[go: up one dir, main page]

JP5703177B2 - Ni-base alloy for welding and filler metal - Google Patents

Ni-base alloy for welding and filler metal Download PDF

Info

Publication number
JP5703177B2
JP5703177B2 JP2011198122A JP2011198122A JP5703177B2 JP 5703177 B2 JP5703177 B2 JP 5703177B2 JP 2011198122 A JP2011198122 A JP 2011198122A JP 2011198122 A JP2011198122 A JP 2011198122A JP 5703177 B2 JP5703177 B2 JP 5703177B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
content
welding
less
based alloy
alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2011198122A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013059768A (en
Inventor
善宏 藤田
善宏 藤田
上村 健司
健司 上村
浅井 知
知 浅井
重和 宮下
重和 宮下
忠士 近藤
忠士 近藤
威夫 須賀
威夫 須賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2011198122A priority Critical patent/JP5703177B2/en
Publication of JP2013059768A publication Critical patent/JP2013059768A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5703177B2 publication Critical patent/JP5703177B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Arc Welding In General (AREA)

Description

本発明の実施形態は、溶接用Ni基合金およびこれを用いて作製された溶加材に関する。   Embodiments of the present invention relate to a Ni-based alloy for welding and a filler material produced using the same.

近年、蒸気タービンにおいては、蒸気温度の高温化が図られており、それに伴い、蒸気タービンを構成する材料に対して、耐熱強度の向上が求められている。特に、現在開発が進められているA−USC(先進超々臨界圧)蒸気タービンでは、700℃を超える、もしくはそれに近い蒸気温度が想定されている。そのため、従来のCrMoV鋼などの耐熱低合金鋼の使用可能な温度を超えるため、Ni基合金の適用が検討されている。   In recent years, in steam turbines, the temperature of steam has been increased, and accordingly, improvement in heat resistance strength has been demanded for materials constituting the steam turbine. In particular, in an A-USC (advanced ultra super critical pressure) steam turbine that is currently under development, a steam temperature exceeding 700 ° C. or close to that is assumed. For this reason, application of a Ni-based alloy is being studied because it exceeds the usable temperature of heat-resistant low alloy steel such as conventional CrMoV steel.

このNi基合金として、例えば、600系合金などの適用が検討されている。蒸気タービンのタービンロータ材としては、例えば、617合金やTOS1X(東芝社製)などがある。また、タービンロータを構成する構成部品を溶接する際に使用される溶加材の代表的なものとして、例えば、617合金からなる溶加材などが使用されている。   As this Ni-based alloy, for example, application of a 600 series alloy or the like is being studied. Examples of the turbine rotor material of the steam turbine include 617 alloy and TOS1X (manufactured by Toshiba). Further, as a representative filler material used when welding the components constituting the turbine rotor, for example, a filler material made of a 617 alloy is used.

平成20年度火力原子力発電大会論文集 p98−104Proceedings of the 2008 Thermal Power and Nuclear Power Generation Conference p98-104 特開2009−22989号公報JP 2009-22899 A

しかしながら、高温における強度特性が向上されたTOS1XなどのNi基合金に対し、従来の617合金の溶加材では、高温強度が十分に維持できないなどの問題が生じている。そのため、高温における強度特性が向上されたNi基合金の溶加材として、割れ感受性を高めることなく、高温強度に優れたものが要求されている。   However, in contrast to Ni-based alloys such as TOS1X with improved strength characteristics at high temperatures, conventional 617 alloy filler materials have problems such as insufficient maintenance of high temperature strength. Therefore, there is a demand for a Ni-base alloy filler material with improved strength characteristics at high temperatures, which has excellent high-temperature strength without increasing crack sensitivity.

本発明が解決しようとする課題は、高温強度特性、溶接性および製造性に優れた溶接用Ni基合金および溶加材を提供するものである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a Ni-base alloy for welding and a filler metal having excellent high-temperature strength characteristics, weldability and manufacturability.

実施形態の溶接用Ni基合金は、質量%で、C:0.01〜0.15、Cr:15〜25、Co:9〜15、Mo:8〜12、Al:0.3〜1.8、Ti:0.5〜3、Ta:0.05〜1.5、Nb:0.4以下、Si:0.01〜0.5、Mn:0.5以下を含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなる。   The Ni-based alloy for welding of the embodiment is in mass%, C: 0.01 to 0.15, Cr: 15 to 25, Co: 9 to 15, Mo: 8 to 12, Al: 0.3 to 1. 8, Ti: 0.5-3, Ta: 0.05-1.5, Nb: 0.4 or less, Si: 0.01-0.5, Mn: 0.5 or less, the balance is Ni And inevitable impurities.

本発明では、高温強度特性、溶接性および製造性に優れた溶接用Ni基合金および溶加材を提供することができる。   In the present invention, it is possible to provide a welding Ni-base alloy and a filler material that are excellent in high-temperature strength characteristics, weldability and manufacturability.

