JPH11320096A - 高Ｃｒフェライト鋼の溶接方法とそれを用いた溶接構造 - Google Patents
高Ｃｒフェライト鋼の溶接方法とそれを用いた溶接構造Info
- Publication number
- JPH11320096A JPH11320096A JP12580798A JP12580798A JPH11320096A JP H11320096 A JPH11320096 A JP H11320096A JP 12580798 A JP12580798 A JP 12580798A JP 12580798 A JP12580798 A JP 12580798A JP H11320096 A JPH11320096 A JP H11320096A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- steel
- welded
- ferritic
- weld metal
- 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
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 122
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 64
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 48
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 44
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 44
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 38
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 11
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000009863 impact test Methods 0.000 description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 5
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000007630 basic procedure Methods 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】Ｃｒ含有量が１０〜１３重量％の高Ｃｒフェラ
イト系高強度耐熱鋼において、溶接金属の靭性が高く、
脆性破壊を抑制して、溶接部の機械的強度の信頼性が高
い高Ｃｒフェライト鋼の溶接方法とそれを用いた溶接構
造を提供する。 【解決手段】Ｃｒを１０〜１３重量％含有する高Ｃｒフ
ェライト系耐熱鋼同士、もしくは高Ｃｒフェライト系耐
熱鋼とは組成の異なる他の接合金物とを溶接した溶接構
造において、Ｎｉを６５重量％以上含有するＮｉ基溶接
材料を用い、アーク溶接法のうちから選択される少なく
とも一つの溶接法を用いて接合し、溶着部に靭性の高い
Ｎｉ基溶接金属を形成させる。溶接後の熱処理が不要と
なる。
イト系高強度耐熱鋼において、溶接金属の靭性が高く、
脆性破壊を抑制して、溶接部の機械的強度の信頼性が高
い高Ｃｒフェライト鋼の溶接方法とそれを用いた溶接構
造を提供する。 【解決手段】Ｃｒを１０〜１３重量％含有する高Ｃｒフ
ェライト系耐熱鋼同士、もしくは高Ｃｒフェライト系耐
熱鋼とは組成の異なる他の接合金物とを溶接した溶接構
造において、Ｎｉを６５重量％以上含有するＮｉ基溶接
材料を用い、アーク溶接法のうちから選択される少なく
とも一つの溶接法を用いて接合し、溶着部に靭性の高い
Ｎｉ基溶接金属を形成させる。溶接後の熱処理が不要と
なる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高Ｃｒ（クロム）フ
ェライト鋼の溶接方法およびそれを用いた溶接継手構造
に係り、特に、ボイラ、化学プラント等の耐圧部に多用
されるＣｒ含有量１０〜１３重量％の高Ｃｒフェライト
系高強度耐熱鋼の接合に好適な溶接方法およびそれを用
いて作製した高Ｃｒフェライト鋼の溶接継手構造に関す
