根据一个实施方案，用于MAG焊的保护气体是用于通过使用包含8重量％至13重量％Cr的固体线材对包含8重量％至13重量％Cr的高Cr钢一层一次地进行窄间隙焊的MAG焊的保护气体，并且所述用于MAG焊的保护气体包含5体积％至17体积％的二氧化碳气、30体积％至80体积％的氦气和余量的氩气的三元混合气体。
【技术实现步骤摘要】
本文描述的实施方案大体上涉及用于高Cr钢的MAG焊的保护气体、MAG焊方法和焊接的结构。
技术介绍
近年来，倾向于在高温和高压下使用发电机例如发电涡轮、锅炉等，以改善其热效率。因此，已开发出在高温下具有优异强度的高Cr钢(例如，9Cr钢和12Cr钢)，作为发电机的构成材料。焊接可用于制造发电机，并且现已开发出高Cr钢焊接技术。例如，开发了通过将稀土金属包含入用于高Cr钢的MAG焊的焊接材料中来改善在焊接时电弧的稳定性的技术 (JP-A 2001-219292)。但是，当上述焊接材料包含优选的稀土金属含量时未必易于生产上述焊接材料， 且与普通的高Cr钢MAG焊材料相比，其成本变高，并且难以保证窄间隙焊质量。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了用于MAG焊的保护气体，MAG焊方法、以及窄间隙焊质量得到改善的焊接的结构。根据一个实施方案，用于MAG焊的保护气体是用于通过使用包含8重量％至13重量％ Cr的固体线材对包含8重量％至13重量％ Cr的高Cr钢一层一次地(one layer-one pass)进行窄间隙焊的MAG焊的保护气体，其包含5体积％至17体积％的二氧化碳气、30 体积％至80体积％的氦气和余量的氩气的三元混合气体。根据该实施方案，本文提供了用于MAG焊的保护气体、MAG焊方法，以及窄间隙焊质量得到改善的焊接结构。附图说明图1是显示窄间隙形状的实例的剖面图。图2是显示普通间隙形状的实例的剖面图。图3是显示窄间隙的焊接状态的剖面图。图4是显示实施例1的结果的表格。图5是显示实施例3 (通过使用He-Ar-(X)2三元保护气体焊接)的测试样本的横截面的照片。图6是显示比较例1 (通过使用Ar-(X)2 二元保护气体焊接)的测试样本的横截面的照片。图7是显示用于计算焊接持续时间的参数值的表格。图8是显示实施例2的结果的表格。具体实施例方式根据一个实施方案，用于MAG焊的保护气体是用于通过使用包含8重量％至13重量％ Cr的固体线材对包含8重量％至13重量％ Cr的高Cr钢一层一次地进行窄间隙焊的 MAG焊的保护气体，其包含5体积％至17体积％的二氧化碳气、30体积％至80体积％的氦气和余量的氩气的三元混合气体。以下描述了所述实施方式。本专利技术人已研究了用于高Cr钢的MAG焊的保护气体。结果发现He-Ar-(X)2的三元保护气体可用于实施具有优异的电弧稳定性、焊接金属可湿性和间隙末端渗透性的MAG 焊，即使在窄间隙中也是如此。MAG焊是一种类型的电弧焊。电弧焊在基材和电极(焊条)之间产生电弧放电，以通过在电弧的高温下将所述基材和焊条熔化而将它们连接。MAG焊通过惰性气体和二氧化碳气的保护气体混合物覆盖由电极(焊条)产生的电弧。结果，稳定了电弧，并且防止空气混入熔化的金属中。窄间隙焊是指对具有小角度的间隙的电弧焊，所述具有小角度的间隙通过例如将厚板的末端相对放置或相接触，使所述末端之间具有相对于所述板厚度而言小的间隔而形成。特别注意，在本文中，窄间隙的多层焊接在每层中进行，每层进行一次(一层一次)。应注意，所述“一次”是指沿焊接线(用于指示由焊接形成的焊道(bead)的线，假设其为一条线)的一次焊接操作(从焊接线起点到终点的一次连续焊接)。换而言之，一层一次焊接是指通过沿焊接线的单次焊接操作形成一个焊道层。多层焊接(多层堆积焊接) 是指用于堆叠复数个焊道层的焊接。换而言之，多层焊接重复了通过电弧放电熔化固体线材和在窄间隙中形成一个焊道层的过程，以在窄间隙中形成复数个焊道层。图1是显示窄间隙形状的实例的剖面图。设置例如厚板的基材11和12的端面，以使其底部末端相接触，其间具有间隙13。在间隙13底部，基材11和12之间的间隔Wl (例如，20mm或更小)相对于基材11和12的厚度Hl (例如，50mm)较小(Wl < Hl)。