焊接金属和焊接结构体制造技术

本发明专利技术的焊接金属，具有分别以特定量含有C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、V、Nb、N和O，余量是Fe和不可避免的杂质的组成，Mn和Ni的合计浓度为1.0质量％以下，由10×[P]+5×[Sb]+4×[Sn]+[As])×100所规定的值高于0并在15以下。

Welding metal and welded structure

The weld metal of the invention has respectively in a specific amount containing C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V, Nb, N and O, the margin is composed of Fe and unavoidable impurities, Mn and Ni of the total concentration of 1 mass%, from 10 * [P]+5 * [Sb]+4 * [Sn]+[As] *) 100 specified values above 0 and below 15.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】焊接金属和焊接结构体
本专利技术涉及焊接金属和焊接结构体。
技术介绍
高Cr(铬)钢焊接金属，由于其优异的耐热性而作为达到500℃以上、600℃以下这样高温的超超临界燃煤火力发电厂的锅炉管和导管用被广泛实用化。对于这样的高Cr钢焊接金属，要求其具有高温下的蠕变断裂特性，并且具有抗裂纹性、强度、韧性等的诸特性。这样的高Cr钢焊接金属，可适用焊条电弧焊(SMAW：ShieldedMetalArcWelding)、钨极气体保护焊(GTAW：GasTungstenArcWelding)、埋弧焊(SAW：SubmergedArcWelding)、气体保护金属极电弧焊(GMAW：GasMetalArcWelding)、管状焊条电弧焊(FCAW：FluxCoredArcWelding)等，为了除去焊接金属的残余应力，可实施焊接后热处理(PWHT：PostWeldHeatTreatment)。上述PWHT的效果依赖于保持时间和保持温度。关于PWHT的保持时间和保持温度，在设SR(StressRelief)退火温度为T(℃)，设SR退火时间为t(时间)时，一般基于由下式表示的拉森－密勒参数(LMP：Larson－Millerparameter)决定。例如，若提高保持温度，则能够以更短的保持时间得到同等的PWHT的效果。LMP＝(T+273)×(20+logt)近年来，从施工效率的观点出发而希望缩短PWHT时的保持时间，但若为了缩短保持时间而使保持温度高温化，则焊接金属中容易发生条状铁素体。条状铁素体是在PWHT后观察到的局部性生成的粗大的带状铁素体组织，可知会对蠕变断裂特性和韧性造成不良影响。另外，在大量含有作为铁素体稳定化元素Cr的高Cr钢焊接金属中，在焊接时的高温下生成的δ(delta)铁素体组织在焊接完毕后仍容易残留。δ铁素体是在实施PWHT前的焊接的状态所观察到的粗大组织，与条状铁素体同样地带给蠕变断裂特性和韧性以不良影响。在此，蠕变断裂特性和韧性，一般利用从焊接金属的特定的部位提取的试验片进行评价，但是在提取部位不包含条状铁素体和δ铁素体时，显示出良好的值。但是，在实际施工的焊接金属中，一部分生成的条状铁素体、δ铁素体会引起破坏或断裂，因此为了确信安全，需要在焊接金属中全面抑制条状铁素体和δ铁素体的生成。因此，为了一边高水平确保蠕变断裂特性和韧性，一边缩短PWHT时的保持时间，即使在高保持温度下也不生成条状铁素体，并且δ铁素体的生成得到抑制的高Cr钢焊接金属的要求高涨。针对上述要求，提出有一种2.25Cr钢焊接金属，其通过在PWHT时的基体晶内析出的金属M和碳C的碳化物之中，减少微细的MC型碳化物并使微细的M2C型碳化物增加，从而抑制条状铁素体的生成(参照日本国特开2007－290016号公报)。但是，该2.25Cr钢焊接金属所设想的PWHT的保持温度为690℃，这说不上是十分高的保持温度，不能充分缩短PWHT的保持时间。另外，针对上述要求，提出有一种焊接材料，其通过规定焊丝的成分，抑制高Cr钢焊接金属中的δ铁素体生成(参照日本国特开平8－187592号公报)。但是，该焊接材料在TIG焊接(TungstenInertGasWelding)中使用，有施工效率低这样的问题。另外，该焊接材料所设想的PWHT的保持温度是740℃，这也说不上是十分高的保持温度，不能充分缩短PWHT的保持时间。此外，针对上述要求，提出有一种涂药焊条，其以施工效率优异的焊条电弧焊为对象，通过规定Cr、Mo(钼)、W(钨)和Cu(铜)的含量，抑制焊接金属中的δ铁素体生成(参照日本国特开平6－238480号公报)。但是，该涂药焊条所设想的PWHT的保持温度为740℃。另外，针对上述要求，提出有一种通过含有一定量的Co(钴)，从而抑制焊接金属中的δ铁素体生成的涂药焊条(参照日本国特开平7－268562号公报)。但是，该涂药焊条因为一定量含有助长条状铁素体生成的Co，所以不能期待条状铁素体的生成抑制效果。【现有技术文献】【专利文献】【专利文献1】日本国特开2007－290016号公报【专利文献2】日本国特开平8－187592号公报【专利文献3】日本国特开平6－238480号公报【专利文献4】日本国特开平7－268562号公报
