JPH01122694A - Ｎｉ基耐熱合金の溶接用溶加材 - Google Patents
Ｎｉ基耐熱合金の溶接用溶加材Info
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- JPH01122694A JPH01122694A JP28188987A JP28188987A JPH01122694A JP H01122694 A JPH01122694 A JP H01122694A JP 28188987 A JP28188987 A JP 28188987A JP 28188987 A JP28188987 A JP 28188987A JP H01122694 A JPH01122694 A JP H01122694A
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- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550°C
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- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は高温で作動する原子力発電プラントなどに用い
られるＮｉ基耐熱合金の溶接用溶加材に関する。
られるＮｉ基耐熱合金の溶接用溶加材に関する。
例えばガスタービン、化学プラントおよび高温ガス冷却
型原子力発電プラントなど６００〜１０００℃の高温で
稼動する各種装置の構成部材には耐熱合金が用いられて
いる。耐熱合金はＦｅ基＋ Ｎｉ基およびＣｏ基合金な
どが知られており、上記の装置などは主としてＮｉを基
とする耐熱合金が使われることが多く、例えば高温ガス
冷却型原子力発電プラントに用いられる１基耐熱合金に
商品名ハステロイＸがある。その代表的な合金組成を第
１表に示す。
型原子力発電プラントなど６００〜１０００℃の高温で
稼動する各種装置の構成部材には耐熱合金が用いられて
いる。耐熱合金はＦｅ基＋ Ｎｉ基およびＣｏ基合金な
どが知られており、上記の装置などは主としてＮｉを基
とする耐熱合金が使われることが多く、例えば高温ガス
冷却型原子力発電プラントに用いられる１基耐熱合金に
商品名ハステロイＸがある。その代表的な合金組成を第
１表に示す。
第１表
重量％
このハステロイＸ合金を用いて装置を構成する際には溶
接を伴うのが普通である。溶接方法はタングステン電極
イナートガスアーク溶接法（略称ＴＩＧ）や合金電極イ
ナートガスアーク溶接法（略称ＭＩＧ）が用いられ、溶
接時に溶融しながら溶接部に合金を添加し、溶接後の強
度を保持するための溶加材を必要とする。この溶加材に
関して一般にハステロイＸ合金の溶接に対してはＡ＋ｗ
ｅｒｃａｎＷｅｌｄｉｎｇ ５ｏｃｉｅｔｙ（Ａ Ｗ
Ｓ ）で定められた規格Ａ５・１４Ｅ ＲＮｉＣｒＭｏ
−２が広く使われており、その化学成分を第２表に示
す。
接を伴うのが普通である。溶接方法はタングステン電極
イナートガスアーク溶接法（略称ＴＩＧ）や合金電極イ
ナートガスアーク溶接法（略称ＭＩＧ）が用いられ、溶
接時に溶融しながら溶接部に合金を添加し、溶接後の強
度を保持するための溶加材を必要とする。この溶加材に
関して一般にハステロイＸ合金の溶接に対してはＡ＋ｗ
ｅｒｃａｎＷｅｌｄｉｎｇ ５ｏｃｉｅｔｙ（Ａ Ｗ
Ｓ ）で定められた規格Ａ５・１４Ｅ ＲＮｉＣｒＭｏ
−２が広く使われており、その化学成分を第２表に示
す。
第１表と比較すれば明らかなように、溶加材の組成もハ
ステロイＸとほとんど同じであるが、溶接割れを防ぐた
め溶加材の方はＣｕの含有量にとくに制限を加えている
。このほかＡＷＳ規格には定められていないが、実際に
は溶加材を溶製するときに加える脱酸剤や大気などから
混入する不可避不純物が含まれており、その種類と含有
量は本発明者らの分析例によれば次のごとくである。
ステロイＸとほとんど同じであるが、溶接割れを防ぐた
め溶加材の方はＣｕの含有量にとくに制限を加えている
。このほかＡＷＳ規格には定められていないが、実際に
は溶加材を溶製するときに加える脱酸剤や大気などから
混入する不可避不純物が含まれており、その種類と含有
量は本発明者らの分析例によれば次のごとくである。
Ａｆ ： ０．４５％、 Ｔｉ ： ０．１０％、 Ｍ
ｇ ： Ｔｒａｃｅ。
ｇ ： Ｔｒａｃｅ。
○： ０．０５％、Ｎ：０．０６％
