高Cr系CSEF钢的单丝埋弧焊方法技术

在高Cr系CSEF钢的单丝埋弧焊中，提供能够抑制初层的高温裂纹的焊接方法。一种高Cr系CSEF钢的单丝埋弧焊方法，其特征在于，将如下焊丝和焊剂加以组合来使用，其中，所述焊丝含有C：低于0.05质量％、N：0.055质量％以下、Si：超过0.05质量％且0.50质量％以下、余量是Fe和不可避免的杂质，所述焊剂含有CaF2：2～30质量％、CaO：2～20质量％、MgO：20～40质量％、Al2O3：5～25质量％、Si和SiO2的合计：5～25质量％(SiO2换算)，限制为BaO：25质量％以下、ZrO2：10质量％以下、TiO2：低于5质量％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及高Cr系CSEF(CreepStrength-EnhancedFerritic：蠕变强度增强铁素体)钢的单丝埋弧焊方法。
技术介绍
火力发电锅炉和汽轮机、脱硫和改质(重油分解)用的化学反应容器(反应器)因为在高温、高压下运转，所以作为材料，适用的是1.25Cr-0.5Mo钢、2.25Cr-1.0Mo钢、2.25Cr-1.0Mo-V钢等。近年来，在重油的有效利用和石油精炼中，要求进一步的高能效化，含有8质量％以上的Cr的高Cr系CSEF钢的应用得到研究。在高Cr系CSEF钢中，有ASTM(AmericanSocietyforTestingandMaterials：美国材料试验协会)标准、ASME(AmericanSocietyofMechanicalEngineers：美国机械协会)标准所规定的SA387Gr.91、SA213Gr.T91等。火力发电锅炉、汽轮机、反应器是将锻环、锻管、弯曲加工钢板适宜组合，经焊接而形成的。而且，锻环也会变成板厚150～450mm，最大外径不足7m，总长数～数10m。作为火力发电锅炉、汽轮机、反应器的焊接方法，可使用保护电弧焊、TIG(TungstenInertGas：钨极惰性气体保护焊)焊、埋弧焊。另外，火力发电锅炉、汽轮机、反应器，在结构上因为焊接部分的比例大，所以强烈要求焊接材料的减少，焊接的高能效化。通常对于焊接材料的减少来说，具有使坡口宽度狭窄，并且，使用缩小了坡口角度的窄坡口的方法。另外，对于高能效化来说，埋弧焊与其他的焊接方法相比较由于能效更高，所以被广泛使用。但是，在高Cr系CSEF钢的埋弧焊中，使坡口宽度狭窄、或缩小坡口角度的方法对于焊接时的高温裂纹而言均为不利的条件。作为抑制埋弧焊中的高温裂纹、实现焊接的高能效化的技术，公开有以下这样的技术。例如，在专利文献1中，公开有一种改良9Cr-1Mo钢用焊丝，其含有规定量的C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、V、Nb和N，并以规定量限制Mn和Ni的总量，并且以规定量限制P、S、Cu、Ti、Al、B、W、Co和O，余量由Fe和不可避免的杂质构成。而且，在专利文献1中，通过使C为0.070～0.150质量％，并且，将P、S均限制在0.010质量％以下，从而抑制高温裂纹。另外，在专利文献2中，公开有一种9Cr-1Mo钢的埋弧焊方法，其是将如下焊丝和焊剂加以组合来进行焊接的方法，所述焊丝含有规定量的C、Mn、Cr、Mo、Ni、V、Nb、Al和N，并且，以规定量限定Si和O，所述焊剂含有规定量的CaF2、CaO和MgO中的一种或两种，Al2O3和ZrO2中的一种或两种，以及Al，并且，以规定量限定SiO2。而且，在专利文献2中，使C为0.01～0.15wt％、Al为0.005～1.5wt％、Si为0.05wt％以下的焊丝，和SiO2为5wt％以下(实质上不含Si)、CaF2为25～70wt％的焊剂加以组合，从而抑制高温裂纹。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第4476018号公报专利文献2：日本专利第2529843号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，在现有的技术中，高Cr系CSEF钢的埋弧焊存在以下的问题。在专利文献1的改良9Cr-1Mo钢用焊丝中，因为焊丝直径是的细径焊丝，所以电弧扩展不足而容易发生未熔合，有得不到健全的焊接部的情况。另外，若使焊丝直径粗径化至而进行埋弧焊，则有发生高温裂纹的情况。在专利文献2的9Cr-1Mo钢的埋弧焊方法中，因为焊丝和焊剂是低Si设计，所以有初层的焊道形状、熔合性劣化，引起在层叠焊接部未熔合和夹渣的情况。即，有焊接部的健全性降低的情况。一般来说，为了提高焊接能效，能通过提高焊接线能量，即提高焊接电流、电弧电压，降低焊接速度来进行。但是，若提高焊接线能量，则特别是在窄坡口的情况下，熔深形状容易成为梨形，高温裂纹的发生风险提高。在此成为问题的高温裂纹，是在熔敷金属中所含的P、S、Si、Nb形成的低熔点化合物凝固时，在枝晶间、奥氏体结晶晶界偏析，再加上焊接收缩应变而发生的所谓高温裂纹。