JPH07268563A - 高Crフェライト系耐熱鋼用溶接材料 - Google Patents

高Crフェライト系耐熱鋼用溶接材料

Info

Publication number
JPH07268563A
JPH07268563A JP8272194A JP8272194A JPH07268563A JP H07268563 A JPH07268563 A JP H07268563A JP 8272194 A JP8272194 A JP 8272194A JP 8272194 A JP8272194 A JP 8272194A JP H07268563 A JPH07268563 A JP H07268563A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
toughness
strength
welding material
ferrite
welding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8272194A
Other languages
English (en)
Inventor
Yutaka Morimoto
裕 森本
Takashi Tanaka
隆 田中
Nobutaka Yurioka
信孝 百合岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP8272194A priority Critical patent/JPH07268563A/ja
Publication of JPH07268563A publication Critical patent/JPH07268563A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Arc Welding In General (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温におけるクリープ破断強度、靱性、耐割
れ性に優れた溶接金属を与える高Crフェライト系耐熱
鋼用溶接材料を提供する。 【構成】 Ni:0.05%未満で、かつ、C:0.0
3〜0.12%、Si:0.01〜0.3%、Mn:
0.3〜1.5%、V:0.03〜0.40%、Nb:
0.01〜0.15%、N:0.01〜0.08%、C
r:8〜13%、Mo:0.3〜1.6%、W:0.5
〜3.5%を必須成分として含有し、かつ、Co:1.
0〜5.0%、Cu:0.5〜4.0%の少なくとも一
方を含有し、さらにMo、W、Co、Cu含有量の間に
(Mo+W)/(Co+Cu)≦1.5なる関係を成立
させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高い靭性を有する高強度
耐熱鋼の溶接材料に関するものであり、さらに詳しくは
高温におけるクリープ特性、靭性、耐割れ性に優れた溶
接金属を与える溶接用材料に係わるものである。
【0002】
【従来の技術】高温高能率型のエネルギープラント用鋼
材として、クリープ強度が極めて優れかつオーステナイ
ト系ステンレス鋼に見られるような応力腐食割れの心配
がないフェライト系耐熱鋼が強く要望され始めている。
この種の用途を目的として、例えば特開昭60−257
991号公報に開示されている9Cr−Mo系鋼用溶接
ワイヤのように、溶接ワイヤ中のC、Si、Mn、C
r、Mo、Ni添加量を限定して(Nb+V)で0.3
%以下とする溶接ワイヤが提案されている。また、特開
平2−280993号公報では8〜12Cr系溶接材料
のようにC、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、W、V、
Nb、Al、N添加量を限定し、Creq:13%以下と
する溶接材料が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
はクリープ強度を大幅に向上させようとするものではな
く、マルテンサイト相中にδフェライトが晶出して靭性
を著しく低下させるという欠点を有する。δフェライト
は基地中マルテンサイトより著しく柔らかい相であり、
この様な柔らかい第二相が硬い基地中に分散すると全体
の衝撃特性は著しく低下する。本発明は、高温における
クリープ破断強度、靭性、耐割れ性に優れた溶接金属を