ハステロイＸ合金は元来高強度を有する材料であるから
、この溶加材を用いてＴＩＧまたはＭＩＧにより溶接し
た部材の溶接部も室温の引張試験などについては十分な
強さをもっている。
、この溶加材を用いてＴＩＧまたはＭＩＧにより溶接し
た部材の溶接部も室温の引張試験などについては十分な
強さをもっている。
しかしながら前述のような６００〜１０００ ｔの高温
で作動する機器は長時間の使用に際して、小さな外力に
よる構成部材の変形が刻々に進行して遂には破断に至る
という周知のクリープ現象に対して溶接部の満足すべき
強度が得られないという問題がある。すなわち、前に述
べたハステロイＸ合金とその溶加材を用いて、ＴＩＣま
たはＭＩＧ溶接した溶接金属や溶接継手の高温クリープ
強度は母材に比べて弱く、しかもクリープ破断の延性が
著しく低いため、高温強度の信頼性が十分でない。
で作動する機器は長時間の使用に際して、小さな外力に
よる構成部材の変形が刻々に進行して遂には破断に至る
という周知のクリープ現象に対して溶接部の満足すべき
強度が得られないという問題がある。すなわち、前に述
べたハステロイＸ合金とその溶加材を用いて、ＴＩＣま
たはＭＩＧ溶接した溶接金属や溶接継手の高温クリープ
強度は母材に比べて弱く、しかもクリープ破断の延性が
著しく低いため、高温強度の信頼性が十分でない。
例えば９００℃、応力４．５ ｋｇ／ ｍ ”における
クリープ試験を行なったとき、クリープ破断時間は１０
０〜３００ｈｒ、破断伸びは１〜７％程度という低い値
しか得られない。とくに管の継手の場合は溶接金属が周
囲の母材のクリープ変形に引張られて、極めて短時間に
限界破断伸びに到達してしまうため、クリープ破断時間
は継手のないものに比べて１７２〜１／１０も短かくな
ることがある。
クリープ試験を行なったとき、クリープ破断時間は１０
０〜３００ｈｒ、破断伸びは１〜７％程度という低い値
しか得られない。とくに管の継手の場合は溶接金属が周
囲の母材のクリープ変形に引張られて、極めて短時間に
限界破断伸びに到達してしまうため、クリープ破断時間
は継手のないものに比べて１７２〜１／１０も短かくな
ることがある。
この原因について本発明者らは検討した結果前述のＡＷ
Ｓ規格に定められていない溶加材の不可避不純物の挙動
に基づくものであることが判明した。このことは溶接金
属の顕微鏡組織の観察からも明らかであり、溶接金属は
耐熱合金が局部的に一旦溶解して凝固しただけの組織を
呈して凝固方向に沿って成長した柱状晶からなっており
、その結晶粒界に不純物が濃縮して偏在し、ここが高温
でと（に脆弱化するためにクリープ強度のみならず、ク
リープ破断時の伸びも著しく小さくなり溶接継手の信頼
性を低下させるのである。したがって溶接部の高温クリ
ープ強度を向上させるためには溶加材に混入する不純物
含有量を抑制する必要がある。
Ｓ規格に定められていない溶加材の不可避不純物の挙動
に基づくものであることが判明した。このことは溶接金
属の顕微鏡組織の観察からも明らかであり、溶接金属は
耐熱合金が局部的に一旦溶解して凝固しただけの組織を
呈して凝固方向に沿って成長した柱状晶からなっており
、その結晶粒界に不純物が濃縮して偏在し、ここが高温
でと（に脆弱化するためにクリープ強度のみならず、ク
リープ破断時の伸びも著しく小さくなり溶接継手の信頼
性を低下させるのである。したがって溶接部の高温クリ
ープ強度を向上させるためには溶加材に混入する不純物
含有量を抑制する必要がある。
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目
的はハステロイＸなどＮ１基耐熱合金の溶接に用いられ
、高温クリープ強度およびクリープ破断延性にすぐれた
溶接金属や溶接継手を得ることができる溶加材を提供す
ることにある。
的はハステロイＸなどＮ１基耐熱合金の溶接に用いられ
、高温クリープ強度およびクリープ破断延性にすぐれた
溶接金属や溶接継手を得ることができる溶加材を提供す
ることにある。
Ｃ問題点を解決するための手段〕
本発明は
Ｃ： ０．ｏｓ〜０．１５％
ｓｉ ： １． ｏに以下
Ｍｎ：１．０％以下
Ｃｒ ： ２０．５〜２３．０％
Ｃｏ ： ０．１％以下
Ｆｅ ｓ １７．０〜２０．０％
Ｍｏ ： ８．０〜１０．０％
Ｗ７０．２〜１．０％
Ｃｕ ： ０．５％以下
Ｂ ： ０．００３〜０．０１％
を含有し、さらに不可避不純物として
ＡＺ ： ０．１％以下
