低合金耐熱鋼の溶接

• 特殊装置用の低合金耐熱鋼は、溶接性を向上させるために炭素質量分率を0.2%以下、さらには0.15%以下に制御しており、通常、このような鋼は焼きなましまたは焼きならしおよび焼き戻しされた状態で納品されます。 パーライトとフェライト組織を有する以下の低合金耐熱鋼の合金含有量が2.5%であるため、15CrMoR、12CrlMoVなど、パーライト耐熱鋼とも呼ばれます。 合金含有量が3％〜5％の低合金耐熱鋼は、ベイナイトとフェライト組織の供給状態であり、12Cr2MolR、12Cr2MoWVTiBなどのベイナイト耐熱鋼としても知られています。 低合金耐熱鋼を使用した圧力装置は、鋼のクリープ強度や組織の安定性を向上させるために、主にクロム、モリブデン元素を添加するか、または少量のバナジウム、チタンなどの元素を添加することにより補助されることが多いため、 Cr-Mo耐熱鋼、Cr-Mo-V系耐熱鋼と呼ばれます。 この種の鋼は、高温耐性であると同時に優れた耐水素腐食性も備えているため、Cr-Mo系やCr-Mo-V系の低合金耐熱鋼は耐水素鋼と呼ばれることが多いです。
• また、耐熱鋼および中合金耐熱鋼（1Cr5Moなど）および高合金耐熱鋼（08Cr13Alなど）は、特別な設備が一般的ではないため、この記事では主に低合金耐熱鋼について説明します。耐性のある鋼。 低合金耐熱鋼の場合、高温、高圧、およびさまざまな複雑な媒体中で長期間安全に使用されることを保証するには、主に次のような基本的な性能要件を備えていることを考慮する必要があります。 適切な室温および高温の短期強度。 高温強度とクリープ強度。 耐食性、耐水素性、耐酸化性。 脆性破壊に対する耐性。 冷間、熱間成形特性、溶接性能などの加工性。

• 低合金耐熱鋼の溶接特性

合金（主にカーボン）の含有量に応じて、硬化傾向が異なります。 ほとんどの耐熱鋼には、クロム、モリブデン、バナジウム、ニオブ、チタン、その他の強力な炭化物形成元素が含まれているため、接合部の過熱領域では再熱割れに対する感受性の程度が異なります。 一部の耐熱鋼の溶接継手では、有害な残留元素の総量が許容限度を超えると、焼き戻し脆性や長時間脆化が発生します。

• 低合金耐熱鋼溶接材料の選定

溶接金属と母材の強度原則は依然として低合金耐熱鋼溶接材料選択の基本原則であり、現時点では、室温での溶接金属と母材の強度を考慮するだけでなく、その高温強度も考慮します。基材規格要求の下限値以上である。 溶接金属を母材と同等の性能とするために、溶接金属のクロム、モリブデンの含有量は母材規格値の下限値以上とする必要があります。 溶接金属が同じ小さな焼戻し脆性を確実に有するようにするには、溶接金属中の酸素、シリコン、リン、アンチモン、錫、ヒ素およびその他の微量元素の含有量を厳しく制限する必要があります。 溶接部の耐割れ性を向上させるためには、溶接材料中の炭素含有量を母材の炭素含有量よりも低く制御する必要があります。 ただし、次のことに注意してください。 炭素含有量が低すぎると、溶接後の長時間の熱処理によりフェライトの形成が促進され、靱性の低下につながります。 したがって、低合金耐熱鋼の溶接金属の炭素含有量は、0.08% ～ 0.12% の範囲で制御するのが最適です。これにより、溶接金属は高い衝撃靱性と高い耐衝撃性を実現します。母材と同等の温度クリープ強度。

(A) 低合金耐熱鋼溶接棒の選定

クロムモリブデン鋼溶接棒である低合金耐熱鋼溶接棒。溶融金属は4つの強度レベルと異なるクロムとモリブデンの含有量を持っています。

(B) 低合金耐熱鋼のサブマージアーク溶接用フラックスとワイヤの選定

低合金耐熱鋼溶接材料の選択は基本原則です。溶接金属と母材の合金組成と機械的特性は基本的に同じであるか、製品仕様で提案されている最小限の性能指標を達成する必要があります。 焼きなまし、焼きならし等の熱処理や成形熱処理により溶接する必要がある場合には、合金組成またはより高い強度の溶接材料を使用する必要があります。 溶接金属の耐熱割れ性を向上させるためには、溶接材料の炭素量を母材の炭素量よりも若干低く抑える必要があります。 1.25Cr-Mo および 2.25Cr-Mo 耐熱鋼の場合、溶接金属の最適な炭素含有量は 0.10% に近い必要があり、この時点で溶接金属は高い衝撃靱性とクリープ強度を備えます。基材と同等です。 溶接金属の焼き戻し脆性を軽減するには、リン含有量の低い焼結フラックスを使用する必要がありますが、溶接ワイヤ中のリン、硫黄、錫、アンチモン、ヒ素およびその他の有害な不純物の含有量は、次の条件を満たすように厳密に制限する必要があります。厚肉容器の焼戻し脆性に対する厳しい要件。

(C) 低合金耐熱鋼ガスシールド溶接 溶接材料の選定

Cr-Mo耐熱鋼線の選定：まず、母材との溶接部の機械的性質を可能な限り確保するため、溶接金属の合金組成が規格値の下限値以上であること。基材。 そのため、作業温度での溶接は、良好な焼き戻し脆性、耐酸化性、ガス媒体に対する耐性、耐食性、および特定の高温強度を備えています。 第二に、溶接材料のより高い不純物含有量やより高い強度の選択を避けるために、材料の溶接性能を考慮する必要があります。Cr-Mo耐熱鋼の溶接炭素含有量は、一般に0の間に制御されます。{{6 }}7% ～ 0.12%、炭素含有量が低すぎると溶接の高温強度が低下し、炭素含有量が高すぎると溶接に結晶亀裂が発生しやすくなります。 極低炭素Cr-Mo耐熱鋼溶接材料（ER55-B2Lなど）の選定 主に耐溶接割れ性の向上を目的としています。

Cr-Mo耐熱鋼の溶接方法：現在、電極アーク溶接とサブマージアーク溶接が一般的に使用されています。 しかし、技術の進歩に伴い、CO2またはAr+CO2融合電極ガスシールド溶接法が徐々に適用範囲を拡大しています。 一部の重要な高温高圧耐熱鋼管溶接、一般的に使用されるタングステンアルゴンアーク溶接底部溶接、ソリッドワイヤ溶融電極ガスシールド溶接フィラーまたは電極アーク溶接フィラー（大径厚肉管も使用されます）サブマージアーク溶接の充填に使用されます）。 ソリッドワイヤ溶融電極ガスシールド溶接、使用されるシールドガスはAr+CO2(2%～5%)です。 シールド ガスの選択は、主に溶融液滴の遷移形態とアークの安定した燃焼を考慮するとともに、溶け込みと良好な溶接チャネルの形成を確保することを目的としています。