る。
ェライト鋼の溶接方法およびそれを用いた溶接継手構造
に係り、特に、ボイラ、化学プラント等の耐圧部に多用
されるＣｒ含有量１０〜１３重量％の高Ｃｒフェライト
系高強度耐熱鋼の接合に好適な溶接方法およびそれを用
いて作製した高Ｃｒフェライト鋼の溶接継手構造に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】発電用ボイラや各種熱交換器等において
は、高温、高圧の条件下で多数の伝熱管類が使用されて
いる。近年、特に大容量の発電用ボイラにおいては、発
電効率向上のために蒸気温度と圧力をさらに上昇するこ
とが計画されており、従来の２.２５％Ｃｒ（クロム）
１％Ｍｏ（モリブデン）鋼、 あるいは９％Ｃｒ１％Ｍ
ｏＮｂ（ニオブ）Ｖ（バナジウム）鋼に代わる高温強度
の高い８.５〜１３％Ｃｒのフェライト系耐熱鋼が、上
記した蒸気条件用の伝熱管として新しく開発されてい
る。これらのフェライト系耐熱鋼は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎ
ｂ、Ｖ、Ｎ（窒素）に加えて、さらにＷ（タングステ
ン）、Ｃｕ（銅）あるいはＣｏ（コバルト）等を添加
し、焼ならし−焼戻し熱処理等によって、焼戻しマルテ
ンサイト組織となるように成分設計されたもので、従来
の溶接材料に比べて格段に優れた高温強度を保有してい
る。このような高強度フェライト鋼を溶接接合するため
の溶接材料は、従来技術では母材と同一成分系の溶接材
料を用いるのが原則であり、各々の高強度フェライト鋼
に適合した溶接材料が開発されている。
は、高温、高圧の条件下で多数の伝熱管類が使用されて
いる。近年、特に大容量の発電用ボイラにおいては、発
電効率向上のために蒸気温度と圧力をさらに上昇するこ
とが計画されており、従来の２.２５％Ｃｒ（クロム）
１％Ｍｏ（モリブデン）鋼、 あるいは９％Ｃｒ１％Ｍ
ｏＮｂ（ニオブ）Ｖ（バナジウム）鋼に代わる高温強度
の高い８.５〜１３％Ｃｒのフェライト系耐熱鋼が、上
記した蒸気条件用の伝熱管として新しく開発されてい
る。これらのフェライト系耐熱鋼は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎ
ｂ、Ｖ、Ｎ（窒素）に加えて、さらにＷ（タングステ
ン）、Ｃｕ（銅）あるいはＣｏ（コバルト）等を添加
し、焼ならし−焼戻し熱処理等によって、焼戻しマルテ
ンサイト組織となるように成分設計されたもので、従来
の溶接材料に比べて格段に優れた高温強度を保有してい
る。このような高強度フェライト鋼を溶接接合するため
の溶接材料は、従来技術では母材と同一成分系の溶接材
料を用いるのが原則であり、各々の高強度フェライト鋼
に適合した溶接材料が開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｃｒ等
の合金元素が多くなるほど、溶接金属の靭性は低下する
傾向にある。特に、被覆アーク溶接法あるいはサブマー
ジアーク溶接法を用いて、Ｃｒ含有量が１０％を超える
高Ｃｒフェライト鋼を溶接した場合には、溶接金属の靭
性が著しく低下する。溶接部は形状的には応力集中部と
なるため、溶接金属の靭性が低いと、水圧試験時におけ
る溶接部の脆性破壊に対する危険性が高くなる。このた
め１０％Ｃｒ以上の高Ｃｒ鋼を被覆アーク溶接法あるい
はサブマージアーク溶接法で接合する場合には、介在物
やブローホール等の溶接欠陥が生じないように、溶接施
工において細心の注意を払う必要があった。また、高品
質の溶接が可能であるＴＩＧ溶接を採用した場合でも、
溶接終了後に７４０〜７５０℃程度の比較的高温の溶接
後の熱処理を行わなければならず、溶接金属の靭性は低
く、特に、高Ｃｒフェライト鋼を溶接する場合には溶接
後の熱処理を必ず実施して溶接金属の靭性を高め、脆性
破壊を防止する必要があった。
の合金元素が多くなるほど、溶接金属の靭性は低下する
傾向にある。特に、被覆アーク溶接法あるいはサブマー
ジアーク溶接法を用いて、Ｃｒ含有量が１０％を超える
高Ｃｒフェライト鋼を溶接した場合には、溶接金属の靭
性が著しく低下する。溶接部は形状的には応力集中部と
なるため、溶接金属の靭性が低いと、水圧試験時におけ
る溶接部の脆性破壊に対する危険性が高くなる。このた
め１０％Ｃｒ以上の高Ｃｒ鋼を被覆アーク溶接法あるい
はサブマージアーク溶接法で接合する場合には、介在物
