JPH08164481A - 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼の溶接方法 - Google Patents
高Ｃｒフェライト系耐熱鋼の溶接方法Info
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- JPH08164481A JPH08164481A JP30675394A JP30675394A JPH08164481A JP H08164481 A JPH08164481 A JP H08164481A JP 30675394 A JP30675394 A JP 30675394A JP 30675394 A JP30675394 A JP 30675394A JP H08164481 A JPH08164481 A JP H08164481A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼を溶接する場合に
おいて、溶接時の低温割れを防ぐことを目的とする。 【構成】 溶接施工を行う前に、１５０〜３００℃に予
熱し、溶接パス間温度を１５０〜３００℃に保ち、さら
に溶接後溶接部が３００℃に冷却する前に溶接部を加熱
温度：１５０〜３００℃、保持時間：母材の厚さ２５mm
当たり１０分以上２時間以下で加熱保持することを特徴
とする溶接方法。
おいて、溶接時の低温割れを防ぐことを目的とする。 【構成】 溶接施工を行う前に、１５０〜３００℃に予
熱し、溶接パス間温度を１５０〜３００℃に保ち、さら
に溶接後溶接部が３００℃に冷却する前に溶接部を加熱
温度：１５０〜３００℃、保持時間：母材の厚さ２５mm
当たり１０分以上２時間以下で加熱保持することを特徴
とする溶接方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、母材と強度が適合した
溶接材料を用いて、高強度の高Ｃｒフェライト系耐熱鋼
を溶接する際の溶接施工方法に関するものである。
溶接材料を用いて、高強度の高Ｃｒフェライト系耐熱鋼
を溶接する際の溶接施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、エネルギープラントの高温高能率
化の要求にともない、プラント用鋼材として、クリープ
強度が極めて高く且つオーステナイト系ステンレス鋼に
見られる様な応力腐食割れの心配の少ない高強度フェラ
イト系耐熱鋼が開発され実用化され始めている。
化の要求にともない、プラント用鋼材として、クリープ
強度が極めて高く且つオーステナイト系ステンレス鋼に
見られる様な応力腐食割れの心配の少ない高強度フェラ
イト系耐熱鋼が開発され実用化され始めている。
【０００３】この様なプラントの施工には、溶接による
接合が不可欠で、例えば特開平５−１７７３８４号公
報、特開平５−２６１５８９号公報あるいは特開平５−
２８５９１号公報に見られるような、クリープ特性およ
び靭性の優れた溶接材料も開発され鋼材と共に使用され
ている。しかるに、これらの溶接材料により得られる溶
接金属は完全なマルテンサイト組織で、溶接直後の硬度
はビッカーズ硬度で約５００と極めて高い。このため、
溶接金属中に含まれる水素及び残留応力に起因する低温
割れの感受性が非常に高く、溶接施工を極めて困難にし
ている。
接合が不可欠で、例えば特開平５−１７７３８４号公
報、特開平５−２６１５８９号公報あるいは特開平５−
２８５９１号公報に見られるような、クリープ特性およ
び靭性の優れた溶接材料も開発され鋼材と共に使用され
ている。しかるに、これらの溶接材料により得られる溶
接金属は完全なマルテンサイト組織で、溶接直後の硬度
はビッカーズ硬度で約５００と極めて高い。このため、
溶接金属中に含まれる水素及び残留応力に起因する低温
割れの感受性が非常に高く、溶接施工を極めて困難にし
ている。
【０００４】しかるに、溶接材料の組成を変更し溶接直
後の硬度を下げ割れ感受性を低めることは逆に短時間強
度ひいてはクリープ強度を低下させることになり、実用
性能を大きく阻害する。また溶接金属のＣｒ等量は、靭
性の観点から１３以下に限定されているためさらに組成
の変更は困難である。そのため、溶接施工に際しては、
溶接材料の乾燥や溶接環境における湿度の低減等の低水
素化により割れを低減するにとどまっている。
後の硬度を下げ割れ感受性を低めることは逆に短時間強
度ひいてはクリープ強度を低下させることになり、実用
性能を大きく阻害する。また溶接金属のＣｒ等量は、靭
性の観点から１３以下に限定されているためさらに組成
の変更は困難である。そのため、溶接施工に際しては、
溶接材料の乾燥や溶接環境における湿度の低減等の低水
素化により割れを低減するにとどまっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる現状
を鑑み高強度の高Ｃｒフェライト系耐熱鋼を溶接する際
に、溶接金属の機械的特性を阻害することなく低温割れ
を防ぐ溶接方法を提供することを目的とする。
を鑑み高強度の高Ｃｒフェライト系耐熱鋼を溶接する際
に、溶接金属の機械的特性を阻害することなく低温割れ
を防ぐ溶接方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明の要旨と
するところは、 （１）フェライト系耐熱鋼をアーク溶接し、下記（１）
式より求められるＣｒ等量が４〜１３の溶接金属を得る
方法において、溶接前に溶接開先面を１５０℃〜３００
℃に予熱し、且つ各溶接パス間の温度を１５０℃〜３０
０℃に保持し、更に溶接施工終了後、溶接部が３００℃
未満に冷却する前に溶接部を加熱温度：１５０℃〜３０
０℃、保持時間：母材の厚さ２５mm当たり１０分以上２
時間以下で加熱保持することを特徴とする高Ｃｒフェラ
イト系耐熱鋼の溶接方法であり、また Ｃｒ等量＝Ｃｒ％＋６Ｓｉ％＋４Ｍｏ％＋１．５Ｗ％＋１１Ｖ％＋５Ｎｂ％＋ １２Ａｌ％−４０Ｃ％−３０Ｎ％−４Ｎｉ％−２Ｍｎ％−Ｃｕ％− ２Ｃｏ ・・・・・・・・・・・・・・（１） （右辺の各項は溶接金属の各元素の重量％） （２）重量％で、Ｃ ：０．０２〜０．２０％、 Ｓ
ｉ：０．００１〜０．４％、Ｍｎ：０．０５〜２．０
％、 Ｃｒ：７．５〜１３．０％、Ｍｏ：０．５〜
２．５％、 Ｗ ：０．２〜２．０％、Ｎｉ：
０．０１〜１．０％、 Ｎｂ：０．０２〜０．１２
％、Ｖ ：０．０４〜０．４０％、 Ｎ ：０．０１
〜０．０６％を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物よ
りなる高Ｃｒフェライト系耐熱鋼をアーク溶接すること
を特徴とする前記（１）記載の高Ｃｒフェライト系耐熱
鋼の溶接方法であり、また （３）被覆アーク溶接棒を用いてアーク溶接することを
特徴とする前記（１）または（２）記載の高Ｃｒフェラ
イト系耐熱鋼の溶接方法であり、また （４）被覆アーク溶接棒全重量に対して、Ｃ ：０．０
１〜０．１５％、 Ｓｉ：０．２〜１．５％、Ｍｎ：
０．８〜２．０％、 Ｃｒ：５．５〜１３．０
％、Ｗ ：０．８〜２．０％、 Ｍｏ：０．２〜
０．７％、Ｎｉ：０．０１〜１．０％、 Ｖ ：
０．０８〜０．４５％、Ｎｂ：０．０１〜０．１２％、
Ｎ ：０．０２〜０．０７％を含有し、残部が鉄及
び不可避的不純物よりなる鋼芯線に、金属炭酸塩、金属
弗化物、アーク安定剤、スラグ生成剤、脱酸剤、粘結剤
を含む被覆材を、被覆率が溶接棒全重量に対して２０〜
４０％となるように塗布した被覆アーク溶接棒を用い
