JP3170165B2 - Ｎｉ基高Ｃｒ合金用被覆アーク溶接棒 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は加圧水型原子力発電プラ
ントなどに代表される３００〜３５０℃の高温で使用さ
れる高温耐食機器に用いられるインコネル６９０合金
（米国ＩＮＣＯ社の商品名）などのＮｉ基高Ｃｒ合金の
溶接に適した被覆アーク溶接棒に関し、さらに詳しくは
高温引張強度特性、耐溶接割れ性に優れた溶接金属を得
ることができる被覆アーク溶接棒に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、３００〜３５０℃の高温で稼働す
る加圧水型原子力発電プラントの蒸気発生器伝熱管材な
どには耐食性に優れたインコネル６００合金が用いられ
ている。さらに伝熱管材として信頼性向上を目指して新
たに開発されたインコネル６９０合金が使われ始めた。
その代表的な合金組成を表１に示す。

【０００３】

【表１】

【０００４】この６９０合金を用いて構造物を製造する
際には被覆アーク溶接を伴うのが普通で、溶接時に被覆
アーク溶接棒を溶融しながら合金を添加し溶接後の強度
を保持するためと耐溶接割れ性を確保するためにライム
型のフラックスタイプの被覆アーク溶接棒を必要とす
る。この被覆アーク溶接棒に関してはアメリカ機械学会
（ The American Society of Mechanical Engineers ；
ASME）のＡＳＭＥボイラ及び圧力容器規程（ ASME Boil
er and Pressure Vessel Code ；以下、ＡＳＭＥＣｏｄ
ｅという）の規定が用いられており、その溶着金属の化
学成分を表２に示す。

【０００５】

【表２】

【０００６】表１と比較すれば明らかなように、被覆ア
ーク溶接棒の主組成も６９０合金とほとんど同組成であ
るが、溶接割れを防ぐために被覆アーク溶接棒の方はＳ
ｉ，Ｍｎ，Ｐ含有量に特に制限を加え、また、耐食性の
劣化を防ぐためにＮｂを添加している。この他、ＡＳＭ
Ｅ Ｃｏｄｅには定められていないが、実際には被覆ア
ーク溶接棒を製造するとき加える脱酸剤や大気から混入
する不可避不純物が含まれており、その種類と含有量は
本発明者らの分析例によれば０：０．０８〜０．１５
％、Ｎ：０．０２５％である。

【０００７】インコネル６９０合金は元来、高Ｃｒ性を
有する材料であるから、この被覆アーク溶接棒を用いて
溶接した構造物の溶接部も室温の機械的性質及び耐溶接
割れ性などについても十分な性能を有している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような３００〜３５０℃の高温で稼働する機器の長時間
使用に際しては溶接部の強度不足という問題がある。す
なわち、前記のインコネル６９０合金とその被覆アーク
溶接棒を用いて、溶接した溶着金属や溶接継手の高温引
張強度は母材に比べて弱いため、高温強度の信頼性が十
分ではない。例えば、３５０℃の全溶着金属の高温引張
試験を行ったとき、引張強さは４８０〜５００Ｎ／ｍｍ
² という低い値しか得られない。さらに、このインコネ
ル６９０合金被覆アーク溶接棒は組織がオーステナイト
組織を呈するため溶接割れ感受性が高いので耐溶接割れ
性を十分考慮しなければならない。

【０００９】本発明は上記技術水準に鑑みてなされたも
のであり、その目的はインコネル６９０合金などＮｉ基
高Ｃｒ合金の溶接に用いられ、高温引張特性及び耐溶接
割れ性に優れた溶接金属や溶接継手を得ることができる
被覆アーク溶接棒を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは前記目的の
達成のため、Ｎｉ基高Ｃｒ合金用被覆アーク溶接棒の材
質について種々検討した結果、インコネル６９０合金被
覆アーク溶接棒の組成のうち、オーステナイトの固溶強
化については、侵入型元素のＣ，Ｎがもっとも大きく強
化に寄与していることがわかった。しかし、このインコ
ネル６９０合金被覆アーク溶接棒の特徴の一つである耐
食性が優れているという特性上、Ｃ量を母材並の０．０
５％を超えて添加すると耐食性が劣化するため、Ｃ含有
量を増して高温引張強度を改善することは難しい。ま
た、Ｎ量のみを増加させた場合は溶接欠陥が生じやすく
なり好ましくない。このため、Ｎの外にＷ及びＶを複合
添加すれば後述のように溶接欠陥を生じることなく高温
強度を改善できることがわかった。

