KR20020085833A

KR20020085833A - 고강도 내열강의 다층 덧살올림 용접 이음부 및 그 용접방법과, 고강도 페라이트계 내열강의 다층 덧살올림 용접이음 용접 방법

Info

Publication number: KR20020085833A
Application number: KR1020020025006A
Authority: KR
Inventors: 고마이노부요시; 마스야마후지미츠; 우케구치야스히로; 니시후미오
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2001-05-08
Filing date: 2002-05-07
Publication date: 2002-11-16
Also published as: EP1256411B1; KR100516010B1; DE60222827T2; JP2002331362A; JP4633959B2; EP1256411A3; ES2294061T3; US20030038167A1; ZA200203616B; US6919534B2; CN100488700C; MXPA02004534A; DE60222827D1; BR0201619A; CN1385278A; EP1256411A2

Abstract

용접 이음부에 대한 용접 방법의 간단한 변경으로, 용접 열영향부에서의 강도적 문제를 해결하여, 용접 이음부의 강도를 모재 강도와 동일한 강도로 하는 고강도 내열강의 용접 이음 용접 방법을 제공함과 동시에, 고강도 페라이트계 내열강에도 대응할 수 있는 고강도 페라이트계 내열강의 용접 이음 용접 방법을 제공하는 것으로, 다중 상부 적층부(15a)는 개선(11)의 외측에 형성되어 있는 용접 열영향부(13)를 덮을 때까지 적어도 연장시킨 용융부에 의해 형성하고, 상기 연장부의 연장 면적이 개선 폭/모재 두께와의 관계로부터 모재와 동등한 크리프 강도를 갖는 영역(도 1b의 해칭으로 나타낸 영역)에 위치하도록 구성하였다.

Description

고강도 내열강의 다층 덧살올림 용접 이음부 및 그 용접 방법과, 고강도 페라이트계 내열강의 다층 덧살올림 용접 이음 용접 방법{WELDED JOINTS IN HIGH STRENGTH, HEAT RESISTANT STEELS, AND WELDING METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 고강도 내열강의 용접 이음 용접 방법과, 고강도 내열강중에서도 고강도 오스테나이트계 스테인리스강, 고강도 페라이트계 내열강에 사용되고 있는용접 이음부의 고온 강도의 향상을 도모한 고강도 내열강의 다층 덧살올림 용접 이음부(multi-pass buildup weld joint) 및 그 용접 방법과 고강도 페라이트계 내열강의 다층 덧살올림 용접 이음부의 용접 방법에 관한 것이다.

최근, 화력 발전 플랜트의 발전 효율 향상을 위해, 증기 조건의 고온 고압화가 적극적으로 이루어져, 그 때문에 고강도 내열강의 사용량이 증가하고 있다. 고강도 내열강중에서도 고강도 오스테나이트 스테인리스강 이외에 경제성과 열팽창율의 관점에서 최근 개발된 템퍼링 마르텐사이트를 기본 조직으로 한 고강도 페라이트계 내열강이 사용되고 있다.

특히, 고강도 페라이트계 내열강에 있어서는 오스테나이트계 강에는 나타나지 않는 열팽창 계수가 작고, 내력이 높고, 응력 부식 균열이 생기기 어려우며, 산화 스케일이 박리되기 어려운 등의 장점이 있으며, 이들 장점은 오스테나이트계 강에서 나타나지 않는 것으로, 또한 합금 함유량이 적어 자원 절약 면에서도 경제성이 높은 것이다.

이에, 종래부터 상기 페라이트계 내열강의 장점을 살리면서 고온 강도, 내산화성, 내수증기 산화성을 개선한 고크롬 페라이트강이 보일러 등의 내열 부재 및 전열용 강관을 사용 대상으로 하여 다수 개발되어 있다.

예를 들면, 일본 특허 공개 공보 제 91-97832 호 및 일본 특허 공개 공보 제 93-311345 호 등에 개시되어 있는 기술은 모두 600℃ 이상의 고온 환경하에서 충분한 강도를 가지고, 내산화성, 내수증기 산화성도 우수한 강이라 여겨지고 있다.

그러나, 상기 공보에 개시되어 있는 강이나 종래의 강 크롬 페라이트강은 반드시 그 유일한 결점인 「용접 이음부 고온 강도」등을 해결한 것은 아니었다.

