JPS6264493A - Welded structure for high temperature service - Google Patents

Welded structure for high temperature service

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Publication number
JPS6264493A
JPS6264493A JP20442485A JP20442485A JPS6264493A JP S6264493 A JPS6264493 A JP S6264493A JP 20442485 A JP20442485 A JP 20442485A JP 20442485 A JP20442485 A JP 20442485A JP S6264493 A JPS6264493 A JP S6264493A
Authority
JP
Japan
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welded structure
equivalent
nitrogen
nickel
high temperature
Prior art date
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Pending
Application number
JP20442485A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Yamada
政之 山田
Osamu Watanabe
修 渡辺
Masao Yamamoto
正夫 山本
Takashi Ebisutani
戎谷 隆
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS6264493A publication Critical patent/JPS6264493A/en
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
    • 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
    • B23K35/3086Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent containing Ni or Mn

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a welded structure for high temp. service having weldability and strength and ductility at a high temp. by joining part of an austenitic stainless steel to the other member by a deposited metal having a specific compsn. CONSTITUTION:Part of the austenitic stainless steel contg. chromium, nickel and nitrogen is joined to the other member by the deposited metal consisting, by wt%, of 0.02-0.12% carbon, 0.1-1.5% silicon, 0.2-2.0% manganese, 0.11-0.3% nitrogen, 8-14% nickel, 15-20% chromium, 0.01-0.3% vanadium and the balance iron. The welded structure for high temp. service having the excellent mechanical properties at a room temp. and high temp. is thus obtd.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は耐熱性に優れた溶着金属を有する高温用溶接構
造物に係り、特(二超高圧高温蒸気条件下で使用される
タービン構成部材として高温でのクリープ破断強度を向
上させた高温用溶接構造物雇二関する。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a high-temperature welded structure having a welded metal with excellent heat resistance, particularly as a turbine component used under ultra-high pressure and high temperature steam conditions. Related to high-temperature welded structures with improved creep rupture strength at high temperatures.

し発明の技術的背景とその問題点〕 オーステナイト系鋼は耐食性に優れることから、腐食環
境下で多く使用されている。また、フェライト系鋼(;
比べると機械的性質の温度依存性が小さいことから、強
度的な使用限界温度はフェライト系鋼より高くできると
されている。さらに、オーステナイト系鋼は溶接性が憬
れており、溶接時の予熱および後熱が不要であり、その
用途は拡がる傾向(二ある。しかしながら、オーステナ
イト系鋼は厚板または拘束度の大きい継手を溶接すると
、溶着金属および熱影響部竜;溶接割れ(高温割れ)を
起こす危険性がある。オーステナイト系鋼の溶接法、被
覆剤の種類、継手形状、拘束度などにより影響を受ける
が、特1;溶着金属の組織が均一なオーステナイト相(
二な乙と割れを起こしやすくなる。オーステナイト系鋼
溶着金属の溶接割れ防止1;は、組成を変えたり、ある
種の元素を添加すること懺;より析出するフェライト相
が有効であり、このフェライト相が析出した二相組織で
は、溶接割れは極めて少ない。従来、オーステナイト系
鋼の溶接は母材により201Cr−10%Ni系、18
%Cr−12%Ni−2%MO系、19%Cr−9条N
 1−Nb系、19%Cr−9チNi−Ti系などのオ
ーステナイト鋼心線を用い被覆アーク溶接、サブマージ
ドアーク溶接、イナートガスアーク溶接(MIGおよび
TIG )などで行なわれている。このような従来方法
で得られる溶着金属は組織中に4〜12チのフェライト
を含むことで溶接割れを防止している。ところが、オー
ステナイト中に数チ含まれたフェライトは溶接部が脆化
する原因となる。また、フェライトを含む溶着金属は、
くり返しの加熱、冷却により熱疲労が加速され、また高
温長時間のクリープ破断強度、クリープ破断伸びなどが
母材より低下するという欠点を有している。従って、高
温で使用するオーステナイト系鋼溶接構造物の溶着金属
は、フェライトを含まない均一なオーステナイト組織を
有し、かつ溶接割れを起こさないことが必要である。
Technical background of the invention and its problems] Austenitic steel has excellent corrosion resistance and is therefore often used in corrosive environments. In addition, ferritic steel (;
In comparison, the temperature dependence of mechanical properties is smaller, so it is said that the strength limit temperature can be higher than that of ferritic steel. Furthermore, austenitic steels have poor weldability and do not require preheating or postheating during welding, so their uses tend to expand (2). If this happens, there is a risk of weld cracking (hot cracking) occurring in the weld metal and the heat-affected zone.This will be affected by the welding method of austenitic steel, the type of coating, the shape of the joint, the degree of restraint, etc. The weld metal has a uniform austenite phase (
It becomes easy to cause a crack with the second person. Preventing weld cracking in austenitic steel weld metal is effective by changing the composition or adding certain elements. Cracks are extremely rare. Conventionally, welding of austenitic steel was performed using 201Cr-10%Ni, 18%Ni, or
%Cr-12%Ni-2%MO system, 19%Cr-9 N
Using austenitic steel core wires such as 1-Nb and 19% Cr-9Ni-Ti, coated arc welding, submerged arc welding, inert gas arc welding (MIG and TIG), etc. are used. Weld metal obtained by such a conventional method contains 4 to 12 ferrite in its structure to prevent weld cracking. However, several atoms of ferrite contained in austenite cause the welded part to become brittle. In addition, weld metal containing ferrite is
Thermal fatigue is accelerated by repeated heating and cooling, and creep rupture strength and creep rupture elongation at high temperatures and long periods of time are lower than those of the base material. Therefore, the weld metal of an austenitic steel welded structure used at high temperatures must have a uniform austenitic structure that does not contain ferrite, and must not cause weld cracking.

