JPS58141892A - 9Cr―2Mo鋼用溶接材料 - Google Patents

9Cr―2Mo鋼用溶接材料

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JPS58141892A
JPS58141892A JP2643582A JP2643582A JPS58141892A JP S58141892 A JPS58141892 A JP S58141892A JP 2643582 A JP2643582 A JP 2643582A JP 2643582 A JP2643582 A JP 2643582A JP S58141892 A JPS58141892 A JP S58141892A
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bendability
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JP2643582A
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Ryuzo Fukao
隆三 深尾
Yoshiaki Noguchi
良明 野口
Muneyasu Tsukamoto
塚本 宗安
Mutsuo Nakanishi
中西 睦夫
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Sumikin Welding Electrode Ltd
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Sumikin Welding Electrode Ltd
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053Fe as the principal constituent
    • B23K35/308Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は耐酸化性、高温強度、耐割れ性、曲げ性およ
び靭性に優れた溶接部を具有すゐ9CT−2MO4ll
の溶接構造物に関する。
9Cr−2MO鋼は火力発電、原子力発電のボイラー等
に使用される。この鋼の主な特長は、9(4”−IMO
鋼と同等以上の耐酸化性を有していること、Moを2%
含有することにより21/4Or −l MO鋼鋼上上
高温強度を有していること、およびC含有量を0.15
%以下にすることにより溶接熱影響部の低温割れ感受性
を低下させていること、の3点である。
各種発電用ボイラーに代表される9Cr−2MO鋼の溶
接構造物を溶接の側から見た場合、溶接金属を母材と同
一組成、すなわちgcr−2Mo鋼組成(共金系)とし
たときけ、溶接部の耐酸化性および高温強度は維持され
るが、耐割れ性は悪化し、更に曲げ性、靭性面でも問題
を生じる。
すなわち、9Cr−2MO鋼は、凝固過程で柱状晶粒界
に沿って粗大なδフェライトを析出し、その界面よシγ
相を析出するとともに、マルテンサイド変態によフ常温
ではフェライト+マ〜テンサイドの混合組織となる。こ
のため、高温域においてδ−γ界面から凝固割れを生じ
たり、常温域においてフェライトとマルテンサイトの硬
度差による曲げ性低下を生じたりするのである。また、
粗大なδフェライトの存在は、特開昭55−10669
8に見るとおり靭性低下の原因となる。
本発明の目的は、9Cr−2Mo鋼の溶接構造物におい
て、その溶接部の耐酸化性および高温強度を共金糸の場
合と較べて悪化させることなく、耐割れ性および曲げ性
の向上を図り、更に、靭性面でも特性向上を図るべく、
溶接金属に組成改良を加えることにある。
フェライトとマルテンサイトを比較した場合、フェライ
トは軟かく、マルテンサイトは硬いというふうによく説
明される。溶接部の耐割れ性および曲げ性を向上きせる
には、溶接金属のC当量を下げ、その軟化を図るのが有
効とされているが、軟化は他ならぬ組織のフェライト化
を意味し、この対策は9Or−2MO鋼では、不安定な
フェライト十マルテンサイトの2相組織の生成を促す結
果になる。したがって、溶接部の耐割れ性および曲げ性
は逆に悪化する。   。
靭性向上に対しては、溶接金属中のフェライト減少の有