因此，作为高温裂纹的抑制对策，有效的是焊接材料的化学成分调整，具体来说，有效的是以超高纯度(EHP：ExtraHighPurity)熔解将P、S等杂质抑制在100ppm以下。但是，超高纯度熔解由于不得不使用电子束熔解、专用的特殊炉壁耐火材，所以经济上存在难点。因此，要求在一般的杂质水平下也能够抑制高温裂纹发生的技术。本专利技术鉴于上述情况而形成，其课题在于，提供一种在高Cr系CSEF钢的单丝埋弧焊中，能够抑制初层的高温裂纹的焊接方法。解决课题的方法本专利技术人等对于高Cr系CSEF钢的初层埋弧焊金属的高温裂纹进行了潜心研究。其结果是，彻底查明了高Cr系CSEF钢的初层埋弧焊金属的高温裂纹的发生原因：由高Cr系CSEF钢母材稀释造成对焊接金属增碳，由此熔融金属的熔点降低而发生高温裂纹。顺便说一下，高Cr系CSEF钢的C含量依据ASTMA182Gr.F91为0.08～0.12质量％、Gr.F92为0.07～0.13质量％、Gr.F122为0.07～0.14质量％，Gr.F911为0.09～0.13质量％。进一步进行潜心研究，结果发现，通过将如下焊丝和焊剂加以组合来进行埋弧焊，在确保焊接线能量、焊接部的健全性后，可以抑制初层的高温裂纹，上述焊丝含有C：低于0.05质量％、N：0.055质量％以下、Si：超过0.05质量％且为0.30质量％以下，上述焊剂含有CaF2：2～30质量％、CaO：2～20质量％、MgO：20～40质量％、Al2O3：5～25质量％、Si和SiO2的合计：5～25质量％(SiO2换算)，限制为BaO：25质量％以下、ZrO2：10质量％以下、TiO2：低于5质量％。需要说明的是，在同一研究中，特别是关于焊丝，也研究了308L、309L之类的奥氏体系不锈钢、铬镍铁合金625、铬镍铁合金82、哈氏合金之类的Ni基的成分体系的焊丝。作为结论，判断这样的成分体系的焊丝由于层叠于初层的焊接金属为高Ni组成，因此不能适用于高Cr系CSEF钢焊接接头。因此，本专利技术的高Cr系CSEF钢的单丝埋弧焊方法的特征在于，将如下焊丝和焊剂加以组合来使用，其中，上述焊丝含有C：低于0.05质量％、N：0.055质量％以下、Si：超过0.05质量％且为0.30质量％以下，余量是Fe和不可避免的杂质，上述焊剂含有CaF2：2～30质量％、CaO：2～20质量％、MgO：20～40质量％、Al2O3：5～25质量％、Si和SiO2的合计：5～25质量％(SiO2换算)，限制为BaO：25质量％以下、ZrO2：10质量％以下、TiO2：低于5质量％。利用该焊接方法，通过将具有特定的组成的焊丝和具有特定的组成的焊剂加以组合来进行单丝埋弧焊，由此能抑制由母材引起的增碳导致的初层的高温裂纹。另外，本专利技术的高Cr系CSEF钢的单丝埋弧焊方法优选焊丝进一步含有选自Mn、Ni、Cr、Mo、V、Nb、W、Co、B中的1种以上，此时，Mn：2.20质量％以下、Ni：1.00质量％以下、Cr：10.50质量％以下、Mo：1.20质量％以下、V：0.45质量％以下、Nb：0.080质量％以下、W：2.0质量％以下、Co：3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高Cr系CSEF钢的单丝埋弧焊方法，其特征在于，将如下焊丝和焊剂加以组合来使用，其中，所述焊丝含有C：低于0.05质量％、N：0.055质量％以下、Si：超过0.05质量％且0.50质量％以下、余量是Fe和不可避免的杂质，所述焊剂含有CaF2：2～30质量％、CaO：2～20质量％、MgO：20～40质量％、Al2O3：5～25质量％、Si和SiO2的合计：换算成SiO2为5～25质量％，限制为BaO：25质量％以下、ZrO2：10质量％以下、TiO2：低于5质量％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.18 JP 2014-1479951.一种高Cr系CSEF钢的单丝埋弧焊方法，其特征在于，将如下焊丝和焊剂加以组合来使用，其中，所述焊丝含有C：低于0.05质量％、N：0.055质量％以下、Si：超过0.05质量％且0.50质量％以下、余量是Fe和不可避免的杂质，所述焊剂含有CaF2：2～30质量％、CaO：2～20质量％、MgO：20～40质量％、Al2O3：5～25质量％、Si和SiO2的合计：换算成SiO2为5～25质量％，限制为BaO：25质量％以下、ZrO2：10质量％以下、TiO2：低于5质量％。2.根据权利要求1所述的高Cr系CSEF钢的单丝埋弧焊方法，其特征在于，所述焊丝进一步含有选自Mn、Ni、Cr、Mo、V、Nb、W、Co、B中的1种以上，此时，Mn：2.20质量％以下、Ni：1.00质量％以下、C...

【专利技术属性】
技术研发人员：山下贤，井海和也，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：日本;JP