JPS60133996A - クリ−プ破断延性の優れた溶接材料 - Google Patents
クリ−プ破断延性の優れた溶接材料Info
- Publication number
- JPS60133996A JPS60133996A JP24262683A JP24262683A JPS60133996A JP S60133996 A JPS60133996 A JP S60133996A JP 24262683 A JP24262683 A JP 24262683A JP 24262683 A JP24262683 A JP 24262683A JP S60133996 A JPS60133996 A JP S60133996A
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- Japan
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- weight
- creep rupture
- welding material
- welding
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- Pending
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550°C
- B23K35/3033—Ni as the principal constituent
- B23K35/304—Ni as the principal constituent with Cr as the next major constituent
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はクリープ破断延性の優れた溶接材料に関し、特
に、多目的高温ガス実験炉における中間熱交換器の溶接
に適した溶接材料に係る。
に、多目的高温ガス実験炉における中間熱交換器の溶接
に適した溶接材料に係る。
現在、多目的高温ガス実験炉の開発が日本原子力研究所
を中心に進められている。この実験炉には一次系を循環
する高温のヘリウムガス（約１００Ｏ℃）から他の熱媒
体に熱を伝える中間熱交換機（以下、ＩＨＸと略称する
）が付属されており、該ＩＨＸの高温部材料には商品名
「ハステロイＸ」を代表とする超耐熱合金（以下、ハス
テロイＸと略称する）の使用が予定されている。
を中心に進められている。この実験炉には一次系を循環
する高温のヘリウムガス（約１００Ｏ℃）から他の熱媒
体に熱を伝える中間熱交換機（以下、ＩＨＸと略称する
）が付属されており、該ＩＨＸの高温部材料には商品名
「ハステロイＸ」を代表とする超耐熱合金（以下、ハス
テロイＸと略称する）の使用が予定されている。
ハステロイＸがＩＨＸの高温部材料の有力候補として選
定された主な理由としては、Ｈｚ、Ｈ２Ｏ，ＣＯ，ＣＯ
２、ＣＨ４等ノｗｌ量不純物カスを含むヘリウムガス雰
囲気中で優秀な耐蝕性を示すことが挙げられる。即ち、
ハステロイＸは固溶強化型合金であるため、析出強化型
合金に含まれるＡＩ 、Ｔｉ等のγ−形成元素を含んで
いない。イの結果、酸化ポテンシャルが非常に低い前記
ヘリウムガス雰囲気中でも粒界腐蝕を生じず、更に表面
にはＭｎＣｒ２Ｏ＋の安定なスピネル系酸化被膜を形成
することが確認されている。その他、ハステロイＸ自体
については、クリープ／クリープ破断特性および疲労特
性に関して多数の研究があり、実際に多くの現象が解明
されている。
定された主な理由としては、Ｈｚ、Ｈ２Ｏ，ＣＯ，ＣＯ
２、ＣＨ４等ノｗｌ量不純物カスを含むヘリウムガス雰
囲気中で優秀な耐蝕性を示すことが挙げられる。即ち、
ハステロイＸは固溶強化型合金であるため、析出強化型
合金に含まれるＡＩ 、Ｔｉ等のγ−形成元素を含んで
いない。イの結果、酸化ポテンシャルが非常に低い前記
ヘリウムガス雰囲気中でも粒界腐蝕を生じず、更に表面
にはＭｎＣｒ２Ｏ＋の安定なスピネル系酸化被膜を形成
することが確認されている。その他、ハステロイＸ自体
については、クリープ／クリープ破断特性および疲労特
性に関して多数の研究があり、実際に多くの現象が解明
されている。
然し乍ら、ＩＨＸを製作する上で必須の溶接材料につい
ては、クリープ延性の点でかなり重大な問題があるもの