Ｔｉ ： ０．００５ 〜０．０５％
Ｍｇ ： ０．００５〜０．０５％
ｐ：０．ｏ４％以下
Ｓ：０．０３％以下
０ ： ０．０１％以下
Ｎ ： ０．０１％以下
を含み、残部Ｎｉからなる組成を有するＮｉ基耐熱合金
の溶接用溶加材である。
の溶接用溶加材である。
本発明の溶接用溶加材は上記のごとく、ＡＷＳ規格材料
を基本とし、これに高温クリープ強度を増す元素の添加
およびとくに溶製時に残存または混入する不可避不純物
の含有量を少なくしたために、溶接金属の結晶粒界に凝
集して高温状態で結晶間の結合力を弱めるように作用す
るこれら不純物の挙動が抑制され、溶接金属および溶接
継手の高温クリープ強度が向上し、耐熱合金本来の特性
を実現することが可能となる。
を基本とし、これに高温クリープ強度を増す元素の添加
およびとくに溶製時に残存または混入する不可避不純物
の含有量を少なくしたために、溶接金属の結晶粒界に凝
集して高温状態で結晶間の結合力を弱めるように作用す
るこれら不純物の挙動が抑制され、溶接金属および溶接
継手の高温クリープ強度が向上し、耐熱合金本来の特性
を実現することが可能となる。
以下本発明を実施例に基づき説明する。
本発明者らは溶加材合金の組成を決定するに当たり、は
じめに前述のＡＷＳ規格の合金成分を見直したが、主成
分と見られる元素のうち、Ｃ，Ｓｉ。
じめに前述のＡＷＳ規格の合金成分を見直したが、主成
分と見られる元素のうち、Ｃ，Ｓｉ。
Ｃｒ、 Ｆｅ、 Ｍ０． ＷおよびＣｕについてはなん
ら問題がなかったのでそのまま変更することなくその説
明を省略するがただ一例としてＭｎに関する検討結果を
後述する。さらに主成分元素のＣｏについてのみ含有量
を変え、また高温クリープ強度を増す元素としてＢを追
加した。とくに重要なことはＭ、 Ｔｉ。
ら問題がなかったのでそのまま変更することなくその説
明を省略するがただ一例としてＭｎに関する検討結果を
後述する。さらに主成分元素のＣｏについてのみ含有量
を変え、また高温クリープ強度を増す元素としてＢを追
加した。とくに重要なことはＭ、 Ｔｉ。
Ｍｇ、 ０などＡＷＳ規格に定められていない不可避不
純物の適正範囲を決定することにあるが、同時にＰ、Ｓ
についても検討を加えた。したがって本実施例では溶接
金属に対する溶加材構成元素が高温クリープ強度に与え
る影響の観点から、重要と見做される元素およびＡＷＳ
規格とは異なる元素を主体として行なった実験結果を述
べる。
純物の適正範囲を決定することにあるが、同時にＰ、Ｓ
についても検討を加えた。したがって本実施例では溶接
金属に対する溶加材構成元素が高温クリープ強度に与え
る影響の観点から、重要と見做される元素およびＡＷＳ
規格とは異なる元素を主体として行なった実験結果を述
べる。
この実験は上記の主成分を含むＮ１基合金に対称となる
各元素の添加範囲を変えてそれぞれ２０ロツトを溶製し
て溶加材を作製し、これを用いてハステロイＸ合金のＴ
ＩＧ溶接を行ない、得られた試料の溶接割れ試験、溶接
継手曲げ試験およびクリープ試験を行なった。ここでは
溶加材に含まれる各種元素の含有量（重量％）とクリー
プ破断時間との関係をいずれも温度９００℃、応力４．
５ｋｇ／ｍ”の条件で求めた線図として第１図〜第１０
図に示した。なおこれら各図には元素含有量（Ｘ）とク
リープ破断時間（Ｙ）がＹ−ＡＸ＋Ｂなる関係をもつと
して求めた相関係数を付記しである。
各元素の添加範囲を変えてそれぞれ２０ロツトを溶製し
て溶加材を作製し、これを用いてハステロイＸ合金のＴ
ＩＧ溶接を行ない、得られた試料の溶接割れ試験、溶接
継手曲げ試験およびクリープ試験を行なった。ここでは
溶加材に含まれる各種元素の含有量（重量％）とクリー
プ破断時間との関係をいずれも温度９００℃、応力４．
５ｋｇ／ｍ”の条件で求めた線図として第１図〜第１０
図に示した。なおこれら各図には元素含有量（Ｘ）とク
リープ破断時間（Ｙ）がＹ−ＡＸ＋Ｂなる関係をもつと
して求めた相関係数を付記しである。
以下各元素の適切な含有量について第１図〜第１０図の
順にしたがって述べる。第１図はＢに関する線図であり
、Ｂは高温クリープ強度を高める元素として有効であり
、本発明者らの別途発明になる特開昭５９−６６９９４
号公報では範囲を０．００３〜０．０１５％と開示して
いるが、この場合も０．００３％以上含むことによりク
リープ破断時間は５００％以上に達し、一方その後の研
究によって溶接継手の曲げ試験において、０．０５Ｚｒ
＋０．３９Ｂ ＋０．１１Ｐ ＋０．００４Ｓ≦３３ｐ
