JPS5966994A - ニツケル基耐熱合金の溶接用溶加材 - Google Patents

ニツケル基耐熱合金の溶接用溶加材

Info

Publication number
JPS5966994A
JPS5966994A JP17592982A JP17592982A JPS5966994A JP S5966994 A JPS5966994 A JP S5966994A JP 17592982 A JP17592982 A JP 17592982A JP 17592982 A JP17592982 A JP 17592982A JP S5966994 A JPS5966994 A JP S5966994A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
creep
nickel
resistant alloy
metal
welding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP17592982A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0258040B2 (ja
Inventor
Shigeo Shin
新 成夫
Tamao Takatsu
玉男 高津
Teiichiro Saito
貞一郎 斉藤
Akiyoshi Kikuchi
菊地 明吉
Tsuneo Nakanishi
仲西 恒雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NIPPON UERUDEINGUROTSUTO KK
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
NIPPON UERUDEINGUROTSUTO KK
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NIPPON UERUDEINGUROTSUTO KK, Fuji Electric Co Ltd, Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd, Fuji Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical NIPPON UERUDEINGUROTSUTO KK
Priority to JP17592982A priority Critical patent/JPS5966994A/ja
Priority to DE19833336221 priority patent/DE3336221A1/de
Publication of JPS5966994A publication Critical patent/JPS5966994A/ja
Priority to US06/731,614 priority patent/US4673123A/en
Publication of JPH0258040B2 publication Critical patent/JPH0258040B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • B23K35/3033Ni as the principal constituent

