部はＦｅおよび不可避的
不純物からなるワイヤと、重量比で、 ＣａＦ2 ：４０〜７０％、 ＣａＯ、ＭｇＯの１種または２種：１０〜３０％、 Ａｌ2 Ｏ3 ：１０〜３０％、 ＳｉＯ2 ：３〜８％、 Ａｌ：０．３〜１．８％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。 - 【請求項２】 Ｃｕ、Ｃｏの１種または２種を重量比
で、ワイヤに５％以下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０．００５％以下の
Ｂを含有することを特徴とする請求項１または２に記載
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 |
|---|---|---|---|
| JP11994898A JPH11291086A (ja) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP11994898A JPH11291086A (ja) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用潜弧溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11291086A true JPH11291086A (ja) | 1999-10-26 |
Family
ID=14774154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11994898A Pending JPH11291086A (ja) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | 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) | JPH11291086A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102233492A (zh) * | 2010-04-27 | 2011-11-09 | 昆山京群焊材科技有限公司 | 耐热钢埋弧焊丝及焊剂 |
| EP2881211A1 (en) * | 2013-12-05 | 2015-06-10 | Voestalpine Böhler Welding Belgium S.A. | Method of depositing an overlay material onto a metal surface by means of electroslag strip cladding, with flux having more than 55 wt% CaF2 ; corresponding flux and article with such overlay |
| TWI494187B (ja) * | 2011-11-01 | 2015-08-01 | ||
| CN104858420A (zh) * | 2015-05-09 | 2015-08-26 | 芜湖鼎恒材料技术有限公司 | 一种硬质Fe-Si-Mn-W焊层材料及其制备方法 |
| WO2017038975A1 (ja) * | 2015-09-04 | 2017-03-09 | 株式会社神戸製鋼所 | サブマージアーク溶接用ワイヤ |
| 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 |
| CN107614189A (zh) * | 2015-06-05 | 2018-01-19 | 株式会社神户制钢所 | 焊接金属和焊接结构体 |
| KR20180034646A (ko) * | 2015-09-04 | 2018-04-04 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 서브머지드 아크 용접용 와이어 |
| CN109483083A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-03-19 | 哈尔滨威尔焊接有限责任公司 | 核电用不锈钢带极埋弧堆焊焊带、烧结焊剂和核电用不锈钢带极埋弧堆焊的方法 |
| EP3995251A1 (en) * | 2020-11-10 | 2022-05-11 | Voestalpine Böhler Welding Belgium s.a. | Method for depositing an overlay material onto a metal surface by means of electroslag strip cladding |
-
1998
- 1998-04-15 JP JP11994898A patent/JPH11291086A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102233492A (zh) * | 2010-04-27 | 2011-11-09 | 昆山京群焊材科技有限公司 | 耐热钢埋弧焊丝及焊剂 |
| TWI494187B (ja) * | 2011-11-01 | 2015-08-01 | ||
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| WO2015082973A1 (en) * | 2013-12-05 | 2015-06-11 | Voestalpine Böhler Welding Belgium S.A. | Method of depositing an overlay material onto a metal surface by means of electroslag strip cladding, with flux having more than 55 wt% caf2; corresponding flux and article with such overlay |
| CN104858420A (zh) * | 2015-05-09 | 2015-08-26 | 芜湖鼎恒材料技术有限公司 | 一种硬质Fe-Si-Mn-W焊层材料及其制备方法 |
| CN107614189A (zh) * | 2015-06-05 | 2018-01-19 | 株式会社神户制钢所 | 焊接金属和焊接结构体 |
| CN107949455A (zh) * | 2015-09-04 | 2018-04-20 | 株式会社神户制钢所 | 埋弧焊用焊丝 |
| KR20180034646A (ko) * | 2015-09-04 | 2018-04-04 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 서브머지드 아크 용접용 와이어 |
| WO2017038975A1 (ja) * | 2015-09-04 | 2017-03-09 | 株式会社神戸製鋼所 | サブマージアーク溶接用ワイヤ |
| 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 |
| CN109483083A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-03-19 | 哈尔滨威尔焊接有限责任公司 | 核电用不锈钢带极埋弧堆焊焊带、烧结焊剂和核电用不锈钢带极埋弧堆焊的方法 |
| EP3995251A1 (en) * | 2020-11-10 | 2022-05-11 | Voestalpine Böhler Welding Belgium s.a. | Method for depositing an overlay material onto a metal surface by means of electroslag strip cladding |
| WO2022101789A1 (en) * | 2020-11-10 | 2022-05-19 | Voestalpine Böhler Welding Belgium S.A. | Method for depositing an overlay material onto a metal surface by means of electroslag strip cladding |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
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