ところで、石油や石炭と燃料とする火力発電プラントで
は熱効率を向上させるため蒸気条件の一層の高温、高田
化が推進されており、そこミニ用いられるタービン部材
もその対応が要請されている。
By the way, in order to improve thermal efficiency in thermal power plants that use oil or coal as fuel, steam conditions are becoming higher and higher, and the turbine components used in these plants are also required to comply with these requirements.

しかし、タービン構成用部材として従来用いられでいる
CrΔ(011鋼などのマルテンサイト系鋼は高温下で
の強度は不足であり、より高温特性の良いオーステナイ
ト系鋼(二移行されようとしている。特に溶接構造で溝
成されるケーシングは蒸気圧力(二よる負荷を受けるた
め、高圧力蒸気条件下で使用するには高温で高い強度と
延性を有し、かつ溶接割れを起こさない溶着金属により
接合された溶接構造物が望まれている。さらに、化学プ
ラント(二おいても同様な理由から使用条件は苛酷にな
ってきており、高温、高圧環境下でも強度的)二耐えら
れる高温用溶接構造物が要望されている。
However, martensitic steels such as CrΔ(011 steel), which have been conventionally used as turbine components, lack strength at high temperatures, and a transition to austenitic steels (2), which have better high-temperature properties, is underway. Since the welded casing is subjected to double loads due to steam pressure, it must be joined with welded metal that has high strength and ductility at high temperatures and does not cause weld cracking when used under high pressure steam conditions. In addition, welded structures that can withstand high temperatures are needed in chemical plants (for the same reason, the usage conditions are becoming harsher, and they are strong enough to withstand high temperature and high pressure environments). is requested.

このよう(二、溶接構造物の使用環境が変化しているに
もかかわらず、既存のオーステナイト系鋼溶接金属は高
温で使用中(二シグマ脆化を起こしたり、クリープ破断
強度、延性を低下させる原因となるフェライトを組織中
(二含むことから、フエライ)f含まない完全オーステ
ナイト組織で溶接性耐熱性に優れた高温用溶接構造物の
開発が強く要望されている。
Despite the changes in the usage environment of welded structures, existing austenitic steel weld metals are used at high temperatures (2), which may cause sigma embrittlement or reduce creep rupture strength and ductility. There is a strong demand for the development of a welded structure for high temperatures that has a fully austenitic structure that does not contain ferrite, which is the cause of the welding process, and has excellent weldability and heat resistance.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、溶接構造
物として溶接性および高温における強度、延性(二価れ
た高温用溶接構造物を提供することにある。
The present invention has been made in view of these points, and it is an object of the present invention to provide a welded structure for high temperatures that has excellent weldability, strength and ductility at high temperatures.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明はクロム、ニッケルおよび窒素を含有するオース
テナイト系鋼の一部が、重量パーセントで0.02〜0
..12俤 の炭素、0.1〜15%  のシリコン、
 02〜2.0%のマンガフ 、  0.11〜0.3
%の窒素、8〜14csのニッケルl  15〜20%
 のクロA 、  0.01〜0..3%のバナジウム
、これに必要に応じテ0.01〜0.3%ノニオブ、 
 0002〜0.1’160)fig y、  0.0
005〜0..01% (Dホロy、  1.0〜3.
Olのタングステンの少なくとも一種と残部が実質的に
鉄からなる溶着金属により他の部材(二接合されている
高温用溶接構造物であり、該溶着金属の(%Ni)+3
0X(*C)+25.7X(4N)+05X(%Mn)
で表わされるNi  当量と、C%Cr )+12X(
%s i )+5x(95%’)−+〜0.5x(%N
b )+0.75刈%W)+1.5X(%Ti)+40
x(1B)で表わされるCr当量が、019×Cr当量
+Ni fi量≧30%m  1.l×Cr当量−Ni
当量≦8B%の関係にあり、かつNi 当量が20%以
下である高温用溶接構造物である。さら(二上記オース
テナイト系鋼が重量パーセントで0.04〜008チの
ifi、0.3→、7%のシリコン、05〜09%のマ
ンガン、  0.11〜0B(7)窒素、8.5〜13
5チのニッケル、16〜185チのクロム。
In the present invention, a part of the austenitic steel containing chromium, nickel and nitrogen is 0.02 to 0 in weight percent.
.. .. 12 tons of carbon, 0.1-15% silicon,
Mangafu of 02-2.0%, 0.11-0.3
% nitrogen, 8-14cs nickel l 15-20%
Black A, 0.01-0. .. 3% vanadium, plus 0.01-0.3% noniobium as necessary.
0002~0.1'160) fig y, 0.0
005~0. .. 01% (D holo y, 1.0~3.
A high-temperature welded structure in which two other members (2) are joined by a weld metal consisting of at least one type of tungsten and the remainder substantially iron, and (%Ni) of the weld metal +3
0X(*C)+25.7X(4N)+05X(%Mn)
Ni equivalent expressed as C%Cr)+12X(
%s i )+5x(95%')-+~0.5x(%N
b)+0.75 mowing%W)+1.5X(%Ti)+40
The Cr equivalent represented by x(1B) is 019×Cr equivalent+Ni fi amount≧30%m 1. l x Cr equivalent - Ni
This is a high-temperature welded structure that satisfies the relationship of equivalent ≦8B% and has a Ni equivalent of 20% or less. (2) The austenitic steel has a weight percent ifi of 0.04-008, 0.3→, 7% silicon, 05-09% manganese, 0.11-0B (7) nitrogen, 8.5 ~13
5 inches of nickel, 16 to 185 inches of chromium.