【００１１】さらに、γマトリックス相の固溶強化元素
として、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｔｉ及びＡｌが挙げられる。し
かしこのインコネル６９０合金被覆アーク溶接棒の組成
のうち、Ｔｉ及びＡｌは脱酸剤として作用するが、溶接
作業性や耐溶接割れ性を考慮して規制している。また、
Ｍｏは耐食性を考慮して制限を加えているが強度の改善
を考えれば規制範囲内で高めに合金設計することが望ま
しい。このほか、ＡＳＭＥ Ｃｏｄｅには定められてい
ないが、Ｗ及びＶはその他の元素として０．５％以下の
元素添加は許されるのでＷ及びＶ量を０．５％範囲内で
増して固溶強化により高温引張強度の改善がはかれるこ
とが判明した。

【００１２】次にこのインコネル６９０合金被覆アーク
溶接棒組織がオーステナイト組成を呈するため溶接割れ
感受性が高いので溶接割れに影響を及ぼすＰ，Ｓ，Ｓ
ｉ，Ｏ量を低めに規制することによって耐溶接割れ感受
性を確保する。これらの元素を低めに抑えるには使用す
る心線と被覆アーク溶接棒のフラックスタイプを考慮し
なければならない。一般にＮｉ基合金用被覆アーク溶接
棒には、石灰石や蛍石を被覆剤の主成分とするライム型
溶接棒とルチールを被覆剤の主成分とするライムチタニ
ア型溶接棒があり、特にライム型溶接棒は脱Ｐ・脱Ｓ効
果、低Ｓｉ化、低Ｏ化する作用があるのでインコネル６
９０合金被覆アーク溶接棒にはこのライム型溶接棒を採
用することにより耐溶接割れ性の改善をはかる。

【００１３】本発明は上記知見に基づき、ＡＳＭＥ Ｃ
ｏｄｅの化学成分規格内でＷ及びＶを添加すると共にＯ
及びＮの含有量範囲を規定し、さらに新しく成分規制を
した被覆剤と組み合わせることによって完成されたもの
である。すなわち、本発明は重量％でＣ：０．０５％以
下、Ｓｉ：０．７５％以下、Ｍｎ：２〜５％、Ｐ：０．
０３％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ｃｒ：２８〜３
１．５％、Ｍｏ：０．５％以下、Ｃｕ：０．５％以下，
Ｎｂ：１〜２．５％，Ａｌ：０．５％以下、Ｔｉ：０．
５％以下、Ｆｅ：７〜１２％、Ｃｏ：０．１％以下を含
み、Ｗ及びＶを最大２種、合計０．５％以下を含有し、
さらに不可避不純物としてＯ：０．１％以下、Ｎ：０．
０３〜０．３％を含み、残部がＮｉからなる合金を心線
とし、被覆剤全重量に対して、金属炭酸塩の１種又は２
種以上：２０〜５０％、金属ふっ化物の１種又は２種以
上：２０〜５０％、合金剤：３〜２０％、脱酸剤：０．
２〜５％、スラグ生成剤：３〜２０％及び粘結剤：１〜
５％からなる被覆剤を前記心線のまわりに被覆してなる
ことを特徴とするＮｉ基高Ｃｒ合金用被覆アーク溶接棒
である。

【００１４】

【作用】以下に本発明の被覆アーク溶接棒における各成
分の作用及びその含有量の限定理由を説明する。

【００１５】Ｃは一般に固溶体強化元素であり、Ｃ量の
増加とともに引張強度は増加するが、一方Ｃ量の増加は
耐応力腐食割れ性を劣化させるので、両特性を考慮して
Ｃ量は０％を超え０．０５％以下とした。

