涂药焊条的制作方法_3

文档序号:9239355阅读:来源:国知局
以从涂药中 添加。特别是通过从涂药以铁粉或合金铁的形态添加,能够提高熔敷效率。无论其添加量 过少或过多,其他的合金成分的添加效果都无法充分获得,因此涂药焊条总质量中的Fe量 为60~75质量%。另外Fe若其添加量低于60质量%,则熔渣剥离性和焊道外观劣化。
[0069] 〈不可避免的杂质〉
[0070] 在本发明中,作为不可避免的杂质,Cu、Ni、Ti、Al、Ta、Co和W的总和为0. 10质 量%以下,5、511、48、513、?13和扮的总和为0.10质量%以下。
[0071 ] Cu、Ni、Ti、Al、Ta、Co和W作为固溶强化元素或碳氮化物形成元素,有助于熔敷金 属的高强度化。但是,本申请中在焊接材料的设计上,这些元素作为不可避免的杂质而存在 于熔敷金属中,阻碍主要合金成分的添加效果。因此,其总和为〇.1〇质量%以下。还有,作 为下限值没以有特别规定,但作为测量极限,例如为〇. 03质量%。
[0072] 若(:11、附、11、41、了&、(:〇和1的总和高于0.10质量%,则飞溅发生量增加。此外 若高于1. 00质量%,则电弧稳定性也劣化。
[0073] S、Sn、As、Sb、Pb和Bi作为不可避免的杂质存在于恪敷金属中,使结晶晶界强度降 低,使回火脆化特性和耐SR裂纹性劣化。因此,其总和为0.10质量%以下。还有,作为下 限值没有特别规定,但作为测量极限,例如为〇. 01质量%。 【实施例】
[0074] 以下,为了说明本发明的效果,将纳入本发明的范围的实施例,与脱离本发明的范 围的比较例进行比较说明。
[0075] [涂药焊条的化学成分]
[0076] 涂药焊条由实心的焊条芯和涂药构成,涂药的质量(=被覆率)相对于涂药焊条 总质量为25~40质量%。涂药焊条的化学组成显示在表1、2中。还有,对于不满足本发 明的范围的,对数值划下划线表示。
[0077] 【表1】
[0078]
[0079] 【表2】
[0080]
[0081] [焊接条件]
[0082] 用于本申请的实施例的焊接试验体的坡口形状显示在图IA中。试验板也可以使 用ASTMA387. Gr. 22钢等的2. 25Cr-lMo钢,和如图IB所示这样,使用对于坡口面以供试材 实施了 2~3层左右堆焊(只夕y )的JIS G3106SM490A钢等的碳钢。无论使用哪 种试验板,试验结果均相同,因此在本申请的实施例中作为共金系的ASTM A387Gr. 22C1. 2 钢。试验板?衬垫板的板厚为20mm,坡口形状为20° V坡口,根部间隙为19mm。焊缝长度 为300mm~600mm,实施每层双道的分开(振9分U )焊接,其层叠数完成为8层。
[0083] 接着,焊接试验时的焊接条件显示在表3中。使用涂药焊条的焊接时的电源极性 一般为AC或DCEP。但是,本申请中的焊接试验中无论使用哪种电源极性,熔敷金属的性能 都同等,因此实施例中全部记述用AC电源的试验结果。另外,Cr-Mo钢用涂药焊条的焊条 芯径一般为2. 6、3. 2、4. 0、5. O和6. Omm Φ。但是,本申请中的焊接试验无论使用哪种焊条芯 径的涂药焊条,熔敷金属的性能都同等,因此在实施例中全部记述为用5. ΟπιπιΦ的焊条芯 径的涂药焊条的试验结果。此外,焊接姿势向下而进行焊接试验。
[0084] 【表3】
[0085]
[0086] [PWHT]
[0087] 对于焊接试验材施工的各种PWHT条件显示在图2中。PWHT的强弱通过导入 Larson-Miller (拉森-米勒)的热处理参数(以下简记为[Ρ])的概念,能够定量化。[Ρ] 由下式1表示,式中的T表示PWHT温度(°C ),t表示PWHT时间(h)。
[0088] 【算式1】
[0089] [P] = (T+273) X (20+log t) X KT3 · · ·(式 1)
[0090] 即,PWHT温度越高,另外PWHT时间越长,[P]越大,熔敷金属进一步被退火。特别 是,在确保Cr-Mo钢所代表的低合金耐热钢的强度上承担重大作用的碳氮化物的凝聚?粗 大化进行,因此其强度降低。另一方面,[P]变大,熔敷金属的强度降低,而其韧性成反比例 地提高。但是,若碳氮化物的凝聚?粗大化过剩地进行,则这些粗大碳氮化物作为脆性断裂 的起点起作用,反而有韧性劣化的情况。另外,强度和韧性的增减倾向相对于[P]大体为线 性的,蠕变断裂强度所代表的高温强度也显示出同样的倾向。
