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JP5032940B2 - High strength Cr-Mo steel weld metal - Google Patents

High strength Cr-Mo steel weld metal Download PDF

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JP5032940B2 JP2007279285A JP2007279285A JP5032940B2 JP 5032940 B2 JP5032940 B2 JP 5032940B2 JP 2007279285 A JP2007279285 A JP 2007279285A JP 2007279285 A JP2007279285 A JP 2007279285A JP 5032940 B2 JP5032940 B2 JP 5032940B2
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Description

本発明は、高強度Cr−Mo鋼のサブマージアーク溶接によって形成される高強度Cr−Mo鋼の溶接金属に関する。   The present invention relates to a weld metal of high-strength Cr-Mo steel formed by submerged arc welding of high-strength Cr-Mo steel.

発電プラント、化学プラントなどの高温高圧環境下で使用されるCr−Mo系低合金耐熱鋼容器は、V,Nb等を添加した高強度Cr−Mo鋼が適用され、また、装置の大型化に伴って厚肉化しており、その溶接には主に、溶接効率が良い被覆アーク溶接、ガスシールドアーク溶接、サブマージアーク溶接等が採用されている。このような高強度Cr−Mo鋼の溶接によって形成される溶接金属においては、耐熱性(高温強度)、耐SR割れ性(応力除去のための焼鈍時に粒界割れを起こさないこと)、靭性、および耐焼戻し脆化特性(高温環境での使用中に脆化が少ないこと)の改善が求められる。   Cr-Mo low-alloy heat-resistant steel containers used in high-temperature and high-pressure environments such as power plants and chemical plants are made of high-strength Cr-Mo steel added with V, Nb, etc. Along with this, the thickness is increased, and for the welding, mainly covering arc welding, gas shielded arc welding, submerged arc welding, etc. with good welding efficiency are adopted. In weld metal formed by welding such high strength Cr-Mo steel, heat resistance (high temperature strength), SR cracking resistance (do not cause intergranular cracking during annealing for stress removal), toughness, In addition, improvement of anti-tempering embrittlement characteristics (less embrittlement during use in a high temperature environment) is required.

例えば、特許文献1は、添加元素について、([Si]+[Mn])×([P]+[Sn]+[Sb]+[As])/[C]で規定されるパラメータ(式中において[ ]で表した要素は、[ ]内に記載された各添加元素の含有量)を一定量に制限した高強度Cr−Mo鋼用TIGワイヤであり、耐焼戻し脆化特性も含めすべての特性をバランスよく確保できる。また、特許文献2は、溶接金属から電解抽出により採取した残渣の組成が、V:65質量%以下、かつFe濃度がCr濃度の2倍以下となるサブマージアーク溶接で形成された溶接金属であり、旧オーステナイト粒界にセメンタイト析出を抑制することで、耐SR割れ性を改善し、すべての特性をバランスよく確保できる。
特許第2742201号公報(段落0019〜0022) 特許第3283763号公報(段落0022〜0024,0038〜0041)
For example, Patent Document 1 discloses a parameter defined by ((Si) + [Mn]) × ([P] + [Sn] + [Sb] + [As]) / [C] for an additive element (in the formula, The element represented by [] is a TIG wire for high-strength Cr-Mo steel in which the content of each additive element described in [] is limited to a certain amount, including all temper embrittlement resistance. The characteristics can be secured in a well-balanced manner. Patent Document 2 is a weld metal formed by submerged arc welding in which the composition of the residue collected from the weld metal by electrolytic extraction is V: 65% by mass or less and the Fe concentration is twice or less the Cr concentration. By suppressing cementite precipitation at the prior austenite grain boundaries, SR cracking resistance can be improved and all properties can be secured in a well-balanced manner.
Japanese Patent No. 2742201 (paragraphs 0019-0022) Japanese Patent No. 3283762 (paragraphs 0022-0024, 0038-0041)

しかしながら、特許文献1に開示されたワイヤはTIG溶接用であり、TIG溶接は施工効率が低いため、高強度Cr−Mo鋼が厚肉化している近年においては望ましい溶接方法ではない。また、TIG溶接以外の溶接施工においては、溶接金属中の酸素量がTIG溶接と比較して不可避的に高くなるため、成分設計を検討する必要があった。一方、特許文献2に開示された溶接金属はサブマージアーク溶接で形成された溶接金属であるが、耐焼戻し脆化特性が十分ではなく、改善の余地がある。   However, since the wire disclosed in Patent Document 1 is for TIG welding and TIG welding has low construction efficiency, it is not a desirable welding method in recent years when high-strength Cr-Mo steel is thickened. Moreover, in welding constructions other than TIG welding, the oxygen content in the weld metal is inevitably higher than TIG welding, so it was necessary to study component design. On the other hand, although the weld metal disclosed in Patent Document 2 is a weld metal formed by submerged arc welding, the tempering embrittlement resistance is not sufficient and there is room for improvement.

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、耐焼戻し脆化特性に優れた高強度Cr−Mo鋼の溶接金属を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said problem, and it aims at providing the weld metal of the high strength Cr-Mo steel excellent in the tempering embrittlement resistance.

本発明者らは、従来、耐焼戻し脆化特性は不純物に起因すると考えてきた(特許文献1)が、不純物レベルを低減しても脆化する場合も多く、その原因を調査したところ、耐焼戻し脆化特性を支配するのは炭化物形態であることを知見した。具体的には、本発明者らは、脆化促進処理(ステップクーリング)時にNbを主成分とするMC炭化物の成長を促進させるとともに、Crを主成分とする炭化物(M23炭化物、M炭化物)を抑制することで大幅な改善に成功した。また、これらの炭化物形態の制御は、耐SR割れ性および靭性も改善できることが明らかとなった。さらに、これらの炭化物形態を溶接金属において実現するには、サブマージアーク溶接材料の成分(C,Cr,Mo,Nb,V)および溶接施工条件を適切に制御すればよいことを見出した。また、組織を微細化できる元素を添加することが必要であり、本発明者らは、種々検討した結果、C含有量を高めに設定した。さらに、脱酸を効果的に促進するため、Alを添加した。 The inventors of the present invention have hitherto considered that the tempering embrittlement resistance is attributed to impurities (Patent Document 1), but they often embrittle even if the impurity level is reduced. It was found that it is the carbide form that dominates the temper embrittlement characteristics. Specifically, the present inventors promote the growth of MC carbide containing Nb as a main component during the embrittlement promotion treatment (step cooling) and also carbide containing Cr as a main component (M 23 C 6 carbide, M 7 C 3 carbide) was successfully suppressed. Moreover, it became clear that control of these carbide | carbonized_material forms can also improve SR cracking resistance and toughness. Furthermore, it has been found that in order to realize these carbide forms in the weld metal, the components (C, Cr, Mo, Nb, V) of the submerged arc welding material and the welding conditions may be appropriately controlled. In addition, it is necessary to add an element capable of refining the structure, and as a result of various studies, the present inventors set the C content high. Furthermore, Al was added to effectively promote deoxidation.

