JPS59178197A - 高温用鋼用被覆ア−ク溶接材料 - Google Patents
高温用鋼用被覆ア−ク溶接材料Info
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- JPS59178197A JPS59178197A JP5199383A JP5199383A JPS59178197A JP S59178197 A JPS59178197 A JP S59178197A JP 5199383 A JP5199383 A JP 5199383A JP 5199383 A JP5199383 A JP 5199383A JP S59178197 A JPS59178197 A JP S59178197A
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- welding
- welding material
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
- B23K35/3053—Fe as the principal constituent
- B23K35/308—Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent
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。
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C,r鋼と低Cr鋼とを溶接する際に、
高Cr鋼側の溶接ボンド部における溶接熱処理時の組織
変化を抑制し、健全な異材溶接部を得るだめの高温用鋼
用被覆アーク溶接材料に関するものである。
高Cr鋼側の溶接ボンド部における溶接熱処理時の組織
変化を抑制し、健全な異材溶接部を得るだめの高温用鋼
用被覆アーク溶接材料に関するものである。
一般に、火力発電用ヴイラー等の配管部では、運転温度
に応じて使用鋼材が選択されるため、温度の変化する領
域、即ち高温部と低温部との境界に異材同士を接合した
溶接継手部が存在することとなっている。
に応じて使用鋼材が選択されるため、温度の変化する領
域、即ち高温部と低温部との境界に異材同士を接合した
溶接継手部が存在することとなっている。
そして、この場合、高温部には高Cr鋼(高合金鋼:C
rが7〜14重量%)が、低温部には低Cr鋼(低合金
鋼:Crが0〜6重量%)がそれぞれ使用されるのが普
通であり、このような高Cr鋼と低Cr鋼の異材溶接に
おいては、従来、主として溶接作業性の観点からCr含
有量の低い鋼を主体とする共金系溶接材料が用いられて
いた。
rが7〜14重量%)が、低温部には低Cr鋼(低合金
鋼:Crが0〜6重量%)がそれぞれ使用されるのが普
通であり、このような高Cr鋼と低Cr鋼の異材溶接に
おいては、従来、主として溶接作業性の観点からCr含
有量の低い鋼を主体とする共金系溶接材料が用いられて
いた。
(−7かしながら、このような低Cr鋼を主体とした共
金系溶接材料を用いて高Cr鋼と低Cr鋼とを溶接1−
だ場合には、高Cr鋼側溶接ボンド部に化学成分組成や
ミクロ組織の不連続部が存在することとなり、溶接後熱
処理(応力除去焼鈍)時に、高Cr側母材と低Cr側溶
接金属の界面でCが移動してCr23C6が形成される
ため、低Cr側の溶接金属側に脱炭層ができて靭性を大
幅に劣化させるほか、強度低下をも来たすとの問題点が
あわ、壕だ、ボンド部近傍の母材熱影響部には逆に浸炭
層ができて水素浸蝕による割れが発生しやすいという問
題を免れることもできなかったのである。
金系溶接材料を用いて高Cr鋼と低Cr鋼とを溶接1−
