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JP2019173122A - Weld joint - Google Patents

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JP2019173122A
JP2019173122A JP2018064579A JP2018064579A JP2019173122A JP 2019173122 A JP2019173122 A JP 2019173122A JP 2018064579 A JP2018064579 A JP 2018064579A JP 2018064579 A JP2018064579 A JP 2018064579A JP 2019173122 A JP2019173122 A JP 2019173122A
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JP
Japan
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content
less
creep
welding
strength
Prior art date
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Pending
Application number
JP2018064579A
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Japanese (ja)
Inventor
友彰 浜口
Tomoaki HAMAGUCHI
友彰 浜口
平田 弘征
Hiromasa Hirata
弘征 平田
佳奈 浄▲徳▼
Kana Jotoku
佳奈 浄▲徳▼
克樹 田中
Katsuki Tanaka
克樹 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

To provide a weld joint of an austenitic heat resistant alloy excellent in both of creep breaking strength and stress relaxation cracking resistance.SOLUTION: There is provided a weld joint having a chemical composition containing a base material of, by mass%, C≤0.009%, Si≤2.0%, Mn≤3.0%, P≤0.040%, S≤0.0100%, O≤0.01%, Cr:25.0-38.0%, Ni:40.0-60.0%, W:3.0-10.0%, Ti:0.01-1.20%, N≤0.020%, Al≤0.30%, B:0.0001-0.01%, Zr:0.0001-0.50%, Ca:0-0.010%, Mg:0-0.050%, REM:0-0.100%, Co:0-1.0%, Cu:0-1.0%, Mo:0-1.0%, V:0-0.5%, Nb:0-0.5% and the balance:Fe with impurities, and a weld metal of C≤0.15%, Si≤2.0%, Mn≤3.0%, P≤0.040%, S≤0.0100%, O≤0.01%, Cr:18.0-38.0%, Ti:0.01-2.50%, N≤0.020%, Al≤2.0%, Fe≤15.0%, B:0.0001-0.01%, Zr:0.0001-0.50%, W:0.01-10.0%, Co:0.5-25.0%, Ca:0-0.010%, Mg:0-0.050%, REM:0-0.100%, Cu:0-1.0%, Mo:0-12.0%, V:0-0.5%, Nb:0-2.5%, and the balance:Ni with impurities.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、溶接継手に係り、特に、オーステナイト系耐熱合金の溶接継手に関する。   The present invention relates to a welded joint, and more particularly to a welded joint of an austenitic heat-resistant alloy.

近年、環境負荷軽減の観点から発電用ボイラなどでは運転条件の高温・高圧化が世界的規模で進められており、過熱器管および再熱器管の材料として使用されるオーステナイト系耐熱合金には、より優れたクリープ破断強度を有することが求められている。   In recent years, high-temperature and high-pressure operating conditions have been promoted on a global scale in power generation boilers and the like from the viewpoint of reducing environmental impact, and austenitic heat-resistant alloys used as materials for superheater tubes and reheater tubes Therefore, it is required to have a better creep rupture strength.

このような技術的背景のもと、種々のオーステナイト系耐熱合金に関する技術が提案されている。例えば、特許文献1には、表面加工を施して330HV以上となる塑性加工硬化層を表面に形成させた後、その硬化した表面部分に対して、十分な再結晶を生じさせるとともに再結晶粒内または粒界にCr炭化物を分散して析出させるための局部的な加熱処理を施して、耐粒界腐食性と耐応力腐食割れ性を高めた、オーステナイト系合金構造物とその製造法が開示されている。   Based on such a technical background, technologies relating to various austenitic heat-resistant alloys have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses that after surface processing is performed to form a plastic working hardened layer having a surface temperature of 330 HV or higher on the surface, sufficient recrystallization is generated on the hardened surface portion and the inside of the recrystallized grains. Also disclosed is an austenitic alloy structure that has been subjected to localized heat treatment for dispersing and precipitating Cr carbide at the grain boundaries to enhance the intergranular corrosion resistance and stress corrosion cracking resistance, and a method for producing the same. ing.

また、特許文献2には、結晶粒の微細化を行うとともに、結晶粒界に析出するSを抑制することにより、熱間加工性を向上させた、高Ni、高Crステンレス鋼が開示されている。特許文献3には、Ni基合金製品が提案されている。このNi基合金製品は、Wを活用して高温強度を高めるとともに、有効B量を管理することにより、熱間加工性を改善するとともに溶接割れを防止した、特に大型製品として好適なオーステナイト系耐熱合金製品である。   Patent Document 2 discloses a high Ni, high Cr stainless steel that has improved hot workability by minimizing crystal grains and suppressing S precipitated in the crystal grain boundaries. Yes. Patent Document 3 proposes a Ni-based alloy product. This Ni-based alloy product uses W to increase the high-temperature strength and manage the amount of effective B, thereby improving hot workability and preventing weld cracking. It is an alloy product.

さらに、特許文献4には、Cr、TiとZrの活用によりα−Cr相を強化相としてクリープ強度を高めた、オーステナイト系耐熱合金ならびに、その合金からなる耐熱耐圧部材およびその製造方法が提案されている。特許文献5には、多量のWを含有させるとともにAlとTiとを活用して、固溶強化とγ’相の析出強化によって強度を高めた、Ni基耐熱合金が提案されている。   Further, Patent Document 4 proposes an austenitic heat-resistant alloy that uses the α-Cr phase as a strengthening phase by utilizing Cr, Ti, and Zr to increase the creep strength, a heat-resistant pressure-resistant member made of the alloy, and a method for manufacturing the same. ing. Patent Document 5 proposes a Ni-base heat-resistant alloy that contains a large amount of W and uses Al and Ti to increase the strength by solid solution strengthening and precipitation strengthening of the γ 'phase.

そして、特許文献6および7には、熱間加工時の割れ性に優れ、厚肉、大型高温部材として好適に用いることのできる、オーステナイト系耐熱合金部材が提案されている。特許文献8には、HAZの液化割れおよびHAZの脆化割れをともに防止できるとともに、溶接施工中に発生する溶接作業性に起因した欠陥も防止でき、さらに、高温でのクリープ強度にも優れるオーステナイト系耐熱合金が提案されている。   Patent Documents 6 and 7 propose austenitic heat-resistant alloy members that are excellent in cracking during hot working and can be suitably used as thick, large-sized high-temperature members. Patent Document 8 discloses that austenite that can prevent both HAZ liquefaction cracking and HAZ embrittlement cracking, can also prevent defects caused by welding workability that occurs during welding work, and has excellent creep strength at high temperatures. Based heat resistant alloys have been proposed.

また、これらのオーステナイト系耐熱合金を構造物として使用する場合、溶接により組み立てるのが一般的である。溶接により組み立てる際に使用するオーステナイト系耐熱合金用溶接材料として、AWS A5.14−2005 ER NiCrCoMo−1が知られている。   Moreover, when using these austenitic heat-resistant alloys as a structure, it is common to assemble by welding. AWS A5.14-2005ER NiCrCoMo-1 is known as a welding material for austenitic heat-resistant alloys used when assembling by welding.

さらに、特許文献9〜12には、種々のオーステナイト系耐熱合金用溶接材料が提案されている。   Furthermore, Patent Documents 9 to 12 propose various welding materials for austenitic heat-resistant alloys.

特許文献9には、高強度を有する酸化物分散強化型合金と耐熱合金との溶接に使用される溶接材料であって、Mo、Nbなどの固溶強化元素を積極的に含有させることにより、強度向上を図った、酸化物分散強化型合金用溶接材料が提案されている。   Patent Document 9 describes a welding material used for welding an oxide dispersion strengthened alloy having high strength and a heat-resistant alloy, and by actively containing a solid solution strengthening element such as Mo and Nb, There has been proposed a welding material for oxide dispersion-strengthened alloys that has improved strength.

特許文献10には、MoおよびWによる固溶強化ならびにAlおよびTiによる析出強化硬化を活用して高強度化を図った、オーステナイト系耐熱合金用溶接材料が提案されている。特許文献11には、NbとWを含有させて、溶接時の凝固割れとクリープ強度の両立を図った、オーステナイト系耐熱合金用溶接材料が提案されている。   Patent Document 10 proposes a welding material for an austenitic heat-resistant alloy that uses solid solution strengthening with Mo and W and precipitation strengthening hardening with Al and Ti to increase the strength. Patent Document 11 proposes a welding material for an austenitic heat-resistant alloy that contains Nb and W to achieve both solidification cracking during welding and creep strength.

特許文献12では、溶接時に優れた耐高温割れ性を有するNi基耐熱合金用溶接材料と、それを用いてなる溶接中の耐高温割れ性、高温での長時間使用中の耐応力緩和割れ性、および良好なクリープ強度を有する溶接金属、および降温強度に優れたNi基耐熱合金の母材とからなる溶接継手を提供している。   In Patent Document 12, a Ni-base heat-resistant alloy welding material having excellent hot crack resistance during welding, hot crack resistance during welding using the same, and stress relaxation crack resistance during long-term use at high temperatures. And a weld joint comprising a weld metal having a good creep strength and a base material of a Ni-base heat-resistant alloy having an excellent temperature drop strength.

特開2000−265249号公報JP 2000-265249 A 特開2002−80942号公報JP 2002-80942 A 特開2011−63838号公報JP 2011-63838 A 国際公開第2009/154161号International Publication No. 2009/154161 国際公開第2010/038826号International Publication No. 2010/038826 特開2014−34725号公報JP 2014-34725 A 特開2014−145109号公報JP 2014-145109 A 特開2010−150593号公報JP 2010-150593 A 特開平10−193174号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-193174 国際公開第2010/013565号International Publication No. 2010/013565 特開2008−207242号公報JP 2008-207242 A 特開2013−94827号公報JP 2013-94827 A

過熱器管および再熱器管の材料として使用されるオーステナイト系耐熱合金には、より優れたクリープ破断強度を有するとともに、溶接後熱処理時または使用時に問題となる応力緩和割れを回避できる優れた耐応力緩和割れ性を有することも求められる。一般に、より優れたクリープ破断強度および耐応力緩和割れ性の両方を得ることは困難であり、特許文献1〜12のいずれにおいても、上述の課題解決には至っておらず、改善の余地が残されている。   Austenitic heat-resistant alloys used as materials for superheater tubes and reheater tubes have superior creep rupture strength and excellent resistance to stress relaxation cracking during heat treatment after use or during use. It is also required to have stress relaxation cracking properties. In general, it is difficult to obtain both superior creep rupture strength and stress relaxation crack resistance. In any of Patent Documents 1 to 12, the above-mentioned problems have not been solved, and there remains room for improvement. ing.