すなわち、請求項1に係る高強度Cr−Mo鋼の溶接金属は、サブマージアーク溶接によって形成される高強度Cr−Mo鋼の溶接金属において、C:0.10〜0.15質量%、Si:0.10〜0.5質量%、Mn:0.5〜1.0質量%、Al:0.02〜0.05質量%、Cr:2.00〜3.25質量%、Mo:0.9〜1.2質量%、Nb:0.01〜0.03質量%、V:0.2〜0.7質量%、B:0.0002〜0.003質量%、O:0.030〜0.050質量%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、溶接金属原質部のみから電解抽出により採取した残渣から得られるCr析出量が、前記溶接金属原質部に対して0.5質量%未満、Nb析出量が0.005質量%以上であることを特徴とする。 That is, the high strength Cr—Mo steel weld metal according to claim 1 is a high strength Cr—Mo steel weld metal formed by submerged arc welding, C: 0.10 to 0.15 mass%, Si: 0.10 to 0.5 mass%, Mn: 0.5 to 1.0 mass%, Al: 0.02 to 0.05 mass%, Cr: 2.00 to 3.25 mass%, Mo: 0.0. 9-1.2% by mass, Nb: 0.01-0.03% by mass, V: 0.2-0.7% by mass, B: 0.0002-0.003 % by mass , O: 0.030- It contains 0.050% by mass, the balance is made of Fe and inevitable impurities, and the Cr precipitation amount obtained from the residue collected by electrolytic extraction from only the weld metal base part is 0 with respect to the weld metal base part. Less than 5% by mass, and the Nb deposition amount is 0.005% by mass or more.

このように、C濃度を従来技術より高い範囲に制限することにより、炭化物形態を制御して、耐焼戻し脆化特性、耐SR割れ性、靭性が改善される。   Thus, by limiting the C concentration to a range higher than that of the prior art, the carbide form is controlled, and the tempering embrittlement resistance, SR cracking resistance, and toughness are improved.

さらに、請求項2に係る高強度Cr−Mo鋼の溶接金属は、請求項1に記載の高強度Cr−Mo鋼の溶接金属の前記不可避的不純物として、Cu:0.20質量%未満、Ni:0.05質量%未満に規制されることを特徴とする。   Furthermore, the weld metal of high-strength Cr—Mo steel according to claim 2 is Cu: less than 0.20 mass%, Ni as the inevitable impurity of the weld metal of high-strength Cr—Mo steel according to claim 1. : Restricted to less than 0.05% by mass.

また、請求項3に係る高強度Cr−Mo鋼の溶接金属は、請求項1または請求項2に記載の高強度Cr−Mo鋼の溶接金属の前記不可避的不純物として、PおよびSが各々0.012質量%未満に規制されることを特徴とする。   Further, the weld metal of high strength Cr—Mo steel according to claim 3 is characterized in that P and S are each 0 as the inevitable impurities of the weld metal of high strength Cr—Mo steel according to claim 1 or claim 2. It is limited to less than 0.012% by mass.

このように、焼戻し脆化を促進させるCu,Ni,P,S濃度を制限することで、耐焼戻し脆化特性を向上させることが可能である。   Thus, by limiting the Cu, Ni, P, and S concentrations that promote temper embrittlement, the temper embrittlement resistance can be improved.

さらに、請求項4に係る高強度Cr−Mo鋼の溶接金属は、請求項1乃至請求項3に記載の高強度Cr−Mo鋼の溶接金属において、下記式(1)で算出されるパラメータCPが、60以下であることを特徴とする。
CP=1000×[C]×[Nb]/([Cr]/52+[Mo]/96+[Nb]/93+[V]/51) ・・・式(1)
(式(1)中において[ ]で表した要素は、[ ]内に記載された前記高強度Cr−Mo鋼の溶接金属における各成分の含有量(質量%)とする。)
Furthermore, the weld metal of the high strength Cr—Mo steel according to claim 4 is a parameter CP calculated by the following formula (1) in the weld metal of the high strength Cr—Mo steel according to claims 1 to 3. Is 60 or less.
CP = 1000 × [C] × [Nb] / ([Cr] / 52 + [Mo] / 96 + [Nb] / 93 + [V] / 51) Formula (1)
(In formula (1), the element represented by [] is the content (% by mass) of each component in the weld metal of the high-strength Cr—Mo steel described in []).

このように、溶接金属中の各元素の含有量の相関を制限することで、MC炭化物の成長を適度に制御することが可能である。   Thus, it is possible to moderately control the growth of MC carbide by limiting the correlation of the content of each element in the weld metal.

本発明に係る高強度Cr−Mo鋼の溶接金属は、溶接施工効率の優れたサブマージアーク溶接による溶接金属の耐焼戻し脆化特性を支配する炭化物形態を制御することで、靱性および耐焼戻し脆化特性を改善して、近年の発電プラント、化学プラント等の高温高圧環境下で使用されるCr−Mo系低合金耐熱鋼容器の溶接金属に対する靭性および耐焼戻し脆化特性の改善要求に対応することができる。   The weld metal of high strength Cr-Mo steel according to the present invention controls toughness and temper resistance embrittlement by controlling the carbide morphology that governs the temper resistance resistance of weld metal by submerged arc welding with excellent welding efficiency. To meet the demands for improved toughness and tempering embrittlement resistance of welded metal in Cr-Mo low alloy heat-resistant steel containers used in high-temperature and high-pressure environments such as power plants and chemical plants in recent years. Can do.

以下、本発明に係る高強度Cr−Mo鋼の溶接金属(以下、適宜「溶接金属」という)を実現するための最良の形態について説明する。   Hereinafter, the best mode for realizing a weld metal of high-strength Cr—Mo steel according to the present invention (hereinafter referred to as “weld metal” as appropriate) will be described.

本発明に係る高強度Cr−Mo鋼の溶接金属は、高強度Cr−Mo鋼からなる被溶接材の被溶接部にサブマージアーク溶接によって形成される溶接部を構成する金属である。そして、本発明に係る高強度Cr−Mo鋼の溶接金属は、必須成分として、C:0.10〜0.15質量%、Si:0.10〜0.5質量%、Mn:0.5〜1.0質量%、Al:0.02〜0.05質量%、Cr:2.00〜3.25質量%、Mo:0.9〜1.2質量%、Nb:0.01〜0.03質量%、V:0.2〜0.7質量%、B:0.003質量%以下、O:0.030〜0.050質量%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物で構成されるものである。始めに、本発明に係る高強度Cr−Mo鋼の溶接金属を構成する各成分の含有量の数値範囲およびその数値範囲の限定理由について説明する。   The weld metal of high-strength Cr—Mo steel according to the present invention is a metal constituting a welded portion formed by submerged arc welding on a welded portion of a welded material made of high-strength Cr—Mo steel. And the weld metal of the high strength Cr-Mo steel which concerns on this invention is C: 0.10-0.15 mass%, Si: 0.10-0.5 mass%, Mn: 0.5 as an essential component. -1.0 mass%, Al: 0.02-0.05 mass%, Cr: 2.00-3.25 mass%, Mo: 0.9-1.2 mass%, Nb: 0.01-0 0.03% by mass, V: 0.2 to 0.7% by mass, B: 0.003% by mass or less, O: 0.030 to 0.050% by mass, with the balance being Fe and inevitable impurities It is what is done. First, the numerical range of the content of each component constituting the weld metal of the high-strength Cr—Mo steel according to the present invention and the reason for limiting the numerical range will be described.