0.05〜035%のバナジウム、およびO◇2〜o、
is* の二オフ、  0.02〜0.151 t7)
fりy、  0.003〜On07%ノホ。
0.05-035% vanadium, and O◇2-o,
is*'s second off, 0.02~0.151 t7)
Friy, 0.003~On07% noho.

ン、1〜.8%のタングステンの少なくとも一種と残部
が実質的に鉄からなるタービン構成部材でアル高温用溶
接構造物である。
N, 1~. The turbine component is a high-temperature welded structure consisting of at least one type of 8% tungsten and the remainder substantially iron.

ここで本発明)二係る溶着金属の組成限定理由セついて
説明する。炭素(C):炭素はオーステナイト相を安定
に溶着金属を強化するととも(二、溶接割れの減少1;
有効な元素であり少なくとも0,02%は必要であるが
、過乗に添加すると溶接時(二偏析を生じ、機械的性質
、V食性を劣化させることから上限を0.12%とする
。クリープ破断強さ、クリープ破断伸び、絞りの観点か
らは0.04%を越え0.08%未満とすることが望ま
しい。シリコン(Si);シリコンは溶接時の脱酸剤と
して作用する元素で少なくとも0.1 %は必要である
が、過乗に添加すると溶接割れを起こしやすくなること
から上限t15q6とする。望ましくは0.1〜09俤
とすることが良いが、さら(二望ましくは03〜0.7
%  とすることがよい。
Here, the reasons for limiting the composition of the weld metal according to the second aspect of the present invention will be explained. Carbon (C): Carbon stabilizes the austenite phase and strengthens the weld metal (2. Reduction of weld cracking 1;
It is an effective element and requires at least 0.02%, but if added too much, it will cause segregation during welding and deteriorate mechanical properties and V corrosion resistance, so the upper limit is set at 0.12%.Creep From the viewpoints of breaking strength, creep rupture elongation, and reduction of area, it is desirable that the content be more than 0.04% and less than 0.08%.Silicon (Si): Silicon is an element that acts as a deoxidizing agent during welding and has at least 0. .1% is necessary, but if it is added too much, weld cracking is likely to occur, so the upper limit is set at t15q6.It is preferably 0.1 to 09%, but more preferably 03 to 0%. .7
It is better to set it as %.

マンガン(Mn):マンガンはシリコン同様に溶接時の
脱酸剤として作用するととも(;、オーステナイト生成
元素としてオーステナイト相を安定化させるために少な
くとも02%は必要である。しかし、多量亀;添加する
と耐酸化性などの耐食性を害することから上限を2.0
%とするが、望ましくは05〜19チである。
Manganese (Mn): Like silicon, manganese acts as a deoxidizing agent during welding (;, as an austenite-forming element, at least 0.2% is required to stabilize the austenite phase. However, if added in large amounts, The upper limit is set to 2.0 because it damages corrosion resistance such as oxidation resistance.
%, preferably 05 to 19 inches.