【００１６】Ｓｉは溶接時に脱酸作用に働き有効であ
る。また、Ｓｉ量が多くなると、溶接高温割れ感受性が
高くなるので、ライム型溶接棒を採用することによりス
ラグに高塩基性を与え、溶接金属中のＳｉを低下させる
ことが可能であるため、低Ｓｉ化をはかった。Ｓｉ量は
０％を超え０．７５％以下とした。

【００１７】Ｍｎは溶接時に脱酸作用及び脱硫作用とし
て有効であり、溶接高温割れに有害なＳを固定し溶接割
れ性を抑制する効果があり、この効果を得るには２％以
上が好ましい。しかし、Ｍｎ添加量が５％を超えると、
溶接時にスラグの融点が下がりビード表面にこげつき現
象が発生し、溶接欠陥を作りやすくなるのでＭｎは２〜
５％とした。

【００１８】Ｃｒは耐食性向上に必須の元素であるが、
耐応力腐食割れ性の効果を十分ならしめるためには２８
％以上が必要である。一方、３１．５％を超えると心線
の製造時の熱間加工性が著しく劣化するのでＣｒ量は２
８〜３１．５％とした。

【００１９】Ｍｏはマトリックスに固溶して引張強度を
向上させるが、Ｍｏ量の増加は心線の製造時の熱間加工
性が著しく劣化するのでＭｏ量は０％を超え０．５％以
下とした。しかし、引張強度を考慮すればＭｏ量は０．
５％以下という範囲内で高めの０．４％程度に合金設計
することが望ましい。

【００２０】Ｃｕは高温に加熱されるとマトリックス中
に微細分散析出して引張強度を高めるが、逆に過剰の添
加は溶接割れ感受性を高めるのでＣｕ量は０％を超え
０．５％以下とした。

【００２１】Ｎｂは炭窒化物形成元素で引張強度を向上
させるが、１％未満ではその効果がなく、また、２．５
％を超える量の添加は溶接割れ感受性を高めるので１〜
２．５％とした。

【００２２】Ａｌは心線を溶製するときに脱酸剤として
用いられるため、不純物扱いとなる。また、Ｎ安定化元
素として溶接金属中のＮを固定し強度の改善に寄与する
ことが考えられるが、過剰の添加は溶接中にスラグを発
生し、溶接作業性を劣化させるので０％を超え０．５％
以下とした。

【００２３】ＴｉはＡｌと同様、その酸化力を利用して
脱酸剤として用いられるため、不純物扱いとなる。ま
た、ＴｉはＮとの親和力が強く、ＴｉＮとして析出し、
組織を微細化させ、引張強度の改善に寄与するが、Ａｌ
と同様に過剰の添加は溶接中にスラグを発生し、溶接作
業性を劣化させるのでＴｉは０％を超え０．５％以下と
した。

【００２４】Ｆｅはインコネル６９０合金のような高Ｃ
ｒ量の場合に生じるスケール発生を防止又は抑制する。
そして７％未満ではスケール発生が著しくなる。また、
１２％を超えて過剰に添加すると応力腐食割れ性を劣化
させる。したがって、Ｆｅは７〜１２％とした。

【００２５】Ｗ及びＶはＡＳＭＥ Ｃｏｄｅに定められ
ていないその他の元素０．５％以下の範囲内でＷ及びＶ
を、最大２種添加して高温引張強度の改善をはかった。
Ｗはマトリックスに固溶して引張強度を向上させるが、
添加量が多くなると耐溶接割れ感受性が劣化する。ま
た、ＶはＷ、Ｍｏとほぼ同じようにマトリックスに固溶
して引張強度を向上させるが、０．５％を超えると延性
が低下する。したがって、Ｗ及びＶを最大２種、合計で
０％を超え０．５％以下とした。

【００２６】Ｃｏは軽水型原子炉用として、このインコ
ネル６９０合金を使用するときは、半減期の長いＣｏを
含有していると、放射化されたＣｏが原子炉系統内を酸
化物などとともに循環し、定期検査時などに作業環境の
放射能レベルを高めるのでＣｏは無い方がよい。しかし
Ｃｏは元来Ｎｉ原材料中に１〜２％程度含有されてお
り、精錬によってＮｉの純度を上げても工業的に得られ
る低ＣｏＮｉ原料のＣｏ含有量は０．１％以下程度とな
る。この点を考慮して、Ｃｏは０．１％以下とした。

