铁素体系耐热钢用焊接材料、铁素体系耐热钢用焊接接头以及铁素体系耐热钢用焊接接头的制造方法技术

技术编号:18604022 阅读:23 留言:0更新日期:2018-08-04 21:45
本发明专利技术提供一种在焊接含有B的铁素体系耐热钢时能够形成具有高的蠕变强度和韧性的焊接金属的铁素体系耐热钢用焊接材料、铁素体系耐热钢用焊接接头、以及铁素体系耐热钢用焊接接头的制造方法。根据本实施方式的铁素体系耐热钢用焊接材料具有以下的化学组成:以质量%计含有C:0.06~0.10%、Si:0.1~0.4%、Mn:0.3~0.7%、Co:2.6~3.4%、Ni:0.01~1.10%、Cr:8.5~9.5%、W:2.5~3.5%、Nb:0.02~0.08%、V:0.1~0.3%、Ta:0.02~0.08%、B:0.007~0.015%、N:0.005~0.020%,余量为Fe和杂质,且满足式(1)。0.5≤Cr+6Si+1.5W+11V+5Nb+10B-40C-30N-4Ni-2Co-2Mn≤10.0(1)。

Manufacturing Methods of Welding Materials for Ferritic Heat Resistant Steel, Welding Joints for Ferritic Heat Resistant Steel and Welding Joints for Ferritic Heat Resistant Steel

The invention provides a welding joint of iron system heat-resistant steel with high creep strength and toughness when welding the iron system heat-resistant steel containing B, and the manufacturing method for welding joint of iron system heat-resistant steel, and the welding joint of iron system heat-resistant steel. The welding materials used in the iron system heat-resistant steel based on this method have the following chemical composition: C:0.06 to 0.10%, Si:0.1 to 0.4%, Mn:0.3 ~ 0.7%, Co:2.6 - 3.4%, Ni:0.01 - 1.10%, Cr:8.5 - 9.5%, W:2.5 to 3.5%, Nb:0.02 to 0.08%, V:0.1 to 0.3%, Ta: 0.02 ~ 0.08%, B:0.007 ~ 0.015%, N:0.005 ~ 0.020%, the allowance is Fe and impurities, and meet the formula (1). 0.5 less than Cr + 6 Si + + 1 + 5 W + 11 V + 5 B + 10 b - 40 C - 30 n - 4 Ni - 2 co - 2 m n = 10 (1).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铁素体系耐热钢用焊接材料、铁素体系耐热钢用焊接接头以及铁素体系耐热钢用焊接接头的制造方法
本专利技术涉及焊接材料、焊接接头以及焊接接头的制造方法,更具体而言,涉及铁素体系耐热钢用焊接材料、铁素体系耐热钢用焊接接头以及铁素体系耐热钢用焊接接头的制造方法。
技术介绍
近年来,在火力发电中,为了提高热效率,正在推进蒸汽条件的高温高压化。计划将来在650℃、350气压这样的超超临界压力条件下进行作业。铁素体系耐热钢比奥氏体系耐热钢、Ni基耐热钢便宜。并且,铁素体系耐热钢作为耐热钢,具有热膨胀系数小的优点。因此,铁素体系耐热钢被广泛地用于高温高压环境中。日本特开平4-371551号公报(专利文献1)、日本特开平4-371552号公报(专利文献2)和日本特开2002-241903号公报(专利文献3)中提出了能够应对如上所述的将来严苛化的条件的铁素体系耐热钢。专利文献1和专利文献2中公开的铁素体系耐热钢在优化W和Mo含量的同时,还含有Co和B。由此,这些文献中的铁素体系耐热钢具有高强度。