KR20160118980A - METHOD FOR PRODUCING Ni-BASED HEAT-RESISTANT ALLOY WELDING JOINT AND WELDING JOINT OBTAINED BY USING THE SAME - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING Ni-BASED HEAT-RESISTANT ALLOY WELDING JOINT AND WELDING JOINT OBTAINED BY USING THE SAME Download PDF

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Abstract

A method for manufacturing a welding joint made of a Ni-based heat-resistant alloy includes welding an alloy base material comprising: 0.03-0.12 wt% of C; 1.0 wt% or less of Si; 1.0 wt% or less of Mn; 0.015 wt% or less of P; 0.005 wt% or less of S; 8.0-25.0 wt% of Co; 18.0-27.0 wt% of Cr; 0.1-2.5 wt% of Ti; 0.2-2.0 wt% of Al; 0.0001-0.01 wt% of B; 0.001-0.5 wt% of REM; 0.02 wt% or less of N; 0.01 wt% or less of O; 0-0.05 wt% of Ca; 0-0.05 wt% of Mg; 0-15.0 wt% of Fe; 0-12.0 wt% of Mo; 0-10.0 wt% of W; 0-4.0 wt% of Cu; 0-2.5 wt% of Nb; 0-0.5 wt% of V; and the remainder consisting of Ni and impurities. In the method, the alloy base material is used under a condition that a heating maintaining temperature T_A(C) and a heating maintaining time t_A(h) satisfy the formulas: [600 <= TA <= 850] and [1700 <= TA (1.0 + logtA)]. The alloy base material is thermally treated under a condition that a thermal treatment maintaining temperature T_P(C) and a thermal treatment maintaining time t_P(h) satisfy the formulas: [1050 <= T_P <= 1250] and [-0.1 (T_P / 50 - 30) <= t_P <= -0.1 (T_P / 10 - 145)].

Description

Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조 방법 및 그것을 이용하여 얻어지는 용접 조인트{METHOD FOR PRODUCING Ni-BASED HEAT-RESISTANT ALLOY WELDING JOINT AND WELDING JOINT OBTAINED BY USING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method of manufacturing a welded joint of a Ni-base heat-resistant alloy, and a welded joint obtained by using the same. BACKGROUND ART [0002]

본 발명은, Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조 방법 및 그것을 이용하여 얻어지는 용접 조인트에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 화력발전용 보일러의 주증기관 또는 재열증기관 등의 고온 부재로서 장기 사용된 Ni기 내열합금을 이용한 용접 조인트의 제조 방법 및 그것을 이용하여 얻어지는 용접 조인트에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of manufacturing a welded joint of a Ni-base heat resistant alloy and a welded joint obtained using the same. Particularly, the present invention relates to a method for manufacturing a welded joint using a Ni-based heat resistant alloy used for a long time as a high-temperature member such as a main shaft of a boiler for thermal power generation or a reheated steam pipe, and a welded joint obtained using the same.

근래, 환경 부하 경감의 관점으로부터 화력발전용 보일러 등에서는 운전 조건의 고온 및 고압화가 세계적 규모로 진행되고 있고, 과열기관 또는 재열기관의 재료로서 사용되는 오스테나이트계 내열합금 또는 Ni기 내열합금에는, 보다 뛰어난 고온 강도 및 내식성을 갖는 것이 요구되고 있다.Recently, from the viewpoint of environmental burden reduction, high-temperature and high-pressure operation of operating conditions have been progressing on a world scale in boilers for thermal power generation, and austenitic heat-resistant alloys or Ni- Temperature strength and corrosion resistance.

또한, 종래, 페라이트계 내열강이 사용되고 있던 주증기관 또는 재열증기관 등의 후육의 부재 등, 여러 가지의 부재에 있어서도, 고강도화가 요구되고 있고, 고강도 오스테나이트계 내열합금 또는 Ni기 내열합금의 적용이 검토되고 있다.In addition, it has been required to increase the strength of various members such as the main steam furnace in which the ferritic heat-resistant steel was used or the member of the bottom heat such as the reheated steam tube, and the application of the high strength austenitic heat- .

이러한 기술적 배경하에, 예를 들면, 국제공개 제2009/154161호(특허 문헌 1)에는, Cr, Ti 및 Zr의 활용에 의해, 크리프 파단 강도를 높인 오스테나이트계 내열합금이 개시되어 있다. 또, 국제공보 제2010/038826호(특허 문헌 2)에는, 다량의 W를 함유시킴과 더불어, Al 및 Ti를 활용하고, 고용 강화와 γ'상에 의한 석출 강화에 의해 크리프 파단 강도를 높인 Ni기 내열합금이 개시되어 있다. 또한, 일본국 특허공개 2013-49902호 공보(특허 문헌 3)에는, 추출 잔사의 정량 분석으로 구해지는 Cr의 석출량을 규정하고, 크리프 파단 강도에 더하여 인성을 높인 Ni기 내열합금이 개시되어 있다.Under these technical backgrounds, for example, International Patent Publication No. 2009/154161 (Patent Document 1) discloses an austenitic heat-resistant alloy having enhanced creep rupture strength by utilizing Cr, Ti and Zr. In addition, International Publication No. WO03038826 (Patent Document 2) discloses that Ni and Fe which increase the creep rupture strength by incorporating a large amount of W and utilizing precipitation strengthening by solid solution and γ ' Heat-resistant alloys are disclosed. Further, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2013-49902 (Patent Document 3) discloses a Ni-based heat-resistant alloy in which the precipitation amount of Cr determined by quantitative analysis of extracted residues is specified and the toughness is increased in addition to the creep rupture strength .

그런데, 이들 오스테나이트계 내열합금 또는 Ni기 내열합금을 구조물로서 사용하는 경우, 일반적으로는 용접에 의해 조립된다. 그 때, 용접부에는, 주로 야금적 요인에 기인한 여러가지 균열이 발생하기 쉬운 것이 알려져 있다.When these austenitic heat-resistant alloys or Ni-based heat-resistant alloys are used as a structure, they are generally assembled by welding. At this time, it is known that various cracks are likely to occur in the welded portion, mainly due to metallurgical factors.

그 때문에, 국제공보 제2011/071054호(특허 문헌 4)에는, Al, Ti 및 Nb, 및, P, Cr 및 B의 함유량을 소정의 범위로 규정하고, 용접시의 내액화 균열성을 개선한 오스테나이트계 내열합금이 제안되어 있다. 또, 일본국 특허공개 2010-150593호 공보(특허 문헌 5)에는, Mo 및 W를 활용하고, 크리프 강도를 높임과 더불어, 불순물 원소, 및, Ti 및 Al의 함유량을 규정하고, 용접시의 내액화 균열 및 사용시의 내응력 완화 균열성을 개선한 오스테나이트계 내열합금이 제안되어 있다. 또한, 일본국 특허공개 2013-36086호 공보(특허 문헌 6)에는, Al 및 Ti를 함유시킴으로써 γ'상을 활용하여 크리프 강도를 높임과 더불어, 결정립경에 따라 Nd 및 O의 함유량을 조정함으로써, 고온 장시간 사용후의 크리프 연성의 향상 및 보수 용접시의 내응력 완화 균열성을 개선한 Ni기 내열합금이 제안되어 있다.Therefore, in International Publication No. 2011/071054 (Patent Document 4), the contents of Al, Ti, and Nb, and P, Cr, and B are specified within a predetermined range to improve the liquefying crack resistance at the time of welding Austenitic heat-resistant alloys have been proposed. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-150593 (Patent Document 5) discloses a method of using Mo and W to increase the creep strength, to prescribe the content of impurity element and Ti and Al, There is proposed an austenitic heat-resistant alloy improved in liquefaction cracking and stress relaxation and cracking resistance at the time of use. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-36086 (Patent Document 6) discloses a method of increasing the creep strength by using γ 'phase by containing Al and Ti, and adjusting the content of Nd and O according to the grain size, There has been proposed a Ni-base heat-resistant alloy improved in creep ductility after use at a high temperature for a long time and improved in stress relaxation and cracking resistance during repair welding.

국제공개 제2009/154161호International Publication No. 2009/154161 국제공보 제2010/038826호International Publication No. 2010/038826 일본국 특허공개 2013-49902호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-49902 국제공보 제2011/071054호International Publication No. 2011/071054 일본국 특허공개 2010-150593호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-150593 일본국 특허공개 2013-36086호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-36086

이들 오스테나이트계 내열합금 및 Ni기 내열합금을 주증기관 또는 재열증기관 등의 후육의 부재에 적용하고, 용접에 의해 조립한 경우, 확실히 용접시의 액화 균열 및 사용시의 응력 완화 균열은 방지할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.When these austenitic heat-resistant alloys and Ni-based heat-resistant alloys are applied to the members of the rear fuselage such as the main steam furnace or the reheated steam tube and assembled by welding, it is possible to reliably prevent liquefaction cracking during welding and stress relaxation cracks during use .

그러나, 이들 고온에서 사용되는 Ni기 내열합금의 구조물은, 경년열화에 따른 부분적인 손상에 의해, 구조물의 일부를 용접 보수할 필요가 생기는 경우가 있다. 그리고, 이들 고온에서 사용된 Ni기 내열합금을 이용하여 용접하면, 용접열영향부에 균열이 생기는 경우가 있는 것이 새롭게 판명되었다. 또한, 특허 문헌 6에서 대상으로 하는 용접 균열은, 보수 용접 후의 열처리 및 고온 사용 중에 생기는 균열을 대상으로 하고 있기 때문에, 본 발명의 과제를 해결할 수 있는 것은 아니다.However, in the structure of the Ni-based heat resistant alloy used at these high temperatures, it is sometimes necessary to repair a part of the structure by welding due to partial deterioration due to aged deterioration. When welding is performed using the Ni-based heat resistant alloy used at these high temperatures, it has been newly found that cracks may occur in the weld heat affected zone. In addition, the welding cracks to be targeted in Patent Document 6 are not aimed at solving the problems of the present invention, because they are intended for heat treatment after repair welding and cracks occurring at high temperature use.

본 발명은, 상기 현상을 감안하여 이루어진 것이며, 화력발전용 보일러의 주증기관 또는 재열증기관 등의 고온 부재로서 장기 사용된 Ni기 내열합금을 이용하여, Ni기 내열합금 용접 조인트를 제조하는 방법 및 그것을 이용하여 얻어지는 용접 조인트를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of the above phenomenon, and a method for manufacturing a welded joint of a Ni-base heat-resistant alloy by using a Ni-base heat-resistant alloy used for a long time as a high temperature member such as a main engine of a boiler for thermal power generation, And to provide a welded joint obtained by using the welded joint.

본 발명자들은, 상기의 과제를 해결하기 위해, 우선, 고온에 장시간 노출된 Al 및 Ti를 다량으로 함유하는 Ni기 내열합금을 이용한 용접 조인트에 있어서의, 용접열영향부의 균열 발생 현상에 대해서, 상세한 조사를 행했다. 그 결과, 하기 <1>~<3>이 확인되었다.In order to solve the above problems, the inventors of the present invention firstly investigated the crack generation phenomenon of the weld heat affected zone in a welded joint using a Ni-based heat resistant alloy containing a large amount of Al and Ti exposed at a high temperature for a long time Investigation was conducted. As a result, the following <1> to <3> were confirmed.

<1>용접열영향부의 균열은, 고온에서 사용되었을 때의 온도 및 시간의 증대와 함께 발생하기 쉬워지고, 어떤 조건을 넘으면 발생하기 쉬워지는 경향이 있는 것을 알았다. 구체적으로는, 사용시의 가열 유지 온도 TA가 600~850℃인 경우, 사용시의 가열 유지 온도 TA 및 가열 유지 시간 tA로부터 정해지는 파라미터(이하, PA라고도 한다.)가 1700 이상이면, 용접열영향부의 균열이 발생하기 쉬워지는 경향이 있는 것을 알았다. 단, PA=TA×(1.0+logtA)이다.<1> It has been found that the cracks in the weld heat affected zone tend to occur together with an increase in temperature and time when used at a high temperature, and tend to occur when a certain condition is exceeded. Specifically, when the heating and holding temperature T A at the time of use is 600 to 850 ° C and the parameter (hereinafter also referred to as P A ) determined from the heating holding temperature T A and the heating holding time t A at the time of use is 1700 or more, Cracks tend to occur in the weld heat affected zone. However, P A = T A × (1.0 + log t A ).

<2>용접열영향부의 균열은, 용융 경계로부터 수백㎛ 떨어진 위치에서 발생했다. 그리고, 그 균열 파면을 관찰한 결과, 용융 흔적은 인정되지 않고, 연성이 부족한 파면을 나타내고 있었다. 또한, 균열 파면 상에는, 농화된 S 및 P가 검출되었다.<2> Cracks in the weld heat affected zone occurred at a position hundreds of μm away from the melting boundary. As a result of observing the fracture surface of the crack, no evidence of melting was recognized, and the fracture surface lacking in ductility was exhibited. Also, concentrated S and P were detected on the crack wavefront.

<3>또한, 용접열영향부의 조직 관찰의 결과, 균열이 발생한 용융 경계로부터 수백㎛ 떨어진 용접열영향부의 입자 내에는, 용융선 근방의 용접열영향부에 비해, 미세한 M23C6 탄화물 및 금속간 화합물상(γ'상)이 많이 관찰되었다.Further, as a result of the observation of the structure of the weld heat affected zone, the particles of the weld heat affected zone, which are several hundreds of micrometers away from the melt boundary where cracks occurred, contain fine M 23 C 6 carbides and metals A large amount of hepatic compound phase (γ 'phase) was observed.

