JPS586790A - Cr−Mo系耐熱鋼溶接用ワイヤ - Google Patents

Cr−Mo系耐熱鋼溶接用ワイヤ

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JPS586790A
JPS586790A JP10321781A JP10321781A JPS586790A JP S586790 A JPS586790 A JP S586790A JP 10321781 A JP10321781 A JP 10321781A JP 10321781 A JP10321781 A JP 10321781A JP S586790 A JPS586790 A JP S586790A
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welding
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welding wire
resistant steel
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Yoshio Kanbe
神戸 良雄
Kozo Yamashita
山下 砿三
Kazushi Suda
須田 一師
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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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)
  • 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】 本発明はCr −Mo系耐熱鋼をガスシー“ルドアーク
溶接するための溶接ワイヤに関するものである。
石油精製装置、石灰液化装置、化学工業及び高温高圧ボ
イラー等の構造物に使用されるCr −Mo系耐熱鋼の
容器は、最近ますます高温高圧環境下で使用され、また
大型化の傾向にあるため、溶接の高度な技術と信頼性が
要求されて来ている。
これらの鋼の溶接に当っては現在サブマージアーク溶接
法、エレクトロスラグ溶接法、被覆アーク溶接法、ガス
シールドアーク溶接法等が実用化されている。
これらの溶接法のうちサズマージアーク溶接法、エレク
トロスラグ溶接法、被覆アーク溶接法はフラックスを使
用するためフラックスが吸湿したり、フラックス中に水
分を有したりしており、この水素に起因する低温割れ等
の点で問題がある。しかしこれに比較してガスシールド
アーク溶接法は、フラックスを用いずソリッドワイヤを
使用して溶接するため、溶接材料の水素源が本質的に極
めて少なく溶接を行った場合、溶接金属の拡散性水素が
、その主要因とされている低温割れに対して、極めて安
定した耐割れ性を示す。また低温割れ防止のために実施
される予熱条件も著しく緩和することが出来る。
このため最近では耐熱鋼を用いる構造物にガスシールド
アーク溶接を適用する場合が増えて来ている。そしてこ
れらの構造物の大型化にともない、開先間隙の狭開先化
によシ、溶接時間の短iと溶接材料の節減から、溶接コ
ストを大幅に下げることが可能なソリッドワイヤによる
狭開先溶接法が増大する傾向にある。
耐熱鋼用溶接材料としては、溶接部の使用性能を確保す
るために、溶接後熱処理が重要不可欠であり、そのため
溶接後熱処理後でも十分な高温強度を有し、焼戻し脆化
や水素脆化の少ないものが必要である。しかし従来この
種の溶接において、高い高温強度と十分な靭性を同時に
確保することは困難であった。
そこでかかる欠点を除き十分な強度と靭性な有するCr
−Mo系耐熱鋼溶接用ワイヤの開発が−強く要望されて
いた。
本発明はかかる実状に鑑みなされたものであって、その
要旨とする所は、Arと10〜25チCO3との混合ガ
スをシールドガスとして用いる溶接用ワ・イヤであって
、Cα、040〜0.095%、Si0.50%以下、
Mn 0.40〜0.90 %、Cu0.30%以下、
Cr 2.20〜2.60 To、Mo0.90〜1.
