JPH0479752B2 - - Google Patents
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- JPH0479752B2 JPH0479752B2 JP63146653A JP14665388A JPH0479752B2 JP H0479752 B2 JPH0479752 B2 JP H0479752B2 JP 63146653 A JP63146653 A JP 63146653A JP 14665388 A JP14665388 A JP 14665388A JP H0479752 B2 JPH0479752 B2 JP H0479752B2
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- weld metal
- wire
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550°C
- B23K35/3053—Fe as the principal constituent
- B23K35/308—Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Description
(産業上の利用分野)
本発明は高強度Cr−Mo鋼の溶接に係り、より
詳しくは、Hb、Vの1種又は2種を含有する高
強度2.25〜3%Cr−1%Mo鋼の溶接において、
靭性に優れ、且つ、クリープ特性に優れた溶接金
属を得ることのできるサブマージアーク溶接方法
に関するものである。
(従来技術)
従来より、2.25〜3%Cr−1%Mo鋼は高温特
性に優れた材料として、ボイラーや化学反応容器
などの高温で使用される設備等に広く適用されて
いる。この分野では一般に厚板構造物が多く、そ
の溶接は大溶着量が得られるサブマージアーク溶
接が採用されることが多い。
一方、これらの設備や構造物においても、近
年、省エネルギー、省資源の観点より、材料の性
能改善による一層の熱効率向上が期待され、その
一手段として、前記Cr−Mo鋼を改良してNb、
Vなどを含有する高強度2.25〜3%Cr−1%Mo
鋼が開発され、実用に供されようとしている。
これに対応して、溶接材料に関してもその高強
度化が望まれているが、現状では鋼板の高強度化
に見合つた機械的性能(靭性、クリープ特性な
ど)を持つ溶接材料は未だ得られていない。
すなわち、鋼板では、製造時の加工、熱処理が
比較的自由に行えるために、その組織も均一で、
熱処理による性能コントロールにより、良好な性
能を有する材料が容易に得られるのに対して、溶
接金属では、組織は不均一な鋳造組織であり、溶
接後の熱処理にも制約があるために、単に溶接金
属にNb、Vなどを含有させただけでは、確かに
強度は高くなるが、それに比例して靭性が著しく
劣化してしまう。また、靭性を確保しようとする
と、必要な強度特性が得られない等の問題があつ
た。
(発明が解決しようとする課題)
本発明は、このような状況に鑑みてなれたもの
であり、Nb及びVの1種又は2種を含有する高
強度2.25〜3%Cr−1%Mo鋼のサブマージアー
ク溶接において、靭性に優れ、且つクリープ特性
に優れた溶接金属を得ることのできる方法を提供
することを目的とするものである。
(課題を解決するための手段)
前記目的を達成するため、本発明者らは、Nb
及びVの1種又は2種を含有するいわゆる2.25〜
3%Cr−1%Mo鋼のサブマージアーク溶接にお
いて良好な靭性及びクリープ特性を有する溶接金
属を得ることができる方策を見い出すべく鋭意研
究を重ねた。
その結果、ソリツドワイヤと焼結型フラツクス
を使用するが、その際、ソリツドワイヤの化学成
分と焼結型フラツクスの化学成分及び塩基度を規
制し、殊に成分歩留を考慮してそれらの化学成分
を規制することにより、可能であることを見い出
した。
すなわち、本発明に係る高強度Cr−Mo鋼のサ
ブマージアーク溶接方法は、Cr:2.00〜3.25%と
Mo:0.90〜1.10%を含有し、且つNb及びVの1
種又は2種を含有する高強度2.25〜3%Cr−1%
Mo鋼を、ソリツドワイヤと焼結型フラツクスを
用いてサブマージアーク溶接するに当り、前記ソ
リツドワイヤがC:0.06〜0.13%、Mn:0.20〜
1.20%、Cr:2.00〜3.50%及びMo:0.90〜1.20%
を必須成分として含有し、且つSi≦0.30%、Ni≦
0.20%、O≦0.015%に規制したものであり、前
記焼結型フラツクスがSiO2:7〜20%と、MgO
及びCaF2の1種又は2種:35〜65%と、金属炭
酸塩(CO2換算):1〜5%を必須成分として含
有し、且つ次式(1)で示される塩基度Bが2.5〜4.0
であると共に、
B=〔(%CaF2)+(%CaO)+(%MgO)+(
%BaO)+(%SrO)+(%Na2O)
+(%K2O)+(%Li2O)+0.5×{(%Mn
O)+(%FeO)}〕÷〔(%SiO2)+0.5
×{(%Al2O3)+(%TiO2)+(%ZrO2
)}〕……(1)
前記ソリツドワイヤ及び焼結型フラツクスの少な
くとも一方には、Al及びTiの1種又は2種とNb
及びVを下記式(2)〜(4)を満足するように含有させ
ることを特徴とするものである。
〔Al〕A+〔Ti〕A={〔Al〕W×WAl+〔Al
〕F×FAl}+{〔Ti〕W
×WTi+〔Ti〕F×FTi}=0.01〜0
.06%……(2)
〔Nb〕A=〔Nb〕W×WNb+〔Nb〕F×FN
b=0.005〜0.035%……(3)
〔V〕A=〔V〕W×WV+〔V〕F×FV
=0.10〜0.50%……(4)
但し、
〔x〕A:溶接金属中のx成分の重量%
〔x〕W:ワイヤ中のx成分の重量%
〔x〕F:フラツクス中のx成分の重量%
WX:ワイヤからのx成分の歩留係数
FX:フラツクスからのx成分の歩留係数
また、本発明は、更に、次式(5)で示されるPc
が2.2〜3.5であるこを特徴とするものである。
Pc=6×〔Cr〕A+6×〔Mo〕A+13×〔Nb
〕A+24〔V〕A/100×〔C〕……(5)
但し、
〔Cr〕A=〔Cr〕W×WCr
〔Mo〕A=〔Mo〕W×WMp
〔C〕A=〔C〕W×WC
また、本発明は、更に、ソリツドワイヤ及び焼
結型フラツクスの少なくとも一方にCoを次式(6)
を満足するように含有させることを特徴とするも
のである。
〔Co〕A=〔Co〕W×WCp+〔Co〕F×FCp=0
.02〜0.06%……(6)
以下に本発明を更に詳細に説明する。
前述の如く、本発明の目的は、Nb及びVの1
種又は2種を含有する高強度2.25〜3%Cr−1%
Mo鋼の溶接に適用して、良好な靭性及びクリー
プ特性を有する溶接金属を得ようとするものであ
り、特に前記式(2)〜(6)は、これを達成するために
必要な各成分量(〔x〕A)をソリツドワイヤ及
び/又は焼結型フラツクスから供給するものと
し、これらが溶接金属へ歩留る率を次式(A)に基づ
いて定めたものである。
〔x〕A=〔x〕W×WX+〔x〕F×FX ……(A)
但し、
〔x〕W:ワイヤ中のx成分の重量%
〔x〕F:フラツクス中のx成分の重量%
WX:ワイヤからのx成分の歩留係数
FX:フラツクスからのx成分の歩留係数
なお、各成分の歩留係数WX及びFXは各成分と
酸素との親和力の差異やフラツクスの組成(例え
ば、スラブ形成剤、アーク安定剤、ガス発生剤の
種類や配合率等)、溶接条件等の影響を受けるの
で一律に決めることはできないが、実用範囲では
第1表に示すとおりである。