本発明は上記の問題を解決し、クリープ破断強度および耐応力緩和割れ性の両方に優れたオーステナイト系耐熱合金の溶接継手を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a welded joint of an austenitic heat-resistant alloy that is excellent in both creep rupture strength and stress relaxation crack resistance.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、下記の溶接継手を要旨とする。   This invention is made | formed in order to solve said subject, and makes a summary the following welded joint.

(1)化学組成が、質量%で、
C:0.009%以下、
Si:2.0%以下、
Mn:3.0%以下、
P:0.040%以下、
S:0.0100%以下、
O:0.01%以下、
Cr:25.0〜38.0%、
Ni:40.0〜60.0%、
W:3.0〜10.0%、
Ti:0.01〜1.20%、
N:0.020%以下、
Al:0.30%以下、
B:0.0001〜0.01%、
Zr:0.0001〜0.50%、
Ca:0〜0.010%、
Mg:0〜0.050%、
REM:0〜0.100%、
Co:0〜1.0%、
Cu:0〜1.0%、
Mo:0〜1.0%、
V:0〜0.5%、
Nb:0〜0.5%、
残部:Feおよび不純物である母材と、
化学組成が、質量%で、
C:0.15%以下、
Si:2.0%以下、
Mn:3.0%以下、
P:0.040%以下、
S:0.0100%以下、
O:0.01%以下、
Cr:18.0〜38.0%、
Ti:0.01〜2.50%、
N:0.020%以下、
Al:2.0%以下、
Fe:15.0%以下、
B:0.0001〜0.01%、
Zr:0.0001〜0.50%、
W:0.01〜10.0%、
Co:0.5〜25.0%、
Ca:0〜0.010%、
Mg:0〜0.050%、
REM:0〜0.100%、
Cu:0〜1.0%、
Mo:0〜12.0%、
V:0〜0.5%、
Nb:0〜2.5%、
残部:Niおよび不純物である溶接金属と、を含む、
溶接継手。
(1) The chemical composition is mass%,
C: 0.009% or less,
Si: 2.0% or less,
Mn: 3.0% or less,
P: 0.040% or less,
S: 0.0100% or less,
O: 0.01% or less,
Cr: 25.0-38.0%,
Ni: 40.0-60.0%,
W: 3.0 to 10.0%
Ti: 0.01-1.20%,
N: 0.020% or less,
Al: 0.30% or less,
B: 0.0001 to 0.01%
Zr: 0.0001 to 0.50%,
Ca: 0 to 0.010%,
Mg: 0 to 0.050%,
REM: 0 to 0.100%,
Co: 0 to 1.0%,
Cu: 0 to 1.0%
Mo: 0 to 1.0%,
V: 0 to 0.5%
Nb: 0 to 0.5%,
The balance: a base material that is Fe and impurities,
Chemical composition is mass%,
C: 0.15% or less,
Si: 2.0% or less,
Mn: 3.0% or less,
P: 0.040% or less,
S: 0.0100% or less,
O: 0.01% or less,
Cr: 18.0 to 38.0%,
Ti: 0.01-2.50%,
N: 0.020% or less,
Al: 2.0% or less,
Fe: 15.0% or less,
B: 0.0001 to 0.01%
Zr: 0.0001 to 0.50%,
W: 0.01 to 10.0%,
Co: 0.5-25.0%
Ca: 0 to 0.010%,
Mg: 0 to 0.050%,
REM: 0 to 0.100%,
Cu: 0 to 1.0%
Mo: 0 to 12.0%,
V: 0 to 0.5%
Nb: 0 to 2.5%,
Balance: including weld metal that is Ni and impurities,
Welded joints.

(2)前記母材の化学組成が、質量%で、
Ca:0.0001〜0.010%、
Mg:0.0001〜0.050%、および
REM:0.0001〜0.10%、
から選択される1種以上を含有する、
上記(1)に記載の溶接継手。
(2) The chemical composition of the base material is mass%,
Ca: 0.0001 to 0.010%,
Mg: 0.0001 to 0.050%, and REM: 0.0001 to 0.10%,
Containing one or more selected from
The welded joint according to (1) above.

(3)前記母材の化学組成が、質量%で、
Co:0.01〜1.0%、
Cu:0.01〜1.0%、
Mo:0.01〜1.0%、
V:0.01〜0.5%、および
Nb:0.01〜0.5%、
から選択される1種以上を含有する、
上記(1)または(2)に記載の溶接継手。
(3) The chemical composition of the base material is mass%,
Co: 0.01 to 1.0%
Cu: 0.01 to 1.0%,
Mo: 0.01 to 1.0%,
V: 0.01 to 0.5%, and Nb: 0.01 to 0.5%,
Containing one or more selected from
The welded joint according to (1) or (2) above.

(4)前記母材の化学組成が、質量%で、
C:0.0001〜0.009%、
を含有する、
上記(1)から(3)までのいずれかに記載の溶接継手。
(4) The chemical composition of the base material is mass%,
C: 0.0001 to 0.009%,
Containing
The weld joint according to any one of (1) to (3) above.

本発明のオーステナイト系耐熱合金の溶接継手は、耐応力緩和割れ性と長時間クリープ破断強度との両方に優れる。   The welded joint of the austenitic heat-resistant alloy of the present invention is excellent in both stress relaxation crack resistance and long-term creep rupture strength.

本発明者らは前記した課題を解決するために、オーステナイト系耐熱合金の耐応力緩和割れ性とクリープ破断特性とを詳細に調査した結果、以下の知見を得るに至った。   In order to solve the above-described problems, the present inventors have investigated in detail the stress relaxation crack resistance and creep rupture characteristics of an austenitic heat resistant alloy, and as a result, have obtained the following knowledge.

一般的に、優れたクリープ破断強度を得るためには、所定量以上のCを含有させることにより、粒界の析出強化を行う必要があると考えられている。しかしながら、多量のCを含有させると、炭化物による粒内析出強化に伴い粒界弱化が生じることとなり、応力緩和割れが生じる原因となる。すなわち、耐応力緩和割れ性とクリープ破断特性との間には、いわゆるトレードオフの関係が存在することとなる。   In general, in order to obtain excellent creep rupture strength, it is considered that precipitation strengthening of grain boundaries needs to be performed by containing a predetermined amount or more of C. However, when a large amount of C is contained, grain boundary weakening occurs with intragranular precipitation strengthening due to carbide, which causes stress relaxation cracking. That is, a so-called trade-off relationship exists between the stress relaxation cracking resistance and the creep rupture property.

そこで、本発明者らが上記の問題を解決するために検討した結果、α−Cr相およびNiTiといった析出物を活用することにより、C含有量を低減したとしても優れたクリープ破断強度を確保することが可能になることを見出した。そして、C含有量を低減することにより、炭化物の粒内析出強化によって相対的に発生する粒界弱化が抑制され、耐応力緩和割れ性を向上させることが可能になる。 Therefore, as a result of studies conducted by the present inventors to solve the above-mentioned problems, excellent creep rupture strength is obtained even when the C content is reduced by utilizing precipitates such as α-Cr phase and Ni 3 Ti. It was found that it would be possible to secure. And by reducing C content, the grain boundary weakening which generate | occur | produces relatively by the intragranular precipitation strengthening of a carbide | carbonized_material is suppressed, and it becomes possible to improve stress relaxation cracking resistance.

本発明は上記知見に基づいてなされたものである。本発明に係る溶接継手は、以下に説明する化学組成を有する母材と溶接金属とからなる。以下、本発明の各要件について詳しく説明する。   The present invention has been made based on the above findings. The welded joint according to the present invention includes a base material having a chemical composition described below and a weld metal. Hereinafter, each requirement of the present invention will be described in detail.

1.母材の化学組成
各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「%」は、「質量%」を意味する。
1. Chemical composition of base material The reasons for limitation of each element are as follows. In the following description, “%” for the content means “% by mass”.

C:0.009%以下
Cは、一般的には、オーステナイトを安定にするとともに粒界に微細な炭化物を形成し、高温でのクリープ破断強度を向上させる元素であることが知られている。しかしながら、本発明においては、C含有量が過剰になると耐応力緩和割れ性の低下を招く。このため、C含有量は0.009%以下とする。C含有量は0.008%以下であるのが好ましく、0.005%以下であるのがより好ましい。
C: 0.009% or less C is generally known to be an element that stabilizes austenite, forms fine carbides at grain boundaries, and improves creep rupture strength at high temperatures. However, in the present invention, when the C content is excessive, the stress relaxation cracking resistance is lowered. For this reason, C content shall be 0.009% or less. The C content is preferably 0.008% or less, and more preferably 0.005% or less.

なお、C含有量について特に下限を設ける必要はないが、極端な低減は製造コストの上昇を招く。そのため、C含有量は0.0001%以上であるのが好ましく、0.0005%以上であるのがより好ましく、0.0008%以上であるのがさらに好ましい。   In addition, although it is not necessary to set a minimum in particular about C content, an extreme reduction causes the raise of manufacturing cost. Therefore, the C content is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0005% or more, and further preferably 0.0008% or more.

Si:2.0%以下
Siは、脱酸作用を有するとともに、高温での耐食性および耐酸化性の向上に有効な元素である。しかしながら、Siが過剰に含有された場合にはオーステナイトの安定性が低下して、靱性およびクリープ破断強度の低下を招く。そのため、Si含有量は2.0%以下とする。Si含有量は1.5%以下であるのが好ましく、1.0%以下であるのがより好ましく、0.5%以下であるのがさらに好ましい。
Si: 2.0% or less Si is an element that has a deoxidizing action and is effective in improving corrosion resistance and oxidation resistance at high temperatures. However, when Si is contained excessively, the stability of austenite is lowered, and the toughness and the creep rupture strength are lowered. Therefore, the Si content is 2.0% or less. The Si content is preferably 1.5% or less, more preferably 1.0% or less, and even more preferably 0.5% or less.