以下、本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

実施の形態における溶接用Ni基合金は、以下に示す組成成分範囲で構成される。なお、以下の説明において組成成分を表す%は、特に明記しない限り質量%とする。   The Ni-base alloy for welding in the embodiment is composed of the following composition component ranges. In the following description, “%” representing a composition component is “% by mass” unless otherwise specified.

(M1)C:0.01〜0.15%、Cr:15〜25%、Co:9〜15%、Mo:8〜12%、Al:0.3〜1.8%、Ti:0.5〜3%、Ta:0.05〜1.5%、Nb:0.4%以下、Si:0.01〜0.5%、Mn:0.5%以下を含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなるNi基合金。   (M1) C: 0.01 to 0.15%, Cr: 15 to 25%, Co: 9 to 15%, Mo: 8 to 12%, Al: 0.3 to 1.8%, Ti: 0.00. 5 to 3%, Ta: 0.05 to 1.5%, Nb: 0.4% or less, Si: 0.01 to 0.5%, Mn: 0.5% or less, with the balance being Ni and Ni-based alloy consisting of inevitable impurities.

(M2)C:0.01〜0.15%、Cr:15〜25%、Co:9〜15%、Mo:8〜12%、Al:0.3〜1.8%、Ti:0.5〜3%、Ta:0.05〜1.5%、Nb:0.4%以下、Si:0.01〜0.5%、B:0.001〜0.006%を含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなるNi基合金。   (M2) C: 0.01 to 0.15%, Cr: 15 to 25%, Co: 9 to 15%, Mo: 8 to 12%, Al: 0.3 to 1.8%, Ti: 0.00. 5 to 3%, Ta: 0.05 to 1.5%, Nb: 0.4% or less, Si: 0.01 to 0.5%, B: 0.001 to 0.006%, the balance Ni-based alloy consisting of Ni and inevitable impurities.

(M3)C:0.01〜0.15%、Cr:15〜25%、Co:9〜15%、Mo:8〜12%、Al:0.3〜1.8%、Ti:0.5〜3%、Ta:0.05〜1.5%、Si:0.01〜0.5%、W:5%以下を含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなるNi基合金。   (M3) C: 0.01 to 0.15%, Cr: 15 to 25%, Co: 9 to 15%, Mo: 8 to 12%, Al: 0.3 to 1.8%, Ti: 0.00. A Ni-based alloy containing 5 to 3%, Ta: 0.05 to 1.5%, Si: 0.01 to 0.5%, W: 5% or less, with the balance being Ni and inevitable impurities.

また、上記した(M1)〜(M3)のNi基合金における不可避的不純物としては、例えば、P、S、Cu、Feなどが挙げられる。   Moreover, P, S, Cu, Fe etc. are mentioned as an unavoidable impurity in Ni base alloy of said (M1)-(M3) mentioned above, for example.

上記した組成成分範囲のNi基合金は、例えば、溶接用の溶加材として使用することができる。例えば、Ni基合金からなるタービンロータ構成部材どうしを溶接する際の溶加材として使用することができる。また、Ni基合金からなるタービンロータ構成部材と、低合金鋼(例えば、CrMoV鋼や12Cr鋼)からなるタービンロータ構成部材とを溶接する際の溶加材として使用することができる。この溶加材は、TIG溶接などに使用される。   The Ni-based alloy having the composition range described above can be used, for example, as a filler material for welding. For example, it can be used as a filler material when welding turbine rotor constituent members made of a Ni-based alloy. Moreover, it can use as a filler material at the time of welding the turbine rotor structural member which consists of Ni-base alloys, and the turbine rotor structural member which consists of low alloy steel (for example, CrMoV steel and 12Cr steel). This filler material is used for TIG welding and the like.

上記した溶加材を用いて溶接されるタービンロータとしては、例えば、700℃を超える、もしくはそれに近い高温蒸気環境下で使用可能なタービンロータなどが挙げられる。なお、この溶加材を用いて溶接される構成部品は、タービンロータの構成部品に限られるものではなく、例えば、700℃を超える、もしくはそれに近い高温蒸気環境下で使用される他の構成部品であってもよい。   Examples of the turbine rotor that is welded using the above-described filler material include a turbine rotor that can be used in a high-temperature steam environment that exceeds or is close to 700 ° C. In addition, the component parts welded using this filler material are not restricted to the component parts of a turbine rotor, For example, the other component parts used in the high temperature steam environment over 700 degreeC or near it It may be.

また、上記した組成成分範囲のNi基合金は、高温強度特性、溶接性および製造性に優れている。このNi基合金を用いて作製された溶加材においても、高温強度特性、溶接性および製造性に優れている。   Moreover, the Ni-based alloy having the above compositional component range is excellent in high-temperature strength characteristics, weldability and manufacturability. The filler metal produced using this Ni-based alloy is also excellent in high temperature strength characteristics, weldability and manufacturability.