与える溶接材料を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するものであって、重量比で、Ni:0.05%未満
で、かつ、C:0.03〜0.12%、Si:0.01
〜0.3%、Mn:0.3〜1.5%、V:0.03〜
0.40%、Nb:0.01〜0.15%、N:0.0
1〜0.08%、Cr:8〜13%、Mo:0.3〜
1.6%、W:0.5〜3.5%を必須成分として含有
し、かつ、Co:1.0〜5.0%、Cu:0.5〜
4.0%の少なくとも一方を含有し、さらにMo、W、
Co、Cu含有量の間に(Mo+W)/(Co+Cu)
≦1.5なる関係が成立し、残部がFeおよび不可避的
不純物からなることを特徴とする高Crフェライト系耐
熱鋼用溶接材料である。
【0005】
【作用】本発明は溶接ワイヤ中のNi量の上限を限定
し、かつワイヤ中に適正量のC、Si、Mn、V、N
b、N、Cr、MoおよびWを添加することにより、高
温クリープ強度、靭性および耐割れ性を確保すると共
に、さらにCo、Cuの少なくとも一方を添加し、Mo
およびWとの適正な含有量の関係を保つことにより溶接
金属におけるδフェライトの生成を抑制し、さらにクリ
ープ強度と靭性を格段に高めることを特徴とする。以下
に成分の限定理由を示す。
【0006】Ni:0.05%未満 Niは靭性を向上させる元素であるが、一方では高温ク
リープ強度を低下させる元素でもある。本発明では、高
温クリープ強度を向上させることを主目的とし、さらに
Si、Mn、Nb、N、Cr、Mo、W、CoおよびC
uの添加量を適正な量に保つことにより靭性低下を防ぐ
ことができるために、Ni含有量を0.05%未満とし
た。
【0007】C:0.03〜0.12%、Cは焼入れ性
と強度確保のため0.03%以上必要であるが、耐割れ
性の観点から上限を0.12%とした。
【0008】Si:0.01〜0.3% Siは脱酸剤として0.01%以上添加するものである
が、また耐酸化性を向上させる元素でもある。しかし
0.3%を超えると靭性の低下を招くので、上限を0.
3%と定めた。
【0009】Mn:0.3〜1.5% Mnは脱酸のためのみでなく強度保持上も必要な成分で
ある。上限を1.5%としたのはこれを超すと靭性を低
下させるからであり、下限は脱酸に必要な量として0.
3%と定めた。
【0010】V:0.03〜0.40% Vは炭窒化物として析出させて強度を確保するため最低
0.03%が必要であるが、他方0.40%を超えると
かえって強度低下を生じるので上限を0.40%とし
た。
【0011】Nb:0.01〜0.15% NbはVと同様炭窒化物として析出して強度を確保する
ほか、結晶粒を微細化して靭性を与える元素としても重
要であるため最低0.01%が必要であるが、0.15
%を超えるとその効果は飽和してしまうだけでなく溶接
性の低下も招く。したがって上限を0.15%とした。
【0012】N:0.01〜0.08% Nは基地中に固溶しても、また窒化物として析出しても
著しいクリープ抵抗として寄与するため最低0.01%
を必要とする。0.08%を超えると窒化物が多量に析
出して、逆に靭性が低下するなどの問題が生じるので上
限を0.08%と定めた。
【0013】Cr:8〜13% Crは耐酸化性と焼入れ性を確保する上で非常に重要な
元素であるため最低8%必要であるが、13%を超すと
耐割れ性を損なうと同時にδフェライトを晶出させ靭性
の劣化が著しくなるので上限は13%とした。
【0014】Mo:0.3〜1.6% Moは固溶体強化により高温強度を顕著に高める元素で
あるので使用温度、圧力を上昇させる目的で添加する
が、多量に添加された場合溶接性を損ない、かつδフェ
ライトを晶出させるため靭性の低下を招く。したがって
上限を1.6%とした。一方、Wとの共存において高温
強度の向上に効果のあるのは0.3%以上であるので下
限を0.3%とした。
【0015】W:0.5〜3.5% Wはフェライト系溶接金属のクリープ強度に寄与する固
溶体強化元素として最も優れた元素である。特に高温長
時間側でのクリープ破断強度向上の効果は極めて大き
い。しかしながら0.5%未満ではMoとの共存におい
て効果が発揮できないので下限を0.5%と定めた。ま
た、過剰の添加によりδフェライトを晶出させ溶接金属
の靭性が低下し、溶接作業性も劣化するので上限を3.
5%とした。
【0016】Co:1.0〜5.0%、Cu:0.5〜
4.0%の少なくとも一方 Co、CuはMo、W添加によるδフェライトの晶出と