(Industrial Application Field) The present invention relates to welding high-strength Cr-Mo steel, more specifically, welding high-strength 2.25-3% Cr-1% Mo steel containing one or both of Hb and V. In welding,
The present invention relates to a submerged arc welding method capable of obtaining a weld metal with excellent toughness and creep properties. (Prior Art) 2.25-3% Cr-1% Mo steel has been widely applied to equipment used at high temperatures such as boilers and chemical reaction vessels as a material with excellent high-temperature properties. In this field, there are generally many thick plate structures, and submerged arc welding, which can obtain a large amount of welding, is often used for welding. On the other hand, in recent years, it has been expected that the thermal efficiency of these facilities and structures will be further improved by improving the performance of materials from the viewpoint of energy and resource conservation.
High strength 2.25~3%Cr-1%Mo containing V etc.
Steel has been developed and is about to be put into practical use. In response to this, there is a desire for higher strength welding materials, but currently welding materials with mechanical performance (toughness, creep properties, etc.) commensurate with the increased strength of steel plates have not yet been obtained. do not have. In other words, steel plates can be processed and heat treated relatively freely during manufacturing, so their structure is uniform.
Materials with good performance can be easily obtained by controlling performance through heat treatment, whereas weld metal has a non-uniform cast structure and there are restrictions on heat treatment after welding, so it is difficult to simply weld. If the metal only contains Nb, V, etc., the strength will certainly increase, but the toughness will deteriorate proportionally. Furthermore, when trying to ensure toughness, there were problems such as not being able to obtain the necessary strength characteristics. (Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been developed in view of these circumstances, and is a high-strength 2.25 to 3% Cr-1% Mo steel containing one or both of Nb and V. The object of the present invention is to provide a method for obtaining a weld metal with excellent toughness and creep properties in submerged arc welding. (Means for solving the problem) In order to achieve the above object, the present inventors
So-called 2.25~ containing one or two types of and V
We have conducted extensive research in order to find a method to obtain a weld metal with good toughness and creep properties in submerged arc welding of 3% Cr-1% Mo steel. As a result, solid wire and sintered flux are used, but in doing so, the chemical composition of the solid wire and the chemical composition and basicity of the sintered flux are regulated, and their chemical composition is adjusted with particular consideration to component yield. We discovered that it is possible by regulating it. That is, the submerged arc welding method for high-strength Cr-Mo steel according to the present invention uses Cr: 2.00 to 3.25%.
Contains Mo: 0.90 to 1.10%, and 1 of Nb and V
High strength 2.25~3%Cr-1% containing species or two
When submerged arc welding Mo steel using a solid wire and sintered flux, the solid wire contains C: 0.06-0.13% and Mn: 0.20-0.20%.