なお、Si含有量について特に下限を設ける必要はない。しかし、Si含有量を極端に低減すると、脱酸効果が十分に得られず合金の清浄度が大きくなって清浄性が劣化する。また、高温での耐食性および耐酸化性の向上効果も得難くなり、製造コストも大きく上昇する。そのため、Si含有量は0.02%以上とするのが好ましく、0.05%以上とするのがより好ましい。   In addition, it is not necessary to provide a lower limit for the Si content. However, when the Si content is extremely reduced, a sufficient deoxidation effect cannot be obtained, and the cleanliness of the alloy increases and the cleanliness deteriorates. In addition, it becomes difficult to obtain the effect of improving the corrosion resistance and oxidation resistance at high temperatures, and the manufacturing cost is greatly increased. Therefore, the Si content is preferably 0.02% or more, and more preferably 0.05% or more.

Mn:3.0%以下
Mnは、Siと同様、脱酸作用を有するだけでなく、オーステナイトの安定化にも寄与する元素である。しかしながら、Mn含有量が過剰になると脆化を招き、さらに、靱性およびクリープ延性の低下も生じる。そのため、Mn含有量は3.0%以下とする。Mn含有量は2.8%以下であるのが好ましく、2.5%以下であるのがより好ましい。
Mn: 3.0% or less Mn is an element that not only has a deoxidizing action, but also contributes to stabilization of austenite, like Si. However, when the Mn content is excessive, embrittlement is caused, and further, toughness and creep ductility are reduced. Therefore, the Mn content is 3.0% or less. The Mn content is preferably 2.8% or less, and more preferably 2.5% or less.

なお、Mn含有量についても特に下限を設ける必要はない。しかし、Mn含有量を極端に低減すると、脱酸効果が十分に得られず合金の清浄性を劣化させる。また、熱間加工性が劣化するだけでなく、オーステナイト安定化効果が得難くなり、製造コストも大きく上昇する。そのため、Mn含有量は0.005%以上とするのが好ましく、0.010%以上とするのがより好ましい。   In addition, it is not necessary to provide a lower limit for the Mn content. However, if the Mn content is extremely reduced, the deoxidation effect cannot be obtained sufficiently and the cleanliness of the alloy is deteriorated. Moreover, not only the hot workability is deteriorated but also the austenite stabilizing effect is difficult to obtain, and the manufacturing cost is greatly increased. Therefore, the Mn content is preferably 0.005% or more, and more preferably 0.010% or more.

P:0.040%以下
Pは、不純物として合金中に含有され、多量に含まれる場合には、熱間加工性および溶接性を著しく低下させ、さらに、長時間使用後のクリープ延性も低下させる。そのため、P含有量は0.040%以下とする。P含有量は0.030%以下であるのが好ましく、0.020%以下であるのがより好ましい。
P: 0.040% or less P is contained in the alloy as an impurity. When P is contained in a large amount, P significantly reduces hot workability and weldability, and further reduces creep ductility after long-term use. . Therefore, the P content is 0.040% or less. The P content is preferably 0.030% or less, and more preferably 0.020% or less.

なお、Pの含有量は可能な限り低減することが好ましいが、極度の低減は製造コストの増大を招く。そのため、P含有量は0.0005%以上とするのが好ましく、0.0008%以上とするのがより好ましい。   Although the P content is preferably reduced as much as possible, the extreme reduction leads to an increase in manufacturing cost. Therefore, the P content is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.0008% or more.

S:0.0100%以下
Sは、Pと同様に不純物として合金中に含まれ、多量に含まれる場合には、熱間加工性および溶接性を著しく低下させ、さらに、長時間のクリープ延性も低下させる。そのため、S含有量は0.0100%以下とする。S含有量は0.0080%以下であるのが好ましく、0.0050%以下であるのがより好ましい。なお、S含有量は可能な限り低減することが好ましい。
S: 0.0100% or less S is contained in the alloy as an impurity in the same manner as P. When S is contained in a large amount, the hot workability and weldability are remarkably deteriorated, and the creep ductility for a long time is also reduced. Reduce. Therefore, the S content is 0.0100% or less. The S content is preferably 0.0080% or less, and more preferably 0.0050% or less. In addition, it is preferable to reduce S content as much as possible.

O:0.01%以下
O(酸素)は、不純物として合金中に含まれ、その含有量が過剰になると熱間加工性が低下し、さらに靱性および延性の劣化を招く。このため、O含有量は0.01%以下とする。O含有量は0.008%以下であるのが好ましく、0.005%以下であるのがより好ましい。
O: 0.01% or less O (oxygen) is contained as an impurity in the alloy, and when its content is excessive, hot workability is lowered, and further, toughness and ductility are deteriorated. For this reason, the O content is set to 0.01% or less. The O content is preferably 0.008% or less, and more preferably 0.005% or less.

なお、O含有量について特に下限を設ける必要はないが、極端な低減は製造コストの上昇を招く。そのため、O含有量は0.0005%以上とするのが好ましく、0.0008%以上とするのがより好ましい。   In addition, although it is not necessary to set a minimum in particular about O content, an extreme reduction causes the raise of manufacturing cost. Therefore, the O content is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.0008% or more.

Cr:25.0〜38.0%
Crは、高温での耐酸化性および耐食性の確保のために必須の元素である。また、α−Cr相として析出し、クリープ破断強度の向上にも寄与する。上記の効果を得るためには、Cr含有量を25.0%以上とする必要がある。しかしながら、Cr含有量が38.0%を超えると、高温でのオーステナイトの安定性が劣化してクリープ破断強度の低下を招く。したがって、Cr含有量は25.0〜38.0%とする。Cr含有量は25.5%以上であるのが好ましく、26.0%以上であるのがより好ましい。また、Cr含有量は37.5%以下であるのが好ましく、37.0%以下であるのがより好ましい。
Cr: 25.0-38.0%
Cr is an essential element for securing oxidation resistance and corrosion resistance at high temperatures. Moreover, it precipitates as an α-Cr phase and contributes to improvement of creep rupture strength. In order to acquire said effect, it is necessary to make Cr content 25.0% or more. However, if the Cr content exceeds 38.0%, the stability of austenite at a high temperature deteriorates and the creep rupture strength decreases. Therefore, the Cr content is 25.0 to 38.0%. The Cr content is preferably 25.5% or more, and more preferably 26.0% or more. Moreover, it is preferable that Cr content is 37.5% or less, and it is more preferable that it is 37.0% or less.

Ni:40.0〜60.0%
Niは、オーステナイトを得るために有効な元素であり、長時間使用時の組織安定性を確保するために必須の元素である。また、NiTiとして析出し、クリープ破断強度の向上にも寄与する。上述のCr含有量の範囲において、上記したNiの効果を十分に得るためには、Ni含有量を40.0%以上とする必要がある。しかしながら、Niは高価な元素であり、多量に含有させるとコストの増大を招く。したがって、Ni含有量は40.0〜60.0%とする。Ni含有量は41.0%以上であるのが好ましく、42.0%以上であるのがより好ましい。また、Ni含有量は58.0%以下であるのが好ましく、56.0%以下であるのがより好ましい。
Ni: 40.0-60.0%
Ni is an effective element for obtaining austenite, and is an essential element for ensuring the structural stability when used for a long time. Moreover, it precipitates as Ni 3 Ti and contributes to the improvement of creep rupture strength. In order to obtain the above-described effect of Ni sufficiently within the above Cr content range, the Ni content needs to be 40.0% or more. However, Ni is an expensive element, and if it is contained in a large amount, the cost increases. Therefore, the Ni content is 40.0 to 60.0%. The Ni content is preferably 41.0% or more, and more preferably 42.0% or more. Moreover, it is preferable that Ni content is 58.0% or less, and it is more preferable that it is 56.0% or less.

W:3.0〜10.0%
Wは、マトリックスに固溶して高温でのクリープ破断強度の向上に大きく寄与する元素である。その効果を十分に発揮させるためには、W含有量を3.0%以上とする必要がある。しかしながら、Wを過剰に含有させても効果は飽和し、かえってクリープ破断強度を低下させる。さらに、Wは高価な元素であるため、過剰に含有させるとコストの増大を招く。したがって、W含有量は3.0〜10.0%とする。W含有量は3.5%以上であるのが好ましく、4.0%以上であるのがより好ましい。また、W含有量は9.5%以下であるのが好ましく、9.0%以下であるのがより好ましい。
W: 3.0 to 10.0%
W is an element that contributes greatly to the improvement in creep rupture strength at high temperatures by dissolving in the matrix. In order to exhibit the effect sufficiently, the W content needs to be 3.0% or more. However, even if W is contained excessively, the effect is saturated and the creep rupture strength is lowered. Furthermore, since W is an expensive element, if it is excessively contained, the cost increases. Therefore, the W content is 3.0 to 10.0%. The W content is preferably 3.5% or more, and more preferably 4.0% or more. Moreover, it is preferable that W content is 9.5% or less, and it is more preferable that it is 9.0% or less.

Ti:0.01〜1.20%
Tiは、NiTiとして粒内に析出し、高温でのクリープ破断強度に寄与する。その効果を得るためには、Ti含有量を0.01%以上とする必要がある。しかしながら、Ti含有量が過剰になるとNiTiとして多量に析出し、クリープ延性および靱性の低下を招く。したがって、Ti含有量は0.01〜1.20%とする。Ti含有量は0.03%以上であるのが好ましく、0.05%以上であるのがより好ましい。また、Ti含有量は1.00%以下であるのが好ましく、0.80%以下であるのがより好ましい。
Ti: 0.01 to 1.20%
Ti precipitates in the grains as Ni 3 Ti and contributes to the creep rupture strength at high temperatures. In order to obtain the effect, the Ti content needs to be 0.01% or more. However, when the Ti content is excessive, a large amount of Ni 3 Ti precipitates, resulting in a decrease in creep ductility and toughness. Therefore, the Ti content is set to 0.01 to 1.20%. The Ti content is preferably 0.03% or more, and more preferably 0.05% or more. Further, the Ti content is preferably 1.00% or less, and more preferably 0.80% or less.

N:0.020%以下
Nは、オーステナイトを安定にするのに有効な元素であるものの、過剰に含有されると、高温での使用中に多量の微細窒化物が粒内に析出してクリープ延性および靱性の低下を招く。そのため、N含有量は0.020%以下とする。N含有量は0.018%以下であるのが好ましく、0.015%以下であるのがより好ましい。
N: 0.020% or less N is an element effective for stabilizing austenite. However, if it is excessively contained, a large amount of fine nitride precipitates in the grains during use at high temperatures and creeps. It causes a reduction in ductility and toughness. Therefore, the N content is 0.020% or less. The N content is preferably 0.018% or less, and more preferably 0.015% or less.