技术实现思路
本专利技术鉴于上述这样的情况而形成，其目的在于，提供一种一边缩短PWHT的保持时间，一边能够高水平使蠕变断裂特性和韧性并立的焊接金属和焊接结构体。本专利技术者们锐意研究的结果发现，因为条状铁素体是由于PWHT时的逆相变而生成，所以为了抑制更高温度下的PWHT中的条状铁素体，认为有效的是提高逆相变温度，通过减少作为使逆相变温度降低的元素，即Ni(镍)和Mn(锰)的合计浓度，能够抑制条状铁素体生成。另外发现，P(磷)、Sb(锑)、Sn(锡)和As(砷)均是不可避免的杂质，是招致韧性降低的元素，基于由“ROBERTBRUSCATO，”TheWeldingJournal”，vol.49(1970)，No.4，148s－156s”提出的以这些元素的质量份额为变量的参数X值来控制各元素的含量，能够限定韧性降低的影响度。即，用于解决上述课题而形成的专利技术，是一种焊接金属，其具有如下组成：C(碳)：0.03质量％以上、0.16质量％以下；Si(硅)：0.10质量％以上、0.50质量％以下；Mn(锰)：0.10质量％以上、0.90质量％以下；Ni(镍)：0.02质量％以上、0.70质量％以下；Cr(铬)：7.0质量％以上、9.5质量％以下；Mo(钼)：0.80质量％以上1.20质量％以下，V(钒)：0.05质量％以上、0.50质量％以下；Nb(铌)：0.010质量％以上、0.070质量％以下，N(氮)：0.010质量％以上、0.080质量％以下；O(氧)：高于0质量％、0.10质量％以下；余量：Fe(铁)和不可避免的杂质，Mn和Ni的合计浓度为1.0质量％以下，设作为上述不可避免的杂质的P(磷)、Sb(锑)、Sn(锡)和As(砷)各自的浓度(质量％)为[P]、[Sb]、[Sn]和[As]时，由下式(1)规定的X值高于0并在15以下。X值＝(10×[P]+5×[Sb]+4×[Sn]+[As])×100…(1)该焊接金属中，使各组成的含量为上述范围，能够以高水平得到蠕变断裂特性和韧性。即，该焊接金属中，因为Mn和Ni的合计浓度在上述上限以下，所以能够使逆相变温度降低，抑制条状铁素体的生成。在此，Mn和Ni是奥氏体稳定化元素，因此降低其合计浓度，δ铁素体相对稳定化，会助长焊接时的δ铁素体生成。对此，该焊接金属中，使作为铁素体稳定化元素的Cr的含量在上述上限以下，从而抑制该δ铁素体生成的助长效果。在此，由于减少Cr，对于高温且负载应力时的位错移动构成阻碍的Cr系的碳化物M23C6(这里，M表示碳化物形成元素)减少，招致蠕变断裂特性的降低。对此，该焊接金属中，使Ni的含量为上述上限以下，使MX析出物在高温且负载应力时的粒子数减少速度降低，利用MX析出物来抑制蠕变断裂特性的降低。这里，所谓“MX析出物”，意思是在焊接后的冷却时析出的NaCl型的碳化物、氮化物和碳氮化物等的化合物的总称。也就是说，MX析出物与M23C6同样作为位错移动的阻碍起作用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊接金属，其中，具有如下组成，C：0.03质量％以上、0.16质量％以下；Si：0.10质量％以上、0.50质量％以下；Mn：0.10质量％以上、0.90质量％以下；Ni：0.02质量％以上、0.70质量％以下；Cr：7.0质量％以上、9.5质量％以下；Mo：0.80质量％以上、1.20质量％以下；V：0.05质量％以上、0.50质量％以下；Nb：0.010质量％以上、0.070质量％以下；N：0.010质量％以上、0.080质量％以下；O：高于0质量％并在0.10质量％以下；余量：Fe和不可避免的杂质，Mn和Ni的合计浓度为1.0质量％以下，设作为上述不可避免的杂质的P、Sb、Sn和As各自的以质量％计的浓度为[P]、[Sb]、[Sn]和[As]时，由下式(1)规定的X值高于0并在15以下，X值＝(10×[P]+5×[Sb]+4×[Sn]+[As])×100…(1)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.02 JP 2015-0188681.一种焊接金属，其中，具有如下组成，C：0.03质量％以上、0.16质量％以下；Si：0.10质量％以上、0.50质量％以下；Mn：0.10质量％以上、0.90质量％以下；Ni：0.02质量％以上、0.70质量％以下；Cr：7.0质量％以上、9.5质量％以下；Mo：0.80质量％以上、1.20质量％以下；V：0.05质量％以上、0.50质量％以下；Nb：0.010质量％以上、0.070质量％以下；N：0.010质量％以上、0.080质量％以下；O：高于0质量％并在0.10质量％以下；余量：Fe和不可避免的杂质，Mn和Ni的合计浓度为1.0质量％以下，设作为上述不可避免的杂质的P、Sb、Sn和As各自的以质量％计的浓度为[P]、[Sb]、[Sn]和[As]时，由下式(1)规定的X值...

【专利技术属性】
技术研发人员：名古秀德，难波茂信，冈崎喜臣，山下贤，谷口元一，坂野泰隆，
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