のその改良はなかなか旨くいかずまた研究の数も多くな
いのが実状であった。そのような中で、Ｂ、Ｚｒおよび
Ｙ等を単独あるいは複合添加して従来の溶接材料の欠点
であるクリープ破断延性を大幅に改善できたという報告
が注目を集めているが、溶接性（例えば耐高温割れ性）
の点では従来の溶接材料の方が遥かに優れていた。
ては、クリープ延性の点でかなり重大な問題があるもの
のその改良はなかなか旨くいかずまた研究の数も多くな
いのが実状であった。そのような中で、Ｂ、Ｚｒおよび
Ｙ等を単独あるいは複合添加して従来の溶接材料の欠点
であるクリープ破断延性を大幅に改善できたという報告
が注目を集めているが、溶接性（例えば耐高温割れ性）
の点では従来の溶接材料の方が遥かに優れていた。
一本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、クリープ
破断延性に優れ、且つ溶接性も良好なハステロイＸ用の
溶接材料を得ようとして為さ机たものである。
破断延性に優れ、且つ溶接性も良好なハステロイＸ用の
溶接材料を得ようとして為さ机たものである。
即ち、本発明は
Ｃ：Ｏ，０４〜０．１５重量％、
Ｃｒ ： ２０．Ｏ〜２５．０重量％、Ｆｅ ： １７
．Ｏ〜２０．０重量％、Ｍｏ：８．Ｏ〜１０．０重量％
、 Ｗ：Ｏ，２〜１．０重量％、 Ｍｎ ：Ｏ，４〜１．５重量％、 Ｓｉ ：Ｏ，０５〜０．５重量％、 ＣＯ：Ｏ，５〜２．５重量％ の成分を含有すると共に、 Ｂ ：Ｏ，０２重量％以下、 Ｚｒ ：Ｏ，０５重量％以下、 ＭＵ ：Ｏ，０２重量％以下、 Ｃａ ：０．０２重量％以下、 希土類元素：Ｏ，０２重口％以下 としたことを特徴とするクリープ破断延性の優れた溶接
材料である。
．Ｏ〜２０．０重量％、Ｍｏ：８．Ｏ〜１０．０重量％
、 Ｗ：Ｏ，２〜１．０重量％、 Ｍｎ ：Ｏ，４〜１．５重量％、 Ｓｉ ：Ｏ，０５〜０．５重量％、 ＣＯ：Ｏ，５〜２．５重量％ の成分を含有すると共に、 Ｂ ：Ｏ，０２重量％以下、 Ｚｒ ：Ｏ，０５重量％以下、 ＭＵ ：Ｏ，０２重量％以下、 Ｃａ ：０．０２重量％以下、 希土類元素：Ｏ，０２重口％以下 としたことを特徴とするクリープ破断延性の優れた溶接
材料である。
発明者等は、従来のハステロイＸ用溶接材料が低クリー
プ破断延性を示ず原因を調査するために、溶着金属部の
プントライ１〜境界およびデンドライト内部における不
純物元１ｋ （Ｐ、 Ｓ、 Ｃｕ 、 Ｍｎ 。
プ破断延性を示ず原因を調査するために、溶着金属部の
プントライ１〜境界およびデンドライト内部における不
純物元１ｋ （Ｐ、 Ｓ、 Ｃｕ 、 Ｍｎ 。
５ｉｅｔｃ）の濃縮の有無に注目し、ライン分析により
各元素について調査したところ、Ｃｕについてのみデン
ドライト境界での濃縮が認められた。
各元素について調査したところ、Ｃｕについてのみデン
ドライト境界での濃縮が認められた。
そこで、ＧＯの含有量を従来の溶接材料（０，１重量％
）よりも少なくした溶接材料を製造して検討した結果、
Ｃｕｌを０．０５重量％とするこによってクリープ破断
延性は１桁以上改善され、更に０．０１重口％にすると
母材（ハステロイＸ）のクリープ破断延性の２／３にま
で改善されることを見出し、上記本発明に至ったもので
ある。
）よりも少なくした溶接材料を製造して検討した結果、
Ｃｕｌを０．０５重量％とするこによってクリープ破断
延性は１桁以上改善され、更に０．０１重口％にすると
母材（ハステロイＸ）のクリープ破断延性の２／３にま
で改善されることを見出し、上記本発明に至ったもので
ある。
本発明において、Ｃｕ以外の成分についてその範囲を限
定した理由は次の通りである。
定した理由は次の通りである。
［Ｃ］ ：０．０４〜０．１５重量％
合金の素地強化と共に組織の安定性の点から０゜０４％
とする必要があり、他方、０．１５％を越えると塑性加
工上の困難が生じるからである。
とする必要があり、他方、０．１５％を越えると塑性加
工上の困難が生じるからである。
［Ｃｒ ］ ： ２０．Ｏ〜２５．０重量％２０％未満
では高温での安定した耐酸化性を確保できず、他方、２
５％を越えると機械的強度および加工性が劣化するから
である。
では高温での安定した耐酸化性を確保できず、他方、２
５％を越えると機械的強度および加工性が劣化するから
である。
［Ｆｅ ］ ： １７．０〜２０．０重量％熱間加工性