やブローホール等の溶接欠陥が生じないように、溶接施
工において細心の注意を払う必要があった。また、高品
質の溶接が可能であるＴＩＧ溶接を採用した場合でも、
溶接終了後に７４０〜７５０℃程度の比較的高温の溶接
後の熱処理を行わなければならず、溶接金属の靭性は低
く、特に、高Ｃｒフェライト鋼を溶接する場合には溶接
後の熱処理を必ず実施して溶接金属の靭性を高め、脆性
破壊を防止する必要があった。
【０００４】本発明の目的は、上記従来技術における問
題点を解消し、Ｃｒ含有量が重量％で１０〜１３％の高
Ｃｒフェライト系高強度耐熱鋼において、溶接金属の靭
性が高く、脆性破壊を抑制して、溶接部の信頼性の高い
高Ｃｒフェライト鋼の溶接方法とそれを用いた溶接構造
を提供することにある。
題点を解消し、Ｃｒ含有量が重量％で１０〜１３％の高
Ｃｒフェライト系高強度耐熱鋼において、溶接金属の靭
性が高く、脆性破壊を抑制して、溶接部の信頼性の高い
高Ｃｒフェライト鋼の溶接方法とそれを用いた溶接構造
を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、基本的に、高
温での強度と靭性が良好なオーステナイト系溶接材料の
中でも、特に線膨張係数がフェライト系鋼に近いＮｉ基
の溶接材料を用いて溶接接合するものである。本発明
は、上記目的を達成するために、特許請求の範囲に記載
のような構成とするものである。すなわち、請求項１に
記載のように、Ｃｒ（クロム）を１０〜１３重量％含有
する高Ｃｒフェライト系耐熱鋼同士を溶接する方法であ
って、Ｎｉ（ニッケル）を６５重量％以上含有するＮｉ
基溶接材料を用い、イナートガスアーク溶接法、例え
ば、ＴＩＧ（イナートガスタングステンアーク）溶接法
等の非溶極式溶接法や、イナートガスメタルアーク（Ｍ
ＩＧ）溶接法、炭酸ガスメタルアーク溶接法、被覆剤を
塗布した溶接棒を用いた被覆アーク溶接法、およびサブ
マージドアーク溶接法等の溶極式溶接法のうちから選択
される少なくとも一つのアーク溶接法を用いて接合する
高Ｃｒフェライト鋼の溶接方法とするものである。ま
た、請求項２に記載のように、請求項１に記載の高Ｃｒ
フェライト鋼の溶接方法を用いて、溶着部に靭性の高い
Ｎｉ基溶接金属を形成した高Ｃｒフェライト鋼の溶接構
造とするものである。また、請求項３に記載のように、
Ｃｒを１０〜１３重量％含有する高Ｃｒフェライト系耐
熱鋼と、該耐熱鋼とは組成の異なる接合金物とを溶接し
た溶接構造であって、Ｎｉを６５重量％以上含有するＮ
ｉ基溶接材料を用い、イナートガスアーク溶接法、例え
ば、ＴＩＧ（イナートガスタングステンアーク）溶接法
等の非溶極式溶接法や、イナートガスメタルアーク（Ｍ
ＩＧ）溶接法、炭酸ガスメタルアーク溶接法、被覆剤を
塗布した溶接棒を用いた被覆アーク溶接法、およびサブ
マージドアーク溶接法等の溶極式溶接法のうちから選択
される少なくとも一つのアーク溶接法を用いて接合し、
溶着部に靭性の高いＮｉ基溶接金属を形成した高Ｃｒフ
ェライト鋼の溶接構造とするものである。また、請求項
４に記載のように、請求項２または請求項３に記載の溶
接構造において、溶接後の熱処理を省略した溶接構造と
するものである。本発明は、請求項１ないし請求項４の
それぞれ１項に記載されているように、溶着部に、Ｎｉ
を６５重量％以上含有するＮｉ基溶接材料を用いた靭性
の高いＮｉ基溶接金属を形成することにより、従来技術
における溶接金属の靭性が低いという問題点を解消し
て、脆性破壊に対する溶接部の信頼性を大きく改善する
ことができ、かつ、従来の約７４０〜７５０℃で行われ
ている溶接後の熱処理を省略することが可能となり、高
強度のＣｒフェライト系耐熱鋼の用途を拡大できる効果
がある。また、Ｎｉを６５重量％以上含有するＮｉ基溶
接材料を用い、イナートガスアーク溶接法、例えば、Ｔ
ＩＧ（イナートガスタングステンアーク）溶接法等の非
溶極式溶接法、イナートガスメタルアーク（ＭＩＧ）溶
接法、炭酸ガスメタルアーク溶接法、被覆剤を塗布した
溶接棒を用いた被覆アーク溶接法、およびサブマージド
アーク溶接法等の溶極式溶接法のうちから選択されるア
ーク溶接法を用いて溶接により形成された溶接金属は、
室温での機械的強度は低く、室温付近の温度域での引張
り強さは、高Ｃｒフェライト鋼母材よりも低くなるが、
約６００℃以上の使用温度域では、Ｎｉ基の溶接材料に
よリ形成される溶接金属の引張り強さの方が高くなり、