1.20%, Cr: 2.00~3.50% and Mo: 0.90~1.20%
Contains as an essential component, and Si≦0.30%, Ni≦
0.20%, O≦0.015%, and the sintered flux contains SiO2 : 7 to 20% and MgO
Contains as essential components one or two of CaF2 and CaF2 : 35 to 65%, and metal carbonate (in terms of CO2 ): 1 to 5%, and has a basicity B of 2.5 as shown by the following formula (1). ~4.0
and B=[(%CaF 2 )+(%CaO)+(%MgO)+(
%BaO) + (%SrO) + (%Na 2 O) + (%K 2 O) + (%Li 2 O) + 0.5 × {(%Mn
O) + (%FeO)}] ÷ [(%SiO 2 ) + 0.5 × {(%Al 2 O 3 ) + (%TiO 2 ) + (%ZrO 2
)}]...(1) At least one of the solid wire and the sintered flux contains one or two of Al and Ti and Nb.
and V in a manner that satisfies the following formulas (2) to (4). [Al] A + [Ti] A = {[Al] W ×W Al + [Al
] F ×F Al } + {[Ti] W ×W Ti + [Ti] F ×F Ti }=0.01~0
.06%……(2) [Nb] A = [Nb] W ×W Nb + [Nb] F ×F N
b = 0.005 to 0.035%……(3) [V] A = [V] W ×W V + [V] F ×F V
=0.10~0.50%...(4) However, [x] A : Weight % of x component in weld metal [x] W : Weight % of x component in wire [x] F : Weight % of x component in flux Weight % W X : Yield coefficient of x component from wire F
is 2.2 to 3.5. Pc=6×[Cr] A +6×[Mo] A +13×[Nb
] A +24[V] A /100×[C]……(5) However, [Cr] A = [Cr] W ×W Cr [Mo] A = [Mo] W ×W Mp [C] A = [ C] W × W C Furthermore, the present invention further provides Co in at least one of the solid wire and the sintered flux according to the following formula (6).
It is characterized by containing satisfactorily the following. [Co] A = [Co] W ×W Cp + [Co] F ×F Cp = 0
.02-0.06%...(6) The present invention will be explained in more detail below. As mentioned above, the object of the present invention is to
High strength 2.25~3%Cr-1% containing species or two
This method is applied to welding Mo steel to obtain a weld metal with good toughness and creep properties, and in particular, the above formulas (2) to (6) describe each component necessary to achieve this. The amount ([x] A ) is supplied from solid wire and/or sintered flux, and the yield rate of these into weld metal is determined based on the following equation (A). [ x] A = [x] W ×W X + [x] F × F W X : Yield coefficient of the x component from the wire F X : Yield coefficient of the x component from the flux Note that the yield coefficients W X and F It cannot be determined uniformly because it is affected by the flux composition (e.g. type and compounding ratio of slab forming agent, arc stabilizer, gas generating agent, etc.), welding conditions, etc., but in practical terms it is shown in Table 1. That's right.
【表】
また、必要な各成分のうち、C、Si、Mn、
Ni、Cr及びMoについては、主にコスト面での優
劣より専らソリツドワイヤから添加するのが良い
が、Al、Ti、Nb及びVについては、溶接金属で
の含有量が同一であればその効果は同じであり、
ソリツドワイヤ及び焼結型フラツクスのいずれか
ら添加しても良いものとした。
(作用)
次に本発明における各構成要素の作用について
述べる。
まず、ソリツドワイヤにおける化学成分の限
定理由を説明する。
C:0.06〜0.13%
Cは溶接金属の焼入れ性を高め、常温強度及
び高温強度並びに靭性を確保するために必要な
元素であり、そのためには0.06%以上が必要で
ある。しかし、0.13%を越えると室温強度が高
くなり過ぎ、靭性を低下すると共に、耐割れ性
を劣化する。したがつて、ワイヤ中のC量は
0.06〜0.13%の範囲とする。
Si≦0.30%
Siは脱酸作用があり、また溶接金属のなじみ
を改善する元素であるが、0.30%を越えると溶
接金属の靭性を劣化するので、ワイヤ中のSi量
は0.30%以下とする。
Mn:0.20〜1.20%
Mnは脱酸作用があると共に溶接金属の靭性
を改善する効果があり、そのためには0.20%以
上が必要である。しかし、1.20%を越えるとク
リープ強度を低下する。したがつて、ワイヤ中
のMn量は0.20〜1.20%の範囲とする。
Cr:2.00〜3.50%、Mo:0.90〜1.30%
Cr及びMoは2.25〜3%Cr−1%Mo鋼の基
本構成元素であるので、本発明でも、ワイヤ中
に所定量のCr及びMoを必要とし、それぞれの
量は、Cr:2.00〜3.50%及びMo:0.90〜1.20%
の範囲とした。なお、Crが2.00%未満、Moが
0.90%未満においても同様に本発明の効果は認
められるが、通常これらの鋼種は高温では使用
されないため、また、Crが3.50%超のものにつ
いてはコストの面から適用されないため、本発
明ではそれらの範囲は除外することとした。
Ni≦0.20%
Niは靭性を改善する効果があるが、0.20%を
越えると、常温強度が高くなり過ぎて溶接金属
と耐割れ性が劣化する。またクリープ強度アツ
プに対しての効果が薄い。したがつて、ワイヤ
中のNi量は0.20%以下とする。
O≦0.015%
Oは溶接金属の靭性の良否に大きく影響し、
溶接金属中のO量は使用するとワイヤとフラツ
クスの組合せの種類により左右される。本発明
では、ワイヤ中のO量を0.015%以下とし、こ
のようなソリツドワイヤと特定の組成を有する
焼結型フラツクスとを採用することにより、溶
接金属においてO≦0.030%が可能となり、良
好な靭性を有する溶接金属を得ることができ
る。
Pc(溶接金属中):2.2〜3.5
更に、本発明では、溶接金属において以下に
示す炭化物生成元素と炭素の比(パラメータ:
Pc)を特定の数値にコンロトールすることに
より、溶接金属の必要以上の常温強度の増加を
抑えて、靭性を確保した上で、クリープ強度が
向上することが可能であることを見い出した。
すなわち、そのためには、Pcを2.2〜3.5の範
囲にコントロールすることが必要である。
Pcが2.2未満ではクリープ強度が低過ぎ、逆
に3.5を越えると常温強度が高くなり過ぎて靭
性が劣化する。なお、Pcは次式の如く定義さ
れる比である。