て、アーク溶接することを特徴とする前記（１）または
（２）記載の高Ｃｒフェライト系耐熱鋼の溶接方法であ
り、また （５）重量％で、Ｃ ：０．０２〜０．１３％、 Ｓ
ｉ：０．００５〜０．３５％、Ｍｎ：０．２〜１．６
％、 Ｃｒ：７．５〜１３．０％、Ｗ ：０．５
〜３．５％、 Ｍｏ：０．３〜１．８％、Ｎｉ：
０．０４〜１．３％、 Ｖ ：０．０３〜０．４０
％、Ｎｂ：０．０１〜０．１５％、 Ｎ ：０．０１
〜０．０８％を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物よ
りなるソリッドワイヤを用いてＴＩＧ溶接することを特
徴とする前記（１）または（２）記載の高Ｃｒフェライ
ト系耐熱鋼の溶接方法であり、また （６）ソリッドワイヤは重量％で、Ｃ ：０．０３〜
０．２５％、 Ｓｉ：０．０５〜０．３０％、Ｍｎ：
０．２〜３．０％、 Ｃｒ：７．５〜１３．０
％、Ｗ ：０．５〜２．５％、 Ｍｏ：０．１〜
１．５％、Ｎｉ：０．０４〜１．３％、 Ｖ ：
０．０５〜０．６％、Ｎｂ：０．０１〜０．１５％、
Ｎ ：０．０１〜０．１０％を含有し、フラックスは
重量％で、ＣａＦ2 ：１０〜３５％、ＣａＯ又はＭｇＯ
の少なくとも一方：１０〜４５％、Ａｌ2 Ｏ3 ：１０〜
４５％、 ＳｉＯ2 ：５〜３０％を含有し、且つソ
リッドワイヤ及びフラックスの残部は鉄及び不可避的不
純物である、ソリッドワイヤとフラックスの組み合わせ
でサブマージアーク溶接することを特徴とする前記
（１）または（２）記載の高Ｃｒフェライト系耐熱鋼の
溶接方法である。
するところは、 （１）フェライト系耐熱鋼をアーク溶接し、下記（１）
式より求められるＣｒ等量が４〜１３の溶接金属を得る
方法において、溶接前に溶接開先面を１５０℃〜３００
℃に予熱し、且つ各溶接パス間の温度を１５０℃〜３０
０℃に保持し、更に溶接施工終了後、溶接部が３００℃
未満に冷却する前に溶接部を加熱温度：１５０℃〜３０
０℃、保持時間：母材の厚さ２５mm当たり１０分以上２
時間以下で加熱保持することを特徴とする高Ｃｒフェラ
イト系耐熱鋼の溶接方法であり、また Ｃｒ等量＝Ｃｒ％＋６Ｓｉ％＋４Ｍｏ％＋１．５Ｗ％＋１１Ｖ％＋５Ｎｂ％＋ １２Ａｌ％−４０Ｃ％−３０Ｎ％−４Ｎｉ％−２Ｍｎ％−Ｃｕ％− ２Ｃｏ ・・・・・・・・・・・・・・（１） （右辺の各項は溶接金属の各元素の重量％） （２）重量％で、Ｃ ：０．０２〜０．２０％、 Ｓ
ｉ：０．００１〜０．４％、Ｍｎ：０．０５〜２．０
％、 Ｃｒ：７．５〜１３．０％、Ｍｏ：０．５〜
２．５％、 Ｗ ：０．２〜２．０％、Ｎｉ：
０．０１〜１．０％、 Ｎｂ：０．０２〜０．１２
％、Ｖ ：０．０４〜０．４０％、 Ｎ ：０．０１
〜０．０６％を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物よ
りなる高Ｃｒフェライト系耐熱鋼をアーク溶接すること
を特徴とする前記（１）記載の高Ｃｒフェライト系耐熱
鋼の溶接方法であり、また （３）被覆アーク溶接棒を用いてアーク溶接することを
特徴とする前記（１）または（２）記載の高Ｃｒフェラ
イト系耐熱鋼の溶接方法であり、また （４）被覆アーク溶接棒全重量に対して、Ｃ ：０．０
１〜０．１５％、 Ｓｉ：０．２〜１．５％、Ｍｎ：
０．８〜２．０％、 Ｃｒ：５．５〜１３．０
％、Ｗ ：０．８〜２．０％、 Ｍｏ：０．２〜
０．７％、Ｎｉ：０．０１〜１．０％、 Ｖ ：
０．０８〜０．４５％、Ｎｂ：０．０１〜０．１２％、
Ｎ ：０．０２〜０．０７％を含有し、残部が鉄及
び不可避的不純物よりなる鋼芯線に、金属炭酸塩、金属
弗化物、アーク安定剤、スラグ生成剤、脱酸剤、粘結剤
を含む被覆材を、被覆率が溶接棒全重量に対して２０〜
４０％となるように塗布した被覆アーク溶接棒を用い
て、アーク溶接することを特徴とする前記（１）または
（２）記載の高Ｃｒフェライト系耐熱鋼の溶接方法であ
り、また （５）重量％で、Ｃ ：０．０２〜０．１３％、 Ｓ
ｉ：０．００５〜０．３５％、Ｍｎ：０．２〜１．６
％、 Ｃｒ：７．５〜１３．０％、Ｗ ：０．５
〜３．５％、 Ｍｏ：０．３〜１．８％、Ｎｉ：
０．０４〜１．３％、 Ｖ ：０．０３〜０．４０
％、Ｎｂ：０．０１〜０．１５％、 Ｎ ：０．０１
〜０．０８％を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物よ
りなるソリッドワイヤを用いてＴＩＧ溶接することを特
徴とする前記（１）または（２）記載の高Ｃｒフェライ
ト系耐熱鋼の溶接方法であり、また （６）ソリッドワイヤは重量％で、Ｃ ：０．０３〜
０．２５％、 Ｓｉ：０．０５〜０．３０％、Ｍｎ：
０．２〜３．０％、 Ｃｒ：７．５〜１３．０
％、Ｗ ：０．５〜２．５％、 Ｍｏ：０．１〜
１．５％、Ｎｉ：０．０４〜１．３％、 Ｖ ：
０．０５〜０．６％、Ｎｂ：０．０１〜０．１５％、
Ｎ ：０．０１〜０．１０％を含有し、フラックスは
重量％で、ＣａＦ2 ：１０〜３５％、ＣａＯ又はＭｇＯ
の少なくとも一方：１０〜４５％、Ａｌ2 Ｏ3 ：１０〜
４５％、 ＳｉＯ2 ：５〜３０％を含有し、且つソ
リッドワイヤ及びフラックスの残部は鉄及び不可避的不
純物である、ソリッドワイヤとフラックスの組み合わせ
でサブマージアーク溶接することを特徴とする前記
（１）または（２）記載の高Ｃｒフェライト系耐熱鋼の
溶接方法である。
【０００７】
【作用】本発明は、溶接施工時の溶接部に最適の熱処理
を施すことにより、溶接時の組織を制御し、更に溶接金
属中の水素の溶接金属からの拡散を促進することによ
り、溶接施工時の低温割れの発生を防ぐ。
を施すことにより、溶接時の組織を制御し、更に溶接金
属中の水素の溶接金属からの拡散を促進することによ
り、溶接施工時の低温割れの発生を防ぐ。
【０００８】低温割れは、溶接金属中の拡散性水素、硬
度及び残留応力の複合作用により発生する。この中で残
留応力は溶接構造物の形状にも大きく左右されるために
一概に低減することは困難である。そこで、溶接金属中
の拡散性水素量の低減及び硬度の低下を図ることにな
る。溶接材料に含まれている水素量はすでに極限まで低
下させているために期待できる改善効果が小さい。そこ
で、溶接後の冷却速度を遅くすることにより、溶接金属
中の拡散性水素が母材へ拡散されることを知見した。更
に、冷却速度が低下することにより組織が軟化すること
も実現できる。
度及び残留応力の複合作用により発生する。この中で残
留応力は溶接構造物の形状にも大きく左右されるために
一概に低減することは困難である。そこで、溶接金属中
の拡散性水素量の低減及び硬度の低下を図ることにな
る。溶接材料に含まれている水素量はすでに極限まで低
下させているために期待できる改善効果が小さい。そこ
で、溶接後の冷却速度を遅くすることにより、溶接金属
中の拡散性水素が母材へ拡散されることを知見した。更
に、冷却速度が低下することにより組織が軟化すること
も実現できる。
【０００９】ここでフェライト系耐熱鋼に限定した理由
は、該鋼種で特に低温割れが問題になるためであり、ア
ーク溶接方法に限定する理由も該溶接方法で低温割れが
問題になるためである。さらに、鋼種を請求項２に限定
する理由は、該成分系では特に低温割れ感受性が高く溶
接施工上解決する必要がある。さらに、本鋼種では共金
系の溶接材料で溶接することが使用特性上望ましいため
に、溶接材料が請求項４，５および６の様に限定され
る。
は、該鋼種で特に低温割れが問題になるためであり、ア
ーク溶接方法に限定する理由も該溶接方法で低温割れが