いう問題点を相殺する重要な元素であり、Coは1.0
%以上、Cuは0.5%以上を必要とする。しかし過剰
添加するとAC1点を下げるため高温焼戻しが不可能とな
り、組織の安定化処理ができなくなるという欠点を有す
るため、Coは上限を5.0%とし、Cuは上限を4.
0%とした。このようにCo、CuはMo、Wとは相反
する効果を与える元素であり、本合金系での適切な添加
範囲は(Mo+W)/(Co+Cu)≦1.5である。
1.5を超えるとCoおよびCuによるδフェライトの
抑制効果が得られずクリープ強度および靭性低下を招
く。
【0017】
【実施例】厚さ20mmのASTM規格A387 Gr
22、9Cr−1Mo鋼、9Cr−1Mo−Nb−V−
W鋼、9Cr−0.5Mo−Nb−V−W鋼、12Cr
−0.5Mo−Nb−V−W鋼で図1に示すような開先
(被溶接材1の厚さT=20mm、開先角度θ=20
°、裏当材2使用でルートギャップL=12mm)を形
成し、表1に示す成分組成のワイヤ径1.6mmの溶接
ワイヤを用い、表2に示す母材との組み合わせと、表3
に示す溶接条件でTIG溶接した。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】
【表3】
【0021】得られた溶接金属に740℃−4時間の後
熱処理をした後、600℃、20kgf/mm2 の応力
でのクリープ破断試験および試験温度0℃での2mmV
ノッチ衝撃試験を行った。表2に上記試験結果を示す。
ワイヤTGCC−1〜9はいずれも本発明の要件を満た
しており、溶接金属組織はδフェライトの晶出がないマ
ルテンサイト単相組織であり、後熱処理後の靭性および
クリープ破断特性が良好で、かつ優れた溶接金属を得る
ことができた。
【0022】ワイヤTGCC−10〜19は比較例を示
す。ワイヤTGCC−10は通常の耐熱鋼用として使用
されている2 1/4%Cr−1%Mo系ワイヤの例であ
り、ワイヤTGCC−11はさらに耐高温腐食性を向上
させた熱交換器用ワイヤであるが、Nが低くかつWも含
有しないためいずれも本発明ワイヤに比べて著しくクリ
ープ破断強度が低い。TGCC−12は9Cr−1Mo
−Nb−V−W系のワイヤの例であるが、C量が本発明
ワイヤに比べて著しく高いので、溶接時に割れが発生
し、耐割れ性および衝撃値が低下している。
【0023】TGCC−13はN量が上限を超えるもの
であって、溶接金属にブローホールが発生するとともに
靭性が乏しかった。TGCC−14はC、Nが低くC
o、Cuもないためδフェライトが生じ靭性が低下して
いる。
【0024】TGCC−15は9Cr−0.5Mo−N
b−V−W系でMo、W、Ni、Coを含有するが、
(Mo+W)/(Cu+Co)が本発明の条件を外れて
おりクリープ破断強度が低く、δフェライトが生じてお
り靭性が低い。TGCC−16は12Cr−0.5Mo
−Nb−V−W系でTGCC−15と同様にMo、W、
Coを含有するが、(Mo+W)/(Cu+Co)が本
発明の条件を外れておりクリープ破断強度が低く、δフ
ェライトが生じ靭性が低下している。
【0025】TGCC−17は9Cr−0.5Mo−N
b−V−W系でMo、W、Ni、Cuを含有するが、
(Mo+W)/(Cu+Co)が本発明の条件を外れて
おりクリープ破断強度が低く、δフェライトが生じてお
り靭性が低い。TGCC−18は12Cr−0.5Mo
−Nb−V−W系でTGCC−17と同様にMo、W、
Cuを含有するが、(Mo+W)/(Cu+Co)が本
発明の条件を外れておりクリープ破断強度が低く、δフ
ェライトが生じ靭性が低下している。
【0026】TGCC−19は9Cr−1Mo−Nb−
V−W系で同様にMo、W、Co、Cuを含有するが、
(Mo+W)/(Cu+Co)が本発明の条件を外れて
いる。そのため、クリープ破断強度が低くδフェライト
が生じ靭性が低下している。
【0027】
【発明の効果】本発明溶接材料は従来の9%〜12%C
r鋼用溶接ワイヤと比較して、高温でのクリープ強度を
著しく高めたものであり、靭性および溶接性などの特性
にも優れている。各種発電ボイラ、化学圧力容器などに
使用される9〜12%Cr系鋼を溶接する場合に本発明
の溶接材料を使用することにより、溶接継手の信頼性を
大幅に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に用いた溶接部の開先形状を示す断面図
【符号の説明】 1 被溶接材 2 裏当材