이들 결과로부터, 고온에서 장기 사용된 Ni기 내열합금을 이용하여 용접한 경우에 용접열영향부에 발생하는 균열은, 이하의 기구에 의해 발생한 것이라고 추정되었다.From these results, it was assumed that the cracks generated in the weld heat affected zone when welded using the Ni-based heat resistant alloy used for a long time at a high temperature were caused by the following mechanism.

즉, 고온에서의 장기 사용과 함께, Ni기 내열합금의 결정립 내에는 M23C6 탄화물 및 금속간 화합물상이 미세하게 석출하지만, 사용 온도가 높을수록 단시간에 석출하고, 사용 시간이 길어지면 그 양이 증대한다. 또한, 사용 중에는, 불순물 원소인 S 및 P의 입계 편석도 아울러 발생한다. That is, with the long-term use at a high temperature, the M 23 C 6 carbide and the intermetallic compound phase are finely precipitated in the crystal grains of the Ni-based heat resistant alloy. However, when the use temperature is high, the precipitation occurs in a short time, . During use, grain boundary segregation of S and P, which are impurity elements, also occurs.

이와 같이, 입자 내에 석출상이 존재하고, 불순물이 입계 편석한 Ni기 내열합금을 용접한 경우, 용융 경계 근방의 용접열영향부에서는, 최고 도달 온도가 높기 때문에, 입자 내 석출물은 다시 모상으로 고용함과 더불어, 입계 편석이 해소된다. 그러나, 용융 경계로부터 조금 떨어진 용접열영향부에서는, 최고 도달 온도가 낮기 때문에, 입자 내 석출물의 재고용 및 입계 편석의 해소는 발생하지 않는다. 여기서, 용접시에는, 용접에 따른 팽창 수축에 의해 용접열영향부에 열응력이 발생한다. 그 때문에, 입자 내에 다량으로 석출상이 존재하는 영역, 즉 용융 경계로부터 조금 떨어진 용접열영향부에서는, 입자 내의 변형 저항이 높고, 입자 내를 변형할 수 없게 되고, 열응력에 의한 변형이 입계에 집중한다. 더욱이, 입계에 S 및 P 등의 불순물 원소도 다량으로 편석되어 있고, 취화가 발생한다. 그 결과, 변형에 더 견디지 못하고 입계가 개구하여, 균열에 이른 것이라고 생각된다. In this way, when the Ni-based heat-resistant alloy in which the precipitate phase exists in the grain and the impurities are segregated in the grain boundary is welded, the precipitate in the grain is again solidified because the maximum temperature is reached at the weld heat affected zone near the melting boundary , The grain boundary segregation is solved. However, at the weld heat affected zone slightly distant from the melting boundary, the maximum reaching temperature is low, so that the reuse of the precipitates in the grain and the resolution of grain boundary segregation do not occur. Here, during welding, thermal stress is generated in the weld heat affected zone by the expansion and contraction due to welding. Therefore, in a region where a large amount of precipitate exists in the particle, that is, in a weld heat affected zone slightly distant from the melting boundary, the deformation resistance in the particle is high and the inside of the particle can not be deformed, and deformation due to thermal stress is concentrated do. Further, impurity elements such as S and P are segregated in a large amount in the grain boundary, and embrittlement occurs. As a result, it is thought that it is not able to withstand the deformation, and the grain boundary is opened and cracked.

그리고, 예의 검토를 반복한 결과, 이것을 방지하기 위해서는 이하의 방법이 유효하다는 것이 분명해졌다. 즉, 용접시의 균열을 방지하기 위해서는, 고온에서의 사용 중에 과잉으로 입자 내에 석출이 발생하고 있는 경우, 그 석출물을 재고용시킴과 더불어, 불순물의 입계 편석을 경감시키는 것이 유효한 것을 알았다.As a result of repeating the examination of examples, it has become clear that the following method is effective for preventing this. That is, in order to prevent cracking during welding, it has been found that it is effective to alleviate intergranular segregation of impurities in addition to reuse of the precipitates when excessive precipitation occurs in the particles during use at a high temperature.

구체적으로는, 하기 〔1〕 및 〔2〕에 나타내는 것을 알았다.Concretely, those shown in the following [1] and [2] were found.

〔1〕Ni기 내열합금에 있어서, 사용시의 가열 유지 온도 TA가 600~850℃이고, 또한, 사용시의 가열 유지 온도 TA 및 가열 유지 시간 tA로부터 정해지는 파라미터(이하, PA라고도 한다.)가 1700 이상이 되는 경우, 용접 전에 열처리를 실시하는 것이 유효하다. 단, PA=TA×(1.0+logtA)이다.[1] In the Ni-based heat resistant alloy, also referred to as a heating and holding temperature of use T A is 600 ~ 850 ℃ and, also, maintaining the heating of the use temperature T A and the heating holding time t parameters (hereinafter, P A, which is defined from the A .) Is 1700 or more, it is effective to perform heat treatment before welding. However, P A = T A × (1.0 + log t A ).

〔2〕용접 전에 실시하는 열처리는, 열처리 유지 온도 TP가 1050~1250℃이며, 열처리 유지 시간 tP가 [-0.1×(TP/50-30)] 이상인 것이 유효하다. 단, 열처리 유지 시간 tP가 [-0.1×(TP/10-145)]를 넘으면, 효과가 없기는커녕, 오히려 악영향을 준다.[2] It is effective that the heat treatment to be carried out before welding is such that the heat treatment holding temperature T P is 1050 to 1250 ° C and the heat treatment holding time t P is [-0.1 × (T P / 50-30)] or more. However, if the heat treatment holding time t P exceeds [-0.1 x (T P / 10-145)], the effect is not so much but rather adversely affects.

본 발명은, 상기의 지견을 기초로 하여 이루어진 것이며, 하기의 Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조 방법 및 그것을 이용하여 얻어지는 용접 조인트를 요지로 한다.The present invention is based on the above-described findings, and a method of manufacturing a welded joint of a Ni-based heat resistant alloy and a welded joint obtained using the same.

(1)화학 조성이, 질량%로,(1) the chemical composition, in mass%

C:0.03~0.12%, C: 0.03 to 0.12%,

Si:1.0% 이하, Si: 1.0% or less,

Mn:1.0% 이하, Mn: 1.0% or less,

P:0.015% 이하, P: not more than 0.015%

S:0.005% 이하, S: 0.005% or less,

Co:8.0~25.0%, Co: 8.0 to 25.0%

Cr:18.0~27.0%, Cr: 18.0 to 27.0%

Ti:0.1~2.5%, Ti: 0.1 to 2.5%

Al:0.2~2.0%, 0.2 to 2.0% of Al,

B:0.0001~0.01%, B: 0.0001 to 0.01%

REM:0.001~0.5%, REM: 0.001-0.5%,

N:0.02% 이하, N: 0.02% or less,

O:0.01% 이하, O: 0.01% or less,

Ca:0~0.05%, Ca: 0 to 0.05%,

Mg:0~0.05%, Mg: 0 to 0.05%,

Fe:0~15.0%, Fe: 0 to 15.0%

Mo:0~12.0%, Mo: 0 to 12.0%,

W:0~10.0%, W: 0 to 10.0%,

Cu:0~4.0%, Cu: 0 to 4.0%,

Nb:0~2.5%, Nb: 0 to 2.5%,

V:0~0.5%, V: 0 to 0.5%,

잔부:Ni 및 불순물이며, 또한,The remainder is Ni and impurities,

하기 (i)식 및 (ii)식을 만족하는 조건으로 사용된 합금 모재를,The alloy base material used under the conditions satisfying the following expressions (i) and (ii)

하기 (iii)식 및 (iv)식을 만족하는 조건으로 열처리를 실시한 후, 용접하는, Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조 방법.Heat-treatment is performed under the conditions satisfying the following expressions (iii) and (iv), and then the weld is welded.

600≤TA≤850···(i)600? T? A? 850 (i)

1700≤TA×(1.0+logtA)···(ii) 1700≤T A × (1.0 + logt A ) ··· (ii)

1050≤TP≤1250···(iii)1050≤T P ≤1250 ··· (iii)

-0.1×(TP/50-30)≤tP≤-0.1×(TP/10-145)···(iv) -0.1 × (T P / 50-30) ≤t P ≤-0.1 × (T P / 10-145) ··· (iv)

단, 상기 식 중의 각 기호의 의미는 하기와 같다.The meanings of the symbols in the above formula are as follows.

TA:사용시의 가열 유지 온도(℃) T A : Heating holding temperature (° C)

tA:사용시의 가열 유지 시간(h) t A : Heating holding time at the time of use (h)

TP:열처리 유지 온도(℃) T P : Heat treatment holding temperature (캜)

tP:열처리 유지 시간(h) t P : heat treatment holding time (h)

(2)상기 합금 모재의 화학 조성이, 질량%로,(2) the chemical composition of the alloy base material is, in mass%

Ca:0.0001~0.05%, Ca: 0.0001 to 0.05%

Mg:0.0001~0.05%, Mg: 0.0001 to 0.05%

Fe:0.01~15.0%, Fe: 0.01 to 15.0%

Mo:0.01~12.0%, Mo: 0.01 to 12.0%

W:0.01~10.0%, W: 0.01 to 10.0%

Cu:0.01~4.0%, 0.01 to 4.0% of Cu,

Nb:0.01~2.5%, 및0.01 to 2.5% Nb, and

V:0.01~0.5%,V: 0.01 to 0.5%,

로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는, 상기 (1)에 기재된 Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조 방법.(1), wherein the heat-resistant welded joint comprises at least one member selected from the group consisting of Ni, Ti, and Ni.

(3)상기 열처리에 있어서, 냉각 과정에 있어서의 500℃까지의 평균 냉각 속도가 50℃/h 이상인, 상기 (1)에 기재된 Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조 방법.(3) The method for producing a welded joint of a Ni-base heat-resistant alloy as described in (1) above, wherein the average cooling rate up to 500 캜 in the cooling process in the heat treatment is not less than 50 캜 / h.

(4)상기 열처리에 있어서, 냉각 과정에 있어서의 500℃까지의 평균 냉각 속도가 50℃/h 이상인, 상기 (2)에 기재된 Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조 방법.(4) The process for producing a welded joint of a Ni-base heat-resistant alloy as described in (2) above, wherein the average cooling rate up to 500 캜 in the cooling process in the heat treatment is not less than 50 캜 / h.

(5)상기 열처리는, 적어도 피용접부로부터 30㎜ 이내의 범위 전체에 실시하는, 상기 (1) 내지 상기 (4) 중 어느 한 항에 기재된 Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조 방법.(5) The method for manufacturing a welded joint of a Ni-base heat-resisting alloy as described in any one of (1) to (4), wherein the heat treatment is performed in a range of at least 30 mm from the welded portion.

(6)화학 조성이, 질량%로,(6) The composition according to any one of

C:0.06~0.15%, C: 0.06 to 0.15%

Si:1.0% 이하, Si: 1.0% or less,

Mn:1.0% 이하, Mn: 1.0% or less,

P:0.01% 이하, P: 0.01% or less,

S:0.005% 이하, S: 0.005% or less,

Co:8.0~25.0%, Co: 8.0 to 25.0%

Cr:18.0~27.0%, Cr: 18.0 to 27.0%

Ti:0.1~2.5%, Ti: 0.1 to 2.5%

Al:0.2~2.0%, 0.2 to 2.0% of Al,

Mo:0~12.0%, Mo: 0 to 12.0%,

W:0~10.0%, W: 0 to 10.0%,

Nb:0~2.5%, Nb: 0 to 2.5%,

B:0~0.005%, B: 0 to 0.005%,

Fe:0~15.0%, Fe: 0 to 15.0%

N:0.02% 이하, N: 0.02% or less,

O:0.01% 이하, O: 0.01% or less,

잔부:Ni 및 불순물인 용접 재료를 사용하여 용접하는, 상기 (1) 내지 상기 (4) 중 어느 한 항에 기재된 Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조 방법.A method for manufacturing a welded joint of a Ni-base heat-resistant alloy as set forth in any one of (1) to (4), wherein the weld is performed using a welding material which is Ni and impurities.

(7)화학 조성이, 질량%로,(7) The composition according to any one of (1) to

C:0.06~0.15%, C: 0.06 to 0.15%

Si:1.0% 이하, Si: 1.0% or less,

Mn:1.0% 이하, Mn: 1.0% or less,

P:0.01% 이하, P: 0.01% or less,

S:0.005% 이하, S: 0.005% or less,

Co:8.0~25.0%, Co: 8.0 to 25.0%

Cr:18.0~27.0%, Cr: 18.0 to 27.0%

Ti:0.1~2.5%, Ti: 0.1 to 2.5%

Al:0.2~2.0%, 0.2 to 2.0% of Al,

Mo:0~12.0%, Mo: 0 to 12.0%,

W:0~10.0%, W: 0 to 10.0%,

Nb:0~2.5%, Nb: 0 to 2.5%,

B:0~0.005%, B: 0 to 0.005%,

Fe:0~15.0%, Fe: 0 to 15.0%

N:0.02% 이하, N: 0.02% or less,

O:0.01% 이하, 및, O: 0.01% or less,

잔부:Ni 및 불순물인 용접 재료를 사용하여 용접하는, 상기 (5)에 기재된 Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조 방법.The remainder is a method for manufacturing a welded joint of a Ni-base heat-resisting alloy according to (5), wherein the weld is performed using a welding material which is Ni and impurities.