또한, 일본 특허 공개 공보 제 97-13150 호에 용접 이음부의 크리프 특성이 우수한 고크롬 페라이트강이 개시되어 있지만, 다른 일반적인 강에서는 여전히 용접 열영향부가 갖는 원래의 조직 변화에 기인한 용접 이음부의 고온 강도의 문제가 해결된 것은 아니어서 이들에 대한 배려는 필요하다.

상기 용접 열영향부는 용접시의 입열(入熱)에 의해 특유의 조직 변화가 형성되는 부위로서, 그 조직 변화는 용접 열원에 의해 가열된 최고 도달 온도와 냉각 속도에 따라 결정된다.

즉, 용접 금속과 모재의 경계부의 용접 결합부로부터 용접열의 영향을 받는 모재 부분은 용접 금속과의 경계부인 용접 결합부 부근의 융점 바로 아래의 고온으로부터 저온까지 순차적으로 다양한 온도로 급가열한 후 급냉되기 때문에, 변태, 석출, 회복, 재결정, 입자 성장, 담금질, 뜨임 등 다양한 야금적 변화를 일으키고 있다.

그리고, 용접 열원에 의해 고온까지 가열·급냉되기 때문에, 용접 열영향부의 조직은 모재의 원질부에 비해 조직이 변화되어 있어, 고강도 페라이트강의 경우에 상기 용접 열영향부를 포함한 용접 이음부의 고온 강도가 저하되는 하나의 원인을 형성하고 있다.

도 6a에는 상기 고강도 내열강을 사용한 모재에 대해 종래의 용접 방법에 의해 형성된 개선과 형성된 용접 이음부의 형상이 도시되어 있고, 도 6b에는 크리프 파괴의 상황이 도시되어 있다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 루트(52)를 갖는 개선(51)에 대해 다층 덧살올림을 실시하여 용접 이음부(55)를 형성하고 있다.

상기 구성을 갖는 용접 이음부에 생기는 취성 파괴에 의한 파쇄부(54)는 도 6b에 도시된 바와 같이, 용접 열영향부(53)의 영역내에서 발생하고 있다.

그리고, 상기 종래 경우의 모재(10)와 용접 이음부(55)의 강도 특성을 도 7에 도시한다. 도면에 도시된 바와 같이, 그 특성은 온도 및 시간에 따라 변화하지만, 종래의 경우에는 보통 모재에 비해 응력에서 10% 내지 15%의 크리프 파단 응력의 저하가 확인된다.

도 8에는 일본 특허 공개 공보 제 95-9147 호에 개시된 고순도 페라이트계 스테인리스강의 용접 열영향부 표면의 취화 방지를 위한 용접 방법의 개략적인 구성이 도시되어 있다. 상기 제안은 다층 덧살올림의 피복 아크 용접에 의해 용접 금속을 최종층까지 덧살올린 후, 열영향부의 모재 표면을 TIG 아크에 의해 용해하는 패스(pass)를 실시하는 용접법에 관한 것으로, 상기 열영향부 표면 근방의 산화물의 제거를 용가제를 사용하지 않는 TIG 아크에 의해 실시하여, 용접 열영향부의 취화를 방지하고 있다.

상기와 같이, 모재 원질부와 용접 이음을 형성하는 용접 금속과의 사이에는 조직 변환을 할 수밖에 없는 상기 용접 열영향부를 개재시키고 있기 때문에, 결과적으로는 용접 이음부 전체의 고온 강도는 모재보다도 상기 도면에 의해 설명한 바와 같이 10% 내지 15% 정도의 응력이 저하된다. 이 저하 메커니즘의 연구나 모재 성분의 개량 등의 연구가 적극적으로 이루어지고 있지만, 아직 해결되고 있지 않은상황이다.

그 때문에, 고온 기기에 상기 고강도 페라이트계 내열강을 포함하는 고강도 내열강을 사용할 때에는 필요한 관 두께 내지 판 두께에 대해 10% 정도의 덧살을 예상한 설계를 전체에 대해 실시하고, 이음부의 고온 강도의 저하를 보충할 필요가 있었다.