および冷間加工性を改善するには１７％以上の含有量を
必要とし、他方２０％以上になると耐酸化性が劣化する
からである。
および冷間加工性を改善するには１７％以上の含有量を
必要とし、他方２０％以上になると耐酸化性が劣化する
からである。
［Ｍｏ ］ ：８．Ｏ〜１０重量％
高温強度と塑性加工性とを両立させるために、上記の範
囲に限定する必要があるからである。
囲に限定する必要があるからである。
［Ｗ］ ：Ｏ，２〜ｉ、ｏ型口％
ＷはＭＯと同様に高温強度を向上させるが、０゜２％未
満ではその作用が充分でなく、また、１％を越えてもよ
り一層の効果がないからである。
満ではその作用が充分でなく、また、１％を越えてもよ
り一層の効果がないからである。
［Ｍｎ ］ ：低酸化ポテンシャル雰囲気中での耐蝕性
に寄与するＭｎＣｒ２０４を生成するに必要な含有量が
０．４％以上であり、また１、５％を越えると高温加工
性を劣化させるからである。
に寄与するＭｎＣｒ２０４を生成するに必要な含有量が
０．４％以上であり、また１、５％を越えると高温加工
性を劣化させるからである。
［３１］ ：Ｏ，０５〜０．５重量％
Ｓ１をＭｎと共存させると酸化膜の剥離が抑制されるこ
とが知られており、その最適含有量が０゜０５〜０．５
％だからである。
とが知られており、その最適含有量が０゜０５〜０．５
％だからである。
［ＣＯ’ｌ ：０．５〜２．５重量％
Ｃ０はＭｏと同様に高温強度を向上させるが、０．５％
未満ではその作用が充分でなく、また２゜５％を越えて
含有させてもより一層の効果が１９られないからである
。
未満ではその作用が充分でなく、また２゜５％を越えて
含有させてもより一層の効果が１９られないからである
。
［Ｂ、Ｚｒ 、Ｍｕ 、Ｃａ 、希土類元素］これらの
成分の内には微量で色々な特性を改善する効果をもつも
のもあるが、何れの場合にも、Ｂ ：Ｏ，０２重畿％、 Ｚｒ ：Ｏ，０５重量％、 ｆｖｌｇ：Ｏ，０２重量％、 Ｃａ ：０．０２重量％、 希土類元素：０．０２重量％ を夫々越えると、熱間加工性や溶接性を損うからである
。
成分の内には微量で色々な特性を改善する効果をもつも
のもあるが、何れの場合にも、Ｂ ：Ｏ，０２重畿％、 Ｚｒ ：Ｏ，０５重量％、 ｆｖｌｇ：Ｏ，０２重量％、 Ｃａ ：０．０２重量％、 希土類元素：０．０２重量％ を夫々越えると、熱間加工性や溶接性を損うからである
。
［ＡＩ ］ ：Ｏ，１ｉｉ１％以下
脱酸剤としての効果があるが、−残留する場合、粒界腐
蝕の懸念があるからである。
蝕の懸念があるからである。
［Ｔｉ ］ ：Ｏ，０２重量％以下
限定理由はＡ１の場合と同じであるが、更に厳しい制限
が必要とされるからである。
が必要とされるからである。
以下に本発明の詳細な説明する。
実施例１〜３
夫々第１表に示す最終化学成分をもつように原料を配合
し、これを真空高周波誘導炉で溶製した。
し、これを真空高周波誘導炉で溶製した。
１亀られたインゴットに均質化処理を施した後、該イン
ゴットを鍛造圧延して厚さ１．５＃ｌの板に加工し、更
にこれを１．５Ｍ口の角材に切断して溶接棒を製作した
。
ゴットを鍛造圧延して厚さ１．５＃ｌの板に加工し、更
にこれを１．５Ｍ口の角材に切断して溶接棒を製作した
。
比較例
第１表に示し最終化学成分組成（従来の溶接材料と同じ
）をもつように原料を配合し、その後は実施例１〜３の
場合と同様にして１．５Ｍ口の溶接棒を作製した。
）をもつように原料を配合し、その後は実施例１〜３の
場合と同様にして１．５Ｍ口の溶接棒を作製した。
上記実施例１〜３及び比較例で作製された溶接棒の夫々
について、次の同じ試験を行なった。
について、次の同じ試験を行なった。
まず、上記の溶接棒を用い、ハステロイＸの鋼片を手動
ＴＩＧ溶接（Ｔｕｎｇｕｓｔｅｎ Ｉｎｅｒｔ Ｑａｓ
溶接）により溶接して１４＃ＩφＸ ９０ ｇｕｎ ｌ
の全溶着部試験片を製作した。これらの試験片について
、９５０℃Ｘ ２ 、７０に９／ｍｍ”、条件でクリー
プ破断試験を行ない、クリープ破断伸びＥＬ（％）及び
クリープ破断時間ｔγ（Ｈｒ）を測定したところ、添附
の図面に示す結果が得られた。この結果から、Ｃｕの含
有量を０．０５重量％とじた実施例１の溶接材料でも、
クリープ破断伸びが従来の溶接金属に比較して１桁以上
改善されていることが判る。
ＴＩＧ溶接（Ｔｕｎｇｕｓｔｅｎ Ｉｎｅｒｔ Ｑａｓ