だ場合には、高Cr鋼側溶接ボンド部に化学成分組成や
ミクロ組織の不連続部が存在することとなり、溶接後熱
処理(応力除去焼鈍)時に、高Cr側母材と低Cr側溶
接金属の界面でCが移動してCr23C6が形成される
ため、低Cr側の溶接金属側に脱炭層ができて靭性を大
幅に劣化させるほか、強度低下をも来たすとの問題点が
あわ、壕だ、ボンド部近傍の母材熱影響部には逆に浸炭
層ができて水素浸蝕による割れが発生しやすいという問
題を免れることもできなかったのである。
本発明者等は、上述のような観点から、高Cr鋼と低C
r鋼とを溶接した際に生ずる上記問題点を解消し。健全
な異材溶接継手を得べく、特にその溶接材料の改善を目
指して研究を行った結果、(a) 被覆アーク溶接材
料の芯線を構成する低合金鋼に適量のVを添加すると、
溶接時に低Cr側溶接金属のCがV Cの形態に変化し
て固定され、応力除去焼鈍時にCの移動が防止されるこ
と、(b)シかしながら、■を多量に添加すると応力除
去焼鈍時に再熱割れが発生しゃすくなるが、この際に芯
線中のCr含有量を適当にコントロールし、かつ適量の
M□を添加すると、低Cr側の溶接ホ゛ンド部及び溶接
金属の靭性が確保されて応力除去焼鈍割れが防止され、
必要な高温強度やクリープ特性を備えた溶接継手が得ら
れること、 (C)同時に、被覆材たるフランクス中に、溶接性が阻
害されない範囲でCaCO3及びCap2を極カ多く含
有させて溶接金属のF2及び02を減少させると、応力
除去焼鈍時σ再熱割れがより確実に防止されるばかシで
なく、高Or側の溶接ボンド部や溶接金属の低温割れを
も防ぐことができ、溶接部に必要な靭性を十分に確保で
きること、 (d) 従って、上述の芯線と被覆材とを組合せるこ
とにより、耐応カ除去焼鈍割れ性が向上するばかりでな
く、低温靭性、高温強度及びクリープ特性に優れ、低温
割れや再加熱割れを発生しない溶接継手を実現できる高
温用鋼用被櫟アーク溶接材料が得られること、 以上(a)〜(d)に示される如き知見を得るに至った
のである。
r鋼とを溶接した際に生ずる上記問題点を解消し。健全
な異材溶接継手を得べく、特にその溶接材料の改善を目
指して研究を行った結果、(a) 被覆アーク溶接材
料の芯線を構成する低合金鋼に適量のVを添加すると、
溶接時に低Cr側溶接金属のCがV Cの形態に変化し
て固定され、応力除去焼鈍時にCの移動が防止されるこ
と、(b)シかしながら、■を多量に添加すると応力除
去焼鈍時に再熱割れが発生しゃすくなるが、この際に芯
線中のCr含有量を適当にコントロールし、かつ適量の
M□を添加すると、低Cr側の溶接ホ゛ンド部及び溶接
金属の靭性が確保されて応力除去焼鈍割れが防止され、
必要な高温強度やクリープ特性を備えた溶接継手が得ら
れること、 (C)同時に、被覆材たるフランクス中に、溶接性が阻
害されない範囲でCaCO3及びCap2を極カ多く含
有させて溶接金属のF2及び02を減少させると、応力
除去焼鈍時σ再熱割れがより確実に防止されるばかシで
なく、高Or側の溶接ボンド部や溶接金属の低温割れを
も防ぐことができ、溶接部に必要な靭性を十分に確保で
きること、 (d) 従って、上述の芯線と被覆材とを組合せるこ
とにより、耐応カ除去焼鈍割れ性が向上するばかりでな
く、低温靭性、高温強度及びクリープ特性に優れ、低温
割れや再加熱割れを発生しない溶接継手を実現できる高
温用鋼用被櫟アーク溶接材料が得られること、 以上(a)〜(d)に示される如き知見を得るに至った
のである。
この発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、
C:0.04〜015%(以下、係は重量割合とする)
。
。
Si:0.05〜○45%、 Mn: 0.30〜1.
