回火马氏体类耐热钢的焊接接头制造技术

一种具有回火马氏体结构的耐热钢，其焊接热影响部分中的细粒部分的蠕变强度为母材的蠕变强度的９０％或以上，且蠕变强度显著降低的ＨＡＺ细粒部分的形成得到抑制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及回火马氏体类耐热钢的焊接接头。更具体地说，本专利技术涉及蠕变强度显著降低的HAZ细粒部分的形成得到抑制的回火马氏体类耐热钢的焊接接头。
技术介绍
回火马氏体耐热钢，如ASMET91、P92、P122所代表的那样，具有良好的高温蠕变强度，并被广泛用于以火力发电设备或核能发电设备为首的高温设备的耐热耐压构件中。然而，在很多情况下，在高温设备中，回火马氏体耐热钢的耐压构件或耐压零件是通过焊接制造的，且焊接部分具有与母材不同的结构，因此蠕变强度常常比母材低。因此，焊接部分的蠕变强度对于高温设备的性能来说是很重要的一个因素。在高温设备的耐热耐压部分中所使用的焊接方法中，可以列举出TIG焊接、涂药焊条电弧焊、潜弧焊等。无论通过哪种方法，都会由于焊接时所施加的热量而导致在焊接部分中产生结构变化的部分(热影响部分，HAZ)。即使在焊接时温度瞬间上升，回火马氏体耐热钢的HAZ也会由于被暴露在Ac1点或以上的温度下而导致结构发生变化，因此存在比母材(非热影响部分)蠕变强度降低的问题。即，如果使用包含母材和焊接部分的焊接接头作为试验片平行部分进行蠕变试验，会在HAZ部分发生断裂。如果回火马氏体耐热钢被暴露在Ac1点或以上的温度下，作为回火马氏体结构的母相的铁氧体转变为奥氏体。在该转变过程中，新生的奥氏体的结构是通过破坏原有的回火马氏体的结构而形成的。即，在Ac1点或以上的温度所产生的奥氏体颗粒并不依赖于作为回火马氏体母相的铁氧体颗粒所形成的结构，并且腐蚀铁氧体颗粒所形成的结构而生成、长成颗粒的。如果达到Ac3点或以上的温度，母相全部变成奥氏体，原有的回火马氏体的结构消失。因此，由于在Ac1点～Ac3点附近的温度，奥氏体颗粒大多是新生成的，因此粒径变成非常细小的结构(HAZ细颗粒部分)。从Ac3点附近或以上到熔点的温度，奥氏体颗粒粗大化，如果和暴露在Ac1点～Ac3点附近温度下的部分的结构相比，旧奥氏体粒径变成相对更大的结构(HAZ粗颗粒部分)。而在市售的P92或P122等中，母材的旧奥氏体粒径变得比HAZ粗颗粒部分的旧奥氏体粒径更大。即，在1090℃或以下的温度正火的P92或P122等的HAZ中，和母材相比，旧奥氏体粒径更细。迄今为止，从对P92或P122等的回火马氏体类耐热钢的焊接接头的蠕变强度的研究结果可知，在HAZ细颗粒部分蠕变强度显著降低。P92或P122等的回火马氏体类耐热钢的焊接接头，在蠕变试验中，产生在HAZ细颗粒部分破裂的IV型破坏，在650℃下蠕变断裂时间降低到母材的20％左右。因此，为了抑制HAZ细粒部分的蠕变强度的劣化，提出了在母材中生成Ti、Zr、Hf系的碳氮化物的方案(例如参阅专利文献1)。此外，还提出了使其含有总计为1×104～1×108个/mm2的粒径为0.002～0.1μm的含Mg氧化物颗粒、和由含镁氧化物与以其作为内核析出的碳氮化物所构成的粒径为0.005～2μm的复合颗粒的1种或2种的技术方案(例如参阅专利文献2)。进而，提出了利用Ta氧化物抑制HAZ的蠕变强度劣化的技术方案(例如参阅专利文献3)。此外，还提出了通过形成W和Mo达到最佳平衡以及添加W和由Nb、Ta所构成的碳氮化物抑制HAZ的蠕变强度劣化的技术方案(例如参阅专利文献4、5)。另外，提出了通过添加Cu和Ni以便提高HAZ的固溶强化和韧性，抑制HAZ的蠕变强度的劣化的技术方案(例如参阅专利文献6)。但是，在P92和P122等的焊接接头的蠕变试验中，HAZ，特别是在HAZ细粒部分所观察到的破坏是通过下述方式进行的在以旧奥氏体晶界为主的晶界上形成空隙，并连通这些空隙。从这样的破坏来看，如果旧奥氏体粒径小，则生成空隙的部位增多，空隙变得容易连通，因此，可以认为是HAZ的蠕变强度劣化的一个重要因素。鉴于上述情况，本申请专利技术的目的在于能够解决下述问题，即，提供一种蠕变强度显著降低的HAZ细粒部分的形成得到抑制的回火马氏体类耐热钢的焊接接头。专利文献1特开平8-85848号公报专利文献2特开2001-1927761号公报专利文献3特开平6-65689号公报专利文献4特开平11-106860号公报专利文献5特开平9-71845号公报专利文献6特开平5-43986号公报