なお、N含有量について特に下限を設ける必要はない。しかし、N含有量を極端に低減すると、オーステナイトを安定にする効果が得難くなるだけでなく、製造コストも大きく増加する。そのため、N含有量は0.0005%以上とするのが好ましく、0.0008%以上とするのがより好ましい。   In addition, it is not necessary to provide a lower limit for the N content. However, when the N content is extremely reduced, not only is the effect of stabilizing austenite difficult to obtain, but the manufacturing cost is also greatly increased. Therefore, the N content is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.0008% or more.

Al:0.30%以下
Alは、脱酸作用を有する元素である。しかしながら、Al含有量が過剰になると合金の清浄性が著しく劣化して、熱間加工性および延性が低下する。そのため、Al含有量は0.30%以下とする。Al含有量は0.20%以下であるのが好ましく、0.10%以下であるのがより好ましい。
Al: 0.30% or less Al is an element having a deoxidizing action. However, when the Al content is excessive, the cleanliness of the alloy is remarkably deteriorated and hot workability and ductility are lowered. Therefore, the Al content is set to 0.30% or less. The Al content is preferably 0.20% or less, and more preferably 0.10% or less.

なお、Alの含有量について特に下限を設ける必要はない。しかし、Al含有量を極端に低減すると、脱酸効果が十分に得られず合金の清浄性を逆に劣化させるとともに、製造コストの上昇を招く。そのため、Al含有量は0.0005%以上とするのが好ましい。Alの脱酸効果を安定して得るとともに、良好な清浄性を確保するためには、Al含有量は0.001%以上とするのがより好ましい。   In addition, it is not necessary to provide a lower limit for the Al content. However, if the Al content is extremely reduced, the deoxidation effect cannot be sufficiently obtained, and the cleanliness of the alloy is deteriorated, and the manufacturing cost is increased. Therefore, the Al content is preferably 0.0005% or more. In order to obtain the deoxidation effect of Al stably and to ensure good cleanliness, the Al content is more preferably 0.001% or more.

B:0.0001〜0.01%
Bは、高温での使用中に粒界に偏析して粒界を強化するとともに粒界炭化物を微細分散させることにより、クリープ破断強度を向上させるのに必要な元素である。加えて、耐応力緩和割れ性の向上にも寄与する。これらの効果を得るためにはB含有量を0.0001%以上とする必要がある。しかしながら、B含有量が過剰になると、溶接性が劣化することに加えて、熱間加工性が劣化する。したがって、B含有量は0.0001〜0.01%とする。B含有量は0.0005%以上であるのが好ましく、0.001%以上であるのがより好ましい。また、B含有量は0.008%以下であるのが好ましく、0.006%以下であるのがより好ましい。
B: 0.0001 to 0.01%
B is an element necessary for improving the creep rupture strength by segregating at the grain boundary during use at a high temperature to strengthen the grain boundary and finely dispersing the grain boundary carbide. In addition, it contributes to improvement of stress relaxation crack resistance. In order to obtain these effects, the B content needs to be 0.0001% or more. However, when the B content is excessive, in addition to deterioration of weldability, hot workability is deteriorated. Therefore, the B content is set to 0.0001 to 0.01%. The B content is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.001% or more. Further, the B content is preferably 0.008% or less, and more preferably 0.006% or less.

Zr:0.0001〜0.50%
Zrは、クリープ破断強度を向上させる作用を有する。すなわち、Zrは、粒界強化元素であり、高温でのクリープ破断強度向上に寄与し、さらに、クリープ延性の向上にも寄与する。この効果を得るためにはZr含有量を0.0001%以上とする必要がある。しかしながら、Zr含有量が0.50%を超えると熱間加工性が低下する。したがって、Zr含有量は0.0001〜0.50%とする。Zr含有量は0.01%以上であるのが好ましく、0.40%以下であるのが好ましい。
Zr: 0.0001 to 0.50%
Zr has the effect of improving the creep rupture strength. That is, Zr is a grain boundary strengthening element and contributes to the improvement of creep rupture strength at high temperatures, and further contributes to the improvement of creep ductility. In order to obtain this effect, the Zr content needs to be 0.0001% or more. However, when the Zr content exceeds 0.50%, the hot workability decreases. Therefore, the Zr content is set to 0.0001 to 0.50%. The Zr content is preferably 0.01% or more, and preferably 0.40% or less.

Ca:0〜0.010%
Caは、Sと化合物を形成してマトリックス中のS量を低減し、熱間加工性を改善する効果を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ca含有量が過剰になると、Oと結合して、清浄性を著しく低下させ、かえって熱間加工性を劣化させる。したがって、Ca含有量は0.010%以下とする。Ca含有量は0.0080%以下であるのが好ましい。なお、上記の効果を得たい場合は、Ca含有量は0.0001%以上とするのが好ましく、0.0002%以上とするのがより好ましく、0.0003%以上とするのがさらに好ましい。
Ca: 0 to 0.010%
Ca has the effect of forming a compound with S to reduce the amount of S in the matrix and improving hot workability, so Ca may be contained as necessary. However, when the Ca content is excessive, it combines with O to significantly reduce the cleanliness and, on the contrary, deteriorate the hot workability. Therefore, the Ca content is 0.010% or less. The Ca content is preferably 0.0080% or less. In order to obtain the above effect, the Ca content is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0002% or more, and further preferably 0.0003% or more.

Mg:0〜0.050%
Mgは、Caと同様にSと化合物を形成してマトリックス中のS量を低減し、熱間加工性を改善する効果を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Mg含有量が過剰になると、Oと結合して、清浄性を著しく低下させ、かえって熱間加工性を劣化させる。したがって、Mg含有量は0.050%以下とする。Mg含有量は0.045%以下であるのが好ましい。なお、上記の効果を得たい場合は、Mg含有量を0.0001%以上とするのが好ましく、0.0002%以上とするのがより好ましく、0.0003%以上とするのがさらに好ましい。
Mg: 0 to 0.050%
Since Mg has the effect of forming a compound with S in the same manner as Ca to reduce the amount of S in the matrix and improving hot workability, it may be included as necessary. However, when the Mg content is excessive, it combines with O to significantly reduce cleanliness and, on the contrary, deteriorate hot workability. Therefore, the Mg content is 0.050% or less. The Mg content is preferably 0.045% or less. In order to obtain the above effect, the Mg content is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0002% or more, and further preferably 0.0003% or more.

REM:0〜0.100%
REMは、Caと同様にSと化合物を形成してマトリックス中のS量を低減し、熱間加工性を改善する効果を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、REM含有量が過剰になると、Oと結合して、清浄性を著しく低下させ、かえって熱間加工性を劣化させる。したがって、REM含有量は0.100%以下とする。REM含有量は0.080%以下であるのが好ましい。なお、上記の効果を得たい場合は、REM含有量を0.0001%以上とするのが好ましく、0.0002%以上とするのがより好ましく、0.0003%以上とするのがさらに好ましい。
REM: 0 to 0.100%
Since REM has the effect of forming a compound with S in the same manner as Ca to reduce the amount of S in the matrix and improving hot workability, it may be included as necessary. However, when the REM content is excessive, it combines with O to significantly reduce the cleanliness and, on the contrary, deteriorate the hot workability. Therefore, the REM content is 0.100% or less. The REM content is preferably 0.080% or less. When it is desired to obtain the above effect, the REM content is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0002% or more, and further preferably 0.0003% or more.

なお、REMは、Sc、Yおよびランタノイドの合計17元素の総称であり、REM含有量は、REMのうちの1種以上の元素の合計含有量を指す。また、REMについては一般的にミッシュメタルに含有される。このため、例えば、ミッシュメタルの形で添加して、REMの量が上記の範囲となるように調整してもよい。   Note that REM is a generic name for a total of 17 elements of Sc, Y, and lanthanoid, and the REM content refers to the total content of one or more elements of REM. Further, REM is generally contained in misch metal. For this reason, for example, it may be added in the form of misch metal and adjusted so that the amount of REM falls within the above range.

Co:0〜1.0%
Coは、クリープ破断強度を向上させる作用を有する。すなわち、Coは、Niと同様オーステナイト生成元素であり、相安定性を高めてクリープ破断強度の向上に寄与する。そのため、Coを含有させてもよい。しかしながら、Coは極めて高価な元素であるため、Coを過剰に含有させると大幅なコスト増を招く。したがって、Co含有量は1.0%以下とする。Co含有量は0.8%以下であるのが好ましい。一方、上記の効果を得たい場合は、Co含有量を0.01%以上とするのが好ましい。
Co: 0 to 1.0%
Co has the effect of improving the creep rupture strength. That is, Co is an austenite-forming element like Ni, and contributes to the improvement of creep rupture strength by increasing phase stability. Therefore, Co may be included. However, since Co is an extremely expensive element, excessive addition of Co causes a significant cost increase. Therefore, the Co content is 1.0% or less. The Co content is preferably 0.8% or less. On the other hand, when the above effect is desired, the Co content is preferably 0.01% or more.

Cu:0〜1.0%
Cuは、クリープ破断強度を向上させる作用を有する。すなわち、Cuは、NiおよびCoと同様オーステナイト生成元素であり、相安定性を高めてクリープ破断強度の向上に寄与する。そのため、Cuを含有させてもよい。しかしながら、Cuが過剰に含有された場合には熱間加工性の低下を招く。したがって、Cu含有量は1.0%以下とする。Cu含有量は0.8%以下であるのが好ましい。一方、上記の効果を得たい場合は、Cu含有量を0.01%以上とするのが好ましい。
Cu: 0 to 1.0%
Cu has the effect of improving the creep rupture strength. That is, Cu is an austenite-forming element like Ni and Co, and contributes to improvement of creep rupture strength by increasing phase stability. Therefore, you may contain Cu. However, when Cu is contained excessively, the hot workability is lowered. Therefore, the Cu content is 1.0% or less. The Cu content is preferably 0.8% or less. On the other hand, when it is desired to obtain the above effect, the Cu content is preferably 0.01% or more.

