高強度Ｃｒ－Ｍｏ鋼的焊接金屬制造技術

本發(fā)明專利技術提供一種Ｃｒ－Ｍｏ鋼焊接金屬，該Ｃｒ－Ｍｏ鋼焊接金屬可適應在近年來的發(fā)電設備、化工設備等高溫高壓環(huán)境下使用的Ｃｒ－Ｍｏ鋼系低合金耐熱鋼制容器的對于焊接金屬的韌性及回火脆化特性的改善要求。其含有：Ｃ：０．０４～０．１０質量％、Ｓｉ：０．１５～０．５質量％、Ｍｎ：０．５～１．０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％以下但不包括０質量％、以及Ｏ：０．０２～０．０５質量％，余量是Ｆｅ和不可避免的雜質，并且，僅從焊接金屬原質部電解萃取的殘渣中的Ｃｒ析出量低于０．３質量％，且Ｎｂ析出量為０．００５％以上。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及一種用保護電弧焊條形成的高強度Cr-Mo鋼的焊接金屬。
技術介紹
在發(fā)電設備、化學設備等高溫高壓環(huán)境下使用的Cr-Mo系低合金耐熱鋼容器因裝置的大型化，從而使所使用的鋼材厚壁化，因而使用添加了V、Nb等高強度Cr-Mo鋼。然后，將由該高強度Cr-Mo鋼構成的鋼材進行成形，焊接各部后制造成大型的容器。 在這種高強度Cr-Mo鋼的焊接時，通常應用焊接效率良好的埋弧焊接，特別是在噴嘴及配管等的焊接時，就必須應用保護電弧焊。而且，就構成該高強度Cr-Mo鋼的焊接部的焊接金屬而言，各種提案提出的技術正在探求改善耐熱性(高溫強度)、抗SR裂紋性(在用于消除應力的退火時不發(fā)生晶間裂紋)、韌性及耐回火脆化特性。例如，專利文獻1提出的技術涉及一種TIG焊絲，通過將可用(Si+Mn)/C(P+Sn+Sb+As)表示的參數(shù)限制在一定值，來改善回火脆化特性。另外，專利文獻2公開的技術涉及一種保護電弧焊焊接金屬及保護電弧焊焊接材料，其通過將由電解萃取的萃取的殘渣的組成做成Fe35質量％以下、V10質量以上，控制在舊奧氏體晶間析出滲碳體，以此來改善抗SR裂紋性。另外，專利文獻3公開的是一種埋弧焊接方法，其通過降低焊接金屬中的含氧量來改善回火脆化特性。 專利文獻1特開第2742201號公報 專利文獻2特開第3283773號公報 專利文獻3特開平1-271096號公報 但是，由于TIG焊接的施工效率低，因此，在裝置厚壁化的近幾年，所希望的是可用保護電弧焊、氣體保護弧焊、埋弧焊等更高的效率施工的焊接方法，而就TIG之外的焊接方法而言，由于焊接金屬中的含氧量與TIG焊接比較而不可避免地變高，因此，有必要對專利文獻1所述的組成成分進行探討。另外，就專利文獻2所述的保護電弧焊焊接金屬而言，雖然可確保所有的特性均衡，但在回火脆化特性上仍有改善的余地。而就專利文獻3所述的埋弧焊接方法而言，耐回火脆化特性的水平還不充分。
技術實現(xiàn)思路
因此，本專利技術的課題在于一種高強度Cr-Mo鋼的焊接金屬，其耐熱性(高溫強度)、抗SR裂紋性、韌性及耐回火脆化特性優(yōu)良，特別是可適應近年來的在發(fā)電設備、化學設備等高溫高壓環(huán)境下使用的與Cr-Mo系低合金耐熱鋼制容器的焊接金屬相對的韌性及回火脆化特性的改善要求。 于是，本專利技術者們通過實施脆化促進處理(分級冷卻)，對高強度Cr-Mo鋼的保護電弧焊中的回火脆化特性進行了研究。其結果是，即使降低焊接金屬中的雜質水平，也是脆化的情況居多，分析其原因發(fā)現(xiàn)，控制焊接金屬的耐回火脆化特性的是碳化物形態(tài)。具體而言，就是在脆化促進處理(分級冷卻)時，隨著促進以Nb為主成分的MC碳化物的成長，通過控制以Cr為主成分的碳化物而在大幅的改善上成功。另外還表明，這些碳化物形態(tài)控制也可改善其它的特性(抗SR裂紋性、韌性)。 另外還發(fā)現(xiàn)，要在焊接金屬實現(xiàn)這些碳化物形態(tài)，只要適當控制保護電弧焊條的成分(C、Cr、Mo、Nb、V)及焊接施工條件即可，直至完成本專利技術。 另外，為了改善脆化特性，研究了碳化物之外的控制因素，結果發(fā)現(xiàn)，通過將直徑1μm以上的比較粗大的氧化物夾雜物的個數(shù)密度控制在不足2000個，就可穩(wěn)定地得到所期望的脆化特性。而且，通過在焊接金屬中的含氧量上控制脫氧元素的組成，就可控制粗大的氧化物夾雜物的個數(shù)密度。 