【００２７】Ｐは不可避不純物であり、また、Ｎｉと低
融点の共晶（Ｎｉ−Ｎｉ₃ Ｐなど）を作り、溶接高温割
れ感受性を高める元素であるので、含有量は少ないほど
よいが、過度な制限は経済性の低下を招く。また、ライ
ム型溶接棒を採用することにより、スラグに高塩基性を
与え脱Ｐ作用により低Ｐ化をはかった。Ｐは０．０３％
以下とした。

【００２８】Ｓは不可避不純物であり、また、Ｐと同じ
ようにＮｉと低融点の共晶（Ｎｉ−Ｎｉ₃ Ｓ₂ など）を
作り、溶接高温割れ感受性を高める元素であるので、含
有量は少ないほどよいが、Ｓは０．０１５％以下とし
た。

【００２９】Ｏは心線の溶製中に大気から侵入する不可
避不純物であり、溶接金属の結晶粒界に酸化物の形とな
って集まり、結晶粒界の高温強度を弱くする。また、Ｏ
は溶接割れ感受性を高めるのでライム型溶接棒を採用す
ることにより低Ｏ化をはかった。Ｏは０．１％以下にす
ることが望ましい。

【００３０】ＮはＯと同じように不可避不純物であり、
その含有量の限界値を定めることは重要である。ただ
し、ＮはＴｉなどと窒化物（ＴｉＮなど）を作り、引張
強度を改善するので積極的に添加する。Ｎは含有量の増
加とともに引張強度の向上に寄与するが０．０３％未満
ではその効果は小さい。ただし、過剰の添加はブローホ
ール等の溶接欠陥発生原因となるので、Ｎは０．０３〜
０．３％とした。

【００３１】次いでＮｉ基被覆アーク溶接棒の被覆剤に
ついて説明する。Ｎｉ基高Ｃｒ合金用被覆アーク溶接棒
（インコネル系被覆アーク溶接棒に相当）に用いられる
被覆剤には一般にＴｉＯ₂ 、ＣａＣＯ₃ を主成分とする
ライムチタニア型フラックスタイプと、ＣａＣＯ₃ 、Ｃ
ａＦ₂ を主成分とするライム型フラックスタイプのもの
がある。一般にライム型溶接棒は全姿勢での溶接作業性
が良好であるという特徴を持っているが、反面アークの
安定性及びアークの再発生が悪いので、直流電源による
直流溶接機を用いた溶接が行われている。また、ＣａＣ
Ｏ₃ 被覆剤を主成分としているので、溶接時にＣａＣＯ
₃ が分解して溶着金属ののＣ量を増加させ、耐食性を劣
化させるという欠点がある。その他、スラグに塩基性を
与え溶着金属のＳｉ、Ｐ、Ｓ分を低下させる効果がある
ので溶接割れ感受性を低く抑えることができる。

【００３２】本発明のＮｉ基高Ｃｒ合金用被覆アーク溶
接棒はライム型溶接棒で、一般に流通しているコストの
安い交流溶接機を用いて溶接できるようＣａＣＯ₃ 、Ｃ
ａＦ ₂ が主成分のライム型にチタン酸カリウム（ＴｉＫ
₂ Ｏ）などを添加しアークの安定性及び再アーク発生の
改善をはかっている。従来品としては、ライム型溶接棒
で直流専用のもの（交流ではアーク切れを起こし溶接が
できない）と交直両用のライムチタニア型溶接棒が用い
られている。このライムチタニア型溶接棒は下向姿勢で
は美しいビード外観が得られるが、立向及び上向姿勢で
はビード外観が凸形になるなど溶接作業性がやや劣る。
また、ライムチタニア型溶接棒では、ＴｉＯ₂ 、ＳｉＯ
₂ などが主成分になるため溶着金属のＰ、Ｓ、Ｓｉ、Ｏ
量が増加するため溶接割れ感受性が高くなるという欠点
がある。