効なことが知られているが(特開昭55−106698
)、ll11割れ性および曲げ性に対する影響について
触れられていないばかりでなく、一般的にはフェライト
減少に伴う組織硬化に対して大きな不安感がある。
本発明者らは、9CI’−2M0鋼溶接部の耐割れ性お
よび曲げ性の低下要因が、上述したとおりフェライト十
マルテンサイトの2相組織にあることから、これら特性
、更には靭性の向上を図るためには、マルテンサイト単
相化に伴う組織硬化を何らかの形で規制しながら、溶接
金属をマルテンサイト単相組織としてしまうのが最も得
策であると考えた。
すなわち、マルテンサイト単相化に伴う組織硬化を何ら
かの形で規制しながら、溶接金属をマルテンサイト単相
組織とすることができれば、δ−γ界面において生じる
凝固割れや、フェライトとマルテンサイトの硬度差によ
る曲げ性低下を防止できると同時に、アルテンサイド単
相化に伴う組織硬化(延性不足)による耐割れ性や曲げ
性の低下も阻止でき、全体として溶接部に高度の耐割れ
性および曲げ性を付与することが可能になるばかシでな
く、マルテンサイト単相化は結果的にフェライトを消失
させて特開昭55−106698に示す如き靭性向上を
も可能ならしめるのである。
そうして、本発明者らはこの考え方に沿って、鋭意実験
研究を繰シ返した結果、マルテンサイト単相化に伴う組
織硬化を規制しながら、溶接金属をマルテンサイトの単
相組織とするには、下記に規定するCr当量式の導入が
有効であることを知見した。δフェライトに対するこの
Cr当量式は従来、1sCr鋼に適用された事例を見る
ことができるが、9Cr・−2M0鋼溶接部の酎割れ性
、曲げ性および靭性の総括的尺度として使われたことは
全くなく、QCr鋼への適用例すら殆んどないのが現状
である。
Cr当量−cr+4si+iot+1.5Mo−(22
”’C+−0,5Mn+1.2 M+80 N )本発
明は上記知見に基づきなされたもので、溶接部の溶接金
属が00.08〜0,15%、Si0.05〜0.80
%、Mn O,80〜2.0X、Or 8〜10X、 
MOl、5〜2,5%、Ni<8.0%、At<0.0
8%、N<0110%、Tiく0.10%、○く0.0
5%、Nb<0.5%、V<0.5Xを含有し、残部が
実質的にFeで、かつ、上式に規定するCr当量が7〜
11であることを特徴とする9Cr−2MO鋼の溶接構
造物を要旨とする。
本発明によれば、上記Cr当量による組成規制により、
溶接金属がマルテンサイト単相組織となるから、フェラ
イト十マルテンサイトの2相化が原因である凝固割れや
硬度差による曲げ性低下が根本から確突に防止されると
ともに、同じく上記Cr当量による組成規制によシ、マ
ルテンサイト単相化に伴う組織硬化が制限されるから、
延性不足による耐割れ性や曲げ性の低下も阻止され、全
体として溶接部に高度の耐割れ性および曲げ性が付与さ
れるばかりでなく、マルテンサイト単相化によるフェラ
イト組織の消失により、特開昭55−106698に示
す如き靭性向上効果も得られるのである。
以下、本発明を溶接金属の成分限定理由、比較試験の順
で詳しく説明する。
〈溶接金属の成分限定理由〉 C:0.08%未満では強度が不足し、0.15Xを超
えると耐割れ性が低下する。
Si:0.05%未満では脱酸が不十分であり、溶接金
属に気孔が発生する。0.80%を超える粗大なδフェ
ライトが生じて靭性が低下する。
Mn:0.8%未満では81同様、脱酸が不足し、同時
に強度低下を招く。2.0%を超えると焼入れ効果が増
大して耐割れ性を低下させる。
Cr : 9Cr−2MO鋼(D基本成分+7)1)で
6す、8%未満では高温強度および耐酸化性が低下する
10%を超えるとδフエライを量が増加して溶接金属に
不安定なフェライト+マμテンサイドの2相組織を発生
させる。
MO:2%の含有が基本であ、jj)、1.5%未満で
は高温強度が低下する。2.5%を超えると粗大なδフ
ェライトを生じて靭性がu?tする。
N1:靭性の向上に有効であるが、8.0%を超えると
焼入効果が増大して削割れ性を低下させる。
At:脱酸および組織の微細化に有効であるが、0.0
8%を超えると溶接金属に気孔が発生する。
T1:脱酸および強度の増大に有効であるが、0.1%
を超えると粗大なδフェライトが生じて靭性を低下させ
る。
N:少量の含有によシδフェライトの生成を抑制して靭