Mo:0〜1.0%
Moは、クリープ破断強度を向上させる作用を有する。すなわち、Moは、マトリックスに固溶して高温でのクリープ破断強度を向上させる作用を有する。そのため、Moを含有させてもよい。しかしながら、Moが過剰に含有された場合にはオーステナイトの安定性が低下して、かえってクリープ破断強度の低下を招く。したがって、Mo含有量は1.0%以下とする。Mo含有量は0.8%以下であるのが好ましい。一方、上記の効果を得たい場合は、Mo含有量を0.01%以上とするのが好ましい。
Mo: 0 to 1.0%
Mo has the effect of improving the creep rupture strength. That is, Mo has a function of improving the creep rupture strength at a high temperature by dissolving in a matrix. Therefore, you may contain Mo. However, when Mo is contained excessively, the stability of austenite is lowered, and instead the creep rupture strength is lowered. Therefore, the Mo content is 1.0% or less. The Mo content is preferably 0.8% or less. On the other hand, when it is desired to obtain the above effect, the Mo content is preferably 0.01% or more.

V:0〜0.5%
Vは、クリープ破断強度を向上させる作用を有する。すなわち、Vは、CまたはNと結合して微細な炭化物または炭窒化物を形成し、クリープ破断強度を向上させる作用を有する。そのため、Vを含有させてもよい。しかしながら、Vが過剰に含有された場合、炭化物または炭窒化物として多量に析出し、クリープ延性の低下を招く。したがって、V含有量は0.5%以下とする。V有量は0.4%以下であるのが好ましい。一方、上記の効果を得たい場合は、V含有量を0.01%以上とするのが好ましい。
V: 0 to 0.5%
V has the effect of improving the creep rupture strength. That is, V combines with C or N to form fine carbides or carbonitrides and has the effect of improving the creep rupture strength. Therefore, V may be contained. However, when V is contained excessively, it precipitates in a large amount as a carbide or carbonitride, resulting in a decrease in creep ductility. Therefore, the V content is 0.5% or less. The V content is preferably 0.4% or less. On the other hand, when it is desired to obtain the above effect, the V content is preferably 0.01% or more.

Nb:0〜0.5%
Nbは、Vと同様にCまたはNと結合して微細な炭化物または炭窒化物として粒内に析出し、高温でのクリープ破断強度向上に寄与する。そのため、Nbを含有させてもよい。しかしながら、Nbの含有量が過剰になると炭化物または炭窒化物として多量に析出し、クリープ延性および靱性の低下を招く。したがって、Nb含有量は0.5%以下とする。Nb有量は0.4%以下であるのが好ましい。一方、上記の効果を得たい場合は、Nb含有量を0.01%以上とするのが好ましい。
Nb: 0 to 0.5%
Nb combines with C or N in the same manner as V and precipitates as fine carbides or carbonitrides in the grains, contributing to the improvement of creep rupture strength at high temperatures. Therefore, you may contain Nb. However, when the Nb content is excessive, it precipitates in a large amount as a carbide or carbonitride, resulting in a decrease in creep ductility and toughness. Therefore, the Nb content is 0.5% or less. The Nb content is preferably 0.4% or less. On the other hand, when it is desired to obtain the above effect, the Nb content is preferably 0.01% or more.

上記のCo、Cu、Mo、VおよびNbは、そのうちのいずれか1種のみ、または、2種以上の複合的に含有させることができる。これらの元素を複合して含有させる場合の合計量は、4.0%であってもよい。   Said Co, Cu, Mo, V, and Nb can be contained only in any 1 type or 2 or more types in combination. The total amount when these elements are contained in combination may be 4.0%.

本発明の母材の化学組成において、残部はFeおよび不純物である。Feは安価な原料であるため、0.1%〜20%含まれることが好ましい。また、ここで「不純物」とは、合金を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。   In the chemical composition of the base material of the present invention, the balance is Fe and impurities. Since Fe is an inexpensive raw material, it is preferably contained in an amount of 0.1% to 20%. In addition, “impurities” as used herein are components that are mixed due to various factors of raw materials such as ores and scraps and manufacturing processes when the alloy is industrially manufactured, and do not adversely affect the present invention. It means what is allowed.

2.溶接金属の化学組成
本発明の溶接継手において、溶接金属は、
質量%で、
C:0.15%以下、
Si:2.0%以下、
Mn:3.0%以下、
P:0.040%以下、
S:0.0100%以下、
O:0.01%以下、
Cr:18.0〜38.0%、
Ti:0.01〜2.50%、
N:0.020%以下、
Al:2.0%以下、
Fe:15.0%以下、
B:0.0001〜0.01%、
Zr:0.0001〜0.50%、
W:0.01〜10.0%、
Co:0.5〜25.0%、
Ca:0〜0.010%、
Mg:0〜0.050%、
REM:0〜0.100%、
Cu:0〜1.0%、
Mo:0〜12.0%、
V:0〜0.5%、
Nb:0〜2.5%、
残部:Niおよび不純物である化学組成を有する。
2. Chemical composition of weld metal In the weld joint of the present invention, the weld metal is:
% By mass
C: 0.15% or less,
Si: 2.0% or less,
Mn: 3.0% or less,
P: 0.040% or less,
S: 0.0100% or less,
O: 0.01% or less,
Cr: 18.0 to 38.0%,
Ti: 0.01-2.50%,
N: 0.020% or less,
Al: 2.0% or less,
Fe: 15.0% or less,
B: 0.0001 to 0.01%
Zr: 0.0001 to 0.50%,
W: 0.01 to 10.0%,
Co: 0.5-25.0%
Ca: 0 to 0.010%,
Mg: 0 to 0.050%,
REM: 0 to 0.100%,
Cu: 0 to 1.0%
Mo: 0 to 12.0%,
V: 0 to 0.5%
Nb: 0 to 2.5%,
The balance: Ni and chemical composition that is an impurity.

なお、本発明において、溶接金属の化学組成とは、溶接継手における初層部の化学組成を指すものとする。   In addition, in this invention, the chemical composition of a weld metal shall refer to the chemical composition of the first layer part in a welded joint.

上記のうちでも、C含有量は0.01%以上であるのが好ましく、0.14%以下であるのが好ましい。Si含有量は0.01%以上であるのが好ましく、1.8%以下であるのが好ましい。Mn含有量は0.01%以上であるのが好ましく、2.8%以下であるのが好ましい。P含有量は0.030%以下、S含有量は0.008%以下、O含有量は0.008%以下であるのが好ましい。   Among the above, the C content is preferably 0.01% or more, and preferably 0.14% or less. The Si content is preferably 0.01% or more, and preferably 1.8% or less. The Mn content is preferably 0.01% or more, and preferably 2.8% or less. The P content is preferably 0.030% or less, the S content is 0.008% or less, and the O content is preferably 0.008% or less.

また、Cr含有量は18.5%以上であるのが好ましく、37.5%以下であるのが好ましい。Ti含有量は0.15%以上であるのが好ましく、2.40%以下であるのが好ましい。   Moreover, it is preferable that Cr content is 18.5% or more, and it is preferable that it is 37.5% or less. The Ti content is preferably 0.15% or more, and preferably 2.40% or less.

さらに、N含有量は0.0005%以上であるのが好ましく、0.018%以下であるのが好ましい。Al含有量は0.25%以上であるのが好ましく、1.8%以下であるのが好ましい。Fe含有量は0.01%以上であるのが好ましく、10.0%以下であるのが好ましい。   Further, the N content is preferably 0.0005% or more, and preferably 0.018% or less. The Al content is preferably 0.25% or more, and preferably 1.8% or less. The Fe content is preferably 0.01% or more, and preferably 10.0% or less.

B含有量は0.0002%以上であるのが好ましく、0.009%以下であるのが好ましい。Zr含有量は0.001%以上であるのが好ましく、0.40%以下であるのが好ましい。W含有量は0.10%以上であるのが好ましく、9.0%以下であるのが好ましい。Co含有量は1.0%以上であるのが好ましく、24.0%以下であるのが好ましい。   The B content is preferably 0.0002% or more, and preferably 0.009% or less. The Zr content is preferably 0.001% or more, and preferably 0.40% or less. The W content is preferably 0.10% or more, and preferably 9.0% or less. The Co content is preferably 1.0% or more, and preferably 24.0% or less.

Ca含有量は0.0001%以上であるのが好ましく、0.0080%以下であるのが好ましい。Mg含有量は0.0001%以上であるのが好ましく、0.045%以下であるのが好ましい。REM含有量は0.0001%以上であるのが好ましく、0.080%以下であるのが好ましい。   The Ca content is preferably 0.0001% or more, and preferably 0.0080% or less. The Mg content is preferably 0.0001% or more, and preferably 0.045% or less. The REM content is preferably 0.0001% or more, and preferably 0.080% or less.

Cu含有量は0.01%以上であるのが好ましく、0.8%以下であるのが好ましい。Mo含有量は0.01%以上であるのが好ましく、9.5%以下であるのが好ましい。V含有量は0.01%以上であるのが好ましく、0.4%以下であるのが好ましい。Nb含有量は0.01%以上であるのが好ましく、2.3%以下であるのが好ましい。   The Cu content is preferably 0.01% or more, and preferably 0.8% or less. The Mo content is preferably 0.01% or more, and preferably 9.5% or less. The V content is preferably 0.01% or more, and preferably 0.4% or less. The Nb content is preferably 0.01% or more, and preferably 2.3% or less.

なお、上記の溶接金属の化学組成は、溶接時における母材と溶接材料との流入割合で決定される。以下に、本発明に係る溶接継手を製造するのに用いられる溶接材料の好適な化学組成について説明する。   The chemical composition of the weld metal is determined by the inflow ratio between the base material and the welding material during welding. Below, the suitable chemical composition of the welding material used for manufacturing the welded joint which concerns on this invention is demonstrated.

3.溶接材料の化学組成
各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「%」は、「質量%」を意味する。
3. Chemical composition of welding material The reasons for limitation of each element are as follows. In the following description, “%” for the content means “% by mass”.

C:0.06〜0.15%
Cは、溶接後の溶接金属中の相安定性を高める作用を有するとともに、微細な炭化物を形成し、高温使用中のクリープ強度を向上させる効果を有する元素である。さらには、溶接凝固中にCrと共晶炭化物を形成することで、凝固割れ感受性の低減にも寄与する。しかしながら、C含有量が過剰であると、炭化物が多量に析出するため、却ってクリープ強度および延性を低下させるおそれがある。したがって、C含有量は0.06〜0.15%であるのが好ましい。C含有量は0.07%以上であることがより好ましく、0.08%以上であることがさらに好ましい。また、C含有量は0.14%以下であることがより好ましく、0.12%以下であることがさらに好ましい。
C: 0.06-0.15%
C is an element that has the effect of improving the phase stability in the weld metal after welding, and also has the effect of forming fine carbides and improving the creep strength during use at high temperatures. Furthermore, by forming eutectic carbide with Cr during welding solidification, it contributes to reduction of solidification cracking sensitivity. However, if the C content is excessive, a large amount of carbide precipitates, which may reduce the creep strength and ductility. Therefore, the C content is preferably 0.06 to 0.15%. The C content is more preferably 0.07% or more, and further preferably 0.08% or more. Further, the C content is more preferably 0.14% or less, and further preferably 0.12% or less.