問題になるためである。さらに、鋼種を請求項２に限定
する理由は、該成分系では特に低温割れ感受性が高く溶
接施工上解決する必要がある。さらに、本鋼種では共金
系の溶接材料で溶接することが使用特性上望ましいため
に、溶接材料が請求項４，５および６の様に限定され
る。
【００１０】以下に本発明を具体的に説明する。溶接金
属のＣｒ等量を４〜１３に限定した理由は、Ｃｒ等量が
４未満だと、耐熱性、耐酸化性が低下する。また１３超
では溶接金属中にδフェライトが生成し靭性が低下す
る。
属のＣｒ等量を４〜１３に限定した理由は、Ｃｒ等量が
４未満だと、耐熱性、耐酸化性が低下する。また１３超
では溶接金属中にδフェライトが生成し靭性が低下す
る。
【００１１】次に溶接方法を説明する。先ず溶接施工を
実施する前に、溶接開先面を１５０℃以上３００℃以下
に加熱し温度が均一になった後、溶接施工を実施する。
加熱方法は、溶接開先面の温度が均一になればその方法
は問われず、例えばバーナーによる加熱あるいは均熱炉
に挿入する方法等が考えられる。施工の能率を考えれ
ば、なるたけ簡便な方法が望ましい。ここで、下限温度
である１５０℃は本発明の方法により低温割れを防ぐの
に必要な最低予熱温度であり、これ未満では溶接後低温
割れが発生する。上限温度の３００℃はこれより高温で
溶接を開始すると、溶接直後の冷却速度が小さくなり、
高温割れが発生する。
実施する前に、溶接開先面を１５０℃以上３００℃以下
に加熱し温度が均一になった後、溶接施工を実施する。
加熱方法は、溶接開先面の温度が均一になればその方法
は問われず、例えばバーナーによる加熱あるいは均熱炉
に挿入する方法等が考えられる。施工の能率を考えれ
ば、なるたけ簡便な方法が望ましい。ここで、下限温度
である１５０℃は本発明の方法により低温割れを防ぐの
に必要な最低予熱温度であり、これ未満では溶接後低温
割れが発生する。上限温度の３００℃はこれより高温で
溶接を開始すると、溶接直後の冷却速度が小さくなり、
高温割れが発生する。
【００１２】溶接開先面の温度が均一に達した後、溶接
施工を実施する。溶接条件は用いる溶接材料の適正値を
用いる。第１層目の溶接が終了後、該溶接ビードの表面
及び次の溶接ビードを置く開先面のいずれの位置の温度
も１５０℃〜３００℃の温度範囲に達した時、次の溶接
ビードを置く。温度範囲の根拠は、上記の予熱温度範囲
のそれと同じである。溶接長が長い等の問題で、該溶接
ビード表面あるいは次溶接ビードを置く開先面の温度が
１５０℃〜３００℃の温度範囲からはずれる場合は、バ
ーナー等で部分加熱を行う等の方法で該温度範囲内に維
持する。以後、各溶接ビードを置く毎に、開先面の温度
が１５０℃〜３００℃の範囲内にある間に、次溶接ビー
ドを置く。この様にして、溶接パス間温度を１５０℃〜
３００℃に保持して溶接施工を実施する。
施工を実施する。溶接条件は用いる溶接材料の適正値を
用いる。第１層目の溶接が終了後、該溶接ビードの表面
及び次の溶接ビードを置く開先面のいずれの位置の温度
も１５０℃〜３００℃の温度範囲に達した時、次の溶接
ビードを置く。温度範囲の根拠は、上記の予熱温度範囲
のそれと同じである。溶接長が長い等の問題で、該溶接
ビード表面あるいは次溶接ビードを置く開先面の温度が
１５０℃〜３００℃の温度範囲からはずれる場合は、バ
ーナー等で部分加熱を行う等の方法で該温度範囲内に維
持する。以後、各溶接ビードを置く毎に、開先面の温度
が１５０℃〜３００℃の範囲内にある間に、次溶接ビー
ドを置く。この様にして、溶接パス間温度を１５０℃〜
３００℃に保持して溶接施工を実施する。
【００１３】最終溶接ビードを置いた後、溶接部が３０
０℃に冷却する前に、該溶接部の溶接金属及び溶接熱影
響部を１５０℃〜３００℃に加熱保持する。保持時間
は、母材の板厚２５mm当たり１０分以上２時間以下であ
る。ここで、下限温度である１５０℃は本発明の方法に
より低温割れを防ぐのに必要な最低直後熱温度でこれ未
満では、溶接後低温割れを防止できない。上限温度の３
００℃はこれより高温で保持することは施工上困難な場
合があり、さらに低温割れ防止効果は大きく向上しな
い。また、保持時間の下限である母材の２５mm当たり１
０分はこれ未満の短時間の保持時間では、低温割れを防
止することができない。また母材の板厚２５mm当たり２
時間超加熱しても、低温割れ防止効果の向上は認められ
ない。
０℃に冷却する前に、該溶接部の溶接金属及び溶接熱影
響部を１５０℃〜３００℃に加熱保持する。保持時間
は、母材の板厚２５mm当たり１０分以上２時間以下であ
る。ここで、下限温度である１５０℃は本発明の方法に
より低温割れを防ぐのに必要な最低直後熱温度でこれ未
満では、溶接後低温割れを防止できない。上限温度の３
００℃はこれより高温で保持することは施工上困難な場
合があり、さらに低温割れ防止効果は大きく向上しな
い。また、保持時間の下限である母材の２５mm当たり１
０分はこれ未満の短時間の保持時間では、低温割れを防
止することができない。また母材の板厚２５mm当たり２
時間超加熱しても、低温割れ防止効果の向上は認められ
ない。
【００１４】ここで高Ｃｒフェライト系耐熱鋼の組成
が、請求項２の様に限定される理由を説明する。 Ｃ：０．０２〜０．２０％ Ｃは焼き入れ性と強度確保のため０．０２％以上必要で
あるが、逆に溶接性の観点から０．２０％が上限とな
る。 Ｓｉ：０．００１〜０．４％ Ｓｉは耐酸化性を向上させる元素である。そのため、
０．００１％以上添加する必要があるが、０．４％を超
えると靭性の低下を招くので、０．４％が上限となる。
が、請求項２の様に限定される理由を説明する。 Ｃ：０．０２〜０．２０％ Ｃは焼き入れ性と強度確保のため０．０２％以上必要で
あるが、逆に溶接性の観点から０．２０％が上限とな
る。 Ｓｉ：０．００１〜０．４％ Ｓｉは耐酸化性を向上させる元素である。そのため、
０．００１％以上添加する必要があるが、０．４％を超
えると靭性の低下を招くので、０．４％が上限となる。
【００１５】Ｍｎ：０．０５〜２．０％ Ｍｎは強度保持上必要な成分で、０．０５％以上必要で
ある。上限を２．０％とするのは、これを超すと靭性を
低下させるからである。 Ｃｒ：７．５〜１３．０％ Ｃｒは耐酸化性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７．５％必要であるが、１３％を
超すとδフェライトを析出させ靭性の劣化が著しくなる
ので１３％が上限となる。
ある。上限を２．０％とするのは、これを超すと靭性を
低下させるからである。 Ｃｒ：７．５〜１３．０％ Ｃｒは耐酸化性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７．５％必要であるが、１３％を
超すとδフェライトを析出させ靭性の劣化が著しくなる
ので１３％が上限となる。
【００１６】Ｍｏ：０．５〜２．５％ 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δフェライトを析出させるた
め靭性の低下を招く。したがって２．５％が上限とな
る。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０．５％以上であるので、０．５％が下限とな
る。 Ｗ：０．２〜２．０％ Ｗはフェライト系耐熱合金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、０．２％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０．２％と定め