(溶接金属中のC含有量:0.10〜0.15質量%)
Cは、溶接金属の焼入れ性に大きな影響を及ぼし、室温および高温における強度ならびに靱性を確保するために重要な役割を有する元素である。また、Cは組織を微細化する効果も有する。C含有量が0.10質量%未満であると、これらの効果が小さい。一方、Cの過度の添加はCrを主成分とする炭化物を増加させ、C含有量が0.15質量%を超えると、組織の粗大化により靱性が低下するとともに耐焼戻し脆化特性が劣化する。したがって、溶接金属中のC含有量は0.10〜0.15質量%とする。好ましくは0.11〜0.13質量%である。
(C content in weld metal: 0.10 to 0.15 mass%)
C is an element that greatly affects the hardenability of the weld metal and plays an important role in ensuring strength and toughness at room temperature and high temperature. C also has the effect of refining the structure. When the C content is less than 0.10% by mass, these effects are small. On the other hand, excessive addition of C increases carbides mainly composed of Cr, and if the C content exceeds 0.15% by mass, the toughness decreases due to the coarsening of the structure and the tempering embrittlement resistance deteriorates. . Therefore, the C content in the weld metal is set to 0.10 to 0.15 mass%. Preferably it is 0.11-0.13 mass%.

(溶接金属中のSi含有量:0.10〜0.50質量%)
Siは脱酸効果があり、溶接金属を清浄にする効果を有する。また、Siは歩留まった場合にはフェライトを固溶強化させ、さらに、溶接ビードのなじみ性を改善する役割を有する元素である。Si含有量が0.10質量%未満であると、これらの効果が小さい。一方、Si含有量が0.50質量%を超えると、強度が高くなりすぎて靱性が低下し、また、耐焼戻し脆化特性も低下する。したがって、溶接金属中のSi含有量は、0.10〜0.50質量%とする。好ましくは0.20〜0.40質量%である。
(Si content in weld metal: 0.10 to 0.50 mass%)
Si has a deoxidizing effect and has an effect of cleaning the weld metal. Further, Si is an element that has the role of strengthening the solid solution of ferrite when the yield is increased and further improving the conformability of the weld bead. When the Si content is less than 0.10% by mass, these effects are small. On the other hand, when the Si content exceeds 0.50% by mass, the strength becomes too high and the toughness is lowered, and the tempering embrittlement resistance is also lowered. Therefore, the Si content in the weld metal is 0.10 to 0.50 mass%. Preferably it is 0.20-0.40 mass%.

(溶接金属中のMn含有量:0.5〜1.0質量%)
Mnは、高温強度及び靱性、特にステップクーリング前の靭性を向上させる効果を有する。また、Mnは酸素量をコントロールする作用を有している。Mn含有量が0.5質量%未満であるとこれらの効果が不十分である。一方、Mn含有量が1.0質量%を超えると、耐焼戻し脆化特性および耐SR割れ性が低下する。したがって、溶接金属中のMn含有量は0.5〜1.0質量%とする。好ましくは0.6〜0.9質量%である。
(Mn content in weld metal: 0.5 to 1.0 mass%)
Mn has the effect of improving high temperature strength and toughness, particularly toughness before step cooling. Further, Mn has an action of controlling the amount of oxygen. When the Mn content is less than 0.5% by mass, these effects are insufficient. On the other hand, when the Mn content exceeds 1.0% by mass, the tempering embrittlement resistance and the SR cracking resistance deteriorate. Therefore, the Mn content in the weld metal is 0.5 to 1.0 mass%. Preferably it is 0.6-0.9 mass%.

(溶接金属中のAl含有量:0.02〜0.05質量%)
Alは脱酸効果があり、溶接金属を清浄にする効果を有する。Al含有量が0.020質量%未満であると、効果が小さい。一方、Al含有量が0.05質量%を超えると、粗大なAl酸化物の生成により靱性が低下する。したがって、溶接金属中のAl含有量は、0.02〜0.05質量%とする。好ましくは0.03〜0.04質量%である。
(Al content in weld metal: 0.02-0.05 mass%)
Al has a deoxidizing effect and has an effect of cleaning the weld metal. When the Al content is less than 0.020% by mass, the effect is small. On the other hand, when the Al content exceeds 0.05% by mass, the toughness decreases due to the formation of coarse Al oxide. Therefore, the Al content in the weld metal is 0.02 to 0.05 mass%. Preferably it is 0.03-0.04 mass%.

(溶接金属中のCr含有量:2.0〜3.25質量%)
Crは、高強度Cr−Mo鋼の基本成分であり、強度を確保する重要な元素である。Cr含有量が2.0質量%未満では強度が不十分である。一方、Cr含有量が3.25質量%を超えると、焼入性が増大して靱性が低下するとともに、粒界に粗大な炭化物が増加して耐焼戻し脆化特性が劣化する。したがって、溶接金属中のCrの含有量は2.0〜3.25質量%とする。好ましくは2.1〜3.0質量%である。
(Cr content in weld metal: 2.0-3.25% by mass)
Cr is a basic component of high-strength Cr-Mo steel and is an important element for ensuring strength. If the Cr content is less than 2.0% by mass, the strength is insufficient. On the other hand, if the Cr content exceeds 3.25% by mass, the hardenability increases and the toughness decreases, and coarse carbides increase at the grain boundaries to deteriorate the tempering embrittlement resistance. Therefore, the Cr content in the weld metal is set to 2.0 to 3.25 mass%. Preferably it is 2.1-3.0 mass%.

(溶接金属中のMo含有量:0.9〜1.2質量%)
Moも、Crとともに高強度Cr−Mo鋼の基本成分であり、強度を確保する重要な元素である。Mo含有量が0.9質量%未満では強度が不十分である。一方、Mo含有量が1.2質量%を超えると、焼入性が増大して靱性が低下する。したがって、溶接金属中のMoの含有量は0.9〜1.2質量%とする。好ましくは1.0〜1.1質量%である。
(Mo content in weld metal: 0.9 to 1.2% by mass)
Mo is also a basic component of high-strength Cr—Mo steel together with Cr, and is an important element for ensuring strength. If the Mo content is less than 0.9% by mass, the strength is insufficient. On the other hand, if the Mo content exceeds 1.2% by mass, the hardenability increases and the toughness decreases. Therefore, the Mo content in the weld metal is set to 0.9 to 1.2% by mass. Preferably it is 1.0-1.1 mass%.

