奧氏體鋼焊接接頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的奧氏體鋼焊接接頭即使在不進(jìn)行焊接后熱處理時(shí)也同時(shí)具備高壓氫氣配管所要求的特性、即高強(qiáng)度和優(yōu)異的耐氫脆化特性，該奧氏體鋼焊接接頭為使用具有特定的化學(xué)組成的奧氏體鋼的焊接材料、通過(guò)鎢極氣體保護(hù)電弧焊方法將具有特定化學(xué)組成的奧氏體鋼的母材焊接而成的奧氏體鋼焊接接頭，焊接金屬的化學(xué)組成含有C≤0.1%、Si≤0.8%、Mn：1.5～5.5%、Ni：8～15%、Cr：18～24%、Al<0.05%、N：0.15～0.35%，根據(jù)需要含有V≤0.5%、Nb≤0.5%和Mo≤4.5%中的一種以上，剩余部分由Fe和雜質(zhì)組成，作為雜質(zhì)的O≤0.02%、P≤0.05%、S≤0.03%，滿足[413-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-9.5Ni-18.5Mo≤-70]，并且焊接金屬的鐵素體量按面積率計(jì)為20%以下。
【專利說(shuō)明】奧氏體鋼焊接接頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及奧氏體鋼焊接接頭。具體而言，涉及不僅具備高壓氣體配管所要求的高強(qiáng)度，而且同時(shí)具備作為高壓氫氣配管所要求的特性的高強(qiáng)度和優(yōu)異的耐氫脆化特性的焊接接頭。
【背景技術(shù)】
[0002]近年，利用氫氣、天然氣等作為能量的輸送設(shè)備的實(shí)用化研究得到活躍進(jìn)展。進(jìn)行該實(shí)用化時(shí)，需要一并備齊可以以高壓儲(chǔ)藏、輸送這些氣體的使用環(huán)境，同時(shí)在此使用的拉伸強(qiáng)度超過(guò)SOOMPa的高強(qiáng)度材料的開(kāi)發(fā)、適用研究得到進(jìn)展。
[0003]基于這種背景，作為所使用的材料，例如專利文獻(xiàn)I?3中提出了，通過(guò)高M(jìn)n化、提高N的溶解度,并且通過(guò)含有V、或復(fù)合含有V和Nb，從而有效利用N的固溶強(qiáng)化和氮化物的析出強(qiáng)化，嘗試高強(qiáng)度化的奧氏體系不銹鋼。
[0004]使用這些含有大量的N的高強(qiáng)度奧氏體系鋼作為結(jié)構(gòu)物時(shí)，需要利用焊接進(jìn)行裝配，而從使用性能的觀點(diǎn)考慮，焊接部也要求與母材同等的強(qiáng)度。因此，例如專利文獻(xiàn)3?5中提出了，通過(guò)積極有效利用Al、Ti和Nb而具有超過(guò)800MPa的拉伸強(qiáng)度的焊接材料(焊接金屬)。
[0005]但是，為了使這些焊接材料以及使用該焊接材料得到的焊接金屬都實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度化，需要進(jìn)行焊接后熱處理。另一方面，作為實(shí)際的大型結(jié)構(gòu)物考慮時(shí)，這種長(zhǎng)時(shí)間的焊接后熱處理的實(shí)施，存在成為大的限制并且導(dǎo)致制造成本的極度增大的情況。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:國(guó)際公開(kāi)第2004/083476號(hào)
[0009]專利文獻(xiàn)2:國(guó)際公開(kāi)第2004/083477號(hào)
[0010]專利文獻(xiàn)3:國(guó)際公開(kāi)第2004/110695號(hào)
[0011]專利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)平5-192785號(hào)公報(bào)
[0012]專利文獻(xiàn)5:日本特開(kāi)2010-227949號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0014]本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)狀而提出的，其目的在于，提供不進(jìn)行焊接后熱處理，就同時(shí)具備高壓氣體配管、特別是高壓氫氣配管所要求的特性、即高強(qiáng)度和優(yōu)異的耐氫脆化特性的焊接接頭。
[0015]用于解決問(wèn)題的方案