그 때문에 필요한 재료의 사용량에서 손실이 방대하고, 경제성이 손실되었었다. 또한, 실제로 상기 용접 열영향부에서 파괴된 사례도 보고되어 있어, 고온 고압 기기에서의 파괴는 인명과도 관련된 사고가 되기 쉽기 때문에 문제 해결이 강력히 요망되고 있다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 종래의 용접 이음부에 대해 실시된 용접 방법에 대해 간단한 용접 방법의 변경으로, 용접 열영향부에서의 강도적 문제를 해결하고, 용접 이음 강도를 모재 강도와 동일 강도로 하는 고강도 내열강의 용접 이음부 및 그 용접 방법을 제공함과 동시에, 고강도 페라이트계 내열강에도 대응할 수 있는 고강도 페라이트계 내열강의 다층 덧살올림 용접 이음 용접 방법의 제공을 목적으로 하는 것이다.

이에, 본 발명인 고강도 내열강의 용접 이음부는 고강도 내열강의 용접 이음부를 다층 덧살올림에 의해 개선 부위의 용접을 종료한 뒤, 용접 열영향부의 적어도 일부를 용융하는 과잉 덧살올림 다중 상부 적층부를 갖는 용접 이음부에 있어서,

상기 용접 열영향부의 용융부가, 개선 입구의 용융선의 이동을 통해 과잉 덧살올림 이행전에 형성된 모재 표면측의 용접 열영향부 전역에 걸쳐 연장시키고, 상기 연장 부위의 모재 표면을 따라 다층 덧살올림의 다중 상부 적층부를 형성시키고, 상기 연장부의 연장 면적이 개선 폭/모재 두께와의 관계로부터 모재와 동등한 크리프 강도를 갖도록(도 1b의 해칭으로 나타낸 부분) 구성한 것을 특징으로 한다.

즉, 상기 발명은 개선 부위의 다층 덧살올림이 종료하여 과잉 덧살올림으로 이행하기 전에 형성되어 있는 모재 표면의 용접 열영향부에 대해 그 뒤에 추종하여 이루어지는 과잉 덧살올림 다중 상부 적층부에 의해, 개선 입구의 용융선의 이동을 통해 상기 용융 열영향부의 전역에 걸친 용융부를 순차적으로 연장 설치시키고, 상기 모재 표면에 상기 다층 덧살올림의 다중 상부 적층부를 형성시켜, 용접 이음부의 고온시의 강도 저하를 보완시킨 것이다.

그 때문에, 모재 재질의 여하에 관계없이 사용한 모재 강도와 동일한 고온 강도를 얻을 수 있도록 한 것이다.

또한, 상기 발명의 용융의 연장에 의해 형성된 다중 상부 적층부는 상기 모재 표면측의 용접 열영향부의 잔류 응력을 순차적으로 흡수하는 다층 덧살올림에 의해 구성할 수 있다.

이에 따라 다중 상부 적층부는 모재 표면측의 상기 용접 열영향부가 갖는 잔류 응력을 상기 용융을 연장시킴으로써, 순차적으로 흡수하는 구성으로 되어 있기 때문에, 열영향부의 용접 입열에 의한 조직 변화에 기인하는 고온시의 강도 저하를보완할 수 있다.

상기와 같이, 용접 이음부에서의 용접 열영향부의 용접 입열에 의한 조직 변화에 의한 고온 강도 저하를 보완하여, 모재 강도와 동일한 고온 강도를 유지할 수 있기 때문에, 본 발명은 고강도 내열강의 용접 이음 용접 방법으로서도 제안할 수 있다.

즉, 고강도 내열강의 용접 이음부를 다층 덧살올림에 의해 개선 부위의 용접을 종료한 후, 용접 열영향부의 적어도 일부를 용융하는 과잉 덧살올림부를 갖는 다층 덧살올림 용접 이음 용접 방법에 있어서,

상기 용접 열영향부의 용융부가 개선 입구의 용융선의 이동을 통해 과잉 덧살올림 이행전에 형성된 모재 표면측의 용접 열영향부 전역에 걸쳐 순차적으로 연장시키고, 상기 연장 부위의 모재 표면을 따라 다층 덧살올림의 다중 상부 적층부를 형성시키고,

