高强度Ｃｒ－Ｍｏ钢的焊接金属制造技术

本发明专利技术提供一种Ｃｒ－Ｍｏ钢焊接金属，该Ｃｒ－Ｍｏ钢焊接金属可适应在近年来的发电设备、化工设备等高温高压环境下使用的Ｃｒ－Ｍｏ钢系低合金耐热钢制容器的对于焊接金属的韧性及回火脆化特性的改善要求。其含有：Ｃ：０．０４～０．１０质量％、Ｓｉ：０．１５～０．５质量％、Ｍｎ：０．５～１．０质量％、Ｃｒ：２．００～３．２５质量％、Ｍｏ：０．９～１．２质量％、Ｎｂ：０．０１～０．０３质量％、Ｖ：０．２～０．７质量％、Ｂ：０．００３质量％以下但不包括０质量％、以及Ｏ：０．０２～０．０５质量％，余量是Ｆｅ和不可避免的杂质，并且，仅从焊接金属原质部电解萃取的残渣中的Ｃｒ析出量低于０．３质量％，且Ｎｂ析出量为０．００５％以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用保护电弧焊条形成的高强度Cr-Mo钢的焊接金属。
技术介绍
在发电设备、化学设备等高温高压环境下使用的Cr-Mo系低合金耐热钢容器因装置的大型化，从而使所使用的钢材厚壁化，因而使用添加了V、Nb等高强度Cr-Mo钢。然后，将由该高强度Cr-Mo钢构成的钢材进行成形，焊接各部后制造成大型的容器。 在这种高强度Cr-Mo钢的焊接时，通常应用焊接效率良好的埋弧焊接，特别是在喷嘴及配管等的焊接时，就必须应用保护电弧焊。而且，就构成该高强度Cr-Mo钢的焊接部的焊接金属而言，各种提案提出的技术正在探求改善耐热性(高温强度)、抗SR裂纹性(在用于消除应力的退火时不发生晶间裂纹)、韧性及耐回火脆化特性。例如，专利文献1提出的技术涉及一种TIG焊丝，通过将可用(Si+Mn)/C(P+Sn+Sb+As)表示的参数限制在一定值，来改善回火脆化特性。另外，专利文献2公开的技术涉及一种保护电弧焊焊接金属及保护电弧焊焊接材料，其通过将由电解萃取的萃取的残渣的组成做成Fe35质量％以下、V10质量以上，控制在旧奥氏体晶间析出渗碳体，以此来改善抗SR裂纹性。另外，专利文献3公开的是一种埋弧焊接方法，其通过降低焊接金属中的含氧量来改善回火脆化特性。 专利文献1特开第2742201号公报 专利文献2特开第3283773号公报 专利文献3特开平1-271096号公报 但是，由于TIG焊接的施工效率低，因此，在装置厚壁化的近几年，所希望的是可用保护电弧焊、气体保护弧焊、埋弧焊等更高的效率施工的焊接方法，而就TIG之外的焊接方法而言，由于焊接金属中的含氧量与TIG焊接比较而不可避免地变高，因此，有必要对专利文献1所述的组成成分进行探讨。另外，就专利文献2所述的保护电弧焊焊接金属而言，虽然可确保所有的特性均衡，但在回火脆化特性上仍有改善的余地。而就专利文献3所述的埋弧焊接方法而言，耐回火脆化特性的水平还不充分。
技术实现思路
因此，本专利技术的课题在于一种高强度Cr-Mo钢的焊接金属，其耐热性(高温强度)、抗SR裂纹性、韧性及耐回火脆化特性优良，特别是可适应近年来的在发电设备、化学设备等高温高压环境下使用的与Cr-Mo系低合金耐热钢制容器的焊接金属相对的韧性及回火脆化特性的改善要求。 于是，本专利技术者们通过实施脆化促进处理(分级冷却)，对高强度Cr-Mo钢的保护电弧焊中的回火脆化特性进行了研究。其结果是，即使降低焊接金属中的杂质水平，也是脆化的情况居多，分析其原因发现，控制焊接金属的耐回火脆化特性的是碳化物形态。具体而言，就是在脆化促进处理(分级冷却)时，随着促进以Nb为主成分的MC碳化物的成长，通过控制以Cr为主成分的碳化物而在大幅的改善上成功。另外还表明，这些碳化物形态控制也可改善其它的特性(抗SR裂纹性、韧性)。 另外还发现，要在焊接金属实现这些碳化物形态，只要适当控制保护电弧焊条的成分(C、Cr、Mo、Nb、V)及焊接施工条件即可，直至完成本专利技术。 另外，为了改善脆化特性，研究了碳化物之外的控制因素，结果发现，通过将直径1μm以上的比较粗大的氧化物夹杂物的个数密度控制在不足2000个，就可稳定地得到所期望的脆化特性。而且，通过在焊接金属中的含氧量上控制脱氧元素的组成，就可控制粗大的氧化物夹杂物的个数密度。 即，本专利技术第一方面提供一种高强度Cr-Mo钢的焊接金属，其由保护电弧焊形成，其特征在于，含有C0.04～0.10质量％、Si0.15～0.5质量％、Mn0.5～1.0质量％、Cr2.00～3.25质量％、Mo0.9～1.2质量％、Nb0.01～0.03质量％、V0.2～0.7质量％、B0.003质量％以下但不包括0质量％、以及O0.02～0.05质量％，余量是Fe和不可避免的杂质，并且，全部从焊接金属原质部中电解萃取的残渣中的Cr析出量低于0.3质量％，且Nb析出量为0.005质量％以上。 