(溶接金属中のNb含有量:0.01〜0.03質量%)
Nbは、微量を添加することで微細なMC炭化物を形成するため、炭化物形態を制御して耐焼戻し脆化特性および靱性を向上させる効果がある。Nb含有量が0.01質量%未満ではMC炭化物が十分に成長しない。一方、Nb含有量が0.03質量%を超えると、靱性が低下する。したがって、溶接金属中のNbの含有量は0.01〜0.03質量%とする。好ましくは0.015〜0.025質量%である。
(Nb content in weld metal: 0.01 to 0.03 mass%)
Since Nb forms fine MC carbides by adding a small amount, Nb has the effect of controlling the carbide form and improving tempering embrittlement resistance and toughness. If the Nb content is less than 0.01% by mass, MC carbides do not grow sufficiently. On the other hand, when the Nb content exceeds 0.03% by mass, the toughness decreases. Therefore, the Nb content in the weld metal is set to 0.01 to 0.03% by mass. Preferably it is 0.015-0.025 mass%.

(溶接金属中のV含有量:0.2〜0.7質量%)
Vも、Nbと同様に微細なMC炭化物を形成するため、炭化物形態を制御して耐焼戻し脆化特性および靱性を向上させる効果がある。V含有量が0.2質量%未満ではMC炭化物が十分に成長しない。一方、V含有量が0.7質量%を超えると、靱性が低下する。したがって、溶接金属中のVの含有量は0.2〜0.7質量%とする。好ましくは0.3〜0.6質量%である。
(V content in weld metal: 0.2-0.7 mass%)
V, as well as Nb, forms fine MC carbides, and therefore has the effect of controlling the carbide form and improving tempering embrittlement resistance and toughness. If the V content is less than 0.2% by mass, MC carbide does not grow sufficiently. On the other hand, when V content exceeds 0.7 mass%, toughness will fall. Therefore, the content of V in the weld metal is 0.2 to 0.7 mass%. Preferably it is 0.3-0.6 mass%.

(溶接金属中のB含有量:0.003質量%以下)
Bは溶接金属の靱性を安定化させる効果を有する。さらに適量のBを添加することでCrを主成分とする炭化物を低減させることができ、0.0003質量%以上を含有することが好ましい。一方、溶接金属中のB含有量が0.003質量%を超えると、溶接金属中のNとBNを形成して固定することにより溶接金属中に固溶するNが減少するため、Cr,Moを主成分とするMC炭化物が形成されにくくなる。その結果、微細なMC炭化物が過剰となって、却って耐焼戻し脆化特性が低下する。さらに、逆に溶接金属の強度が高くなりすぎて、靱性が低下するだけでなく、溶接時の高温割れ感受性が高くなる。したがって、溶接金属中のB含有量は0.003質量%以下とする。好ましくは、B含有量は0.002質量%以下である。
(B content in weld metal: 0.003 mass% or less)
B has the effect of stabilizing the toughness of the weld metal. Furthermore, the carbide | carbonized_material which has Cr as a main component can be reduced by adding a suitable quantity of B, and it is preferable to contain 0.0003 mass% or more. On the other hand, when the B content in the weld metal exceeds 0.003% by mass, N and BN in the weld metal are formed and fixed, so that the amount of N dissolved in the weld metal decreases, so Cr, Mo It becomes difficult to form M 2 C carbides mainly composed of. As a result, the fine MC carbide is excessive, and the tempering embrittlement resistance is deteriorated. In addition, the strength of the weld metal is excessively increased and not only the toughness is lowered, but also the sensitivity to hot cracking during welding is increased. Therefore, the B content in the weld metal is 0.003% by mass or less. Preferably, the B content is 0.002% by mass or less.

(溶接金属中のO含有量:0.030〜0.050質量%)
Oは酸化物を形成し、組織を微細化することで靭性を確保する。また、Oは旧オーステナイト粒径の微細化による耐SR割れ性を向上させる効果を有する。O含有量が0.030質量%未満であると、これらの効果が小さい。一方、溶接金属中のO含有量が0.050質量%を超えると、酸化物系介在物が増加するため靭性が低下する。したがって、溶接金属中のO含有量は0.030〜0.050質量%とする。好ましくは、O含有量は0.035〜0.040質量%である。
(O content in weld metal: 0.030 to 0.050 mass%)
O forms an oxide and ensures toughness by refining the structure. Moreover, O has the effect of improving the SR cracking resistance due to the refinement of the prior austenite grain size. These effects are small as O content is less than 0.030 mass%. On the other hand, when the O content in the weld metal exceeds 0.050% by mass, the oxide inclusions increase, so that the toughness decreases. Therefore, the O content in the weld metal is 0.030 to 0.050 mass%. Preferably, the O content is 0.035 to 0.040% by mass.

さらに、溶接金属中の不可避的不純物として、Cu:0.20質量%未満、Ni:0.05質量%未満、P:0.012質量%未満、S:0.012質量%未満にそれぞれ規制されることが好ましい。   Furthermore, as unavoidable impurities in the weld metal, Cu: less than 0.20 mass%, Ni: less than 0.05 mass%, P: less than 0.012 mass%, and S: less than 0.012 mass%, respectively. It is preferable.

(溶接金属中のCu:0.20質量%未満)
Cuは、溶接金属の靱性を確保するために有効な元素であるが、焼戻し脆化を促進させる。したがって、溶接金属中の不可避的不純物としてのCuは、0.20質量%未満に規制されることが好ましく、さらに好ましくは0.15質量%未満に規制される。なお、サブマージアーク溶接において、Cuはソリッドワイヤのメッキから溶接金属中に不可避的に0.1質量%程度混入する。
(Cu in weld metal: less than 0.20 mass%)
Cu is an element effective for ensuring the toughness of the weld metal, but promotes temper embrittlement. Therefore, Cu as an inevitable impurity in the weld metal is preferably regulated to less than 0.20 mass%, more preferably regulated to less than 0.15 mass%. In submerged arc welding, Cu is inevitably mixed in the weld metal from solid wire plating by about 0.1% by mass.

(溶接金属中のNi:0.05質量%未満)
Niは、溶接金属の靱性を確保するために有効な元素であるが、焼戻し脆化を促進させる。したがって、溶接金属中の不可避的不純物としてのNiは0.05質量%未満に規制されることが好ましく、さらに好ましくは0.03質量%未満に規制される。
(Ni in weld metal: less than 0.05% by mass)
Ni is an effective element for ensuring the toughness of the weld metal, but promotes temper embrittlement. Therefore, Ni as an inevitable impurity in the weld metal is preferably regulated to less than 0.05% by mass, and more preferably regulated to less than 0.03% by mass.