상기 연장부의 연장 면적이 개선 폭/모재 두께와의 관계로부터 모재와 동등한 크리프 강도를 갖는 영역을 나타내는 연산 맵(map)에 의해 설정할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 모재 강도와 동일한 고온 강도를 유지할 수 있게 한 고강도 내열강의 용접 이음 용접 방법으로서, 다층 덧살올림에 의해 개선 부위의 용접을 종료한 후, 용접 열영향부의 적어도 일부를 용융하는 과잉 덧살올림부를 갖는 다층 덧살올림 용접 이음 용접 방법에 있어서,

상기 용접 열영향부의 용융부가, 개선 입구의 용융선의 이동을 통해 과잉 덧살올림 이행전에 형성된 모재 표면측의 용접 열영향부 전역에 걸쳐 순차적으로 연장시키고, 상기 용융에 의해 모재 표면의 용접 열영향부에 형성된 잔류 응력을 순차적으로 흡수시키고, 다층 덧살올림의 다중 상부 적층부를 형성시키고, 그리고 상기 용융 연장부의 연장 면적의 설정은 개선 폭/모재 두께와의 관계로부터 모재와 동등한 크리프 강도를 갖는 영역을 도시한 연산 맵에 의해 실시하도록 되어 있다.

또한, 상기 용접 이음부에서의 용접 열영향부의 용접 입열에 의한 조직 변화에 따른 고온 강도의 저하를 보완하여, 모재 강도와 동일한 고온 강도를 유지할 수 있게 한 고강도 페라이트계 내열강의 용접 이음 용접 방법은,

개선 부위의 다층 덧살올림의 종료 시에 형성된 모재 표면측의 용접 열영향부의 적어도 그 일부를 용융하는 과잉 덧살올림 다중 상부 적층부를 형성시키고,

상기 용접 열영향부의 용융부가, 개선 입구의 용융선의 이동을 통해 과잉 덧살올림 이행전에 형성된 모재 표면측의 용접 열영향부 전역에 걸쳐 순차적으로 연장시키고, 이 연장 부위의 모재 표면을 따라 다층 덧살올림의 다중 상부 적층부를 형성시키고,

상기 연장부의 연장 면적이 개선 폭/모재 두께와의 관계로부터 모재와 동등한 크리프 강도를 갖는 영역을 도시한 연산 맵에 의해 설정될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 고강도 페라이트계 내열강의 다층 덧살올림 용접 이음 용접 방법도 제안한다.

상기 발명에 의해, 고온 기기에 고강도 페라이트계 내열강의 사용시에도, 모재 강도와 동일한 고온 강도를 얻는 용접 이음 용접 방법이 가능해졌기 때문에, 관두께 내지 판 두께에 대해 10% 정도의 덧살을 예상한 설계는 불필요할 뿐만 아니라, 고온 고압 기기의 파괴로부터 받는 손실을 최소로 억제할 수 있다.

도 1a는 본 발명에 따른 용접 방법을 도시한 개선 형상과, 용접 열영향부, 용접 금속의 다중 상부 적층부의 형상을 도시한 도면,

도 1b는 도 1a의 기지수(旣知數) t(모재의 두께)와 개선 폭 X에 대한 미지수 h(적층부의 두께)와 W(적층부의 크기)와의 관계를 도시한 그래프,

도 2는 도 1의 용접 이음부(15)의 개선내의 다층 덧살올림(buildup) 종료후의 과잉 덧살올림 이행 과정, 다중 상부 적층부 형성 과정을 도시한 도면,

도 3a는 도 1에 도시한 본 발명의 용접 방법을 사용한 실시예로서, 두께(t)의 모재에 형성된 용접 이음부의 다층 덧살올림의 상황, 및 다중 상부 적층부(15a)의 형상이 두께(h), 크기(W)에 따라 도시되어 있는 도면,

도 3b는 도 3a의 실시예의 제작에 사용한 개선(11)의 상세도,

도 4a는 도 3에 도시한 실시예에서의 파괴 시험의 결과를 도시한 도면,

도 4b는 도 4의 파괴 시험의 응력 특성도,

도 5는 본 발명의 용접 방법을 시용한 용접 이음부의 고온 취성 파괴의 상황을 조사하는 크리프 파단 시험에 사용한 크리프 파단 시험편의 개략 구조를 도시한 도면,

