[发明专利]Ni基耐热合金焊接接头的制法及由该方法制造的焊接接头

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通过该方法制造的焊接接头。

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，对于作为过热器管或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。

另外，以往对于使用了铁氧体系耐热钢的包括主蒸汽管、再热蒸汽管等厚壁的构件等各种构件，研究了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中公开了通过有效利用Cr、Ti和Zr从而蠕变强度得到提高的奥氏体系耐热合金。另外，专利文献2中公开了通过含有大量的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，进而专利文献3中公开了对通过提取残渣的定量分析求得的Cr的析出量进行限定，从而蠕变强度提高并且韧性得到提高的Ni基耐热合金。

使用这些奥氏体系耐热合金或Ni基耐热合金作为结构物时，通常通过焊接而被组装。对于使用了它们的焊接接头而言，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。

专利文献4中提出了通过有效利用Al、Ti和Nb而蠕变强度提高的同时，通过P和B含量的管理以及Nd的含有而焊接时的耐液化裂纹性提高的奥氏体系耐热合金。另外，专利文献5中公开了通过含有Al和Ti而有效利用γ’相且提高蠕变强度，并且通过相应于晶体粒径调整Nd、O含量，从而兼具蠕变延展性和修补焊接时的耐应力松弛裂纹性的Ni基耐热合金。进而，专利文献6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。

另外，如非专利文献1所示，通常奥氏体系不锈钢或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，为了改善耐蚀性和韧性，有时在1000～1150℃的温度范围内进行焊接后热处理，另外，为了去除残余应力，有时在800～900℃的温度范围内进行焊接后热处理。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高温下长时间使用时产生的裂纹，公开了经过下述三段步骤的热处理方法：将焊接接头部加热至600℃左右并在该温度下保持，然后，在1050℃下再次保持，最后在900℃下保持。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2009/154161号

专利文献2：国际公开第2010/038826号

专利文献3：日本特开2013-49902号公报

专利文献4：国际公开第2011/071054号

专利文献5：日本特开2013-36086号公报

专利文献6：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年8月、p502-503、653-654

非专利文献2：内木虎藏、冈林久喜、栗林宗孝、森重德男、“18Cr-12Ni-Nb鋼の応力除去焼きなまし割れ(18Cr-12Ni-Nb钢的应力去除退火裂纹)”、石川島播磨技報(石川岛播磨技报)、昭和50年3月、第15卷、第2号、p209-215

发明内容

发明要解决的问题

对于主蒸汽管、高温再热蒸汽管等的构件使用了专利文献4～6记载的合金的对焊接头，可以切实地防止焊接中的液化裂纹以及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或Ni基耐热合金，也有可能不能充分地得到防止上述裂纹、特别是应力松弛裂纹的效果。

另外，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，如果实施焊接后热处理，则虽然存在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情况，但是不如说根据焊接后热处理的条件而存在应力松弛裂纹变得容易产生的情况。

本发明的目的在于，提供蠕变强度和耐应力松弛裂纹性优异的Ni基耐热合金焊接接头的制造方法以及通过该方法制造的焊接接头。