高温度の使用領域では十分な引張り強度特性を示すもの
である。さらに、Ｎｉ基の溶接材料により形成される溶
接金属の靭性は高く、万一、溶接部に亀裂が発生したと
しても脆性破壊の危険性は大幅に低減できる効果があ
る。
温での強度と靭性が良好なオーステナイト系溶接材料の
中でも、特に線膨張係数がフェライト系鋼に近いＮｉ基
の溶接材料を用いて溶接接合するものである。本発明
は、上記目的を達成するために、特許請求の範囲に記載
のような構成とするものである。すなわち、請求項１に
記載のように、Ｃｒ（クロム）を１０〜１３重量％含有
する高Ｃｒフェライト系耐熱鋼同士を溶接する方法であ
って、Ｎｉ（ニッケル）を６５重量％以上含有するＮｉ
基溶接材料を用い、イナートガスアーク溶接法、例え
ば、ＴＩＧ（イナートガスタングステンアーク）溶接法
等の非溶極式溶接法や、イナートガスメタルアーク（Ｍ
ＩＧ）溶接法、炭酸ガスメタルアーク溶接法、被覆剤を
塗布した溶接棒を用いた被覆アーク溶接法、およびサブ
マージドアーク溶接法等の溶極式溶接法のうちから選択
される少なくとも一つのアーク溶接法を用いて接合する
高Ｃｒフェライト鋼の溶接方法とするものである。ま
た、請求項２に記載のように、請求項１に記載の高Ｃｒ
フェライト鋼の溶接方法を用いて、溶着部に靭性の高い
Ｎｉ基溶接金属を形成した高Ｃｒフェライト鋼の溶接構
造とするものである。また、請求項３に記載のように、
Ｃｒを１０〜１３重量％含有する高Ｃｒフェライト系耐
熱鋼と、該耐熱鋼とは組成の異なる接合金物とを溶接し
た溶接構造であって、Ｎｉを６５重量％以上含有するＮ
ｉ基溶接材料を用い、イナートガスアーク溶接法、例え
ば、ＴＩＧ（イナートガスタングステンアーク）溶接法
等の非溶極式溶接法や、イナートガスメタルアーク（Ｍ
ＩＧ）溶接法、炭酸ガスメタルアーク溶接法、被覆剤を
塗布した溶接棒を用いた被覆アーク溶接法、およびサブ
マージドアーク溶接法等の溶極式溶接法のうちから選択
される少なくとも一つのアーク溶接法を用いて接合し、
溶着部に靭性の高いＮｉ基溶接金属を形成した高Ｃｒフ
ェライト鋼の溶接構造とするものである。また、請求項
４に記載のように、請求項２または請求項３に記載の溶
接構造において、溶接後の熱処理を省略した溶接構造と
するものである。本発明は、請求項１ないし請求項４の
それぞれ１項に記載されているように、溶着部に、Ｎｉ
を６５重量％以上含有するＮｉ基溶接材料を用いた靭性
の高いＮｉ基溶接金属を形成することにより、従来技術
における溶接金属の靭性が低いという問題点を解消し
て、脆性破壊に対する溶接部の信頼性を大きく改善する
ことができ、かつ、従来の約７４０〜７５０℃で行われ
ている溶接後の熱処理を省略することが可能となり、高
強度のＣｒフェライト系耐熱鋼の用途を拡大できる効果
がある。また、Ｎｉを６５重量％以上含有するＮｉ基溶
接材料を用い、イナートガスアーク溶接法、例えば、Ｔ
ＩＧ（イナートガスタングステンアーク）溶接法等の非
溶極式溶接法、イナートガスメタルアーク（ＭＩＧ）溶
接法、炭酸ガスメタルアーク溶接法、被覆剤を塗布した
溶接棒を用いた被覆アーク溶接法、およびサブマージド
アーク溶接法等の溶極式溶接法のうちから選択されるア
ーク溶接法を用いて溶接により形成された溶接金属は、
室温での機械的強度は低く、室温付近の温度域での引張
り強さは、高Ｃｒフェライト鋼母材よりも低くなるが、
約６００℃以上の使用温度域では、Ｎｉ基の溶接材料に
よリ形成される溶接金属の引張り強さの方が高くなり、
高温度の使用領域では十分な引張り強度特性を示すもの
である。さらに、Ｎｉ基の溶接材料により形成される溶
接金属の靭性は高く、万一、溶接部に亀裂が発生したと
しても脆性破壊の危険性は大幅に低減できる効果があ
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】〈実施の形態１〉以下に本発明の
実施の形態を挙げ、本発明の溶接構造の基本的な作製手
順について説明する。母材として用いたのは、Ｃｒを１
０.８３重量％含み、焼ならし、焼戻し処理を施した高
強度フェライト鋼管（Ａ鋼、外径４５ｍｍ肉厚１０ｍ
ｍ）で、溶接材料として用いたのは、Ｎｉを重量％で７
１.８％含むＮｉ基溶接材料（Ａ）であり、これらの化
学組成を表１に示す。 なお、表１には、比較例として
用いた高Ｃｒフェライト鋼と同成分系の溶接材料（Ｆ）
の化学組成を併せて示す。溶接開先は、図１に示す突合
