[发明专利]Ni基耐热合金焊接接头的制造方法及Ni基耐热合金焊接接头

说明书

技术领域

本发明涉及Ni基耐热合金焊接接头的制造方法及Ni基耐热合金焊接接头。详细而言，涉及蠕变强度和使用时的焊接部的耐裂纹性优异、作为发电用锅炉的主蒸汽管、高温再热蒸汽管等的高温构件使用的Ni基耐热合金焊接接头的制造方法，以及通过该制造方法得到的Ni基耐热合金焊接接头。

背景技术

近年，从降低环境负荷的观点考虑，对于发电用锅炉等而言，在全球范围内推进运转条件高温·高压化，对于作为过热器管、再热器管的材料使用的奥氏体系耐热合金要求具有更优异的高温强度和耐蚀性。

进而，以往对于使用了铁氧体系耐热钢的主蒸汽管、高温再热蒸汽管等厚壁的构件等各种构件，要求高强度化，研究了高强度奥氏体系耐热合金或Ni基耐热合金的适用。

在这种技术背景下，例如专利文献1中提出了通过有效利用W提高高温强度并且限定有效B量，从而热加工性、耐焊接裂纹敏感性得到改善的Ni基合金。

另外，专利文献2中提出了通过有效利用Cr、Ti和Zr从而以α-Cr相作为强化相、蠕变强度得到提高的奥氏体系耐热合金。

专利文献3中提出了通过含有大量的W并且有效利用Al和Ti实现的固溶强化以及γ’相的析出强化，从而强度得到提高的Ni基耐热合金。

专利文献4中提出了通过有效利用Al、Ti、Nb而蠕变强度提高的同时，通过P和B含量的管理以及Nd的含有而耐液化裂纹性提高的奥氏体系耐热合金。

专利文献5中提出了有效利用Mo和W而蠕变强度提高，并且限定杂质元素和Ti、Al的含量，从而焊接时的耐液化裂纹和使用时的耐应力松弛裂纹性得到改善的奥氏体系耐热合金。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-63838号公报

专利文献2：国际公开第2009/154161号

专利文献3：国际公报第2010/038826号

专利文献4：国际公报第2011/071054号

专利文献5：日本特开2010-150593号公报

非专利文献

非专利文献1：接合·溶接技術(接合·焊接技术)Q&A1000编委会、接合·溶接技術(接合·焊接技术)Q&A1000(1999)、502-503、653-654

非专利文献2：内木等、石川島播磨技報(石川岛播磨技报)、第15卷(1975)、第2号、209-215

发明内容

发明要解决的问题

奥氏体系耐热合金或Ni基耐热合金而成的结构物通常通过焊接组装。以往，对于使用了奥氏体系耐热合金、Ni基耐热合金的焊接接头而言，已知容易产生主要起因于冶金因素的各种裂纹，在焊接中产生的液化裂纹、在高温下的长时间使用中通过焊接而产生的残余应力松弛过程中产生的应力松弛裂纹成为问题。

另一方面，专利文献1～5中公开的奥氏体系耐热合金、Ni基耐热合金对于上述裂纹具有阻抗性，对于主蒸汽管、高温再热蒸汽管等的构件使用了这些合金的对焊接头，确认到可以切实地防止焊接中的液化裂纹、使用中的应力松弛裂纹。然而，实际的结构物中存在各种形状、尺寸的焊接部。因此可知，焊接部的残余应力的存在状态不同，需要说明的是，根据焊接部的形状或尺寸，即使使用上述奥氏体系耐热合金、Ni基耐热合金，也有可能不能充分地得到上述防止裂纹的效果。

另外，如非专利文献1所示，通常奥氏体系不锈钢、Ni基合金在焊接后不进行焊接后热处理。然而，对于奥氏体系不锈钢，为了改善韧性、耐蚀性，有时在1000～1150℃下进行焊接后热处理，另外，为了去除残余应力，有时在800～900℃下进行焊接后热处理。

例如，非专利文献2中，为了防止18Cr-12Ni-Nb系奥氏体系不锈钢的长时间使用时产生的裂纹，示出了包括下述特殊的三段步骤的适当的焊接后热处理的适用对于裂纹的防止是有效的：在升温时暂时加热至600℃并在该温度下保持，然后，升温至1050℃并在该温度下保持后，进行冷却，在900℃下进一步保持，析出NbC后进行冷却。

然而，本发明人等进行了各种研究的结果重新判明，对于Ni基耐热合金而言，如果单纯实施焊接后热处理，则虽然残余应力确实得到松弛、对于应力松弛裂纹的防止是有效的，但是根据焊接后热处理的条件而焊接接头的蠕变强度有可能大幅降低。