窒素(N):窒素はオーステナイト相を安定(:すると
ともにオーステナイト中に固溶したり、窒化物を形成し
溶着金属の耐力やクリープ破断強さを向上させるため(
二〇、11%は必要である。しかし、過乗);添加する
と溶接時書二ピンホールやブローホールを形成するとと
も(二粒界に窒化物を形成してクリープ破断強さやクリ
ープ破断伸び、絞り、さらζ;は靭性を害することから
上限を特徴とする特に溶接構造物ではピンホール、ブロ
ーホールハ極力避けなければならず望ましくは0.11
〜02%とすることがよい。
Nitrogen (N): Nitrogen stabilizes the austenite phase (: Nitrogen stabilizes the austenite phase, and also forms a solid solution in the austenite or forms nitrides to improve the yield strength and creep rupture strength of the weld metal (
20.11% is necessary. However, if it is added, pinholes and blowholes will be formed during welding, and nitrides will be formed at the grain boundaries, which will impair creep rupture strength, creep rupture elongation, narrowing, and roughness. Especially in welded structures, pinholes and blowholes should be avoided as much as possible, preferably 0.11.
It is preferable to set it to 0.02%.

ニッケル(Ni ) :ニッケルは溶着金属の組織をオ
ーステナイト(二すると同時(二耐食性、溶接性を向上
するために必須な元素で少なくとも8チは必要である。
Nickel (Ni): Nickel is an essential element to improve the structure of the weld metal into austenite (2) and improve corrosion resistance and weldability, and at least 8% is required.

しかし、過乗に添加すると溶接割れを助長しやすくなる
ことから上限を14チとする。オーステナイトの安定化
、クリープ破断強さ、クリープ破断伸び、絞りの観点か
ら望ましくは8.5〜13%とすることがよい。クロム
(Cr)ニクロムは室温。
However, if excessively added, it tends to promote weld cracking, so the upper limit is set at 14. From the viewpoint of stabilizing austenite, creep rupture strength, creep rupture elongation, and reduction of area, the content is desirably 8.5 to 13%. Chromium (Cr) Nichrome at room temperature.

高温の強度を高めるとともζ二、耐食性、耐酸化性を向
上させるために1515チは必要であるが、多量(二添
加すると高温で長時間使用した場合シグマ相を生成し靭
性を割することおよびフェライト相を形成しオーステナ
イト単相を得難くすることから上限を22チとする。ニ
ッケル量とのバランスおよび窒素の含有を容易(二する
ことを考慮すると16〜19%とすることが望ましい。
1515 is necessary to increase the strength at high temperatures, as well as to improve corrosion resistance and oxidation resistance, but if a large amount (2) is added, a sigma phase will be generated when used at high temperatures for a long time, reducing toughness. The upper limit is set to 22% because it forms a ferrite phase and makes it difficult to obtain a single austenite phase.Considering the balance with the amount of nickel and the ease of nitrogen content, it is desirable to set it at 16 to 19%.

バナジウム(V);バナジウムは本発明において特に重
要な元素で、オーステナイト相中に固溶したり、窒素や
炭素と作用して微細な析出物を形成させクリープ破断強
さ、クリープ破断伸び絞りを向上させるためl:、0.
01%以上必要である。しかじ過乗に添加すると偏析を
生じクリープ破断強さ、クリープ破断伸び、絞りを低下
させることから上限を03%とする。高温での機械的性
質を考慮すると0.03〜0.3%とすることが望まし
いが、さら(;クリープ破断絞りの観点からは0.05
〜0.25%  とすることが望ましい。
Vanadium (V): Vanadium is a particularly important element in the present invention, and can form a solid solution in the austenite phase or interact with nitrogen and carbon to form fine precipitates to improve creep rupture strength and creep rupture elongation reduction. To make l:, 0.
0.1% or more is required. The upper limit is set at 0.3% since adding too much will cause segregation and reduce creep rupture strength, creep rupture elongation, and area of area. Considering mechanical properties at high temperatures, it is desirable to set the content to 0.03 to 0.3%;
It is desirable to set it to 0.25%.

ニオブ(Nb):ニオブはクリープ破断強さを向上させ
、二次クリープ速・度を抑えるため(二〇、OL %以
上の添加が必要であるが、過剰の添加は局部的(ニアニ
ライト相を生成させたり、溶接時(二偏析を生じ靭性や
クリープ破断強さ、クリープ破断伸び、絞りを低下させ
ることから上限を0.3%とする。偏析、高温特性を考
慮すると0.02〜0.15% とすることがよく、さ
らに望ましくは0.05〜0.11である。
Niobium (Nb): Niobium needs to be added in an amount of 20% or more to improve creep rupture strength and suppress secondary creep rate/rate (20. The upper limit is set at 0.3% because it causes segregation during welding and reduces toughness, creep rupture strength, creep rupture elongation, and area of area. Considering segregation and high-temperature properties, it is 0.02 to 0.15. %, more preferably 0.05 to 0.11.

チタン(Ti):チタンはクリープ破断強さを向上させ
るためHO,002%以上の添加が必要であるが、過剰
の添加は偏析を生じクリープ破断伸びや絞りを低下させ
ることから上限を03チとする。高温特性の観点からは
0.02〜o、iss  とすることが望ましい。
Titanium (Ti): In order to improve creep rupture strength, it is necessary to add titanium in an amount of 0.002% or more, but excessive addition causes segregation and decreases creep rupture elongation and area of area, so the upper limit is set at 0.03%. do. From the viewpoint of high-temperature properties, it is desirable to set it to 0.02 to o, iss.

