[发明专利]焊接金属及焊接结构体

说明书

技术领域

本发明涉及用于焊接如Cr-Mo钢之类的高强度钢材的焊接金属，尤其涉及改善了耐回火脆化特性及耐SR裂纹性的焊接金属及具有这样的焊接金属的焊接结构体。

背景技术

锅炉、化学反应容器中使用的高强度Cr-Mo钢及其焊接金属部被使用在高温高压环境下，因此在具备强度及韧性等特性的同时还需要以高水平兼耐热性(高温强度)、耐SR裂纹性[去应力退火(SR退火)时不会发生晶界裂纹]及耐回火脆化特性(高温环境下的使用中脆化少)。尤其是近年来，在随着装置大型化的钢板厚壁化中，为了不使施工效率降低而使焊接时的线能量不断增大。通常，焊接线能量的增大会使焊接金属部的组织，使韧性(耐回火脆化特性)劣化，因此所要求的韧性、耐回火脆化特性为更高的水准。

作为着眼于焊接高强度Cr-Mo时所形成的焊接金属的韧性、耐回火脆化特性的技术，迄今为止还提出了各种方案(专利文献1～5等)。例如在专利文献1中公开了通过详细地规定钢板组成、焊接材料组成及焊接条件而得到兼具了各特性的焊接金属的技术。在该技术中，就一部分的实施例而言，表示应力除去退火(SR退火：Stress Relief退火)后的韧性的vTr_5.5(SR退火后的吸收能达到5.5kgf·m的温度)为-50℃呈良好，但是表示回火脆化处理(步冷)后的韧性的vTr’_5.5(步冷后的吸收能达到5.5kgf·m的温度)最好为41℃，还称不上充分的水准。

在专利文献2中提出了能够通过考虑焊丝和粘结焊剂的成分、以及焊接条件(线能量)而实现韧性、强度、耐回火脆化特性及耐SR裂纹性优异的焊接金属的技术。在该技术中，就一部分的实施例而言，虽然得到表示SR退火后的韧性的vTr₅₅(SR退火后的吸收能达到55J的温度)、表示回火脆化处理(步冷)后的韧性的vTr’₅₅(步冷后的吸收能达到55J的温度)均在-50℃以下的良好韧性，但是表示回火时的脆化的程度的ΔvTr₅₅(＝vTr’₅₅-vTr₅₅)为8℃以上，难以称得上能够充分抑制回火脆化。

在专利文献3中提出了通过控制焊丝的成分、尤其脱氧元素的浓度来实现高温强度、及韧性优异的焊接金属的技术。但是，并未考虑耐回火脆化特性或耐SR裂纹性。另外，特性评价时的焊接线能量为1.8kJ/mm左右，并不高。

在专利文献4中公开了通过限制焊线的成分、并控制在SR退火时析出至旧奥氏体晶界的渗碳体形态而实现强度、韧性、耐回火脆化特性、耐SR裂纹性优异的焊接金属的技术。但是，强度评价时的SR退火时间较短且为26小时，并且SR退火温度略低且为700℃。因此，无法保证在进行更高温、长时间下的SR退火时的强度。另外，表示回火时的脆化的程度的ΔvTr₅₅(＝vTr’₅₅-vTr₅₅)为5℃以上，难以称得上能够充分抑制回火脆化。

在专利文献5中提出了在气体保护金属极电弧焊中通过控制焊接棒的焊芯及被覆材料成分来改善韧性、强度的技术。但是，并未考虑耐回火脆化特性。

另一方面，还提出在气体保护金属极电弧焊中通过控制氧化物、碳化物形态来实现具有韧性及耐回火脆化特性的焊接金属的技术(例如专利文献6)。在该技术中，并未充分考虑强度、耐SR裂纹性。

在专利文献7中提出了如下技术：发现在回火脆化处理时析出的微细的Mo₂C粒子有助于回火脆化，并通过控制Mo₂C的析出来改善耐回火脆化特性。但是，在该技术中，为了改善耐回火脆化特性，需要对碳化物形态的复杂的控制，工业上的负担较大。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平2-182378号公报

专利文献2：日本特开平8-150478号公报

专利文献3：日本特开平8-039287号公报

专利文献4：日本特开平10-137975号公报

专利文献5：日本特开2002-263883号公报

专利文献6：日本特开2008-229718号公报

专利文献7；日本特开2012-187619号公报

发明内容

发明要解决的课题