JPS5858982A - Cr−Mo系低合金鋼の潜弧溶接方法 - Google Patents

Cr−Mo系低合金鋼の潜弧溶接方法

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JPS5858982A
JPS5858982A JP14336681A JP14336681A JPS5858982A JP S5858982 A JPS5858982 A JP S5858982A JP 14336681 A JP14336681 A JP 14336681A JP 14336681 A JP14336681 A JP 14336681A JP S5858982 A JPS5858982 A JP S5858982A
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JP
Japan
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wire
flux
arc welding
submerged arc
alloy steel
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Application number
JP14336681A
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English (en)
Inventor
Naoki Okuda
直樹 奥田
Akihiko Usui
昭彦 臼井
Shigeaki Yamamoto
茂昭 山本
Yoshio Otani
大谷 善男
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/23Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (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】 本発明Fi靭性が高く、焼戻し脆化感受性の低い溶接部
を潜弧溶接で得る方法に関し、詳細にはワイヤ又はフラ
ックスのいずれか一方若しくは双方からA/及びNを積
極的に加えて前記溶接部を得る方法に関するものである
1  1    1 鋼*17Cr−TMOm、2rCr−MO鋼、8Cr−
IMO鋼等は耐熱性の良好な工業用材料として高温高圧
ボイラー用、石油工業用、合成化学工業用、高IIA高
圧耐水素用等の用途に賞用されている。即ちCr−MO
;ll&低合金鋼は従来高温強度や高温クリープ特性の
改優に眼目が置かれて開発されたものであシ、これらの
溶接Ki?いても、溶接金属の高温強度に注目するのが
一般的な溶醤設計の姿勢であった。しかるKJI近Cr
−MO系低合金鋼の使用環境が厳しくなシ、他の特性に
ついても考慮を払わなければならない場面が多くなって
きた。第1.a#−j寒冷地での使用#J1度が増大し
てき九ことであシ、低温靭性の向上が要求される様にな
ってきた。第2点は反応容器として10年〜20年と長
期間使用するという点であシ、高温での長期間使用に伴
なう焼戻し脆化が不可避であることに艦み脆化感受性の
低い溶着金属を形成することが要求される様になった。
本発明者等はこの様な点を考慮し、上述の2要求を満足
する為には、焼戻し脆化感受性の九進を予想して予め低
温靭性の改善を図っておくことが必要であると考え、溶
着金属の成分組成に注目した。その結果溶着金属におけ
る旧オーステナイト組織の微細化を達成することが低温
靭性の向上に不可欠であるとの観点から、溶着金属中に
A/Nを形成して上記微細化を賽現することKff功し
た。
同本発明における溶接対象鋼が(r −M O系低合金
鋼であることはこの点において重要な意義を有いもの1
例えば0.5 M O鋼では使用温度が着干低めである
から焼戻し宛化の問題は発生せず、又Cr含有量の高い
高合金鋼では、使用温度が′1tE(焼戻し脆化の問題
を発生しないから、本発明の対象よル除外される。
即ち本発明I/iRI倭段階での低温靭性改善効果を有
効に利用できるCr−Mo系低合金鋼を対象とし、溶着
金属中にA/Nを必要十分量形成して上記効果を達成し
、その結果として焼戻し脆化感受性の低い溶接部を形成
する潜弧溶接法の確立を目的とするものである。しかし
て本発明の潜弧溶接Sとa、ツイヤ中に0.05〜.0
.20 tsOA l及び/若しくはフラックス中に0
.3〜4.0係のA/を含オせると共に1ワイヤ中のN
を0.012〜0.080係及び/若しくはフラックス
中のNを0.08%以下としておき、これらを用いて潜
弧溶接を行なうことによJC40,181,Mn41,
0(i、5i40.6%、Cr=0.6〜8.5% 、
Mo=OJ〜IJ嚢、A/=0.01〜0.04%、N
=0.012〜0.045’l、Ni≦0.296.F
e及び不可避不純物=残部を夫々含有する浴着金属を形
成する点に特徴を有するものである。
本発明溶接の対象mは前述の通υCr−MO系系低合金
鋼であるから、f#曹金属中にはC,Cr。
