JPS58391A - 高温用鋼のサブマ−ジア−ク溶接方法 - Google Patents

高温用鋼のサブマ−ジア−ク溶接方法

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JPS58391A
JPS58391A JP9740581A JP9740581A JPS58391A JP S58391 A JPS58391 A JP S58391A JP 9740581 A JP9740581 A JP 9740581A JP 9740581 A JP9740581 A JP 9740581A JP S58391 A JPS58391 A JP S58391A
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JP
Japan
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strength
toughness
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weld metal
welding
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Pending
Application number
JP9740581A
Other languages
English (en)
Inventor
Jun Furusawa
古沢 遵
Mutsuo Nakanishi
中西 睦夫
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPS58391A publication Critical patent/JPS58391A/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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)
  • Nonmetallic Welding Materials (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、高温用鋼のサブマージアーク溶接方法に関
するものである。
近年、石油プラントの操業効率向上を目的として、それ
に使用される圧力容器等の大型化、あるいは使用温度の
高温化がなされてきている。
これに対応して、圧力容器等に使用される高温用鋼の高
強度化が進められてきているが、このような高温用鋼に
おいては組立溶接時に中間熱処理を行なったシ、高温熱
処理を行なったシして、熱影響部の溶接割れやクリープ
割れの防止、あるいは靭性の確保をはかる必要があり、
これらの処理に耐え得るような高強度高温用鋼が開発さ
れ、採用されてきている。同時に、このような高温用鋼
の組立て溶接に際して、形成される溶接金属も、高温溶
接後熱処理によって強度および靭性の低下を生じないよ
うなものになる溶接材料を使用する必要があった。
一般に、溶接金属の強度を高めるには高炭素化が有効で
あることが知られているが、同時に靭性が低下すること
が懸念される。他方、溶接金属の靭性を確保するために
は、溶接金属中の酸素含有量を低減する必要があシ、こ
のような観点から、通常、溶接金属が脱酸剤として用い
られるslの含有量の高い高Sl系のものとなるように
、溶接ワイヤとフラックスを組合せた溶接材料が選ばれ
ていた。
したがって、高温用鋼のサブマージアーク溶接には、強
度と靭性のバランスを考慮して、低C−高Sl系の溶接
金属が得られるような溶接材料が使用されていたが、最
近の高温用鋼材の高強度化に応えるため、高炭素化によ
る強度上昇が検討されている。しかし、溶接金属のC量
を高めて高C−高81系のものにすると延性が低くなり
、特に焼戻し脆化感受性が大きくなって、このような溶
接金属部を有する高温用鋼部材を使用していると靭性の
劣化を生ずるという問題点があった。
本発明者等は、上述のような観点から、高強度高温用鋼
のサブマージアーク溶接において、溶接金属の強度、特
に高温強度やクリープ強度を上昇し、靭性、特に長時間
使用後の靭性が向上されるような方法を見出すべく研究
を重ねた結果、高C−低5i−V系溶接ワイヤと低Sl
系フラックスを組み合わせた溶接材料を用いると、強度
と耐焼戻し脆性特性を向上した高C−低5i−V系の高
強度の溶接金属が得られ、さらにフラックス中に適量添
加したCaF2により溶接金属中の02量が下がるため
溶接金属の靭性が向上するので、良好な溶接部材を得る
ことができるという知見を得るに至った。
したがって、この発明は上記知見にもとづいてなされた
もので、 C: 0.08〜0.18%(以下係は重量%とする)
Sl: 0.10係以下。
Mn : 0.30〜0.80%。