次に、上記した実施の形態における溶接用Ni基合金における各組成成分範囲の限定理由を説明する。   Next, the reason for limiting each composition component range in the welding Ni-based alloy in the above-described embodiment will be described.

(1)C(炭素)
Cは、強化相であるM23型炭化物の構成元素として有用であり、ピーニング効果によって結晶粒粗大化の抑制効果がある。Cの含有率が0.01%未満の場合には、炭化物の十分な析出量を確保することができないため、上記した効果を発揮できない。一方、Cの含有率が0.15%を超えると、製造性が低下する。そのため、Cの含有率を0.01〜0.15%とした。また、Cの含有率を0.01〜0.06%とすることがより好ましい。
(1) C (carbon)
C is useful as a constituent element of the M 23 C 6 type carbide that is the strengthening phase, and has an effect of suppressing grain coarsening due to the peening effect. If the C content is less than 0.01%, a sufficient amount of precipitation of carbide cannot be secured, and thus the above-described effects cannot be exhibited. On the other hand, if the C content exceeds 0.15%, the productivity decreases. Therefore, the C content is determined to be 0.01 to 0.15%. Further, the C content is more preferably 0.01 to 0.06%.

(2)Cr(クロム)
Crは、Ni基合金の耐酸化性、耐食性および機械的強度を高めるのに不可欠な元素である。Crの含有率が15%未満の場合には、耐酸化性が低下する。一方、Crの含有率が25%を超えると、有害相であるσ相の析出により機械的強度が低下する。そのため、Crの含有率を15〜25%とした。また、Crの含有率を15〜21%とすることがより好ましい。
(2) Cr (chromium)
Cr is an essential element for increasing the oxidation resistance, corrosion resistance and mechanical strength of the Ni-based alloy. When the Cr content is less than 15%, the oxidation resistance decreases. On the other hand, if the Cr content exceeds 25%, the mechanical strength decreases due to the precipitation of the σ phase, which is a harmful phase. Therefore, the Cr content is determined to be 15 to 25%. The Cr content is more preferably 15 to 21%.

(3)Co(コバルト)
Coは、Ni母相内に固溶して母相の機械的強度を向上させる固溶強化元素である。Coの含有率が9%未満の場合には、機械的強度が低下する。一方、Coの含有率が15%を超えると、熱間加工性が低下する。そのため、Coの含有率を9〜15%とした。また、Coの含有率を9〜13%とすることがより好ましい。
(3) Co (cobalt)
Co is a solid solution strengthening element that improves the mechanical strength of the parent phase by forming a solid solution in the Ni parent phase. When the Co content is less than 9%, the mechanical strength decreases. On the other hand, when the Co content exceeds 15%, the hot workability decreases. Therefore, the Co content is determined to be 9 to 15%. The Co content is more preferably 9 to 13%.

(4)Mo(モリブデン)
Moは、Ni母相中に固溶して母相の機械的強度を向上させる固溶強化元素である。Moの含有率が8%未満の場合には、上記した効果が発揮されない。一方、Moの含有率が12%を超えると、σ相析出により機械的強度を低下させる。そのため、Moの含有率を8〜12%とした。また、Moの含有率を8〜10%とすることがより好ましい。
(4) Mo (molybdenum)
Mo is a solid solution strengthening element that improves the mechanical strength of the parent phase by dissolving in the Ni parent phase. When the Mo content is less than 8%, the above effects are not exhibited. On the other hand, if the Mo content exceeds 12%, the mechanical strength is reduced by σ phase precipitation. Therefore, the Mo content is determined to be 8 to 12%. The Mo content is more preferably 8 to 10%.

(5)Al(アルミニウム)
Alは、Niとともにγ’(NiAl)相を生成し、析出によるNi基合金の機械的強度を向上させる。Alの含有率が0.3%未満の場合には、Ni母相中に完全に固溶するため、γ’(NiAl)相による効果が得られない。一方、Alの含有率が1.8%を超えると、σ相析出が助長され、機械的強度を低下させる。さらに、γ’(NiAl)相の生成によって固溶温度が上昇し、熱間加工性が低下する。そのため、Alの含有率を0.3〜1.8%とした。また、Alの含有率を0.9〜1.7%とすることがより好ましい。
(5) Al (aluminum)
Al forms a γ ′ (Ni 3 Al) phase together with Ni, and improves the mechanical strength of the Ni-based alloy by precipitation. When the Al content is less than 0.3%, the solid matrix is completely dissolved in the Ni matrix, so that the effect of the γ ′ (Ni 3 Al) phase cannot be obtained. On the other hand, if the Al content exceeds 1.8%, σ phase precipitation is promoted and the mechanical strength is lowered. Furthermore, the solid solution temperature increases due to the formation of the γ ′ (Ni 3 Al) phase, and the hot workability decreases. Therefore, the Al content is determined to be 0.3 to 1.8%. The Al content is more preferably 0.9 to 1.7%.

