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。课题在于得到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。将C：0.03～0.12％、Si：1％以下、Mn：1％以下、P：0.015％以下、S：0.005％以下、Co：8～25％、Cr：18～24％、Mo：5～12％、Ti：0.1～2.5％、Al：0.2～2.0％、B：0.0001～0.01％、REM：0.001～0.5％、N：0.02％以下、O：0.01％以下、剩余部分：Ni和杂质的合金母材用C：0.06～0.15％、Si：1％以下、Mn：1％以下、P：0.01％以下、S：0.005％以下、Co：8～25％、Cr：18～24％、Mo：5～12％、Ti：0.1～2.5％、Al：0.2～2.0％、剩余部分：Ni和杂质的焊接材料焊接，在850～1200℃下加热-0.1×T+140～-0.6×T+780分钟，在T至500℃的平均降温速度为12.5×{2×[％Al]bm+[％Ti]bm}+10以上且12.5×{2×[％Al]wm+[％Ti]wm}+10以上的条件下进行降温。
【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术涉及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。
技术介绍
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
技术实现思路
专利技术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，本专利技术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。本专利技术的目的在于，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。用于解决问题的方案为了解决上述课题，本专利技术人等对实施了焊接后热处理的Ni基耐热合金焊接接头进行了详细的研究。并且，对应力松弛裂纹敏感性进行调查的结果可知，根据焊接后热处理条件而焊接接头的裂纹敏感性存在较大差异。具体而言，明确了A)焊接后热处理温度低的情况或者焊接后热处理时间短的情况下，应力松弛裂纹敏感性升高，B)焊接后热处理温度高且焊接后热处理时间长的情况下，应力松弛裂纹敏感性有时也极端升高。判断A)的原因是由于，通过焊接后热处理而焊接残余应力未被充分松弛。另一方面，为了调查B)的原因，使用焊接后热处理后的焊接接头来进行组织观察。其结果，应力松弛裂纹敏感性高的焊接接头与敏感性低的焊接接头相比，焊接后热处理后大量且致密地析出微细的γ’相。本专利技术人等由这些结果推定，B)的理由如下。即，在焊接后处理时，焊接残余应力在保持过程中暂时松弛。然而，在冷却过程中，其降温速度慢的情况下，在晶粒内析出γ’相。γ’相由于析出伴随的晶体结构的差异而使周围的基体收缩。其结果，在冷却过程中大量析出γ’相时，新产生拉伸残余应力。然后，若焊接接头长时间暴露于高温下，则推定出，为了松弛该残余应力，虽然产生蠕变变形，但是由于自最初起大量析出有γ’相的晶粒内的变形阻力大、蠕变变形更容易集中于晶界附近，因此即使实施焊接后热处理，应力松弛裂纹敏感性反而提高。本专利技术人等反复进行了深入地研究，结果发现，为了稳定地防止应力松弛裂纹，除了适当地选择焊接后热处理温度、焊接后热处理时间之外，根据合金母材或焊接金属所含有的Al量适当管理从焊接后热处理温度起直至容易生成γ’相的500℃的降温速度条件是重要的。本专利技术是基于上述发现而完成的，其主旨在于，下述的奥氏体系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。(1)一种Ni基耐热合金焊接接头的制造方法，其使用焊接材料将合金母材焊接后，实施满足下述(i)～(iv)式的焊接后热处理，850≤T≤1200···(i)-0.1×T+140≤t≤-0.6×T+780···(ii)12.5×{2×[％Al]bm+[％Ti]bm}+10≤RC···(iii)12.5×{2×[％Al]wm+[％Ti]wm}+10≤RC···(iv)其中，上式中的各符号的意思如下所述，T：焊接后热处理温度(℃)t：焊接后热处理时间(分钟)RC：T至500℃的平均降温速度(℃/小时)[％Al]bm：合金母材的Al含量(质量％)[％Ti]bm：合金母材的Ti含量(质量％)[％Al]wm：焊接材料的Al含量(质量％)[％Ti]wm：焊接材料的Ti含量(质量％)所述合金母材的化学组成为：按质量％计C：0.03～0.12％、Si：1％以下、Mn：1％以下、P：0.015％以下、S：0.005％以下、Co：8～25％、Cr：18～24％、Mo：5～12％、Ti：0.1～2.5％、Al：0.2～2.0％、B：0.0001～0.01％、REM：0.001～0.