Cr:2.00〜10.00%。
Mo  :  0.40〜2.50 %。
T1 :0.05〜0.15係。
V  :  0.05〜0.30 %。
Feおよび不可避不純物:残り。
より成る組成を有するソリッドワイヤと、5jO2: 
  ユ  O〜 301!i。
0aF2:  5〜20 %。
を必須成分とするとともに、 (Ca○+MgO) / sl、02 で示される塩基度が1.5〜4.0であるフラックスと
をm合せて使用して高温用鋼のサブマージアーク溶接を
実施することにより、すぐれた高温強度やクリープ強度
を有するとともに、良好な靭性をも兼ね備えだ溶接金属
を得るようにしたことに特徴を有するものである。
ついで、この発明の方法において使用するソリッドワイ
ヤおよびフラックスの構成成分組成範囲ならびにフラッ
クスの塩基度を上述のように限定した理由を説明する。
(a、)  ソリッドワイヤの成分組成範囲の限定理由
 5− (1)C C成分には、溶接金属の強度を上昇させる作用があり、
その含有量が0.08%未満では前記作用に所望の効果
が得られず、一方0.18 %を越えて含有せしめると
、靭性および延性の低下を来たし、さらに溶接割れ性の
上昇を招くようになることから、その含有量を0,08
〜0.18%と限定した。
(2)   5i Sl成分は、溶接金属の靭性、特に長時間使用後の靭性
の向上には少々いほど良いが、溶接時のスラグ−メタル
間の反応や母材の稀釈によって溶接金属に入り込む量を
考慮すると、ソリッドワイヤ中の含有量の許容限度は0
.10%までが適切であって、0.10 %を越えて含
有すると溶接金属の焼戻し脆化を大きくし、使用中に靭
性の劣化を招くので、その含有量を0.10%以下と限
定した、。
(3)   Mn Mn成分には、強度および靭性を上昇させる作用がある
が、その含有量が0.30 %未満では前記作用に所望
の効果が得られず、一方0.80 %を越え−〇 − て含有せl〜めると使用中の脆化が大きくなることから
、その含有量を0.30〜0,80チと限定した。
(4)   0r Cr成分は、高温用鋼に要求される耐食性を得るために
必要な元素であり、またV成分を添加した場合の、再熱
割れ発生を防止するためにも有効な元素である。Orの
含有量が2.00%未満では耐食性の確保および再熱割
れの防止に所望の効果が得られず、一方10.00 %
を越えて含有させると靭性が著しく低下し、−溶接割れ
性の上昇を招くため、その含有量を2.00〜10.0
0%と限定した。
(5)  M。
Mo成分には、強度、特に高温強度やクリープ強度を向
上する作用があるが、その含有量が0.40%未満では
前記作用に所望の効果が得られず、一方2.50%を越
えて含有すると靭性が著しく低下して溶接割れ性の上昇
を招くようになることがら、その含有量を0.40〜2
.50q6と限定した。
(6)   Tl T1成分には、溶接金属の組織を微細化して靭性を向」
ニする作用があるが、その含有量が0.054未満では
前記作用に所望の効果が得られず、一方0.15 %を
越えて含有せしめると靭性の低下や再熱割れ性の上昇を
招くようになることから、その含有量を0.05〜0.
15%と限定した。
(7)■ ■成分には、溶接金属の強度、特に高温強度およびクリ
ープ強度を上昇する作用があるが、その含有量が0.0
5%未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方0
.30%を越えて含有すると靭性の低下や再熱割れ性の
上昇を招くように−なることから、その含有量を0.0
5〜0.30%と限定した。
(b)  フラックスの成分組成範囲および塩基度の限
定理由 (1)  S i O2 S102成分には、ビード外観などの作業性を改善する
作用があるが、その含有量が10%未満では前記作用に
所望の効果が得られず、一方30チを越えて含有すると
、溶接時に還元されて溶接金属中のSl量を増加させて
その靭性如悪影響を及ぼすようになることから、その含
有量をlO〜30係と限定した。
(2)  0aF2 Ca F、成分には、溶接金属中の02含有量を低減す
る作用があるが、その含有量が5チ未満では前記作用に
所望の効果が得られず、一方20%を越えて含有せしめ
ると溶接作業性が著しく低下するようになることから、
その含有量を5〜20チと限定した。
(3)塩基度 この発明の方法においては、(Oa○+Mg0)/51
02  で示される塩基度を1.5〜4.0とするフラ
ックスを使用する必要があるが、この塩基度が1.5未
満では溶接金属の酸素含有量が増加して靭性が悪くなる
とともにブローホールを発生しゃすくなり、一方4.0
を越えると溶接作業性やピード外観が悪くなることから
、フラックスの塩基度を1.5〜4.0と限定した。
上述のような溶接材料を使用して高温用鋼のサ 9− ブマージアーク溶接を行なうことにより、溶接金属中の
