高强度2.25Cr-1Mo-V钢用埋弧焊丝及焊接金属的制作方法_2

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1. 40 质量%>
[0090] Mn是为了确保室温强度、尤其使韧性提高而添加的成分。另外,与Si同样,也具 有对焊接金属进行脱氧的效果。为了使后述的焊接金属中的Mn量为1. 00~1. 30质量% (更优选的是:下限为1. 05质量%、上限为1. 28质量% ),需要使焊丝中的Mn量为1. 00~ 1. 40质量% (更优选的是:下限为1. 15质量%、上限为1. 35质量% )。
[0091] < P :彡 0· 015 质量%、S :彡 0· 015 质量%>
[0092] P及S是通过偏析至晶界而使回火脆化特性、耐SR裂纹性劣化的成分。为了使后 述的焊接金属中的P量为〇. 015质量%以下、S量为0. 015质量%以下,需要使焊丝中的P、 S量也均同为0.015质量%以下。
[0093] 当然,除P、S以外的杂质即Sn、Sb、As、Pb、Bi的降低也同样对于回火脆化特性、SR 裂纹敏感性的提高有效。因此,优选的是:焊丝中的Sn、Sb、As量分别为0. 005质量%以下, Pb、Bi量分别为0.0001质量%以下。
[0094] < Ni :彡 0· 07 质量%、Co :彡 0· 07 质量%>
[0095] Ni、Co是对于韧性的提高有效但会招致蠕变强度显著降低的成分。为了使后述的 焊接金属中的Ni量为0. 06质量%以下、Co量为0. 06质量%以下,需要使焊丝中的Ni、Co 均为0.07质量%以下。
[0096] < Cr :2. 00 ~2. 30 质量%>
[0097] Cr与Mo、V同为高强度2. 25Cr-lM〇-V钢的基本成分,其是为了确保耐腐蚀性、室温 强度及蠕变断裂强度而添加的成分。为了使后述的焊接金属中的Cr量为2. 00~2. 30质 量% (更优选的是:下限为2. 00质量%、上限为2. 24质量% ),需要使焊丝中的Cr量也为 2. 00~2. 30质量% (更优选的是:下限为2. 05质量%、上限为2. 24质量% )。
[0098] < Mo :0· 90 ~L 20 质量%>
[0099] Mo与Cr、V同为高强度2. 25Cr-lM〇-V钢的基本成分,其是为了确保室温强度、蠕 变断裂强度而添加的成分。为了使后述的焊接金属中的Mo量为0. 90~1. 20质量%,需要 使焊丝中的Mo量也同为0.90~1.20质量%。
[0100] < Ti :彡 0· 025 质量%>
[0101] Ti是仅添加微量即可使韧性大大劣化的成分。为了使后述的焊接金属中的Ti量 为0. 010质量%以下,需要使焊丝中的Ti量为0. 025质量%以下。
[0102] < Al :彡 0· 025 质量%>
[0103] Al是形成氧化物的成分。为了使后述的焊接金属中的Al为0.010质量%以下,需 要使焊丝中的Al量为0.025质量%以下。
[0104] < V :0· 33 ~0· 43 质量%>
[0105] V与Cr、Mo同为高强度2. 25Cr-lM〇-V钢的基本成分,其是为了确保室温强度、蠕 变断裂强度而添加的成分。为了使后述的焊接金属中的V量为0. 30~0. 40质量%,需要 使焊丝中的V量为0. 33~0. 43质量%。
[0106] < Nb :0· 015 ~0· 030 质量%>
[0107] Nb是为了确保高温强度、蠕变强度而添加的成分。为了使后述的焊接金属中的Nb 量为0. 012~0. 022质量%,需要使焊丝中的Nb量为0. 015~0. 030质量%。
[0108] < K 0.05 质量% >
[0109] W是会招致蠕变强度降低的成分。为了使后述的焊接金属中的W量为0.05质量% 以下,需要使焊丝中的W量为0. 05质量%以下。
[0110] < B :彡 0· 0005 质量%>
[0111] B是通过添加数ppm即可使耐SR裂纹性大大劣化的成分。为了使后述的焊接金属 中的B量为0. 0005质量%以下(更优选为0. 0003质量%以下),需要使焊丝中的B量也同 为0. 0005质量%以下(更优选为0. 0003质量%以下)。
[0112] <余量:Fe及不可避免的杂质>
[0113] 焊丝的余量为Fe及不可避免的杂质。如上所述,作为不可避免的杂质,例如可列 举511、513、48、?13、8丨。优选的是:焊丝中的511、513、48量分别为0.005质量%以下,?13、81 量分别为〇· 0001质量%以下。予以说明,Sn+Sb+As+10Pb+10Bi优选为(λ 015质量%以下。
[0114] 《烧结焊剂》
[0115] 本发明的焊丝可以与规定了 Mg0、Al203、Si02、金属氟化物的F换算值、金属碳酸盐 的〇)2换算值、C、"Si+Mn"、"Ni+Co+Cr+Mo+Ti+Al+V+Nb+W"、"B与硼氧化物的B换算值的总 和"的烧结焊剂组合使用。
[0116] 在此,(:、5丨、]?11、附、&)、0、]\1〇、11、41、¥、吣、1、8是作为金属的元素。即,例如若 为Si,则为金属Si,"金属Si"是指"纯金属Si"及"合金Si"中的一种以上。其他元素也 同样。