即，本專利技術第一方面提供一種高強度Cr-Mo鋼的焊接金屬，其由保護電弧焊形成，其特征在于，含有C0.04～0.10質量％、Si0.15～0.5質量％、Mn0.5～1.0質量％、Cr2.00～3.25質量％、Mo0.9～1.2質量％、Nb0.01～0.03質量％、V0.2～0.7質量％、B0.003質量％以下但不包括0質量％、以及O0.02～0.05質量％，余量是Fe和不可避免的雜質，并且，全部從焊接金屬原質部中電解萃取的殘渣中的Cr析出量低于0.3質量％，且Nb析出量為0.005質量％以上。 該高強度Cr-Mo鋼焊接金屬中，作為必需成分，通過將C、Si、Mn、Cr、Mo、Nb、V、B及O的含量控制在特定的范圍內，再將電解萃取的Cr析出量及Nb析出量限制在特定的范圍，由此在脆化促進處理(分級冷卻)時促使以Nb為主成分MC碳化物的成長，同時，控制以Cr為主成分的碳化物，并控制支配焊接金屬的回火脆化特性的碳化物形態(tài)，可改善韌性及耐回火脆化特性。 本專利技術第二方面在第一方面的基礎上，提供高強度Cr-Mo鋼焊接金屬，其通過將上述不可避免的雜質中的Cu及Ni的含量分別限制在不足0.05質量％，而限制對耐回火脆化特性有害的Cu及Ni的含量，從而實現(xiàn)耐回火脆化特性的改善。 本專利技術第三方面在第一或第二方面的基礎上，提供高強度Cr-Mo鋼焊接金屬，其通過將上述不可避免的雜質中的P及S的含量分別限制在不足0.012質量％，使雜質偏析于晶粒邊界、限制促進回火脆化的P及S的含量，從而實現(xiàn)耐回火脆化特性的改善。 本專利技術第四方面提供的高強度Cr-Mo鋼焊接金屬，其特征在于，使用下述式(1)計算出的參數(shù)CP為5～50， CP＝(C)×(Nb)/×1000 式(1) 式(1)中，(C)、(Nb)、(Cr)、(Mo)、(Nb)及(V)表示焊接金屬中的C、Nb、Cr、Mo、Nb及V的含量比率(質量％)。 該高強度Cr-Mo鋼焊接金屬中，通過將參數(shù)CP限制于5～60的范圍，可在脆化促進處理(分級冷卻)時促進以Nb為主成分的MC碳化物的成長，同時，控制以Cr為主成分的碳化物，從而實現(xiàn)耐回火特性的改善。 本專利技術第五方面提供的高強度Cr-Mo鋼焊接金屬，其特征在于，直徑1μm以上的氧化物系夾雜物在單位觀察面積1mm2中低于2000個。 該高強度Cr-Mo鋼焊接金屬中，由于直徑1μm以上的氧化物系夾雜物在單位觀察面積1mm2中低于2000個，因而通過降低斷裂起點改善耐回火脆化特性，可穩(wěn)定地得到所期望的脆化特性。 在此，所謂的穩(wěn)定性是指在分級冷卻后的擺錘沖擊試驗中即使是γE-50的最小值(min)也可確保55J以上。 本專利技術第六方面的高強度Cr-Mo鋼焊接金屬，其特征在于，焊接金屬中的Si的含量比率、Mn的含量比率及O的含量比率具有用下式(2)表示的關系， 12000+170+150000＜9800式(2)。 該高強度Cr-Mo鋼焊接金屬中，由于焊接金屬中的Si的含量比率、Mn的含量比率及O的含量比率具有用式(2)表示的關系，因而，在焊接金屬的含氧量的基礎上控制脫氧元素的組成，恰當?shù)乜刂坪附咏饘僦械腟i、Mo及O的含量比率的平衡，控制粗大的氧化物類夾雜物的個數(shù)密度，可穩(wěn)定地得到所期望的脆化特性。 本專利技術的高強度Cr-Mo鋼焊接金屬中，可促進以Nb為主成分的MC碳化物的成長，同時，控制以Cr為主成分的碳化物并控制決定焊接金屬的回火脆化特性的碳化物的形態(tài)，可改善韌性及耐回火脆化特性，進而可適應近年來的在發(fā)電設備、化學設備等高溫高壓環(huán)境下使用的對Cr-Mo類低合金耐熱鋼制容器的焊接金屬的韌性及回火脆化特性的改善要求。 附圖說明 圖1是表示在本專利技術實施例及比較例進行的焊接試驗中的焊接母材及焊接部位的示意剖面圖； 圖2是表示在本專利技術實施例及比較例進行的SR處理的圖； 圖3是說明來自本專利技術實施例及比較例中的焊接金屬的試驗本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種高強度Ｃｒ－Ｍｏ鋼焊接金屬，其通過保護電弧焊形成，其特征在于，含有：Ｃ：０．０４～０．１０質量％、Ｓｉ：０．１５～０．５質量％、Ｍｎ：０．５～１．０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％以下但不包括０質量％、以及Ｏ：０．０２～０．０５質量％，余量是Ｆｅ和不可避免的雜質，并且，全部從焊接金屬原質部中電解萃取的殘渣中的Ｃｒ析出量低于０．３質量％，且Ｎｂ析出量為０．００５質量％以上。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：岡崎喜臣，山下賢，渡邊博久，細井宏一，
申請(專利權)人：株式會社神戶制鋼所，
類型：發(fā)明
國別省市：JP[日本]