JPH0780680A - 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
JPH0780680A
JPH0780680A JP25095593A JP25095593A JPH0780680A JP H0780680 A JPH0780680 A JP H0780680A JP 25095593 A JP25095593 A JP 25095593A JP 25095593 A JP25095593 A JP 25095593A JP H0780680 A JPH0780680 A JP H0780680A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
toughness
strength
welding material
resistant steel
creep
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.)
Withdrawn
Application number
JP25095593A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Koyama
汎司 小山
Fumito Umazume
文人 馬詰
Akira Hirano
侃 平野
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 JP25095593A priority Critical patent/JPH0780680A/ja
Publication of JPH0780680A publication Critical patent/JPH0780680A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高強度耐熱鋼において高温におけるクリープ
特性、靱性、耐割れ性に優れた溶接金属を与える溶接用
材料を提供する。 【構成】 各元素の添加量を重量比で、C:0.03〜
0.12%、Si:0.02〜0.3%、Mn:0.3
〜1.5%、V:0.03〜0.40%、Nb:0.0
1〜0.15%、N:0.01〜0.08%、Cr:8
〜13%、Ni:0.05〜1.2%、Mo:0.3〜
1.6%、W:0.5〜3.5%、Co:1.0〜5.
0%、の範囲とし、さらに(Mo+W)/(Ni+C
o)≦1.5なる関係を有する高Crフェライト系耐熱
鋼用溶接材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高い靱性を有する高強
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、靱性、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
が少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開発されている、例えば
特開昭60−257991号公報に開示されている9C
r−Mo系鋼用溶接ワイヤの如く溶接ワイヤ中のC、S
i、Mn、Cr、Mo、Ni添加量を限定し、さらにN
b、Vの1種または2種を添加して(Nb+V)で0.
3%以下とする溶接ワイヤが提案されている。しかしこ
のような構成においては、クリープ強度、靱性ともに十
分な性能が得ることができない。
【0003】また、特開平2−280993号公報では
8〜12Cr系溶接材料の如くC、Si、Mn、Cr、
Ni、Mo、W、V、Nb、Al、N、C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。しかしながら、このような構成においても大幅な
クリープ強度を向上させるものでなく、また靱性につい
てもマルテンサイト相中にδフェライトの析出を抑制で
きずに、高い靱性を得るには不充分である。
【0004】Coを添加した従来技術としては、特開昭
60−133996号公報では、ハステロイ鋼を対象に
C、Si、Mn、Cu、Cr、Mo、W、Co、B、Z
r、Mg、Ca、REM添加量を制限した提案がされて
いる。しかしながら、これは20〜25%の高Crをベ
ースとするもので、高クリープ強度が得られるものでは
ない。
【0005】このように、特開昭60−257991号
および特開平2−280993号の発明では、クリープ
強度、靱性ともに不充分である問題があり、またCoを
添加した特開昭60−133996号の発明においても
高クリープ強度が得られない問題点があり、従来技術で
はいずれも大幅なクリープ強度を向上しようとするもの
ではなく、靱性面からはマルテンサイト相中にδフェラ
イトを析出し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軟らかい
相でありこのような軟らかい第二相が硬い基地中に分散
する場合全体の衝撃特性は著しく低下する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な問題点を解消し、高温強度や高温クリープ破断強度等
のクリープ特性、さらには耐割れ性を確保しつつ、フェ
ライト相を減少し、靱性に優れた溶接金属を与える高C
rフェライト系耐熱鋼用溶接材料を提供することを目的
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、各元素の添加量を重量比で、C:0.03〜0.
12%、Si:0.02〜0.3%、Mn:0.3〜
1.5%、V:0.03〜0.40%、Nb:0.01
〜0.15%、N:0.01〜0.08%、Cr:8〜
13%、Ni:0.05〜1.2%、Mo:0.3〜
1.6%、W:0.5〜3.5%、Co:1.0〜5.
0%、の範囲に規定される成分を必須成分として含有
し、さらにMo、W、Ni、Co添加量の間に(Mo+
W)/(Ni+Co)≦1.5なる関係が成立し、残部
がFe及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にある。
【0008】
【作用】本発明の最大の特徴は溶接ワイヤ中にCoを添
加し、かつMo、W、Ni、Co量との関係で限定共存
させたところにあり、溶接金属におけるδフェライトの
生成を抑制し、クリープ破断強度と靱性を格段に高めた
ところにある。以下に本発明の各成分の限定理由につい
て述べる。
【0009】C:0.03〜0.12%、 Cは焼き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。
【0010】Si:0.02〜0.3% Siは脱酸材として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
と靱性の低下を招くので上限を0.3%と定めた。また
下限の0.02%は脱酸に必要な量として定めた。
【0011】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靱性の点
から好ましくないからであり、下限は脱酸に必要な量と
して0.3%と定めた。
【0012】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上で最低
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。
【0013】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靱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。
【0014】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、逆に靱性が劣化することなどの問題が生じるの
で上限を0.08%と定めた。
【0015】Cr:8〜13% Crは耐酸化と焼き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フェライトを析出させ靱性の
劣化が著しくなるので上限は13%とした。
【0016】Ni:0.05〜1.2% Niはフェライトの生成を抑制し、使用中の脆化軽減に
有効な元素であり、高温で長時間使用される本発明溶接
材料のような用途に対しては必須の元素であるが、0.
05%未満ではその効果は得られない。他方1.2%を
超すと高温クリープ特性を劣化させるので上限を1.2
%とした。
【0017】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
ライトを析出させるため靱性の低下を招く。したがって
添加範囲として上限を1.6%とした。一方Wとの共存
において、高温強度、特に高温長時間側でのクリープ破
断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。
【0018】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
て効果は発揮できないので下限を0.5%と定めた。し
かし過剰の添加により、δフェライトを析出させ溶接金
属の靱性が低下し、溶接作業性も劣化するので上限を
3.5%とした。
【0019】Co:1.0〜5.0% CはNiと同様にMo、W添加によって生じるδフェラ
イトの析出という問題点を相殺する重要な元素であり、
最低1.0%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。この
ようにCoはNiと同様に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バランスは
(Mo+W)/(Ni+Co)≦1.5という範囲で飛
躍的にクリープ破断強度が向上する。
【0020】
【実施例】厚さ20mmのASTM規格A387 Gr
22、9Cr−1Mo鋼、9Cr−1Mo−Nb−V−
W鋼、9Cr−0.5Nb−V−W鋼、12Cr−Nb
−V−W鋼を図1の断面図に示すような開先(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、表1に示
す成分組成のワイヤ径1.6mmの溶接ワイヤ、表3に
示す溶接条件でTIG溶接を実施した。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】
【表3】
【0024】得られた溶接金属を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に上記試験結果および溶
接性の調査結果を示す。ワイヤTG−1〜TG−9はい
ずれも本発明の要件をすべて満たしており、溶接金属組
織はδフェライトの析出はなくマルテンサイト単相組織
であり、後熱処理後の靱性およびクリープ破断特性が良
好で、かつ、溶接性の優れた溶接金属を得ることができ
た。
【0025】ワイヤTG−10〜TG−16は比較例を
示す。ワイヤTG−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TG−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、いずれも本発明ワイヤに
比べ、著しくクリープ破断強度が低い。TG−12は9
Cr−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。
【0026】TG−13はN量と(Mo+W)/(Ni
+Co)がその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靱性が劣化し、クリー
プ破断強度も低下した。TG−14はC、Nが低くN
i、Coがないためδフェライトが生じ靱性が低下して
いる。
【0027】TG−15は9Cr−0.5Mo−Nb−
V−W系でMo、W、Ni、Coを含有するが(Mo+
W)/(Ni+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フェライトが生じ靱性が低い。T
G−16は12Cr−0.5Mo−Nb−V−W系でT
G−14と同様にMo、W、Ni、Coを含有するが
(Mo+W)/(Ni+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フェライトが生じ靱性が
低下している。
【0028】
【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、靱性および溶接性などの特性
にも優れている。表1、表2に示したように溶接ワイヤ
組成が本発明の要件を満たすものは、本発明の要件を満
たさないもの(比較例)と比べて高温クリープ特性だけ
でなく、靱性および溶接性に優れていることは明らかで
ある。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に係わる溶
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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 各元素の添加量を重量比で、 C :0.03〜0.12% Si:0.02〜0.3% Mn:0.3〜1.5% V :0.03〜0.40% Nb:0.01〜0.15% N :0.01〜0.08% Cr:8〜13% Ni:0.05〜1.2% Mo:0.3〜1.6% W :0.5〜3.5% Co:1.0〜5.0% の範囲に規定される成分を必須成分として含有し、さら
    にMo、W、Ni、Co添加量の間に (Mo+W)/(Ni+Co)≦1.5 なる関係が成立し、残部がFe及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。
JP25095593A 1993-09-14 1993-09-14 高Crフェライト系耐熱鋼用溶接材料 Withdrawn JPH0780680A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25095593A JPH0780680A (ja) 1993-09-14 1993-09-14 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
JP25095593A JPH0780680A (ja) 1993-09-14 1993-09-14 高Crフェライト系耐熱鋼用溶接材料