Si:1.0%以下
Siは、溶接材料の製造時において脱酸に有効であるとともに、溶接後の溶接金属の高温での耐食性および耐酸化性の向上に有効な元素である。しかしながら、Siが過剰に含有された場合には相安定性が低下して、靭性およびクリープ強度の低下を招くおそれがある。そのため、Siの含有量は1.0%以下であるのが好ましい。Si含有量は0.8%以下であることがより好ましく、0.6%以下であることがさらに好ましい。
Si: 1.0% or less Si is an element that is effective for deoxidation at the time of manufacturing a welding material and is effective for improving the corrosion resistance and oxidation resistance of the weld metal after welding at a high temperature. However, when Si is excessively contained, the phase stability is lowered, and there is a possibility that the toughness and the creep strength are lowered. Therefore, the Si content is preferably 1.0% or less. The Si content is more preferably 0.8% or less, and further preferably 0.6% or less.

なお、Siの含有量について特に下限を設ける必要はないが、極端に低減させると脱酸効果が十分に得られず合金の清浄性が劣化するとともに、高温での耐食性および耐酸化性の向上効果が得難くなり、製造コストも大きく上昇する。そのため、Si含有量は0.01%以上であることが好ましく、0.03%以上であることがより好ましい。   Although there is no need to set a lower limit in particular for the Si content, if it is extremely reduced, the deoxidation effect cannot be sufficiently obtained, the cleanliness of the alloy deteriorates, and the effect of improving the corrosion resistance and oxidation resistance at high temperatures. Is difficult to obtain, and the manufacturing cost is also greatly increased. Therefore, the Si content is preferably 0.01% or more, and more preferably 0.03% or more.

Mn:2.0%以下
Mnは、Siと同様、溶接材料の製造時において脱酸に有効な元素である。また、Mnは、溶接後の溶接金属中の相安定性の向上にも寄与する。しかしながら、Mnの含有量が過剰になると脆化を招き、さらに、靭性およびクリープ延性の低下も生じるおそれがある。そのため、Mnの含有量は2.0%以下であるのが好ましい。Mnの含有量は1.8%以下であることがより好ましく、1.5%以下であることがさらに好ましい。
Mn: 2.0% or less Mn, like Si, is an element effective for deoxidation during the production of a welding material. Mn also contributes to the improvement of phase stability in the weld metal after welding. However, when the content of Mn is excessive, embrittlement is caused and there is a possibility that the toughness and creep ductility are lowered. Therefore, the Mn content is preferably 2.0% or less. The Mn content is more preferably 1.8% or less, and further preferably 1.5% or less.

なお、Mnの含有量についても特に下限を設ける必要はないが、極端に低減させると脱酸効果が十分に得られず合金の清浄性が劣化するとともに、相安定性の向上効果が得難くなり、さらに製造コストも大きく上昇する。そのため、Mn含有量は0.02%以上であることが好ましく、0.05%以上であることがより好ましい。   Note that there is no need to set a lower limit for the Mn content. However, if it is extremely reduced, the deoxidation effect cannot be sufficiently obtained, the cleanliness of the alloy is deteriorated, and the effect of improving the phase stability is difficult to obtain. In addition, the manufacturing cost also increases greatly. Therefore, the Mn content is preferably 0.02% or more, and more preferably 0.05% or more.

P:0.030%以下
Pは、不純物として溶接材料中に含まれ、溶接中に凝固割れ感受性を高める元素である。さらに、高温で長時間使用した後の溶接金属のクリープ延性を低下させる。そのため、P含有量は0.030%以下であるのが好ましい。Pの含有量は0.025%以下であることがより好ましく、0.020%以下であることがさらに好ましい。
P: 0.030% or less P is an element that is contained in the welding material as an impurity and increases the sensitivity to solidification cracking during welding. Furthermore, the creep ductility of the weld metal after long time use at high temperature is reduced. Therefore, the P content is preferably 0.030% or less. The content of P is more preferably 0.025% or less, and further preferably 0.020% or less.

なお、Pの含有量は可能な限り低減することが好ましいが、極度の低減は製造コストの増大を招く。そのため、P含有量は0.0005%以上であることが好ましく、0.0008%以上であることがより好ましい。   Although the P content is preferably reduced as much as possible, the extreme reduction leads to an increase in manufacturing cost. Therefore, the P content is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.0008% or more.

S:0.0100%以下
Sは、Pと同様に不純物として溶接材料中に含まれ、溶接中に凝固割れ感受性を高める元素である。さらに、Sは、溶接金属において長時間使用中に柱状晶粒界に偏析して脆化を招き、応力緩和割れ感受性を高める。そのため、S含有量は0.0100%以下であるのが好ましい。S含有量は0.0080%以下であることがより好ましく、0.0050%以下であることがさらに好ましい。
S: 0.0100% or less S is an element that is contained in the welding material as an impurity as in the case of P, and increases solidification cracking susceptibility during welding. Furthermore, S segregates at columnar grain boundaries during use for a long time in weld metal, leading to embrittlement and increasing stress relaxation crack sensitivity. Therefore, the S content is preferably 0.0100% or less. The S content is more preferably 0.0080% or less, and further preferably 0.0050% or less.

なお、Sの含有量は可能な限り低減することが好ましいが、極度の低減は製造コストの増大を招く。そのため、S含有量は、0.0001%以上であることが好ましく、0.0002%以上であることがより好ましい。   Although the S content is preferably reduced as much as possible, the extreme reduction leads to an increase in manufacturing cost. Therefore, the S content is preferably 0.0001% or more, and more preferably 0.0002% or more.

O:0.01%以下
O(酸素)は、不純物として溶接材料中に含まれ、その含有量が過剰になると熱間加工性が低下し、製造性の劣化を招くおそれがある。そのため、O含有量は0.01%以下であるのが好ましい。O含有量は0.008%以下であることがより好ましく、0.005%以下であることがさらに好ましい。
O: 0.01% or less O (oxygen) is contained as an impurity in the welding material, and when its content is excessive, hot workability is lowered, which may lead to deterioration of manufacturability. Therefore, the O content is preferably 0.01% or less. The O content is more preferably 0.008% or less, and further preferably 0.005% or less.

なお、Oの含有量について特に下限を設ける必要はないが、極端な低減は製造コストの上昇を招く。そのため、Oの含有量は、0.0005%以上であることが好ましく、0.0008%以上であることがより好ましい。   Although there is no particular need to set a lower limit for the O content, an extreme reduction leads to an increase in manufacturing cost. Therefore, the content of O is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.0008% or more.

Co:8.0〜25.0%
Coは、Niと同様に、組織の安定性を高めてクリープ強度の向上に寄与する。しかしながら、Coは極めて高価な元素であるため、溶接材料においても過剰の含有は大幅なコストの増大を招く。したがって、Co含有量は8.0〜25.0%とする。Co含有量は、8.5%以上であることが好ましく、9.0%以上であることがより好ましい。また、Co含有量は、23.5%以下であることが好ましく、22.0%以下であることがより好ましい。
Co: 8.0 to 25.0%
Co, like Ni, contributes to the improvement of creep strength by increasing the stability of the structure. However, since Co is an extremely expensive element, excessive inclusion in the welding material causes a significant increase in cost. Therefore, the Co content is 8.0 to 25.0%. The Co content is preferably 8.5% or more, and more preferably 9.0% or more. Further, the Co content is preferably 23.5% or less, and more preferably 22.0% or less.

Cr:18.0〜27.0%
Crは、溶接後の溶接金属の高温での耐酸化性および耐食性の確保のために有効な元素である。また、Crは、微細な炭化物を形成してクリープ強度の確保にも寄与する。さらに、溶接中にCと共晶炭化物を形成することで、凝固割れ感受性の低減にも寄与する。しかしながら、Crの含有量が27.0%を超えると、高温での相安定性が劣化してクリープ強度の低下を招くおそれがある。したがって、Cr含有量は18.0〜27.0%であるのが好ましい。Cr含有量は18.5%以上であることがより好ましく、19.0%以上であることがさらに好ましい。また、Cr含有量は26.5%以下であることがより好ましく、26.0%以下であることがさらに好ましい。
Cr: 18.0 to 27.0%
Cr is an effective element for ensuring oxidation resistance and corrosion resistance at high temperatures of the weld metal after welding. Further, Cr contributes to ensuring creep strength by forming fine carbides. Furthermore, forming eutectic carbide with C during welding also contributes to a reduction in solidification cracking susceptibility. However, if the Cr content exceeds 27.0%, the phase stability at high temperatures may deteriorate, leading to a decrease in creep strength. Therefore, the Cr content is preferably 18.0 to 27.0%. The Cr content is more preferably 18.5% or more, and further preferably 19.0% or more. Further, the Cr content is more preferably 26.5% or less, and further preferably 26.0% or less.

Ti:0.1〜2.5%
Tiは、微細な金属間化合物相として析出し、高温でのクリープ強度および引張強さの向上に寄与する元素である。しかしながら、Tiの含有量が過剰になると金属間化合物相が多量に析出し、クリープ延性および靭性の低下を招くおそれがある。そのため、Ti含有量は0.1〜2.5%であるのが好ましい。Ti含有量は0.15%以上であることがより好ましく、0.2%以上であることがさらに好ましい。また、Ti含有量は2.4%以下であることがより好ましく、2.3%以下であることがさらに好ましい。
Ti: 0.1 to 2.5%
Ti is an element that precipitates as a fine intermetallic compound phase and contributes to improvement in creep strength and tensile strength at high temperatures. However, when the Ti content is excessive, a large amount of an intermetallic compound phase is precipitated, which may cause a decrease in creep ductility and toughness. Therefore, the Ti content is preferably 0.1 to 2.5%. The Ti content is more preferably 0.15% or more, and further preferably 0.2% or more. Further, the Ti content is more preferably 2.4% or less, and further preferably 2.3% or less.