(溶接金属中のP,S:各0.012質量%未満)
PおよびSは、不純物として旧γ粒界に偏析し、焼戻し脆化を促進させる成分である。したがって、溶接金属中の不可避的不純物としてのP,Sは各0.012質量%未満に規制されることが好ましく、さらに好ましくは各0.010質量%未満に規制される。
(P and S in weld metal: each less than 0.012% by mass)
P and S are components that segregate at the former γ grain boundaries as impurities and promote temper embrittlement. Therefore, P and S as inevitable impurities in the weld metal are preferably restricted to less than 0.012% by mass, more preferably less than 0.010% by mass.

前記以外にも、不可避的不純物として、Ti,Sn,Ab,As等がある。これらの含有量が高いと、SR割れ及び焼戻し脆化が発生する原因となる。したがって、これらの含有量は各0.010質量%以下になるように規制されることが好ましく、さらに好ましくは、各0.005質量%以下に規制される。   In addition to the above, Ti, Sn, Ab, As, etc. are inevitable impurities. When these contents are high, it causes SR cracking and temper embrittlement. Therefore, these contents are preferably regulated to be 0.010% by mass or less, and more preferably 0.005% by mass or less.

さらに、本発明に係る溶接金属中において、MC炭化物の成長を適度に制御するため、炭化物を形成するC,Cr,Mo,Nb,Vの各原子の個数の比を管理することが好ましい。すなわち、溶接金属中のC,Cr,Mo,Nb,Vの含有量(質量%)を、それぞれを[C]、[Cr]、[Mo]、[Nb]、[V]で表したとき、下記式(1)で算出されるパラメータCPが、60以下となるように制限することが好ましい。
CP=1000×[C]×[Nb]/([Cr]/52+[Mo]/96+[Nb]/93+[V]/51) ・・・式(1)
式(1)中の定数52,96,93,51はそれぞれCr,Mo,Nb,Vの原子量である。パラメータCPが60を超えるとMC炭化物が過剰となって、却って耐焼戻し脆化特性が劣化する虞がある。したがって、パラメータCPが60以下となるようにC,Cr,Mo,Nb,Vの含有量を設計することが好ましく、さらに好ましくはパラメータCPを55以下とすることである。
Furthermore, in the weld metal according to the present invention, in order to appropriately control the growth of MC carbide, it is preferable to manage the ratio of the number of C, Cr, Mo, Nb, and V atoms forming the carbide. That is, when the contents (mass%) of C, Cr, Mo, Nb, V in the weld metal are represented by [C], [Cr], [Mo], [Nb], [V], respectively. It is preferable to limit the parameter CP calculated by the following formula (1) to 60 or less.
CP = 1000 × [C] × [Nb] / ([Cr] / 52 + [Mo] / 96 + [Nb] / 93 + [V] / 51) Formula (1)
Constants 52, 96, 93 and 51 in the formula (1) are atomic weights of Cr, Mo, Nb and V, respectively. If the parameter CP exceeds 60, MC carbides are excessive, and the tempering embrittlement resistance may be deteriorated. Therefore, it is preferable to design the contents of C, Cr, Mo, Nb, and V so that the parameter CP is 60 or less, and more preferably, the parameter CP is 55 or less.

また、本発明に係る高強度Cr−Mo鋼の溶接金属は、これを構成する前記の成分に伴わせて、その原質部のみから電解抽出により採取した残渣から得られるCr析出量が、原質部に対して0.5質量%未満、Nb析出量が0.005質量%以上とする。   In addition, the weld metal of the high strength Cr-Mo steel according to the present invention has a Cr precipitation amount obtained from a residue collected by electrolytic extraction only from the raw material portion in association with the components constituting the high strength Cr-Mo steel. The mass is less than 0.5% by mass and the Nb precipitation is 0.005% by mass or more.

(原質部中のCr析出量:0.5質量%未満)
前記の通り、本発明に係る溶接金属は、Crを主成分とする炭化物を抑制することで炭化物形態を制御する。溶接金属中の炭化物は、溶接金属を電解抽出して残渣を採取することで得られる。さらに、本発明においては、溶接金属において特に脆化しやすい原質部のみを電解抽出する。採取した残渣から得られるCr析出量が、原質部に対して0.5質量%以上では、Crを主成分とする粗大な炭化物が成長していることになり、耐焼戻し脆化特性が低下する。したがって、Cr析出量は、原質部に対して0.5質量%未満とする。
(Cr precipitation amount in the raw material part: less than 0.5% by mass)
As described above, the weld metal according to the present invention controls the carbide form by suppressing carbides mainly composed of Cr. Carbides in the weld metal can be obtained by electrolytic extraction of the weld metal and collecting the residue. Furthermore, in the present invention, only the raw material portion that is particularly susceptible to embrittlement in the weld metal is electrolytically extracted. When the Cr precipitation amount obtained from the collected residue is 0.5 mass% or more with respect to the original part, coarse carbides mainly composed of Cr are growing, and the resistance to temper embrittlement deteriorates. To do. Therefore, the Cr precipitation amount is less than 0.5% by mass with respect to the original part.

(原質部中のNb析出量:0.005質量%以上)
前記の通り、本発明に係る溶接金属は、Nbを主成分とするMC炭化物の成長を促進させることで炭化物形態を制御する。Crと同様に、溶接金属の原質部のみから電解抽出により採取した残渣から得られるNb析出量が、原質部に対して0.005質量%未満では、MC炭化物が十分に成長していないことになる。したがって、Nb析出量は、原質部に対して0.005質量%以上とする。
(Nb precipitation amount in the raw material part: 0.005 mass% or more)
As described above, the weld metal according to the present invention controls the carbide form by promoting the growth of MC carbide containing Nb as a main component. Similarly to Cr, MC carbide is not sufficiently grown when the Nb precipitation amount obtained from the residue collected by electrolytic extraction only from the original part of the weld metal is less than 0.005% by mass with respect to the original part. It will be. Therefore, the Nb precipitation amount is set to 0.005% by mass or more with respect to the original part.

前記の電解抽出は、10体積%アセチルアセトン−1体積%テトラメチルアンモニウムクロライド−メタノール溶液を電解溶液として、飽和甘汞電極に対して0mVの電解条件下、室温で約1000Cの電気量を通電して、溶接金属から採取した試料を約2g溶解させ、フィルタ孔径約0.2μmのフィルタを用いて電解後の電解溶液をろ過することでできる。そして、ICP発光分析により、ろ過の残渣におけるCrおよびNbを定量測定することで、Cr析出量およびNb析出量が得られる。   In the electrolytic extraction, 10 volume% acetylacetone-1 volume% tetramethylammonium chloride-methanol solution was used as an electrolytic solution, and an electric charge of about 1000 C was applied to a saturated sweet potato electrode at room temperature under an electrolytic condition of 0 mV. About 2 g of a sample collected from the weld metal can be dissolved, and the electrolytic solution after electrolysis can be filtered using a filter having a filter pore diameter of about 0.2 μm. And the amount of Cr precipitation and the amount of Nb precipitation are obtained by quantitatively measuring Cr and Nb in the residue of filtration by ICP emission analysis.