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0780680A true JPH0780680A (ja) 1995-03-28

Family

ID=17215499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP25095593A Withdrawn JPH0780680A (ja) 1993-09-14 1993-09-14 高Crフェライト系耐熱鋼用溶接材料

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0780680A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12148146B2 (en) 2019-09-19 2024-11-19 Ppg Industries Ohio, Inc. Systems and methods for mapping coatings to a spatial appearance space

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12148146B2 (en) 2019-09-19 2024-11-19 Ppg Industries Ohio, Inc. Systems and methods for mapping coatings to a spatial appearance space

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3982069B2 (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼
EP0930127B1 (en) Welding materials for high-Cr steels
JPH06322488A (ja) 溶接性に優れ、耐高温腐食特性が良好な高強度オーステナイト系耐熱鋼
JP2561592B2 (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼用溶接材料
EP0642877B1 (en) Inert-gas arc welding wire for high-chromium ferritic heat-resisting steel
JP2742201B2 (ja) 高強度Cr−Mo鋼用TIG溶接ワイヤ
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
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
JPH07204885A (ja) 耐溶接高温割れ性に優れたフェライト鋼溶接材料
JP2594265B2 (ja) 9Cr−Mo系鋼用TIG溶接用ワイヤ
JPH09308989A (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼用溶接材料
JPH06142981A (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼用溶接材料
JPH0120222B2 (ja)
JP2543801B2 (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼用被覆ア―ク溶接棒
JPH06262388A (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼用被覆アーク溶接棒
JP3775371B2 (ja) 低合金鋼
JP3194207B2 (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼用被覆アーク溶接棒
JPH09122972A (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼用被覆アーク溶接棒
JP2986601B2 (ja) 高強度高靱性高温圧力容器用鋼
JP3217567B2 (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼用被覆アーク溶接棒
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
JPH0753898B2 (ja) 高強度オ−ステナイト系耐熱合金

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20001128