(6)Ti(チタン)
Tiは、Niとともにγ’(NiTi)相を生成し、析出によるNi基合金の機械的強度を向上させる。Tiの含有率が0.5%未満の場合には、上記した効果が発揮されない。一方、Tiの含有率が3%を超えると、σ相析出が引き起こされ、熱間加工性が低下する。そのため、Tiの含有率を0.5〜3%とした。Tiの含有率を0.5〜2%とすることがより好ましい。
(6) Ti (titanium)
Ti forms a γ ′ (Ni 3 Ti) phase together with Ni, and improves the mechanical strength of the Ni-based alloy by precipitation. When the Ti content is less than 0.5%, the above-described effects are not exhibited. On the other hand, if the Ti content exceeds 3%, σ phase precipitation is caused and hot workability is lowered. Therefore, the Ti content is determined to be 0.5 to 3%. The Ti content is more preferably 0.5 to 2%.

(7)Ta(タンタル)
Taは、γ’(Ni(Al,Ti))相に固溶して、γ’相を強化し、γ’相の安定化を図ることができる。Taの含有率が0.05%未満の場合には、上記した効果が発揮されない。一方、Taの含有率が1.5%を超えると、溶接性および熱間加工性が低下する。そのため、Taの含有率を0.05〜1.5%とした。また、Taの含有率を0.05〜0.1%とすることがより好ましい。
(7) Ta (tantalum)
Ta can be dissolved in the γ ′ (Ni 3 (Al, Ti)) phase to strengthen the γ ′ phase and stabilize the γ ′ phase. When the Ta content is less than 0.05%, the above-described effects are not exhibited. On the other hand, when the content of Ta exceeds 1.5%, weldability and hot workability are deteriorated. Therefore, the Ta content is determined to be 0.05 to 1.5%. Further, the Ta content is more preferably 0.05 to 0.1%.

(8)Nb(ニオブ)
Nbは、Taと同様に、γ’(Ni(Al,Ti))相に固容して、γ’相を強化し、安定化させる。Nbの含有率が0.4%を超えると、液化割れ感受性が高まる。そのため、Nbの含有率を0.4%以下とした。また、Nbの含有率を0.2〜0.3%とすることがより好ましい。ここで、Nbの上記効果を得るために、Nbは、少なくとも0.2%以上含有される。
(8) Nb (Niobium)
Nb, like Ta, solidifies into the γ ′ (Ni 3 (Al, Ti)) phase to strengthen and stabilize the γ ′ phase. If the Nb content exceeds 0.4%, the liquefaction cracking sensitivity increases. Therefore, the Nb content is set to 0.4% or less. The Nb content is more preferably 0.2 to 0.3%. Here, in order to acquire the said effect of Nb, Nb is contained at least 0.2% or more.

(9)Si(ケイ素)
Siは、湯流れを向上させる効果がある。Siの含有率が0.01%未満の場合には、この効果が得られない。一方、Siの含有率が0.5%を超えると、溶接性を低下させる。そのため、Siの含有率を0.01〜0.5%とした。また、Siの含有率を0.01〜0.25%とすることがより好ましい。
(9) Si (silicon)
Si has the effect of improving the hot water flow. When the Si content is less than 0.01%, this effect cannot be obtained. On the other hand, when the Si content exceeds 0.5%, the weldability is lowered. Therefore, the Si content is determined to be 0.01 to 0.5%. Further, it is more preferable that the Si content is 0.01 to 0.25%.

(10)Mn(マンガン)
Mnは、脆性に起因するS(硫黄)とMnSとなり、脆性を防止し、湯流れを向上させる効果がある。一方,Mnの含有率が0.5%を超えると、溶接性を低下させる。そのため、Mnの含有率を0.5%以下とした。また、Mnの含有率を0.15〜0.4%とすることがより好ましい。ここで、Mnの上記効果を得るために、Mnは、少なくとも0.1%以上含有される。
(10) Mn (manganese)
Mn becomes S (sulfur) and MnS resulting from brittleness, and has the effect of preventing brittleness and improving the flow of hot water. On the other hand, if the Mn content exceeds 0.5%, the weldability is lowered. Therefore, the Mn content is set to 0.5% or less. Further, the Mn content is more preferably 0.15 to 0.4%. Here, in order to acquire the said effect of Mn, Mn is contained at least 0.1% or more.