【００３３】本発明でいう金属炭酸塩とは、ＣａＣ
Ｏ₃ 、ＭｎＣＯ₃ 、ＢａＣＯ₃ などをいうが、これらは
いずれもスラグに塩基性を与え、溶接金属のＰ、Ｓ、Ｓ
ｉを低めに抑える効果があるため耐溶接割れ感受性を良
好ならしめる。これらの金属炭酸塩は溶接中に分解して
ＣＯ₂ を発生し溶融金属を大気から遮断し、アーク雰囲
気中のＨ，Ｎのガス分圧を下げるので被覆剤全重量に対
して２０％以上の添加が必要であり、また、５０％を超
えて添加するとガス発生量が過剰になるためピットが多
発するようになり、さらに、スラグの融点が上昇するた
めスラグの流動性が悪くなり健全な溶接ビードが得られ
なくなるので、金属炭酸塩を２０〜５０％とした。

【００３４】本発明でいう金属ふっ化物とは、Ｃａ
Ｆ₂ 、ＣｅＦ₂ 、ＭｇＦ₂ 、ＢａＦ₂ などをいうが、こ
れらはいずれもスラグの流動性を増す効果があるが、添
加量が２０％未満の場合にはスラグの流動性が悪いため
ビード外観が劣化する。一方、添加量が５０％を超える
と被覆アーク溶接棒の溶接時のシリンダー形状が弱くな
り、片溶けを起こすようになり溶接作業性が劣化するの
で、金属フッ化物を２０〜５０％とした。

【００３５】本発明の被覆アーク溶接棒に用いる被覆剤
は、前記金属炭酸塩、金属フッ化物及び酸化物に加えて
３〜２０％の合金剤、０．２〜５％の脱酸剤、３〜２０
％のスラグ生成剤及び１〜５％の粘結剤を含有する。

【００３６】ここでいう合金剤とはＭｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、
Ｗ、Ｖ、Ｆｅ、Ｎｂ及びＣｒＮの中から選ばれる１種又
は２種以上の金属粉末で心線にこれらの元素の大部分を
含有させているが、溶接時に酸化消耗する成分を補うた
めと溶着金属の目標成分を満足しない場合に、合金剤と
して配合し、溶着金属の機械的性質の向上、耐食性及び
耐割れ性の改善をはかるものである。

【００３７】脱酸剤はＡｌ、Ｔｉ、Ｓｉなど単体金属、
Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ａｌなどの鉄合金及びＡｌ−Ｍｇな
どのいずれか１種以上であり、これを被覆剤に含有さ
せ、耐ブローホール性を改良するものである。

【００３８】スラグ生成剤は、ＴｉＯ₂ 、ＳｉＯ₂ 、Ｔ
ｉＫ₂ Ｏ、Ｃｒ₂ Ｏ₃ 、Ａｌ₂ Ｏ₃の中から選ばれる１
種又は２種以上の粉末で、スラグは溶融金属の上を覆っ
て、大気による酸化や窒化を防止すると共に、脱酸作用
を助け溶着金属の性能や溶接作業性にも大きく影響す
る。例えばスラグ剤の配合が少ないとスラグの被包性が
悪くなりアークが不安定になる。また、スラグ剤が多す
ぎるとスラグの流動性が悪くなり立向溶接性が劣るよう
になる。特に、ＴｉＯ₂ 、ＴｉＫ₂ Ｏはライム型溶接棒
の欠点である初アーク発生及び再アーク発生の安定性に
効果がある。また、ＳｉＯ₂ は塗装時のスベリ剤の作用
として効果があり、溶接後はスラグになる。これらの添
加量が３％未満の場合にはアーク切れが発生し安定した
溶接ができない。一方、添加量が２０％を超えるとライ
ム型溶接棒の特長の一つである高塩基性というバランス
がくずれ、溶接金属のＰ、Ｓ、Ｓｉが増す傾向になり、
耐溶接割れ感受性が高くなるので、スラグ生成剤の添加
量は３〜２０％とした。