00 %。
00 %。
Mn: 0.30〜1.00%、 Cr: 2.00〜
6.00%。
6.00%。
1vlo : 0.45〜2.50係、 V : 0
.15〜0.35%。
.15〜0.35%。
Fp及び不可避不純物:残り。
から成る成分組成を有する芯線に、
CaCO3’、 30〜60係。
C(lF2: 10〜35係。
を必須成分とする被覆剤を塗布して高温用鋼用被覆アー
ク溶接材料を構成することにより、高Cr鋼と低C,r
鋼との異材を溶接した際、溶接熱処理時の割れや性能劣
化を招くことの々い健全な継手を実現する、 ことに特徴を有するものである。
ク溶接材料を構成することにより、高Cr鋼と低C,r
鋼との異材を溶接した際、溶接熱処理時の割れや性能劣
化を招くことの々い健全な継手を実現する、 ことに特徴を有するものである。
次に、この発明の溶接材料において、芯線の化学成分組
成、及び被覆剤の成分組成を前記の如くに数値限定した
理由を説明する。
成、及び被覆剤の成分組成を前記の如くに数値限定した
理由を説明する。
A、芯線の成分組成
■ C
C成分には、鋼の焼入れ性を向上し所望の強度を確保す
る作用があるが、その含有量が0.04%未満では前記
作用に所望の効果を得ることができず、他方0.15%
を越えて含有させると溶接性、特に溶接低温割れ性を大
幅に劣化させることとなるので、C含有量を004〜0
15%と定めた。
る作用があるが、その含有量が0.04%未満では前記
作用に所望の効果を得ることができず、他方0.15%
を越えて含有させると溶接性、特に溶接低温割れ性を大
幅に劣化させることとなるので、C含有量を004〜0
15%と定めた。
■ 51
Si成分は、鋼の脱酸剤として重要であり、特に溶接金
属のように多量の酸素を含有する場合には不可欠なもの
であるが、その含有量が0.05%未満では所望の脱酸
効果を得ることができず、他方045係を越えて含有さ
せると靭性、特に長時間使用後の靭性を劣化させること
となるので、S1含有量を0.05〜0.45係と定め
た。
属のように多量の酸素を含有する場合には不可欠なもの
であるが、その含有量が0.05%未満では所望の脱酸
効果を得ることができず、他方045係を越えて含有さ
せると靭性、特に長時間使用後の靭性を劣化させること
となるので、S1含有量を0.05〜0.45係と定め
た。
■ Mn
Mn成分は、S1成分と同様に鋼の脱酸作用を有してい
るものであり、しかも鋼の焼入れ性を向上して強度を上
昇させる作用をも有しているが、その含有量が0.30
%未満では前記作用に所望の効果を得ることができず、
他方1.00%を越えて含有させると靭性の劣化を招く
ことから、Mn含有量を030〜1.00%と定めた。
るものであり、しかも鋼の焼入れ性を向上して強度を上
昇させる作用をも有しているが、その含有量が0.30
%未満では前記作用に所望の効果を得ることができず、
他方1.00%を越えて含有させると靭性の劣化を招く
ことから、Mn含有量を030〜1.00%と定めた。
■ Cr
ボイラーのように高温で運転される装置に使用する鋼材
においては、その耐食性、耐酸化性を確保するためにC
r成分は不可欠なものであり、運転温度に応じてその含
有量が選択されるものである。
においては、その耐食性、耐酸化性を確保するためにC
r成分は不可欠なものであり、運転温度に応じてその含
有量が選択されるものである。
そして、溶接金属中のCr含有量が低合金鋼中のCr量
と同等以上であれば、その耐食性、耐酸化性を十分に確
保することができるので、Cr含有量の上限を低合金鋼
におけるその上限たる6. OO%に定めた。
と同等以上であれば、その耐食性、耐酸化性を十分に確
保することができるので、Cr含有量の上限を低合金鋼
におけるその上限たる6. OO%に定めた。
一方、この種の高温用鋼(Cr−Mo鋼)においてVを
添加すると再熱割れ感受性が高くなることが知られてい
るけれども、Cr含有量を200%以上にすると再熱割
れを防止できるようになることから、Cr含有量を2.
00〜6. OO%と定めた。
添加すると再熱割れ感受性が高くなることが知られてい
るけれども、Cr含有量を200%以上にすると再熱割
れを防止できるようになることから、Cr含有量を2.