ｐ＋ｗという関係を満足すれば溶接金属の割れは生じな
いことが確かめられた。この式でＺｒ。
順にしたがって述べる。第１図はＢに関する線図であり
、Ｂは高温クリープ強度を高める元素として有効であり
、本発明者らの別途発明になる特開昭５９−６６９９４
号公報では範囲を０．００３〜０．０１５％と開示して
いるが、この場合も０．００３％以上含むことによりク
リープ破断時間は５００％以上に達し、一方その後の研
究によって溶接継手の曲げ試験において、０．０５Ｚｒ
＋０．３９Ｂ ＋０．１１Ｐ ＋０．００４Ｓ≦３３ｐ
ｐ＋ｗという関係を満足すれば溶接金属の割れは生じな
いことが確かめられた。この式でＺｒ。
Ｐ、Ｓを全（含有しない場合にはＢは０．０８％まで許
容できることになり、また溶接時に酸化によって約２０
％失われることも考慮して０．０１％とするのがよい。
容できることになり、また溶接時に酸化によって約２０
％失われることも考慮して０．０１％とするのがよい。
すなわちＢの有効範囲は０．００３〜０．０１％である
。
。
第２図はＧｏに関する線図であり、第２図ではＧ。
含有量が多くなる程クリープ破断時間は短かいが、相関
係数が−０，０８１６ｊ、かないので、はとんど影響を
及ぼすことがないと言える。しかし前に述べた高温ガス
冷却型原子炉用としてこの合金を使用するときは、半減
期の長いＧｏを含んでいると、放射化されたＧｏが原子
炉系統内を酸化物などとともに循環し、定期検査時など
に作業環境の放射能レベルを高めるのでＣｏは無い方が
よい、この点を考慮してＡＷＳ規格はＧｏの範囲を０．
５〜２．５％としているが本発明では０．１％以下とし
た。０．１％以下としたのはＣｏは元来Ｎｉ原材料に２
〜３％程度は含まれているものであり、精錬によって旧
純度をあげても工業的に得られる低ＣｏＮ１原料のＣｏ
濃度は０．１％程度となるからである。また溶加材の原
料としては比較的純度の高いＮｉを用いても経済的に成
り立つということもある。なお原子炉以外の高温機器に
対してはＧｏ含有量は０．１％以下でもそれ以上でもよ
い。
係数が−０，０８１６ｊ、かないので、はとんど影響を
及ぼすことがないと言える。しかし前に述べた高温ガス
冷却型原子炉用としてこの合金を使用するときは、半減
期の長いＧｏを含んでいると、放射化されたＧｏが原子
炉系統内を酸化物などとともに循環し、定期検査時など
に作業環境の放射能レベルを高めるのでＣｏは無い方が
よい、この点を考慮してＡＷＳ規格はＧｏの範囲を０．
５〜２．５％としているが本発明では０．１％以下とし
た。０．１％以下としたのはＣｏは元来Ｎｉ原材料に２
〜３％程度は含まれているものであり、精錬によって旧
純度をあげても工業的に得られる低ＣｏＮ１原料のＣｏ
濃度は０．１％程度となるからである。また溶加材の原
料としては比較的純度の高いＮｉを用いても経済的に成
り立つということもある。なお原子炉以外の高温機器に
対してはＧｏ含有量は０．１％以下でもそれ以上でもよ
い。
第３図はＭに関する線図である０通常ハステロイＸ合金
を溶製するとき酸化性の高いＭを脱酸剤として用いるた
めに、合金中にＭが残存するのを避けることができず、
０．５％前後含有されるのが普通である。しかし第３図
のようにクリープ特性にとってＭの量は少ない程好まし
い。とくに酸化ボテンシアルの低いＨｅ冷却の高温ガス
炉ではＭによって選択的な内部酸化を受けるという点か
らもりの少ない方がよい。Ｍは脱酸剤として必要な元素
であるが合金中の残存量をできる限り少なくするよう、
第３図の関係からクリープ破断時間が５００％以上とな
る０、１％を最大許容値とする。
を溶製するとき酸化性の高いＭを脱酸剤として用いるた
めに、合金中にＭが残存するのを避けることができず、
０．５％前後含有されるのが普通である。しかし第３図
のようにクリープ特性にとってＭの量は少ない程好まし
い。とくに酸化ボテンシアルの低いＨｅ冷却の高温ガス
炉ではＭによって選択的な内部酸化を受けるという点か
らもりの少ない方がよい。Ｍは脱酸剤として必要な元素
であるが合金中の残存量をできる限り少なくするよう、
第３図の関係からクリープ破断時間が５００％以上とな
る０、１％を最大許容値とする。
第４図はＴｉに関する線図である。 Ｔｉもその酸化力
を利用して脱酸剤として用いられるので合金中に残存す
るのは避けられない元素であるが、これはＭと異なり、
第４図のように含有量の増加とともにクリープ特性を向