并且，确定由间隙13的壁面(基材11和12的端面)形成的角度θ 1小，例如10° 或更小。图2是显示普通间隙形状的实例的剖面图。设置例如厚板的基材21和22的端面，以使其彼此相对，其间具有间隙23。在此实施例中，间隙23的壁面(基材21和22的端面)之间形成的角度在θ 21和θ 22两个阶段变化。在本文中，当图1中基材11和12的厚度Hl与间隔Wl的比例(W1/H1)为0. 4或更小，且角度Θ1为10°或更小时，所述间隙被称作窄间隙。此外，厚度Hl和间隔Wl还可满足以下条件。当Hl < 200mm时，Wl < 20mm ；且当 Hl > 200mm 时，Wl 彡 30mm。如图2所示，当角度θ 1不恒定时(例如，当其在复数个阶段变化时)，将实际上最大的角度确定为角度θ 1。在图1中，基材11和12的底部末端相互接触，但是，即使基材11和12的底部末端没有相互接触，该间隙也可以被称作窄间隙。图3是显示窄间隙的焊接的状态的剖面图。设置例如厚板的基材31和32的端面， 以使其间具有间隙33。将背衬板34设置在基材31和32的底部。焊道41至43设置在间隙33中。设置焊道41至43以使一层中有一个焊道(在图纸中的垂直方向)，从而使该焊接在各层中为三层焊接，且一层一次。人们认为，当焊道41至43具有的宽度W31相对于基材31和32之间的间隔W30 足够大时，基材31和32之间的焊接具有充足的渗透深度。在图3中，焊线的方向与图纸垂直，间隙的方向指向图纸上方。该高Cr钢是包含作为主要成分的铁和相对较高浓度的Cr (8-13质量％ )的合金材料。Cr是对于改善金属材料的耐腐蚀性、抗氧化性和抗蠕变强度而言重要的元素。当Cr 少于8重量％时，其提供耐腐蚀性等的作用较低。并且，当Cr为13重量％或更多时，δ铁素体结晶化，且强度和脆性下降。因此，在用于发电机(发电锅炉和涡轮部分)等的高温高压下使用的高Cr钢通常包含8-13%的Cr。更优选地，高Cr钢包含8. 5-11重量％的Cr含量。根据下文所述的实施方案，用于MAG焊的保护气体可优选施用于包含8. 5-11重量％ Cr的高Cr钢的MAG焊。对于高Cr钢焊接，使用类似组成金属(相同类型的金属)的包含8-13重量％ (或 8. 5-11重量％ ) Cr的线材(焊条)(类似组成金属焊接)。但是，与低碳钢等相比，高Cr钢的焊接不一定易于实施，窄间隙焊(特别是窄间隙中的多层(堆积)焊接)是困难的。考虑通过使用用于MAG焊的普通保护气体(氩气中包含20体积％二氧化碳气的混合气)而进行的高Cr钢的窄间隙焊。在这种情况下，高Cr钢的溶渣过于坚硬，从而难以从间隙末端除去熔渣，并且熔渣在下一次焊接时不浮起，易于在间隙末端产生夹渣。并且，由于焊道的可湿性差，焊道易于具有凸起的形状，并且易于产生焊接缺陷例如熔合缺陷等。根据实施方案，用于MAG焊的保护气体包括5体积％至17体积％的二氧化碳气、 30体积％至80体积％的氦气和余量的氩气的三元混合气。下文描述了限定用于MAG焊的保护气体的成分的原因。为了 MAG焊的电弧稳定性，重要的是在保护气体中包含氧化气体，例如氧气或二氧化碳气。在MAG焊中为了稳定电弧，重要的是稳定地形成电弧的阴极斑点，而当阳极侧存在氧化物时，更容易地产生阴极斑点。当保护气体仅由惰性气体例如氩气或氦气组成时，阳极侧的气本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．用于ＭＡＧ焊的保护气体，其中所述ＭＡＧ焊用于通过使用包含８重量％至１３重量％Ｃｒ的固体线材对包含８重量％至１３重量％Ｃｒ的高Ｃｒ钢一层一次地进行窄间隙焊，其中所述保护气体包含５体积％至１７体积％的二氧化碳气、３０体积％至８０体积％的氦气和余量的氩气的三元混合气体。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：上条康仁，浅井知，和田胜则，高桥诚，
申请(专利权)人：株式会社东芝，大阳日酸株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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