[發明專利]Ni基合金焊接金屬、帶狀電極和焊接方法

有效

• 申請號: 201310132638.6
• 申請日: 2013-04-17
• 公開（公告）號: CN103418930A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 川本裕晃;渡邊博久;澤田有志
• 申請（專利權）人: 株式會社神戶制鋼所
• 主分類號: B23K35/24
• 分類號: B23K35/24;B23K9/18;B23K25/00;C22C19/05
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 翟赟琪

技術領域

本發明涉及Ni基合金焊接金屬、用于得到該焊接金屬所使用的帶狀電極和焊接方法。更詳細地說，是涉及適于像原子爐壓力容器和化學反應器等這樣要求有高耐腐蝕性的結構物的Ni基合金焊接金屬、帶狀電極和焊接方法。

背景技術

在原子爐壓力容器和化學反應容器等的結構物中，在內面等要求有高耐腐蝕性的部分，適用由帶狀電極堆焊法進行的埋弧焊和電渣焊。另外，在例如壓水反應堆發電廠等所代表的高溫耐腐蝕設備中，焊接金屬雖然使用的是在高溫高壓水中的耐應力腐蝕裂紋優異的Ni-15Cr系合金，但近年來，則使用耐應力腐蝕裂紋性更優異的Ni-30Cr系合金。

在使用了用于得到該Ni-30Cr系合金的Ni-30Cr系合金的填充金屬的焊接中，進行了以焊接操作性和耐高溫裂紋性的改善為目的的各種研究(參照專利文獻1～3。)。例如，在專利文獻1所述的Ni基高Cr合金用敷料焊條中，復合添加N和W及V，并且限制Ti、Al、P、S、Si、O等對焊接裂紋造成影響的元素的添加量。

另外，在專利文獻2所述的Ni-Cr-Fe合金填充金屬中，為了抑制凝固裂紋，限制S和P等的低熔點元素的添加量。此外，在專利文獻2、3中，作為抑制冷裂紋的方法，提出以特定量添加Nb、Zr和B，使高溫強度和延展性提高。

【專利文獻】

【專利文獻1】特開平8-174270號公報

【專利文獻2】特表2003-501557號公報(美國專利第6242113號說明書)

【專利文獻3】特表2008-528806號公報(美國專利申請公開第2008/0121629號說明書)

在使用了由Ni-30Cr系合金構成的填充金屬的堆焊和對接焊的多焊層焊接部的內部，容易發生微小的裂紋，該晶界裂紋與在焊接金屬凝固的假定下發生的“凝固裂紋”有所區別，被稱為“延展性降低再熱裂紋”。另外，延展性降低再熱裂紋具有的特征是，凝固完畢的焊接部則于被下面的焊層再加熱至熔點以下的溫度域而發生。在由含有Cr達30質量％左右以上的高Cr系Ni基合金構成的焊接金屬中，若焊接時反復經受再熱，則在結晶晶界有粗大的Cr碳化物析出，晶界強度，即相鄰的晶粒彼此的結合力變弱。其結果是，若在焊接時有拉伸或剪切的熱應力發揮作用，則晶界穿孔，發生延展性降低再熱裂紋。

另外，在Ni基合金焊接金屬中，由于Cr碳化物向結晶晶界析出，導致對于晶界腐蝕的敏感性增加。該Cr碳化物主要在430～900℃的溫度范圍時在晶界析出。特別是由帶狀電極進行的電渣焊或埋弧焊這樣的線能量大且冷卻速度低的情況下，Cr碳化物的敏感化顯著進行，耐腐蝕性劣化。此外，焊接金屬的抗拉強度比母材差時，因為設備和結構物的設計受到限制，所以焊接金屬也需要與母材同等的抗拉強度。

但是，使用Ni基合金的現有的填充金屬，在由帶狀電極堆焊法進行的大線能量的埋弧焊和電渣焊中，至今尚未得到完美的性能。例如，專利文獻1所述的焊條，因為N含量高，所以在高溫下有大量的氮化物在焊接金屬中析出，成為脆化的原因。

另外，專利文獻2、3所述的Ni-Cr-Fe合金，耐凝固裂紋性和耐延展性降低裂紋性不充分，特別是關于由帶狀電極堆焊法進行的焊接線能量在40kJ/cm以上的大線能量的埋弧焊和電渣焊中的耐凝固裂紋性，沒有進行任何研究。因此，就要求一種帶狀電極，其作為大線能量的埋弧焊或電渣焊用，能夠得到顯示出耐高溫裂紋性、抗拉強度和耐腐蝕性均優異這樣特性的焊接金屬。

發明內容

因此，本發明其主要目的在于，提供一種在大線能量焊接下，耐高溫裂紋性、抗拉強度和耐腐蝕性也全部良好的Ni基合金焊接金屬、帶狀電極和焊接方法。

本發明者為了解決前述的課題而進行了銳意實驗研究，其結果得到以下所示的結論。如前述，延展性降低再熱裂紋的發生原因，在于在晶界析出的粗大的Cr碳化物。因此，本發明者從裂紋防止的觀點出發，認為抑制Cr碳化物的晶界析出很重要。

在此，B和Zr具有晶界強化的作用，具有抑制晶界裂紋的效果，另外，在專利文獻3中記述，Mg、B和Zr的添加對于再熱裂紋有效，但是根據本發明者的研究判明，B和Zr對耐凝固裂紋性造成不良影響，若過剩地添加B和Zr，則凝固裂紋敏感性變高，耐凝固裂紋性劣化。另外，Mg對于耐凝固裂紋性沒有影響，但是在電渣焊和埋弧焊中，其使熔渣剝離性等的焊接操作性劣化。