焊接用实心焊丝制造技术

本发明专利技术以提供除确保和极低温钢母材同程度的低温韧性以外，还具有高的耐龟裂发生强度这样的、可形成具备优异的极低温特性的焊缝的共金系焊接用实心焊丝及其焊接金属为课题。本发明专利技术的焊接用实心焊丝是含有碳：０．１０质量％以下（不包括０％）、硅：０．１５质量％以下（不包括０％）、镍：８．０～１５．０质量％、锰：０．１０～０．８０质量％、Ａｌ：０．１质量％以下（不包括０％），氧在１５０ｐｐｍ以下（不包括０）的铁基焊丝，其特征在于，含有ＲＥＭ：０．００５～０．０４０质量％，还含有铬：４．０质量％以下（不包括０％）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适合以9%镍钢为主的极低温用钢的焊接的铁基焊接用实心焊丝及其 焊接金属。更详细地说，本专利技术涉及以极低温用钢为对象进行焊接时的、形成极低温特性优 异的焊接接头部的极低温用钢焊接用共金系实心焊丝及其焊接金属。
技术介绍
众所周知，9%镍钢是在直到_196°C以下的极低温下使用的高张力钢，是具有高的 屈服应力和卓越的低温韧性的钢，作为极低温用钢广泛应用于LNG及液氮、液氮等的储藏 罐或关联设备等。这样，9%镍钢具有优异的极低温韧性，为了活用该特长，当然对其焊接接 头部也要求同程度的极低温特性。根据这种背景，迄今为止对极低温用钢的焊接技术进行了各种各样的研究，但从 满足经济性和极低温特性两者的立场考虑，大多有不充分的方面。例如，认为只要用与极低 温用钢类似的成分的焊丝(所谓共金系焊丝)焊接极低温用钢，就可以得到极低温特性优 异的焊缝，但是现实的焊接法中，焊接后不能确保稳定的低温韧性。此外，极低温钢的焊接 结构物在焊接结束后使其韧性恢复的热处理极其困难，所以与极低温用钢类似的成分的焊 丝并不实用。因此，在进行极低温用钢的焊接的时候，大多主要使用高镍合金焊丝。但是，使用 了高镍合金焊丝的焊缝，在焊接后在虽然_196°C以下也显示出优异的韧性，但抗拉强度、特 别是0.2%屈服应力与9%镍钢(母材)相比是极低的。其结果是，作为70kg/mm2级高张 力钢必须使用9%镍钢，因为焊接接头部的强度低，设计应力也不得不相应下降。为了确保 其强度，必须使焊接结构物整体的板厚增大，这是不利的。因而，只要使用高镍合金焊丝，不能充分活用9%镍钢的高强度不可回避焊接结构 物的板厚增加、高价的高镍合金焊丝的消耗量增大这样的双重经济负担。而且，在高镍合金 的焊接中，除高温裂纹的问题随之而来以外，由于成分和作为母材的9%镍钢大不相同，还 会产生热膨胀系数差带来的热疲劳的问题。根据以上的理由，尽管9%镍钢作为极低温用钢具备卓越的性能，但其应用范围明 显地被限制，这是实情。关于前述的使用和9%镍钢母材类似成分的共金系焊丝的焊接技术，一直以来在 实施用于提高焊接接头部的极低温特性的研究。例如日本国公开特许公报54-76452等 中公开了如下方法，即着眼于该共金系焊丝的化学成分，特别是通过将焊丝中的镍、锰、 硼、氧等的含量调节、限制在适当范围来改善前述的问题。但是该方法中，虽然报告了以 JIS-Z-3111为标准的摆锤冲击试验的焊接接头部的低温韧性改善结果，但该结果是仅对整 体的吸收能量进行了评价的结果，而没有致力于作为实际的大型焊接结构物，为确保安全 性所必要的对龟裂发生的解决方法的研究。因而，就该方法而言，仅在吸收能量的评价中得 到了满足其基准的充分的低温韧性，但关于进一步后述的反映现实的龟裂发生的乃龟裂发 生强度(龟裂抑制强度)仍有改善的余地。另外，日本国公开特许公报53_1182412等中以提案对焊接施工进行研究来改善 焊接接头部的低温韧性的方法。即，该文献中公开了以下方法，即在进行了多层堆焊后，将 最终层的焊道冷却至150°C以下，接着用惰性气体对所述最终层的焊道表面进行保护，同时 用来自非消耗电极的弧光使其再次熔融。该方法可得到坡口的中央部(下层部)被上层部 焊接时的热循环适度地热处理的效果，所以下层不的低温韧性被提高，但在最终层不能期 待该热处理效果，因此要通过将该最终层再次熔融加以热处理，使其低温韧性提高。但是该 方法存在焊接施工中工数增加之类的问题。严格地讲，只是停留在焊接接头部的最终焊接 层得到部分性的低温韧性的改善上。因而，该方法中自然而然地存在对于支配焊缝的特性 的焊接金属整体的低温韧性提高，具有界限之类的问题。