技术实现思路
作为解决上述问题的技术方案，本申请专利技术提供了一种回火马氏体类耐热钢的焊接接头，其特征在于具有回火马氏体结构的耐热钢焊接热影响部分的细粒部分的蠕变强度为母材蠕变强度的90％或以上(权利要求1)。作为优选的方式，本专利技术提供了一种具有回火马氏体结构的耐热钢，以重量％计，其含有0.003～0.03％的B(权利要求2)；一种具有回火马氏体结构的耐热钢，以重量％计，其含有0.03～0.15％的C、0.01～0.9％的Si、0.01～1.5％的Mn、8.0～13.0％的Cr、0.0005～0.02％的Al、0.1～2.0％的Mo+W/2、0.05～0.5％的V、0.06％或以下的N、0.01～0.2％的Nb、0.01～0.2％的(Ta+Ti+Hf+Zr)中的任1种或2种或以上，并且残留部分为Fe以及不可避免的杂质(权利要求3)；一种具有回火马氏体结构的耐热钢，以重量％计，其进一步含有0.1～5.0％的Co、0.5％或以下的Ni、1.7％或以下的Cu中的任1种或2种或以上(权利要求4)；并且，一种具有回火马氏体结构的耐热钢，以重量％计，其进一步含有0.03％或以下的P、0.01％或以下的S、0.02％或以下的O、0.01％或以下的Mg、0.01％或以下的Ca、总计0.01％或以下的Y和稀土类元素中的任1种或2种或以上(权利要求5)。另外，本申请中所述的蠕变强度包括蠕变断裂强度。附图的简单说明附图说明图1为焊接接头的焊接热影响部分及其细粒部分的简要示意图。图2为P2材料和P2材料的焊接接头在650℃下的蠕变试验中的应力与断裂时间的关系图。具体实施例方式在像焊接回火马氏体类耐热钢时那样，在加热时母相的铁氧体转变为奥氏体的现象中，如果能够使奥氏体颗粒的形成依赖于母相的铁氧体微粒的形状或晶体取向等，则加热时所生成的奥氏体结构应该会形成与焊接前的回火马氏体结构相同的或者类似的结构。此外，在加热结束后进行冷却时，通过加热到Ac1点或以上形成的奥氏体在冷却过程中转化为马氏体，结构应该会形成与焊接前的回火马氏体结构相同的或者类似的结构。因此，可以认为如果能够使奥氏体颗粒的形成依赖于母相的铁氧体微粒的形状或晶体取向等的话，HAZ的结构中不会出现大的变化，并且显示出大致与母材相同蠕变强度。但是，即使使奥氏体颗粒的形成依赖于母相的铁氧体微粒的形状或晶体取向等，也难以使HAZ的全部区域保持与母材相同的结构。这是因为，在焊接时暴露在Ac3点或以上且母材的正火温度或以上的温度的部位，形成与母材的回火马氏体结构相同的奥氏体结构之后，存在奥氏体颗粒生长、粒径粗大化的可能性。但是，如图1所示，可以认为HAZ细粒部分大致占到了HAZ的一半宽度的范围，并暴露在大约比正火温度低的温度下，并能够将相当于HAZ细粒部分的范围的大半保持与母材相同的结构。因此，在使奥氏体颗粒的形成依赖于母相的铁氧体颗粒的形状和晶体取向等、并使相当于HAZ细粒部分的范围的大半保持与母材相同的结构的情况下，如果假定HAZ是通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回火马氏体类耐热钢的焊接接头，其特征在于：具有回火马氏体结构的耐热钢焊接热影响部分中的细粒部分的蠕变强度为母材的蠕变强度的９０％或以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：田渊正明，冈田浩一，近藤雅之，塚本进，阿部富士雄，
申请(专利权)人：独立行政法人物质材料研究机构，住友金属工业株式会社，三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]