Pc=6×〔Cr〕A+6×〔Mo〕A+13×〔Nb
〕A+24〔V〕A/100×〔C〕
但し、
〔Cr〕A=〔Cr〕W×WCr
〔Mo〕A=〔Mo〕W×WMp
〔C〕A=〔C〕W×WC
したがつて、本発明では、必要に応じて、
Pcが2.2〜3.5の範囲となるように、ワイヤ中の
前記C、Cr、Mo量の範囲内で且つ成分歩留係
数を考慮して、ワイヤ中のそれらの含有量を規
制するのが好ましい。
次に、ワイヤ及び/又はフラツクス中の特定
成分の限定理由を説明する。
Nb(溶接金属中):0.005〜0.035%
Nbは少量の添加により、溶接金属の強度
(常温強度、高温強度、クリープ強度)を高め
る効果があり、そのためには、溶接金属中に
0.005%以上が必要である。しかし、0.035%を
越えると常温強度が高くなり過ぎて、靭性を著
しく劣化する。したがつて、Nbは、溶接金属
中のNb量が0.005〜0.35%の範囲となるように、
ワイヤ及びフラツクスからの成分歩留係数を考
慮して、ワイヤ及びフラツクスの少なくとも一
方に含有させる。
V(溶接金属中):0.10〜0.50%
VもNbと同様に、溶接金属の強度(常温強
度、高温強度、クリープ強度)を高める効果が
あり、そのためには、溶接金属中に0.10%以上
が必要である。しかし、0.50%を越えると、常
温強度が高くなり過ぎて、靭性を著しく劣化す
る。したがつて、Vは、溶接金属中のV量が
0.10〜0.50%の範囲となるように、ワイヤ及び
フラツクスからの成分歩留係数を考慮して、ワ
イヤ及びフラツクスの少なくとも一方に含有さ
せる。
Al及び/又はTi(溶接金属中):0.01〜0.06%
Al及びTiはいずれも脱酸作用があり、また
結晶粒を微細化して靭性を改善する効果があ
り、そのためには、溶接金属中のAl、Tiの1
種又は2種が0.01%以上必要である。しかし、
0.06%を越えると、常温強度が高くなり過ぎ
て、却つて靭性を劣化する。したがつて、Al
とTiは、溶接金属中のAl及びTiの1種又は2
種の量が0.10〜0.06%の範囲となるように、ワ
イヤ及びフラツクスからの成分歩留係数を考慮
して、ワイヤ及びフラツクスの少なくとも一方
に含有させる。
Co(溶接金属中):0.02〜0.06%
Coを含有させると、溶接金属の常温強度、
高温強度に余り影響を与えずにクリープ強度を
高める効果がある。しかし、溶接金属中のCo
量が0.60%を越えると靭性が劣化してしまう。
したがつて、本発明では、必要に応じて、溶接
金属中のCo量が0.02〜0.60%の範囲となるよう
に、ワイヤ及びフラツクスの少なくとも一方に
Coを含有させることができる。
次に、焼結型フラツクスのスラグ生成剤等の
限定理由を説明する。
SiO2:7〜20%
SiO2はスラグの流動性を高め、溶接ビード
形状を改善する効果があり、そのためには7%
以上が必要である。しかし、20%を越えるとス
ラグの塩基度が低下し、溶接金属の靭性、耐割
れ性を劣化する。したがつて、フラツクス中の
SiO2量は7〜20%の範囲とする。
MgO及び/又はCaF2:35〜65%
MgO、CaF2はいずれもスラグの流動性を高
め、ビード形状を改善すると共に、スラグの塩
基度を高め、溶接金属の靭性を改善する効果が
ある。そのためにはMgO及びCaF2の1種又は
2種で35%以上が必要であるが、65%を越える
とアーク安定性が劣化すると共にスラグの剥離
性が著しく劣化する。したがつて、フラツクス
中におけるMgOとCaF2の1種又は2種の量は
35〜65%の範囲とする。
なお、MgOとしては、MgCO3の分解により
生じるMgO換算値も含むものである。また、
CaF2の代わりに他の金属フツ化物(BaF2、
Na3AlF6、MgF2、NaFなど)も同様の効果が
あることを確認している。
金属炭酸塩(CO2換算):1〜5%
金属炭酸塩によるCO2は溶接金属の水素量を
低減し、耐割れ性を改善する効果があり、その
ためには、金属炭酸塩をCO2換算で1%以上が
必要である。しかし、5%を越えると溶接金属
の酸素量が増大し、靭性が劣化すると共に、ビ
ード表面にポツクマークが発生し易くなる。し
たがつて、金属炭酸塩はCO2換算で1〜5%の
範囲とする。
なお、CO2の供給源としては、CaCO3、
BaCO3、MgCO3などの金属炭酸塩が挙げられ
るが、CO2換算値が同じであれば、いずれも同
様の効果を有する。
塩基度B:2.5〜4.0
本発明においては、使用する焼結型フラツク
スにおいて前記成分の数値を限定するばかりで
はなく、以下の(1)式で示される塩基度Bを2.5
〜4.0にすることが必要である。
B=〔(%CaF2)+(%CaO)+(%MgO)+(
%BaO)+(%SrO)+(%Na2O)
+(%K2O)+(%Li2O)+0.5×{(%Mn
O)+(%FeO)}〕
÷〔(%SiO2)+0.5×{(%Al2O3)+(
%TiO2)+(%ZrO2)}〕……(1)
しかし、Bが2.5未満では溶接金属の酸素量
が増大し、靭性が劣化すると共に耐高温割れ性
が劣化する。また、4.0を越えるとアークが不
安定になると共にビード形状が劣化するので好
ましくない。なお、(1)式の計算においては、
CaCO3、MgCO3、BaCO3などの金属炭酸塩の
分解により生じるCaO、MgO、BaOなどの酸
化物換算値も含まれる。
なお、本発明法において対象とするNb、V含
有高強度Cr−Mo鋼は、Cr:2.00〜3.25%及び
Mo:0.90〜1.10%を含有し、更にNbとVの1種
又は2種を適宜の量で添加した鋼である。勿論、
サブマージアーク溶接条件は特に制限されない。
(実施例)
次に本発明の実施例を示す。
実施例 1
第2表に示す化学成分を有するワイヤと第3表
に示す組成のフラツクスを組合せて、第4表に示
す化学成分を有する母材の2電極サブマージアー
ク溶接による多層溶接(積層法:2パス/1層)
を行つた。
なお、開先形状は第1図に示すとおりであり、
また溶接条件は、先行極:550A(AC電源)−31V
−60cm/min、後行極:550A(AC電源)−33V−
60cm/min、予熱パス間温度:200〜250℃であ
る。
第6表は、ワイヤとフラツクスを第5表に示す
ように組合せて溶接した場合の溶接作業性、溶接
金属の耐割れ性及び機械性能について調査した結
果を示している。その時の溶接金属の化学成分を
第5表に併記する。なお、機械性能の評価のため
の試験は第7表に示す要領にて行つた。
第6表において、テストNo.1〜No.5は本発明例
であり、溶接作業性、溶接金属の耐割れ性及び機
械性能のいずれも良好な結果を示している。
これに対して、テストNo.6〜No.12は本発明の構
成要件のうちの少なくともいずれかを満足しない
比較例であり、以下のように考察される。
No.6はワイヤ及び溶接金属組成が本発明の要件
からはずれる(Cが低過ぎ、Si、、Pcが高過
ぎる)ために、溶接金属の靭性が劣化している。
No.7はワイヤ及び溶接金属組成が本発明の要件
からはずれる(Nb、Vが低過ぎ、Mnが高過ぎ
る)ために、溶接金属のクリープ破断強度が低
い。
No.8はワイヤ及び溶接金属組成が本発明の要件
からはずれる(C、Ni、Al+Tiが高過ぎ、Pcが
低過ぎる)ために、溶接金属の常温強度が高くな
り、耐割れ性及び靭性が劣化すると共に、クリー
プ破断強度が低い。
No.9はワイヤ及び溶接金属組成が本発明の要件
からはずれる(Mn、Al+Tiが低過ぎ、Nb、V、
Co、Pcが高過ぎる)ために、溶接金属の常温強
度が高くなり過ぎて、靭性が劣化している。
No.10はフラツクス組成が本発明の要件からはず
れる(SiO2が低過ぎ、MgO+CaF2、塩基度Bが
高過ぎる)ために、溶接作業性が劣化している。
No.11はフラツクス組成が本発明の要件からはず
れる(CO2が高過ぎ、MgO+CaF2、Pcが低過ぎ
る)ために、溶接作業性、溶接金属の耐割れ性が
劣化すると共に、溶接金属の酸素量が増大し、靭
性が劣化している。
No.12はフラツクス組成が本発明の要件からはず
れる(SiO2が高過ぎ、CO2が低過ぎる)ために、
溶接金属の耐割れ性が劣化すると共に、靭性が劣
化している。[Table] Also, among the necessary components, C, Si, Mn,
Regarding Ni, Cr, and Mo, it is better to add them exclusively to the solid wire mainly from a cost perspective, but as for Al, Ti, Nb, and V, their effect is less if the content in the weld metal is the same. are the same,