Landscapes

  • 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1000℃付近までの高温で使用するニッケ
ル基耐熱合金の溶接用溶加材に関するものである。
化学プラントや高温ガス原子炉においては600〜10
00℃もの高温で作動する種々の機器が使用される。そ
れらには高温で十分な強度を有する耐熱合金としてニッ
ケル基耐熱合金が構成材料として用いられる。しかし公
知のように高温機器の部材に苦爪が長時間作用すると、
部材が時間とともに変形するクリープ現象が生じる。し
たがって高温機器に用いられる材料ではクリープ強度が
高いことが最も重要な材料特性になる。さらに機器は溶
接構造をとることが多いので、溶接部のクリープ強度も
母材と同等ないしはそれ以上必要になる。
しかし、溶接金属は一旦溶融させ急速に凝固させたもの
であるため、母材とは金机組織が異なり、金属学的にも
安定な状態でない。このため、母料と同一の金属で母材
同志を溶接しても、溶接金属のクリープ特性は母材とは
全くかけ離れたものになるのが普通である。
クリープ特性の中で重要なものに三つの特性が挙げられ
る。すなわちクリープ破断時間、クリープ速度および破
断延性である。溶接金属のクリープ特性の中でこの3特
性がそれぞれほぼ母材のクリープ特性に等しいと高温構
造物の健全性−ヒからは理想的なのであるが、現実には
そのような条件が満たされることはほとんどない。一般
には母材と溶接金属のクリープ破断時間をほぼ等しくす
るのは可能だが、破断延性やクリープ速度に関しては溶
接金属の方が著しく小さくなることが多い。
このようなりリープ特性のくい違いは部材の強度や信頼
性を著しく低下させるのである。以下この代表的な実験
結果を紹介する。
??、1図に示す丸棒形のクリープ試験片1の中央部に
溶接部2があるものを900℃で軸方向に荷重をかけて
破断するまでの時間を求めた。その結果は第2図に示す
とおりで、溶接継手のない試験片3と継手のあるもの4
とでは破断時間にほとんど差がない。破断は溶接部で起
こっている。同じ試験を1000℃で行なうと母材部で
破断するようになり、溶接部があっても十分なりリープ
強度があるように思われる。しかしこれが構造物となる
と全く様相が異なってくる。
第3図はニッケル基合金から作られた管5の中央部に突
合ぜ溶接周継手部6があるような構造物を模擬した試験
体で、小管7から管5の内部にガスを導入して内部から
圧力をかけ、高温下に置くと管は徐々にふくらんで第4
図に示すようなつづみ形になって、最後には変形に耐え
きれなくなって破裂するか、小さな割れ8が発生して内
部のガスが漏れ出してしまう。第4図は正常な高温にお
けるクリープ変形挙動であり、むしろ溶接継手のない場
合に相当する。
これに対して@3図のような溶接周継手部6がある場合
には、第5図に示すように溶接金属6のクリープ速度が
小さいため、中央部が凹んだひようたん型になる。そし
て溶接金属の破断延性も小さいので溶接′金属はほとん
ど伸びないでき裂が発生して破損に至る。特に給5図に
示す形状かられかるように、母材のクリープ速度が溶接
金属のそれより太きいため、溶接金属を引張ってぞの破
断を速めてしすう働きがあり、第4図のように十分変形
した後に破断する場合の時間に比べ1/2〜1/10も
の短時間で破断してしまう。このように前述した三つの
クリープ特性が母材と溶接金属とでそろわないと高温溶
接構造部材の信頼性が著しく低下する。
本発明はニッケル基耐熱合金に対して以上述べたクリー
プ特性上の欠点を改善した溶接金属を得ることがてきる
溶加材を提供することを目的とする。この目的は溶接用
の溶加材としてニッケル基耐熱合金にボロンを30〜1
50ppm含有させたものを用いることによって達成さ
れる。
溶接金属のクリープ特性の中で最も改善しなければなら
ないものは破断延性である。なぜならば、溶接構造部材
中の破断延性に乏しく/)溶接金属力5なんらかの変形
を強いられて少しでも変形すると、短時間内に破断に至
ってしまうためであって、信頼性を高めるには破断延性
の改善が最も重要であり、ついで破断時間も長い方が良
い。
第1表は本発明を実証するために母材として用いたニッ
ケル基耐熱合金の化学組成である、。この合金はノ・ス
テロイXの商品名で呼ばれてGする。この材料で第3図
に示すような管を製作し、本発明による溶加材を用いて
管の突合せ溶接をTIG溶接法で行なって、前述のよう
な900℃で内圧クリープ試験を実施した。T I G
溶接法におG1て(ま、タングステン電極と母材である
被溶接金属との間にアークを飛ばし、その時にワイヤ状
の溶カロ材を挿込んでアーク熱によって溶かしながら溶
接した。
その溶加材には第1表に示す組成の合金にボロンを種々
のp p m !微量添加したものを溶製した上で、ワ
イヤ状に加工したものを用いた。
第   1   表 第6図は溶加材中のボロン含有量と900℃における溶
接周継手付き管の内圧クリープ破断時間との関係を示す
。曲線11に示すようにボロンの含有量が多くなるに従
って破断時間が延び、含有量70 ppmでは母材の方
が破断するようになり、さらlこ100 ppmを越え
ると点線12で示すようにそれ以上破断時間は長くなら
ない。図には溶接継手のない管の破断時間範囲を10で
示している。
この図から分るように、ボロン含有量約3 o ppm
の溶加材で溶接すると、i接継子のない管とほぼ同程度
の破断時間が得られるようになる。