(11)B(ホウ素)
Bは、粒界偏析し、高温強度を向上させる効果がある。Bの含有率が0.001%未満の場合には、上記した効果が発揮されない。一方、Bの含有率が0.006%を超えると、粒界脆化を招くとともに、溶接性が低下する。そのため、Bの含有率を0.001〜0.006%とした。また、Bの含有率を0.002〜0.005%とすることがより好ましい。
(11) B (Boron)
B has the effect of segregating at grain boundaries and improving the high-temperature strength. When the B content is less than 0.001%, the above-described effects are not exhibited. On the other hand, if the B content exceeds 0.006%, grain boundary embrittlement is caused and weldability is lowered. Therefore, the B content is determined to be 0.001 to 0.006%. The B content is more preferably 0.002 to 0.005%.

(12)W(タングステン)
Wは、Moと同様に、Ni母相中に固溶して母相の機械的強度を向上させる固溶強化元素である。Wの含有率が5%を超えると、σ相析出が顕著になるとともに、製造性が低下する。そのため、Wの含有率を5%以下とした。また、Wの含有率を4〜4.8%とすることがより好ましい。ここで、Wの上記効果を得るために、Wは、少なくとも4%以上含有される。
(12) W (tungsten)
W, like Mo, is a solid solution strengthening element that dissolves in the Ni matrix and improves the mechanical strength of the matrix. When the W content exceeds 5%, the σ phase precipitation becomes significant and the productivity decreases. Therefore, the W content is set to 5% or less. Moreover, it is more preferable that the W content is 4 to 4.8%. Here, in order to acquire the said effect of W, W contains at least 4% or more.

(13)P(リン)、S(硫黄)、Cu(銅)およびFe(鉄)
P、S、CuおよびFeは、実施の形態における溶接用Ni基合金においては、不可避的不純物に分類されるものである。これらの不可避的不純物は、可能な限りその残存含有率を0%に近づけることが望ましい。また、これらの不可避的不純物のうち、少なくとも、Pは0.03%以下、およびSは0.015%以下に抑制されることが好ましい。
(13) P (phosphorus), S (sulfur), Cu (copper) and Fe (iron)
P, S, Cu and Fe are classified as inevitable impurities in the welding Ni-based alloy in the embodiment. It is desirable that the residual content of these inevitable impurities is as close to 0% as possible. Of these inevitable impurities, at least P is preferably suppressed to 0.03% or less, and S is suppressed to 0.015% or less.

PおよびSは、融点を降下させるとともに、Niと低融点の共晶を形成するため、割れ感受性が高まる。そのため、Pの含有率を0.03%以下およびSの含有率を0.015%以下とし、可能な限りそれぞれの残存含有率を0%に近づけることが望ましい。   P and S lower the melting point and form a low-melting eutectic with Ni, so that the cracking sensitivity is increased. Therefore, it is desirable that the P content is 0.03% or less and the S content is 0.015% or less, and the respective residual contents are as close to 0% as possible.

なお、PやSの含有率が上記範囲を超える場合には、脱リン処理や脱硫処理を施し、上記範囲内の含有率とする。   In addition, when the content rate of P or S exceeds the said range, a dephosphorization process or a desulfurization process is performed and it is set as the content rate in the said range.

ここで、実施の形態における溶接用Ni基合金、およびこの溶接用Ni基合金を用いて製造される溶加材の製造方法について説明する。   Here, the Ni-based alloy for welding in the embodiment and the method for producing the filler material produced using the Ni-based alloy for welding will be described.

実施の形態における溶接用Ni基合金は、この溶接用Ni基合金を構成する組成成分を真空誘導溶解(VIM)し、その溶湯を所定の型枠に注入して鋳塊を形成することで作製される。   The welding Ni-based alloy in the embodiment is produced by vacuum induction melting (VIM) of the constituent components constituting the welding Ni-based alloy and injecting the molten metal into a predetermined mold to form an ingot. Is done.

また、実施の形態の溶加材は、実施の形態における溶接用Ni基合金を構成する組成成分を真空誘導溶解(VIM)し、その溶湯を所定の型枠に注入して鋳塊を形成し、その鋳塊を機械加工した部材を線引き加工して、ワイヤ状に作製される。   Further, the filler material of the embodiment forms the ingot by vacuum induction melting (VIM) the composition components constituting the Ni-based alloy for welding in the embodiment and injecting the molten metal into a predetermined mold. A member obtained by machining the ingot is drawn to produce a wire shape.

(高温強度特性、溶接性および製造性の評価)
ここでは、実施の形態の化学組成範囲にあるNi基合金が、優れた、高温強度特性、溶接性および製造性を有することを説明する。表1は、高温強度特性、溶接性および製造性の評価に用いられた試料1〜試料10の化学組成を示す。
(Evaluation of high temperature strength characteristics, weldability and manufacturability)
Here, it will be described that the Ni-based alloy in the chemical composition range of the embodiment has excellent high-temperature strength characteristics, weldability and manufacturability. Table 1 shows the chemical compositions of Sample 1 to Sample 10 used for evaluation of high temperature strength characteristics, weldability and manufacturability.