[0117] 以下,对烧结焊剂的成分限定理由进行说明。
[0118] < MgO :25 ~40 质量%>
[0119] MgO具有熔点高、促进熔渣的凝固、整理焊道形状的效果。另外,还具有控制氧量 的作用。若MgO量小于25质量%,则焊接中的脱氧效果弱,在焊接金属中氧化物增加,因此 韧性劣化。另一方面,若MgO量超过40质量%,则焊道形状变差,因此熔渣剥离性劣化。因 此,MgO量为25~40质量%。
[0120] < Al203:13 ~30 质量%>
[0121] Al2O3除具有使熔渣的流动性提高的效果以外还具有控制氧量的作用。若Al2O 3量 小于13质量%,则焊接焊道与母材的融合变差,容易产生夹渣。另一方面,若Al2O3量超过 30质量%,则焊接金属中的氧量增加,在焊接金属中氧化物增加,因此韧性劣化。因此,Al2O3量为13~30质量%。
[0122] < Si02:3 ~15 质量%>
[0123] SiO2具有使流动性提高的效果。若SiO2量小于3质量%,则焊接焊道与母材的咬 合变差,容易产生夹渣。另一方面,若SiO2量超过15质量%,则焊接金属中的氧量增加,在 焊接金属中氧化物增加,因此韧性劣化。因此,SiO2量为3~15质量%。
[0124] <金属氟化物的F换算值:3~15质量% >
[0125] 金属氟化物具有控制焊接金属中的氧量的效果。若金属氟化物的F换算值小于3 质量%,则,焊接金属中的氧量增加,在焊接中氧化物增加,因此韧性劣化。另一方面,若金 属氟化物的F换算值超过15质量%,则电弧变得不稳定,焊道形状变差,因此熔渣剥离性劣 化。因此,金属氟化物的F换算值为3~15质量%。
[0126] <金属碳酸盐的CO2换算值:3~15质量% >
[0127] 金属碳酸盐中所含的CO2具有控制焊接金属中的扩散性氢量的效果。若金属碳酸 盐的CO2换算值小于3质量%,则焊接金属中的扩散性氢量增加。另一方面,若金属碳酸盐 的CO2换算值超过15质量%,则焊接金属中的氧量增加,在焊接金属中氧化物增加,因此韧 性劣化。因此,金属碳酸盐的〇)2换算值为3~15质量%。
[0128] < C :彡 0.10 质量% >
[0129] < Si+Mn 3. 0 质量%>
[0130] < Ni+Co+Cr+Mo+Ti+Al+V+Nb+W :< I. 0 质量% >
[0131] < B与硼氧化物的B换算值的总和:< 0. 10质量% >
[0132] 在本申请中,从焊剂中积极地添加本发明的焊丝中所规定的成分。其理由为:在从 焊剂中添加合金成分的情况下,由焊接条件所致的成品率的变化大,焊接金属的化学成分 处于所设计的成分范围之外的可能性高。因此,焊剂中的C、Si、Mn、Ni、Co、Cr、Mo、Ti、Al、 V、Nb、W、B如上述所示的规定。
[0133] 《焊接金属》
[0134] 本发明的焊接金属是将上述的焊丝与上述的烧结焊剂组合而制作成的焊接金属。
[0135] 而且,焊接金属含有规定量的 C、Si、Mn、P、S、Ni、Co、Cr、Mo、Ti、Al、V、Nb、W、B、0, 余量为Fe及不可避免的杂质。
[0136] 以下,对成分限定理由进行说明。
[0137] < C :0· 09 ~0· 14 质量%>
[0138] C是为了确保焊接金属的韧性、室温强度及蠕变断裂强度而添加的成分。C的主要 作用为以下的2点。
[0139] (1)通过降低贝氏体相变温度而形成微细组织、提高韧性。
[0140] (2)仅在形成Cr、Mo、V、Nb等的碳化物、尤其是与这些元素形成"微细的碳化物" 的情况下会使蠕变断裂强度大大提高。
[0141] 若C量小于0. 09质量%,则贝氏体相变温度变高,因此贝氏体组织变得粗大,使韧 性处于低值。另外,碳化物的析出量不充分,蠕变断裂强度也降低。进而,回火脆化特性降 低。另一方面,若C量超过0. 14质量%,则析出的碳化物的尺寸变大,因此会招致韧性降低。 因此,C量为0.09~0. 14质量%。
[0142] 但是,Mn是仅次于C的、降低贝氏体相变温度的元素,因此在"Μη通过降低贝氏体 相变点而形成微细组织、提高韧性"的方面以及"Μη的添加会招致蠕变强度降低"的方面, 与用于兼顾韧性和蠕变断裂强度的C的最佳量密切相关。
[0143] 即,若Mn量小于1.00质量%,则即使C量为0.09~0. 14质量%,贝氏体相变温 度的降低也不充分,无法得到微细组织,因此韧性处于低值。另一方面,若焊接金属的Mn量 超过1. 30质量%,则即使C量为0. 09~0. 14质量%,在Mn的影响下蠕变断裂强度也会急 剧劣化。予以说明,Mn的更优选的范围为1. 05~1. 28质量%。
[0144] 另外,Cr是2. 25Cr-lM〇-V焊接金属中含量最多的碳化物形成元素,因此在"Cr仅 在形成"微细的碳化物"时即可使蠕变断裂强度大大提高"的方面,与用于兼顾韧性和蠕变 断裂强度的C的最佳值密切相关。在本发明人等的研宄中已经明确:在2. 25Cr-lM〇-V钢焊 接金属中,"Cr的降低会促进微细的碳化物的析出,Cr的增加会促进
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