另外，该方法中也只是对和所述先 行技术同样地通过简单的摆锤冲击试验或COD试验确认低温韧性的改善效果进行了确认， 作为实际的大型焊接结构物，为确保其安全性所必要的对龟裂发生的解决方法还有改善的 余地。另外，关于含镍钢的低温韧性改善，缩短含镍钢的共金焊接接头部的热处理的技 术在日本国特许公报61-15925中已提案。在该文献中，通过碳化物形态的控制和焊接后 的热处理来确保低温韧性。这时，其添加的理由不明但在实施例中使用添加了 0. 042%以上 REM的焊丝。在该技术中，和前述的日本国特许公报53-118241同样地也需要焊接后的热 处理，所以招致工数的增加或成本的增加。另外，因为有关焊丝成分的研究不充分，和所述 先行技术同样，在该方法中，作为实际的大型焊接结构物，为确保安全性所必要的对龟裂发 生的解决方法还有改善的余地。为了进一步提高以上述的9%镍钢为代表的极低温用钢的普及，本专利技术人等以使 用如上所述在成本负担少等方面有利的共金系焊丝焊接极低温用钢为前提，以能够对其焊 接接头部的特性付与和极低温用钢的母材同程度优越的极低温特性的焊接技术的确立为 目标，着手其开发。而且，在该开发当中，对焊接接头部的极低温特性进行评价时，导入了在 采用以前已指摘的共金系焊丝的现有技术中未公开的新且有益的评价的观点。迄今为止，焊接接头部的安全性多通过简单的摆锤冲击试验或CT0D试验来评价， 但在焊接结构物上施加有外力(荷重)时，首先发生龟裂，之后龟裂开始传播，所以，用上述 的简单的试验法来评价龟裂的发生、传播的实际形态实际上很困难。于是，本专利技术人等认 为，对从附加外力时的龟裂发生的开始到结束的特性进行调查、确认，在实际的大型焊接结 构物的极低温特性的评价中是重要且不可或缺的，具体地说，着眼于利用荷重-变位曲线 能够分离摆锤冲击试验时的龟裂发生和传播过程的检测化摆锤冲击试验法。而且，本专利技术 人等特别采用通过该试验能够把握的耐龟裂发生强度的值作为评价要素。由此，能够进行 不仅比现有简单的摆锤冲击试验结果，而且比根据现实的大型脆性破坏强度更精确的极低 温特性的评价。
技术实现思路
本专利技术是基于这样的观点反复进行研究、探讨所完成的结果。本专利技术的课题在于 提供在解决前述的现有问题、确保和极低温钢母材同程度的极低温特性的基础上，具有高 的耐龟裂发生强度这样的、能够付与焊接接头部优异的极低温特性的共金系焊接用实心焊 丝及其焊接金属。为了解决上述课题，本专利技术以以下的方法为特征。(1) 一种焊接用实心焊丝，其为含有碳0. 10质量％以下(不包括0% )、硅0. 15 质量％以下(不包括0%)、镍8.0 15.0质量％、锰0. 10 0. 80质量％、A1 :0. 1质量％ 以下(不包括0% )，氧在150ppm以下(包括0)，余量由Fe及不可避免的杂质构成的焊丝， 其中，含有REM 0. 005 0. 040质量％。(2)如上述(1)所述的焊接用实心焊丝，其还含有钛0· 10质量％以下(不包括 0% )。(3) 一种焊接用实心焊丝，其为含有碳0. 10质量％以下(不包括0% )、硅0.15 质量％以下(不包括0% )、镍8. 0 15. 0质量％、锰0. 10 0.80质量％，氧在150ppm 以下(包括0)，余量由Fe及不可避免的杂质构成的焊丝，其特征在于，含有铬4. 0质量％ 以下(不包括0% )。(4) 一种焊接金属，其用上述1 3中任一项所述的焊接用实心焊丝形成。根据本专利技术，能够提供在焊接以9%镍钢为代表的极低温用钢时，能够形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊接用实心焊丝，其特征在于，含有碳：０．１０质量％以下但不包括０％、硅：０．１５质量％以下但不包括０％、镍：８．０～１５．０质量％、锰：０．１０～０．８０质量％、Ａｌ：０．１质量％以下但不包括０％，氧在１５０ｐｐｍ以下且包括０，余量是Ｆｅ及不可避免的杂质，其中，含有ＲＥＭ：０．００５～０．０４０质量％。

【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：名古秀德，武田裕之，冈崎喜臣，末永和之，中西浩二郎，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]