MOが必須的に含まれ、且つ前述のA/及びNを含有す
るが、その他に溶着金属の物性を好適に維持する目的で
Mn、St及びNiを含有させることか必要であり、P
、Sb、Sn、As等の不可避不純物は可及的に少なく
することが望まれる。
以下、各元素の含有量限定理由にりいて貌明する。
C(0,ta係 Cd1.IJ?優を越えると溶着金属の割れ感受性が高
まるので0.1144を上限とした。
M n < 1. O憾 M n 拐1.0 ’Aを趨えると焼戻し脆化感受性が
増大するので1.011Gを上限とし友。
5i(o、e鳴 Siが0,6優を越えるとC,Mnの場合と同様の欠陥
が現われるので0.6憾を上限とした。
Cr=0.5〜8.51 crが0.5係未満であると高温強度が不良になってM
O鋼並みになると共に、1Ii1酸化性や耐食性が低下
するので0.51を下限とした。これに対し8.5優を
越えると、 高温下での長期間使用に際しても焼戻し脆化が問題にな
らず、Ar1−Nの8#極配合による技術的効果が得ら
れないので8.5憾を上限とした。
MO=0.8〜IJ9G MOが0.8憾を下回わると、Moに対して期待される
高温強度が発揮されず0.8優を下限とした。
又1.5を越えると靭性が不良になシ、更に焼戻し脆化
感受性≠11ってぐるので1.5鴫を上限とした。
A/=0−01〜0.04畳 A/が0.011未満でtiA/Nの生匝量が少なくな
って旧オーステナイト組織の微細化が果せず従って靭性
が低下すると共に焼戻し脆化感受性も高まるので0.0
1−を下限としえ。他方A/か0.041を越えるとA
INを生成して伺余分のMが存在し、このAIが酸化さ
れてA/203が生成するので靭性を低下させるから、
0.04%を上限とした。
N冨0.012〜0.0451 Nが0.01211G未満になるとAIHの生成量が少
な(なシA/の場合と同様の欠陥が現われるので0.0
121を下限とした。他方0.045憾以上は溶着金属
中に入らず、Nが多いと溶接作業性が悪くなるので0.
0451を上限とした。
Niく0.2% Hiは靭性を向上させる元素であるが、0.2憾を越え
ると、焼戻し脆化に受性を悪化させるので0.2−を上
限とした。
不純1++(P、Sb、Sn、As、V、Nb、Ti、
B等)P、Sb、Sn、As等は高温下の長期間使用に
よシ、旧オーステナイト組織のγ粒界に拡散して偏析し
hbいものであるが、AZNO形成によって1粒が小さ
くなると上記不純物の偏析濃度も薄くなるので、偏析に
よる不利益は少な(なる。しかし全体として焼戻し脆化
感受性に悪影響を与えるので、壇れる。
上記各断明によって浴着金属中における一各成分の限定
根拠を明らかにしたが、この様な浴着金属を与える為の
ワイヤ成分と7ラツクス成分の関係を示すと、一般的に
下記の通)である。
(BvX(E(1))IF)+(AfXBfXrE(引
)f)=(E(4))d但し式中の各記号の意味は下記
の通シである。
BW:ワイヤ含有元素の浴着金属への歩留係数(E(憾
)〕W:ワイヤ中含有元素の1it−Af:ワイヤ14
m:*mに対するフワックス溶−電倉比(一般KO68
〜1.5) Bf:フラックス含有元素の溶着金属への歩留係数 (ECs))f: yqyりx中含有元嵩の*1饅CM
(俤)〕d:浴WII金属中の各元素の重童慢であって
前述の如(大々規制された値 ところで上述のBy+BfFimm等との親和力の1#
等によって各元素毎に異なシ、又BWFX併用  −フ
ラックスが焼結型であるか浴−型であるかKよっても影
響を受けるので一律の係数を与えることはできないが、
一般的な目女として示すと第1表の々口〈である。
) 第1表に示す如く条件によって歩留係数に太きな変化は
あるが、各元素のワイヤ中又はフラックス中への好適配
合曾を検討したところ1本発明における重要元素(AI
とN)についてはおおむね次の様に定めることができた
。即ちA/ic′)いては、これを積極的にワイヤのみ
から供給する場合(例えば#軸型フラックスの如く)9
1クス中にAIを加えることができない場合や焼結型フ
ラックス中に不純物としてのAIを許容している場合)
は少なくとも0.05嘔以上配合すべきであシ、他方上
限F1G、2(lとすべきであった。又焼結型フラック
スとしてAIを積極的にフラックスのみから供給する場
合や、ワイヤ中に不純物としてのMを許容している場合
は、フラックス中のAfを0.8〜4.0憾の範囲とす
べきであった。同じくNKついてこれを積極的にツイヤ
のみから供給する場合Cフラックス中にNを不純物とし
て許容している場合)のワイヤ中のNは0.012〜o
−ogo優とし積極的にフラックスのみから供給する場
合(ワイヤ中にNを不純物として許容している場合)の
フラックス中のNFio、ooB〜0.081の範囲と
すべきであつ九。fN溶接材料中におけるAIとNの範
囲を限定した理由は、溶着金属中の成分限定理由として
先に翰明したのと同一である。
AI及びN以外の成分も、勿論ワイヤ及びフラックスの
一方又は双方から供給することができる。
しかしもつとも一般的な場合としてワイヤから供給する