N:0.02%以下
Nは、溶接金属中の組織を安定化させ、クリープ強度を向上させるとともに、固溶して引張強さの確保に寄与する元素である。しかしながら、過剰に含有されると、高温での使用中に多量の微細窒化物が粒内に析出してクリープ延性および靭性の低下を招くおそれがある。そのため、N含有量は0.02%以下であるのが好ましい。N含有量は0.018%以下であることがより好ましく、0.015%以下であることがさらに好ましい。
N: 0.02% or less N is an element that stabilizes the structure in the weld metal, improves the creep strength, and contributes to securing the tensile strength by solid solution. However, if it is contained excessively, a large amount of fine nitride precipitates in the grains during use at high temperatures, which may lead to a decrease in creep ductility and toughness. Therefore, the N content is preferably 0.02% or less. The N content is more preferably 0.018% or less, and further preferably 0.015% or less.

なお、Nの含有量について特に下限を設ける必要はないが、極端に低減させると相安定性の向上効果が得難くなり、製造コストも大きく上昇する。そのため、Nの含有量は、0.0005%以上であることが好ましく、0.0008%以上であることがより好ましい。   Although there is no particular need to set a lower limit for the N content, it is difficult to obtain the effect of improving the phase stability if the amount is extremely reduced, and the production cost is greatly increased. Therefore, the N content is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.0008% or more.

Al:0.2〜2.0%
Alは、Tiと同様に、微細な金属間化合物相として析出し、高温でのクリープ強度および引張強さの向上に寄与する元素である。しかしながら、Alの含有量が過剰になると金属間化合物相が多量に析出し、クリープ延性および靭性の低下を招くおそれがある。そのため、Al含有量は0.2〜2.0%であるのが好ましい。Al含有量は0.25%以上であることがより好ましく、0.3%以上であることがさらに好ましい。また、Al含有量は1.8%以下であることがより好ましく、1.6%以下であることがさらに好ましい。
Al: 0.2-2.0%
Al, like Ti, is an element that precipitates as a fine intermetallic compound phase and contributes to the improvement of creep strength and tensile strength at high temperatures. However, when the Al content is excessive, a large amount of intermetallic compound phases are precipitated, which may cause a decrease in creep ductility and toughness. Therefore, the Al content is preferably 0.2 to 2.0%. The Al content is more preferably 0.25% or more, and further preferably 0.3% or more. Further, the Al content is more preferably 1.8% or less, and further preferably 1.6% or less.

B:0〜0.005%
Bは、溶接金属のクリープ強度の向上に有効な元素であるため、含有させてもよい。しかしながら、Bの含有量が過剰になると、溶接中の凝固割れ感受性が著しく高くなる。そのため、B含有量は0.005%以下であるのが好ましい。B含有量は0.004%以下であることがより好ましく、0.003%以下であることがさらに好ましい。なお、上記の効果を得たい場合は、Bの含有量を0.0001%以上とすることが好ましく、0.0005%以上とすることがより好ましい。
B: 0 to 0.005%
Since B is an element effective for improving the creep strength of the weld metal, it may be contained. However, if the B content is excessive, the susceptibility to solidification cracking during welding is significantly increased. Therefore, the B content is preferably 0.005% or less. The B content is more preferably 0.004% or less, and further preferably 0.003% or less. In order to obtain the above effect, the B content is preferably 0.0001% or more, and more preferably 0.0005% or more.

Mo:0〜12.0%
Moは、溶接金属のマトリックスに固溶して、高温でのクリープ強度および引張強さを向上させる作用を有する元素であるため、含有させてもよい。しかしながら、Moを過剰に含有させても効果は飽和し、却ってクリープ強度を低下させる場合がある。さらに、高価な元素であるため、過剰に含有させることはコストの増大を招く。そのため、Mo含有量は12.0%以下であるのが好ましい。Mo含有量は、11.0%以下であることがより好ましく、10.0%以下であることがさらに好ましい。なお、上記の効果を得たい場合は、Mo含有量を0.01%以上とすることが好ましく、0.03%以上とすることがより好ましい。
Mo: 0 to 12.0%
Mo is an element having a function of improving the creep strength and tensile strength at a high temperature by being dissolved in a matrix of the weld metal, and thus may be contained. However, even if Mo is excessively contained, the effect is saturated, and the creep strength may be lowered. Furthermore, since it is an expensive element, excessive inclusion causes an increase in cost. Therefore, the Mo content is preferably 12.0% or less. The Mo content is more preferably 11.0% or less, and even more preferably 10.0% or less. In addition, when obtaining said effect, it is preferable to make Mo content into 0.01% or more, and it is more preferable to set it as 0.03% or more.

W:0〜10.0%
Wは、Moと同様に、マトリックスに固溶して、高温でのクリープ強度および引張強さを向上させる作用を有する元素であるため、含有させてもよい。しかしながら、Wを過剰に含有させても効果は飽和し、却ってクリープ強度を低下させる場合がある。また、高価な元素であるため、過剰に含有させるとコストの増大を招く。そのため、W含有量は10.0%以下であるのが好ましい。W含有量は、9.0%以下であることがより好ましく、8.0%以下であることがさらに好ましい。なお、上記の効果を得たい場合は、W含有量を0.01%以上とすることが好ましく、0.03%以上とすることがより好ましい。
W: 0 to 10.0%
W, like Mo, is an element having a function of improving the creep strength and tensile strength at a high temperature by dissolving in a matrix, and therefore may be contained. However, even if W is contained excessively, the effect is saturated, and the creep strength may be lowered instead. Moreover, since it is an expensive element, when it contains excessively, an increase in cost will be caused. Therefore, the W content is preferably 10.0% or less. The W content is more preferably 9.0% or less, and even more preferably 8.0% or less. In addition, when obtaining said effect, it is preferable to make W content into 0.01% or more, and it is more preferable to set it as 0.03% or more.

Nb:0〜0.5%
Nbは、Tiと同様に、CまたはNと結合して微細な炭化物または炭窒化物として粒内に析出し、高温でのクリープ強度の向上に寄与するため、含有させてもよい。しかしながら、Nbの含有量が過剰になると、炭化物または炭窒化物として多量に析出し、クリープ延性および靭性の低下を招くおそれがある。そのため、Nb含有量は0.5%以下であるのが好ましい。Nb含有量は0.48%以下であることがより好ましく、0.45%以下であることがさらに好ましい。なお、上記の効果を得たい場合は、Nb含有量を0.01%以上とすることが好ましく、0.03%以上とすることがより好ましい。
Nb: 0 to 0.5%
Nb, like Ti, binds to C or N and precipitates in the grains as fine carbides or carbonitrides, and contributes to the improvement of creep strength at high temperatures, so may be contained. However, when the Nb content is excessive, a large amount of carbide or carbonitride precipitates, which may cause a decrease in creep ductility and toughness. Therefore, the Nb content is preferably 0.5% or less. The Nb content is more preferably 0.48% or less, and further preferably 0.45% or less. In addition, when obtaining said effect, it is preferable that Nb content shall be 0.01% or more, and it is more preferable to set it as 0.03% or more.

Fe:0〜15.0%
Feは、Ni基合金に微量でも含有されると、その熱間加工性を改善する効果を有する元素であるため、溶接材料においても含有させ、その効果を活用してもよい。しかしながら、Fe含有量が過剰になると、溶接金属の熱膨張係数が大きくなるとともに、耐水蒸気酸化性も劣化する。そのため、Fe含有量は15.0%以下であるのが好ましい。Fe含有量は、10.0%以下であることが好ましく、8.0%以下であることがより好ましい。なお、上記の効果を得たい場合は、Fe含有量を0.01%以上とすることが好ましく、0.02%以上とすることがより好ましい。
Fe: 0 to 15.0%
Fe is an element that has the effect of improving the hot workability when contained in a trace amount in the Ni-base alloy, so it may also be contained in the welding material and utilized. However, when the Fe content is excessive, the thermal expansion coefficient of the weld metal increases and the steam oxidation resistance also deteriorates. Therefore, the Fe content is preferably 15.0% or less. The Fe content is preferably 10.0% or less, and more preferably 8.0% or less. In addition, when obtaining said effect, it is preferable to make Fe content 0.01% or more, and it is more preferable to set it as 0.02% or more.

上記溶接材料の化学組成において、残部はNiおよび不純物である。ここで「不純物」とは、合金を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。   In the chemical composition of the welding material, the balance is Ni and impurities. Here, “impurities” are components mixed in due to various factors of raw materials such as ores and scraps and manufacturing processes when the alloy is industrially manufactured, and are allowed within a range that does not adversely affect the present invention. Means something.

4.製造方法
本発明の溶接継手の母材の製造方法については特に制限はないが、例えば、上述の化学組成を有する鋼塊または鋳片に、熱間加工を施すことによって製造することができる。また、当該熱間加工の後に、必要に応じて熱間押出等の異なる方法の熱間加工をさらに施してもよい。
4). Manufacturing method Although there is no restriction | limiting in particular about the manufacturing method of the base material of the welded joint of this invention, For example, it can manufacture by giving hot work to the steel ingot or slab which has the above-mentioned chemical composition. Moreover, you may further give hot processing of different methods, such as hot extrusion, as needed after the said hot processing.

さらに上記の工程の後、部位ごとの金属組織および機械的性質のばらつきを抑制し、高いクリープ破断強度を保持するために、1100〜1250℃の温度範囲まで加熱して保持する最終熱処理を施してもよい。加熱保持後は、母材を水冷することが望ましい。   Furthermore, after the above steps, in order to suppress the variation in the metal structure and mechanical properties of each part and maintain a high creep rupture strength, a final heat treatment is performed by heating to a temperature range of 1100 to 1250 ° C. Also good. After the heating and holding, it is desirable to cool the base material with water.

また、溶接継手の製造方法についても特に制限はない。上記の母材に対して溶接を施すことによって製造される。溶接方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、ガスタングステンアーク溶接、ガスメタルアーク溶接、被覆アーク溶接などを用いることができる。   Moreover, there is no restriction | limiting in particular also about the manufacturing method of a welded joint. It is manufactured by welding the above base material. The welding method is not particularly limited, and for example, gas tungsten arc welding, gas metal arc welding, covered arc welding, or the like can be used.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited to these Examples.