(8)상기 (1) 내지 상기 (7) 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법을 이용하여 얻어지는, Ni기 내열합금 용접 조인트.(8) A welded joint of a heat-resistant Ni-base alloy obtained by the manufacturing method according to any one of (1) to (7).

본 발명에 따른 제조 방법에 의하면, 화력발전용 보일러의 주증기관 또는 재열증기관 등의 고온 부재로서 장기 사용된 Ni기 내열합금을 이용하여, Ni기 내열합금 용접 조인트를 안정되게 얻을 수 있다.According to the manufacturing method of the present invention, a Ni-base heat-resistant alloy welded joint can be stably obtained by using a Ni-based heat-resistant alloy which has been used for a long period of time as a high temperature member such as a main combustion engine or a reheat steam pipe of a boiler for thermal power generation.

이하, 본 발명의 각 요건에 대해 자세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서 함유량에 대한 「%」는, 「질량%」를 의미한다.Hereinafter, each of the requirements of the present invention will be described in detail. In the following description, "%" with respect to the content means "% by mass".

1. 합금 모재의 화학 조성1. Chemical composition of base alloy

본 발명에 따른 Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조에 사용하는 합금 모재에 함유되는 각 원소의 한정 이유는 하기와 같다.The reason for limiting each element contained in the alloy base material used in the production of the welded joint of the Ni-base heat-resistant alloy according to the present invention is as follows.

C:0.03~0.12% C: 0.03 to 0.12%

C는, 조직을 안정화시키는 작용을 가짐과 더불어, 미세한 탄화물을 형성하고, 고온 사용 중의 크리프 강도를 향상시키는 효과를 갖는 원소이다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서는, C 함유량을 0.03% 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, C 함유량이 과잉이면, 탄화물이 조대해지고, 또한, 다량으로 석출하기 때문에, 오히려 크리프 강도를 저하시킨다. 더욱이, 연성을 저하시키고, 장시간 사용한 재료에 있어서 용접성을 열화시킨다. 따라서, C 함유량은 0.12% 이하로 한다. C 함유량은, 0.04% 이상인 것이 바람직하고, 0.06% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또, C 함유량은, 0.11% 이하인 것이 바람직하고, 0.10% 이하인 것이 보다 바람직하다.C is an element having an effect of stabilizing the texture and forming fine carbides and improving the creep strength during high temperature use. In order to sufficiently obtain this effect, the C content needs to be 0.03% or more. However, if the C content is excessive, the carbides become coarse and precipitate in a large amount, so that the creep strength is lowered. Furthermore, the ductility is deteriorated and the weldability of the material used for a long time is deteriorated. Therefore, the C content is 0.12% or less. The C content is preferably 0.04% or more, more preferably 0.06% or more. The C content is preferably 0.11% or less, and more preferably 0.10% or less.

Si:1.0% 이하 Si: 1.0% or less

Si는, 탈산 작용을 가짐과 더불어, 고온에서의 내식성 및 내산화성의 향상에 유효한 원소이다. 그러나, Si가 과잉으로 함유된 경우에는 조직의 안정성이 저하하여, 인성 및 크리프 강도의 저하를 초래한다. 그 때문에, Si 함유량은 1.0% 이하로 한다. Si 함유량은, 0.8% 이하인 것이 바람직하고, 0.6% 이하인 것이 보다 바람직하다. Si is an element effective for deoxidation and improvement in corrosion resistance and oxidation resistance at a high temperature. However, when Si is contained excessively, the stability of the structure is deteriorated and the toughness and the creep strength are lowered. Therefore, the Si content should be 1.0% or less. The Si content is preferably 0.8% or less, more preferably 0.6% or less.

또한, Si 함유량에 대해 특별히 하한을 설정할 필요는 없지만, 극단적으로 저감시키면 탈산 효과를 충분히 얻을 수 없고 합금의 청정성이 열화함과 더불어, 고온에서의 내식성 및 내산화성의 향상 효과가 얻기 어려워지고, 제조 코스트도 크게 상승한다. 그 때문에, Si 함유량은, 0.01% 이상인 것이 바람직하고, 0.03% 이상인 것이 보다 바람직하다.Although it is not necessary to set a lower limit specifically for the Si content, if it is extremely reduced, the deoxidation effect can not be sufficiently obtained, the cleanliness of the alloy deteriorates, the effect of improving the corrosion resistance and oxidation resistance at high temperatures becomes difficult to obtain, Costs also rise significantly. Therefore, the Si content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.03% or more.

Mn:1.0% 이하Mn: 1.0% or less

Mn은, Si와 마찬가지로, 탈산 작용을 갖는 원소이다. 또, Mn은, 조직의 안정화에도 기여한다. 그러나, Mn 함유량이 과잉이 되면 취화를 초래하고, 또한, 인성 및 크리프 연성의 저하도 발생한다. 그 때문에, Mn 함유량은 1.0% 이하로 한다. Mn 함유량은, 0.8% 이하인 것이 바람직하고, 0.6% 이하인 것이 보다 바람직하다. Mn, like Si, is an element having a deoxidizing action. Mn also contributes to the stabilization of the structure. However, if the Mn content is excessive, brittleness is caused, and toughness and creep ductility also decrease. Therefore, the Mn content is set to 1.0% or less. The Mn content is preferably 0.8% or less, more preferably 0.6% or less.

또한, Mn 함유량에 대해서도 특별히 하한을 설정할 필요는 없지만, 극단적으로 저감시키면 탈산 효과를 충분히 얻을 수 없고 합금의 청정성이 열화함과 더불어, 조직의 안정화 효과가 얻기 어려워지고, 또한 제조 코스트도 크게 상승한다. 그 때문에, Mn 함유량은, 0.01% 이상인 것이 바람직하고, 0.02% 이상인 것이 보다 바람직하다.It is not necessary to set a lower limit particularly for the Mn content. However, if the Mn content is extremely reduced, the deoxidation effect can not be sufficiently obtained and the cleanliness of the alloy deteriorates. In addition, the effect of stabilizing the structure is hardly obtained, . Therefore, the Mn content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.02% or more.

P:0.015% 이하 P: not more than 0.015%

P는, 불순물로서 합금 중에 포함되고, 다량으로 포함되는 경우에는 열간 가공성을 저하시킴과 더불어, 용접 중의 액화 균열 감수성을 현저하게 높이는 원소이다. 또한, 고온에서의 사용 중에 결정립계에 편석하고, 장시간 사용한 재료에 있어서 용접성을 저하시킨다. 그 때문에, P 함유량은 0.015% 이하로 한다. P 함유량은, 0.012% 이하인 것이 바람직하고, 0.010% 이하인 것이 보다 바람직하다.P is contained as an impurity in an alloy, and when contained in a large amount, P is an element which not only deteriorates hot workability but also significantly increases susceptibility to liquefaction cracking during welding. Further, the alloy is segregated in the grain boundaries during use at a high temperature, and the weldability of the material used for a long time is lowered. Therefore, the content of P is 0.015% or less. The P content is preferably 0.012% or less, and more preferably 0.010% or less.

또한, P 함유량은 가능한 한 저감하는 것이 바람직하지만, 극도의 저감은 제조 코스트의 증대를 초래한다. 그 때문에, P 함유량은, 0.0005% 이상인 것이 바람직하고, 0.0008% 이상인 것이 보다 바람직하다.In addition, although it is preferable to reduce the P content as much as possible, extreme reduction results in an increase in manufacturing cost. Therefore, the P content is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.0008% or more.

S:0.005% 이하 S: not more than 0.005%

S는, P와 마찬가지로 불순물로서 합금 중에 포함되고, 다량으로 포함되는 경우에는 열간 가공성을 저하시킴과 더불어, 용접 중의 액화 균열 감수성을 높이는 원소이다. 또한, 고온에서 장시간 사용했을 때에 입계에 편석하고, 장시간 사용한 재료에 있어서 용접성을 저하시킨다. 그 때문에, S 함유량은 0.005% 이하로 한다. S 함유량은, 0.004% 이하인 것이 바람직하고, 0.003% 이하인 것이 보다 바람직하다.S, like P, is contained as an impurity in an alloy, and when contained in a large amount, S is an element that lowers hot workability and increases the susceptibility to liquefied cracks during welding. Further, when used at high temperature for a long time, it is segregated at the grain boundary, and the weldability of the material used for a long time is lowered. Therefore, the S content should be 0.005% or less. The S content is preferably 0.004% or less, and more preferably 0.003% or less.

또한, S 함유량은 가능한 한 저감하는 것이 바람직하지만, 극도의 저감은 제조 코스트의 증대를 초래한다. 그 때문에, S 함유량은, 0.0001% 이상인 것이 바람직하고, 0.0002% 이상인 것이 보다 바람직하다.In addition, although it is preferable to reduce the S content as much as possible, extreme reduction results in an increase in manufacturing cost. Therefore, the S content is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0002% or more.

Co:8.0~25.0% Co: 8.0 to 25.0%

Co는, 크리프 강도를 향상시키는 작용을 갖는 원소이다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서는, Co 함유량을 8.0% 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, Co는 매우 고가의 원소이기 때문에, 과잉의 함유는 대폭적인 비용 증가를 초래한다. 그 때문에, Co 함유량은 25.0% 이하로 한다. Co 함유량은, 8.5% 이상인 것이 바람직하고, 9.0% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또, Co 함유량은, 23.5% 이하인 것이 바람직하고, 22.0% 이하인 것이 보다 바람직하다.Co is an element having an action to improve the creep strength. In order to sufficiently obtain this effect, the Co content needs to be not less than 8.0%. However, since Co is a very expensive element, excessive inclusion causes a great increase in cost. Therefore, the Co content should be 25.0% or less. The Co content is preferably 8.5% or more, and more preferably 9.0% or more. The Co content is preferably 23.5% or less, and more preferably 22.0% or less.

Cr:18.0~27.0% Cr: 18.0 to 27.0%

Cr은, 고온에서의 내산화성 및 내식성의 확보를 위해서 필수의 원소이다. 또, Cr은, 미세한 탄화물을 형성하여 크리프 강도의 확보에도 기여한다. 상기의 효과를 얻기 위해서는, Cr 함유량을 18.0% 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, Cr 함유량이 과잉이 되면, 고온에서의 조직 안정성이 저하함과 더불어, 다량의 탄화물을 생성하여, 장시간 사용한 재료에 있어서 용접성을 저하시킨다. 따라서, Cr 함유량은 27.0% 이하로 한다. Cr 함유량은, 18.5% 이상인 것이 바람직하고, 19.0% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또, Cr 함유량은, 26.5% 이하인 것이 바람직하고, 26.0% 이하인 것이 보다 바람직하다.Cr is an essential element for ensuring oxidation resistance and corrosion resistance at high temperatures. Cr also forms a fine carbide and contributes to securing the creep strength. In order to obtain the above effect, it is necessary to set the Cr content to 18.0% or more. However, when the Cr content is excessive, the structure stability at high temperature is lowered, and a large amount of carbides is produced, thereby deteriorating the weldability of the material used for a long time. Therefore, the Cr content should be 27.0% or less. The Cr content is preferably 18.5% or more, more preferably 19.0% or more. The Cr content is preferably 26.5% or less, more preferably 26.0% or less.

Ti:0.1~2.5% Ti: 0.1 to 2.5%

Ti는, Ni와 결합하여 미세한 금속간 화합물상으로서 입자 내에 석출하고, 고온에서의 크리프 강도 및 인장 강도의 향상에 기여한다. 그 효과를 충분히 얻기 위해서는, Ti 함유량을 0.1% 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, Ti 함유량이 과잉이 되면, 금속간 화합물상이 다량으로 석출하고, 크리프 연성 및 인성의 저하를 초래한다. 더욱이, 연성이 저하하여, 장시간 사용한 재료에 있어서 용접성을 저하시킨다. 그 때문에, Ti 함유량은 2.5% 이하로 한다. Ti 함유량은, 0.15% 이상인 것이 바람직하고, 0.2% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또, Ti 함유량은, 2.4% 이하인 것이 바람직하고, 2.3% 이하인 것이 보다 바람직하다.Ti binds with Ni to precipitate into fine intermetallic compound phases and contribute to improvement of creep strength and tensile strength at high temperatures. In order to sufficiently obtain the effect, it is necessary to set the Ti content to 0.1% or more. However, when the Ti content is excessive, a large amount of the intermetallic compound phase precipitates, resulting in creep ductility and deterioration of toughness. Moreover, the ductility is lowered and the weldability of the material used for a long time is lowered. Therefore, the Ti content should be 2.5% or less. The Ti content is preferably 0.15% or more, more preferably 0.2% or more. The Ti content is preferably 2.4% or less, and more preferably 2.3% or less.

Al:0.2~2.0% Al: 0.2 to 2.0%

Al은, Ti와 마찬가지로, Ni와 결합하여 미세한 금속간 화합물상으로서 석출하고, 고온에서의 크리프 강도 및 인장 강도의 향상에 기여하는 원소이다. 그 효과를 충분히 얻기 위해서는, Al 함유량을 0.2% 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, Al의 함유량이 과잉이 되면 다량으로 금속간 화합물상을 생성하고, 오히려 인성 및 연성의 저하를 초래함과 더불어, 장시간 사용한 재료에 있어서 용접성을 저하시킨다. 그 때문에, Al 함유량은 2.0% 이하로 한다. Al 함유량은, 0.25% 이상인 것이 바람직하고, 0.3% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또, Al 함유량은, 1.8% 이하인 것이 바람직하고, 1.6% 이하인 것이 보다 바람직하다.Al, like Ti, is an element that binds with Ni to precipitate as a fine intermetallic compound phase and contributes to improvement of creep strength and tensile strength at high temperatures. In order to sufficiently obtain the effect, it is necessary to set the Al content to 0.2% or more. However, when the content of Al is excessive, an intermetallic compound phase is formed in a large amount, resulting in deterioration of toughness and ductility, as well as deterioration of weldability in materials used for a long time. Therefore, the Al content should be 2.0% or less. The Al content is preferably 0.25% or more, more preferably 0.3% or more. The Al content is preferably 1.8% or less, and more preferably 1.6% or less.