場合について考えると、ワイヤ中の含有量については次
の様な範囲内であることが望まれる。
°゛ C(0,19% Mll〈1.5係 ’5i(o、6チ Cr=0.5〜8.8% ”  ”  ”JO=O,R〜IJ係 ’      N1(0,24 上述め範囲に限定した理由は、#Wl金属中への二股的
な歩留りを考慮しての上でのことであシ、溶着金属の成
分範囲限定理由と本質的に同一であるが、これらのうち
c、Mn、siについて夫々前述の上限を与えた理由を
補足すると、これらが前記上限を越えた場合ワイヤの塑
性加工性が低下し具体・的には素線から線引きして所定
の径に引き落とすとき“の線引き性に悪影曽を与えると
いうこ゛どが挙げられる。同ワイヤ中のAr1−NKつ
いてパけり可溶性成分と不溶性・成分の如何を問わず、
又アーク安定剤、スラグ形成剤、゛ガス発生剤等をフラ
ックス中に配合し得ることは言う迄もない。
本発明の潜弧溶接法は上述の構成を満足する゛限シ溶接
条件等については制限されず、必要により焼なまし或い
は焼ならし焼もどしを竹なうが、いずれにせよ溶接後の
低温靭性が向上し、高温下において長期間使用しても燗
戻し宛化感受性を低く抑えることが可能になった。
以下実施例を挙げて本発明を説明するが、下記実施例及
び特許請求の範囲に記載した実施θす(羨によって本発
明の技術的範囲が制限されるものセはない。
第2表に示す組成のCr−MO系低合金鋼ワイヤと、第
8表に示す組成の焼結型及び#融型ブラックスを製令し
、これらを第4表の如(組′合ぜ、母材(第4表脚注i
照)を潜弧溶接し、同表併記の溶着金属を俸′た。次に
第1図のビートパターンで後熱処理を行な−、一部はそ
のま★、二部Fi第2図に示すとニドパターンで焼き戻
し脆化熱処理を人工的に加え、これらを比較してt発明
′の効果を検討した。゛閏試験片は第8図のA部がら引
張シ試験片、8部ぶらシャルピー暫撃試醗片を取シ出し
、結果は96表に一括して示す。向後熱処理は、第6′
表o麓t’:j:’toは650℃x a hrs、 
、A□+ 引張り強さや伸びについてFi賽験例と比較例を通じて
大差がなくいずれも良い成績を残し九が、Vヤルビー衝
撃値については両者間KM−!1な相違が認められた。
即ち比較例では後熱処理を終えたままの段階でのVヤル
ピー衝撃値にばらつきが多かったり、又全体的に低く、
且つ焼き戻し脆化処理後のVヤルピー衝撃値はいずれも
激しく低下していた。これに対し実施例では後熱処理を
終えたままの段階で良好な低温靭性が見られ、且つ焼き
戻し脆化処理後の靭性も高レベルを維持していたi、−
【図面の簡単な説明】
第1図は後熱処理のし一ドパターン、第2図は焼き戻し
脆化処理のヒートパターン、第8図は試験片の採取位置
を示す睨明図である。 出願人  株式会社神戸胸鋼所 手続補正書、麓。 昭和67年2月24【1 特許庁長官 島 1)響 樹 殿 特許庁審判長           殿特許庁審査官 
          殿11(件の表示 昭和56年 特 許 願第14880  号昭和   
(1−審  判  第       号2 発明の名称 代表者 高 橋 孝 吉

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Cr −y o基低合金鋼を対象とする潜弧溶接
    において溶着金属中KA/及びNを積極的に含有させて
    、靭性が高く焼戻し脆化感受性の低い溶接部を与えるに
    当シ、Alについてはワイヤ中KO105〜0.204
    含ませ及び/若しくはフラックス中に0.71〜4.0
    優含ませ、Nにつ偽てはワイヤ中に0.012〜0.0
    8016含ませ及び/若しくけフラックス中のNを0.
    08%以下としておき、C,(0,189G、M n 
    41.0%、5t4o、6*。 c r=o、5〜8.5%、yi o == 0.8〜
    1.5 嗟、AI=001〜0.04%、N=0.01
    2〜0−04591、Ni40.2%を夫々含有すると
    共に残WがF・及び不可避不純物である浴看金属を形成
    することを特徴とする(、r−MO系低合金鋼の潜弧#
    ll1j!法。 12ン##y−特攻の乾ll!1Ill第1項において
    、C(0,198,81!、MO=0.8〜1.59g
    、A/=0.05〜0.201−レ 、N=0.012
    〜o、ogo;−9、N 轟 (0,2g6.F6及び
    不可避不純物=残部を夫々含有するソリッドワイヤを用
    いて溶接するCr−MO系低合金鋼の潜弧溶接方法。
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KR20230058481A (ko) 2020-12-23 2023-05-03 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 서브머지드 아크 용접용 플럭스

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