表1に示す化学組成を有するオーステナイト系耐熱合金(母材1〜18およびA〜D)を実験室溶解してインゴットを作製した。そして、上記インゴットに対して熱間での鍛造および圧延による成形を行った後、最終熱処理を施し、各合金からそれぞれ2つの試験材を得た。そのうちの1つは、厚さ15mm、幅50mm、長さ100mmであり、1つは厚さ32mm、幅150mm、長さ200mとした。   Austenitic heat-resistant alloys (base materials 1 to 18 and A to D) having chemical compositions shown in Table 1 were melted in the laboratory to prepare ingots. And after forming by hot forging and rolling with respect to the said ingot, the final heat processing was performed and the two test materials were obtained from each alloy, respectively. One of them has a thickness of 15 mm, a width of 50 mm, and a length of 100 mm, and one has a thickness of 32 mm, a width of 150 mm, and a length of 200 m.

Figure 2019173122
Figure 2019173122

さらに、表2に示す化学組成を有する合金(溶接材料W、X、YおよびZ)を実験室溶解して鋳込んだインゴットから、熱間での鍛造、圧延および機械加工により、外径1.2mmの溶接ワイヤを作製した。   Further, from an ingot in which an alloy having the chemical composition shown in Table 2 (welding materials W, X, Y, and Z) was melted and cast in a laboratory, hot forging, rolling, and machining were performed to obtain an outer diameter of 1. A 2 mm welding wire was produced.

Figure 2019173122
Figure 2019173122

上記厚さ15mmの試験材には、その長手方向に角度30°、ルート厚さ1mmのV開先を加工した後、上述した溶接材料を用いてTIG溶接により開先内に多層溶接を行い、溶接継手を作製した。   For the test material having a thickness of 15 mm, after processing a V groove having an angle of 30 ° in the longitudinal direction and a root thickness of 1 mm, multilayer welding is performed in the groove by TIG welding using the above-described welding material, A welded joint was produced.

そして、上記の溶接継手において、溶接金属の初層部の化学組成の測定を行った。各溶接継手の溶接金属の化学組成を表3に示す。   And in said weld joint, the chemical composition of the first layer part of a weld metal was measured. Table 3 shows the chemical composition of the weld metal of each weld joint.

Figure 2019173122
Figure 2019173122

その後、溶接継手から溶接金属が平行部の中央となるようにJIS Z 2241(2011)に記載される直径6mm、標点距離30mmの丸棒クリープ破断試験片を採取して、700℃、160MPaの条件でクリープ破断試験を行った。試験は、JIS Z 2271(2010)に準拠して行った。なお、クリープ破断時間が、2000h以上となるものを合格(○)とし、2000h未満のものを不合格(×)とした。   Thereafter, a round bar creep rupture test piece having a diameter of 6 mm and a gauge distance of 30 mm described in JIS Z 2241 (2011) was collected from the welded joint so that the weld metal was in the center of the parallel part, and 700 ° C, 160 MPa. A creep rupture test was conducted under the conditions. The test was conducted according to JIS Z 2271 (2010). In addition, the thing whose creep rupture time becomes 2000 h or more was set as the pass ((circle)), and the thing below 2000 h was set as the disqualification (x).

一方、厚さ32mmの溶接母材用合金板には、複雑な溶接部形状における厳しい応力状態を再現するため、JIS Z 3158(1993)に記載のy型溶接割れ試験片に準拠した試験片を機械加工により作製し、TIG溶接により開先に単層溶接を行い、溶接継手を作製した。   On the other hand, in order to reproduce a severe stress state in a complicated welded portion shape, a specimen conforming to the y-type weld crack specimen described in JIS Z 3158 (1993) is applied to the alloy plate for a weld base material having a thickness of 32 mm. Fabricated by machining, single layer welding was performed on the groove by TIG welding, and a welded joint was fabricated.

得られた溶接継手に700℃×500時間の時効熱処理を行い、次の試験に供した。上記溶接継手の各5か所から採取した試料の横断面を鏡面研磨、腐食した後、光学顕微鏡により検鏡し、溶接熱影響部における割れの有無を調査した。そして、5個のすべての試料で割れのない溶接継手を「○」とし、5個の試料のうち少なくとも1個の試料に割れが認められた場合「×」とした。   The obtained welded joint was subjected to an aging heat treatment at 700 ° C. for 500 hours and subjected to the next test. The cross section of the sample taken from each of the five welded joints was mirror-polished and corroded, and then examined with an optical microscope to investigate the presence or absence of cracks in the weld heat affected zone. A weld joint having no cracks in all five samples was evaluated as “◯”, and a crack was observed in at least one sample among the five samples.

それらの結果を表4にまとめて示す。   The results are summarized in Table 4.

Figure 2019173122
Figure 2019173122

表4に示すように、C含有量が本発明の規定範囲内である母材1〜18を用いた試験No.1〜18の溶接継手は、クリープ破断強度および耐応力緩和割れ性ともに良好な結果を示した。これに対して、C含有量が規定範囲を外れる母材A〜Dを用いた試験No.19〜22の溶接継手は、十分な耐応力緩和割れ性が得られなかった。   As shown in Table 4, test Nos. Using base materials 1 to 18 whose C content is within the specified range of the present invention. The welded joints 1 to 18 showed good results in both creep rupture strength and stress relaxation crack resistance. On the other hand, Test No. using the base materials A to D whose C content is outside the specified range. The weld joints 19 to 22 did not have sufficient stress relaxation crack resistance.

本発明のオーステナイト系耐熱合金の溶接継手は、耐応力緩和割れ性と長時間クリープ破断強度との両方に優れる。このため、本発明の溶接継手は、発電用ボイラの過熱器管、再熱器管等の材料としてのみならず、主蒸気管、再熱蒸気管等の大径、厚肉の高温部材として使用されるのに好適である。

The welded joint of the austenitic heat-resistant alloy of the present invention is excellent in both stress relaxation crack resistance and long-term creep rupture strength. For this reason, the welded joint of the present invention is used not only as a material for a superheater tube and a reheater tube of a power generation boiler, but also as a large-diameter, thick-walled high-temperature member such as a main steam tube and a reheat steam tube. It is suitable to be done.

Claims (4)

化学組成が、質量%で、
C:0.009%以下、
Si:2.0%以下、
Mn:3.0%以下、
P:0.040%以下、
S:0.0100%以下、
O:0.01%以下、
Cr:25.0〜38.0%、
Ni:40.0〜60.0%、
W:3.0〜10.0%、
Ti:0.01〜1.20%、
N:0.020%以下、
Al:0.30%以下、
B:0.0001〜0.01%、
Zr:0.0001〜0.50%、
Ca:0〜0.010%、
Mg:0〜0.050%、
REM:0〜0.100%、
Co:0〜1.0%、
Cu:0〜1.0%、
Mo:0〜1.0%、
V:0〜0.5%、
Nb:0〜0.5%、
残部:Feおよび不純物である母材と、
化学組成が、質量%で、
C:0.15%以下、
Si:2.0%以下、
Mn:3.0%以下、
P:0.040%以下、
S:0.0100%以下、
O:0.01%以下、
Cr:18.0〜38.0%、
Ti:0.01〜2.50%、
N:0.020%以下、
Al:2.0%以下、
Fe:15.0%以下、
B:0.0001〜0.01%、
Zr:0.0001〜0.50%、
W:0.01〜10.0%、
Co:0.5〜25.0%、
Ca:0〜0.010%、
Mg:0〜0.050%、
REM:0〜0.100%、
Cu:0〜1.0%、
Mo:0〜12.0%、
V:0〜0.5%、
Nb:0〜2.5%、
残部:Niおよび不純物である溶接金属と、を含む、
溶接継手。
Chemical composition is mass%,
C: 0.009% or less,
Si: 2.0% or less,
Mn: 3.0% or less,
P: 0.040% or less,
S: 0.0100% or less,
O: 0.01% or less,
Cr: 25.0-38.0%,
Ni: 40.0-60.0%,
W: 3.0 to 10.0%
Ti: 0.01-1.20%,
N: 0.020% or less,
Al: 0.30% or less,
B: 0.0001 to 0.01%
Zr: 0.0001 to 0.50%,
Ca: 0 to 0.010%,
Mg: 0 to 0.050%,
REM: 0 to 0.100%,
Co: 0 to 1.0%,
Cu: 0 to 1.0%
Mo: 0 to 1.0%,
V: 0 to 0.5%
Nb: 0 to 0.5%,
The balance: a base material that is Fe and impurities,
Chemical composition is mass%,
C: 0.15% or less,
Si: 2.0% or less,
Mn: 3.0% or less,
P: 0.040% or less,
S: 0.0100% or less,
O: 0.01% or less,
Cr: 18.0 to 38.0%,
Ti: 0.01-2.50%,
N: 0.020% or less,
Al: 2.0% or less,
Fe: 15.0% or less,
B: 0.0001 to 0.01%
Zr: 0.0001 to 0.50%,
W: 0.01 to 10.0%,
Co: 0.5-25.0%
Ca: 0 to 0.010%,
Mg: 0 to 0.050%,
REM: 0 to 0.100%,
Cu: 0 to 1.0%
Mo: 0 to 12.0%,
V: 0 to 0.5%
Nb: 0 to 2.5%,
Balance: including weld metal that is Ni and impurities,
Welded joints.
前記母材の化学組成が、質量%で、
Ca:0.0001〜0.010%、
Mg:0.0001〜0.050%、および
REM:0.0001〜0.100%、
から選択される1種以上を含有する、
請求項1に記載の溶接継手。
The chemical composition of the base material is mass%,
Ca: 0.0001 to 0.010%,
Mg: 0.0001 to 0.050%, and REM: 0.0001 to 0.100%,
Containing one or more selected from
The welded joint according to claim 1.
前記母材の化学組成が、質量%で、
Co:0.01〜1.0%、
Cu:0.01〜1.0%、
Mo:0.01〜1.0%、
V:0.01〜0.5%、および
Nb:0.01〜0.5%、
から選択される1種以上を含有する、
請求項1または請求項2に記載の溶接継手。
The chemical composition of the base material is mass%,
Co: 0.01 to 1.0%
Cu: 0.01 to 1.0%,
Mo: 0.01 to 1.0%,
V: 0.01 to 0.5%, and Nb: 0.01 to 0.5%,
Containing one or more selected from
The welded joint according to claim 1 or 2.
前記母材の化学組成が、質量%で、
C:0.0001〜0.009%、
を含有する、
請求項1から請求項3までのいずれかに記載の溶接継手。

The chemical composition of the base material is mass%,
C: 0.0001 to 0.009%,
Containing
The welded joint according to any one of claims 1 to 3.

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