B:0.0001~0.01%B: 0.0001 to 0.01%

B는, 입계 탄화물을 미세 분산시킴으로써, 크리프 강도를 향상시킴과 더불어, 입계에 편석하여 입계를 강화하는데 유효한 원소이다. 이 효과를 얻기 위해서는, B 함유량을 0.0001% 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, B의 함유량이 과잉이 되면, 용접 중의 용접열 사이클에 의해 용융 경계 근방의 열영향부에 B가 다량으로 편석하여 입계의 융점이 저하하고, 액화 균열 감수성이 높아진다. 그 때문에, B 함유량을 0.01% 이하로 한다. B 함유량은, 0.0005% 이상인 것이 바람직하고, 0.001% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또, B 함유량은, 0.008% 이하인 것이 바람직하고, 0.006% 이하인 것이 보다 바람직하다.B is an element effective for improving the creep strength by finely dispersing the intergranular carbides and strengthening the grain boundaries in the grain boundaries. In order to obtain this effect, the B content needs to be 0.0001% or more. However, when the content of B is excessive, B is segregated in a large amount in the heat affected zone in the vicinity of the melting boundary due to the welding heat cycle during welding, so that the melting point of the grain boundaries is lowered and the susceptibility to liquefaction cracking increases. Therefore, the B content is set to 0.01% or less. The B content is preferably 0.0005% or more, more preferably 0.001% or more. The B content is preferably 0.008% or less, and more preferably 0.006% or less.

REM:0.001~0.5% REM: 0.001-0.5%

REM은, S와의 친화력이 강하고, 열간 가공성을 개선하는 작용을 가짐과 더불어, 용접 중의 액화 균열 감수성을 저감하는데 유효한 원소이다. 또한, 고온 사용 중의 S의 입계 편석을 저감하고, 장시간 사용한 재료에 있어서의 용접성 저하의 경감에도 기여한다. 이 효과를 얻기 위해서는, REM 함유량을 0.001% 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, REM 함유량이 과잉이 되면, O와 결합하여, 청정성을 현저하게 저하시키고, 오히려 열간 가공성을 열화시킨다. 그 때문에, REM 함유량을 0.5% 이하로 한다. REM 함유량은, 0.002% 이상인 것이 바람직하고, 0.005% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또, REM 함유량은, 0.4% 이하인 것이 바람직하고, 0.3% 이하인 것이 보다 바람직하다.REM has strong affinity with S and has an effect of improving hot workability, and is an effective element for reducing the susceptibility to liquefied cracks during welding. In addition, grain segregation of S in high-temperature use is reduced, contributing to reduction of weldability deterioration in materials used for a long time. In order to obtain this effect, it is necessary to set the REM content to 0.001% or more. However, when the REM content is excessive, it is combined with O to remarkably reduce the cleanliness and deteriorate the hot workability. Therefore, the REM content is set to 0.5% or less. The REM content is preferably 0.002% or more, and more preferably 0.005% or more. The REM content is preferably 0.4% or less, and more preferably 0.3% or less.

또한, 「REM」이란, Sc, Y 및 란타노이드의 합계 17원소의 총칭이며, REM의 함유량은, REM 중 1종 이상의 원소의 합계 함유량을 가리킨다. 또, REM에 대해서는, 일반적으로 미시메탈에 함유된다. 이 때문에, 예를 들면, 미시메탈의 형태로 첨가하여, REM의 양이 상기의 범위가 되도록 함유시켜도 된다.The term &quot; REM &quot; means a total of 17 elements of Sc, Y and lanthanoid, and the content of REM indicates the total content of at least one element among the REMs. The REM is generally contained in mis-metal. For this reason, for example, it may be added in the form of micrometal so that the amount of REM is in the above range.

N:0.02% 이하 N: 0.02% or less

N은, 조직을 안정되게 하는데 유효한 원소이지만, 과잉으로 함유되면, 고온에서의 사용 중에 다량의 미세 질화물이 입자 내에 석출하여, 크리프 연성 및 인성의 저하를 초래한다. 또한, 장시간 사용한 재료의 용접성을 저하시킨다. 그 때문에, N의 함유량은 0.02% 이하로 한다. N의 함유량은, 0.018% 이하인 것이 바람직하고, 0.015% 이하인 것이 보다 바람직하다. N is an element effective for stabilizing the structure, but if it is contained excessively, a large amount of fine nitrides precipitate in the particles during use at high temperatures, resulting in creep ductility and deterioration of toughness. Further, the weldability of the material used for a long time is lowered. Therefore, the content of N is 0.02% or less. The content of N is preferably 0.018% or less, and more preferably 0.015% or less.

또한, N 함유량에 대해 특별히 하한을 설정할 필요는 없지만, 극단적으로 저감시키면 조직을 안정되게 하는 효과가 얻기 어려워지고, 제조 코스트도 크게 상승한다. 그 때문에, N 함유량은, 0.0005% 이상인 것이 바람직하고, 0.0008% 이상인 것이 보다 바람직하다.Further, it is not necessary to set a lower limit particularly for the N content, but if it is extremely reduced, the effect of stabilizing the structure becomes difficult to obtain, and the manufacturing cost also increases greatly. Therefore, the N content is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.0008% or more.

O:0.01% 이하 O: not more than 0.01%

O(산소)는, 불순물로서 합금 중에 포함되고, 그 함유량이 과잉이 되면 열간 가공성이 저하하고, 또한 인성 및 연성의 열화를 초래한다. 이 때문에, O 함유량은 0.01% 이하로 한다. O 함유량은, 0.008% 이하인 것이 바람직하고, 0.005% 이하인 것이 보다 바람직하다.O (oxygen) is contained as an impurity in the alloy, and when the content is excessive, the hot workability is deteriorated and toughness and ductility deteriorate. Therefore, the O content is set to 0.01% or less. The O content is preferably 0.008% or less, and more preferably 0.005% or less.

또한, O 함유량에 대해 특별히 하한을 설정할 필요는 없지만, 극단적인 저감은 제조 코스트의 상승을 초래한다. 그 때문에, O 함유량은, 0.0005% 이상인 것이 바람직하고, 0.0008% 이상인 것이 보다 바람직하다.In addition, it is not necessary to set a lower limit specifically for the O content, but extreme reduction leads to an increase in manufacturing cost. Therefore, the O content is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.0008% or more.

Ca:0~0.05% Ca: 0 to 0.05%

Ca는, 열간 가공성을 개선하는 작용을 갖는 원소이다. 또한, 고온 사용 중의 S의 입계 편석을 경감하고, 장시간 사용한 재료에 있어서의 용접성 저하의 경감에도 기여하는 원소이기 때문에, 함유시켜도 된다. 그러나, Ca 함유량이 과잉이 되면, O와 결합하여, 청정성을 현저하게 저하시키고, 오히려 열간 가공성을 열화 시킨다. 따라서, Ca를 함유시키는 경우에는, 그 함유량을 0.05% 이하로 한다. Ca 함유량은, 0.03% 이하인 것이 바람직하다. Ca is an element having an action to improve hot workability. It is also possible to reduce the grain segregation of S during high-temperature use and contribute to alleviating the deterioration in weldability of a material used for a long period of time. However, when the Ca content is excessive, it is combined with O to remarkably lower the cleanliness and deteriorate the hot workability. Therefore, when Ca is contained, the content thereof is made 0.05% or less. The Ca content is preferably 0.03% or less.

또한, 상기의 효과를 얻고 싶은 경우는, Ca 함유량을 0.0001% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.0005% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.Further, when it is desired to obtain the above effect, the Ca content is preferably 0.0001% or more, and more preferably 0.0005% or more.

Mg:0~0.05% Mg: 0 to 0.05%

Mg는, Ca와 마찬가지로, 열간 가공성을 개선하는 작용을 갖는 원소이다. 또한, 고온 사용 중의 S의 입계 편석을 경감하고, 장시간 사용한 재료에 있어서의 용접성 저하의 경감에도 기여하는 원소이기 때문에, 함유시켜도 된다. 그러나, Mg 함유량이 과잉이 되면, O와 결합하여, 청정성을 현저하게 저하시키고, 오히려 열간 가공성을 열화시킨다. 따라서, Mg를 함유시키는 경우에는, 그 함유량을 0.05% 이하로 한다. Mg 함유량은, 0.03% 이하인 것이 바람직하다. Mg, like Ca, is an element having an effect of improving hot workability. It is also possible to reduce the grain segregation of S during high-temperature use and contribute to alleviating the deterioration in weldability of a material used for a long period of time. However, when the Mg content is excessive, it is combined with O to remarkably lower the cleanliness and deteriorate the hot workability. Therefore, when Mg is contained, the content thereof is set to 0.05% or less. The Mg content is preferably 0.03% or less.

또한, 상기의 효과를 얻고 싶은 경우는, Mg 함유량을 0.0001% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.0005% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.In order to obtain the above effect, the Mg content is preferably 0.0001% or more, and more preferably 0.0005% or more.

Fe:0~15.0% Fe: 0 to 15.0%

Fe는, Ni기 합금에 미량이라도 함유되면, 그 열간 가공성을 개선하는 효과를 갖는 원소이기 때문에, 함유시켜도 된다. 그러나, Fe 함유량이 과잉이 되면, 합금의 열팽창 계수가 커짐과 더불어, 내수증기 산화성도 열화한다. 따라서, Fe를 함유시키는 경우에는, 그 함유량을 15.0% 이하로 한다. Fe 함유량은, 10.0% 이하인 것이 바람직하고, 1.0% 이하인 것이 보다 바람직하다.Fe may be contained because it is an element having an effect of improving the hot workability when a trace amount of Ni is contained in the Ni-based alloy. However, when the Fe content is excessive, the thermal expansion coefficient of the alloy becomes large, and the steam oxidation resistance also deteriorates. Therefore, when Fe is contained, the content thereof is set to 15.0% or less. The Fe content is preferably 10.0% or less, and more preferably 1.0% or less.

또한, 상기의 효과를 얻고 싶은 경우는, Fe 함유량을 0.01% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.02% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.In order to obtain the above effect, the Fe content is preferably 0.01% or more, and more preferably 0.02% or more.

상기의 Ca, Mg 및 Fe는, 모두 열간 가공성을 향상시키는 작용을 갖기 때문에, 그 중 어느 1종만, 또는 2종 이상의 복합으로 함유시킬 수 있다. 이들 원소를 복합하여 함유시키는 경우의 합계량은, 15.1% 이하인 것이 바람직하다.The above-mentioned Ca, Mg and Fe all have an effect of improving hot workability, so that any one of them, or a combination of two or more thereof, can be contained. The total amount when these elements are mixed and contained is preferably 15.1% or less.

Mo:0~12.0% Mo: 0 to 12.0%

Mo는, 매트릭스로 고용하여, 고온에서의 크리프 강도 및 인장 강도를 향상시키는 작용을 갖는 원소이기 때문에, 함유시켜도 된다. 그러나, Mo를 과잉으로 함유시켜도 효과는 포화하고, 오히려 크리프 강도를 저하시키는 경우가 있다. 또한, 고가의 원소이기 때문에, 과잉으로 함유시키는 것은 코스트의 증대를 초래한다. 따라서, Mo를 함유시키는 경우에는, 그 함유량을 12.0% 이하로 한다. MO 함유량은, 10.0% 이하인 것이 바람직하다. Mo may be contained as a matrix because it is an element having a function of improving the creep strength and tensile strength at a high temperature by being employed as a matrix. However, even if Mo is added excessively, the effect is saturated, and the creep strength may be lowered in some cases. Further, since it is an expensive element, excessive use of the element causes an increase in cost. Therefore, when Mo is contained, its content is set to 12.0% or less. The MO content is preferably 10.0% or less.

또한, 상기의 효과를 얻고 싶은 경우는, MO 함유량을 0.01% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.05% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.In order to obtain the above effect, the MO content is preferably 0.01% or more, and more preferably 0.05% or more.

W:0~10.0% W: 0 to 10.0%

W는, Mo와 마찬가지로, 매트릭스로 고용하여, 고온에서의 크리프 강도 및 인장 강도를 향상시키는 작용을 갖는 원소이기 때문에, 함유시켜도 된다. 그러나, W를 과잉으로 함유시켜도 효과는 포화한다. 또, 고가의 원소이기 때문에, 과잉으로 함유시키면 코스트의 증대를 초래한다. 따라서, W를 함유시키는 경우에는, 그 함유량을 10.0% 이하로 한다. W 함유량은, 8.0% 이하인 것이 바람직하고, 5.0% 이하인 것이 보다 바람직하다. Like Mo, W may be incorporated as a matrix because it is an element having a function of improving the creep strength and tensile strength at a high temperature by being solidified as a matrix. However, even if W is contained excessively, the effect is saturated. In addition, since it is an expensive element, if it is contained in excess, it causes an increase in cost. Therefore, when W is contained, the content thereof is set to 10.0% or less. The W content is preferably 8.0% or less, and more preferably 5.0% or less.