도 6a는 종래의 용접 이음부의 개략의 구성을 도시한 도면,

도 6b는 도 6a의 취성 파괴의 상황을 도시한 도면,

도 7은 종래의 용접 이음부의 응력 특성도,

도 8은 종래의 용접 이음부에서의 용접 열영향부의 취화 방지 방법을 도시한 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 모재11 : 개선

12 : 루트13, 13a, 13b : 용접 열영향부

14 : 용접 금속부14a, 14b : 용융선

15 : 용접 이음부15a : 다중 상부 적층부

16 : 다층 덧살올림부20 : 파단부

이하, 본 발명에 따른 고강도 내열강의 용접 이음 용접 방법을 도면에 도시한 실시예를 이용하여 상세하게 설명한다. 단, 이 실시예에 기재되는 구성 부품의 치수, 형상, 그 상대 배치 등은 특별히 특정 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 그것에만 한정하는 취지는 아니며, 단순한 설명예에 불과하다.

도 1a는 본 발명에 따른 용접 방법을 도시한 개선(開先) 형상과 용접 영향부와 용접 금속의 다중 상부 적층부의 형상을 도시한 도면이며, 도 1b는 도 1a에 도시한 기지수 t(모재의 두께)와 개선 폭 X에 대한 미지수 h(적층부의 두께)와 W(적층부의 크기)와의 관계를 나타낸 그래프로 본 발명의 연산 맵에 대응한다.

도 1a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 용접 이음부(15)는 두께(t)를 갖는 모재(10)에, 설치된 루트(12)를 갖는 폭(X)의 I형 개선(11)과, 이 개선(11)에 다층 덧살올림에 의해 형성된 용융선(14a)을 갖는 모재내의 용접 금속부(14)와, 두께(h)를 갖는 과잉 덧살올림 다중 상부 적층부(15a)를 갖는 용접 금속부로 구성된다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 다중 상부 적층부(15a)는 개선(11)의 외측에 형성되어 있는 용접 열영향부(13a)(우측으로 올라가는 해칭으로 나타냄)를 적어도 초과하고, 용접 열영향부(13b)(우측으로 내려가는 해칭으로 나타냄)를 형성해야 할 용융부를 연장시키는 구성으로 되어 있다.

즉, 두께(t)의 모재(10)에 용접 이음부(15)를 형성하는 경우는 우선 개선(11)을 도 1a에 도시한 바와 같이 루트(12)를 가져 폭(X)의 I형상으로 형성한다.

이어서, 상기 기지수 t와 X를 사용하여 도 1b에 도시한 미리 준비된 연산 맵으로부터 (W-X)/2를 상기 다중 상부 적층부의 두께(h)와 함께, 바람직한 값을 설정하고, 상기 다중 상부 적층부(15a)를 용접 열영향부(13a)의 폭(T)의 상부에 연장시키는 값(W)을 그래프로부터 도출하여 설정할 수 있다.

또한, 도 1a에 도시한 단면도는 모재가 평강, 두께가 두꺼운 강관 중 어느쪽에도 적용된다.

또한, 도 1b의 해칭 부분은 모재와 동등한 크리프 강도를 갖는 영역을 나타내며, 그래프의 하부는 모재 크리프 강도보다 낮은 영역을 도시하고 있다.

즉, 상기 상부 적층부(15a)의 용접 열영향부로의 연장 설치시키는 크기, 즉 용접 열영향부(13a)의 폭(T)의 상부에 연장 설치시키는 값(W)을 그래프(연산 맵)로부터 도출하여 상기 해칭내에 있도록 설정하면 고온의 크리프 파단은 용접 이음부로부터 발생하는 일없이 모재로부터 발생한다.

도 2에는, 도 1의 용접 이음부(15)의 개선내의 다층 덧살올림 종료후에 실시되는 과잉 덧살올림 이행 과정, 다중 상부 적층부 형성 과정을 도시한 도면이다.

즉, 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 개선(11)의 입구까지의 다층 덧살올림을 용융선(14a)을 따라 실시하고, 용접 열영향부(13a)의 적어도 일부를 용융하는 과잉 덧살올림부(15b)를 형성한 후, 상기 용접 열영향부(13a)의 용융부를, 개선 입구의 용융선(14a)에서 용융선(14b)으로의 이동을 통해 과잉 덧살올림 이행전에 형성된 모재 표면측의 용접 열영향부(13a)의 적어도 그 전역(T)보다 약간 큰 값(T')에 걸쳐 연장시키고, 상기 연장 부위의 모재 표면을 따라 폭(W)의 다층 덧살올림의 다중 상부 적층부(15a)를 형성시키는 구성으로 한 것이다.