わせ溶接開先とした。
実施の形態を挙げ、本発明の溶接構造の基本的な作製手
順について説明する。母材として用いたのは、Ｃｒを１
０.８３重量％含み、焼ならし、焼戻し処理を施した高
強度フェライト鋼管（Ａ鋼、外径４５ｍｍ肉厚１０ｍ
ｍ）で、溶接材料として用いたのは、Ｎｉを重量％で７
１.８％含むＮｉ基溶接材料（Ａ）であり、これらの化
学組成を表１に示す。 なお、表１には、比較例として
用いた高Ｃｒフェライト鋼と同成分系の溶接材料（Ｆ）
の化学組成を併せて示す。溶接開先は、図１に示す突合
わせ溶接開先とした。
【０００７】
【表１】
【０００８】本実施の形態における溶接部の断面を図２
に示す。まず、溶接材料（Ａ）を用いて、初層２をＴＩ
Ｇ（タングステン イナート ガス）溶接法で積層し、２
層目以降も溶接材料（Ａ）を用いて、被覆アーク溶接法
により、最終層まで順次積層して、Ｎｉ基溶接金属３を
形成した。なお、４は溶接熱影響部を示す。また、比較
例として、表１に示す溶接材料（Ｆ）を用い、初層をＴ
ＩＧ溶接で積層し、２層目以降を、被覆アーク溶接法に
より積層して溶接部を作製した。溶接終了後、約７４５
℃にて、約４.５時間の溶接後熱処理（ＰＷＨＴ）を行
った。これらの溶接継手構造の溶接金属の中央部から、
図３および図４に示すように、ＪＩＳ４号シャルピー衝
撃試験片５を切削加工により採取し、それぞれ衝撃試験
を行った。その結果を、図５に示すが、本発明の溶接部
のＮｉ基溶接金属３は、比較例の溶接部の溶接金属より
も吸収エネルギが高く、明らかに靭性が向上しているこ
とが分かる。また、本発明の溶接部の溶接継手構造の引
張り試験も実施したが、高Ｃｒフェライト鋼母材と同等
の強度が得られ、実用上問題のない溶接部であることを
確認できた。本実施の形態では、２層目以降の積層を被
覆アーク溶接法で施工する方法を示したが、２層目以降
の積層をＴＩＧ溶接法により施工しても同様の効果が得
られることを確認している。本発明の溶接構造では、Ｎ
ｉ基溶接金属３の靭性向上によって脆性破壊に対する信
頼性が向上するのはもちろんのこと、溶接金属のＣｒ含
有量が母材よりも多く、また、酸化されるＦｅの含有量
が少なくなるので母材に比べて耐食性が向上する効果が
ある。さらに、溶接終了後の熱処理を省略した、いわゆ
る溶接のままの溶接金属と、溶接熱影響部の衝撃試験結
果を図６に示す。溶接金属、溶接熱影響部共に、その衝
撃値〔吸収エネルギー（Ｊ）〕は、０℃で８０Ｊ以上あ
る。この値は、十分に脆性破壊を防止できることを示す
ものであり、溶接後の熱処理の省略が可能であることを
示唆すものである。
に示す。まず、溶接材料（Ａ）を用いて、初層２をＴＩ
Ｇ（タングステン イナート ガス）溶接法で積層し、２
層目以降も溶接材料（Ａ）を用いて、被覆アーク溶接法
により、最終層まで順次積層して、Ｎｉ基溶接金属３を
形成した。なお、４は溶接熱影響部を示す。また、比較
例として、表１に示す溶接材料（Ｆ）を用い、初層をＴ
ＩＧ溶接で積層し、２層目以降を、被覆アーク溶接法に
より積層して溶接部を作製した。溶接終了後、約７４５
℃にて、約４.５時間の溶接後熱処理（ＰＷＨＴ）を行
った。これらの溶接継手構造の溶接金属の中央部から、
図３および図４に示すように、ＪＩＳ４号シャルピー衝
撃試験片５を切削加工により採取し、それぞれ衝撃試験
を行った。その結果を、図５に示すが、本発明の溶接部
のＮｉ基溶接金属３は、比較例の溶接部の溶接金属より
も吸収エネルギが高く、明らかに靭性が向上しているこ
とが分かる。また、本発明の溶接部の溶接継手構造の引
張り試験も実施したが、高Ｃｒフェライト鋼母材と同等
の強度が得られ、実用上問題のない溶接部であることを
確認できた。本実施の形態では、２層目以降の積層を被
覆アーク溶接法で施工する方法を示したが、２層目以降
の積層をＴＩＧ溶接法により施工しても同様の効果が得
られることを確認している。本発明の溶接構造では、Ｎ
ｉ基溶接金属３の靭性向上によって脆性破壊に対する信
頼性が向上するのはもちろんのこと、溶接金属のＣｒ含
有量が母材よりも多く、また、酸化されるＦｅの含有量
が少なくなるので母材に比べて耐食性が向上する効果が
ある。さらに、溶接終了後の熱処理を省略した、いわゆ
る溶接のままの溶接金属と、溶接熱影響部の衝撃試験結
果を図６に示す。溶接金属、溶接熱影響部共に、その衝
撃値〔吸収エネルギー（Ｊ）〕は、０℃で８０Ｊ以上あ
る。この値は、十分に脆性破壊を防止できることを示す