20チ、Vo、041以下、Nb O,05%以下、又
はさらにno、o06%以下を含有し、かつ、Sn +
 Sb + Asが0.010チ以下、P、0.010
チ以    1下、So、010チ以下であり、残部が
主としてFeからなることを特徴とするCr−Mo系耐
熱鋼溶接用ワイヤにある。
以下本発明の詳細な説明する。
まずシールド9ガスについては、Arガス中のCO8混
合率が25チを超えるとスパッター発生量が増加し、溶
接作業性が悪化する。一方Cot混合率が10チ未満で
は溶込み形状が、中央部がとがったフィンガー状となり
、開先端に対し溶込み不良を発生するので、シールドガ
スはArと10〜25%CO,の範囲とした。
次に本発明ワイヤの各構成成分の限定理由について述べ
る。
先ずCは溶接金属に引張強さを付与するために添加する
が、0.095%を超えると高温割れ感受性が高くなり
、溶接部にブローホールが発生する。一方0.0401
未満では要求される強度が不足する。
Stは脱酸元素であり、適量の添加は必要であるが、一
方では、高温強度を保証出来る範囲で出来るだけ低下さ
せることにより、焼もどし脆化感受性を低下させること
が出来るので0.50チ具下にする。
廊はSiと同様な脱酸元素であり、高強度、高靭性を得
るために有効であるが、0.90%を超えると焼入れ効
果が拡大し、溶接割れを生じやすくするとともに、焼も
どし脆化感受性を増大させる。一方0.40%未満では
製本される強度、靭性を得ることが困難となる。
Cuは耐誘性、耐食性及び引張強度を向上するために添
加するが、0.30%を超えると高温われの原因や焼も
どしぜい化感受性を増大させるとともに、靭性の低下を
まねくのでCuは0.30%以下にする。
Crは°耐食、耐熱性及び耐酸化性の向上と高温強度の
安定化のため2.20〜2.60%が必要である。2.
204未満では要求される強度が得られず2.60%超
では耐割れ性が問題となることがある。
Moは高温強度の向上及び焼もどしぜい性を゛ 阻止す
る効果を目的に添加するが、その量が0.90%未満で
は十分な効果が得られず、1.20チを超えると焼もど
しぜい化が促進されるので、0.9−0〜1.2 ()
 %の範囲でなければならない。
■は溶接金属の結晶粒度を微細化する作用があるととも
に強度上昇をはかるために有効な成分であるが、■が0
.04%超では焼もどしぜい化感受性を増大させるため
Vは0.04%以下にする。
歯は結晶粒を微細にし靭性を向上させ、焼もどし脆化を
減少させる。また脱酸、脱窒剤としても利用され微量添
加すると、歪時効を消失させ、強度を増加させる有効な
°成分であるが、歯が0.05%超では焼もどし脆化感
受性を増大させるため隅は0.05 %以下にする。
又本発明ワイヤにおいて、溶接金属の強度靭性を更に向
上させるために、Bを含有させることが出来る。
即ち、Bは強力な脱酸性炭化物生成元素であるから、こ
れをワイヤに添加することによって溶接金属における結
晶核生成作用が促進され、柱状晶の成長が阻止される結
果−晶粒は微細化する。また単独の形で溶接金属中に存
在する01N、Sは減少し、その結果著しい拘束状態に
あって比較的低温度でかつ長時間の応力除去焼鈍を受け
ても、溶接金属の組織は変化せず、安定しておりすぐれ
た機械的性質を示す。而してその添加量は0.006%
以下であることが必要であり、0.006 %超では靭
性が低下する。
また、本発明ワイヤにおいてはSn+Sb+Asの和が
0.010チ以下、P及びSが各々0.010チ以下で
なければならない。
Sn、Sb及びAsは不純物であり、焼もどしぜい化感
受性に対して敏感に影響する。これら元素は少ないほど
望ましく、Sn + Sb + Asの和が0.01(
lを超えてはならない。さらにP及びSも不純物であシ
、溶接割れに対して敏感に影響する。特にPの増加は焼
もどしぜい化感受性を増大させるとともに靭性の低下を
まねく。
よってこれらの元素は少ないほど望ましく各々0.01
0%を超えてはならない。
なお、本発明ワイヤにおいては、この他TtqAI、N
などを必要に応じて含むことができるが、その範囲はT
iは0.06チ以下、AIo、010%以下、Nは0.