溶接）により溶接して１４＃ＩφＸ ９０ ｇｕｎ ｌ
の全溶着部試験片を製作した。これらの試験片について
、９５０℃Ｘ ２ 、７０に９／ｍｍ”、条件でクリー
プ破断試験を行ない、クリープ破断伸びＥＬ（％）及び
クリープ破断時間ｔγ（Ｈｒ）を測定したところ、添附
の図面に示す結果が得られた。この結果から、Ｃｕの含
有量を０．０５重量％とじた実施例１の溶接材料でも、
クリープ破断伸びが従来の溶接金属に比較して１桁以上
改善されていることが判る。
また、Ｃｕ含有量を夫々０．０３％、０．０１％とした
実施例２及び実施例３では更に良好な結果が得られ、特
に、実施例３では母材のクリープ破断延性の２／３まで
に改善されていることが判る。
実施例２及び実施例３では更に良好な結果が得られ、特
に、実施例３では母材のクリープ破断延性の２／３まで
に改善されていることが判る。
以上詳述したように、本発明によれば、クリープ破断延
性の優れた溶接材料、特に、多目的高温ガス実験炉にお
ける中間熱交換器の溶接に適した溶接材料を提供できる
ものである。
性の優れた溶接材料、特に、多目的高温ガス実験炉にお
ける中間熱交換器の溶接に適した溶接材料を提供できる
ものである。
添附の図面は、本発明の実施例になる溶接材料および従
来の溶接材料について行なった比較試験の結果を示す線
図である。 出願人復代理人 弁理士 鈴江武彦
来の溶接材料について行なった比較試験の結果を示す線
図である。 出願人復代理人 弁理士 鈴江武彦
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 Ｃ：Ｏ，０４〜０．１５重量％、 Ｃｒ ： ２０．Ｏ〜２５．０重量％、Ｆｅ ： １７
．Ｏ〜２０．０重量％、Ｍｏ：８．Ｏ〜１０．０重量％
、 Ｗ：Ｏ，２〜１．０重量％、 Ｍｎ ：Ｏ，４〜１．５重口％、 Ｓｉ ：Ｏ，０５〜０．５重」％、 ＣＯ：Ｏ，５〜２．５重量％ の成分を含有すると共に、 Ｂ ：０．０２重量％以下、 Ｚｒ ：Ｏ，０５重量％以下、 Ｍｕ ：０．０２重量％以下、 Ｃａ：０．０２重量％以下、 希土類元素：０．０２重量％以下 のうちの１種または２種以上を含有し、−残部がＮｂお
よび不可避的不純物からなる組成であっ“Ｃ１且つ不可
避的不純物としてのＡＩ、”ｌｉおよびＣＵの含有量を
、夫々 ＡＩ：Ｏ，１重量％以下、 Ｔｉ ：Ｏ，０２重量％未満、 Ｃｕ ：Ｏ，０５重量％以下 としたことを特徴とするクリープ破断延性の優れた溶接
材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24262683A JPS60133996A (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | クリ−プ破断延性の優れた溶接材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24262683A JPS60133996A (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | クリ−プ破断延性の優れた溶接材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60133996A true JPS60133996A (ja) | 1985-07-17 |
Family
ID=17091849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24262683A Pending JPS60133996A (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | クリ−プ破断延性の優れた溶接材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60133996A (ja) |
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-
1983
- 1983-12-22 JP JP24262683A patent/JPS60133996A/ja active Pending
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