た。また、過剰の添加によりδフェライトを析出させ、
特に溶接熱影響部の靭性を低下させるため、２．０％が
上限となる。 Ｎｉ：０．０１〜１．０％ 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。そのため靭性の
確保の観点から０．０１％を下限、１．０％を上限とし
た。 Ｎｂ：０．０２〜０．１２％ Ｎｂ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０．０２％必要であるが、０．１２％を超えると
その効果が飽和してしまう。従って０．１２％が上限と
なる。
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δフェライトを析出させるた
め靭性の低下を招く。したがって２．５％が上限とな
る。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０．５％以上であるので、０．５％が下限とな
る。 Ｗ：０．２〜２．０％ Ｗはフェライト系耐熱合金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、０．２％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０．２％と定め
た。また、過剰の添加によりδフェライトを析出させ、
特に溶接熱影響部の靭性を低下させるため、２．０％が
上限となる。 Ｎｉ：０．０１〜１．０％ 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。そのため靭性の
確保の観点から０．０１％を下限、１．０％を上限とし
た。 Ｎｂ：０．０２〜０．１２％ Ｎｂ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０．０２％必要であるが、０．１２％を超えると
その効果が飽和してしまう。従って０．１２％が上限と
なる。
【００１７】Ｖ：０．０４〜０．４０％ ＶはＮｂと同様炭窒化物として析出させて強度を確保す
るため最低０．０４％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は０．４０
％となる。 Ｎ：０．０１〜０．０６％ 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。０．０６％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、
０．０８％が上限となる。その他の不純物としては、Ａ
ｌを０．０６％以下、Ｐ，Ｓは各々０．０３％以下含有
することができる。
るため最低０．０４％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は０．４０
％となる。 Ｎ：０．０１〜０．０６％ 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。０．０６％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、
０．０８％が上限となる。その他の不純物としては、Ａ
ｌを０．０６％以下、Ｐ，Ｓは各々０．０３％以下含有
することができる。
【００１８】被覆アーク溶接棒は特に水素割れ感受性に
敏感で、低温割れに対しての対策が重要になる。次に被
覆アーク溶接棒の化学組成が請求項４の様に限定される
理由を説明する。 Ｃ：０．０１〜０．１５％ Ｃは焼き入れ性と強度確保のため０．０１％以上必要で
あるが、耐割れ性の観点から０．１５％が上限となる。 Ｓｉ：０．２〜１．５％ Ｓｉは脱酸材として０．２％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
１．５％を超えると靭性の低下を招くので、１．５％が
上限となる。
敏感で、低温割れに対しての対策が重要になる。次に被
覆アーク溶接棒の化学組成が請求項４の様に限定される
理由を説明する。 Ｃ：０．０１〜０．１５％ Ｃは焼き入れ性と強度確保のため０．０１％以上必要で
あるが、耐割れ性の観点から０．１５％が上限となる。 Ｓｉ：０．２〜１．５％ Ｓｉは脱酸材として０．２％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
１．５％を超えると靭性の低下を招くので、１．５％が
上限となる。
【００１９】Ｍｎ：０．８〜２．０％ 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２．０％とするのは、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
０．８％となる。 Ｃｒ：５．５〜１３．０％ Ｃｒは耐酸化性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５．５％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
せ靭性の劣化が著しくなるので１３％が上限となる。
である。上限を２．０％とするのは、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
０．８％となる。 Ｃｒ：５．５〜１３．０％ Ｃｒは耐酸化性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５．５％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
せ靭性の劣化が著しくなるので１３％が上限となる。
【００２０】Ｗ：０．８〜２．０％ 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、０．８％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０．８％と定め
た。また、過剰の添加によりδフェライトを析出させ、
溶接金属の靭性を低下させ、溶接作業性も劣化させるの
で、２．０％が上限となる。 Ｍｏ：０．２〜０．７％ 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、且つδフェ
ライトを析出させるため靭性の低下を招く。したがって
０．７％が上限となる。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０．２％以上であるので、
０．２％が下限となる。
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、０．８％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０．８％と定め
た。また、過剰の添加によりδフェライトを析出させ、
溶接金属の靭性を低下させ、溶接作業性も劣化させるの
で、２．０％が上限となる。 Ｍｏ：０．２〜０．７％ 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、且つδフェ
ライトを析出させるため靭性の低下を招く。したがって
０．７％が上限となる。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０．２％以上であるので、
０．２％が下限となる。