上させる傾向を有するので上限の設定はクリープ特性だ
けからはとくに決める必要はない。しかしＴＩ含有量が
多くなるとＭと同様内部酸化を受けるという問題がある
のでその点を考慮して、クリープ破断時間が５００ｈを
超え、内部酸化が顕著に現われない両者の兼ね合いによ
って０．００５％〜０．０５％の範囲とする。またＴｉ
をこの程度含むことによって溶接割れの低減と溶接継手
の曲げ延性向上に寄与するという効果もある。
を利用して脱酸剤として用いられるので合金中に残存す
るのは避けられない元素であるが、これはＭと異なり、
第４図のように含有量の増加とともにクリープ特性を向
上させる傾向を有するので上限の設定はクリープ特性だ
けからはとくに決める必要はない。しかしＴＩ含有量が
多くなるとＭと同様内部酸化を受けるという問題がある
のでその点を考慮して、クリープ破断時間が５００ｈを
超え、内部酸化が顕著に現われない両者の兼ね合いによ
って０．００５％〜０．０５％の範囲とする。またＴｉ
をこの程度含むことによって溶接割れの低減と溶接継手
の曲げ延性向上に寄与するという効果もある。
第５図はＭｎに関する線図である。Ｍｎは主成分の一つ
と見られる元素の一つで含有量はＡＷＳ規格のままでよ
いが、影響力の大きい元素であるから、−例として他の
元素と同様に含有量とクリープ破断時間の関係を主成分
の検討の過程で得られた結果として図示したものである
。第５図のごとく含有量の多い方がクリープ特性が低下
し、クリープ破断の絞りも小さく、相関係数が大きい、
Ｍｎは耐酸化性に寄与する元素であるが多過ぎるとク
リープ特性が悪くなるので、クリープ特性を重視すると
きは、０．８％以下にすることが望ましい。
と見られる元素の一つで含有量はＡＷＳ規格のままでよ
いが、影響力の大きい元素であるから、−例として他の
元素と同様に含有量とクリープ破断時間の関係を主成分
の検討の過程で得られた結果として図示したものである
。第５図のごとく含有量の多い方がクリープ特性が低下
し、クリープ破断の絞りも小さく、相関係数が大きい、
Ｍｎは耐酸化性に寄与する元素であるが多過ぎるとク
リープ特性が悪くなるので、クリープ特性を重視すると
きは、０．８％以下にすることが望ましい。
第６図はＭｇに関する線図である。？１ｇは脱酸剤およ
び脱硫剤として加えることにより微量のＳ、。
び脱硫剤として加えることにより微量のＳ、。
やＮを低減させるのに極めて有効な元素であって溶加材
の溶製には不可欠であるが、第６図に示すように含有量
が多くなるとクリープ特性は低下する傾向にある。しか
し、相関係数が−０，１４７７と小さいのでほとんど影
響はないとみてよい、またＭｇが多い方が溶接割れが少
なく溶接継手の曲げ延性は良好になるが、含有量が０．
０５％を超えると溶接時の湯漬れが悪くなるということ
もあるのでＭｇについては最大許容量を０．０５％とし
、最低許容量はＭｇによる脱酸、脱硫が十分に行なわれ
たことを示す量として０．００５％とする。
の溶製には不可欠であるが、第６図に示すように含有量
が多くなるとクリープ特性は低下する傾向にある。しか
し、相関係数が−０，１４７７と小さいのでほとんど影
響はないとみてよい、またＭｇが多い方が溶接割れが少
なく溶接継手の曲げ延性は良好になるが、含有量が０．
０５％を超えると溶接時の湯漬れが悪くなるということ
もあるのでＭｇについては最大許容量を０．０５％とし
、最低許容量はＭｇによる脱酸、脱硫が十分に行なわれ
たことを示す量として０．００５％とする。
第７図はＰ、第８図はＳに関する線図である。
ｐ、ｓは通常金属材料では特別な効果を期待する場合の
ほかは、むしろ有害な元素として材料規格に適正な範囲
を規定するものであり、ＡＷＳ規格にも定められている
が、本発明ではとくに不可避不純物の影響を重視したこ
とから、Ｐ、Ｓについて第７図、第８図を求めたもので
ある。その結果Ｐは第７図のように含有量の増加ととも
にクリープ特性は向上し、Ｓはこれとは逆に含有量が増
すとクリープ特性は低下する傾向を示す。しかし、Ｐの
含有によってクリープ強度が高くなる反面溶接継手の曲
げ延性が劣化する点を考慮してＰの最大許容量はＡＷＳ
規格と同じ０．０４％とし、Ｓの方も最大許容量をＡＷ
Ｓ規格と同じ０．０３％とするが、その範囲内でなるべ
く少なくする方がクリープ強度に対しては有利となる。
ほかは、むしろ有害な元素として材料規格に適正な範囲
を規定するものであり、ＡＷＳ規格にも定められている
が、本発明ではとくに不可避不純物の影響を重視したこ