00〜6. OO%と定めた。
■ MO
Mo成分には、高温強度、特に長時間のクリープ強度を
確保する作用があシ、ボイラー等の運転温度に応じてそ
の量が選択されるものであるが、その含有量が045係
未満では前記作用に所望の効果を得ることができず、他
方2.50 %を越えて含有させてもそれ以上の強度上
昇効果が得られないばかりでなく、溶接性の著しい劣化
を招くことから、MO含有量を0.45〜2.50%と
定めた。
確保する作用があシ、ボイラー等の運転温度に応じてそ
の量が選択されるものであるが、その含有量が045係
未満では前記作用に所望の効果を得ることができず、他
方2.50 %を越えて含有させてもそれ以上の強度上
昇効果が得られないばかりでなく、溶接性の著しい劣化
を招くことから、MO含有量を0.45〜2.50%と
定めた。
■ V
■成分には、鋼中のCと結びついて微細なV炭化物を析
出せしめる作用があり、とのV炭化物には溶接後熱処理
に対して安定であって、化学成分組成の不連続部での組
織変化を抑制する作用を有しているが、■含有量が0.
15%未満では前記作用に所望の効果を得ることができ
ず、他方0635係を越えて含有させると前記組織変化
抑制作用にそれ以上の効果が得られないばかシか、逆に
溶接性(溶接ボンド部及び溶接金属部の靭性又は耐再熱
割れ性等)を害するようになることから、■含有量を0
.15〜0.35%と定めた。
出せしめる作用があり、とのV炭化物には溶接後熱処理
に対して安定であって、化学成分組成の不連続部での組
織変化を抑制する作用を有しているが、■含有量が0.
15%未満では前記作用に所望の効果を得ることができ
ず、他方0635係を越えて含有させると前記組織変化
抑制作用にそれ以上の効果が得られないばかシか、逆に
溶接性(溶接ボンド部及び溶接金属部の靭性又は耐再熱
割れ性等)を害するようになることから、■含有量を0
.15〜0.35%と定めた。
B、被検剤の成分組成
■ CaCO3
一般に、溶接金属に対して02は靭性の低下、H2は溶
接低温割れ性の上昇をそれぞれもたらし、好ましくない
ものであるが、CaCO3は、溶接アークによって分解
されてCO2ガスを発生し、大気中から溶接金属への0
2及びH2の侵入を防止する作用がちシ、このような作
用に所望の効果を得るためには30%以上のCaCO3
量が必要である。しかしながら、60%を越えて含有さ
せると溶接作業性が大幅に低下することとなるので、C
aCO3含有量を30〜60%と定めた。
接低温割れ性の上昇をそれぞれもたらし、好ましくない
ものであるが、CaCO3は、溶接アークによって分解
されてCO2ガスを発生し、大気中から溶接金属への0
2及びH2の侵入を防止する作用がちシ、このような作
用に所望の効果を得るためには30%以上のCaCO3
量が必要である。しかしながら、60%を越えて含有さ
せると溶接作業性が大幅に低下することとなるので、C
aCO3含有量を30〜60%と定めた。
■ CaF2
Ca 1噸” 2は、溶接アークによって分解されてフ
ッ素ガスを発生し、大気中から溶接金属への02及びH
2が侵入するのを防止する。そして、このような効果を
得るためには10%以上のCaF2含有量が必要である
が、35係を越えて含有させるとCaCO3の場合と同
様に溶接作業性を大幅に低下することとなる。従って、
CaF2含有量を10−35%と定めだ。
ッ素ガスを発生し、大気中から溶接金属への02及びH
2が侵入するのを防止する。そして、このような効果を
得るためには10%以上のCaF2含有量が必要である
が、35係を越えて含有させるとCaCO3の場合と同
様に溶接作業性を大幅に低下することとなる。従って、
CaF2含有量を10−35%と定めだ。
なお、本発明の溶接材料における被覆剤は、上記CaC
○3及びCaF2のほかに、通常の如く適当量のAl2
O2やTiO2等を含むものであることはもちろんであ
るが、いずれにしても、上記所定量のCaC03及びC
aF2が含有されていればこの発明所期の効果を十分に
得ることができるのである。
○3及びCaF2のほかに、通常の如く適当量のAl2
O2やTiO2等を含むものであることはもちろんであ
るが、いずれにしても、上記所定量のCaC03及びC
aF2が含有されていればこの発明所期の効果を十分に
得ることができるのである。
次いで、この発明を実施例により比較例と対比しながら
説明する。
説明する。