〔製造方法〕
本発明に係る高強度Cr−Mo鋼の溶接金属を形成するためのサブマージアーク溶接の方法を説明する。サブマージアーク溶接に適用する被溶接材は、公知の高強度Cr−Mo鋼からなるものとする。ソリッドワイヤは、C:0.12〜0.18質量%、Si:0.15〜0.70質量%、Mn:0.60〜1.20質量%、Al:0.08〜0.18質量%、Cr:2.2〜3.6質量%、Mo:0.9〜1.2質量%、Nb:0.03〜0.10質量%、V:0.25〜0.90質量%、B:0.0003〜0.0075質量%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物で構成されるものが好ましい。ソリッドワイヤをこのような構成に成分設計することで、本発明に係る溶接金属における必須成分の含有量を制御することができる。また、ボンドフラックスは、SiO、MgO、Al、金属フッ化物を含有するものとする。なお、溶接金属のO含有量については、ソリッドワイヤの構成以外にボンドフラックスの構成にも影響される。さらに、溶接金属中のSi,Mn含有量を制御するため、ボンドフラックスにSi,Mnを添加してもよい。好ましい溶接条件は、溶接電流:400〜600A、溶接速度:30〜40cm/min(溶接入熱:20〜36kJ/cm)、予熱・パス間温度:200〜250℃である。
〔Production method〕
A method of submerged arc welding for forming a weld metal of high strength Cr—Mo steel according to the present invention will be described. The material to be welded applied to the submerged arc welding is made of a known high-strength Cr—Mo steel. Solid wire is C: 0.12-0.18 mass%, Si: 0.15-0.70 mass%, Mn: 0.60-1.20 mass%, Al: 0.08-0.18 mass %, Cr: 2.2 to 3.6% by mass, Mo: 0.9 to 1.2% by mass, Nb: 0.03 to 0.10% by mass, V: 0.25 to 0.90% by mass, B: It is preferable to contain 0.0003 to 0.0075 mass%, with the balance being composed of Fe and inevitable impurities. By designing the component of the solid wire in such a configuration, the content of the essential component in the weld metal according to the present invention can be controlled. Moreover, the bond flux is, SiO 2, MgO, Al 2 O 3, and those containing a metal fluoride. In addition, about O content of a weld metal, it is influenced by the structure of bond flux besides the structure of a solid wire. Furthermore, in order to control the Si and Mn contents in the weld metal, Si and Mn may be added to the bond flux. Preferable welding conditions are welding current: 400 to 600 A, welding speed: 30 to 40 cm / min (welding heat input: 20 to 36 kJ / cm), preheating / interpass temperature: 200 to 250 ° C.

以上、本発明を実施するための最良の形態について述べてきたが、以下に、本発明の効果を確認した実施例を、本発明の要件を満たさない比較例と比較して具体的に説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。   Although the best mode for carrying out the present invention has been described above, an example in which the effect of the present invention has been confirmed will be specifically described below in comparison with a comparative example that does not satisfy the requirements of the present invention. . In addition, this invention is not limited to this Example.

〔供試材作製〕
(溶接)
図1は本実施例において使用する溶接母材(被溶接材)の形状を示す模式的断面図である。表1に示す組成の高強度Cr−Mo鋼からなる2枚の溶接母材は図1に示す形状に成形した。図1に示すように、本実施例において使用する溶接母材は、V形状の開先を有し、このV形状の開先部の下部には、溶接母材と同一の化学組成を有する裏当金が配置されている。溶接母材の板厚を19mm、V形状の開先部の開先角度を10°、裏当金が配置されている部分の溶接母材の間のギャップ幅を22mmとした。
[Sample preparation]
(welding)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the shape of a welding base material (material to be welded) used in this embodiment. Two welded preforms made of high-strength Cr-Mo steel having the composition shown in Table 1 were formed into the shape shown in FIG. As shown in FIG. 1, the welding base material used in the present embodiment has a V-shaped groove, and a lower part of the V-shaped groove part has a chemical composition identical to that of the welding base material. The money is arranged. The plate thickness of the weld base material was 19 mm, the groove angle of the V-shaped groove portion was 10 °, and the gap width between the weld base materials in the portion where the backing metal was disposed was 22 mm.

溶接母材は、表2に示す各組成のソリッドワイヤを使用して、電流500A、電圧30V、溶接速度40cm/min(溶接入熱22.5kJ/cm)、6層12パスで突合せ溶接して供試材とした。なお、予熱・パス間温度は200〜250℃とした。   The welding base material was butt welded using a solid wire of each composition shown in Table 2 at a current of 500 A, a voltage of 30 V, a welding speed of 40 cm / min (welding heat input 22.5 kJ / cm), and 6 layers and 12 passes. A test material was used. The preheating / interpass temperature was 200 to 250 ° C.

(SR処理)
次に、溶接された供試材にSR処理(応力除去焼鈍処理)として705℃×8時間の熱処理を実施した。SR処理は、供試材を加熱し、供試材の温度が300℃を超えると、昇温速度が55℃/h以下となるように加熱条件を調整して、供試材の温度が705℃に到達するまで加熱した。そして、705℃で8時間保持した後、供試材の温度が300℃以下になるまで、冷却速度が55℃/h以下となるように供試材を冷却した。なお、このSR処理において、供試材の温度が300℃以下の温度域では、昇温速度および冷却速度は規定しない。
(SR processing)
Next, the welded specimen was subjected to heat treatment at 705 ° C. for 8 hours as SR treatment (stress removal annealing treatment). In the SR treatment, the test material is heated, and when the temperature of the test material exceeds 300 ° C., the heating condition is adjusted so that the heating rate is 55 ° C./h or less. Heat until reaching ° C. And after hold | maintaining for 8 hours at 705 degreeC, the specimen was cooled so that a cooling rate might be 55 degrees C / h or less until the temperature of the specimen became 300 degrees C or less. In this SR treatment, the temperature raising rate and the cooling rate are not defined in the temperature range where the temperature of the specimen is 300 ° C. or lower.

