JPH02220797A - Ｃｒ―Ｍｏ系低合金鋼用被覆アーク溶接棒 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、被覆アーク溶接棒に係り、主に高強度２．２
５〜３％Ｃｒ−１％Ｍ　ｏ　Ｓｒ１を対象として、高温
強度特性と靭性が優れた溶接部を与えるための被覆アー
ク溶接棒に関するものである。 （従来の技術及び解決しようとする課題）従来より、２
．２５〜３％Ｃｒ−１％ＭＯ鋼は、高温特性が優れてい
るため、ボイラーや化学反応圧力容器などの材料として
適用されている。 しかし、石炭液化プラントのように、より高温高圧の水
素雰囲気で使用される圧力容器に適用しようとすると、
このような２．２５〜３％Ｃｒ−１％Ｍ　ｏ　１９では
不十分である。このような要求に対して、ＶやＮｂなど
を含有させて強度を高めると共に、水素侵食に対する特
性をも改善した高強度２．２５〜３％Ｃｒ−１％Ｍｏ鋼
が開発されている。 一方、この鋼種に対する溶接材料も既に幾つか提案され
ている。たとえば、特開昭６２−１３７１９６号や特開
昭６２−１６１４９６号などではＣｒ−Ｍｏ系低合金鋼
用被覆アーク溶接棒が提案されている。 しかし、このような溶接材料では、単に■やＮｂの添加
によるクリープラブチャー強度等の高温強度特性の改善
は、同時に室温強度の必要以上の上昇を招き、水素脆化
感受性が上昇するという問題があった。 本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたものであって、主として２．２５〜３％Ｃｒ−１％
Ｍｏ系の高強度低合金鋼の溶接に際しても、必要以上に
室温強度を上げずに、良好なりリープラブチャー強度等
の高温強度特性を有する溶接金属が得られる被覆アーク
溶接棒を提供することを目的とするものである。 （課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明者は、室温強度を高く
することなく、高温強度特性を高めることができる被覆
アーク溶接棒について種々研究を重ねた。 その結果、溶接棒全体に対する各成分含有量を規制する
だけでなく、特にＣ，Ｍｎ、Ｎｉの含有量を関連させて
規制し、しかも心線と被覆剤に含有させる場合の溶着金
属への歩留を考慮して成分調整することにより、可能で
あることを見い出し、ここに本発明をなしたものである
。 すなわち、本発明に係るＣｒ−Ｍｏ系低合金鋼用被覆ア
ーク溶接棒は、次式（１）に基づく元素の含有量として
、Ｃ≦０．１２％、Ｍｎ≦０．０％、Ｓｉ≦０．４％、
Ｃｒ：１．９〜３．５％、Ｍｏ：０．８５〜１．５％、
Ｎｌ≦０．２％、　Ｎ≦０．０１７％、■＝　・０．１
６〜０．４０％及びＮｂ：０．００２〜０．０４５％を
含有し、必要に応じて更にＢ：０．０００５〜０．００
６０％を含有し、かつ、次式（２）で表わされるＰが１
．００〜１．７０の範囲を満足するように心線及び／又
は被覆剤中の成分を調整したことを特徴とするＣｒ−Ｍ
ｏ系低合金鋼用被覆アーク溶接棒。 Ｍ＝（ＢｗＸ（Ｍ（％）〕讐）＋ ここで。 Ｍ：　Ｃｒ、Ｍｏ等々の元素の含有量（％）Ｂ讐：心線
中に含有された元素の溶着金属への歩留係数 Ｂｆ：被覆剤中に含有された元素の溶着金属への歩留係
数 ＣＭ　（％））Ｗ　：心線含有元素の心線全質量に対す
る含有量（％） ＣＭ（％）〕ｆ：被覆剤被覆剤含有波覆剤全質量に対す
る含有量（％） Ａｆ：溶接棒全質量に対する塗布被覆剤の重量比（％） Ｐ＝１０ＸＣ＋Ｍｎ＋Ｎｉ　（％）　　−（２）（作用
） 以下に本発明を更に詳細に説明する。 まず、添加元素を心線及び／又は被覆剤に含有させる場
合、それぞれの溶着金属への歩留係数を考慮するが、そ
の場合、上記式（１）を利用する。 この式において１ＭはＣｒ、Ｍｏ等々の含有元素の含有
量（％）を表わすが、ＣＭ（％）〕す及び（Ｍ（％）〕
ｆは、それぞれ心線及び被覆剤（フラックス）中への元
素配合量によって定められる。またＡｆは溶接棒全重量
に対する被覆剤の重量比率を表わすものであり、被覆率