実施例
まず、第1表に示した如き成分組成の高温用鋼管X及び
Yを準備し、これを組合せて第1図に示すような開先形
状とした。なお、第1図の開先における各部の寸法は次
の通シであった。
Yを準備し、これを組合せて第1図に示すような開先形
状とした。なお、第1図の開先における各部の寸法は次
の通シであった。
a : 25朋。
b:1.5間。
C:60度。
次に、第2表に示した芯線組成及び被覆剤1FJi成の
破覆アーク溶接棒を使用して上記鋼管X及びYを溶接し
、その溶接部の特性を検討し、た。なお、第2表中、※
印は成分量が本発明範囲から外れていることを示すもの
である。
破覆アーク溶接棒を使用して上記鋼管X及びYを溶接し
、その溶接部の特性を検討し、た。なお、第2表中、※
印は成分量が本発明範囲から外れていることを示すもの
である。
このときの溶接条件は、
電流:1’70A。
電圧:25V。
溶接速度:15CTL/唄。
溶接入熱量:17000J/clrL。
予熱層間温度:150〜250℃。
であり、被核アーク溶接法にて多層盛溶接を行った。
次いで、このようにして得られた溶接部に対して、それ
ぞれ、 ■ 690℃に10時間保持後、炉冷。
ぞれ、 ■ 690℃に10時間保持後、炉冷。
■ 715℃に10時間保持後、炉冷。
(iii) 740℃に10時間保持後、炉冷。
の条件にて溶接後熱処理を施した。
また、得られた溶接金属の成分組成を測定したところ、
第3表に示すよう゛な結果が得られた。
第3表に示すよう゛な結果が得られた。
さらに、溶接後熱処理を施した各試料について溶接部の
シャルピー衝撃特性を調べたところ、第4表に示される
如き結果が得られた。
シャルピー衝撃特性を調べたところ、第4表に示される
如き結果が得られた。
第4表に示される結果からも、本発明の溶接材料を用い
ることによシ、良好な溶接部靭性を得られることが明ら
かである。
ることによシ、良好な溶接部靭性を得られることが明ら
かである。
この種の異材溶接部において最も問題とされるのは、高
合金鋼側の溶接ボンド部靭性(第4表におけるXB)で
あるが、比較溶接材料C,D及びEを用いた場合にはい
ずれも0℃におけるシャルピーエネルギー吸収値(vE
’o )が2.4’に9f−m以下と低い靭性値を示し
たのに対して、本発明溶接材料A又はBを用いた場合に
はvEoが7.1 kgf−m以上と良好な結果が得ら
れている。
合金鋼側の溶接ボンド部靭性(第4表におけるXB)で
あるが、比較溶接材料C,D及びEを用いた場合にはい
ずれも0℃におけるシャルピーエネルギー吸収値(vE
’o )が2.4’に9f−m以下と低い靭性値を示し
たのに対して、本発明溶接材料A又はBを用いた場合に
はvEoが7.1 kgf−m以上と良好な結果が得ら
れている。
丑だ、本発明溶接材料を用いた場合、得られる溶接金属
部(第4表におけるDC)の靭性も良好である。これに
対して、cr含有量の低い芯線を使用した溶接材料Eを
用いた場合には、得られる溶接金属の靭性が低−く、溶
接金属中に再熱割れも見られた。
部(第4表におけるDC)の靭性も良好である。これに
対して、cr含有量の低い芯線を使用した溶接材料Eを
用いた場合には、得られる溶接金属の靭性が低−く、溶
接金属中に再熱割れも見られた。
さらに、比較溶接材料Fは、本発明溶接材料Aと同じ芯
線を用い、被覆剤のみを変えたものであるが、これを使
用した場合には、第3表からも明らかなように溶接金属
中の酸素量が高く、また第4表にも表わされているよう
に溶接金属の靭性が低いものとなっている。
線を用い、被覆剤のみを変えたものであるが、これを使
用した場合には、第3表からも明らかなように溶接金属
中の酸素量が高く、また第4表にも表わされているよう
に溶接金属の靭性が低いものとなっている。
なお、第2図はこの実施例における溶接ボンド部の顕微
鏡組織写真図(715℃X10brの溶接後熱処理を施
した庵の)であるが、比較溶接材料Cを用いた場合には
第2図(b)に示されるように、高合金鋼側(鋼管X側
)の溶接ボンド部に脱炭層か形成されて靭性が低下して
いる( vEo :○c+kgf−m)のに対して、本
発明溶接材料Aを用いた場合には第2図(a)に示され
るように、脱炭層はみられず、良好な靭性(vEo :
8.4kgf−m)を示すことがわかる。
鏡組織写真図(715℃X10brの溶接後熱処理を施
した庵の)であるが、比較溶接材料Cを用いた場合には