상기 용융부를 용융선(14a)으로부터 용융선(14b)으로의 이동을 통해 용융부를 연장시켜서 형성된 다중 상부 적층부는 모재 표면측의 상기 용접 열영향부(13a)가 갖는 잔류 응력을 상기 용융을 연장시킴으로써 순차적으로 흡수하는 구성으로 되어 있기 때문에, 열영향부의 용접 입열에 의한 조직 변화에 기인한 고온시의 강도 저하를 보충하는 효과가 있다.

도 3a는 도 1에 도시한 본 발명의 용접 방법을 사용한 실시예를 나타내며, 두께(t)의 모재에 형성된 용접 이음부(15)의 다층 덧살올림부(16)의 다층 덧살올림의 상황, 및 다중 상부 적층부(15a)의 형상을 두께(h), 크기(W)에 따라 도시하고 있다.

또한, 도 3b에는 도 3a의 실시예의 제작에 사용한 모재(10)에 형성된 개선(11)의 상세도가 도시되어 있다.

상기 개선(11)은 상술한 바와 같이, 두께(t)의 모재(10)에 형성한 것으로, 폭(s)으로 이루어진 루트(12)를 가지면서, 반경(D)을 갖는 둥근 바닥의 폭(X)의 I형 개선으로 형성되어 있다.

상기 실시예는 표 1에 나타낸 바와 같이, 재료는 고강도 페라이트계 내열강의 큰 직경 두께 강관을 사용하고, 용접은 불활성 분위기중에서 전극과 모재 사이에 아크를 발생시켜, 아크중에 용가제인 용접 와이어를 삽입하여 용접하는 산화막의 피막을 제거하는 TIG 용접을 사용하여, 적층수 40층의 다층 용접을 실시하고 있다.

[표 1]

모재 : 시판되는 ASME SA-335 P91 큰 직경 두께 강관(Φ350 x t50)

용접 재료 : 시판되는 개량 9Cr동용 TIG 용접 와이어(Φ1.2 mm)

용접 조건 : 예열 온도 : 150℃

용접 전류 : 90A 내지 300A

용접 전압 : 9V 내지 14V

용접 속도 : 60mm/분

적층수 : 40층

열처리: 용접후에 750℃ x 2시간의 응력제거 풀림 열처리실시

도 4a에는, 상기 도 3에 도시한 실시예에서 실시한 파괴 시험의 결과가 도시되어 있지만, 앞서 도시한 도 6b에 도시된 종래의 용접 이음부에 발생한 크리프 파단부(54)의 파괴 위치가 용접 열영향부(53) 부근에서 야기된 것에 비해, 본 실시예의 경우의 파단부(20)는 모재(10)에 형성되어, 본 발명의 용접 방법에 따른 용접 이음부가 모재와 동등 이상의 강도를 가지고 있음을 나타내고 있다.

또한, 도 4b의 고온의 크리프 파단 특성도에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 용접 이음부(15)의 강도는 모재(10)의 강도와 거의 동등한 특성을 나타내고있으며, 앞서 나타낸 도 6b에 도시된 종래의 용접 이음부의 특성도에서 알 수 있는 바와 같은 약 10% 내지 15%의 응력 저하는 보이지 않고, 본 발명의 용접 이음부는 모재와 동일한 고온 강도를 가지고 있음을 나타내고 있다.

즉, 종래의 용접 방법을 적용한 고온 기기에 비해 관 두께가 약 10% 내지 15%의 저감이 가능하고, 재료 사용량도 동일한 정도 삭감할 수 있다.

도 5에는 본 발명의 용접 방법을 시험한 용접 이음부의 고온 취성 파괴의 상황을 조사하는 크리프 파단 시험에 사용한 크리프 파단 시험편의 치수를 나타내는 도면이다.

표 2에 두께 50 mm의 모재에 X=15 mm의 일정폭 치수를 갖는 개선을 형성했을 경우의 다중 상부 적층부의 치수(h, W)를 변화시킨 용접 이음부의 크리프 파단 시험 결과를 나타내고 있다.