なお、試料1〜試料3は実施の形態の化学組成範囲にあるNi基合金であり、試料4〜試料10は、その組成が実施の形態の化学組成範囲にないNi基合金であり、比較例である。また、ここで使用した実施の形態の化学組成範囲にあるNi基合金には、不可避的不純物として、P、S、Feが含まれている。   Samples 1 to 3 are Ni-based alloys in the chemical composition range of the embodiment, and Samples 4 to 10 are Ni-based alloys whose compositions are not in the chemical composition range of the embodiment. It is. Further, the Ni-based alloy in the chemical composition range of the embodiment used here contains P, S, and Fe as unavoidable impurities.

Figure 0005703177
Figure 0005703177

試料1〜試料10において、高温強度特性を引張強度試験およびクリープ破断試験により評価した。   In samples 1 to 10, the high-temperature strength characteristics were evaluated by a tensile strength test and a creep rupture test.

引張強度試験に使用する試験片は、表1に示す化学組成を有する試料1〜試料10のNi基合金をそれぞれ真空誘導溶解炉にて溶解し、鋳塊を作製し、この鋳塊から所定のサイズの試験片を作製した。   The test pieces used for the tensile strength test were prepared by melting the Ni-based alloys of Sample 1 to Sample 10 having the chemical composition shown in Table 1 in a vacuum induction melting furnace to produce an ingot. A size test piece was prepared.

引張強度試験は、各試料による試験片に対して、温度が室温(23℃)の条件で、JIS Z 2241(金属材料引張試験方法)に準じて引張強度試験を行い、0.2%耐力を測定した。   In the tensile strength test, a test piece of each sample is subjected to a tensile strength test according to JIS Z 2241 (metal material tensile test method) at a temperature of room temperature (23 ° C.), and 0.2% proof stress is obtained. It was measured.

クリープ破断試験に使用する試験片は、TOS1Xからなる厚さが15mm、幅が60mm、長さが200mmの平板を2本用意し、それぞれの接合部に開先を形成して、溶加材を用いてTIG溶接して突合せ継手を作製した。   The test piece used for the creep rupture test is prepared by preparing two flat plates made of TOS1X having a thickness of 15 mm, a width of 60 mm, and a length of 200 mm. A butt joint was produced by TIG welding.

ここで、溶加材は、表1に示す化学組成を有する試料1〜試料10のNi基合金をそれぞれ真空誘導溶解炉にて溶解し、鋼塊を作製し、この鋼塊を熱間鍛造して所定のサイズの部材とし、これを線材圧延して、直径が1mmのワイヤ状に作製された。   Here, as the filler material, the Ni-based alloys of Sample 1 to Sample 10 having the chemical compositions shown in Table 1 were respectively melted in a vacuum induction melting furnace to produce a steel ingot, and this steel ingot was hot forged. Then, a member having a predetermined size was formed, and this was rolled into a wire shape having a diameter of 1 mm.

クリープ破断試験は、各試料による試験片に対して、温度が800℃、応力が140MPaにおけるクリープ破断強度をJIS Z 2271に準じて測定した。   In the creep rupture test, the creep rupture strength at a temperature of 800 ° C. and a stress of 140 MPa was measured according to JIS Z 2271 with respect to a test piece of each sample.

また、各試料に対して溶接性の評価を行った。母材としてTOS1Xからなる厚さが15mm、幅60がmm、長さが200mmの平板を2本用意し、それぞれの接合部に開先を形成して、溶加材を用いてTIG溶接した。   In addition, the weldability of each sample was evaluated. Two flat plates having a thickness of 15 mm, a width of 60 mm, and a length of 200 mm were prepared as a base material, a groove was formed at each joint, and TIG welding was performed using a filler material.

溶接性の評価は、溶接後の外観観察、染色浸透探傷試験、X線透過試験、断面のミクロ観察やマクロ観察、および側曲げ試験により、溶接部の割れについて検証した。   Weldability was evaluated for cracks in the welded portion by appearance observation after welding, dye penetration test, X-ray transmission test, cross-sectional micro observation and macro observation, and side bending test.

また、各試料に対して製造性の評価を行った。この製造性とは、溶加材としてワイヤ状に製造する際の製造性をいう。製造性の評価は、線材圧延し完成した溶加材の表面および断面を光学顕微鏡にて観察し、割れの有無を確認することで行った。   In addition, manufacturability was evaluated for each sample. This manufacturability refers to manufacturability at the time of producing a wire as a filler material. The evaluation of manufacturability was performed by observing the surface and cross section of the filler material completed by rolling the wire rod with an optical microscope and confirming the presence or absence of cracks.