第2図(b)に示されるように、高合金鋼側(鋼管X側
)の溶接ボンド部に脱炭層か形成されて靭性が低下して
いる( vEo :○c+kgf−m)のに対して、本
発明溶接材料Aを用いた場合には第2図(a)に示され
るように、脱炭層はみられず、良好な靭性(vEo :
8.4kgf−m)を示すことがわかる。
上述のように、この発明によれは、異種の高温用鋼の溶
接に際して、極めて健全な異材溶接部を安定して実現す
ることができ、溶接後熱処理時に割れや靭性劣化を来た
すことがないなど、工業上有用な効果がもたらされるの
である。
接に際して、極めて健全な異材溶接部を安定して実現す
ることができ、溶接後熱処理時に割れや靭性劣化を来た
すことがないなど、工業上有用な効果がもたらされるの
である。
第1図は実施例において採用した開先形状を示す模式図
、第2図は異材溶接ボンド部の顕微鏡組織写真図であり
、第2図(a)は本発明溶接材料を用いたものの例、第
2図(b)は比較溶接材料を用いたものの例である。 出願人 住友金属工業株式会社
、第2図は異材溶接ボンド部の顕微鏡組織写真図であり
、第2図(a)は本発明溶接材料を用いたものの例、第
2図(b)は比較溶接材料を用いたものの例である。 出願人 住友金属工業株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 重量割合で、 Cto、04〜015係。 Si:0.05〜0.45係。 Mn、030〜1.00%。 Cr: 2. OO〜6.○○俸。 M○:045〜250%。 V:0.15〜0.35係。 Fe及び不可避不純物:残シ。 から成る成分組成を有する芯線に、同じく重量割合で、 CaCO3: 3 C1〜60%。 CaF2: 10〜35%。 を必須成分とする被覆剤を塗布したことを特徴とする高
温用鋼用被覆アーク溶接材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5199383A JPS59178197A (ja) | 1983-03-28 | 1983-03-28 | 高温用鋼用被覆ア−ク溶接材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5199383A JPS59178197A (ja) | 1983-03-28 | 1983-03-28 | 高温用鋼用被覆ア−ク溶接材料 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59178197A true JPS59178197A (ja) | 1984-10-09 |
Family
ID=12902374
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5199383A Pending JPS59178197A (ja) | 1983-03-28 | 1983-03-28 | 高温用鋼用被覆ア−ク溶接材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59178197A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2740063A1 (fr) * | 1995-10-18 | 1997-04-25 | Kobe Steel Ltd | Electrode de soudage a l'arc enrobee du type a faible teneur en hydrogene pour des aciers cr-mo a haute resistance |
-
1983
- 1983-03-28 JP JP5199383A patent/JPS59178197A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2740063A1 (fr) * | 1995-10-18 | 1997-04-25 | Kobe Steel Ltd | Electrode de soudage a l'arc enrobee du type a faible teneur en hydrogene pour des aciers cr-mo a haute resistance |
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