02(1以下であることが望ましい。
即ち、Tiは溶接金属の結晶粒の粗大化を阻止し、かつ
強度上昇をはかるために有効な成分であるとともに、ア
ークを安定にし溶接時の溶滴あ移行をスムーズにし、ス
パッターも少なくする性質を有するが、−一方ではビー
ド表面に生成するスラグの剥離性が著し〜く悪化すると
いう欠点もあるので、本来は添加しないのが望ましい。
しかしながら実質的には不純物として入る場合もあり、
許容出来る範囲として0.06%以下が望ましい。
AIは脱酸効果を狙いとし、溶接ビードの気孔発生を防
止するとともに、結晶粒度を微細化させるために添加す
ることが出来るが、0.010チを超えるとメタルが過
脱酸の′状態となり、・溶接金属が著しく硬化、且つ脆
化し衝撃値が低下するという欠点があるのでAlは0.
010%以下が望ましい。
NはCと同じ作用効果を有する元素であって、その有効
量はCとは異なるが、N含有量が多くなるとそれに伴い
、焼もどしぜい化感受性が増加し靭性を低下させる傾向
があるため、0.020チ以下が望ましい。
以下に実施例を用いて本発明の効果をさらに具体的に説
明する。
実施例1 第1表に示す組成のワイヤを用いて、板厚25nのA3
87Gr22(2イCr−I Mo鋼)鋼板を開先角度
45°、開先間隙12.5mのV型開光として電流30
0A、電圧31v1速度25 cm/1nin。
シールドガスAr−20%CO*(流量25 t/mi
n )  −の溶接条件で溶接し、溶接終了後、温度6
90℃、保定時間24時間の熱処理(S−R)を行なっ
た。
さらに脆化試料を作るため下記のステップクーリング脆
化処理(S−C)を行ない、S−R処理のものとステッ
プクーリング脆化処理したものとの衝撃値を比較した。
ステップクーリング脆化処理とは、593℃X1hr(
5,6℃/hr)、538℃X15hr(5,6℃/h
r)、525℃x24hr(5,6℃/hr)、496
℃x60hr(2,8℃/hr)、468℃×125h
r(2,8℃/hr)、315℃(AC)のものである
。。
次にそれぞれの溶接金属の板厚中央部から、JISA−
1号引張試験片と、A−4号シャルピー衝撃試験片を採
取し、引張試験、衝撃試験を実施した。
その試験結果を第2表に示す。
第  2  表 *WMI圀緻= vTr、40(SR)+15 (vT
r 40(SR+5C)−v資40(SR))実施例2 第1表に示す組成のワイヤを用いて、厚さ5゜tart
のA 387Gr 22 (27Cr−IMo鋼)鋼板
を開先間隙11龍のI型開光として、第1図に示すよう
な装置を用いて溶接を実施した。即ち同図に示すように
2枚の前記厚板1,1の端面を相対させ、工型開先2を
形成するように配置し、との開先2内に溶接ヘッド11
に装着された溶接トーチ12を挿入する。一方、溶接ワ
イヤ7をワイヤリール13から送給装置14にょシコン
ジットチューブ15を経て曲げぐせ付与機構16に送給
し、一定の曲率でもって円弧状にそ性愛形させると共に
、該ワイヤ7を゛ワイヤ揺動板17において回転ホイー
ル18に巻き付け、これを−周したのちガイドチューブ
19を経て、上記溶接トーチ12に送給する。ワイヤ揺
動板17はこれにウオームギヤ、機構20を介して、連
結した揺動モータ21を正転、逆転させることに   
 ゛よシ矢印R方向に揺動し、これに伴いワイヤ突出し
部8も、溶接トーチ12の軸線を中心として矢印S方向
に揺動する。溶接はワイヤ突出し部°8を揺動しながら
行ない、溶融プールは溶接トーチ12のシールド9ガス
穴22および一サイト9ノズル24からシールド9ガス
によってシールドゝされる。
なお溶接トーチ12は、水冷穴23を貫流する冷却水に
よって冷却されるるこのような溶接手段を用い、シール
ドガスとしてAr −201C02(流量40 t/m
in )を使用し、電流290〜300A、電圧30〜
32V、速度2 ’5 cm/min %オシレート回
数50回/min、両端停止時間0.2 secの溶接
条件で14パス溶接し、溶接終了後温度680℃、保持
時間30時間の熱処理(S−R)を行った。