によって規定されるが５本発明の目的に用いられる被覆
アーク溶接棒では、好ましくは０．２３〜０．３２の範
囲から選択される。 次に、Ｂｗ及びＢｆは、それぞれ心線及びフラノクスに
含有された元素の溶接金属への歩留係数であるが、これ
は各元素と酸素等の親和力の差などによって異なり、ま
た同じ元素でも被覆剤の成分く例えば、スラグ形成剤、
アーク安定剤、ガス発生剤等の一般的配合成分の内容）
等によって影響を受けるが、実用的な範囲は第１表に示
すとおりである。

【以下余白１ 第　　１　　表 このような条件下において、最終的に溶接棒の心線及び
／又は被覆剤に含有させる場合の各添加元素の数値限定
理由は以下のとおりである。 Ｃ：０．１２％以下 Ｃは溶接金属の焼入性を高め、室温強度及び高温強度を
高めるのに重要な元素であるが、０．１２％よりも多す
ぎると高温に加熱された場合、粗大な炭化物の析出を促
進し、クリープ特性の低下するので、Ｃ量は０．１２％
以下に制限する。 Ｍｎ：１．０％以下 Ｍｎは溶接金属の焼入性を高め、強度確保の上で不可欠
な元素であるが、１．０％を超えると焼入硬化性が過大
となり、耐割れ性が悪化すると共にクリープ特性の低下
の原因ともなるので、Ｍｎ量は１．０％以下に制限する
。 Ｓｉ：０．４％以下 Ｓｉは溶接金属の脱酸のために必須の元素であるが、０
．４％を超えると長時間の熱時効により靭性が低下する
ので、Ｓｉ量は０．４％以下に制限する。 Ｃｒ：１．９〜３．５％ Ｃｒは溶接金属の耐酸化性、耐食性及び高温強度を確保
する上で不可欠な元素であり、適用鋼に応じて１．９〜
３．５％の範囲で添加する。 Ｍｏ：０．８５〜１．５％ Ｍｏは、Ｃｒと同様、高温強度を高めるのに有効な元素
であり、少なくとも０．８５％を添加する必要があるが
、１．５％を超えて添加すると溶接部性能を悪化させる
ので好ましくない。したがって、Ｍｏ量は０．８５〜１
．５％とする。 Ｎｉ：　０　、２％以下 Ｎｉは靭性を安定化する上で有効な元素であるが、０．
２％を超えて添加すると高温強度特性。 特にクリープ破断強度を低下させるので、０．２％以下
に制限する。 Ｖ：０．１６〜０．４０％ ■は耐水素侵食特性を改善するのに極めて有効な元素で
あると共にクリープ破断強度特性を得るためにも有効で
あり、特に耐水素侵食特性の改善のためには少なくとも
０．１６％を添加する必要がある。しかし、０．４０％
を超えると靭性が低下する。したがって、Ｖ量は０．１
６〜０．４０％とする。 Ｎｂ：Ｏ，ＯＯ２〜０．０４５％ Ｎｂは、■と同様、クリープ破断強度を高めるのに有効
な元素であり、期待される効果を得るには少なくとも０
．００２％を添加する必要がある。 しかし、０．０４５％を超えると靭性が急激に低下する
。したがって、Ｎｂ量は０．００２〜０．０４５％とす
る。 Ｎ：Ｑ、Ｑｌ　７％以下 Ｎは靭性の良好な溶接金属を得るのに有害であるので、
靭性を確保するために０．０１７％以下に抑える必要が
ある。 以上の各元素を必須成分とするが、必要に応じてＢを適
量で添加することができる。 Ｂ：０．０００５〜０．００６０％ Ｂは焼入性を高め、組織を微細化し、靭性を高める働き
がある。しかしながら、０．０００５％未満では効果が
なく、０．００６０％を超えると溶接金属が硬くなりす
ぎるので好ましくない。したがッテ、Ｂ量は０．０００
５〜０．００６０％とする。 本発明における必須元素等の種類及びその最適含有量は
以上のとおりであるが、これだけでは十分でなく、重要
な点は、第１図に示すように、高温強度特性で重要なり
リープラブチャー強度を高め、かつ必要な室温強度を得
るためには、次式（２）から算出されるＰを１．００〜
１．７０に規制することである。 Ｐ＝１０ＸＣ＋Ｍｎ＋Ｎｉ　（％）　　・（２）すなわ
ち、高いクリープラブチャー強度を得るためには、溶接
金属中に微細なＶやＮｂの炭化物を析出、分散させるこ
とが有効であるが、過剰のＣは炭化物の粗大化を招き、
Ｍｎ、Ｎｉはその粗大化を促進することが判明した。し