另外,专利文献3中公开的铁素体系耐热钢材通过积极利用在马氏体板条界面析出的M23C6碳化物和金属间化合物相而具有高强度。但是,铁素体系耐热钢有时会被焊接而作为焊接接头用于结构物中。此时,焊接接头的焊接热影响区(以下称为HAZ)的蠕变强度可能下降。因此,日本特开2004-300532号公报(专利文献4)、日本特开2010-7094号公报(专利文献5)和国际公开第2008/149703号(专利文献6)提出一种抑制了HAZ中的蠕变强度降低的铁素体系耐热钢。专利文献4中公开的铁素体系耐热钢通过含有0.003~0.03质量%的B来抑制HAZ中的细粒化。由此,抑制了HAZ中的蠕变强度降低。专利文献5和专利文献6中公开的铁素体系耐热钢在含有大量的B的同时,根据焊接线能量或B含量来调整C含量。由此,在抑制HAZ中的强度下降的同时,抑制了焊接时的液化裂纹。焊接含有大量的B的铁素体系耐热钢时,一般使用焊接材料。使用市售的Ni基耐热合金用焊接材料(例如,JISZ3334(2011)SNi6082)形成的焊接金属具有高的蠕变强度和韧性。但是,焊接时,尤其是在母材的稀释大的初层焊接部中,B会自母材流入至焊接金属中。此时,有时会产生凝固裂纹。因此,对于用于焊接含有B的铁素体系耐热钢的焊接材料,不仅要求在焊接金属中的高的蠕变强度和韧性,还要求抑制焊接时的凝固裂纹。日本特开平8-187592号公报(专利文献7)、日本特开平9-308989号公报(专利文献8)和日本特开平9-122971号公报(专利文献9)提出了一种蠕变强度、韧性和焊接性优异的铁素体系耐热钢用焊接材料。专利文献7的焊接材料含有0.0005~0.006质量%的B,且(Mo+W)/(Ni+Co)为0.045~2.0。专利文献8的焊接材料在任意含有0.0005~0.006质量%的B的同时,(Mo+W)/(Ni+Co)和(0.5×Co+0.5×Mn+Ni)在规定的范围内,进而,Cr当量在规定范围内。专利文献9的焊接材料可以任意含有0.02质量%以下的B,进而Mn含量为(0.0925-12.5〔%S〕)%~2.0%,(Al+O)为0.02%以下。然而,将这些焊接材料用于含有大量的B的铁素体系耐热材料的焊接中时,有时无法稳定得到焊接金属的充分的蠕变强度。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平4-371551号公报专利文献2:日本特开平4-371552号公报专利文献3:日本特开2002-241903号公报专利文献4:日本特开2004-300532号公报专利文献5:日本特开2010-7094号公报专利文献6:国际公开第2008/149703号专利文献7:日本特开平8-187592号公报专利文献8:日本特开平9-308989号公报专利文献9:日本特开平9-122971号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的目的在于,提供一种在焊接含有B的铁素体系耐热钢时,能够形成具有高的蠕变强度和韧性的焊接金属的铁素体系耐热钢用焊接材料、铁素体系耐热钢用焊接接头、以及铁素体系耐热钢用焊接接头的制造方法。用于解决问题的方案本专利技术的铁素体系耐热钢用焊接材料具有以下的化学组成:以质量%计含有C:0.06~0.10%、Si:0.1~0.4%、Mn:0.3~0.7%、P:0.01%以下、S:0.003%以下、Co:2.6~3.4%、Ni:0.01~1.10%、Cr:8.5~9.5%、W:2.5~3.5%、Mo:不足0.01%、Nb:0.02~0.08%、V:0.1~0.3%、Ta:0.02~0.08%、B:0.007~0.015%、N:0.005~0.020%、Al:0.03%以下、O:0.02%以下、Cu:0~1%、Ti:0~0.3%、Ca:0~0.05%、Mg:0~0.05%、以及稀土元素:0~0.1%,余量为Fe和杂质,且满足式(1)。0.5≤Cr+6Si+1.5W+11V+5Nb+10B-40C-30N-4Ni-2Co-2Mn≤10.0(1)其中,在式(1)中的各元素记号处带入对应的元素的含量(质量%)。本专利技术的焊接接头具备具有上述的化学组成的铁素体系耐热钢用焊接金属、以及由含有B的铁素体系耐热钢制成的母材。本专利技术的焊接接头的制造方法包括如下工序:形成焊接金属的工序,使用上述的铁素体系耐热钢用焊接材料,以6~20kJ/cm的焊接线能量对由铁素体系耐热钢制成的母材实施钨极惰性气体保护焊,从而形成焊接金属;以及,实施热处理的工序,在740~780℃的热处理温度下,对形成于母材上的焊接金属实施相对于每25.4mm的厚度的母材为0.5~4.0小时的热处理。