Either solid wire or sintered flux may be added. (Function) Next, the function of each component in the present invention will be described. First, the reason for limiting the chemical components in the solid wire will be explained. C: 0.06 to 0.13% C is an element necessary to improve the hardenability of weld metal and ensure room temperature strength, high temperature strength, and toughness, and for this purpose, 0.06% or more is required. However, if it exceeds 0.13%, the room temperature strength becomes too high, the toughness decreases, and the cracking resistance deteriorates. Therefore, the amount of C in the wire is
The range shall be 0.06-0.13%. Si≦0.30% Si has a deoxidizing effect and is an element that improves the conformability of weld metal, but if it exceeds 0.30%, the toughness of weld metal deteriorates, so the amount of Si in the wire should be 0.30% or less. . Mn: 0.20-1.20% Mn has a deoxidizing effect and also has the effect of improving the toughness of weld metal, and for this purpose, 0.20% or more is required. However, if it exceeds 1.20%, the creep strength will decrease. Therefore, the amount of Mn in the wire should be in the range of 0.20 to 1.20%. Cr: 2.00~3.50%, Mo: 0.90~1.30% Since Cr and Mo are the basic constituent elements of 2.25~3%Cr-1%Mo steel, the present invention also requires a certain amount of Cr and Mo in the wire. and the respective amounts are Cr: 2.00~3.50% and Mo: 0.90~1.20%
The range of In addition, Cr is less than 2.00%, Mo is
The effect of the present invention is similarly recognized even when the Cr content is less than 0.90%, but since these steel types are not normally used at high temperatures, and steels with a Cr content of more than 3.50% are not applicable due to cost considerations, the present invention does not apply them. We have decided to exclude this range. Ni≦0.20% Ni has the effect of improving toughness, but if it exceeds 0.20%, the room temperature strength becomes too high and the weld metal and crack resistance deteriorate. Also, it has little effect on increasing creep strength. Therefore, the amount of Ni in the wire should be 0.20% or less. O≦0.015% O greatly affects the toughness of weld metal,
The amount of O in the weld metal depends on the type of wire and flux combination used. In the present invention, by setting the O content in the wire to 0.015% or less and using such a solid wire and a sintered flux having a specific composition, it is possible to achieve O≦0.030% in the weld metal, resulting in good toughness. It is possible to obtain a weld metal having the following properties. Pc (in weld metal): 2.2 to 3.5 Furthermore, in the present invention, the ratio of carbide-forming elements to carbon (parameter:
We have discovered that by controlling Pc) to a specific value, it is possible to suppress the unnecessarily increased room-temperature strength of the weld metal, secure toughness, and improve creep strength. That is, for that purpose, it is necessary to control Pc within the range of 2.2 to 3.5. If Pc is less than 2.2, the creep strength will be too low, and if it exceeds 3.5, the room temperature strength will be too high and the toughness will deteriorate. Note that Pc is a ratio defined as in the following equation. Pc=6×[Cr] A +6×[Mo] A +13×[Nb
] A +24[V] A /100×[C] However, [Cr] A = [Cr] W ×W Cr [Mo] A = [Mo] W × W Mp [C] A = [C] W ×W C Therefore, in the present invention, if necessary,
It is preferable to regulate the content of C, Cr, and Mo in the wire within the range of the amounts of C, Cr, and Mo in the wire and in consideration of the component yield coefficient so that Pc is in the range of 2.2 to 3.5. Next, the reason for limiting specific components in the wire and/or flux will be explained. Nb (in weld metal): 0.005-0.035% Adding a small amount of Nb has the effect of increasing the strength of weld metal (room temperature strength, high temperature strength, creep strength).
0.005% or more is required. However, if it exceeds 0.035%, the room temperature strength becomes too high and the toughness deteriorates significantly. Therefore, Nb should be added so that the amount of Nb in the weld metal is in the range of 0.005 to 0.35%.