(ステップクーリング)
次に、SR処理後の供試材に脆化促進処理としてステップクーリングを実施した。図3に、ステップクーリングの処理条件を説明するための、縦軸を温度、横軸を時間とするグラフを示す。図3に示すように、ステップクーリングは、供試材を加熱し、供試材の温度が300℃を超えると、昇温速度が50℃/h以下となるように加熱条件を調整して、供試材の温度が593℃に到達するまで加熱した。そして、593℃で1時間保持した後、冷却速度5.6℃/hで538℃まで供試材を冷却して15時間保持し、同冷却速度で524℃まで冷却して24時間保持、さらに同冷却速度で496℃まで冷却して60時間保持した。次に、冷却速度2.8℃/hで468℃まで供試材を冷却して100時間保持した。そして、供試材の温度が300℃以下になるまで、冷却速度が28℃/h以下となるように供試材を冷却した。なお、SR処理と同様に、ステップクーリングにおいても、供試材の温度が300℃以下の温度域では、昇温速度および冷却速度は規定しない。
(Step cooling)
Next, step cooling was performed on the specimen after SR treatment as embrittlement promotion treatment. FIG. 3 shows a graph in which the vertical axis represents temperature and the horizontal axis represents time for explaining the processing conditions for step cooling. As shown in FIG. 3, the step cooling heats the test material, and when the temperature of the test material exceeds 300 ° C., the heating conditions are adjusted so that the temperature rising rate is 50 ° C./h or less, The sample was heated until the temperature reached 593 ° C. Then, after holding at 593 ° C. for 1 hour, the specimen was cooled to 538 ° C. at a cooling rate of 5.6 ° C./h and held for 15 hours, cooled to 524 ° C. at the same cooling rate and held for 24 hours, It cooled to 496 degreeC with the same cooling rate, and hold | maintained for 60 hours. Next, the specimen was cooled to 468 ° C. at a cooling rate of 2.8 ° C./h and held for 100 hours. Then, the sample material was cooled so that the cooling rate was 28 ° C./h or less until the temperature of the sample material became 300 ° C. or less. Note that, similarly to the SR treatment, in step cooling, the temperature increase rate and the cooling rate are not defined in the temperature range where the temperature of the test material is 300 ° C. or lower.

〔測定、評価〕
(溶接金属の化学成分測定)
化学成分測定用の試料は、SR処理後の供試材から開先部に形成された溶接金属(図2参照)の中央部を切り出し、吸光光度法(B)、燃焼−赤外線吸収法(C,S)、不活性ガス融解−熱伝導度法(N,O)、誘導結合プラズマ発光分光分析法(前記元素以外)によって化学成分分析を行った。得られた化学成分を表3に示す。
[Measurement and evaluation]
(Measurement of chemical composition of weld metal)
Samples for chemical component measurement were cut out from the specimen after SR treatment at the center of the weld metal (see FIG. 2) formed on the groove, and the spectrophotometric method (B), combustion-infrared absorption method (C , S), inert gas melting-thermal conductivity method (N, O), and inductively coupled plasma emission spectroscopy (other than the above elements) were used for chemical component analysis. The obtained chemical components are shown in Table 3.

(靱性および耐焼戻し脆化特性の評価)
靱性および耐焼戻し脆化特性の評価として、シャルピー衝撃試験を実施した。試料は、SR処理後の供試材およびステップクーリング後の供試材それぞれの溶接金属の中央部から、JISZ3111 4号に規定される形状の試験片を採取した。そして、SR処理後の供試材から採取した試料についてシャルピー衝撃試験を実施し、vTr55(55Jを示すシャルピー遷移温度)を評価した。同様に、ステップクーリング後の供試材から採取した試料についてシャルピー衝撃試験を実施し、シャルピー遷移温度vTr’55を評価した。vTr55,vTr’55、およびステップクーリング後のvTr55の遷移量ΔvTr55(vTr’55−vTr55)を表3に示す。vTr55,vTr’55が−50℃以下の試料を靱性が良好であると評価した。また、ΔvTr55が5℃以下の試料を耐焼戻し脆化特性が良好であると評価した。なお、ΔvTr55が負(vTr55>vTr’55)となる場合はΔvTr55を0として示した。これは、高温による脆化がほとんどない優れた試料であるということである。
(Evaluation of toughness and tempering embrittlement resistance)
A Charpy impact test was performed as an evaluation of toughness and temper embrittlement resistance. As the sample, a test piece having a shape defined in JISZ3114 was collected from the center of the weld metal of each of the test material after SR treatment and the test material after step cooling. And the Charpy impact test was implemented about the sample extract | collected from the test material after SR process, and vTr55 (Charpy transition temperature which shows 55J) was evaluated. Similarly, a Charpy impact test was performed on a sample collected from the specimen after step cooling, and the Charpy transition temperature vTr′55 was evaluated. Table 3 shows vTr55, vTr′55, and the transition amount ΔvTr55 (vTr′55−vTr55) of vTr55 after step cooling. Samples having vTr55 and vTr′55 of −50 ° C. or lower were evaluated as having good toughness. A sample having ΔvTr55 of 5 ° C. or lower was evaluated as having good tempering embrittlement resistance. When ΔvTr55 is negative (vTr55> vTr′55), ΔvTr55 is indicated as 0. This means that it is an excellent sample with little embrittlement due to high temperature.

(溶接金属原質部から電解抽出により採取した残渣の化学成分測定)
電解抽出用の試料は、脆化が進行した溶接金属における炭化物形態を想定して、ステップクーリング後の供試材の溶接金属の原質部(図2参照)を切り出し、電解抽出を行った。電解抽出は、10体積%アセチルアセトン−1体積%テトラメチルアンモニウムクロライド−メタノール溶液を電解溶液として、飽和甘汞電極に対して0mVの電解条件下、室温で約1000Cの電気量を通電して、溶接金属原質部から切り出した試料を約2g溶解させた。そして、この溶液をフィルタ孔径0.22μmのフィルタでろ過して残渣を得た。この残渣について、ICP発光分析により、CrおよびNbを定量測定した。溶接金属原質部に対する得られたCr析出量およびNb析出量を表3に示す。
(Measurement of chemical composition of residue collected by electrolytic extraction from weld metal base)
As for the sample for electrolytic extraction, assuming the form of carbide in the weld metal in which embrittlement has progressed, the weld metal original part (see FIG. 2) of the test material after step cooling was cut out and subjected to electrolytic extraction. Electrolytic extraction is conducted using 10 volume% acetylacetone-1 volume% tetramethylammonium chloride-methanol solution as the electrolytic solution, passing a current of about 1000 C at room temperature under an electrolysis condition of 0 mV to the saturated sweet potato electrode, and welding. About 2 g of the sample cut out from the metal raw material portion was dissolved. This solution was filtered through a filter having a filter pore size of 0.22 μm to obtain a residue. About this residue, Cr and Nb were quantitatively measured by ICP emission analysis. Table 3 shows the obtained Cr precipitation amount and Nb precipitation amount with respect to the weld metal primary part.

Figure 0005032940
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(評価)
実施例1〜12の溶接金属は、各成分の含有量および原質部の電解抽出残渣におけるCr,Nb析出量が本発明の範囲であるので、靱性の指標であるvTr55、耐焼戻し脆化特性の指標であるΔvTr55がともに良好であった。特に、実施例1〜11の溶接金属は、パラメータCPが60以下となるようなC,Cr,Mo,Nb,Vの含有量であり、耐焼戻し脆化特性が優れていた。
(Evaluation)
In the weld metals of Examples 1 to 12, since the content of each component and the amount of Cr and Nb precipitated in the electrolytic extraction residue of the raw material part are within the scope of the present invention, vTr55, which is an indicator of toughness, and temper embrittlement resistance Both ΔvTr55 which is an index of In particular, the weld metals of Examples 1 to 11 had contents of C, Cr, Mo, Nb, and V such that the parameter CP was 60 or less, and were excellent in resistance to temper embrittlement.