또한, 상기의 효과를 얻고 싶은 경우는, W 함유량을 0.01% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.05% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.In order to obtain the above effect, the W content is preferably 0.01% or more, and more preferably 0.05% or more.

Cu:0~4.0% Cu: 0 to 4.0%

Cu는, 크리프 강도를 향상시키는 작용을 갖는 원소이다. 즉, Cu는, Co와 마찬가지로, Ni기 내열합금에 있어서 조직 안정성을 높이는 원소이며, 크리프 강도를 향상시키는 작용을 갖는 원소이기 때문에, 함유시켜도 된다. 그러나, Cu 함유량이 과잉이 되면, 열간 가공성의 저하를 초래한다. 따라서, Cu를 함유시키는 경우에는, 그 함유량을 4.0% 이하로 한다. Cu 함유량은, 3.0% 이하인 것이 바람직하고, 1.0% 이하인 것이 보다 바람직하다.Cu is an element having an action to improve the creep strength. In other words, Cu, like Co, is an element that enhances the structure stability of a Ni-based heat resistant alloy and is an element having an effect of improving the creep strength. However, if the Cu content is excessive, the hot workability is deteriorated. Therefore, when Cu is contained, the content thereof is 4.0% or less. The Cu content is preferably 3.0% or less, and more preferably 1.0% or less.

또한, 상기의 효과를 얻고 싶은 경우는, Cu 함유량을 0.01% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.03% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.In order to obtain the above effect, the Cu content is preferably 0.01% or more, and more preferably 0.03% or more.

Nb:0~2.5% Nb: 0 to 2.5%

Nb는, C 또는 N과 결합하여 미세한 탄화물 또는 탄질화물로서 입자 내에 석출, 또는, Ni와 결합하여 금속간 화합물상을 형성하고, 고온에서의 크리프 강도 향상에 기여하기 때문에, 함유시켜도 된다. 그러나, Nb 함유량이 과잉이 되면, 탄화물 및 탄질화물로서 다량으로 석출하고, 크리프 연성 및 인성의 저하를 초래함과 더불어, 장시간 사용한 재료에 있어서 용접성을 저하시킨다. 따라서, Nb를 함유시키는 경우에는, 그 함유량을 2.5% 이하로 한다. Nb 함유량은, 2.3% 이하인 것이 바람직하다.Nb may be added because it binds with C or N to precipitate into fine carbides or carbonitrides in the particles or to form an intermetallic compound phase by binding with Ni and to contribute to improvement of creep strength at high temperatures. However, if the Nb content is excessively large, it precipitates as carbides and carbonitrides in a large amount, causing creep ductility and toughness to deteriorate, and deteriorating weldability in materials used for a long time. Therefore, when Nb is contained, its content is set to 2.5% or less. The Nb content is preferably 2.3% or less.

또한, 상기의 효과를 얻고 싶은 경우는, Nb 함유량을 0.01% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.02% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.Further, when it is desired to obtain the above effect, the Nb content is preferably 0.01% or more, and more preferably 0.02% or more.

V:0~0.5% V: 0 to 0.5%

V는, 크리프 강도를 향상시키는 작용을 갖는 원소이다. 즉, V는, C 또는 N과 결합하여 미세한 탄화물 또는 탄질화물을 형성하고, 크리프 강도를 향상시키는 작용을 갖기 때문에, 함유시켜도 된다. 그러나, V 함유량이 과잉이 되면, 탄화물 또는 탄질화물로서 다량으로 석출하고, 크리프 연성의 저하를 초래함과 더불어, 장시간 사용한 재료에 있어서 용접성을 저하시킨다. 따라서, V를 함유시키는 경우에는, 그 함유량을 0.5% 이하로 한다. V 함유량은, 0.4% 이하인 것이 바람직하다.V is an element having an action to improve the creep strength. That is, V may be added because it has a function of forming a fine carbide or carbonitride by bonding with C or N and improving the creep strength. However, if the V content is excessive, a large amount of carbides or carbonitrides are precipitated to cause creep ductility to deteriorate, and the weldability of the material used for a long time is lowered. Therefore, when V is contained, its content is made 0.5% or less. The V content is preferably 0.4% or less.

또한, 상기의 효과를 얻고 싶은 경우는, V 함유량을 0.01% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.02% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.In order to obtain the above effect, the V content is preferably 0.01% or more, and more preferably 0.02% or more.

상기의 Mo, W, Cu, Nb 및 V는, 모두 크리프 강도를 향상시키는 작용을 갖기 때문에, 그 중 어느 1종만, 또는, 2종 이상의 복합으로 함유시킬 수 있다. 이러한 원소를 복합하여 함유시키는 경우의 합계량은, 7% 이하인 것이 바람직하다.Since Mo, W, Cu, Nb and V each have an effect of improving the creep strength, any one of them, or a combination of two or more of them, can be contained. The total amount when these elements are mixed and contained is preferably 7% or less.

본 발명에 따른 Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조에 사용하는 합금 모재는, 상술의 각 원소를 포함하고, 잔부가 Ni 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖는 것이다.The alloy base material used for manufacturing the welded joint of the Ni-base heat-resisting alloy according to the present invention has the above-mentioned respective elements, and the remainder has the chemical composition consisting of Ni and impurities.

또한, 「불순물」이란, Ni기 내열합금 부재를 공업적으로 제조할 때에, 원료로서의 광석, 스크랩 또는 제조 환경 등으로부터 혼입하는 것을 가리킨다.The term &quot; impurity &quot; refers to the incorporation from an ore or scrap or a manufacturing environment as a raw material when the Ni-based heat resistant alloy member is industrially manufactured.

2. 합금 모재의 사용 조건2. Terms of use of alloy base materials

본 발명의 Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조에 사용하는 합금 모재는, 사용시의 가열 유지 온도 TA가 하기 (i)식을 만족하고, 또한, 사용시의 가열 유지 온도 TA 및 가열 유지 시간 tA로부터 정해지는 파라미터(이하, PA라고도 한다.)가 하기 (ii)식을 만족하는 조건으로 사용된 것이다.The alloy base material used for manufacturing the Ni-based heat resistant alloy welded joint of the present invention is such that the heating holding temperature T A at the time of use satisfies the following formula (i) and the heating holding temperature T A and the heating holding time t A (Hereinafter also referred to as &quot; P A &quot;) is used as a condition satisfying the following formula (ii).

사용시의 가열 유지 온도 TA(℃):600≤TA≤850···(i) Heating and holding the temperature of use T A (℃): 600≤T A ≤850 ··· (i)

PA:1700≤TA×(1.0+logtA)···(ii) P A: 1700≤T A × (1.0 + logt A) ··· (ii)

본 발명의 Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조에 사용하는 합금 모재는, 600~850℃로 가열된 경우, 결정립 내에 M23C6 탄화물 및 금속간 화합물상인 γ'상이 미세하게 석출한다. 또, S 및 P의 입계 편석도 동시에 발생한다. 탄화물 및 금속간 화합물상이 입자 내에 석출하는 양, 및, 불순물이 입계 편석하는 양이 소정의 양을 넘으면, 입자 내의 변형 저항이 커짐과 더불어, 입계가 약화하기 때문에, 장시간 사용 후의 재료를 용접하면 용접 균열이 발생한다. 본 발명의 Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조에 사용하는 합금 모재는, PA가 1700 이상이 되면, 석출에 의한 입자 내 변형 저항의 증대와 편석에 의한 입계의 약화가 현저해지기 때문에, 용접 전에 열처리를 행하는 것이 필요하다.When the alloy base material used for manufacturing the welded joint of the Ni-base heat-resistant alloy of the present invention is heated to 600 to 850 캜, the M 23 C 6 carbide and the intermetallic compound phase γ 'phase are finely precipitated. In addition, grain boundary segregation of S and P occurs at the same time. If the amount of carbide and intermetallic compound precipitated in the grain and the amount of segregation of impurities in the grain boundary exceeds a predetermined amount, the deformation resistance in the grain becomes large and the grain boundary becomes weak. Therefore, Cracks occur. When the P A is 1700 or more, the alloy base material used in the production of the welded joint of the Ni-base heat-resistant alloy of the present invention is remarkably increased in resistance to deformation due to precipitation and weakening of grain boundaries due to segregation. It is necessary to perform heat treatment.

3. 열처리 조건3. Heat treatment conditions

본 발명의 Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조 방법에서는, 상기 합금 모재를 용접하기 전에 열처리를 실시한다. 상기 열처리는, 용접 균열을 방지하기 때문에, 열처리 유지 온도 TP 및 열처리 유지 시간 tP가 하기 (iii)식 및 (iv)식을 만족하는 조건으로 행할 필요가 있다.In the method for manufacturing a welded joint of a Ni-base heat-resistant alloy of the present invention, the alloy base material is subjected to heat treatment before welding. Since the heat treatment prevents weld cracking, it is necessary to perform the heat treatment holding temperature T P and the heat treatment holding time t P on the condition that the following expressions (iii) and (iv) are satisfied.

열처리 유지 온도 TP(℃):1050≤TP≤1250···(iii) Heat treatment holding temperature T P (℃): 1050≤T P ≤1250 ··· (iii)

용접 균열을 방지하기 위해서는, 열처리에 의해, 고온에서의 사용 중에 과잉으로 입자 내에 석출한 탄화물 및 금속간 화합물상을 재차 기지에 고용시킴과 더불어, 입계에 편석한 불순물 원소를 경감시키는 것이 유효하다. 그러기 위해서는, 열처리 유지 온도 TP를 적어도 1050℃ 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, 열처리 유지 온도 TP가 1250℃을 넘으면, 입계의 국부 용융이 개시된다. 그 때문에, 열처리 유지 온도 TP는 1250℃ 이하로 한다. 또한, 후술하는 바와 같이, 열처리에 있어서는, 열처리 유지 온도 TP에 따라, 열처리 유지 시간 tP를 소정의 범위로 관리할 필요가 있다. 열처리 유지 온도 TP는, 1080℃ 이상인 것이 바람직하고, 1100℃ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또, 열처리 유지 온도 TP는, 1230℃ 이하인 것이 바람직하고, 1200℃ 이하인 것이 보다 바람직하다. In order to prevent weld cracking, it is effective to heat the carbide and intermetallic compound phase excessively precipitated in the particles during use at a high temperature by heat treatment, and alleviate the impurity element segregated in the grain boundary. For this purpose, it is necessary to set the heat treatment holding temperature T P to at least 1050 ° C or more. However, when the heat treatment holding temperature T P exceeds 1250 占 폚, local melting of grain boundaries is started. Therefore, the heat treatment holding temperature T P is set to 1250 ° C or lower. Further, as will be described later, in the heat treatment, it is necessary to control the heat treatment holding time t P in a predetermined range in accordance with the heat treatment holding temperature T P. The heat treatment holding temperature T P is preferably 1080 ° C or higher, and more preferably 1100 ° C or higher. The heat treatment holding temperature T P is preferably 1230 캜 or lower, and more preferably 1200 캜 or lower.

열처리 유지 시간 tP(h):-0.1×(TP/50-30)≤tP≤-0.1×(TP/10-145)···(iv) Heat treatment holding time t P (h): - 0.1 × (T P / 50-30) ≤t P ≤-0.1 × (T P / 10-145) ··· (iv)

용접 균열을 방지하기 위해서는, 열처리의 실시가 유효하지만, 그 열처리 유지 시간 tP는 -0.1×(TP/50-30) 이상으로 할 필요가 있다. 이것은, 열처리 유지 시간 tP가 이 값을 밑돌면, 석출물의 기지에의 재고용 및 입계 편석의 경감을 달성하기 위한 합금 원소의 확산에 필요로 하는 시간이 불충분해지기 때문이다. 그러나, 열처리 유지 시간 tP가 -0.1×(TP/10-145)를 넘으면, 결정립경의 조대화가 현저해지고, 용접시, 용융선 근방에 액화 균열이 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, 열처리 유지 시간 tP는, -0.1×(TP/10-145) 이하로 할 필요가 있다.In order to prevent welding cracking, the heat treatment is effective, but the heat treatment holding time t P is required to be -0.1 x (T P / 50-30) or more. This is because, if the heat treatment holding time t P is less than this value, the time required for the reuse of the precipitate to the base and the diffusion of the alloying element to attain the reduction of grain boundary segregation becomes insufficient. However, when the heat treatment holding time t P exceeds -0.1 x (T P / 10-145), coarsening of the crystal grain diameter becomes remarkable and liquefaction cracks tend to occur in the vicinity of the melting wire at the time of welding. Therefore, the heat treatment holding time t P is required to be -0.1 x (T P / 10-145) or less.

또한, 열처리에 있어서, 그 냉각의 과정에서는, 500℃까지의 평균 냉각 속도가 50℃/h 이상인 것이 바람직하다. 이 이유는, 평균 냉각 속도가 50℃/h를 밑돌면, 냉각의 과정에서 다시 입자 내에 탄화물 및 금속간 화합물상이 석출함과 더불어, 불순물의 입계 편석이 발생하는 경우가 있기 때문이다.Further, in the heat treatment, in the course of the cooling, the average cooling rate up to 500 占 폚 is preferably 50 占 폚 / h or higher. This is because when the average cooling rate is lower than 50 캜 / h, the carbide and intermetallic compound phases are precipitated again in the course of cooling and grain segregation of impurities occurs in some cases.

또, 열처리는, 적어도 피용접부로부터 30㎜ 이내의 범위 전체에 실시하는 것이 바람직하다. 이것은, 용접 중에 발생하는 열응력에 의해 발생하는 왜곡이, 이 영역에서 커지기 때문이다. It is preferable that the heat treatment is performed in a range of at least 30 mm from the welded portion. This is because the distortion caused by the thermal stress generated during welding becomes large in this region.