【００３９】粘結剤（バインダ）は、硅酸カリウム水溶
液と硅酸ソーダ水溶液とからなる水ガラスであり、硅酸
カリウムはアークの安定性に効果がある反面、吸湿性が
高い。また、硅酸ソーダはアークの安定性がやや劣る
が、反面、吸湿性は低い。両者の特長を生かし、混合し
てバインダとして使用する。本発明の被覆アーク溶接棒
では特に吸湿性を考慮して硅酸ソーダを主体としたもの
が好ましい。

【００４０】

【実施例】以下実施例により本発明をさらに具体的に説
明する。組成の異なる心線及び被覆剤（フラックス）を
組み合わせた本発明の被覆アーク溶接棒及び組成が本発
明の範囲外である比較例の被覆アーク溶接棒を用いて試
験片を溶接し、常温引張試験、３５０℃の高温引張試
験、Ｔ形溶接割れ試験及びＣ形ジグ拘束突合せ溶接割れ
試験を行った。母材としてはＪＩＳ Ｇ４３０４（熱間
圧延ステンレス鋼板及び鋼帯）のＳＵＳ３０４を使用し
た。ここで母材としてＳＵＳ３０４を使用したのは実
際の構造物にＳＵＳ３０４を使用した箇所がある、Ｓ
ＵＳ３０４の方がインコネル６９０よりもＰ、Ｓの含有
量が多く溶接割れが発生しやすく、割れ試験用としては
厳しい条件で評価できる、溶着金属の引張試験では母
材の全表面に肉盛溶接する（ＪＩＳ規定による）ので材
質の影響がないためである。

【００４１】引張試験はＪＩＳ Ｚ３１１１（溶着金属
の引張及び衝撃試験方法）に準じて行った。試験板のＳ
ＵＳ３０４母材開先面及び裏当て金表面には規定どおり
２層バタリング溶接したものを使用した。継手溶接は、
予熱なし、パス間温度１７７℃以下、溶接電流１４０Ａ
（溶接棒径４ｍｍ）で行った。継手溶接金属からＪＩＳ
Ｚ３１１１ Ａ２号（試験片の平行部の直径６ｍｍ）
引張試験片を機械加工により採取した後、ＪＩＳ Ｚ２
２４１（金属材料引張試験方法）に準じて引張試験を行
った。

【００４２】Ｔ形溶接割れ試験及びＣ形ジグ拘束突合せ
溶接割れ試験はそれぞれＪＩＳ Ｚ３１５３及びＪＩＳ
Ｚ３１５５に準じて行った。Ｔ形溶接割れ試験に用い
た試料の形状を図１に、Ｃ形ジグ拘束突合せ溶接割れ試
験に用いた試料の形状を図２に示す。また、比較例及び
実施例で用いた心線の組成をそれぞれ表４に、比較例及
び実施例で使用した被覆剤（フラックス）の組成を表５
に示す。なお、被覆剤には表５の成分の外に粘結剤とし
て適量の硅酸ソーダを添加した。

【００４３】実施例の各試験の結果を表６に示す。表６
は溶着金属の引張強さ（σｕ）、伸び（ＥＬ）及び溶接
割れ試験における割れ率（％）を示したものである。な
お、割れ率は次式により求めたものである。 割れ率（％）＝（割れ長さｍｍ／溶接ビード長さｍｍ）
×１００表６のデータを表４に示したＡＣ−１の比較例試料（市
販のＮｉ基高Ｃｒ合金用溶接棒）について同様の試験を
行ったデータと比較すると、 先ずＴ形溶接割れ試験の結
果からわかるように心線として本発明の組成範囲内にあ
る材料を使用し、被覆剤としてＡ〜Ｄを使用したＲＡＣ
−２〜１５の耐割れ性がＡＣ−１の比較例の耐割れ性
（溶接割れ発生率がＣ形：３１．３％、Ｔ型：：２４．
４％）よりも優れている。また、３５０℃の高温引張試
験における引張強さ（σｕ）は、市販溶接棒（ＡＣ−
１）の場合は４９７ＭＰａであるのに対し本発明のＲＡ
Ｃ−２〜１５では５３４〜５６０ＭＰａであり、３７〜
６３ＭＰａの向上が認められた。これらの結果をまとめ
ると表３のようになり、溶接割れ感受性を高めることな
く高温強度を上げることができることがわかる。