该高强度Cr-Mo钢焊接金属中，作为必需成分，通过将C、Si、Mn、Cr、Mo、Nb、V、B及O的含量控制在特定的范围内，再将电解萃取的Cr析出量及Nb析出量限制在特定的范围，由此在脆化促进处理(分级冷却)时促使以Nb为主成分MC碳化物的成长，同时，控制以Cr为主成分的碳化物，并控制支配焊接金属的回火脆化特性的碳化物形态，可改善韧性及耐回火脆化特性。 本专利技术第二方面在第一方面的基础上，提供高强度Cr-Mo钢焊接金属，其通过将上述不可避免的杂质中的Cu及Ni的含量分别限制在不足0.05质量％，而限制对耐回火脆化特性有害的Cu及Ni的含量，从而实现耐回火脆化特性的改善。 本专利技术第三方面在第一或第二方面的基础上，提供高强度Cr-Mo钢焊接金属，其通过将上述不可避免的杂质中的P及S的含量分别限制在不足0.012质量％，使杂质偏析于晶粒边界、限制促进回火脆化的P及S的含量，从而实现耐回火脆化特性的改善。 本专利技术第四方面提供的高强度Cr-Mo钢焊接金属，其特征在于，使用下述式(1)计算出的参数CP为5～50， CP＝(C)×(Nb)/×1000 式(1) 式(1)中，(C)、(Nb)、(Cr)、(Mo)、(Nb)及(V)表示焊接金属中的C、Nb、Cr、Mo、Nb及V的含量比率(质量％)。 该高强度Cr-Mo钢焊接金属中，通过将参数CP限制于5～60的范围，可在脆化促进处理(分级冷却)时促进以Nb为主成分的MC碳化物的成长，同时，控制以Cr为主成分的碳化物，从而实现耐回火特性的改善。 本专利技术第五方面提供的高强度Cr-Mo钢焊接金属，其特征在于，直径1μm以上的氧化物系夹杂物在单位观察面积1mm2中低于2000个。 该高强度Cr-Mo钢焊接金属中，由于直径1μm以上的氧化物系夹杂物在单位观察面积1mm2中低于2000个，因而通过降低断裂起点改善耐回火脆化特性，可稳定地得到所期望的脆化特性。 在此，所谓的稳定性是指在分级冷却后的摆锤冲击试验中即使是γE-50的最小值(min)也可确保55J以上。 本专利技术第六方面的高强度Cr-Mo钢焊接金属，其特征在于，焊接金属中的Si的含量比率、Mn的含量比率及O的含量比率具有用下式(2)表示的关系， 12000+170+150000＜9800式(2)。 该高强度Cr-Mo钢焊接金属中，由于焊接金属中的Si的含量比率、Mn的含量比率及O的含量比率具有用式(2)表示的关系，因而，在焊接金属的含氧量的基础上控制脱氧元素的组成，恰当地控制焊接金属中的Si、Mo及O的含量比率的平衡，控制粗大的氧化物类夹杂物的个数密度，可稳定地得到所期望的脆化特性。 本专利技术的高强度Cr-Mo钢焊接金属中，可促进以Nb为主成分的MC碳化物的成长，同时，控制以Cr为主成分的碳化物并控制决定焊接金属的回火脆化特性的碳化物的形态，可改善韧性及耐回火脆化特性，进而可适应近年来的在发电设备、化学设备等高温高压环境下使用的对Cr-Mo类低合金耐热钢制容器的焊接金属的韧性及回火脆化特性的改善要求。 附图说明 图1是表示在本专利技术实施例及比较例进行的焊接试验中的焊接母材及焊接部位的示意剖面图； 图2是表示在本专利技术实施例及比较例进行的SR处理的图； 图3是说明来自本专利技术实施例及比较例中的焊接金属的试验本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度Ｃｒ－Ｍｏ钢焊接金属，其通过保护电弧焊形成，其特征在于，含有：Ｃ：０．０４～０．１０质量％、Ｓｉ：０．１５～０．５质量％、Ｍｎ：０．５～１．０质量％、Ｃｒ：２．００～３．２５质量％、Ｍｏ：０．９～１．２质量％、Ｎｂ：０．０１～０．０３质量％、Ｖ：０．２～０．７质量％、Ｂ：０．００３质量％以下但不包括０质量％、以及Ｏ：０．０２～０．０５质量％，余量是Ｆｅ和不可避免的杂质，并且，全部从焊接金属原质部中电解萃取的残渣中的Ｃｒ析出量低于０．３质量％，且Ｎｂ析出量为０．００５质量％以上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：冈崎喜臣，山下贤，渡边博久，细井宏一，
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]