4. 용접 재료의 화학 조성4. Chemical composition of welding material

본 발명에 따른 Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조에 사용하는 용접 재료에 함유되는 각 원소의 한정 이유는 하기와 같다.The reason for limiting each element contained in the welding material used for manufacturing the welded joint of the Ni-base heat-resistant alloy according to the present invention is as follows.

C:0.06~0.15% C: 0.06 to 0.15%

C는, 용접 후의 용접 금속 중의 상안정성을 높임과 더불어, 미세한 탄화물을 형성하고, 고온 사용 중의 크리프 강도를 향상시키는 효과를 갖는 원소이다. 또한, 용접 응고 중에 Cr과 공정 탄화물을 형성함으로써, 응고 균열 감수성의 저감에도 기여한다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서는, C 함유량을 0.06% 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, C 함유량이 과잉이면, 탄화물이 다량으로 석출하기 때문에, 오히려 크리프 강도 및 연성을 저하시킨다. 따라서, C 함유량은 0.15% 이하로 한다. C 함유량은, 0.07% 이상인 것이 바람직하고, 0.08% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또, C 함유량은, 0.14% 이하인 것이 바람직하고, 0.12% 이하인 것이 보다 바람직하다.C is an element having an effect of improving the phase stability in the weld metal after welding, forming a fine carbide and improving the creep strength during use at high temperatures. In addition, by forming Cr and a process carbide during welding solidification, it contributes to reduction of the susceptibility to solidification cracking. In order to sufficiently obtain this effect, the C content needs to be 0.06% or more. However, if the C content is excessive, a large amount of carbide precipitates, and therefore, the creep strength and ductility are deteriorated. Therefore, the C content should be 0.15% or less. The C content is preferably 0.07% or more, more preferably 0.08% or more. The C content is preferably 0.14% or less, and more preferably 0.12% or less.

Si:1.0% 이하Si: 1.0% or less

Si는, 용접 재료의 제조시에 있어서 탈산에 유효함과 더불어, 용접 후에 있어서의 용접 금속의 고온에서의 내식성 및 내산화성의 향상에 유효한 원소이다. 그러나, Si가 과잉으로 함유된 경우에는 상안정성이 저하하여, 인성 및 크리프 강도의 저하를 초래한다. 그 때문에, Si 함유량은 1.0% 이하로 한다. Si 함유량은, 0.8% 이하인 것이 바람직하고, 0.6% 이하인 것이 보다 바람직하다.Si is effective for deoxidation at the time of production of a welding material and is effective for improving corrosion resistance and oxidation resistance at a high temperature of the welding metal after welding. However, when Si is contained excessively, the phase stability is lowered, and toughness and creep strength are lowered. Therefore, the Si content should be 1.0% or less. The Si content is preferably 0.8% or less, more preferably 0.6% or less.

또한, Si 함유량에 대해 특별히 하한을 설정할 필요는 없지만, 극단적으로 저감시키면 탈산 효과를 충분히 얻을 수 없고 합금의 청정성이 열화함과 더불어, 고온에서의 내식성 및 내산화성의 향상 효과가 얻기 어려워지고, 제조 코스트도 크게 상승한다. 그 때문에, Si 함유량은, 0.01% 이상인 것이 바람직하고, 0.03% 이상인 것이 보다 바람직하다.Although it is not necessary to set a lower limit specifically for the Si content, if it is extremely reduced, the deoxidation effect can not be sufficiently obtained, the cleanliness of the alloy deteriorates, the effect of improving the corrosion resistance and oxidation resistance at high temperatures becomes difficult to obtain, Costs also rise significantly. Therefore, the Si content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.03% or more.

Mn:1.0% 이하 Mn: 1.0% or less

Mn은, Si와 마찬가지로, 용접 재료의 제조시에 있어서 탈산에 유효한 원소이다. 또, Mn은, 용접 후에 있어서의 용접 금속 중의 상안정성의 향상에도 기여한다. 그러나, Mn 함유량이 과잉이 되면 취화를 초래한다. 그 때문에, Mn 함유량은 1.0% 이하로 한다. Mn의 함유량은, 0.8% 이하인 것이 바람직하고, 0.6% 이하인 것이 보다 바람직하다.Mn, like Si, is an element effective for deoxidation in the production of a welding material. Mn also contributes to improvement of phase stability in the weld metal after welding. However, if the Mn content is excessive, brittleness is caused. Therefore, the Mn content is set to 1.0% or less. The content of Mn is preferably 0.8% or less, and more preferably 0.6% or less.

또한, Mn 함유량에 대해서도 특별히 하한을 설정할 필요는 없지만, 극단적으로 저감시키면 탈산 효과를 충분히 얻을 수 없고 합금의 청정성이 열화함과 더불어, 상안정성 향상의 효과가 얻기 어려워지고, 또한 제조 코스트도 크게 상승한다. 그 때문에, Mn 함유량은, 0.01% 이상인 것이 바람직하고, 0.02% 이상인 것이 보다 바람직하다.In addition, it is not necessary to set a lower limit particularly for the Mn content. However, if the Mn content is extremely reduced, the deoxidation effect can not be sufficiently obtained, the cleanliness of the alloy deteriorates, the effect of improving the phase stability becomes difficult to obtain, do. Therefore, the Mn content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.02% or more.

P:0.01% 이하 P: not more than 0.01%

P는, 불순물로서 용접 재료 중에 포함되고, 용접 중에 응고 균열 감수성을 높이는 원소이다. 또한, 고온에서 장시간 사용한 후의 용접 금속의 크리프 연성을 저하시킨다. 그 때문에, P 함유량은 0.01% 이하로 한다. P 함유량은, 0.008% 이하인 것이 바람직하고, 0.006% 이하인 것이 보다 바람직하다.P is an element that is included in the welding material as an impurity and increases the susceptibility to solidification cracking during welding. Further, the creep ductility of the weld metal after a long use at a high temperature is lowered. Therefore, the P content should be 0.01% or less. The P content is preferably 0.008% or less, and more preferably 0.006% or less.

또한, P 함유량은 가능한 한 저감하는 것이 바람직하지만, 극도의 저감은 제조 코스트의 증대를 초래한다. 그 때문에, P 함유량은 0.0005% 이상인 것이 바람직하고, 0.0008% 이상인 것이 보다 바람직하다.In addition, although it is preferable to reduce the P content as much as possible, extreme reduction results in an increase in manufacturing cost. Therefore, the P content is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.0008% or more.

S:0.005% 이하 S: not more than 0.005%

S는, P와 마찬가지로 불순물로서 용접 재료 중에 포함되고, 다량으로 포함되는 경우에는, 열간 가공성 및 용접성을 현저하게 저하시킨다. 또한, S는, 고온에서 장시간 사용할 때에, 용접 금속에 있어서 주상 결정립계에 편석하여 취화를 초래하고, 응력 완화 균열 감수성을 높인다. 그 때문에, S 함유량은 0.005% 이하로 한다. S 함유량은, 0.004% 이하인 것이 바람직하고, 0.003% 이하인 것이 보다 바람직하다.S, like P, is contained as an impurity in the welding material, and if it is contained in a large amount, the hot workability and weldability are remarkably lowered. Further, when S is used for a long time at a high temperature, S segregates in the main phase grain boundaries in the weld metal, resulting in embrittlement and enhances stress relaxation crack susceptibility. Therefore, the S content should be 0.005% or less. The S content is preferably 0.004% or less, and more preferably 0.003% or less.

또한, S 함유량은 가능한 한 저감하는 것이 바람직하지만, 극도의 저감은 제조 코스트의 증대를 초래한다. 그 때문에, S 함유량은, 0.0001% 이상인 것이 바람직하고, 0.0002% 이상인 것이 보다 바람직하다.In addition, although it is preferable to reduce the S content as much as possible, extreme reduction results in an increase in manufacturing cost. Therefore, the S content is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0002% or more.

Co:8.0~25.0% Co: 8.0 to 25.0%

Co는, Ni와 마찬가지로, 조직의 안정성을 높여 크리프 강도의 향상에 기여한다. 이 효과를 충분히 얻기 위해서는, Co 함유량을 8.0% 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, Co는 매우 고가의 원소이기 때문에, 용접 재료에 있어서도 과잉의 함유는 대폭적인 코스트의 증대를 초래한다. 그 때문에, Co 함유량은 25.0% 이하로 한다. Co 함유량은, 8.5% 이상인 것이 바람직하고, 9.0% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또, Co 함유량은, 23.5% 이하인 것이 바람직하고, 22.0% 이하인 것이 보다 바람직하다. Co, like Ni, enhances the stability of the structure and contributes to improvement of the creep strength. In order to sufficiently obtain this effect, the Co content needs to be not less than 8.0%. However, since Co is a very expensive element, an excessive amount of Co also causes a significant increase in cost. Therefore, the Co content should be 25.0% or less. The Co content is preferably 8.5% or more, and more preferably 9.0% or more. The Co content is preferably 23.5% or less, and more preferably 22.0% or less.

Cr:18.0~27.0% Cr: 18.0 to 27.0%

Cr은, 용접 금속의 고온에서의 내산화성 및 내식성의 확보를 위해서 유효한 원소이다. 또, Cr은, 미세한 탄화물을 형성하여 크리프 강도의 확보에도 기여한다. 또한, 용접 응고 중에 C와 공정 탄화물을 형성함으로써, 응고 균열 감수성의 저감에도 기여한다. 이들 효과를 얻기 위해서는, Cr 함유량을 18.0% 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, Cr 함유량이 27.0%를 넘으면, 고온에서의 상안정성이 열화하여 크리프 강도의 저하를 초래한다. 따라서, Cr 함유량은 27.0% 이하로 한다. Cr 함유량은, 18.5% 이상인 것이 바람직하고, 19.0% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또, Cr 함유량은, 26.5% 이하인 것이 바람직하고, 26.0% 이하인 것이 보다 바람직하다.Cr is an effective element for ensuring oxidation resistance and corrosion resistance at a high temperature of a weld metal. Cr also forms a fine carbide and contributes to securing the creep strength. Further, by forming C and a process carbide during welding solidification, it contributes to reduction of the susceptibility to solidification cracking. In order to obtain these effects, the Cr content needs to be 18.0% or more. However, when the Cr content exceeds 27.0%, the phase stability at high temperature is deteriorated and the creep strength is lowered. Therefore, the Cr content should be 27.0% or less. The Cr content is preferably 18.5% or more, more preferably 19.0% or more. The Cr content is preferably 26.5% or less, more preferably 26.0% or less.

Ti:0.1~2.5% Ti: 0.1 to 2.5%

Ti는, 미세한 금속간 화합물상으로서 석출하고, 고온에서의 크리프 강도 및 인장 강도의 향상에 기여하는 원소이다. 그 효과를 충분히 얻기 위해서는, Ti 함유량을 0.1% 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, Ti 함유량이 과잉이 되면, 금속간 화합물상이 다량으로 석출하고, 오히려 크리프 연성 및 인성의 저하를 초래한다. 그 때문에, Ti 함유량은 2.5% 이하로 한다. Ti 함유량은, 0.15% 이상인 것이 바람직하고, 0.2% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또, Ti 함유량은, 2.4% 이하인 것이 바람직하고, 2.3% 이하인 것이 보다 바람직하다.Ti precipitates as a fine intermetallic compound phase and contributes to improvement of creep strength and tensile strength at high temperatures. In order to sufficiently obtain the effect, it is necessary to set the Ti content to 0.1% or more. However, if the Ti content is excessive, a large amount of intermetallic compound phase precipitates, resulting in lowering creep ductility and toughness. Therefore, the Ti content should be 2.5% or less. The Ti content is preferably 0.15% or more, more preferably 0.2% or more. The Ti content is preferably 2.4% or less, and more preferably 2.3% or less.

Al:0.2~2.0% Al: 0.2 to 2.0%

Al는, 용접 금속에 있어서도 Ti와 마찬가지로, 미세한 금속간 화합물상으로서 석출하고, 고온에서의 크리프 강도 및 인장 강도의 향상에 기여하는 원소이다. 그 효과를 충분히 얻기 위해서는, Al 함유량을 0.2% 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, Al 함유량이 과잉이 되면, 금속간 화합물상이 다량으로 석출하고, 오히려 크리프 연성 및 인성의 저하를 초래한다. 그 때문에, Al 함유량은 2.0% 이하로 한다. Al 함유량은, 0.25% 이상인 것이 바람직하고, 0.3% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또, Al 함유량은, 1.8% 이하인 것이 바람직하고, 1.6% 이하인 것이 보다 바람직하다.Al, as well as Ti, also precipitates as a fine intermetallic compound phase in a weld metal, and contributes to improvement of creep strength and tensile strength at high temperatures. In order to sufficiently obtain the effect, it is necessary to set the Al content to 0.2% or more. However, when the Al content is excessive, a large amount of the intermetallic compound phase precipitates, resulting in lowering creep ductility and toughness. Therefore, the Al content should be 2.0% or less. The Al content is preferably 0.25% or more, more preferably 0.3% or more. The Al content is preferably 1.8% or less, and more preferably 1.6% or less.