ものであり、溶接後の熱処理の省略が可能であることを
示唆すものである。
【０００９】〈実施の形態２〉図７は、本発明の他の実
施の形態である溶接構造の断面を示す。本実施の形態
は、高Ｃｒフェライト鋼母材１に、オーステナイト系鋼
よりなる付着金物６を溶接した溶接構造を示す。溶接方
法は、表１に示す溶接材料（Ａ）を用い、被覆アーク溶
接法により接合した。本実施の形態で作製した溶接構造
は、使用温度領域である６００℃付近での機械的強度
は、実施の形態１と同様に、Ｎｉ基溶接金属３の方が高
く、溶接部の強度特性は良好であった。また、Ｎｉ基溶
接金属３、高Ｃｒフェライト鋼母材１の溶接熱影響部の
衝撃特性も高く、脆性破壊に対する危険性も低い結果が
得られた。このような特性は、溶接後の熱処理を施さな
い溶接のままの状態においても同様であり、本実施の形
態においても溶接後の熱処理の省略が可能であることが
分かった。上記実施の形態では、溶接方法として、ＴＩ
Ｇ（非溶極式）溶接法および被覆アーク溶接法（溶極
式）を用いる例を挙げたが、その他のイナートガスメタ
ルアーク（ＭＩＧ）溶接法、炭酸ガスメタルアーク溶接
法およびサブマージドアーク溶接法等のアーク溶接法を
用いた場合においても同様の効果が得られることを確認
している。
施の形態である溶接構造の断面を示す。本実施の形態
は、高Ｃｒフェライト鋼母材１に、オーステナイト系鋼
よりなる付着金物６を溶接した溶接構造を示す。溶接方
法は、表１に示す溶接材料（Ａ）を用い、被覆アーク溶
接法により接合した。本実施の形態で作製した溶接構造
は、使用温度領域である６００℃付近での機械的強度
は、実施の形態１と同様に、Ｎｉ基溶接金属３の方が高
く、溶接部の強度特性は良好であった。また、Ｎｉ基溶
接金属３、高Ｃｒフェライト鋼母材１の溶接熱影響部の
衝撃特性も高く、脆性破壊に対する危険性も低い結果が
得られた。このような特性は、溶接後の熱処理を施さな
い溶接のままの状態においても同様であり、本実施の形
態においても溶接後の熱処理の省略が可能であることが
分かった。上記実施の形態では、溶接方法として、ＴＩ
Ｇ（非溶極式）溶接法および被覆アーク溶接法（溶極
式）を用いる例を挙げたが、その他のイナートガスメタ
ルアーク（ＭＩＧ）溶接法、炭酸ガスメタルアーク溶接
法およびサブマージドアーク溶接法等のアーク溶接法を
用いた場合においても同様の効果が得られることを確認
している。
【００１０】
【発明の効果】本発明の高Ｃｒフェライト鋼の溶接方法
とそれを用いた溶接構造によれば、高強度の１０〜１３
重量％含むＣｒフェライト系耐熱鋼の溶接部に形成され
るＮｉ基溶接金属は、従来の溶接金属の靭性が低いとい
う問題点を解消して、脆性破壊に対する溶接部の信頼性
を大きく改善できた。また、約７４０〜７５０℃で実施
されている従来の溶接後の熱処理を省略することがで
き、新しい高強度のＣｒフェライト系耐熱鋼高強度鋼の
用途を拡大できることが可能で、工業的利用価値が大き
いという効果がある。
とそれを用いた溶接構造によれば、高強度の１０〜１３
重量％含むＣｒフェライト系耐熱鋼の溶接部に形成され
るＮｉ基溶接金属は、従来の溶接金属の靭性が低いとい
う問題点を解消して、脆性破壊に対する溶接部の信頼性
を大きく改善できた。また、約７４０〜７５０℃で実施
されている従来の溶接後の熱処理を省略することがで
き、新しい高強度のＣｒフェライト系耐熱鋼高強度鋼の
用途を拡大できることが可能で、工業的利用価値が大き
いという効果がある。
【図１】本発明の実施の形態１で例示した溶接開先形状
を示す模式図。
を示す模式図。
【図２】本発明の実施の形態１で例示した溶接部の断面
構造を示す模式図。
構造を示す模式図。
【図３】本発明の実施の形態１で例示した溶接部の衝撃
試験片の採取位置を示す模式図。
試験片の採取位置を示す模式図。
【図４】本発明の実施の形態１で例示した溶接部の衝撃
試験片の採取位置を示す模式図。
試験片の採取位置を示す模式図。
【図５】本発明の実施の形態１で例示した溶接後に熱処
理を施した場合の溶接金属の衝撃試験結果を示す説明
図。
理を施した場合の溶接金属の衝撃試験結果を示す説明
図。
【図６】本発明の実施の形態１で例示した溶接のままの
状態の溶接金属の衝撃試験結果を示す説明図。
状態の溶接金属の衝撃試験結果を示す説明図。
【図７】本発明の実施の形態２で例示した溶接部の断面
構造を示す模式図。
構造を示す模式図。