The component is included in at least one of the wire and flux in consideration of the component yield coefficient from the wire and flux. V (in weld metal): 0.10 to 0.50% Like Nb, V also has the effect of increasing the strength of weld metal (room temperature strength, high temperature strength, creep strength), and for this purpose, it is necessary to contain 0.10% or more in weld metal. is necessary. However, if it exceeds 0.50%, the room temperature strength becomes too high and the toughness deteriorates significantly. Therefore, V is the amount of V in the weld metal.
The flux is contained in at least one of the wire and the flux in consideration of the component yield coefficient from the wire and the flux so as to be in the range of 0.10 to 0.50%. Al and/or Ti (in weld metal): 0.01 to 0.06% Both Al and Ti have a deoxidizing effect and also have the effect of refining grains and improving toughness. Al, Ti 1
0.01% or more of one or two species is required. but,
If it exceeds 0.06%, the room temperature strength will become too high and the toughness will deteriorate. Therefore, Al
and Ti are one or two types of Al and Ti in the weld metal.
The amount of seeds is in the range of 0.10 to 0.06%, taking into consideration the component yield coefficient from the wire and flux, and is included in at least one of the wire and flux. Co (in weld metal): 0.02 to 0.06% When Co is added, the room temperature strength of weld metal increases.
It has the effect of increasing creep strength without significantly affecting high temperature strength. However, Co in the weld metal
If the amount exceeds 0.60%, toughness will deteriorate.
Therefore, in the present invention, if necessary, at least one of the wire and the flux is added so that the amount of Co in the weld metal is in the range of 0.02 to 0.60%.
Co can be contained. Next, the reasons for limiting the slag forming agent etc. of the sintered flux will be explained. SiO 2 : 7-20% SiO 2 has the effect of increasing the fluidity of slag and improving the weld bead shape, and for that purpose 7%
The above is necessary. However, if it exceeds 20%, the basicity of the slag decreases, and the toughness and cracking resistance of the weld metal deteriorate. Therefore, in the flux
The amount of SiO2 is in the range of 7 to 20%. MgO and/or CaF2 : 35-65% Both MgO and CaF2 have the effect of increasing the fluidity of the slag, improving the bead shape, increasing the basicity of the slag, and improving the toughness of the weld metal. For this purpose, 35% or more of one or both of MgO and CaF 2 is required, but if it exceeds 65%, arc stability deteriorates and slag removability deteriorates significantly. Therefore, the amount of one or both of MgO and CaF2 in the flux is
It should be in the range of 35-65%. Note that MgO includes the MgO equivalent value generated by decomposition of MgCO 3 . Also,
Other metal fluorides ( BaF2 ,
It has been confirmed that other materials (such as Na 3 AlF 6 , MgF 2 , NaF, etc.) have similar effects. Metal carbonate (CO 2 equivalent): 1 to 5% CO 2 from metal carbonate has the effect of reducing the amount of hydrogen in the weld metal and improving cracking resistance. 1% or more is required. However, if it exceeds 5%, the amount of oxygen in the weld metal increases, the toughness deteriorates, and pockmarks are likely to occur on the bead surface. Therefore, the amount of metal carbonate should be in the range of 1 to 5% in terms of CO2 . In addition, as a supply source of CO 2 , CaCO 3 ,
Examples include metal carbonates such as BaCO 3 and MgCO 3 , but they all have similar effects as long as they have the same CO 2 equivalent value. Basicity B: 2.5 to 4.0 In the present invention, in addition to limiting the numerical values of the above-mentioned components in the sintered flux used, the basicity B shown by the following formula (1) is set to 2.5.