Mo:0~12.0% Mo: 0 to 12.0%

Mo는, 용접 금속에 있어서도 매트릭스로 고용하여, 고온에서의 크리프 강도 및 인장 강도를 향상시키는 작용을 갖는 원소이기 때문에, 함유시켜도 된다. 그러나, Mo를 과잉으로 함유시켜도 효과는 포화하고, 오히려 크리프 강도를 저하시키는 경우가 있다. 또한, 고가의 원소이기 때문에, 과잉으로 함유시키는 것은 코스트의 증대를 초래한다. 따라서, Mo를 함유시키는 경우에는, 그 함유량을 12.0% 이하로 한다. MO 함유량은, 11.0% 이하인 것이 바람직하고, 10.0% 이하인 것이 보다 바람직하다.Mo may also be contained in the weld metal because it is an element having an effect of improving the creep strength and tensile strength at high temperature by being solidified as a matrix. However, even if Mo is added excessively, the effect is saturated, and the creep strength may be lowered in some cases. Further, since it is an expensive element, excessive use of the element causes an increase in cost. Therefore, when Mo is contained, its content is set to 12.0% or less. The MO content is preferably 11.0% or less, and more preferably 10.0% or less.

또한, 상기의 효과를 얻고 싶은 경우는, MO 함유량을 0.01% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.03% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.In order to obtain the above effect, the MO content is preferably 0.01% or more, and more preferably 0.03% or more.

W:0~10.0% W: 0 to 10.0%

W는, 용접 금속에 있어서도 Mo와 마찬가지로, 매트릭스로 고용하여, 고온에서의 크리프 강도 및 인장 강도를 향상시키는 작용을 갖는 원소이기 때문에, 함유시켜도 된다. 그러나, W를 과잉으로 함유시켜도 효과는 포화하고, 오히려 크리프 강도를 저하시키는 경우가 있다. 또, 고가의 원소이기 때문에, 과잉으로 함유시키면 코스트의 증대를 초래한다. 따라서, W를 함유시키는 경우에는, 그 함유량을 10.0% 이하로 한다. W 함유량은, 9.0% 이하인 것이 바람직하고, 8.0% 이하인 것이 보다 바람직하다.W may be contained in the weld metal because it is an element having a function of improving the creep strength and tensile strength at high temperature by being solidified in a matrix as in the case of Mo. However, even if W is excessively contained, the effect is saturated and the creep strength may be lowered in some cases. In addition, since it is an expensive element, if it is contained in excess, it causes an increase in cost. Therefore, when W is contained, the content thereof is set to 10.0% or less. The W content is preferably 9.0% or less, and more preferably 8.0% or less.

또한, 상기의 효과를 얻고 싶은 경우는, W 함유량을 0.01% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.03% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.In order to obtain the above effect, the W content is preferably 0.01% or more, and more preferably 0.03% or more.

Nb:0~2.5% Nb: 0 to 2.5%

Nb는, 용접 금속에 있어서도 C 또는 N과 결합하여 미세한 탄화물 또는 탄질화물로서 입자 내에 석출, 또는, Ni와 결합하여 금속간 화합물상을 형성하고, 고온에서의 크리프 강도 향상에 기여하기 때문에, 함유시켜도 된다. 그러나, Nb 함유량이 과잉이 되면, 탄화물 및 탄질화물로서 다량으로 석출하고, 크리프 연성 및 인성의 저하를 초래한다. 따라서, Nb를 함유시키는 경우에는, 그 함유량을 2.5% 이하로 한다. Nb 함유량은, 2.3% 이하인 것이 바람직하고, 2.0% 이하인 것이 보다 바람직하다.Nb is also bonded to C or N in the weld metal to precipitate into fine grains as fine carbides or carbonitrides or to bind with Ni to form an intermetallic compound phase and to contribute to improvement of creep strength at high temperatures do. However, when the Nb content is excessive, a large amount of carbides and carbonitrides are precipitated to cause creep ductility and toughness to deteriorate. Therefore, when Nb is contained, its content is set to 2.5% or less. The Nb content is preferably 2.3% or less, and more preferably 2.0% or less.

또한, 상기의 효과를 얻고 싶은 경우는, Nb 함유량을 0.01% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.02% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.Further, when it is desired to obtain the above effect, the Nb content is preferably 0.01% or more, and more preferably 0.02% or more.

B:0~0.005% B: 0 to 0.005%

B는, 용접 금속의 크리프 강도의 향상에 유효한 원소이기 때문에, 함유시켜도 된다. 그러나, B 함유량이 과잉이 되면, 용접 중의 응고 균열 감수성이 현저하게 높아진다. 그 때문에, B 함유량은 0.005% 이하로 한다. B 함유량은, 0.004% 이하인 것이 바람직하고, 0.003% 이하인 것이 보다 바람직하다.B may be contained because it is an element effective for improving the creep strength of the weld metal. However, if the B content is excessive, the susceptibility to coagulation cracking during welding becomes remarkably high. Therefore, the B content should be 0.005% or less. The B content is preferably 0.004% or less, more preferably 0.003% or less.

또한, 상기의 효과를 얻고 싶은 경우는, B 함유량을 0.0001% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.0005% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.Further, when it is desired to obtain the above effect, the B content is preferably 0.0001% or more, and more preferably 0.0005% or more.

Fe:0~15.0% Fe: 0 to 15.0%

Fe는, Ni기 합금에 미량이라도 함유되면, 그 열간 가공성을 개선하는 효과를 갖는 원소이기 때문에, 용접 재료에 있어서도 함유시키고, 그 효과를 활용해도 된다. 그러나, Fe 함유량이 과잉이 되면, 용접 금속의 열팽창 계수가 커짐과 더불어, 내수증기 산화성도 열화한다. 따라서, Fe를 함유시키는 경우에는, 그 함유량을 15.0% 이하로 한다. Fe 함유량은, 10.0% 이하인 것이 바람직하고, 8.0% 이하인 것이 보다 바람직하다.Since Fe is an element having an effect of improving the hot workability, even if a trace amount of Fe is contained in the Ni-based alloy, the Fe may be contained in the welding material and the effect thereof may be utilized. However, if the Fe content is excessive, the thermal expansion coefficient of the weld metal becomes large, and the steam oxidation resistance also deteriorates. Therefore, when Fe is contained, the content thereof is set to 15.0% or less. The Fe content is preferably 10.0% or less, and more preferably 8.0% or less.

또한, 상기의 효과를 얻고 싶은 경우는, Fe 함유량을 0.01% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.02% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.In order to obtain the above effect, the Fe content is preferably 0.01% or more, and more preferably 0.02% or more.

N:0.02% 이하 N: 0.02% or less

N은, 용접 금속에 있어서 조직을 안정되게 하고, 크리프 강도를 향상시킴과 더불어, 고용하여 인장 강도의 확보에 기여하는 원소이다. 그러나, 과잉으로 함유 되면, 고온에서의 사용 중에 다량의 미세 질화물이 입자 내에 석출하여 크리프 연성 및 인성의 저하를 초래한다. 그 때문에, N 함유량은 0.02% 이하로 한다. N 함유량은, 0.018% 이하인 것이 바람직하고, 0.015% 이하인 것이 보다 바람직하다.N is an element contributing to securing the tensile strength by solidifying the weld metal, improving the creep strength, and solidifying it by employment. However, if it is contained in excess, a large amount of fine nitrides precipitate in the particles during use at a high temperature, resulting in creep ductility and deterioration of toughness. Therefore, the N content should be 0.02% or less. The N content is preferably 0.018% or less, and more preferably 0.015% or less.

또한, N의 함유량에 대해 특별히 하한을 설정할 필요는 없지만, 극단적으로 저감시키면 상안정성 향상의 효과가 얻기 어려워지고, 제조 코스트도 크게 상승한다. 그 때문에, N 함유량은, 0.0005% 이상인 것이 바람직하고, 0.0008% 이상인 것이 보다 바람직하다.In addition, it is not necessary to set a lower limit specifically for the content of N, but if it is extremely reduced, the effect of improving the phase stability becomes difficult to obtain, and the manufacturing cost also increases greatly. Therefore, the N content is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.0008% or more.

O:0.01% 이하O: not more than 0.01%

O(산소)는, 불순물로서 용접 재료 중에 포함되고, 그 함유량이 과잉이 되면 열간 가공성이 저하하고, 제조성의 열화를 초래한다. 이 때문에, O 함유량은 0.01% 이하로 한다. O 함유량은, 0.008% 이하인 것이 바람직하고, 0.005% 이하인 것이 보다 바람직하다. O (oxygen) is contained as an impurity in the welding material, and when the content is excessive, the hot workability deteriorates and the productivity is deteriorated. Therefore, the O content is set to 0.01% or less. The O content is preferably 0.008% or less, and more preferably 0.005% or less.

또한, O 함유량에 대해 특별히 하한을 설정할 필요는 없지만, 극단적인 저감은 제조 코스트의 상승을 초래한다. 그 때문에, O 함유량은, 0.0005% 이상인 것이 바람직하고, 0.0008% 이상인 것이 보다 바람직하다.In addition, it is not necessary to set a lower limit specifically for the O content, but extreme reduction leads to an increase in manufacturing cost. Therefore, the O content is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.0008% or more.

본 발명에 따른 Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조에 사용하는 용접 재료는, 상술의 각 원소를 포함하고, 잔부가 Ni 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖는 것이다.The welding material used in the production of the welded joint of the Ni-base heat-resisting alloy according to the present invention has the above-mentioned respective elements, and the remainder has the chemical composition of Ni and impurities.

5. 그 외5. Others

본 발명의 Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조 방법에서는, 상기 합금 모재에 열처리를 실시한 후, 용접한다. 용접 방법으로서는, 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, 가스 텅스텐 아크 용접, 가스 메탈 아크 용접, 피복 아크 용접 등을 이용할 수 있다.In the method for manufacturing a welded joint of a Ni-base heat-resistant alloy according to the present invention, the alloy base material is subjected to heat treatment and then welded. The welding method is not particularly limited, and for example, gas tungsten arc welding, gas metal arc welding, coated arc welding, or the like can be used.

본 발명에 따른 Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조에 사용하는 합금 모재 및 용접 재료의 형상 또는 치수에 대해서, 특별히 제한은 설정하지 않는다. 단, 본 발명에 따른 제조 방법은, 특별히, 두께가 30㎜ 이상의 합금 모재를 이용한 경우에 효과를 발휘한다. 따라서, 합금 모재의 두께는, 30㎜ 이상인 것이 바람직하다.There is no particular limitation on the shape or dimensions of the alloy base material and the welding material used in the production of the welded joint of the Ni-base heat-resistant alloy according to the present invention. However, the manufacturing method according to the present invention exerts an effect particularly when an alloy base material having a thickness of 30 mm or more is used. Therefore, the thickness of the alloy base material is preferably 30 mm or more.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited to these examples.

[실시예][Example]

표 1에 나타내는 화학 조성을 갖는 합금을 용해하여 잉곳을 제작했다. 상기 잉곳을 이용하여, 열간 단조에 의해 성형한 후, 용체화 열처리를 행하고, 두께 30㎜, 폭 50㎜, 길이 100㎜의 Ni기 내열합금판 A~E를 제작했다.An alloy having the chemical composition shown in Table 1 was dissolved to prepare an ingot. The ingot was formed by hot forging and then subjected to solution heat treatment to produce Ni-based heat resistant alloy plates A to E each having a thickness of 30 mm, a width of 50 mm and a length of 100 mm.

[표 1][Table 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

또한, 표 2에 나타내는 화학 조성을 갖는 합금을 용해하여 잉곳을 제작한 후, 열간 단조, 열간 압연 및 기계 가공에 의해, 외경 1.2㎜의 용접 재료 W~Z를 제작했다.In addition, ingots were produced by dissolving an alloy having the chemical composition shown in Table 2, followed by hot forging, hot rolling and machining to produce welding materials W to Z having an outer diameter of 1.2 mm.

[표 2][Table 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

고온에서의 사용을 모의하기 위해, Ni기 내열합금판을, 표 3에 나타내는 가열 유지 온도 및 가열 유지 시간으로 가열했다. 그 후, 시험 번호 A3 및 A23의 용접 조인트 이외는, 표 3에 나타내는 열처리 유지 온도, 열처리 유지 시간 및 평균 냉각 속도로 열처리를 행했다.In order to simulate the use at a high temperature, a Ni-base heat-resistant alloy plate was heated at a heating holding temperature and a heating holding time shown in Table 3. Thereafter, heat treatments were carried out at the heat treatment holding temperature, the heat treatment holding time and the average cooling rate shown in Table 3, except for the weld joints of Test Nos. A3 and A23.

[표 3][Table 3]

Figure pat00003
Figure pat00003

상술한 합금판의 길이 방향으로, 개선 각도 30°, 루트 두께 1㎜의 V개선을 가공했다. 그 후, 두께 50㎜, 폭 200㎜, 길이 200㎜의 JIS G 3160(2008)에 규정된 SM400B 강판 상에, JIS Z 3224(1999)에 규정된 피복 아크 용접봉 DNiCrFe-3을 이용하여, 주위를 구속 용접했다.V improvement was performed in the longitudinal direction of the above-described alloy plate with an improvement angle of 30 DEG and a root thickness of 1 mm. Thereafter, a covered arc welding electrode DNiCrFe-3 specified in JIS Z 3224 (1999) was applied to an SM400B steel plate specified in JIS G 3160 (2008) having a thickness of 50 mm, a width of 200 mm and a length of 200 mm, The welded joint was welded.

그 후, 상술한 용접 재료를 이용하여, TIG 용접에 의해, 개선 내에 입열 10~15kJ/㎝로 적층 용접을 행하고, 용접 조인트를 제작했다.Thereafter, the above-described welding material was used to perform lamination welding at an intake heat of 10 to 15 kJ / cm in the improvement by TIG welding to produce a welded joint.