上記した試験結果を表2に示す。表2に示された溶接性の評価の結果において、溶接部に割れが確認されず健全である場合には「○」で示し、割れが確認された場合には「×」で示している。また、製造性の評価の結果において、割れが確認されず健全である場合には「○」で示し、割れが確認された場合には「×」で示している。   The test results described above are shown in Table 2. In the results of the weldability evaluation shown in Table 2, when the welded part is not cracked and is sound, it is indicated by “◯”, and when a crack is confirmed, it is indicated by “x”. Moreover, in the result of the evaluation of manufacturability, when the crack is not confirmed and is sound, it is indicated by “◯”, and when the crack is confirmed, it is indicated by “x”.

Figure 0005703177
Figure 0005703177

試料1〜試料3は、617合金に相当する材料である試料4に比べて、クリープ破断強度(破断時間)が1.5〜2.5倍程度となることがわかった。このクリープ破断強度は、617合金をベースに強化したTOS1Xにおけるクリープ破断強度と同等である。また、試料1〜試料3は、高温強度特性(引張強度およびクリープ破断強度)、溶接性および製造性のいずれにおいても優れていることがわかった。   Samples 1 to 3 were found to have a creep rupture strength (rupture time) of about 1.5 to 2.5 times that of Sample 4 which is a material corresponding to the 617 alloy. This creep rupture strength is equivalent to the creep rupture strength in TOS1X reinforced with 617 alloy as a base. Samples 1 to 3 were also found to be superior in high temperature strength characteristics (tensile strength and creep rupture strength), weldability and manufacturability.

一方、比較例に係る試料4〜試料10では、高温強度特性、溶接性および製造性のすべてに優れた結果は得られなかった。   On the other hand, Samples 4 to 10 according to the comparative example did not give excellent results in all of the high-temperature strength characteristics, weldability, and manufacturability.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

Claims (5)

質量%で、C:0.01〜0.15、Cr:15〜25、Co:9〜15、Mo:8〜12、Al:0.3〜1.8、Ti:0.5〜3、Ta:0.05〜1.5、Nb:0.4以下、Si:0.01〜0.5、Mn:0.5以下を含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなることを特徴とする溶接用Ni基合金。   In mass%, C: 0.01 to 0.15, Cr: 15 to 25, Co: 9 to 15, Mo: 8 to 12, Al: 0.3 to 1.8, Ti: 0.5 to 3, Ta: 0.05 to 1.5, Nb: 0.4 or less, Si: 0.01 to 0.5, Mn: 0.5 or less, and the balance is made of Ni and inevitable impurities Ni-base alloy for welding. 質量%で、C:0.01〜0.15、Cr:15〜25、Co:9〜15、Mo:8〜12、Al:0.3〜1.8、Ti:0.5〜3、Ta:0.05〜1.5、Nb:0.4以下、Si:0.01〜0.5、B:0.001〜0.006を含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなることを特徴とする溶接用Ni基合金。   In mass%, C: 0.01 to 0.15, Cr: 15 to 25, Co: 9 to 15, Mo: 8 to 12, Al: 0.3 to 1.8, Ti: 0.5 to 3, Ta: 0.05 to 1.5, Nb: 0.4 or less, Si: 0.01 to 0.5, B: 0.001 to 0.006, with the balance being Ni and inevitable impurities A Ni-based alloy for welding characterized by 質量%で、C:0.01〜0.15、Cr:15〜25、Co:9〜15、Mo:8〜12、Al:0.3〜1.8、Ti:0.5〜3、Ta:0.05〜1.5、Si:0.01〜0.5、W:5以下を含有し、残部がNiおよび不可避的不純物からなることを特徴とする溶接用Ni基合金。   In mass%, C: 0.01 to 0.15, Cr: 15 to 25, Co: 9 to 15, Mo: 8 to 12, Al: 0.3 to 1.8, Ti: 0.5 to 3, A Ni-based alloy for welding which contains Ta: 0.05 to 1.5, Si: 0.01 to 0.5, W: 5 or less, and the balance is made of Ni and inevitable impurities. 前記不可避的不純物のうち、少なくとも、Pを0.03質量%以下、Sを0.015質量%以下に抑制したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の溶接用Ni基合金。   4. The Ni base for welding according to claim 1, wherein, among the inevitable impurities, at least P is suppressed to 0.03% by mass or less and S is controlled to 0.015% by mass or less. alloy. 請求項1乃至4のいずれか1項記載の溶接用Ni基合金を用いて作製されたことを特徴とする溶加材。   A filler metal produced by using the welding Ni-based alloy according to any one of claims 1 to 4.
JP2011198122A 2011-09-12 2011-09-12 Ni-base alloy for welding and filler metal Active JP5703177B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011198122A JP5703177B2 (en) 2011-09-12 2011-09-12 Ni-base alloy for welding and filler metal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011198122A JP5703177B2 (en) 2011-09-12 2011-09-12 Ni-base alloy for welding and filler metal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013059768A JP2013059768A (en) 2013-04-04
JP5703177B2 true JP5703177B2 (en) 2015-04-15