とから、Ｐ、Ｓについて第７図、第８図を求めたもので
ある。その結果Ｐは第７図のように含有量の増加ととも
にクリープ特性は向上し、Ｓはこれとは逆に含有量が増
すとクリープ特性は低下する傾向を示す。しかし、Ｐの
含有によってクリープ強度が高くなる反面溶接継手の曲
げ延性が劣化する点を考慮してＰの最大許容量はＡＷＳ
規格と同じ０．０４％とし、Ｓの方も最大許容量をＡＷ
Ｓ規格と同じ０．０３％とするが、その範囲内でなるべ
く少なくする方がクリープ強度に対しては有利となる。
第９図はＯに関する線図である。０は溶加材の溶製中に
大気から浸入する不可避不純物であり、溶接金属の結晶
粒界に酸化物の形となって集まり、結晶粒界の高温強度
を弱くするので当然のことながら第９図のようにその含
有量が多い程クリープ特性は低下する。したがってＡＷ
Ｓ規格には定められていないＯの最大許容量を決めるこ
とは重要であり、第９図からクリープ破断時間５００ｈ
以上を得るためには０．０１％とする。
大気から浸入する不可避不純物であり、溶接金属の結晶
粒界に酸化物の形となって集まり、結晶粒界の高温強度
を弱くするので当然のことながら第９図のようにその含
有量が多い程クリープ特性は低下する。したがってＡＷ
Ｓ規格には定められていないＯの最大許容量を決めるこ
とは重要であり、第９図からクリープ破断時間５００ｈ
以上を得るためには０．０１％とする。
第１０図はＮに関する線図である。Ｎも０と同様の意味
をもつ不可避不純物であり、含有量の限界値を定めるこ
とは重要である。ただＮについてはクリープ強度を高め
るためには、例えばステンレス鋼などでは固溶強化元素
としてむしろ積極的に添加することがあるという従来知
られた技術もあるが、本発明の溶加材においては第１０
図に示したようにＮ含有量の増加とともにクリープ特性
は低下する傾向にあり、かなり高い相関係数をもって少
ない方がよいということがわかった。このことはＮも０
の場合と同様溶接金属の結晶粒界に偏析して高温強度を
低下させるように挙動することを意味する。したがって
Ｎの含有量も少ない程よいが第１０図の関係からクリー
プ破断時間５００ｈ以上とするためのＮの最大許容量は
０．０１％とすべきである。
をもつ不可避不純物であり、含有量の限界値を定めるこ
とは重要である。ただＮについてはクリープ強度を高め
るためには、例えばステンレス鋼などでは固溶強化元素
としてむしろ積極的に添加することがあるという従来知
られた技術もあるが、本発明の溶加材においては第１０
図に示したようにＮ含有量の増加とともにクリープ特性
は低下する傾向にあり、かなり高い相関係数をもって少
ない方がよいということがわかった。このことはＮも０
の場合と同様溶接金属の結晶粒界に偏析して高温強度を
低下させるように挙動することを意味する。したがって
Ｎの含有量も少ない程よいが第１０図の関係からクリー
プ破断時間５００ｈ以上とするためのＮの最大許容量は
０．０１％とすべきである。
以上本発明の溶加材の組成範囲を決めるための実験結果
に基づいてとくにＡＷＳ規格に定められていない原料や
溶製中の周囲雰囲気から混入してくる不可避不純物、な
かでも結晶粒界に集まって結晶間の結合力を弱め、高温
クリープ強度を低下させるＯ、Ｎの適正な許容量を決定
したことが本発明溶加材について最も大きな特徴と言う
ことができる。
に基づいてとくにＡＷＳ規格に定められていない原料や
溶製中の周囲雰囲気から混入してくる不可避不純物、な
かでも結晶粒界に集まって結晶間の結合力を弱め、高温
クリープ強度を低下させるＯ、Ｎの適正な許容量を決定
したことが本発明溶加材について最も大きな特徴と言う
ことができる。
ハステロイＸ合金などＮｉ基耐熱合金の溶接に用いる溶
加材は従来ＡＷＳ規格のものを用いていたが、ＡＷＳ規
格材は短時間の引張強度は良好であっても溶接部の高温
強度まで考慮されたものではないから、例えば高温ガス
冷却型原子炉など構造物の構成部材の溶接に適用したと
き、高温クリープ特性が十分でなく、これら装置を高温
長時間使用するには信親性に欠けるものであったのに対
し、本発明の溶加材は実施例で述べたごとく、ＡＷＳ規
格材の組成を基本としているが、とくに原材料や溶製時
の剛材料から混入してくる不可避不純物の残存量を検討
し、これらの中でも溶接金属の結晶粒界に偏在して高温
強度を阻害する元素の０゜Ｎを重視してその最大許容量
を決定するなど、ＡＷＳ規格には定められていない各種