さらにぜい化試料を作るた′め、下記のステップ・クー
リ ングぜい化処理(S−C’)を行ない、S−R処理
のものとステップ・り・−リングぜい化処理したものと
の衝撃値を比較調査した。ステップ・クーリングぜい化
処理とは、593℃×1hr(5,6℃/hr)、53
8℃X15hr(5,6℃/hr)。
525℃X24hr(5,6℃/hr)、496℃X 
60 hr(2,8℃/hr)、468℃x125hr
(2,8℃/hr)。
315℃(AC)のものである。
次に、それぞれの全溶接金属部からJIS A −1号
引張試験片とA−4号シャルピー衝撃試験片を採取し、
引張試験、衝撃試験を実施した。
その試験結果を第3表に示す。
第  3  表 ×脆化指数= vTr40 (SR)+15 (vTr
40 (SR+5C)−v資40(SR))このように
狭開先溶接法で溶接を行なった場合、本発明の組成範囲
にある溶接ワイヤであれば開先内でアークが安定でスパ
ッターの発生も少なく、なおかつスラグの剥離も良好な
溶接作業性を示す。
以上これらの実施例からも明らかなように、本発明の組
成範囲にある溶接ワイヤによれば、溶接作業性が優れて
いることはもちろん強度、靭性及び焼戻脆化感受性の良
好な溶接金属が得られる。
、また上記に詳記したように、本発明はCr−M。
系耐熱鋼のガスシールドアーク溶接法において各種溶接
分野での適用範囲が拡大され、その工業価値はきわめて
大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図り実施例に用いられた狭開先溶接装置の斜視図で
ある。 1・・・被溶接物     2・・・開先7.8・・・
溶接ワイヤ  11・・・溶接ヘッド12・・・溶接ト
ーチ    13・・・ワイヤリール14・・・ワイヤ
送給装置 15・・・コンジェットチューブ 16・・・ワイヤ曲げぐせ付与機構

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 I  Arと10〜2 ’5 ’% Cotとの混合ガ
    スをシールド9ガスとして用いる溶接用ワイヤであって
    、CO,040〜0.095%、SiO,50%以下、
    胤、0.40〜0.90 %、CuO,30%以下、C
    r 2.20〜2.60%、Mo 0.90〜1.20
     %、Vo、04%以下、Nb 0.05チ以下を含有
    し、かっSn+Sb+’Asが0.010%以下、Po
    、010%以下、so、oios以下であり、残゛部が
    主としてFeからだ2ことを特徴とするCr−go系耐
    熱鋼溶接用ワイヤ。 2  Arと10〜25%Cowとの混合ガスをシール
    ドカスと己て用いる溶接用ワイヤであって、CO,04
    0〜0.095%、StO,50%以下、地0.40〜
    0,90%、Cu0.30%以下、Cr2.20〜2.
    60%、Mo 0.90〜1.20 %、V 0.04
    %以下、Nb0.05チ以下、Bo、006チ以下を含
    有し、かつSn + Sb +Asが0.010%以下
    、Po、010チ以下、80.010チ以下であり、残
    部力上主としてFeからなることを特徴とするCr−M
    o系耐熱鋼溶接用ワイヤ。
JP10321781A 1981-07-03 1981-07-03 Cr−Mo系耐熱鋼溶接用ワイヤ Granted JPS586790A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59197394A (ja) * 1983-04-22 1984-11-08 Nippon Steel Corp 耐熱鋼溶接用鋼ワイヤ
JPS62114795A (ja) * 1985-11-13 1987-05-26 Nippon Steel Corp Cr−Mo系低合金耐熱鋼溶接用鋼ワイヤ
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