【００２１】Ｎｉ：０．０１〜１．０％ 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。そこで靭性を向
上させる観点から下限は０．０１％、高温クリープ強度
を確保する観点から１．０％を上限とした。 Ｖ：０．０８〜０．４５％ 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
０．０８％必要であるが、他方０．４５％を超えるとか
えって強度低下を生じるので０．４５％が上限となる。
リープ強度を低下させる元素でもある。そこで靭性を向
上させる観点から下限は０．０１％、高温クリープ強度
を確保する観点から１．０％を上限とした。 Ｖ：０．０８〜０．４５％ 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
０．０８％必要であるが、他方０．４５％を超えるとか
えって強度低下を生じるので０．４５％が上限となる。
【００２２】Ｎｂ：０．０１〜０．１２％ 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％必要であるが、０．１２％
を超えるとその効果が飽和してしまうだけでなく溶接性
の低下も招く。従って０．１２％が上限となる。 Ｎ：０．０２〜０．０７％ 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０．０２％を
必要とする。０．０７％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、
０．０７％が上限となる。
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％必要であるが、０．１２％
を超えるとその効果が飽和してしまうだけでなく溶接性
の低下も招く。従って０．１２％が上限となる。 Ｎ：０．０２〜０．０７％ 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０．０２％を
必要とする。０．０７％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、
０．０７％が上限となる。
【００２３】被覆材に含まれる金属炭酸塩、金属弗化
物、アーク安定剤、スラグ生成剤、脱酸剤としては例え
ば、石灰、アルミナ、蛍石、鉄粉、アルカリ成分、ルチ
ール等がある。粘結剤としては例えば、珪酸ソーダ、珪
酸カリを含む水ガラスがある。被覆アーク溶接棒全重量
に対する被覆材の重量％の範囲は、２０〜４０％である
が、２０％未満では保護筒としての機能が不十分となり
スパッタが多い、あるいはスラグ不足が発生する。また
４０％を超えるとスラグ量が多くなりすぎスラグの巻き
込み等の欠陥が発生する。
物、アーク安定剤、スラグ生成剤、脱酸剤としては例え
ば、石灰、アルミナ、蛍石、鉄粉、アルカリ成分、ルチ
ール等がある。粘結剤としては例えば、珪酸ソーダ、珪
酸カリを含む水ガラスがある。被覆アーク溶接棒全重量
に対する被覆材の重量％の範囲は、２０〜４０％である
が、２０％未満では保護筒としての機能が不十分となり
スパッタが多い、あるいはスラグ不足が発生する。また
４０％を超えるとスラグ量が多くなりすぎスラグの巻き
込み等の欠陥が発生する。
【００２４】またＴＩＧ溶接ワイヤの化学組成が請求項
５の様に限定される理由を以下に説明する。 Ｃ：０．０２〜０．１３％ Ｃは焼き入れ性と強度確保のため０．０２％以上必要で
あるが、耐割れ性の観点から０．１３％が上限となる。 Ｓｉ：０．００５〜０．３５％ Ｓｉは脱酸材として０．００５％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
０．３５％を超えると靭性の低下を招くので、０．３５
％が上限となる。
５の様に限定される理由を以下に説明する。 Ｃ：０．０２〜０．１３％ Ｃは焼き入れ性と強度確保のため０．０２％以上必要で
あるが、耐割れ性の観点から０．１３％が上限となる。 Ｓｉ：０．００５〜０．３５％ Ｓｉは脱酸材として０．００５％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
０．３５％を超えると靭性の低下を招くので、０．３５
％が上限となる。
【００２５】Ｍｎ：０．２〜１．６％ 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１．６％とするのは、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
０．２％となる。 Ｃｒ：７．５〜１３．０％ Ｃｒは耐酸化性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７．５％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
せ靭性の劣化が著しくなるので１３％が上限となる。
である。上限を１．６％とするのは、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
０．２％となる。 Ｃｒ：７．５〜１３．０％ Ｃｒは耐酸化性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７．５％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
せ靭性の劣化が著しくなるので１３％が上限となる。
【００２６】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フェライトを析出させ、
溶接金属の靭性を低下させ、溶接作業性も劣化させるの
で、３．５％が上限となる。 Ｍｏ：０．３〜１．８％ 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、且つδフェ
ライトを析出させるため靭性の低下を招く。したがって
１．８％が上限となる。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、
０．３％が下限となる。
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フェライトを析出させ、
溶接金属の靭性を低下させ、溶接作業性も劣化させるの
で、３．５％が上限となる。 Ｍｏ：０．３〜１．８％ 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、且つδフェ
ライトを析出させるため靭性の低下を招く。したがって
１．８％が上限となる。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、
０．３％が下限となる。
【００２７】Ｎｉ：０．０４〜１．３％ 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。そこで靭性を向
上させる観点から下限は０．０４％、高温クリープ強度
を確保する観点から１．３を上限とした。 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％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０．４０％が上限となる。
リープ強度を低下させる元素でもある。そこで靭性を向
上させる観点から下限は０．０４％、高温クリープ強度