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量比で、 Ni:0.05%未満で、かつ、 C :0.03〜0.12% Si:0.01〜0.3% Mn:0.3〜1.5% V :0.03〜0.40% Nb:0.01〜0.15% N :0.01〜0.08% Cr:8〜13% Mo:0.3〜1.6% W :0.5〜3.5% を必須成分として含有し、かつ、 Co:1.0〜5.0%、Cu:0.5〜4.0%の少
    なくとも一方を含有し、さらにMo、W、Co、Cu含
    有量の間に (Mo+W)/(Co+Cu)≦1.5 なる関係が成立し、残部がFeおよび不可避的不純物か
    らなることを特徴とする高Crフェライト系耐熱鋼用溶
    接材料。
JP8272194A 1994-03-30 1994-03-30 高Crフェライト系耐熱鋼用溶接材料 Pending JPH07268563A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8272194A JPH07268563A (ja) 1994-03-30 1994-03-30 高Crフェライト系耐熱鋼用溶接材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8272194A JPH07268563A (ja) 1994-03-30 1994-03-30 高Crフェライト系耐熱鋼用溶接材料

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07268563A true JPH07268563A (ja) 1995-10-17

Family

ID=13782279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8272194A Pending JPH07268563A (ja) 1994-03-30 1994-03-30 高Crフェライト系耐熱鋼用溶接材料

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07268563A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6303904B1 (en) 2000-02-07 2001-10-16 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Weld material, gas metal arc welding method, and welded structure
EP3928917A4 (en) * 2019-02-21 2022-04-06 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) WELDING MATERIAL FOR HEAT RESISTANT FERRITIC STEELS WITH HIGH CR CONTENT

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6303904B1 (en) 2000-02-07 2001-10-16 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Weld material, gas metal arc welding method, and welded structure
EP1123773A3 (en) * 2000-02-07 2003-11-26 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Weld material, gas metal arc welding method, and welded structure
EP3928917A4 (en) * 2019-02-21 2022-04-06 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) WELDING MATERIAL FOR HEAT RESISTANT FERRITIC STEELS WITH HIGH CR CONTENT

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0930127B1 (en) Welding materials for high-Cr steels
JP2000234140A (ja) 電縫溶接性に優れたボイラ用鋼およびそれを用いた電縫ボイラ鋼管
JP2742201B2 (ja) 高強度Cr−Mo鋼用TIG溶接ワイヤ
JP2561592B2 (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼用溶接材料
JPH08187592A (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼用溶接材料
JPH0543986A (ja) 溶接熱影響部の強度低下の小さい高クロムフエライト耐熱鋼
JPH09308989A (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼用溶接材料
JP2551511B2 (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼用溶接材料
JP2551512B2 (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼用溶接材料
JPH07268563A (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼用溶接材料
JP3387145B2 (ja) 高温延性および高温強度に優れた高Crフェライト鋼
JPH0770681A (ja) 高クロムオーステナイト耐熱合金
JP2594265B2 (ja) 9Cr−Mo系鋼用TIG溶接用ワイヤ
JPH09122972A (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼用被覆アーク溶接棒
JP3217567B2 (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼用被覆アーク溶接棒
JP3194207B2 (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼用被覆アーク溶接棒
JP2543801B2 (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼用被覆ア―ク溶接棒
JPH0825055B2 (ja) 高Crフェライト鋼用溶接材料
JPH0636996B2 (ja) 9Cr−Mo鋼用潜弧溶接ワイヤ
JPH06142981A (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼用溶接材料
JPH0753898B2 (ja) 高強度オ−ステナイト系耐熱合金
JPH1136043A (ja) 耐クリープ脆性及び耐再熱割れ性に優れた高温高圧容器用鋼
JP7538401B2 (ja) 低合金耐熱鋼
JP3565155B2 (ja) 高強度低合金耐熱鋼
JP2001234276A (ja) 高靭性かつ耐再熱割れ性に優れたCr−Mo鋼

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20020716