高强度耐热钢的焊接接头部及其焊接方法技术

本发明专利技术通过对焊接接头部的焊接方法进行简单的变更，解决了焊接热影响部的强度问题，提供了一种将焊接接头部的强度做成与母体相同强度的高强度耐热钢的焊接接头的焊接方法，同时，还提供了一种能够与高强度铁素体系耐热钢相对应的高强度铁素体系耐热钢的焊接接头的焊接方法，多重上部叠层部１５ａ由形成于坡口１１外侧的至少覆盖到焊接热影响部１３的同时延伸的熔融部形成，上述延伸部的延伸面积，通过坡口宽度／母体厚度之间的关系，而以具有同母体相同的剪切强度［图１（Ｂ）的阴影所示的区域］的方式来构成。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高强度耐热钢的焊接接头的焊接方法，以及在高强度耐热钢中，使用高强度奥氏体系不锈钢、高强度铁素体系耐热钢来提高焊接接头部的高温强度，由此形成高强度耐热钢的多层焊接接头部及其焊接方法，以及高强度铁素体系耐热钢的多层焊接接头部的焊接方法。现有技术最近，为了提高火力发电厂的发电效率，人们都在积极地推进蒸气的高温高压化，因此，增加了高强度耐热钢的用量。在高强度耐热钢中，除了高强度奥氏体不锈钢之外，从经济性与热膨胀率的方面来看，还使用了最近开发出的以回火马氏体作为基本组织的高强度铁素体系耐热钢。特别是在高强度铁素体系耐热钢中，具有奥氏体系钢中看不到的热膨胀系数小、耐力强、不易引起应力腐蚀破坏、氧化皮不易脱落等优点，这些优点在奥氏体系钢中是看不到的，而且，从合金含量低节省资源这一点上看也提高了经济性。在此，以往大多是将产生上述铁素体系耐热钢的优点的、改善了高温强度、耐氧化性、耐水蒸汽氧化性的高铬铁素体钢以锅炉等的耐热部件以及传热用钢管作为使用对象进行开发的。例如，在特开平3-97832号公报、特开平5-311345号公报等中公开的技术，每一种都是在600℃以上的高温环境下具有足够的强度、耐氧化性、耐水蒸汽氧化性优良的钢。然而，上述公报中所公开的钢或者以往的高铬铁素体钢未必能解决其唯一缺点的“焊接接头部高温强度”等问题。而且，在特开平9-13150号公报中公开了一种焊接接头部的剪切特性优异的高铬铁素体钢，而在其它的一般的钢中仍然没有解决焊接热影响部带有的、由原先的组织变化引起的焊接接头部高温强度的问题，对此必须进行考虑。上述的焊接热影响部在由焊接时产生的热量所形成的特有组织变化的部位，其组织变化是由通过焊接热源加热的最高到达温度和冷却速度来决定的。那么，由于是将焊接金属与母体交界部位的焊接点受焊接热量影响的母体部分，从与焊接金属交界部位的焊接点附近熔点之下的高温朝低温依次急速加热再急速冷却至各种温度，从而引起状态改变、析出、恢复、再结晶、晶粒成长、淬火、回火等各种冶金变化。这样，由于通过焊接热源加热至高温下、急剧冷却，焊接热影响部位的组织与母体的原材质部位相比，组织发生变化，在高强度铁素体钢的情况下，成为带有上述焊接热影响部位的焊接接头部位高温强度降低的一个起因。在图6(A)中，示出了使用上述高强度耐热钢母体，通过以往的焊接方法形成的坡口与形成的焊接接头部的形状，图6(B)则示出了剪切破坏的状况。如图6(A)所示，对于带有焊根52的坡口51，进行多层焊接、形成焊接接头55。引起上述结构的焊接接头的脆性破坏的破断部54，如图6(B)所示，发生在焊接热影响部53的区域内。这样，上述以往情况的母体10与焊接接头55的强度特性在图6中示出。如图所示的特性根据温度以及时间来变化，但在以往的情况下，与通常的母体材料相比较，其剪切断裂应力被认为有10-15％的降低。在图8中，示出了特开平7-9141号公报中公开的，防止高纯度铁素体系不锈钢焊接热影响部表面脆化用的焊接方法的简要结构。上述申请是通过多层焊材的覆盖电弧焊接，将焊接金属堆积成最终层，它是一种将热影响部的母体表面，通过TIG电弧熔解成焊道的焊接方法，让上述热影响部表面附近的氧化物在不使用焊剂的情况下通过TIG电弧进行去除，从而防止焊接热影响部的脆化。如上所述，在母体原材料部与形成焊接接头的焊接金属之间，由于存在着不通过其它方式进行组织变换的上述焊接热影响部，因而，其结果是焊接接头整体的高温强度比母体降低了如上述附图中所说明的那样的大约10～15％的应力。对这种降低机构强度的研究以及对母体成分的改良等的研究正在积极地进行中，目前仍处于无法解决的状态。