を確保する観点から１．３を上限とした。 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％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０．４０％が上限となる。
【００２８】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％必要であるが、０．１５％
を超えるとその効果が飽和してしまうだけでなく溶接性
の低下も招く。従って０．１５％が上限となる。 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、
０．０８％が上限となる。
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％必要であるが、０．１５％
を超えるとその効果が飽和してしまうだけでなく溶接性
の低下も招く。従って０．１５％が上限となる。 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、
０．０８％が上限となる。
【００２９】またサブマージアーク溶接ソリッドワイヤ
及びフラックスの化学組成が請求項６の様に限定される
理由を以下に説明する。 Ｃ：０．０３〜０．２５％ 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０．２５％が上限となる。 Ｓｉ：０．０５〜０．３０％ Ｓｉは脱酸材として０．０５％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
０．３０％を超えると靭性の低下を招くので、０．３０
％が上限となる。
及びフラックスの化学組成が請求項６の様に限定される
理由を以下に説明する。 Ｃ：０．０３〜０．２５％ 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０．２５％が上限となる。 Ｓｉ：０．０５〜０．３０％ Ｓｉは脱酸材として０．０５％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
０．３０％を超えると靭性の低下を招くので、０．３０
％が上限となる。
【００３０】Ｍｎ：０．２〜３．０％ 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３．０％とするのは、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
０．２％となる。 Ｃｒ：７．５〜１３．０％ Ｃｒは耐酸化性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７．５％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
せ靭性の劣化が著しくなるので１３％が上限となる。
である。上限を３．０％とするのは、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
０．２％となる。 Ｃｒ：７．５〜１３．０％ Ｃｒは耐酸化性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７．５％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
せ靭性の劣化が著しくなるので１３％が上限となる。
【００３１】Ｗ：０．５〜２．５％ 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フェライトを析出させ、
溶接金属の靭性を低下させ、溶接作業性も劣化させるの
で、２．５％が上限となる。 Ｍｏ：０．１〜１．５％ 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、且つδフェ
ライトを析出させるため靭性の低下を招く。したがって
１．５％が上限となる。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０．１％以上であるので、
０．１％が下限となる。
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フェライトを析出させ、
溶接金属の靭性を低下させ、溶接作業性も劣化させるの
で、２．５％が上限となる。 Ｍｏ：０．１〜１．５％ 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、且つδフェ
ライトを析出させるため靭性の低下を招く。したがって
１．５％が上限となる。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０．１％以上であるので、
０．１％が下限となる。
【００３２】Ｎｉ：０．０４〜１．３％ 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。そこで靭性を向
上させる観点から下限は０．０４％、高温クリープ強度
を確保する観点から１．３を上限とした。 Ｖ：０．０５〜０．６０％ 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
０．０５％必要であるが、他方０．６０％を超えるとか
えって強度低下を生じるので０．６０％が上限となる。
リープ強度を低下させる元素でもある。そこで靭性を向
上させる観点から下限は０．０４％、高温クリープ強度
を確保する観点から１．３を上限とした。 Ｖ：０．０５〜０．６０％ 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
０．０５％必要であるが、他方０．６０％を超えるとか
えって強度低下を生じるので０．６０％が上限となる。
【００３３】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％必要であるが、０．１５％
を超えるとその効果が飽和してしまうだけでなく溶接性
の低下も招く。従って０．１５％が上限となる。 Ｎ：０．０１〜０．１０％ 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。０．１０％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、
０．１０％が上限となる。次にフラックスの限定理由を
以下に説明する。 ＣａＦ2 ：１０〜３５％ ＣａＦ2 はスラグの塩基度をあげ、溶接金属中の酸素を
著しく低減し靭性を良好にする効果がある。またスラグ
の溶融点を低下させ溶け込みを浅くしスラグの剥離性を
良好にすると共にビード形状、外観を良好にする。１０
％未満ではその効果が無く、３５％を超えるとスラグの
流動性が過大となりビード形状、外観が劣化する。従っ
てＣａＦ2 の上限は３５％、下限は１０％となる。
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％必要であるが、０．１５％
を超えるとその効果が飽和してしまうだけでなく溶接性
の低下も招く。従って０．１５％が上限となる。 Ｎ：０．０１〜０．１０％ 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。０．１０％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、