[표 2]

표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 크리프 강도가 모재와 동등한 경우에 있어서의, h/t와 (W-X)/2 사이의 관계는 도 1b의 그래프가 나타내는 관계를 대략 만족시키고 있다.

기존의 기기를 사용하여 간단한 용접 방법의 변경으로, 용접 이음부의 강도를 모재와 동등하게 할 수 있고, 종래의 용접 방법을 적용한 고온 기기에 비해 관 두께가 약 10% 내지 15%의 저감이 가능하고, 재료 사용량도 동일한 정도로 삭감할 수 있다.

그 때문에, 고온 기기의 제조 비용을 저감시킬 수 있어, 자원 절약 및 발전단가의 저감에 기여한다. 또한, 고온 기기의 신뢰성도 향상시킬 수 있다.

또한, 용접 열영향부에서의 고온 강도가 현저한 저하를 일으키는 고강도 페라이트계 내열강에 대해서는 본 발명은 현저한 효과를 발휘하여 오스테나이트계 강에 없는 장점의 유효한 이용을 도모할 수 있다.

Claims

고강도 내열강의 용접 이음부를 다층 덧살올림에 의해 개선 부위의 용접을 종료한 후, 용접 열영향부의 적어도 일부를 용융하는 과잉 덧살올림 다중 상부 적층부를 갖는 용접 이음부에 있어서,

상기 용접 열영향부의 용융부가 개선 입구의 용융선의 이동을 통해 과잉 덧살올림 이행전에 형성된 모재 표면측의 용접 열영향부 전역에 걸쳐 연장시키고, 상기 연장 부위의 모재 표면을 따라 다층 덧살올림의 다중 상부 적층부를 형성시키는 것을 특징으로 하는

고강도 내열강의 다층 덧살올림 용접 이음부.
제 1 항에 있어서,

상기 연장부의 연장 면적이 개선 폭/모재 두께와의 관계로부터 모재와 동등한 크리프 강도를 갖도록 구성한 것을 특징으로 하는

고강도 내열강의 다층 덧살올림 용접 이음부.
제 1 항에 있어서,

상기 용융의 연장에 의해 형성된 다중 상부 적층부는 상기 모재 표면측의 용접 열영향부의 잔류 응력을 순차적으로 흡수하는 다층 덧살올림에 의해 구성한 것을 특징으로 하는

고강도 내열강의 다층 덧살올림 용접 이음부.
고강도 내열강의 용접 이음부를 다층 덧살올림에 의해 개선 부위의 용접을 종료한 후, 용접 열영향부의 적어도 일부를 용융하는 과잉 덧살올림부를 갖는 다층 덧살올림 용접 이음 용접 방법에 있어서,

상기 용접 열영향부의 용융이 개선 입구의 용융선의 이동을 통해 과잉 덧살올림 이행전에 형성된 모재 표면측의 용접 열영향부 전역에 걸쳐 순차적으로 연장시키고, 이 연장 부위의 모재 표면을 따라 다층 덧살올림의 다중 상부 적층부를 형성시키고,

상기 연장부의 연장 면적이 개선 폭/모재 두께와의 관계에서 모재와 동등한 크리프 강도를 갖는 영역을 도시한 연산 맵에 의해 설정될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는

고강도 내열강의 다층 덧살올림 용접 이음 용접 방법.
고강도 페라이트계 내열강의 용접 이음부를 용접하는 방법에 있어서,

개선 부위의 다층 덧살올림의 종료시에 형성된 모재 표면측의 용접 열영향부의 적어도 그 일부를 용융하는 과잉 덧살올림 다중 상부 적층부를 형성시키고,

상기 용접 열영향부의 용융을 개선 입구의 용융선의 이동을 통해 과잉 덧살올림 이행전에 형성된 모재 표면측의 용접 열영향부 전역에 걸쳐 순차적으로 연장시키고, 상기 연장 부위의 모재 표면을 따라 다층 덧살올림의 다중 상부 적층부를형성시키고,

상기 연장부의 연장 면적이 개선 폭/모재 두께와의 관계로부터 모재와 동등한 크리프 강도를 갖는 영역을 도시한 연산 맵에 의해 설정될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는

고강도 페라이트계 내열강의 다층 덧살올림 용접 이음 용접 방법.