ボロン(B);ボロンはクリープ破断強さを向上させる
ととも口三次クリープでの伸びを向上させるため(二o
、oooss 以上の添加が必要であるが、過剰に添加
すると粒界を脆弱にすることから上限を0.01チとす
る。さらに望ましくは0.003〜0.007チである
Boron (B): Boron improves creep rupture strength and elongation in tertiary creep (secondary creep).
, oooss or more is required, but since adding too much makes the grain boundaries brittle, the upper limit is set at 0.01. More preferably, it is 0.003 to 0.007.

タングステン(W):タングステンはオーステナイト相
中ミニ固溶してクリープ破断強度を向上させるため1;
10%以上の添加が必要であるが過剰I:添加すると溶
接性を害することから上限を3.0チとする。望ましく
は15〜25% とすることがよい。
Tungsten (W): Tungsten forms a mini-solid solution in the austenite phase to improve creep rupture strength;
It is necessary to add 10% or more of I, but excessive I: Adding impairs weldability, so the upper limit is set to 3.0 I. It is preferably 15 to 25%.

次に、Ni  当量とCr当量との関係を0.79×C
r当量+Ni機量≧30% t  1.l×Cr当量−
Ni当1≦8B%でかつNi  当量を20q6以下と
した理由について説明する。
Next, the relationship between Ni equivalent and Cr equivalent is 0.79×C
r equivalent + Ni quantity≧30% t1. l x Cr equivalent -
The reason why 1≦8B% based on Ni and the Ni equivalent is set to 20q6 or less will be explained.

0.79×Cr当量+Ni当量≧30俤としたのはo、
r9xCr当ffi+Ni当量が30%より小さいとク
リープ破断強さが低下し、また1、1 ×Cr当量−N
i省量≦8B%としたのはl、1xCr当量−Ni当量
が8Bチを越えると溶着金属中(二フェライトが生成し
均一なオーステナイト組織が得られなくなるためである
。さらにNi当量を20%以下としたのはNi  当量
が20%を越えるとクリープ破断強さが著しく低下する
ためである。
0.79 x Cr equivalent + Ni equivalent ≧ 30 was determined by o,
When r9xCr equivalentffi+Ni equivalent is less than 30%, creep rupture strength decreases, and when 1, 1xCr equivalent - N
The reason why i saving amount ≦ 8B% is because if l, 1x Cr equivalent - Ni equivalent exceeds 8B, biferrite (biferrite) will be generated in the weld metal and a uniform austenite structure will not be obtained. The reason for the following is that if the Ni equivalent exceeds 20%, the creep rupture strength decreases significantly.

残部は実質的に鉄からなるが、不可避的に入る不純物と
してはP、8.AI!  などがある。これらの元素は
粒界を脆弱にするほか溶接割れを助長することから、極
力さζする必要があり、望ましくは不純物の総量として
0.05% 以下とすることがよい。また、本発明の高
温用溶接構造物は溶着金属の添加成分を調整することに
より、従来溶着金属では得られなかった均一なオーステ
ナイト組織となり優れた高温特性を示すが、さら1;構
造用鋼として重量パーセントで0.04〜0.08チ 
の炭素、0.3〜0.7%の7リコン、05〜09チの
マンガン、  0.11〜02チの窒素、85〜135
チのニッケル、16〜185%のクロム、  0.05
〜035チのバナジウムおよび0,02〜0.15%の
ニオブ、002〜0.15%のチタン、  0.003
〜0.007%のボロン、1〜.8%のタングステンの
少なくとも一種と残部が実質的に鉄からなど)メーース
テナイト系鋼を用いることにより室温。
The remainder essentially consists of iron, but the unavoidable impurities include P, 8. AI! and so on. Since these elements make grain boundaries brittle and promote weld cracking, it is necessary to reduce the content as much as possible, and preferably the total amount of impurities is 0.05% or less. In addition, by adjusting the additive components of the weld metal, the welded structure for high temperature use of the present invention has a uniform austenitic structure that could not be obtained with conventional weld metals, and exhibits excellent high-temperature properties. 0.04 to 0.08 inches by weight percent
carbon, 0.3-0.7% 7licon, 05-09% manganese, 0.11-02% nitrogen, 85-135%
nickel, 16-185% chromium, 0.05
~035 Ti vanadium and 0.02-0.15% Niobium, 0.02-0.15% Titanium, 0.003
~0.007% boron, 1~. room temperature by using maestenitic steels (e.g., at least 8% of tungsten and the remainder made of substantially iron).

4温において優れた機械的性質を有する高温用溶着構造
物を得ることができる。
A high temperature welded structure having excellent mechanical properties at 4 temperatures can be obtained.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

高周波誘導溶解炉により溶製した鋼を伸線加工により棒
径4躍の溶接棒とした後、肉盛溶接を行ない8g1表に
示す組成を有する溶着金属を作製した。肉盛溶接は母材
(SUS304)  に設けた幅20嘲。
Steel melted in a high frequency induction melting furnace was wire drawn into a welding rod with a rod diameter of 4 mm, and then overlay welding was performed to produce a deposited metal having the composition shown in Table 8g1. Overlay welding was done with a width of 20mm on the base metal (SUS304).