元素の適正範囲を明らかにし、また構成元素の一部改良
や追加することにより、ＡＷＳ規格の溶加材を用いたと
き溶接金属や溶接継手の９００℃＋ ４．５ ｋｇ／
ｔｍ ”におけるクリープ破断時間が僅が１００〜ａｏ
ｏｈ程度であったのに比べて本発明の溶加材によれば同
一条件で少なくとも５００ｈ以上のクリープ破断時間が
得られ、しかも破断紙製も大きく溶接性も非常に良好で
あり、その結果Ｎｉ基耐熱合金を使用する高温駆動装置
の溶接に対して大きな信頼性を付与することができたも
のである。
加材は従来ＡＷＳ規格のものを用いていたが、ＡＷＳ規
格材は短時間の引張強度は良好であっても溶接部の高温
強度まで考慮されたものではないから、例えば高温ガス
冷却型原子炉など構造物の構成部材の溶接に適用したと
き、高温クリープ特性が十分でなく、これら装置を高温
長時間使用するには信親性に欠けるものであったのに対
し、本発明の溶加材は実施例で述べたごとく、ＡＷＳ規
格材の組成を基本としているが、とくに原材料や溶製時
の剛材料から混入してくる不可避不純物の残存量を検討
し、これらの中でも溶接金属の結晶粒界に偏在して高温
強度を阻害する元素の０゜Ｎを重視してその最大許容量
を決定するなど、ＡＷＳ規格には定められていない各種
元素の適正範囲を明らかにし、また構成元素の一部改良
や追加することにより、ＡＷＳ規格の溶加材を用いたと
き溶接金属や溶接継手の９００℃＋ ４．５ ｋｇ／
ｔｍ ”におけるクリープ破断時間が僅が１００〜ａｏ
ｏｈ程度であったのに比べて本発明の溶加材によれば同
一条件で少なくとも５００ｈ以上のクリープ破断時間が
得られ、しかも破断紙製も大きく溶接性も非常に良好で
あり、その結果Ｎｉ基耐熱合金を使用する高温駆動装置
の溶接に対して大きな信頼性を付与することができたも
のである。
第１図〜第１０図はいずれも本発明の溶加材に含有され
る元素の量と溶接金属のクリープ破断時間の関係を示す
線図であり、第１図はＢ、第２図はＣ０．第３図はＭ、
第４図はＴＩ、第５図はＭｎ、第６図はＭｇ、第７図は
Ｐ、第８図はＳ、第９図は０゜第１０図はＮの含有量に
対するクリープ破断時間の関係を表わすものである。 い）−さ賂ｉぎう斥） い−−ム謳１齢１（） ｒ：Ｘ’＞−ｈ昭妬言諧９つ ”コＮｌｉ！１ｉｔＩＳ（”）＜） い〕−トミ撫忘箇（家） い〕−さし餡町脹（ロ）） ０〕−ト樋鉱宙胆（（） いコーを娼扁四虹泉） ０〕−ぺ培妬訴（紫） Ｄコート昭ｉ曹胴（貿）
る元素の量と溶接金属のクリープ破断時間の関係を示す
線図であり、第１図はＢ、第２図はＣ０．第３図はＭ、
第４図はＴＩ、第５図はＭｎ、第６図はＭｇ、第７図は
Ｐ、第８図はＳ、第９図は０゜第１０図はＮの含有量に
対するクリープ破断時間の関係を表わすものである。 い）−さ賂ｉぎう斥） い−−ム謳１齢１（） ｒ：Ｘ’＞−ｈ昭妬言諧９つ ”コＮｌｉ！１ｉｔＩＳ（”）＜） い〕−トミ撫忘箇（家） い〕−さし餡町脹（ロ）） ０〕−ト樋鉱宙胆（（） いコーを娼扁四虹泉） ０〕−ぺ培妬訴（紫） Ｄコート昭ｉ曹胴（貿）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）重量％で Ｃ：０．０５〜０．１５ Ｓｉ：１．０以下 Ｍｎ：１．０以下 Ｃｒ：２０．５〜２３．０ Ｃｏ：０．１以下 Ｍｏ：８．０〜１０．０ Ｗ：０．２〜１．０ Ｃｕ：０．５以下 Ｂ：０．００３〜０．０１ を含有し、さらに不可避不純物として Ａｌ：０．１以下 Ｔｉ：０．００５〜０．０５ Ｍｇ：０．００５〜０．０５ Ｐ：０．０４以下 Ｓ：０．０３以下 Ｏ：０．０１以下 Ｎ：０．０１以下 を含み、残部Ｎｉからなる組成を有することを特徴とす
るＮｉ基耐熱合金の溶接用溶加材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28188987A JPH01122694A (ja) | 1987-11-07 | 1987-11-07 | Ｎｉ基耐熱合金の溶接用溶加材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28188987A JPH01122694A (ja) | 1987-11-07 | 1987-11-07 | Ｎｉ基耐熱合金の溶接用溶加材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01122694A true JPH01122694A (ja) | 1989-05-15 |
