JPS603912B2 - 電子ビ−ム溶接による異種材継手の接合方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子ビーム溶接による異種材継手の接合方法に
係り、特に２鮒ｉ−１＆ｒ−Ｆｅ基耐熱合金と１ぷｒマ
ルテンサィト系耐熱鋼との電子ビーム溶接による異種材
継手の接合方法に関する。

一般に電子ビーム溶接による異種材継手の最も普通の溶
嬢法は第１図に示すように部材２、部材４を電子ビーム
１８で直接熔後する方法である。しかし第２図に示す如
く２鮒ｉ−１＄ｒ−Ｆｅ基耐熱合金より成る第１部材６
と１にｒマルテンサィト系耐熱鋼より成る第２部材８の
異種材を第１図のように直接に電子ビームで溶接すると
、綾着金属の割れ１０と２鮒ｊ−１＄ｒ−Ｆｅ基耐熱合
金より成る第１部材の熱影響部の割れ１２が発生し、さ
らに１本ｒマルテンサィト系耐熱鋼より成る第２部材の
熱影響部は著しく硬化して割れ１４が発生する場合があ
る。従来この種の溶着金属の割れを防止するには、溶着
金属の組成を割れの発生しない組成に変更すればよいと
言われており、この方法として一般的には第３図に示す
ように、溶接面に適当なインサートメタル１６を挟んで
電子ビーム溶接を行なう方法がとられてきた。２州ｉ−
１＆ｒ−Ｆｅ基耐熱合金と１次ｒマルテンサィト系耐熱
鋼の異種材の継手の場合は、インサートメタルにＮｉや
ＪＩＳ○４３０＄ＵＳ３０８鋼を使用すれば落着金属の
割れを防止できる。

しかしこの方法でも２州ｊ−１皮ｒ−Ｆｅ基耐熱合金の
熱影響部の割れ、及び１本ｒマルテンサィト系耐熱鋼の
熱影響部の硬化による割れは避けられない。２磯ｉ−１
Ｋｒ−Ｆｅ基耐熱合金の熱影響部の割れ（高温割れ）を
防止するには、熔接入熱を小さくし冷却速度を大とする
必要があり、一方１本ｒマルテンサィト系耐熱鋼の熱影
響部の硬化割れを防止するには、予熱を行ない冷却速度
を４・とする必要があり、したがってこの両タイプの割
れを同時に防止して溶接することは困難であり、従来健
全な溶接例は見当らない。

本発明の目的は高温割れ、硬化割れ等の溶接欠陥のない
２州ｊ−１５Ｃｒ−Ｆｅ基耐熱合金とＩＸｒマルテンサ
ィト系耐熱鋼より成る異種材の健全な電子ビーム溶接継
手を生成する効果的な方法を提供するにある。

本発明の要旨とするところは、２州ｉ−１にｒ−Ｆｅ基
耐熱合金より成る第１部材とＩＸｒマルテンサィト系耐
熱鋼より成る第２部材との異種材継手の電子ビーム溶接
による接合方法において、前記第１、第２部材の溶接面
に下記ｍ式および■式を満足する範囲にＪＩＳ○４３０
＄ＵＳ３０横綱をＴＩＣ溶接にてパタリング溶接する工
程と、電子ビーム溶接性の優れた前記ＳＵＳ３０８をパ
タリング溶接した第１、第２部材を電子ビーム溶接する
工程を有して成ることを特徴とする電子ビーム溶接によ
る異種材継手の接合方法である。

ｔＢ，Ｚ２，１十０．０１５ｔ ｔＢ２ ≧４．１十０．０１５ｔ ここにｔＢ・，ｔＢ２ はそれぞれ第１部材、第２部材
溶接面に対するパタリング溶接厚さ（側） ｔは溶接材の板厚（肌） （板厚範囲２０柳ＳｔＳ３０仇舷） この発明を第４図熔接断面図にもとづいて説明すると、
まず２州ｉ−ＩＫｒ−Ｆｅ基耐熱合金より成る第１部材
６の溶接面には熱影響部に割れが発生しないように３０
００〜４０００Ｊｏ山ｅ／ｃ収の低入熱ＴＩＧ溶接法で
ＪＩＳ○４３０＄ＵＳ３０横綱の被覆部２０をパタリン
グ溶接を施し、一方１次ｒマルテンサィト系耐熱鋼より
成る第２部材８の溶接面は熱影響部の硬化割れを防止す
るため３５０〜４００００の子熱前処理を施し、ついで
ＳＵＳ３０８鋼の被覆部２２をＴに溶接でパタリソグ溶
接を実施し、さらに溶接終了後６２５℃にて３時間焼鈍
の後熱処理する。

つぎに電子ビーム本溶接は２鮒ｉ−１にｒ‐Ｆｅ基耐熱
合金より成る第１部材のパタリング被覆部２０と１次ｒ
マルテンサィト系耐熱鋼より成る第２部材のパタリング
被覆部２２との溶接なので、ＳＵＳ３０８同一材間の熔
接であり容易に電子ビーム溶接が実施できる。第５図は
電子ビームで溶接すべき板厚と、電子ビーム溶接の熱に
よって２脚ｉ−１＄ｒ−Ｆｅ基耐熱合金より成る第１部
材および１にｒマルテンサィト系耐熱鋼より成る第２部
材に発生する割れを防止するために有効なパタリング被
覆部厚さとの関係である。