深さ20躍の溝の中(二溶接電流150〜170人、溶
接′鑞圧25〜3SVで7層21パス行なった。なお、
溶着金属の化学分析は母材からの希釈がない部分で行な
った。
In a groove 20 leaps deep (21 passes were carried out in 7 layers at a welding current of 150 to 170 people and a welding pressure of 25 to 3 SV.
Chemical analysis of the deposited metal was carried out in areas where there was no dilution from the base metal.

比較例1は市販の溶接棒Y 30BCBUS304用)
で得られる溶着金属に相当し、実施例試料同様の方法で
作製した。
Comparative example 1 is for commercially available welding rod Y30BCBUS304)
This corresponds to the weld metal obtained in , and was produced in the same manner as the example sample.

これらの溶着金属1二ついてクリープ破断試験を行ない
各特性を評価するととも(二、X線回折C二より主体的
な相を決定した。なお、クリープ破断試験):J700
υ、1晒〆Iの条件で行ない、クリープ砿断強さは破断
時間で評価した。また、溶接割れはT形縫手によるすみ
肉溶接割れ試験(T形溶接割れ試験)を行ない割れ率で
評価した。これらの結果を第2表1=示す。
A creep rupture test was conducted on two of these weld metals to evaluate each property (2. The dominant phase was determined from X-ray diffraction C2. Creep rupture test): J700
The test was carried out under the conditions of υ, 1 bleaching I, and the creep abrasion strength was evaluated by the time to rupture. Further, weld cracking was evaluated by performing a fillet weld cracking test using a T-shaped stitch (T-shaped weld cracking test) and determining the cracking rate. These results are shown in Table 2.

3、’i−’に范色 第2表 第2表(;示すよう(二、本発明の溶着金属は組織中に
フェライト(ロ)を含まない均一なオーステナイト<r
)組織であるにもかかわらず、フェライトを含むことで
溶接割れを防止している従来の5(J83Q4鋼用溶着
金属(比較例−1)と同程度の割れ率を示し、溶接割れ
を起こしにくいことがわかる。また、クリープ破断時間
は比較試料に比べ大幅に長くなっており優nた高温強度
を示すことがわかる。
3. The weld metal of the present invention has a uniform austenite <r that does not contain ferrite (b) in its structure.
) structure, it shows the same cracking rate as the conventional 5 (J83Q4 weld metal (comparative example-1)), which prevents weld cracking by containing ferrite, and is less likely to cause weld cracking. It can also be seen that the creep rupture time is significantly longer than that of the comparative sample, indicating that it exhibits excellent high-temperature strength.

以上、溶着金属二ついて実施例と示したが、次に本発明
の溶着金属により構造用鋼を接合した溶接構造物の強度
検討の1例について説明する。
Although two weld metals have been described as examples above, one example of the strength study of a welded structure in which structural steel is joined using the weld metals of the present invention will be described next.

溶接継手作製に用いた構造用鋼は第3表(二示す組成を
有するSO8304および改良5US3Q4のオーステ
ナイト鋼である。また溶着金属としては本発明の実施例
試料ND4+mlOおよび従来溶着金属である比較例試
料南1を用いた。溶接継手は板厚20麿の同種の構造用
鋼を開先角度60°、ルート間隔2尊、X形開先による
突合せ溶接により作製した。
The structural steels used to make the welded joints were SO8304 and improved 5US3Q4 austenitic steels having the compositions shown in Table 3 (2).The weld metals used were the example sample ND4+mlO of the present invention and the comparative example sample, which was a conventional weld metal. Minami 1 was used.The welded joint was made by butt welding the same type of structural steel with a plate thickness of 20mm using an X-shaped groove with a groove angle of 60°, a root spacing of 2 degrees, and an X-shaped groove.

このようにして得られた溶接継手より試験片を採取し、
700℃、 18象讐の榮件でのクリープ破断試験を行
なった。その結果を第4表(二示す。
A test piece was taken from the welded joint obtained in this way,
A creep rupture test was conducted at 700°C and 18 squares. The results are shown in Table 4.

第3表 第4表 第4表覆二示すよう(二、本発明(二よる溶着金属およ
び構造用鋼改良5U8304  T二より作製した溶接
継手は、従来方法(従来例−1)l二より作製した溶接
継手I:比ベクリープ破断時間が大幅(二長くなってい
る。また、比較例−4,6(二示すよう(二溶着金4に
本発明に係る溶着金属を用いても構造用鋼として従来の
8US304  を使用すると破断位置は構造用鋼であ
り、強度t−a溶着金属が高いことを示している。さら
に、構造用鋼として改良5US304  が強いことが
わかる。
Table 3 Table 4 Table 4 As shown in Table 2, welded joints made from the present invention (welded metal and structural steel improvement 5U8304 T2 according to the present invention) were made using the conventional method (Conventional Example-1) l2. Welded joint I: Comparative creep rupture time is significantly longer (2).Also, as shown in Comparative Examples 4 and 6 (2), even if the weld metal according to the present invention is used as the weld metal 4, it will not work as a structural steel. When conventional 8US304 is used, the fracture location is in the structural steel, indicating that the strength of the ta weld metal is high.Furthermore, it can be seen that the improved 5US304 is strong as a structural steel.