酸素含有量を400 ppm以下に抑えることができ、
このために溶接金属の靭性が確保できるものであり、酸
素含有量が4. OOppmを越えると良好な靭性は得
られない。
また、フラックスには、ボンドブラックスや溶融型フラ
ックス等があるが、この発明の溶接方法に使用するフラ
ックスはこのような種類には関係なく、所定の成分を必
須成分として含有するものであればいずれも使用可能で
ある。上述の必須成分の他に、例えばAQ208等暢宜
添加することはもちろん差支えないものである。
ついで、との発明を実施例により比較例と対比しながら
説明する。
実施例 第1表に示した成分組成の高温用鋼板(ASTMA 3
B’7 ()210t2鋼板厚:lOloofiに第1
図に示した開先加工を施した。第1図における母材の各
部寸法はつぎの通シであった。第1図における各部寸法
は次のとおりである。
10− すなわち、a : 26g、  b : l O07H
H,(’i:10mm+  d  :  13mm R
8この開先を用いて、第2表に示した成分組成のワイヤ
と第3表に示した成分組成のフラックスを、第4表に示
した種々組合せで溶接を行ない、溶接金属の強度と靭性
を検討した。
このときの溶接条件は、電流:550A、電圧: 35
V、溶接速度: 2 ’7 cm / mm+溶接溶接
量熱量 2、’7 ’78 J 7cm、予熱層間温度
: 100〜200℃であり、サブマージアーク溶接法
にて多層盛溶接を行なった。
このようにして得られた溶着金属の成分組成とその機械
的性質を測定し、併せて第4表に示した。
なお、溶接後熱処理(SR)は、700℃X30時間の
加熱保持後、炉冷の条件で行なった。さらに、長時間使
用中の靭性劣化を検討するため、溶接後熱処理に加えて
加速脆化処理(SC)を行ない、溶接後熱処理材と比較
した。第2図に、この加速脆化処理の熱サイクル条件を
示した。
第4表に示した結果から、本発明例で得られた第  1
  表 ※塩基度= (−CaO+ MgO)/5in2第  
 3   表 溶着金属が482℃で良好な引張強度(通常、4・〜4
5kgfンー以上が要求される)および加速脆化処理後
の靭性(通常、vTr4oの値が一30℃以−Fである
ことが要求される)を示すことが明らかτある。これに
対して、比較例の溶着金属は、強農靭性とともに所望の
性能を満だしていないこと力わかる。すなわち、比較例
における実施屋5および6はV無添加のゆえに強度と靭
性が低く、また高81に起因して靭性が低く、加速脆化
処理による靭性劣化も大きい、さらに同実施A6は、高
酸素=13− により特に靭性が低いことがわかる。そして、同実施扁
7および8は低Cのゆえに強度が低く、高81に起因し
て靭性も低く、また加速脆化処理による靭性劣化も大き
い、さらに、同実施A8は高酸素により特に靭性が低い
ことがわかる。同実施扁9および10はV無添加のゆえ
に強度、靭性が低く、同実施Alユおよび12は、特に
Si量が多いために靭性が低く、加速脆化処理による靭
性劣化が大きいことが明白である。
上述のように、この発明によれば、高温強度やクリープ
強度が高く、良好な靭性を示す溶着金属を得ることので
きる高温用鋼用のサブマージアーク溶接が実施でき、大
型化した石油プラント等の施工を簡単確実に行なえるな
ど工業上有用な効果がもたらされるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例にて使用した母材の開先部形状を示す要
部図面であり、第2図は加速脆化処理の熱サイクル条件
を示す線図である。 15− 述1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  C:0.08〜O,18%。 Si:0.10チ以下。 Mn: 0.30〜0.80 %。 ○r: 2.00〜l O,00%。 Mo : 0.40〜2.50%。 Ti: 0.05〜0.15 q6゜ V:O,O!5〜0.30チ。 Feおよび不可避不純物:残り。 (以上重量1よシ成る組成を有するソリッドワイヤと、 8102: l O〜30 %。 0aF2: 5〜20 %。 (以上重量%)を必須成分とするとともに、 1− (CaO+MgO) / Sin。 で示される塩基度が1.5〜4.0であるフラックスと
    を組合せて使用することを特徴とする高温用鋼のサブマ
    ージアーク溶接方法。
JP9740581A 1981-06-25 1981-06-25 高温用鋼のサブマ−ジア−ク溶接方法 Pending JPS58391A (ja)

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Cited By (6)

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