性向上に効果があるが、0.10%を超えると溶接金属
中に窒化物が生じ、硬度を増大はせて曲げ性が低下する
0:0.05%を超えると溶接金属の靭性が低下し、か
つ溶接金属に気孔を発生させる。
Nb:少量の含有により高温強度が増すが、0.5%を
超えると靭性が低下する。
V : Nbと同様に高温強度を高めるが、0.5%を
超えると靭性が低下する。
Or当量: gCr−2MO鋼溶接部の耐割れ性、曲げ
性および靭性の総括的尺度であり、11以下とすること
により溶接金属が事実上マルテンサイト単相組織となり
、共金糸の溶接金属において生じていた凝固割れや、フ
ェライトとマルテンサイトの硬度差による曲げ性低下を
防止するとともに、フェライト消失に伴う靭性向上効果
を発現させる。
7未満では”F/l/テンサイド単相化に伴う紙性低下
により耐割れ性および曲げ性が低下する。
く比較試験〉 第1表に示す組成および厚みの9Or−2MO鋼に2種
類の開先を形成し、各開先に、第2表に示す組成の7種
類の心線を用いて被覆アーク溶接およびサブマージアー
ク溶接をそれぞれ寮施した。被覆アーク溶接棒には各心
線に同一組成の低水素系の被覆剤を塗布した。またサブ
マージアーク溶接は各心線に同一組成の塩基性のフラッ
クスを組合せて行った。溶接後には715℃X5hrの
焼なまし処理を行った。開先形状は被覆アーク溶接の場
合が第1図、サブマージアーク溶接の場合が第2図であ
り、溶接条件は第8表に示すとおりである。
第  1  表(供試鋼) 第  8  表(溶接条件) 第  5  表 (硬度) 第6表(靭性、高温強度およびミクロ組織)得られた溶
接金属の組成を第4表に、各溶接金属のビッカース硬さ
く荷重10 kq )を第5表に、J工5Z8111に
規定の衝撃試験結果、同じくJ工5Z2272に規定の
引張クリープ破断試験結果およびミクロ組織を第6表に
それぞれ示す。
また、第7表は、第1表に示す9Cr−2MO鋼を第2
表に示す溶接材料にて溶接したときの溶接部の朔割れ性
および曲げ性を調査した結果を示したものである。耐割
れ性は、被覆アーク溶接棒についてJIS Z8157
に規定するU形抱束割れ試験によって調査した。開先形
状を第8図に示す。
サブマージアーク溶接については第4図に示す抱束試験
板により断面割れ率を測定することにより調査した。ま
た、曲げ性はJIS281228号に規定する側曲げ試
験により調査した。
第4表〜第7表に示すように、溶接金属組成が本発明範
囲内にあるものは、本発明範囲外(共金系)のものと較
べて、高温強度面で遜色ないばかりか、靭性、耐割れ性
および曲げ性に優れ、更に、マルテンサイト化による組
織硬化およびこれによる特性低下が効果的に抑制されて
いることも、本発明範囲外(Or当量7未満)のものと
の比較から明らかである。また、本発明者らは本発明範
囲内のものが本発明範囲外のものと較べて耐酸化性の面
でも遜色ないことも確認している。
本発明が対象とするgcr−2MO鋼の溶接構造物とし
ては、前記した各種発電用ボイラーの他、例えば石油化
学用圧力容器、各種化学機械等がある。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は比較試@に使用した開先の形状説明用
、第4図は同じく試験様式の説明図である。 第4図 第1図 第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)溶接金属がco、oa〜0.15%、SiO,0
    5〜0.80%、Mn 0.80〜2.0%、Or 8
    〜10%%MO1,5〜2.5%、N1<8.0%、A
    t<0.08%、N〈0.10%、Tiく0.10%、
    o<0105%、Nl) <0.5%、V<O,S%を
    含有し、残部が突質的にFeで、かつ、下式に規定する
    Cr当量が7〜11であることを特徴とするgCr−2
    MO鋼の溶接構造物。 Cr当量喝Cr+4S1+10At+1.5Mo−(2
    2C十0.5Mn+1.2M+8ON )
JP2643582A 1982-02-19 1982-02-19 9Cr―2Mo鋼用溶接材料 Granted JPS58141892A (ja)

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