(균열 관찰 시험)(Crack Observation Test)

얻어진 용접 조인트의 5개소로부터 채취한 시료의 횡단면을 경면 연마, 부식하고, 광학 현미경에 의해 세균 검사를 행하고, 용접 열영향부의 균열 유무를 조사했다. 그리고, 5개의 시료 중, 모든 시료에서 균열이 인정되지 않은 용접 조인트를 「○」, 1~3개의 시료에서 균열이 인정된 용접 조인트를 「△」로 하고, 「합격」으로 판정했다. 또, 4개 이상의 시료에서 균열이 인정된 용접 조인트를 「×」로 하고, 「불합격」으로 판정했다. 결과를 표 3에 나타낸다.The cross sections of the samples taken from the five places of the obtained weld joint were polished by mirror polishing and subjected to bacterial inspections by an optical microscope to investigate the presence or absence of cracks in the weld heat affected zone. A welded joint in which no cracks were recognized in all of the five samples was evaluated as &quot;? &Quot;, and a welded joint in which cracks were recognized in one to three samples as &quot;? &Quot; In addition, a weld joint in which cracks were recognized in four or more samples was evaluated as &quot; X &quot; The results are shown in Table 3.

표 3의 결과로부터 알 수 있듯이, 열처리 조건이 본 발명의 규정을 만족하는 시험 번호 A1, A2, A5~A7, A9~A15, A17, A18, A20~A22, A24~A28, B1, C2~C6, D1 및 E1의 용접 조인트는, 균열 관찰 시험의 결과가 합격이고, 두께가 30㎜여도, 건전한 용접 조인트가 얻어진 것을 알 수 있다.As can be seen from the results of Table 3, the test conditions A1, A2, A5 to A7, A9 to A15, A17, A18, A20 to A22, A24 to A28, B1, C2 to C6 , D1 and E1 weld joints, the result of the cracking test was satisfactory, and even if the thickness was 30 mm, a sound weld joint was obtained.

이에 대해서, 시험 번호 A3 및 A23의 용접 조인트는, 합금판에 열처리를 실시하지 않았기 때문에, 용접 열영향부에 균열이 발생했다.On the contrary, in the weld joints of Test Nos. A3 and A23, since the alloy plate was not subjected to the heat treatment, cracks occurred in the weld heat affected zone.

시험 번호 A4의 용접 조인트는, 용접 전에 실시한 열처리 유지 온도가 1000℃로 낮았기 때문에, 석출물의 재고용이 불충분하므로, 입자 내의 변형 저항이 높고, 또한, 입계 편석의 해소도 불충분했다. 그 때문에, 용접시에 용융선으로부터 조금 떨어진 위치에 용접 균열이 발생했다. In the weld joint of Test No. A4, the heat treatment holding temperature before welding was as low as 1000 占 폚, so that the deformation resistance in the grain was high and the resolution of grain boundary segregation was also insufficient. As a result, welding cracks occurred at a position slightly distant from the fusion line at the time of welding.

시험 번호 A19의 용접 조인트는, 열처리 유지 온도가 1300℃로 높았기 때문에, 입계의 국부 용융이 발생하고, 용접시에 그 부분이 개구하고, 균열이 발생한다. The welding joint of Test No. A19 has a high heat treatment holding temperature of 1300 deg. C, so local melting of the grain boundary occurs and the weld portion is opened and cracks occur at the time of welding.

시험 번호 A8 및 C1의 용접 조인트는, 열처리 유지 시간이, 본 발명에서 규정하는 범위를 밑돌았기 때문에, 석출물의 재고용 및 입계 편석의 해소가 불충분하고, 용접시에 용융선으로부터 조금 떨어진 위치에 용접 균열이 발생했다.The weld joints of Test Nos. A8 and C1 have a heat treatment holding time that is lower than the range specified in the present invention. Therefore, it is difficult to reuse the precipitates and to solve grain boundary segregation, Has occurred.

시험 번호 A16 및 C7의 용접 조인트는, 열처리 유지 시간이, 본 발명에서 규정하는 범위를 넘었기 때문에, 결정립의 조대화가 현저하고, 용접시, 용융선에 인접하는 부분에 액화 균열이 발생했다.The welding joints of Test Nos. A16 and C7 exceeded the range defined by the present invention because of the heat treatment holding time, so that crystal grains were remarkably coarsened and liquefaction cracks occurred in the portions adjacent to the fusion lines at the time of welding.

또, 시험 번호 A10의 용접 조인트는, 열처리에 있어서의 평균 냉각 속도가 50℃/h를 밑돌았기 때문에, 냉각 중에 석출물의 재석출 및 입계 편석이 발생했다. 그 때문에, 균열 관찰 시험의 결과가 합격이지만, 3개의 시료에서 용접 열영향부에 균열이 발생했다.Further, in the welded joint of Test No. A10, since the average cooling rate in the heat treatment was less than 50 占 폚 / h, precipitation of precipitates and grain boundary segregation occurred during cooling. Therefore, although the results of the cracking test were acceptable, cracks occurred in the weld heat affected zone in the three samples.

본 발명에 따른 제조 방법에 의하면, 화력발전용 보일러의 주증기관 또는 재열증기관 등의 고온 부재로서 장기 사용된 Ni기 내열합금을 이용하여, Ni기 내열합금 용접 조인트를 안정되어 얻을 수 있다.According to the manufacturing method of the present invention, it is possible to stably obtain a welded joint of a Ni-base heat-resisting alloy by using a Ni-base heat-resistant alloy which has been used for a long time as a high temperature member such as a main combustion engine or a reheated steam pipe of a boiler for thermal power generation.

Claims (11)

화학 조성이, 질량%로,
C:0.03~0.12%,
Si:1.0% 이하,
Mn:1.0% 이하,
P:0.015% 이하,
S:0.005% 이하,
Co:8.0~25.0%,
Cr:18.0~27.0%,
Ti:0.1~2.5%,
Al:0.2~2.0%,
B:0.0001~0.01%,
REM:0.001~0.5%,
N:0.02% 이하,
O:0.01% 이하,
Ca:0~0.05%,
Mg:0~0.05%,
Fe:0~15.0%,
Mo:0~12.0%,
W:0~10.0%,
Cu:0~4.0%,
Nb:0~2.5%,
V:0~0.5%,
잔부:Ni 및 불순물이며, 또한,
하기 (i)식 및 (ii)식을 만족하는 조건으로 사용된 합금 모재를,
하기 (iii)식 및 (iv)식을 만족하는 조건으로 열처리를 실시한 후, 용접하는, Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조 방법.
600≤TA≤850···(i)
1700≤TA×(1.0+logtA)···(ii)
1050≤TP≤1250···(iii)
-0.1×(TP/50-30)≤tP≤-0.1×(TP/10-145)···(iv)
단, 상기 식 중의 각 기호의 의미는 하기와 같다.
TA:사용시의 가열 유지 온도(℃)
tA:사용시의 가열 유지 시간(h)
TP:열처리 유지 온도(℃)
tP:열처리 유지 시간(h)
Chemical composition, in% by mass,
C: 0.03 to 0.12%,
Si: 1.0% or less,
Mn: 1.0% or less,
P: not more than 0.015%
S: 0.005% or less,
Co: 8.0 to 25.0%
Cr: 18.0 to 27.0%
Ti: 0.1 to 2.5%
0.2 to 2.0% of Al,
B: 0.0001 to 0.01%
REM: 0.001-0.5%,
N: 0.02% or less,
O: 0.01% or less,
Ca: 0 to 0.05%,
Mg: 0 to 0.05%,
Fe: 0 to 15.0%
Mo: 0 to 12.0%,
W: 0 to 10.0%,
Cu: 0 to 4.0%,
Nb: 0 to 2.5%,
V: 0 to 0.5%,
The remainder is Ni and impurities,
The alloy base material used under the conditions satisfying the following expressions (i) and (ii)
Heat-treatment is performed under the conditions satisfying the following expressions (iii) and (iv), and then the weld is welded.
600? T? A? 850 (i)
1700≤T A × (1.0 + logt A ) ··· (ii)
1050≤T P ≤1250 ··· (iii)
-0.1 × (T P / 50-30) ≤t P ≤-0.1 × (T P / 10-145) ··· (iv)
The meanings of the symbols in the above formula are as follows.
T A : Heating holding temperature (° C)
t A : Heating holding time at the time of use (h)
T P : Heat treatment holding temperature (캜)
t P : heat treatment holding time (h)
청구항 1에 있어서,
상기 합금 모재의 화학 조성이, 질량%로,
Ca:0.0001~0.05%,
Mg:0.0001~0.05%,
Fe:0.01~15.0%,
Mo:0.01~12.0%,
W:0.01~10.0%,
Cu:0.01~4.0%,
Nb:0.01~2.5%, 및
V:0.01~0.5%,
로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는, Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the chemical composition of the alloy base material is, by mass%
Ca: 0.0001 to 0.05%
Mg: 0.0001 to 0.05%
Fe: 0.01 to 15.0%
Mo: 0.01 to 12.0%
W: 0.01 to 10.0%
0.01 to 4.0% of Cu,
0.01 to 2.5% Nb, and
V: 0.01 to 0.5%,
Based alloy welded joint according to any one of claims 1 to 3,
청구항 1에 있어서,
상기 열처리에 있어서, 냉각 과정에 있어서의 500℃까지의 평균 냉각 속도가 50℃/h 이상인, Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the average cooling rate up to 500 캜 in the cooling process is 50 캜 / h or more in the heat treatment.
청구항 2에 있어서,
상기 열처리에 있어서, 냉각 과정에 있어서의 500℃까지의 평균 냉각 속도가 50℃/h 이상인, Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조 방법.
The method of claim 2,
Wherein the average cooling rate up to 500 캜 in the cooling process is 50 캜 / h or more in the heat treatment.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열처리는, 적어도 피용접부로부터 30㎜ 이내의 범위 전체에 실시하는, Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조 방법.
The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the heat treatment is performed at least within a range of 30 mm from the welded portion.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
화학 조성이, 질량%로,
C:0.06~0.15%,
Si:1.0% 이하,
Mn:1.0% 이하,
P:0.01% 이하,
S:0.005% 이하,
Co:8.0~25.0%,
Cr:18.0~27.0%,
Ti:0.1~2.5%,
Al:0.2~2.0%,
Mo:0~12.0%,
W:0~10.0%,
Nb:0~2.5%,
B:0~0.005%,
Fe:0~15.0%,
N:0.02% 이하,
O:0.01% 이하,
잔부:Ni 및 불순물인 용접 재료를 사용하여 용접하는, Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조 방법.
The method according to any one of claims 1 to 4,
Chemical composition, in% by mass,
C: 0.06 to 0.15%
Si: 1.0% or less,
Mn: 1.0% or less,
P: 0.01% or less,
S: 0.005% or less,
Co: 8.0 to 25.0%
Cr: 18.0 to 27.0%
Ti: 0.1 to 2.5%
0.2 to 2.0% of Al,
Mo: 0 to 12.0%,
W: 0 to 10.0%,
Nb: 0 to 2.5%,
B: 0 to 0.005%,
Fe: 0 to 15.0%
N: 0.02% or less,
O: 0.01% or less,
The remainder is a method of manufacturing a welded joint of a Ni-base heat-resistant alloy to be welded using a welding material which is Ni and impurities.
청구항 5에 있어서,
화학 조성이, 질량%로,
C:0.06~0.15%,
Si:1.0% 이하,
Mn:1.0% 이하,
P:0.01% 이하,
S:0.005% 이하,
Co:8.0~25.0%,
Cr:18.0~27.0%,
Ti:0.1~2.5%,
Al:0.2~2.0%,
Mo:0~12.0%,
W:0~10.0%,
Nb:0~2.5%,
B:0~0.005%,
Fe:0~15.0%,
N:0.02% 이하,
O:0.01% 이하,
잔부:Ni 및 불순물인 용접 재료를 사용하여 용접하는, Ni기 내열합금 용접 조인트의 제조 방법.
The method of claim 5,
Chemical composition, in% by mass,
C: 0.06 to 0.15%
Si: 1.0% or less,
Mn: 1.0% or less,
P: 0.01% or less,
S: 0.005% or less,
Co: 8.0 to 25.0%
Cr: 18.0 to 27.0%
Ti: 0.1 to 2.5%
0.2 to 2.0% of Al,
Mo: 0 to 12.0%,
W: 0 to 10.0%,
Nb: 0 to 2.5%,
B: 0 to 0.005%,
Fe: 0 to 15.0%
N: 0.02% or less,
O: 0.01% or less,
The remainder is a method of manufacturing a welded joint of a Ni-base heat-resistant alloy to be welded using a welding material which is Ni and impurities.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법을 이용하여 얻어지는, Ni기 내열합금 용접 조인트.A welded joint of a heat-resistant Ni-base alloy obtained by using the manufacturing method according to any one of claims 1 to 4. 청구항 5에 기재된 제조 방법을 이용하여 얻어지는, Ni기 내열합금 용접 조인트.A welded joint of a heat-resistant Ni-base alloy obtained by using the manufacturing method according to claim 5. 청구항 6에 기재된 제조 방법을 이용하여 얻어지는, Ni기 내열합금 용접 조인트.A welded joint of a heat-resistant Ni-base alloy obtained by using the manufacturing method according to claim 6. 청구항 7에 기재된 제조 방법을 이용하여 얻어지는, Ni기 내열합금 용접 조인트.A welded joint of a heat-resistant Ni-base alloy obtained by the manufacturing method according to claim 7.
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