~4.0 is required. B = [(%CaF 2 ) + (%CaO) + (%MgO) + (
%BaO) + (%SrO) + (%Na 2 O) + (%K 2 O) + (%Li 2 O) + 0.5 × {(%Mn
O) + (%FeO)}] ÷ [(%SiO 2 ) + 0.5× {(%Al 2 O 3 ) + (
%TiO 2 ) + (%ZrO 2 )}]...(1) However, if B is less than 2.5, the amount of oxygen in the weld metal will increase, and the toughness and hot cracking resistance will deteriorate. Moreover, if it exceeds 4.0, the arc becomes unstable and the bead shape deteriorates, which is not preferable. In addition, in calculating formula (1),
It also includes equivalent values for oxides such as CaO, MgO, and BaO produced by the decomposition of metal carbonates such as CaCO 3 , MgCO 3 , and BaCO 3 . Note that the Nb and V-containing high-strength Cr-Mo steel targeted in the method of the present invention contains Cr: 2.00 to 3.25% and
This steel contains Mo: 0.90 to 1.10%, and further contains one or both of Nb and V in appropriate amounts. Of course,
Submerged arc welding conditions are not particularly limited. (Example) Next, an example of the present invention will be shown. Example 1 Multilayer welding (laminated method: 2 passes/1 layer)
I went there. The groove shape is as shown in Figure 1.
In addition, the welding conditions are: Leading electrode: 550A (AC power supply) - 31V
-60cm/min, trailing pole: 550A (AC power supply) -33V-
60cm/min, temperature between preheating passes: 200~250℃. Table 6 shows the results of an investigation into welding workability, cracking resistance of the weld metal, and mechanical performance when wires and fluxes were welded in combination as shown in Table 5. The chemical composition of the weld metal at that time is also listed in Table 5. Note that tests for evaluating mechanical performance were conducted in accordance with the procedures shown in Table 7. In Table 6, Tests No. 1 to No. 5 are examples of the present invention, and show good results in all of welding workability, cracking resistance of weld metal, and mechanical performance. On the other hand, Tests No. 6 to No. 12 are comparative examples that do not satisfy at least one of the constituent requirements of the present invention, and are considered as follows. In No. 6, the wire and weld metal compositions deviate from the requirements of the present invention (C is too low and Si, Pc are too high), so the toughness of the weld metal deteriorates. In No. 7, the wire and weld metal compositions deviate from the requirements of the present invention (Nb and V are too low, and Mn is too high), so the creep rupture strength of the weld metal is low. In No. 8, the wire and weld metal composition deviates from the requirements of the present invention (C, Ni, Al + Ti are too high, Pc is too low), so the room temperature strength of the weld metal increases, and cracking resistance and toughness deteriorate. At the same time, creep rupture strength is low. In No. 9, the wire and weld metal composition deviates from the requirements of the present invention (Mn, Al + Ti are too low, Nb, V,
(Co and Pc are too high), the room temperature strength of the weld metal becomes too high and the toughness deteriorates. In No. 10, the flux composition deviates from the requirements of the present invention (SiO 2 is too low, MgO+CaF 2 , and basicity B is too high), resulting in poor welding workability. In No. 11, the flux composition deviates from the requirements of the present invention (CO 2 is too high, MgO + CaF 2 , Pc is too low), so welding workability and cracking resistance of the weld metal deteriorate, and the oxygen content of the weld metal deteriorates. The amount increases and the toughness deteriorates. No. 12 has a flux composition that deviates from the requirements of the present invention (SiO 2 is too high and CO 2 is too low).
The cracking resistance of the weld metal deteriorates, as well as its toughness.