本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Ni基耐热合金焊接接头的制造方法，其使用焊接材料将合金母材焊接后，实施满足下述(i)～(iv)式的焊接后热处理，850≤T≤1200···(i)‑0.1×T+140≤t≤‑0.6×T+780···(ii)12.5×{2×[％Al]bm+[％Ti]bm}+10≤RC···(iii)12.5×{2×[％Al]wm+[％Ti]wm}+10≤RC···(iv)其中，上式中的各符号的意思如下所述，T：焊接后热处理温度，单位为℃t：焊接后热处理时间，单位为分钟RC：T至500℃的平均降温速度，单位为℃/小时[％Al]bm：合金母材的Al含量，单位为质量％[％Ti]bm：合金母材的Ti含量，单位为质量％[％Al]wm：焊接材料的Al含量，单位为质量％[％Ti]wm：焊接材料的Ti含量，单位为质量％所述合金母材的化学组成为：按质量％计C：0.03～0.12％、Si：1％以下、Mn：1％以下、P：0.015％以下、S：0.005％以下、Co：8～25％、Cr：18～24％、Mo：5～12％、Ti：0.1～2.5％、Al：0.2～2.0％、B：0.0001～0.01％、REM：0.001～0.5％、Ca：0～0.05％、Mg：0～0.05％、Cu：0～4％、W：0～10％、Nb：0～2.5％、V：0～0.5％、Fe：0～15％、N：0.02％以下、O：0.01％以下、剩余部分：Ni和杂质，所述焊接材料的化学组成为：按质量％计C：0.06～0.15％、Si：1％以下、Mn：1％以下、P：0.01％以下、S：0.005％以下、Co：8～25％、Cr：18～24％、Mo：5～12％、Ti：0.1～2.5％、Al：0.2～2.0％、W：0～10％、Nb：0～2.5％、B：0～0.005％、Fe：0～15％、N：0.02％以下、O：0.01％以下、剩余部分：Ni和杂质。...
【技术特征摘要】
2014.06.11 JP 2014-1208961.一种Ni基耐热合金焊接接头的制造方法，其使用焊接材料将合金母材焊接后，实施满足下述(i)～(iv)式的焊接后热处理，850≤T≤1200···(i)-0.1×T+140≤t≤-0.6×T+780···(ii)12.5×{2×[％Al]bm+[％Ti]bm}+10≤RC···(iii)12.5×{2×[％Al]wm+[％Ti]wm}+10≤RC···(iv)其中，上式中的各符号的意思如下所述，T：焊接后热处理温度，单位为℃t：焊接后热处理时间，单位为分钟RC：T至500℃的平均降温速度，单位为℃/小时[％Al]bm：合金母材的Al含量，单位为质量％[％Ti]bm：合金母材的Ti含量，单位为质量％[％Al]wm：焊接材料的Al含量，单位为质量％[％Ti]wm：焊接材料的Ti含量，单位为质量％所述合金母材的化学组成为：按质量％计C：0.03～0.12％、Si：1％以下、Mn：1％以下、P：0.015％以下、S：0.005％以下、Co：8～25％、Cr：18～24％、Mo：5～12％、Ti：0.1～2.5％、Al：0.2～2.0％、B：0.0001～0.01％、REM：0.001～0.5％、Ca：0～0.05％、Mg：0～0.05％、Cu：0～4％、W：0～10％、Nb：0～2.5％、V：0～0.5％、Fe：0～15％、N：0.02％以下、O：0.01％以下、剩余部分：Ni和杂质，所述焊接材料的化学组成为：按质量％计C：0.06～0.15％、Si：1％以下、Mn：1％以下、P：0.01％以下、S：0.005％以下、Co：8～25％、Cr：18～24％、Mo：5～12％、Ti：...
【专利技术属性】
技术研发人员：平田弘征，净徳佳奈，浜口友彰，吉泽满，小野敏秀，伊势田敦朗，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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