これに対して、比較例13は溶接金属のC含有量が不足しているため、靱性が低下した。一方、比較例14はC含有量が過剰なため、靱性が低下した。また、比較例15はSi含有量が過剰なため、靱性および耐焼戻し脆化特性が低下した。比較例16は溶接金属のMn含有量が不足しているため、靱性および耐焼戻し脆化特性が低下した。一方、比較例17はMn含有量が過剰なため、耐焼戻し脆化特性が著しく低下した。   On the other hand, in Comparative Example 13, the toughness decreased because the C content of the weld metal was insufficient. On the other hand, since the comparative example 14 had excessive C content, toughness fell. Moreover, since the Si content was excessive in Comparative Example 15, toughness and tempering embrittlement resistance were deteriorated. In Comparative Example 16, since the Mn content of the weld metal was insufficient, the toughness and the resistance to temper embrittlement deteriorated. On the other hand, in Comparative Example 17, the Mn content was excessive, and thus the tempering embrittlement resistance was significantly lowered.

比較例18はAl含有量が不足しているため、O含有量が過剰となって靱性が低下した。一方、比較例19は、Al含有量およびB含有量が過剰であるため靱性が低下し、さらに、B含有量が過剰であるため耐焼戻し脆化特性が低下した。   In Comparative Example 18, since the Al content was insufficient, the O content was excessive and the toughness was lowered. On the other hand, in Comparative Example 19, the Al content and the B content were excessive, so that the toughness was lowered, and further, the B content was excessive, the tempering embrittlement resistance was lowered.

比較例20は、Nb無添加のソリッドワイヤを使用したため、溶接金属のNb含有量が不足してCrを主成分とする粗大な炭化物が成長し、原質部の電解抽出残渣におけるCr析出量が本発明の範囲を超えた。その結果、比較例20は耐焼戻し脆化特性が著しく低下した。一方、Nbを過剰に添加されたソリッドワイヤを使用した比較例21は、靱性が低下した。比較例22はV含有量が過剰であるため、靱性が低下した。   In Comparative Example 20, since a solid wire containing no Nb was used, the Nb content of the weld metal was insufficient, and coarse carbides mainly composed of Cr grew. Beyond the scope of the present invention. As a result, in Comparative Example 20, the tempering embrittlement resistance was remarkably reduced. On the other hand, the comparative example 21 using the solid wire to which Nb was excessively added had reduced toughness. In Comparative Example 22, the toughness decreased because the V content was excessive.

比較例23は、B無添加のソリッドワイヤを使用したため、溶接金属のB含有量が不足してCrを主成分とする粗大な炭化物を抑制できず、原質部の電解抽出残渣におけるCr析出量が本発明の範囲を超えた。その結果、比較例23は耐焼戻し脆化特性が著しく低下した。一方、Bを過剰に添加されたソリッドワイヤを使用した比較例24は、靱性および耐焼戻し脆化特性が低下した。   In Comparative Example 23, since a B-free solid wire was used, the B content of the weld metal was insufficient, and coarse carbides mainly composed of Cr could not be suppressed. Exceeded the scope of the present invention. As a result, Comparative Example 23 significantly deteriorated the tempering embrittlement resistance. On the other hand, in Comparative Example 24 using the solid wire to which B was added excessively, the toughness and the resistance to temper embrittlement deteriorated.

本発明の実施例において使用する溶接母材(被溶接材)の形状を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the shape of the welding preform | base_material (to-be-welded material) used in the Example of this invention. 本発明の実施例における溶接金属およびその原質部を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the weld metal and its original part in the Example of this invention. 本発明の実施例におけるステップクーリング処理条件を説明するグラフである。It is a graph explaining the step cooling process conditions in the Example of this invention.

Claims (4)

サブマージアーク溶接によって形成される高強度Cr−Mo鋼の溶接金属において、
C:0.10〜0.15質量%、Si:0.10〜0.5質量%、Mn:0.5〜1.0質量%、Al:0.02〜0.05質量%、Cr:2.00〜3.25質量%、Mo:0.9〜1.2質量%、Nb:0.01〜0.03質量%、V:0.2〜0.7質量%、B:0.0002〜0.003質量%、O:0.030〜0.050質量%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、
溶接金属原質部のみから電解抽出により採取した残渣から得られるCr析出量が、前記溶接金属原質部に対して0.5質量%未満、Nb析出量が0.005質量%以上であることを特徴とする高強度Cr−Mo鋼の溶接金属。
In weld metal of high strength Cr-Mo steel formed by submerged arc welding,
C: 0.10 to 0.15 mass%, Si: 0.10 to 0.5 mass%, Mn: 0.5 to 1.0 mass%, Al: 0.02 to 0.05 mass%, Cr: 2.00-3.25% by mass, Mo: 0.9-1.2% by mass, Nb: 0.01-0.03% by mass, V: 0.2-0.7% by mass, B: 0.0. 0002 to 0.003 % by mass , O: 0.030 to 0.050% by mass, with the balance consisting of Fe and inevitable impurities,
The Cr precipitation amount obtained from the residue collected by electrolytic extraction only from the weld metal raw material part is less than 0.5% by mass and the Nb precipitation amount is 0.005% by mass or more with respect to the weld metal raw material part. High strength Cr-Mo steel weld metal characterized by
前記不可避的不純物として、Cu:0.20質量%未満、Ni:0.05質量%未満に規制されることを特徴とする請求項1に記載の高強度Cr−Mo鋼の溶接金属。   The weld metal of high-strength Cr-Mo steel according to claim 1, wherein the inevitable impurities are limited to Cu: less than 0.20 mass% and Ni: less than 0.05 mass%. 前記不可避的不純物として、PおよびSが各々0.012質量%未満に規制されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の高強度Cr−Mo鋼の溶接金属。   The weld metal of high-strength Cr-Mo steel according to claim 1 or 2, wherein P and S are regulated to be less than 0.012% by mass as the inevitable impurities. 下記式(1)で算出されるパラメータCPが、60以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項3に記載の高強度Cr−Mo鋼の溶接金属。
CP=1000×[C]×[Nb]/([Cr]/52+[Mo]/96+[Nb]/93+[V]/51) ・・・式(1)
(式(1)中において[ ]で表した要素は、[ ]内に記載された前記高強度Cr−Mo鋼の溶接金属における各成分の含有量(質量%)とする。)
The weld metal of high-strength Cr—Mo steel according to claim 1, wherein a parameter CP calculated by the following formula (1) is 60 or less.
CP = 1000 × [C] × [Nb] / ([Cr] / 52 + [Mo] / 96 + [Nb] / 93 + [V] / 51) Formula (1)
(In formula (1), the element represented by [] is the content (% by mass) of each component in the weld metal of the high-strength Cr—Mo steel described in []).
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