专利技术的效果根据本专利技术的铁素体系耐热钢用焊接材料,在焊接含有B的铁素体系耐热钢时,能够形成具有高的蠕变强度和韧性的焊接金属。具体实施方式本专利技术人等为了解决上述课题而进行了调查和研究。结果,本专利技术人等得到了以下见解。在对由含有B的铁素体系耐热钢制成的母材实施焊接来形成焊接金属时,若焊接金属中含有适量的B,则焊接金属的蠕变强度会提高。认为其理由如下。M23C6碳化物(M为合金元素)细微地分散于原奥氏体晶界和马氏体板条边界上。该M23C6碳化物导致马氏体板条的恢复变缓,蠕变强度提高。母材的B含量为0.005~0.020%时,若焊接金属的B含量为0.007%以上,则能够得到与母材同等以上的蠕变强度。另一方面,若焊接金属中的B含量过高,则虽然能够得到高的蠕变强度,但韧性会下降。认为其理由如下。若B含量过高,则马氏体相变时会发生马氏体板条的急剧伸长。由此束尺寸变大,相对于冲击的断裂单位变大。进而,由于B是铁素体形成元素,因此会促进焊接金属中的δ铁素体的生成,从而焊接金属中的δ铁素体的面积率会增大。认为因此焊接金属的韧性降低。若满足下述的(A)~(C),则能够得到可以维持高的韧性的焊接金属。(A)若使焊接金属的B含量为0.015%以下,则能够抑制马氏体板条的急剧伸长。(B)焊接金属的化学组成中,定义F1=Cr+6Si+1.5W+11V+5Nb+10B-40C-30N-4Ni-2Co-2Mn。若F1为10.0以下,则δ铁素体的形成被抑制,焊接金属中δ铁素体的面积率变为0.5%以下。(C)S在焊本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种铁素体系耐热钢用焊接材料,其具有以下的化学组成:以质量%计含有C:0.06~0.10%、Si:0.1~0.4%、Mn:0.3~0.7%、P:0.01%以下、S:0.003%以下、Co:2.6~3.4%、Ni:0.01~1.10%、Cr:8.5~9.5%、W:2.5~3.5%、Mo:不足0.01%、Nb:0.02~0.08%、V:0.1~0.3%、Ta:0.02~0.08%、B:0.007~0.015%、N:0.005~0.020%、Al:0.03%以下、O:0.02%以下、Cu:0~1%、Ti:0~0.3%、Ca:0~0.05%、Mg:0~0.05%、和稀土元素:0~0.1%,余量为Fe和杂质,且满足式(1),0.5≤Cr+6Si+1.5W+11V+5Nb+10B-40C-30N-4Ni-2Co-2Mn≤10.0(1)其中,在式(1)中的各元素记号处带入对应的元素的以质量%计的含量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.18 JP 2015-2468101.一种铁素体系耐热钢用焊接材料,其具有以下的化学组成:以质量%计含有C:0.06~0.10%、Si:0.1~0.4%、Mn:0.3~0.7%、P:0.01%以下、S:0.003%以下、Co:2.6~3.4%、Ni:0.01~1.10%、Cr:8.5~9.5%、W:2.5~3.5%、Mo:不足0.01%、Nb:0.02~0.08%、V:0.1~0.3%、Ta:0.02~0.08%、B:0.007~0.015%、N:0.005~0.020%、Al:0.03%以下、O:0.02%以下、Cu:0~1%、Ti:0~0.3%、Ca:0~0.05%、Mg:0~0.05%、和稀土元素:0~0.1%,余量为Fe和杂质,且满足式(1),0.5≤Cr+6Si+1.5W+11V+5Nb+10B-40C-30N-4Ni-2Co-2Mn≤10.0(1)其中,在式(1)中的各元素记号处带入对应的元素的以质量%计的含量。2.根据权利要求1所述的铁素体系耐热钢用焊接材料,其进一步以质量%计含有选自下述的第1组~第3组中的1种或2种以上的元素,第1组:Cu:0.05~1.00%、第2组:Ti:0.02~0.30%、第3组:Ca:0.001~0.050%、Mg:0.001~0.050%、以及稀土元素:0.001~0.10%以下。3.根据权利要求1或权利要求2所述的铁素体系耐热钢用焊接材料,其中,δ铁素体的面积率为0.5%以下。4.一种铁素体系耐热钢用焊接接头,其具备具有权利要求1~权利要求3中的任1项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:平田弘征净德佳奈浜口友彰小野敏秀田中克树
申请(专利权)人:新日铁住金株式会社
类型:发明
国别省市:日本,JP

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