たがって、必要な室温強度を確保し、高いクリープ強度
を得るためには、上記式（２）に定義されるように、Ｃ
，Ｍｎ及びＮｉの各含有量の組合せで求められるＰを１
゜Ｏ○〜１．７０に調整することが有効であることが判
明したのである。 つまり、本発明は、単にＶやＮｂの添加によるクリープ
ラブチャー強度の向上だけではなく、Ｃ１Ｍｎ及びＮｉ
をバランスをとって適正量添加することにより、ＶやＮ
ｂの添加を必要最低限に抑え、室温強度を必要以上に高
くすることなく、高いクリープラブチャー強度を有する
溶接金属を得ることを可能とするものである。 なお、適用鋼種はＣｒ−Ｍｏ系低合金鋼であり、２．２
５〜３％Ｃｒ−１％Ｍ　ｏ　１４や、これにＶ、Ｎｂ等
を添加した鋼を挙げることができるが、その組成は特に
制限されないことは云うまでもない。 次に本発明の実施例を示す。 （実施例） 第２表に示す化学成分を有する心線と、第３表に示す添
加元素含有量を有する組成の被覆剤をそれぞれ製造し、
これらを第４表に示す組合せとなるように成分調整した
被覆アーク溶接棒を製造した。 これらの被覆アーク溶接棒を用い、母材とじて目標とす
る溶着金属成分に合った６１１抜（ＡＳＴＭＡ　３８７
　　Ｃｒ２１、Ｃｒ２２）を用いて溶接を行い、第４表
に併記する化学成分を有する溶着金属を得た。 溶接試験結果を第５表に示す。 第５表から１本発明例の試＠Ｎα１〜Ｎａ　４は、いず
れも室温強度を必要以上に高くせずに高温強度特性及び
靭性が得られていることがわかる。しかし、本発明範囲
を満足せず、個々の成分が本発明範囲外である場合は言
うまでもなく１個々の成分は本発明範囲を満足してもＰ
の値が本発明範囲外である比較例（試験Ｎα５〜Ｎ０１
６）は、少なくとも室温強度と高温強度特性或いは靭性
のいずれかが満足せず、十分な性能が得られていない。 【以下余白】 （発明の効果） 以上・詳述したように、本発明によれば、被覆アーク溶
接棒の成分調整に際し、各成分の含有量を溶着金属への
歩留を考慮すると共に特定の成分の関係も考慮して規制
したので、特に高強度２６２５〜３％Ｃｒ−１％Ｍ　ｏ
　ｆｐＩを対象としても、適度の所望の室温強度の確保
のもとて高温強度特性と靭性に優れた溶接金属を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は（１０ＸＣ＋Ｍｎ＋Ｎｉ）量とクリープラブチ
ャー強度及び室温引張強さの関係を示す図である。 特許出原人　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　中　　村　　　尚

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で（以下、同じ）、次式（１）に基づく元
   素の含有量として、Ｃ≦０．１２％、Ｍｎ≦１．０％、
   Ｓｉ≦０．４％、Ｃｒ：１．９〜３．５％、Ｍｏ：０．
   ８５〜１．５％、Ｎｉ≦０．２％、Ｎ≦０．０１７％、
   Ｖ：０．１６〜０．４０％及びＮｂ：０．００２〜０．
   ０４５％を含有し、かつ、次式（２）で表わされるＰが
   １．００〜１．７０の範囲を満足するように心線及び／
   又は被覆剤中の成分を調整したことを特徴とするＣｒ−
   Ｍｏ系低合金鋼用被覆アーク溶接棒。 Ｍ＝｛Ｂ＿Ｗ×〔Ｍ（％）〕＿Ｗ｝＋ ｛Ａｆ／（１−Ａｆ）×Ｂｆ×〔Ｍ（％）〕ｆ｝…（１
   ）ここで、 Ｍ：Ｃｒ、Ｍｏ等々の元素の含有量（％） Ｂ＿Ｗ：心線中に含有された元素の溶着金属への歩留係
   数 Ｂｆ：被覆剤中に含有された元素の溶着金属への歩留係
   数 〔Ｍ（％）〕＿Ｗ：心線含有元素の心線全質量に対する
   含有量（％） 〔Ｍ（％）〕ｆ：被覆剤含有元素の被覆剤全質量に対す
   る含有量（％） Ａｆ：溶接棒全質量に対する塗布被覆剤の重量比（％） Ｐ＝１０×Ｃ＋Ｍｎ＋Ｎｉ（％）…（２）
2. （２）前記成分のほか、更にＢ：０．０００５〜０．０
   ０６０％を含有する請求項１に記載の被覆アーク溶接棒
   。