１…高Ｃｒフェライト鋼母材 ２…溶接開先 ３…Ｎｉ基溶接金属 ４…溶接熱影響部（ＨＡＺ） ５…衝撃試験片 ６…付着金物 ７…初層
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 38/18 Ｃ２２Ｃ 38/18
Claims (4)
- 【請求項１】Ｃｒを１０〜１３重量％含有する高Ｃｒフ
ェライト系耐熱鋼同士を溶接する方法であって、Ｎｉを
６５重量％以上含有するＮｉ基溶接材料を用い、アーク
溶接法のうちから選択される少なくとも一つの溶接法を
用いて接合することを特徴とする高Ｃｒフェライト鋼の
溶接方法。 - 【請求項２】請求項１に記載の高Ｃｒフェライト鋼の溶
接方法を用いて、溶着部に靭性の高いＮｉ基溶接金属を
形成してなることを特徴とする高Ｃｒフェライト鋼の溶
接構造。 - 【請求項３】Ｃｒを１０〜１３重量％含有する高Ｃｒフ
ェライト系耐熱鋼と、該耐熱鋼とは組成の異なる接合金
物とを溶接した溶接構造であって、Ｎｉを６５重量％以
上含有するＮｉ基溶接材料を用い、アーク溶接法のうち
から選択される少なくとも一つの溶接法を用いて接合
し、溶着部に靭性の高いＮｉ基溶接金属を形成してなる
ことを特徴とする高Ｃｒフェライト鋼の溶接構造。 - 【請求項４】請求項２または請求項３に記載の溶接構造
において、溶接後の熱処理を省略してなることを特徴と
する溶接構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12580798A JPH11320096A (ja) | 1998-05-08 | 1998-05-08 | 高Ｃｒフェライト鋼の溶接方法とそれを用いた溶接構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12580798A JPH11320096A (ja) | 1998-05-08 | 1998-05-08 | 高Ｃｒフェライト鋼の溶接方法とそれを用いた溶接構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11320096A true JPH11320096A (ja) | 1999-11-24 |
Family
ID=14919409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12580798A Pending JPH11320096A (ja) | 1998-05-08 | 1998-05-08 | 高Ｃｒフェライト鋼の溶接方法とそれを用いた溶接構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11320096A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101862924A (zh) * | 2010-06-30 | 2010-10-20 | 郑州机械研究所 | 超临界钢用气保护焊丝材料 |
| WO2020116588A1 (ja) * | 2018-12-05 | 2020-06-11 | 日本製鉄株式会社 | フェライト系耐熱鋼溶接継手の製造方法 |
| CN116329715A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-06-27 | 钢铁研究总院有限公司 | 一种适用于高强钢结构的奥氏体焊丝及焊接方法 |
-
1998
- 1998-05-08 JP JP12580798A patent/JPH11320096A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101862924A (zh) * | 2010-06-30 | 2010-10-20 | 郑州机械研究所 | 超临界钢用气保护焊丝材料 |
| WO2020116588A1 (ja) * | 2018-12-05 | 2020-06-11 | 日本製鉄株式会社 | フェライト系耐熱鋼溶接継手の製造方法 |
| CN113165098A (zh) * | 2018-12-05 | 2021-07-23 | 日本制铁株式会社 | 铁素体系耐热钢焊接接头的制造方法 |
| JPWO2020116588A1 (ja) * | 2018-12-05 | 2021-10-14 | 日本製鉄株式会社 | フェライト系耐熱鋼溶接継手の製造方法 |