【００４４】

【表３】

【００４５】表７に前記試験結果に基づく重回帰分析か
ら明らかになった特性値に及ぼす合金元素の影響を示
す。表７中、↑は向上効果、↓は減少効果、−は顕著な
効果が認められない状態を示す。

【００４６】

【表４】

【００４７】

【表５】

【００４８】

【表６】

【００４９】

【表７】

【００５０】

【発明の効果】インコネル６９０合金などＮｉ基高Ｃｒ
合金の溶接に用いる被覆アーク溶接棒はＡＳＭＥ Ｃｏ
ｄｅに規定のものが用いられていたが、ＡＳＭＥ Ｃｏ
ｄｅの規格材は短時間の引張強度は良好であっても溶接
部の高温強度まで考慮されたものではないので、高温引
張強度特性が十分でなく、例えば加圧水型原子炉などの
構造物の構成部材の溶接に適用した場合、これらの装置
を高温度で長時間運転するには信頼性に欠けるものであ
った。本発明の被覆アーク溶接棒は前述のように、ＡＳ
ＭＥ Ｃｏｄｅの規格材の組成を基本としているが、特
にＭｏ量については規格の成分範囲内での上限を狙って
合金設計することにより高温引張強度の改善をはかり、
次にＡＳＭＥ Ｃｏｄｅに定められていないＷ及びＶ元
素の適正範囲を明らかにした。さらに原材料や溶製時の
副原料から混入してくる不可避不純物の残存量を検討
し、これらの中でも高温引張強度の向上に寄与するＮを
重視してその許容量を決定することにより、ＡＳＭＥ
Ｃｏｄｅの被覆アーク溶接棒を用いたとき３５０℃の溶
着金属の高温引張強度が５００Ｎ／ｍｍ² であったのに
比べて本発明の被覆アーク溶接棒によれば同一条件で少
なくとも５４０Ｎ／ｍｍ² 以上の高温引張強度が得ら
れ、その結果インコネル６９０合金を使用する高温構造
物の溶接に対して大きな信頼性を付与することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｔ形溶接割れ試験に用いた試料の形状を示す概
略図。

【図２】Ｃ形ジグ拘束突合せ溶接割れ試験に用いた試料
の形状を示す概略図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯田 将人 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番 １号 三菱重工業株式会社 神戸造船所 内 (72)発明者 段林 勝治 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番 １号 三菱重工業株式会社 神戸造船所 内 (72)発明者 大前 堯 静岡県浜北市中瀬7800番地 日本ウェル ディング・ロッド株式会社 技術研究所 内 (72)発明者 高津 玉男 静岡県浜北市中瀬7800番地 日本ウェル ディング・ロッド株式会社 技術研究所 内 (56)参考文献 特開 平８−174269（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−200895（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−10235（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 35/30 ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％でＣ：０．０５％以下、Ｓｉ：
   ０．７５％以下、Ｍｎ：２〜５％、Ｐ：０．０３％以
   下、Ｓ：０．０１５％以下、Ｃｒ：２８〜３１．５％、
   Ｍｏ：０．５％以下、Ｃｕ：０．５％以下，Ｎｂ：１〜
   ２．５％，Ａｌ：０．５％以下、Ｔｉ：０．５％以下、
   Ｆｅ：７〜１２％、Ｃｏ：０．１％以下を含み、Ｗ及び
   Ｖを最大２種、合計０．５％以下を含有し、さらに不可
   避不純物としてＯ：０．１％以下、Ｎ：０．０３〜０．
   ３％を含み、残部がＮｉからなる合金を心線とし、被覆
   剤全重量に対して、金属炭酸塩の１種又は２種以上：２
   ０〜５０％、金属ふっ化物の１種又は２種以上：２０〜
   ５０％、合金剤：３〜２０％、脱酸剤：０．２〜５％、
   スラグ生成剤：３〜２０％及び粘結剤：１〜５％からな
   る被覆剤を前記心線のまわりに被覆してなることを特徴
   とするＮｉ基高Ｃｒ合金用被覆アーク溶接棒。