このよう(二本発明6二より作製した溶接継手は従来方
法で作製した溶接継手より優れた高温強度を示し高温用
溶接構造物として有効なことがわかる。
Thus, it can be seen that the welded joint produced according to the present invention 62 has superior high-temperature strength than the welded joint produced by the conventional method, and is effective as a welded structure for high temperatures.

(発明の効果〕 以上説明した如く、本発明の高温用溶接構造物は優れた
高温特性を有することからタービン構成部材、特に蒸気
タービン等のケーシング(二剤いることは発電効率、寿
命などの観点から工業上すこぶる有用である。
(Effects of the Invention) As explained above, the high-temperature welded structure of the present invention has excellent high-temperature properties, and is therefore suitable for use in turbine components, especially casings such as steam turbines (the need for two agents is important from the viewpoint of power generation efficiency, lifespan, etc.). It is extremely useful industrially.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)クロム、ニッケルおよび窒素を含有するオーステナ
イト系鋼の一部が、重量パーセントで0.02〜0.1
2%の炭素、0.1〜1.5%のシリコン、0.2〜2
.0%のマンガン、0.11〜0.3%の窒素、8〜1
4%のニッケル、15〜20%のクロム、0.01〜0
.3%のバナジウム、残部が実質的に鉄からなる溶着金
属により他の部材に接合されていることを特徴とする高
温用溶接構造物。 2)クロム、ニッケルおよび窒素を含有するオーステナ
イト系鋼の一部が、0.79×Cr当量+Ni当量≧3
0%、1.1×Cr当量−Ni当量≦8.8%の関係に
あり、かつNi当量が20%以下である溶着金属により
他の部材に接合されていることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の高温用溶接構造物。 3)Ni当量が(%Ni)+30×(%C)+25.7
×(%N)+0.5×(%Mn)で表わされ、Cr当量
が(%Cr)+1.2×(%Si)+5×(%V)で表
わされることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の
高温用溶接構造物。 4)クロム、ニッケルおよび窒素を含有するオーステナ
イト系鋼が、重量パーセントで0.04〜0.08%の
炭素、0.3〜0.7%のシリコン、0.5〜0.9%
のマンガン、0.11〜0.2%の窒素、8.5〜13
.5%のニッケル、16〜18.5%のクロム、0.0
5〜0.35%のバナジウム、残部が実質的に鉄からな
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項
記載の高温用溶接構造物。 5)タービン構成部材であることを特徴とする特許請求
の範囲第4項記載の高温用溶接構造物。 6)タービン構成部材がケーシングであることを特徴と
する特許請求の範囲第5項記載の高温用溶接構造物。 7)クロム、ニッケルおよび窒素を含有するオーステナ
イト系鋼の一部が、重量パーセントで0.02〜0.1
2%の炭素、0.1〜1.5%のシリコン、0.2〜2
.0%のマンガン、0.11〜0.3%の窒素、8〜1
4%のニッケル、15〜20%のクロム、0.01〜0
.3%のバナジウム、および0.01〜0.3%のニオ
ブ、0.002〜0.3%チタン、0.0005〜0.
01%のボロン、1.0〜3.0%のタングステンの少
なくとも一種と残部が実質的に鉄からなる溶着金属によ
り他の部材に接合されていることを特徴とする高温用溶
接構造物。 8)クロム、ニッケルおよび窒素を含有するオーステナ
イト系鋼の一部が、0.79×Cr当量+Ni当量≧3
0%、1.1×Cr当量−Ni当量≦8.8%の関係に
あり、かつNi当量が20%以下である溶着金属により
他の部材に接合されていることを特徴とする特許請求の
範囲第7項記載の高温用溶接構造物。 9)Ni当量が(%Ni)+30×(%C)+25.7
×(%N)+0.5×(%Mn)で表わされ、Cr当量
が(%Cr)+1.2×(%Si)+5×(%V)+0
.5×(%Nb)+0.75×(%W)+1.5×(%
Ti)+40×(%B)で表わされることを特徴とする
特許請求の範囲第8項記載の高温用溶接構造物。 10)クロム、ニッケルおよび窒素を含有するオーステ
ナイト系鋼が、重量パーセントで0.04〜0.08%
の炭素、0.3〜0.7%のシリコン、0.5〜0.9
%のマンガン、0.11〜0.2%の窒素、8.5〜1
3.5%のニッケル、16〜18.5%のクロム、0.
05〜0.35%のバナジウム、および0.02〜0.
15%のニオブ、0.02〜0.15%のチタン、0.
003〜0.007%のボロン、1〜3%のタングステ
ンの少なくとも一種と残部が実質的に鉄からなることを
特徴とする特許請求の範囲第7項または第8項記載の高
温用溶接構造物。 11)タービン構成部材であることを特徴とする特許請
求の範囲第10項記載の高温用溶接構造物。 12)タービン構成部材がケーシングであることを特徴
とする特許請求の範囲第11項記載の高温用溶接構造物
[Claims] 1) A portion of the austenitic steel containing chromium, nickel and nitrogen is 0.02 to 0.1 in weight percent.
2% carbon, 0.1-1.5% silicon, 0.2-2
.. 0% manganese, 0.11-0.3% nitrogen, 8-1
4% nickel, 15-20% chromium, 0.01-0
.. A welded structure for high temperature use, characterized in that it is joined to other members by a deposited metal consisting of 3% vanadium and the remainder substantially iron. 2) A part of the austenitic steel containing chromium, nickel and nitrogen is 0.79×Cr equivalent + Ni equivalent ≧3
0%, 1.1 x Cr equivalent - Ni equivalent ≦ 8.8%, and is joined to other members by a weld metal whose Ni equivalent is 20% or less. A welded structure for high temperatures according to scope 1. 3) Ni equivalent is (%Ni) + 30 x (%C) + 25.7