| CN113165098B (zh) * | 2018-12-05 | 2023-01-06 | 日本制铁株式会社 | 铁素体系耐热钢焊接接头的制造方法 |
| US11834731B2 (en) | 2018-12-05 | 2023-12-05 | Nippon Steel Corporation | Method of producing ferritic heat-resistant steel welded joint |
| CN116329715A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-06-27 | 钢铁研究总院有限公司 | 一种适用于高强钢结构的奥氏体焊丝及焊接方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5118028A (en) | Diffusion bonding method for corrosion-resistant materials | |
| US7591410B2 (en) | Methods for extending the life of alloy steel welded joints by elimination and reduction of the HAZ | |
| JPH11320097A (ja) | 高Ｃｒフェライト鋼の溶接継手構造 | |
| JP2020163468A (ja) | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用被覆アーク溶接棒 | |
| JP3552517B2 (ja) | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼の溶接方法及びその溶接鋼管の製造方法 | |
| JPH11320096A (ja) | 高Ｃｒフェライト鋼の溶接方法とそれを用いた溶接構造 | |
| JP2002263883A (ja) | 低合金耐熱鋼用被覆アーク溶接棒 | |
| JP3201178B2 (ja) | ２相ステンレス鋼溶接管の製造方法 | |
| JP4283380B2 (ja) | 異種材料溶接型タービンロータ及びその製造方法 | |
| JP4331340B2 (ja) | 低合金鋼鋼材に使用する炭酸ガス用フラックス入りワイヤ | |
| JPH0890239A (ja) | クラッド鋼管のシーム溶接方法 | |
| JPH10193173A (ja) | 制振合金用溶接フィラーワイヤと溶接施工法 | |
| JP2000288738A (ja) | 高クロムフェライト鋼の溶接継手構造 | |
| JP2001179484A (ja) | 鋼構造物用溶接継手およびその製造方法 | |
| Marshall et al. | Welding consumables for P92 and T23 creep resisting steels | |
| JP2000024783A (ja) | 長尺耐食鋼管および製造法 | |
| Lauro et al. | Welding and weldability of the ‘super-austenitic’and ‘super-martensitic’stainless steels | |
| JP3146889B2 (ja) | 溶接部の靱性および耐食性に優れた２相ステンレス鋼溶接管の製造方法 | |
| CN118951484A (zh) | T23-tp347h异种材料焊接用焊丝及其制备方法、应用 | |
| JPH08141740A (ja) | 高強度クラッド鋼管のシーム溶接方法 | |
| Heinemann et al. | Applicability of Ni-Based Welding Consumables for Boiler Tubes and Pipings in the Temperature Range up to 720° C | |
| JPH0696197B2 (ja) | 異材の接合方法 | |
| JP3155150B2 (ja) | 高強度Ｃｒ−Ｍｏ鋼溶接用ワイヤ | |
| JPH1024388A (ja) | 溶接材料 | |
| Slaughter et al. | Welding and brazing filler metals |