Family

ID=48184944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011198122A Active JP5703177B2 (en) 2011-09-12 2011-09-12 Ni-base alloy for welding and filler metal

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5703177B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111318835A (en) * 2020-04-03 2020-06-23 中国科学院金属研究所 Nickel-based alloy welding wire for high-temperature alloy fusion welding and preparation method and application thereof

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6062326B2 (en) * 2013-06-27 2017-01-18 株式会社東芝 Cast Ni-base alloy and turbine casting parts
DE102020106433A1 (en) * 2019-03-18 2020-09-24 Vdm Metals International Gmbh Nickel alloy with good corrosion resistance and high tensile strength as well as a process for the production of semi-finished products
JP7391533B2 (en) * 2019-05-13 2023-12-05 株式会社東芝 Ni-based alloys and filler metals for welding

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5372662A (en) * 1992-01-16 1994-12-13 Inco Alloys International, Inc. Nickel-base alloy with superior stress rupture strength and grain size control
JP4679942B2 (en) * 2005-03-18 2011-05-11 山陽特殊製鋼株式会社 Ni-based overlaying powder for molds used hot and hot molds
JP5254693B2 (en) * 2008-07-30 2013-08-07 三菱重工業株式会社 Welding material for Ni-base alloy
JP5127749B2 (en) * 2009-03-18 2013-01-23 株式会社東芝 Ni-base alloy for turbine rotor of steam turbine and turbine rotor of steam turbine using the same
JP2012255424A (en) * 2011-06-10 2012-12-27 Toshiba Corp Ni-BASED ALLOY FOR CASTING USED FOR STEAM TURBINE AND CASTING COMPONENT OF STEAM TURBINE

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111318835A (en) * 2020-04-03 2020-06-23 中国科学院金属研究所 Nickel-based alloy welding wire for high-temperature alloy fusion welding and preparation method and application thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013059768A (en) 2013-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6398277B2 (en) Manufacturing method of Ni-base heat-resistant alloy welded joint
JP5212533B2 (en) Seamless austenitic heat-resistant alloy tube
CN101784685B (en) Low-thermal-expansion ni-based super-heat-resistant alloy for boiler and having excellent high-temperature strength, and boiler component and boiler component production method using the same
JP6323188B2 (en) Manufacturing method of Ni-base heat-resistant alloy welded joint
KR101809360B1 (en) METHOD FOR PRODUCING Ni-BASED HEAT-RESISTANT ALLOY WELDING JOINT AND WELDING JOINT OBTAINED BY USING THE SAME
US9878403B2 (en) Ni-based alloy for welding material and welding wire, rod and power
JP2010029914A (en) Welding material for nickel-based alloy
JP6034041B2 (en) High-temperature piping and its manufacturing method
JP5703177B2 (en) Ni-base alloy for welding and filler metal
JP5899806B2 (en) Austenitic heat-resistant alloy with excellent liquefaction resistance in HAZ
JP2017205800A (en) Ni-BASED ALLOY FOR WELDING, AND FILLER MATERIAL FOR BOILING WATER REACTOR
JP6439579B2 (en) Method for producing austenitic heat-resistant alloy welded joint and welded joint obtained using the same
JPWO2018066573A1 (en) Austenitic heat-resistant alloy and welded joint using the same
JP4635065B2 (en) Ni-based alloy for steam turbine turbine rotor and steam turbine turbine rotor
JP2018059135A (en) Ni-BASED HEAT-RESISTANT ALLOY MEMBER AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
JP7391534B2 (en) Ni-based alloys and filler metals for welding
WO2016111249A1 (en) Austenite-based heat-resistant steel, and turbine component
JP2017202493A (en) Weld material for austenitic heat-resistant steel
JP2010235985A (en) Nickel-based alloy for forged parts in steam-turbine excellent in high-temperature strength characteristics, forgeability and weldability, and member for steam-turbine
JP7391533B2 (en) Ni-based alloys and filler metals for welding
JP6173956B2 (en) Austenitic heat resistant steel and turbine parts
JP2011080107A (en) Nickel-based alloy for forged parts in steam turbine, and turbine rotor, moving blade, stationary blade, screwing member and piping for steam turbines
JP2021025096A (en) Austenitic heat-resistant alloy weld joint
JP2012117379A (en) CASTING Ni GROUP ALLOY FOR STEAM TURBINE AND CAST COMPONENT FOR THE STEAM TURBINE
JP2019136756A (en) TIG WIRE FOR WELDING 9Cr-1Mo STEEL

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140109

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20141226

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150127

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150223

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5703177

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151