[0091] 本申请中作为对象的PWHT条件为(1)705(±15) °C X8(±l)h,和 (2)705(±15) °C X32(±l)h,该[P]的范围分别为(1)20.07 ~20.81,和(2)20.70 ~ 21. 37。
[0092] 另外,在评价熔敷金属的回火脆化特性时,使用实施了后述被称为Step cooling(步冷(S. C.),图3)这一特殊的脆化促进热处理的试验材。
[0093] 在此,
[0094] Min. PWHT (703°C X8h):摆锤冲击试验(图 2 的(a)条件)
[0095] Min. PWHT(703°C X8h)+S. C.:摆锤冲击试验(回火脆化特性评价用)
[0096] Max. PWHT(708°C X32h):懦变断裂试验(图 2 的(b)条件)。
[0097] 〈步冷〉
[0098] 接下来,对于步冷进行说明。图3中显示用于说明步冷的处理条件的,以纵轴为温 度,横轴为时间的图解。如图3所示,步冷是加热供试材,若供试材的温度高于300°C,则使 升温速度为50°C /h以下而调整加热条件,加热至供试材的温度达到593°C。然后,以593°C 保持1小时后,以冷却速度6°C /h冷却供试材至538°C并保持15小时,以同一冷却速度冷 却至523°C并保持24小时,再以同一冷却速度冷却至495°C并保持60小时。接着,以冷却 速度3°C /h冷却供试材至468°C并保持100小时。然后,使冷却速度为28°C /h以下而冷却 供试材,直至供试材的温度达到300°C以下。还有,在此处理中,在供试材的温度为300°C以 下的温度域,升温速度和冷却速度不进行规定。
[0099] [韧性?回火脆化特性(摆锤冲击试验)]
[0100] 评价熔敷金属的韧性?回火脆化特性时,从PWHT条件为703 °C X 8h,和 703°C X8h+步冷的两个试验材上,提取依据ISO 148-1的2mm-V切口的摆锤冲击试验片, 以20、0、-18、-30、-50、-70、-90°C的各温度实施摆锤冲击试验各3个。接着,由平滑通过各 温度下的试验值的相互的过渡曲线,决定表示54J的摆锤转变温度(以下表述为vTr54和 vTr' 54),将经过步冷的vTr54的变动量(=vTr' 54-vTr54,以下表述为Δ vTr54)作为脆 化量进行计算。
[0101] 焊接金属的回火脆化敏感性根据vTr54、和AvTr54的两者综合性地判断。在 此,将vTr54加上3倍的Δ vTr54这一值的值(=vTr54+3 Δ vTr54)定义为回火脆化特 性值。这是考虑到,步冷是加速试验,而实机运转年数为数十年,在实际熔敷金属中可视 为会发生步冷造成的脆化量的3倍的脆化,并用于概算经过长期的运转的熔敷金属显 示54J的摆锤转变温度,Λ vTr54的系数(本申请的情况是3)也与蠕变性能相同,处于 I. 5 - 2. O - 2. 5 - 3. O这样逐年严重化的倾向,系数3在实质极近的要求中最严重。即使 脆化量(=Δ vTr54)小,vTr54大时,vTr54+3 Δ vTr54仍变大,因此,作为要求稳定在高位 的焊接品质的该熔敷金属的适用场所不为优选。另一方面,即使PWHT后的韧性( = vTr54) 优异,脆化量(=AvTR54)大时,vTr54+3AvTr54仍会变大,出于同样的理由而不为优选。
[0102] 在本实施例中,韧性为_30°C下的冲击值的3点平均(以下表述为vE-30°C )为 100J以上的评价为◎,80J以上、低于100J的评价为〇,低于80J的评价为X。
[0103] 关于脆化量,AvTr54为5°C以下的评价为◎,高于5°C、低于11°C的评价为〇,在 11 °C以上的评价为X。
[0104] 关于回火脆化特性值,vTr54+3AvTr54在-30°C以下的评价为◎,高于_30°C并在 〇°C以下的评价为〇,高于0°C的评价为X。
[0105]在此,
[0106] vTr54 :在PWHT后显示54J的摆锤冲击韧脆转变温度(°C )
[0107] vTr' 54 :在PWHT+步冷后显示54J的摆锤冲击-转变温度(°C )
[0108] Δ vTr54 ( = vTr' 54_vTr54):步冷所造成的脆化量(°C )
[0109] vTr54+3
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