すなわち割れを防止するために必要なパタリング被覆部
の厚さｔＢ（側）は、電子ビームで溶接すべき２種の異
種部材６，８の板厚をいずれもｔ（肋）とすると、それ
ぞれに対して下記ｍ，■式で与えられる。２磯ｉ−１皮
ｒ−Ｆｅ基耐熱合金より成る第１部材のパタリング被覆
部厚さｔＢ，之２．１十０．０１５上（側）
，．．ｍ１本ｒマルテンサィト系耐熱鋼より成る
第２部材のパタリング被覆部厚さｔＢ２ ２４．１十０
．０１５ｔ（側）．・・【２｝ここにｔは溶接すべき第
１、第２部材の厚さで２０Ｓｔミ３００（柵）つまり電
子ビームで溶接すべき板厚範囲を２０ミｔＳ３００（側
）とした場合、２磯ｉ−１皮ｒ−Ｆｅ基耐熱合金より成
る第１部材６については｛１）式を満足すべき領域２６
のパタリング被覆部厚さｔ８，があれば、電子ビーム溶
接時の最高到達温度は割れ発生温度以下なので高温割れ
は発生しない。

１本ｒマルテンサィト系耐熱鋼より成る第２部材８につ
いてはｔ２ー式を満足すべき領域２８のパタリング被覆
部厚さｔＢ２があれば電子ビーム溶薮時の最高到達温度
はオーステナィト変態温度以下なので硬化による割れは
発生しない。

実施例 ２磯ｉ−１弦ｒ−Ｆｅ基耐熱合金のＡ２８６とＩＸｒマ
ルテンサィト系耐熱鋼の日４６からなるタービンロータ
ーの異種材継手を下記の条件で製作した。

母材溶接部の板厚：いずれも６５肌 【ィーＡ２８６のパタリング溶接 入熱３６００Ｊｏｕｌｅ／伽のＴＩＧ溶接溶加剤；ＳＵ
Ｓ３０横綱 パタリング被覆部の厚さ；３．５肌 ‘ロ｝日４６のパタリング溶接 ４００こ○の予熱前処理後ＴＩＧ溶接 溶加剤：ＳＵＳ３０母鋼 パタリング熔接の厚さ；５．５側 ６２５ｑｏにて３時間の後熱処理 し一電子ビーム溶接 加圧電圧；１５０ＫＶ ビーム電流；１８皿Ａ 溶接速度：４０伽／ｍｉｎ その結果、溶接割れの存在しない健全な異種材継手を得
ることができた。

このような方法によって、２州ｉ−１にｒ−Ｆｅ基耐熱
合金と１本ｒマルテンサィト系耐熱鋼の異種材継手を直
接電子ビーム溶接した場合には従来不可避であった溶着
金属割れ、２鮒ｉ−１＄ｒ−Ｆｅ基耐熱合金熱影響部の
割れ、および１次ｒマルテンサィト系耐熱鋼影響部の硬
化割れ等の欠陥を防止することによって、従来不可能視
された２磯ｉ−１＄ｒ−Ｆｅ基耐熱合金と１にｒマルテ
ンサィト系耐熱鋼の異種材継手の電子ビーム溶接による
接合を可能にした。

さらに本発明によって可能になった電子ビーム継手は、
従来のフランジ構造によって製作された継手に比較して
、次の如き効果がある。‘ィー 継手構造が簡素化され
る。

（ｏ｝ 継手の製作工程が短縮する。

し一 材料が節約できる。

に｝ 製品の重量が軽減する。

本発明は２磯ｉ−１＆ｒ−Ｆｅ基耐熱合金とＩＸｒマル
テンサィト系耐熱鋼の異種材継手のみならず、本発明に
よる接合方法は溶接上問題点の多いその他の高級耐熱鋼
の異種材継手についても広く応用できることは明らかで
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は電子ビーム溶接による異種材継手の一般的溶接
断面図、第２図は２鮒ｉ−１にｒ−Ｆｅ基合金と１次ｒ
マルテンサイト系耐熱鋼の異種材継手の一般的方法によ
る電子ビーム溶接断面図、第３図はインサートメタルを
使用する場合を示し、第４図は本発明による電子ビーム
溶接断面図、第５図は電子ビーム溶接をすべき板の板厚
とパタリング被覆部厚さの関係図である。 ６……２鮒ｉ−１＆ｒ‐Ｆｅ基耐熱合金、８……ＩＸｒ
マルテンサィト系耐熱鋼、２０……２鮒ｉ−１やｒ−Ｆ
ｅ基耐熱合金溶接面のパタリング被覆部、２２……１次
ｒマルテンサィト系耐熱鋼溶接面のパタリング被覆部、
２４・・・・・・電子ビーム溶接ビート、２６・・…・
２鮒ｉ−１＆ｒ−Ｆｅ基耐熱合金熔接面のパタリング被
覆部厚さ領域、２８……１にてマルテンサィト系耐熱鋼
溶接面のパタリング被覆部厚さ領域。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２６Ｎｉ−１５Ｃｒ−Ｆｅ基耐熱合金より成る第１
   部材と１２Ｃｒマルテンサイト系耐熱鋼より成る第２部
   材との異種材継手の電子ビーム溶接による接合方法にお
   いて、前記第１、第２部材の溶接面に下記（１）式およ
   び（２）式を満足する範囲にＪＩＳＧ４３０３ＳＵＳ３
   ０８鋼をＴＩＧ溶接にてパタリング溶接する工程と、前
   記パタリング溶接された第１、第２部材を電子ビーム溶
   接する工程と、を有して成ることを特徴とする電子ビー
   ム溶接による異種材継手の接合方法。 ｔ＿Ｂ＿１≧２．１＋０．０１５ｔ……（１）ｔ＿Ｂ＿
   ２≧４．１＋０．０１５ｔ……（２）ここにｔ＿Ｂ＿１
   ，ｔ＿Ｂ＿２はそれぞれ第１部材、第２部材溶接面に対
   するパタリング溶接厚さ ｔは溶接材の板厚