因此，在高温机器中使用含有上述高强度铁素体系耐热钢的高强度耐热钢时，对于系统整体则必须以比管厚或者板厚多10％左右的余量进行设计，来补充接头部高温强度的降低。为此，使得所须的材料使用量损失巨大，从而损害了经济性。另外，在实际操作中也有因上述焊接热影响部破坏的事例报告，由于高温高压机器的破坏是事关人命的事故，因此人们强烈希望解决现有问题。专利技术概述本专利技术鉴于上述问题，其目的是通过一种简单的焊接方法对以往的焊接接头部进行焊接的焊接方法进行改进，来解决焊接热影响部的强度问题，提供一种让焊接接头的强度与母体强度相同的，同时，还提供了一种能够与高强度铁素体系耐热钢相对应的高强度铁素体系耐热钢的多层焊接接头的焊接方法。在此，本专利技术的高强度耐热钢的焊接接头部是一种将高强度耐热钢的焊接接头部，通过多层焊接完成坡口部位之后，形成让焊接热影响部的至少一部分带有熔融的加强焊道的多重上部叠层部的焊接接头部，其特征在于上述焊接热影响部的熔融部，通过坡口入口的熔融线的移动，在加强焊道移动之前形成的母体表面一侧的焊接热影响部的整个区域上延伸，形成添加于该延伸部位母体表面上的多层焊材的多重上部叠层部，上述延伸部的延伸面积依据坡口宽度/母体厚度之间的关系而以具有同母体相同的剪切强度[附图说明图1(B)的阴影所示的区域]的方式来构成。即，上述专利技术中，熔融部是相对坡口部位的多层焊接完成后的、加强焊道移动之前形成的母体表面焊接热影响部，由其后跟随的加强焊道的多重上部叠层部，通过坡口入口的熔融线的移动而在上述焊接热影响部的整个区域上逐渐延伸设置的，在上述母体表面上形成上述多层焊材的多重上部叠层部，从而补充焊接接头部高温时的强度的降低。为此，无论使用什么样的母体材质，都能够获得与母体强度相同的高温强度。另外，通过上述专利技术的熔融延伸形成的多重上部叠层部，也可以由依次吸收上述母体表面一侧的焊接热影响部残留的应力的多层焊材来构成。这种多重上部叠层部通过让母体表面一侧的上述焊接热影响部所带有的残留应力在上述熔融状态下延伸，由于构成为依次吸收，因而能够利用热影响部的焊接热量补充由组织变化引起的高温时的强度降低。通过上述焊接接头部的焊接热影响部的焊接热量引起的组织变化来补充高温强度的降低，由于可以保持与母体强度相同的高温强度，因此本专利技术还能够提出一种高强度耐热钢焊接接头的焊接方法的方案，即，在将高强度耐热钢焊接接头部通过多层焊接坡口部位完成之后，让焊接热影响部的至少一部分熔融，构成带有加强焊道的多层焊接接头的焊接方法，其特征在于上述焊接热影响部的熔融部通过坡口入口的熔融线的移动，在加强焊道移动之前形成的母体表面一侧的焊接热影响部的整个区域上依次延伸，形成添加于该延伸部位母体表面上的多层焊材的多重上部叠层部，上述延伸部的延伸面积是通过按照坡口宽度/母体厚度之间的关系由表示带有与母体相同的剪切强度的区域的操作图设定出来的。而且，本专利技术作为可以保持与母体强度相同的高温强度的高强度耐热钢焊接接头的焊接方法，是在通过多层焊接坡口部位完成之后，让焊接热影响部的至少一部分熔融，构成带有加强焊道的多层焊接接头的焊接方法，其特征在于上述焊接热影响部的熔融部通过坡口入口的熔融线的移动，在加强焊道移动之前形成的母体表面一侧的焊接热影响部的整个区域上依次延伸，通过上述的熔融来依次吸收形成于母体表面焊接热影响部的残留应力，形成多层焊材的多重上部叠层部，因此，上述熔融延伸部的延伸面积的设定是通过按照坡口宽度/母体厚度之间的关系，由表示带有与母体相同的剪切强度的区域的操作图来进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度耐热钢的多层焊接接头部，它是一种在将高强度耐热钢的焊接接头部通过多层焊接坡口部位完成之后，形成让焊接热影响部的至少一部分带有熔融的加强焊道的多重上部叠层部的焊接接头部，其特征在于：将上述焊接热影响部的熔融部通过坡口入口的熔融线 的移动，在加强焊道移动之前形成的母体表面一侧的焊接热影响部的整个区域上延伸，形成添加于该延伸部位的母体表面上的多层焊材的多重上部叠层部。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：驹井伸好，增山不二光，筌口泰宏，西文雄，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]