| JPH0450108B2 JPH0450108B2 (ja) | 1992-08-13 |
Family
ID=17645377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28188987A Granted JPH01122694A (ja) | 1987-11-07 | 1987-11-07 | Ｎｉ基耐熱合金の溶接用溶加材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01122694A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2786419A1 (fr) * | 1998-12-01 | 2000-06-02 | Imphy Sa | Electrode de soudage en alliage base nickel et alliage correspondant |
| CN106181115A (zh) * | 2015-04-29 | 2016-12-07 | 海宁瑞奥金属科技有限公司 | 低飞溅9Ni钢用镍基电焊条 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51134341A (en) * | 1975-05-17 | 1976-11-20 | Nippon Steel Corp | Welding wire for heat resistant alloy |
| JPS5966994A (ja) * | 1982-10-06 | 1984-04-16 | Nippon Uerudeingurotsuto Kk | ニツケル基耐熱合金の溶接用溶加材 |
| JPS59199192A (ja) * | 1983-04-21 | 1984-11-12 | エム・ア−・エン・マシ−ネンフアブリ−ク・アウクスブルク−ニユルンベルク・アクチエンゲゼルシヤフト | 熱交換器等の管板に管を気孔なしに溶接するための溶接ワイヤ |
-
1987
- 1987-11-07 JP JP28188987A patent/JPH01122694A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51134341A (en) * | 1975-05-17 | 1976-11-20 | Nippon Steel Corp | Welding wire for heat resistant alloy |
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| JPS59199192A (ja) * | 1983-04-21 | 1984-11-12 | エム・ア−・エン・マシ−ネンフアブリ−ク・アウクスブルク−ニユルンベルク・アクチエンゲゼルシヤフト | 熱交換器等の管板に管を気孔なしに溶接するための溶接ワイヤ |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2786419A1 (fr) * | 1998-12-01 | 2000-06-02 | Imphy Sa | Electrode de soudage en alliage base nickel et alliage correspondant |
| EP1005946A1 (fr) * | 1998-12-01 | 2000-06-07 | Ugine-Savoie Imphy | Electrode de soudage en alliage base nickel et alliage correspondant |
| JP2000158184A (ja) * | 1998-12-01 | 2000-06-13 | Ugine Savoie Imphy | ニッケル基合金で作られた溶接電極およびその合金 |
| CN106181115A (zh) * | 2015-04-29 | 2016-12-07 | 海宁瑞奥金属科技有限公司 | 低飞溅9Ni钢用镍基电焊条 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0450108B2 (ja) | 1992-08-13 |
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