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】
る。
(注1) 6×(%Cr)+6×(%Mo)+13×(%Nb)+
24×(%V)
Pc=[Table]
(Note 1) 6×(%Cr)+6×(%Mo)+13×(%Nb)+
24×(%V)
Pc=
Claims (1)
とMo:0.90〜1.10%を含有し、且つNb及びVの
1種又は2種を含有する高強度2.25〜3%Cr−1
%Mo鋼を、ソリツドワイヤと焼結型フラツクス
を用いてサブマージアーク溶接するに当り、前記
ソリツドワイヤはC:0.06〜0.13%、Mn:0.20〜
1.20%、Cr:2.00〜3.50%及びMo:0.90〜1.20%
を必須成分として含有し、且つSi≦0.30%、Ni≦
0.20%、O≦0.015%としたものであり、また前
記焼結型フラツクスはSiO2:7〜20%と、MgO
及びCaF2の1種又は2種:35〜65%と、金属炭
酸塩(CO2換算):1〜5%を必須成分として含
有し、且つ次式(1)で示される塩基度Bが2.5〜4.0
であると共に、 B=〔(%CaF2)+(%CaO)+(%MgO)+(
%BaO)+(%SrO)+(%Na2O) +(%K2O)+(%Li2O)+0.5×{(%Mn
O)+(%FeO)}〕÷〔(%SiO2)+0.5 ×{(%Al2O3)+(%TiO2)+(%ZrO2
)}〕……(1) 前記ソリツドワイヤ及び焼結型フラツクスの少
なくとも一方には、Al及びTiの1種又は2種と
Nb及びVを下記式(2)〜(4)を満足するように含有
させることを特徴とする高強度Cr−Mo鋼のサブ
マージアーク溶接方法。 記 〔Al〕A+〔Ti〕A={〔Al〕W×WAl+〔Al
〕F×FAl}+{〔Ti〕W ×WTi+〔Ti〕F×FTi}=0.01〜0
.06%……(2) 〔Nb〕A=〔Nb〕W×WNb+〔Nb〕F×FNb=0
.005〜0.035%……(3) 〔V〕A=〔V〕W×WV+〔V〕F×FV =0.10〜0.50%……(4) 但し、 〔x〕A:溶接金属中のx成分の重量% 〔x〕W:ワイヤ中のx成分の重量% 〔x〕F:フラツクス中のx成分の重量% WX:ワイヤからのx成分の歩留係数 FX:フラツクスからのx成分の歩留係数 2 請求項1に記載のサブマージアーク溶接方法
において、次式(5)で示されるPcが2.2〜3.5である
ことを特徴とする方法。 Pc=6×〔Cr〕A+6×〔Mo〕A+13×
〔Nb〕A+24〔V〕A/100×〔C〕……(5) 但し、 〔Cr〕A=〔Cr〕W×WCr 〔Mo〕A=〔Mo〕W×WMp 〔C〕A=〔C〕W×WC 3 請求項1又は2に記載のサブマージアーク溶
接方法において、ソリツドワイヤ及び焼結型フラ
ツクスの少なくとも一方にCoを次式(6)を満足す
るように含有させることを特徴とする方法。 〔Co〕A=〔Co〕W×WCp+〔Co〕F
×FCp=0.02〜0.06%……(6)[Claims] 1% by weight (the same applies hereinafter), Cr: 2.00 to 3.25%
and Mo: 0.90 to 1.10%, and high strength 2.25 to 3% Cr-1 containing one or both of Nb and V.
When submerged arc welding %Mo steel using a solid wire and sintered flux, the solid wire contains C: 0.06-0.13%, Mn: 0.20-0.
1.20%, Cr: 2.00~3.50% and Mo: 0.90~1.20%
Contains as an essential component, and Si≦0.30%, Ni≦
0.20%, O≦0.015%, and the sintered flux contains SiO 2 :7 to 20% and MgO
Contains as essential components one or two of CaF2 and CaF2 : 35 to 65%, and metal carbonate (in terms of CO2 ): 1 to 5%, and has a basicity B of 2.5 as shown by the following formula (1). ~4.0
and B=[(%CaF 2 )+(%CaO)+(%MgO)+(
%BaO) + (%SrO) + (%Na 2 O) + (%K 2 O) + (%Li 2 O) + 0.5 × {(%Mn
O) + (%FeO)}] ÷ [(%SiO 2 ) + 0.5 × {(%Al 2 O 3 ) + (%TiO 2 ) + (%ZrO 2
)}]...(1) At least one of the solid wire and the sintered flux contains one or two of Al and Ti.
A submerged arc welding method for high-strength Cr-Mo steel, characterized by containing Nb and V so as to satisfy the following formulas (2) to (4). Note [Al] A + [Ti] A = {[Al] W ×W Al + [Al
] F ×F Al } + {[Ti] W ×W Ti + [Ti] F ×F Ti }=0.01~0
.06%……(2) [Nb] A = [Nb] W ×W Nb + [Nb] F ×F Nb = 0
.005~0.035%...(3) [V] A = [V] W ×W V + [V] F ×F V =0.10~0.50%...(4) However, [x] A : In the weld metal Weight % of x component in wire [x] W : Weight % of x component in wire [x] F : Weight % of x component in flux W X : Yield coefficient of x component from wire F Yield coefficient of x component: 2. The submerged arc welding method according to claim 1, wherein Pc expressed by the following formula (5) is 2.2 to 3.5. Pc=6×[Cr] A +6×[Mo] A +13×
[Nb] A +24[V] A /100×[C]……(5) However, [Cr] A = [Cr] W ×W Cr [Mo] A = [Mo] W ×W Mp [C] A = [C] W × W C 3 The submerged arc welding method according to claim 1 or 2, characterized in that at least one of the solid wire and the sintered flux contains Co so as to satisfy the following formula (6). How to do it. [Co] A = [Co] W ×W Cp + [Co] F
×F Cp = 0.02~0.06%……(6)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP14665388A JPH0284293A (en) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | Submerged arc welding method for high-strength cr-mo steel |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0284293A JPH0284293A (en) | 1990-03-26 |
| JPH0479752B2 true JPH0479752B2 (en) | 1992-12-16 |
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ID=15412591
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1988
- 1988-06-14 JP JP14665388A patent/JPH0284293A/en active Granted
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