第2表はボロンを含有する溶加材を用いて溶接した管の
900℃、 3.4 kgf/mff17−プ応力下に
おけるクリープ破断特性の例を示したものである。
この例では、溶加材中のボロン含有量が37 ppmに
なると破断時間は溶接継手のない場合と同程度になるが
、破断伸びが5.5%しかなく構造物の健全性を考慮す
るとまだ十分とはいえない。しかし、ボロン含有量が7
0 ppmになると破断伸びは12.4チに達し、母相
のクリープ破断伸びの半分近くになり、構造物の健全性
は著しく改善される。なおボロン含有fi 70 pp
mの溶加材を用いた場合の内圧クリープ破断時間が溶接
継手のない管より長くなっているのは、溶接金属のクリ
ープ速度が小さいため母材のクリープ変形を抑制する働
きがあるためである。
第   2   表 ボロンの微量添加によってクリープ特性が著しく改善さ
れる理由については次のように考えられる。溶接金属は
凝固組織のままであって柱状晶から成っている。柱状晶
と柱状晶の界面には、凝固時に不純物元素が集まってお
り、高温になると界面強度が弱くなって界面で剥離する
ように破断しやすい。このため破断延性が著しく小さく
、破断時間も短くなる。これに対し微量のボロンを添加
すると、柱状晶界面の不純物にボロンが結合して界面を
浄化し、高温強度を高める働きがある。、その証左とし
て、クリープ試験仮溶接金属の顕微鏡組織観察を行なう
と、ボロンが入っていない場合は柱状晶界面に沿って割
れが直線的に進行しているのに対し、ボロンを含有する
ものでは柱状晶界面に気泡状の割れがまず発生し、クリ
ープ変形とともに成長して互いに連なかって破断に至る
形態が観察される1、凍た、ボロンが入っていると90
0〜1000℃の高温下で使用中に溶接金属を再結晶さ
せ、凝固組織が母料組織に近づく現象も認められる。
これまではニッケル基耐熱合金のみならずオーステナイ
ト・ステンレス鋼にボロンを含有させると、柱状晶界面
に融点の低いM2 B 2やMllB4が形成され溶接
割れを起こすとされており、またボロン全原子炉用材料
として使った場合に中性子照射によってぜい化するので
、ボロン含有量はなるべく少ない方が良いとされていた
。また、ニッケル基耐熱合金の溶接金属のクリープ強さ
にはばらつきが多く、溶加材の溶製によυ、あるいは製
造者によって特性が著しく異なることが多かった。本件
の発明者はその原因を究明する中でボロ/の効果を見い
出し、しかもクリープ特性を改善するに有効な程度含有
しても全く溶接割れが起らないことを見出したものであ
る。
以上に示した実施例はTIG溶接の場合であるが、MI
G溶接や被位アーク溶接にも全く同一理由で適用が可能
である。また溶加材の形状は11径1.0〜2.6朋程
度のワイヤ状のみならず、同程度これまで使用されてい
るニッケル基転熱合金の溶接用溶加材は1〜10 pp
m程度のボロンを溶製時に自然に混入しており、これが
溶接金属のクリープ特性のばらつきの一因であったと考
えられる。
本発明による溶加材は、ボロン含有量の下限値’li=
 30 PpITIとすることによりクリープ特性を確
実良好な領域にもってくることができる1、ボロン含有
量の上限値を150 ppmとしたのは、実用上は10
0 ppmでも十分なのであるが、溶製時のボロンの歩
留υが悪いので多口に設定して確実に特性が改善される
ようにしたものである。またボロンが150 ppm含
有されても、溶接割れなどの悪影響は現われない。しか
し200 ppm程度になると他の不純物との関連で溶
接割れ感受性が高くなつたり、溶接後の曲げ試験で割れ
ることが多くなる。
つぎに、上記の説明から容易に理解できるようにボロン
を適惜含有したニッケル基耐熱合金は、溶加材としての
みならず母材自身としても有用な合金である。その−例
として、ボロンを70 ppm含有する第1表に示す組
成のニッケル基耐熱合金を溶製し、第1図に示す丸棒形
のクリープ試験片を作成し、900°C2応力4.5 
kgの条件でクリープ試験を実施した。この結果を第3
表に示す。
第   3   表 第3表に示すようにボロン70 ppmを含有する材料
はふつうのニッケル基耐熱合金に比して約4倍クリープ
破断時間が長くなる結果が得られた。
また、一般にニッケル基耐熱合金の破断伸びは試験時間
が長くなると低くなる傾向があり、欠点とされている。
ボロンの添加はこのような欠点を解決するのにも有効で
ある。さらに前述のようにボロンの添加によって高温延
性が著しく向上するので、延性に依存することが大な高
温疲れ特性の向上にも有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は中央部で溶接された丸棒形クリープ試験片、第
2図は第1図の試験片の900℃におけるクリープ破断
強度を示す図、第3図は内圧クリープ試験用の中央部で
溶接された管状のクリープ試験片、第4図は溶接部がな
い場合の管状りIJ−プ試験体のクリープ変形および破
断個所を示す図、第5図は溶接部がある管状クリープ試
験体のクリープ変形形状を示す図、第6図は本発明によ
る溶加材中のボロン含有量と溶接継手付管状試験体のク
リープ破断時間との関係を示す図である。 才  j 閏 砧alTe;!r間(/−1) 才 2  (2) 才 3  関 ′A−乙 閃 才 、5−1¥1 第1頁の続き 0発 明 者 仲西恒雄 横須賀車長板2丁目2番1号株 横須賀車長板2丁目2番1号 0出 願 人 富士電機製造株式会社 川崎市川崎区田辺新田1番1号