x (%N) + 0.5 x (%Mn), and the Cr equivalent is expressed as (%Cr) + 1.2 x (%Si) + 5 x (%V). A welded structure for high temperature use according to scope 2. 4) Austenitic steel containing chromium, nickel and nitrogen with weight percentages of 0.04-0.08% carbon, 0.3-0.7% silicon, 0.5-0.9%
of manganese, 0.11-0.2% nitrogen, 8.5-13%
.. 5% nickel, 16-18.5% chromium, 0.0
3. A welded structure for high temperature use according to claim 1 or 2, characterized in that the welded structure is comprised of 5 to 0.35% vanadium and the remainder substantially iron. 5) The high-temperature welded structure according to claim 4, which is a turbine component. 6) The high temperature welded structure according to claim 5, wherein the turbine component is a casing. 7) Some of the austenitic steels containing chromium, nickel and nitrogen have a weight percentage of 0.02 to 0.1
2% carbon, 0.1-1.5% silicon, 0.2-2
.. 0% manganese, 0.11-0.3% nitrogen, 8-1
4% nickel, 15-20% chromium, 0.01-0
.. 3% vanadium, and 0.01-0.3% niobium, 0.002-0.3% titanium, 0.0005-0.
1. A welded structure for high temperature use, characterized in that the welded structure is joined to another member by a weld metal consisting essentially of 0.1% boron, 1.0% to 3.0% tungsten, and the remainder substantially iron. 8) A part of the austenitic steel containing chromium, nickel and nitrogen is 0.79×Cr equivalent + Ni equivalent ≧3
0%, 1.1 x Cr equivalent - Ni equivalent ≦ 8.8%, and is joined to other members by a weld metal whose Ni equivalent is 20% or less. A welded structure for high temperature use according to scope 7. 9) Ni equivalent is (%Ni) + 30 x (%C) + 25.7
It is expressed as ×(%N)+0.5×(%Mn), and the Cr equivalent is (%Cr)+1.2×(%Si)+5×(%V)+0
.. 5×(%Nb)+0.75×(%W)+1.5×(%
9. The welded structure for high temperature use according to claim 8, characterized in that it is expressed as Ti)+40×(%B). 10) Austenitic steel containing chromium, nickel and nitrogen in weight percentages of 0.04-0.08%
of carbon, 0.3-0.7% silicon, 0.5-0.9
% manganese, 0.11-0.2% nitrogen, 8.5-1
3.5% nickel, 16-18.5% chromium, 0.
05-0.35% vanadium, and 0.02-0.
15% niobium, 0.02-0.15% titanium, 0.
The high-temperature welded structure according to claim 7 or 8, characterized in that the welded structure consists of at least one of 003 to 0.007% boron, 1 to 3% tungsten, and the balance substantially iron. . 11) The high temperature welded structure according to claim 10, which is a turbine component. 12) The high-temperature welded structure according to claim 11, wherein the turbine component is a casing.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2015190574A1 (en) * 2014-06-11 2015-12-17 株式会社神戸製鋼所 Buildup welded body
WO2015190534A1 (en) * 2014-06-11 2015-12-17 株式会社神戸製鋼所 Buildup welded metal and machine structure

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WO2015190574A1 (en) * 2014-06-11 2015-12-17 株式会社神戸製鋼所 Buildup welded body
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JP2016000412A (en) * 2014-06-11 2016-01-07 株式会社神戸製鋼所 Padding metal, and mechanical structure
JP2016000411A (en) * 2014-06-11 2016-01-07 株式会社神戸製鋼所 Padding body

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