０．１０％が上限となる。次にフラックスの限定理由を
以下に説明する。 ＣａＦ2 ：１０〜３５％ ＣａＦ2 はスラグの塩基度をあげ、溶接金属中の酸素を
著しく低減し靭性を良好にする効果がある。またスラグ
の溶融点を低下させ溶け込みを浅くしスラグの剥離性を
良好にすると共にビード形状、外観を良好にする。１０
％未満ではその効果が無く、３５％を超えるとスラグの
流動性が過大となりビード形状、外観が劣化する。従っ
てＣａＦ2 の上限は３５％、下限は１０％となる。
【００３４】ＣａＯ又はＭｇＯの少なくとも一方：１０
〜４５％ ＣａＯおよびＭｇＯはいずれも強塩基性成分でＣａＦ2
と共に溶接金属中の酸素低減に有効である。また、Ｃａ
Ｏ，ＭｇＯは耐火性の大きい成分であり、融点の低いＣ
ａＦ2 を含有するフラックスの溶融特性を調整し、ビー
ド形状を整えるのに有効である。１０％未満ではその効
果が無く、４５％を超えるとフラックスが溶けにくく、
ビード表面の形状が悪化する。そのためＣａＯ又はＭｇ
Ｏの少なくとも一方が１０〜４５％に限定される。
〜４５％ ＣａＯおよびＭｇＯはいずれも強塩基性成分でＣａＦ2
と共に溶接金属中の酸素低減に有効である。また、Ｃａ
Ｏ，ＭｇＯは耐火性の大きい成分であり、融点の低いＣ
ａＦ2 を含有するフラックスの溶融特性を調整し、ビー
ド形状を整えるのに有効である。１０％未満ではその効
果が無く、４５％を超えるとフラックスが溶けにくく、
ビード表面の形状が悪化する。そのためＣａＯ又はＭｇ
Ｏの少なくとも一方が１０〜４５％に限定される。
【００３５】Ａｌ2 Ｏ3 ：１０〜４５％ Ａｌ2 Ｏ3 は融点が高く、スラグの流動性を調整し、ビ
ード形状を整えるのに有効である。この効果を得るため
には最低１０％必要で、４５％を超えるとスラグの巻き
込みやアンダーカットを生じやすくなる。
ード形状を整えるのに有効である。この効果を得るため
には最低１０％必要で、４５％を超えるとスラグの巻き
込みやアンダーカットを生じやすくなる。
【００３６】ＳｉＯ2 ：５〜３０％ ＳｉＯ2 はスラグの粘性を調整し、ビード外観を改善す
るのに有効であるが、５％未満では効果が無く、３０％
を超えると粘性が大きくなりスラグの巻き込みが発生す
る。そのため、範囲が５〜３０％に限定される。
るのに有効であるが、５％未満では効果が無く、３０％
を超えると粘性が大きくなりスラグの巻き込みが発生す
る。そのため、範囲が５〜３０％に限定される。
【００３７】
【実施例】図１に、予熱温度を６０〜３５０℃に変化さ
せ、溶接直後熱温度が１５０℃〜２５０℃の場合の、斜
めＹ型拘束割れ試験の結果を示す。溶接直後熱とは、本
発明による溶接直後の加熱・保持処理である。各パス間
温度は１５０〜３００℃とした。
せ、溶接直後熱温度が１５０℃〜２５０℃の場合の、斜
めＹ型拘束割れ試験の結果を示す。溶接直後熱とは、本
発明による溶接直後の加熱・保持処理である。各パス間
温度は１５０〜３００℃とした。
【００３８】本実施例では、１５０〜２５０℃に１時間
保持している。横軸は、予熱温度、縦軸は溶接ビード断
面に於けるのど厚に対する割れ長さの比で、この値が小
さいほど割れ発生傾向は小さい。図１では、５断面の平
均値を示してある。
保持している。横軸は、予熱温度、縦軸は溶接ビード断
面に於けるのど厚に対する割れ長さの比で、この値が小
さいほど割れ発生傾向は小さい。図１では、５断面の平
均値を示してある。
【００３９】斜めＹ型拘束割れ試験はJIS.Z.3158に規定
されている低温割れ感受性を評価する試験である。図２
にその形状を示す。用いた母材は、表１に化学成分を示
す厚さ５０mmの９Ｃｒ−１．８Ｗ高強度フェライト系耐
熱鋼である。また用いた溶接棒は、表２に示す化学組成
を持つ、９Ｃｒ−１．５Ｗ系の共金系被覆アーク溶接棒
である。溶接方法は、本実施例では被覆アーク溶接を用
いたが、このほかＴＩＧ溶接およびＳＡＷ溶接法を適用
できる。表３には溶接条件を示す。さらに表４に溶接金
属の化学組成およびＣｒ等量を示す。
されている低温割れ感受性を評価する試験である。図２
にその形状を示す。用いた母材は、表１に化学成分を示
す厚さ５０mmの９Ｃｒ−１．８Ｗ高強度フェライト系耐
熱鋼である。また用いた溶接棒は、表２に示す化学組成
を持つ、９Ｃｒ−１．５Ｗ系の共金系被覆アーク溶接棒
である。溶接方法は、本実施例では被覆アーク溶接を用
いたが、このほかＴＩＧ溶接およびＳＡＷ溶接法を適用
できる。表３には溶接条件を示す。さらに表４に溶接金
属の化学組成およびＣｒ等量を示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】
【表３】
【００４３】
【表４】
【００４４】図１に示す様に、直後熱温度が１５０℃以
上２５０℃以下の場合、予熱温度が１５０℃でも低温割
れは防止できる。また予熱温度が３００℃超の場合、高
温割れが生じている。図３には、直後熱を１００℃以上
１５０℃未満の場合の、同じく斜めＹ型拘束割れ試験結
果である。この場合は１５０度の予熱温度では割れは防
止できていない。
上２５０℃以下の場合、予熱温度が１５０℃でも低温割
れは防止できる。また予熱温度が３００℃超の場合、高
温割れが生じている。図３には、直後熱を１００℃以上
１５０℃未満の場合の、同じく斜めＹ型拘束割れ試験結
果である。この場合は１５０度の予熱温度では割れは防
止できていない。
【００４５】
【発明の効果】本発明による溶接方法により、高Ｃｒフ
ェライト系耐熱鋼を溶接する際において、低温割れの発
生が無く溶接施工を実施することができ、高強度フェラ
イト系耐熱鋼を高温高効率のエネルギープラントへ適用
する上で、溶接部の信頼性を大幅に向上させることがで
きる。
ェライト系耐熱鋼を溶接する際において、低温割れの発
生が無く溶接施工を実施することができ、高強度フェラ
イト系耐熱鋼を高温高効率のエネルギープラントへ適用
する上で、溶接部の信頼性を大幅に向上させることがで
きる。
【図１】本発明の溶接直後熱と割れ率の関係を示す図。
【図２】実施例に用いた、斜めＹ型拘束割れ試験の試験
片形状であり、（ａ）は試験片の溶接部平面図（ｂ）は
Ａ−Ａ断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面を示す。
片形状であり、（ａ）は試験片の溶接部平面図（ｂ）は
Ａ−Ａ断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面を示す。
【図３】比較例の溶接直後熱と割れ率の関係を示す図。
１ 拘束溶接ビード ２ 試験ビード用開先
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 35/30 ３２０ Ｅ ３３０ Ａ 35/362 ３１０ Ｃ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０２ Ｚ 38/48 (72)発明者 百合岡 信孝 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内
Claims (6)
- 【請求項１】 フェライト系耐熱鋼をアーク溶接し、下
記（１）式より求められるＣｒ等量が４〜１３の溶接金
属を得る方法において、溶接前に溶接開先面を１５０℃
〜３００℃に予熱し、且つ各溶接パス間の温度を１５０
℃〜３００℃に保持し、更に溶接施工終了後、溶接部が
３００℃未満に冷却する前に溶接部を加熱温度：１５０
℃〜３００℃、保持時間：母材の厚さ２５mm当たり１０