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l)ニッケル基耐熱合金にボロンを30〜150pl)
    rTl含有せしめたことを特徴とするニッケル基耐熱合
    金の溶接用溶加材。 2、特許請求の範囲第1項記載の溶加材ζこおいて、溶
    成によりポロンをニッケル基耐熱合金に含有せしめたこ
    とを特徴とするニッケル基耐熱合金の溶接用溶加材。
JP17592982A 1982-10-06 1982-10-06 ニツケル基耐熱合金の溶接用溶加材 Granted JPS5966994A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17592982A JPS5966994A (ja) 1982-10-06 1982-10-06 ニツケル基耐熱合金の溶接用溶加材
DE19833336221 DE3336221A1 (de) 1982-10-06 1983-10-05 Fueller fuer gegen schweisshitze bestaendige legierungen auf nickelbasis
US06/731,614 US4673123A (en) 1982-10-06 1985-05-07 Filler for welding a heat resistant nickel-base alloy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17592982A JPS5966994A (ja) 1982-10-06 1982-10-06 ニツケル基耐熱合金の溶接用溶加材

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5966994A true JPS5966994A (ja) 1984-04-16
JPH0258040B2 JPH0258040B2 (ja) 1990-12-06

Family

ID=16004714

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17592982A Granted JPS5966994A (ja) 1982-10-06 1982-10-06 ニツケル基耐熱合金の溶接用溶加材

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5966994A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63309392A (ja) * 1987-06-11 1988-12-16 Nippon Steel Corp オーステナイト系ステンレス耐熱合金用tig溶接用溶加材
JPH01122694A (ja) * 1987-11-07 1989-05-15 Nippon Uerudeingurotsuto Kk Ni基耐熱合金の溶接用溶加材
JP2000158184A (ja) * 1998-12-01 2000-06-13 Ugine Savoie Imphy ニッケル基合金で作られた溶接電極およびその合金

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51134341A (en) * 1975-05-17 1976-11-20 Nippon Steel Corp Welding wire for heat resistant alloy
JPS51139537A (en) * 1975-05-28 1976-12-01 Nippon Steel Corp Welding rod for heat resistant alloy
JPS5326221A (en) * 1976-08-24 1978-03-10 Daido Steel Co Ltd Nickel based alloy suitable for cores of gas shielded welding rods

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51134341A (en) * 1975-05-17 1976-11-20 Nippon Steel Corp Welding wire for heat resistant alloy
JPS51139537A (en) * 1975-05-28 1976-12-01 Nippon Steel Corp Welding rod for heat resistant alloy
JPS5326221A (en) * 1976-08-24 1978-03-10 Daido Steel Co Ltd Nickel based alloy suitable for cores of gas shielded welding rods

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63309392A (ja) * 1987-06-11 1988-12-16 Nippon Steel Corp オーステナイト系ステンレス耐熱合金用tig溶接用溶加材
JPH01122694A (ja) * 1987-11-07 1989-05-15 Nippon Uerudeingurotsuto Kk Ni基耐熱合金の溶接用溶加材
JPH0450108B2 (ja) * 1987-11-07 1992-08-13 Nippon Uerudeingurotsuto Kk
JP2000158184A (ja) * 1998-12-01 2000-06-13 Ugine Savoie Imphy ニッケル基合金で作られた溶接電極およびその合金

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0258040B2 (ja) 1990-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dak et al. Experimental investigation on microstructure, mechanical properties, and residual stresses of dissimilar welded joint of martensitic P92 and AISI 304L austenitic stainless steel
CN101248197B (zh) 具有抗失延裂纹的药皮焊条及由此产生的堆焊
JP5212533B2 (ja) 継目無オーステナイト系耐熱合金管
US3859060A (en) Nickel-chromi um-cobalt-molybdenum alloys
CN107250417B (zh) 奥氏体系耐热合金焊接接头的制造方法及使用其得到的焊接接头
EP1338663A1 (en) Ni-base heat-resistant alloy and weld joint using the same
US4213026A (en) Age hardenable nickel superalloy welding wires containing manganese
JP5899806B2 (ja) Hazにおける耐液化割れ性に優れたオーステナイト系耐熱合金
US4673123A (en) Filler for welding a heat resistant nickel-base alloy
JPS5966994A (ja) ニツケル基耐熱合金の溶接用溶加材
Blach et al. The influence of thermal exposure and hydrogen charging on the notch tensile properties and fracture behaviour of dissimilar T91/TP316H weldments
Siefert et al. Development of EPRI P87 solid wire
JP3382834B2 (ja) Ni基高Cr合金用溶加材
US3649252A (en) Steels resistant to stress corrosion cracking
JPS6051957B2 (ja) ニツケル‐クロム溶加材
US3046650A (en) Braze bonding of columbium
JP6107170B2 (ja) オーステナイト系耐熱鋼用溶接材料ならびにそれを用いて製造される溶接金属及び溶接継手
CN113319468A (zh) 一种防止焊接裂纹的核电用镍基合金焊丝的成分设计方法、核电用镍基合金焊丝
JP3170166B2 (ja) Ni基高Cr合金用溶加材
US6521060B1 (en) Filler metal for use in welding of Ni-Cr-W alloys
JP2021021130A (ja) オーステナイト系耐熱合金溶接継手
JP2021011610A (ja) オーステナイト系耐熱合金溶接継手
GB1592407A (en) Age hardenable nickel superalloy welding wires containing manganese
JPH0450108B2 (ja)
JPS5997792A (ja) ニツケル基耐熱合金の溶接用溶加材