分以上２時間以下で加熱保持することを特徴とする高Ｃ
ｒフェライト系耐熱鋼の溶接方法。 Ｃｒ等量＝Ｃｒ％＋６Ｓｉ％＋４Ｍｏ％＋１．５Ｗ％＋１１Ｖ％＋５Ｎｂ％＋ １２Ａｌ％−４０Ｃ％−３０Ｎ％−４Ｎｉ％−２Ｍｎ％−Ｃｕ％− ２Ｃｏ ・・・・・・・・・・・・・・（１） （右辺の各項は溶接金属の各元素の重量％） - 【請求項２】 重量％で、 Ｃ ：０．０２〜０．２０％、 Ｓｉ：０．００１〜０．４％、 Ｍｎ：０．０５〜２．０％、 Ｃｒ：７．５〜１３．０％、 Ｍｏ：０．５〜２．５％、 Ｗ ：０．２〜２．０％、 Ｎｉ：０．０１〜１．０％、 Ｎｂ：０．０２〜０．１２％、 Ｖ ：０．０４〜０．４０％、 Ｎ ：０．０１〜０．０６％を含有し、残部が鉄及び不
可避的不純物よりなる高Ｃｒフェライト系耐熱鋼をアー
ク溶接することを特徴とする請求項１記載の高Ｃｒフェ
ライト系耐熱鋼の溶接方法。 - 【請求項３】 被覆アーク溶接棒を用いてアーク溶接す
ることを特徴とする請求項１または２記載の高Ｃｒフェ
ライト系耐熱鋼の溶接方法。 - 【請求項４】 被覆アーク溶接棒全重量に対して、 Ｃ ：０．０１〜０．１５％、 Ｓｉ：０．２〜１．５％、 Ｍｎ：０．８〜２．０％、 Ｃｒ：５．５〜１３．０％、 Ｗ ：０．８〜２．０％、 Ｍｏ：０．２〜０．７％、 Ｎｉ：０．０１〜１．０％、 Ｖ ：０．０８〜０．４５％、 Ｎｂ：０．０１〜０．１２％、 Ｎ ：０．０２〜０．０７％を含有し、残部が鉄及び不
可避的不純物よりなる鋼芯線に、金属炭酸塩、金属弗化
物、アーク安定剤、スラグ生成剤、脱酸剤、粘結剤を含
む被覆材を被覆率が溶接棒全重量に対して２０〜４０％
となるように塗布した被覆アーク溶接棒を用いて、アー
ク溶接することを特徴とする請求項１または２記載の高
Ｃｒフェライト系耐熱鋼の溶接方法。 - 【請求項５】 重量％で、 Ｃ ：０．０２〜０．１３％、 Ｓｉ：０．００５〜０．３５％、 Ｍｎ：０．２〜１．６％、 Ｃｒ：７．５〜１３．０％、 Ｗ ：０．５〜３．５％、 Ｍｏ：０．３〜１．８％、 Ｎｉ：０．０４〜１．３％、 Ｖ ：０．０３〜０．４０％、 Ｎｂ：０．０１〜０．１５％、 Ｎ ：０．０１〜０．０８％を含有し、残部が鉄及び不
可避的不純物よりなるソリッドワイヤを用いてＴＩＧ溶
接することを特徴とする請求項１または２記載の高Ｃｒ
フェライト系耐熱鋼の溶接方法。 - 【請求項６】 ソリッドワイヤは重量％で、 Ｃ ：０．０３〜０．２５％、 Ｓｉ：０．０５〜０．３０％、 Ｍｎ：０．２〜３．０％、 Ｃｒ：７．５〜１３．０％、 Ｗ ：０．５〜２．５％、 Ｍｏ：０．１〜１．５％、 Ｎｉ：０．０４〜１．３％、 Ｖ ：０．０５〜０．６％、 Ｎｂ：０．０１〜０．１５％、 Ｎ ：０．０１〜０．１０％を含有し、フラックスは重
量％で、 ＣａＦ2 ：１０〜３５％、 ＣａＯ又はＭｇＯの少なくとも一方：１０〜４５％、 Ａｌ2 Ｏ3 ：１０〜４５％、 ＳｉＯ2 ：５〜３０％を含有
し、且つソリッドワイヤ及びフラックスの残部は鉄及び
不可避的不純物である、ソリッドワイヤとフラックスの
組み合わせでサブマージアーク溶接することを特徴とす
る請求項１または２記載の高Ｃｒフェライト系耐熱鋼の
溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30675394A JPH08164481A (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼の溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30675394A JPH08164481A (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼の溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08164481A true JPH08164481A (ja) | 1996-06-25 |
Family
ID=17960903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30675394A Withdrawn JPH08164481A (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼の溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08164481A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102615380A (zh) * | 2012-03-10 | 2012-08-01 | 广东省韶关粤江发电有限责任公司 | 超超临界火电机组焊接sa335-p91/p92钢的焊接工艺 |
| CN105728908A (zh) * | 2016-04-01 | 2016-07-06 | 中国化学工程第六建设有限公司 | 国产a335 p91高压厚壁管道现场焊接方法 |
| JP2019044206A (ja) * | 2017-08-30 | 2019-03-22 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 厚肉耐摩耗鋼板およびその製造方法並びに耐摩耗部材の製造方法 |
| JP2020082147A (ja) * | 2018-11-27 | 2020-06-04 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 管材の溶接方法 |
| CN114192929A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-03-18 | 安徽马钢设备检修有限公司 | 一种高速轮轴热处理u型吊钩裂纹焊接工艺 |
| JP7716725B1 (ja) * | 2024-09-20 | 2025-08-01 | 天津大学 | 海洋エンジニアリング用鋼の高性能で予熱なしの溶接プロセスの確定方法 |
-
1994
- 1994-12-09 JP JP30675394A patent/JPH08164481A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102615380A (zh) * | 2012-03-10 | 2012-08-01 | 广东省韶关粤江发电有限责任公司 | 超超临界火电机组焊接sa335-p91/p92钢的焊接工艺 |
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| CN114192929A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-03-18 | 安徽马钢设备检修有限公司 | 一种高速轮轴热处理u型吊钩裂纹焊接工艺 |
| CN114192929B (zh) * | 2022-01-28 | 2022-12-23 | 安徽马钢设备检修有限公司 | 一种高速轮轴热处理u型吊钩裂纹焊接工艺 |
| JP7716725B1 (ja) * | 2024-09-20 | 2025-08-01 | 天津大学 | 海洋エンジニアリング用鋼の高性能で予熱なしの溶接プロセスの確定方法 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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