[0016]本發(fā)明人等為了解決前述問(wèn)題而進(jìn)行了詳細(xì)的研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，首先對(duì)于焊接金屬而言，為了不進(jìn)行焊接后熱處理就達(dá)成高強(qiáng)度，最大限度有效利用通過(guò)N實(shí)現(xiàn)的固溶強(qiáng)化是有效的。[0017]因此，進(jìn)而為了不進(jìn)行焊接后熱處理，焊接金屬就確保與按質(zhì)量％計(jì)含有C:0.1%以下、S1:0.8% 以下、Mn:2.5 ?5.5%、Ni:8 ?15%、Cr: 19 ?25%、Al:不足 0.05% 和 N:0.15?0.45%的母材同等的強(qiáng)度而進(jìn)行了詳細(xì)的研究。
[0018]并且，對(duì)所得到的焊接部的氫脆化敏感性進(jìn)行評(píng)價(jià)，為了至少得到與母材同等的耐氫脆化特性而進(jìn)行了詳細(xì)的研究。
[0019]其結(jié)果，可知下述(a)?(C)的事項(xiàng)。
[0020](a)通過(guò)在按質(zhì)量％計(jì)Cr: 18?24%和Ni:8?15%的組成范圍的焊接金屬中，按質(zhì)量％計(jì)含有0.15%以上的N，可以確保與前述母材同等的強(qiáng)度。
[0021](b)焊接金屬中含有大量的鐵素體時(shí)，鐵素體成為起點(diǎn)而產(chǎn)生氫脆化裂紋，該裂紋連接、傳播，損害焊接金屬的耐氫脆化特性。但是，若調(diào)整成分以使焊接金屬中的鐵素體量按面積率計(jì)為20%以下，則能得到優(yōu)異的耐氫脆化特性。
[0022](C)焊接金屬中的奧氏體相不穩(wěn)定時(shí)，由于焊接殘余應(yīng)變以及此后的加工而馬氏體化，氫脆化敏感性升高。但是，通過(guò)調(diào)整成分，具體而言，若調(diào)整成分以使焊接金屬在各元素符號(hào)作為各元素的含量(質(zhì)量％)時(shí)滿足
[0023]413-462(C+N)_9.2Si_8.lMn-13.7Cr-9.5Ni_18.5Mo ( -70,
[0024]則奧氏體的穩(wěn)定性提高，因此能得到優(yōu)異的耐氫脆化特性。
[0025]需要說(shuō)明的是,還可知為了使上述(a)中記載的按質(zhì)量％計(jì)Cr:18?24%和Ni:8?15%的組成范圍的焊接金屬中按質(zhì)量％計(jì)含有0.15%以上的N，優(yōu)選實(shí)施下述〈1>?<3>的方法。
[0026]<1>焊接中N由熔池表面飛散，因此焊接后的焊接金屬中得到的N量減少。因此，進(jìn)行焊接線能量的管理和/或坡口形狀的選定，減小焊接中的熔池的表面積。
[0027]<2>使用在Ar中按體積％計(jì)混合有0?50%的N2的氣體作為保護(hù)氣體，焊接中減少N從熔池表面飛散。需要說(shuō)明的是，所混合的N2按體積％計(jì)為0%指的是單獨(dú)Ar氣體。
[0028]<3>通過(guò)使用在Ar中按體積％計(jì)混合有0?100%的N2的氣體作為背面保護(hù)氣體(back shielding gas),防止N從初層焊接時(shí)的背面?zhèn)热鄢乇砻骘w散。需要說(shuō)明的是,所混合的N2按體積％計(jì)為0%指的是單獨(dú)Ar氣體。所混合的N2按體積％計(jì)為100%指的是單獨(dú)N2氣體。
[0029]本發(fā)明是基于上述發(fā)現(xiàn)而完成的，其主旨在于下述⑴和⑵所示的奧氏體鋼焊接接頭。
[0030](I) 一種奧氏體鋼焊接接頭，其特征在于，其為使用焊接材料、通過(guò)鎢極氣體保護(hù)電弧焊方法將母材焊接而成的奧氏體鋼焊接接頭，
[0031]所述母材具有下述化學(xué)組成:按質(zhì)量％計(jì)含有C:0.1%以下、S1:0.8%以下、Mn:
2.5 ?5.5%、Ni:8 ?15%、Cr: 19 ?25%、Al:不足 0.05%、N:0.15 ?0.45%，剩余部分由 Fe和雜質(zhì)組成，作為雜質(zhì)的O、P和S分別為0:0.02%以下、P:0.05%以下和S:0.03%以下，
[0032]所述焊接材料具有下述化學(xué)組成:按質(zhì)量％計(jì)含有C:0.1%以下、S1:0.8%以下、Mn:1.5 ?4.5%、Ni:8 ?15%、Cr:18 ?24%、Al:不足 0.05%、N:0.15 ?0.35%，剩余部分由Fe和雜質(zhì)組成，作為雜質(zhì)的0、P和S分別為0:0.02%以下、P:0.05%以下和S:0.03%以下，
[0033]焊接金屬的化學(xué)組成按質(zhì)量％計(jì)含有C:0.1%以下、S1:0.8%以下、Mn:1.5?
5.5%、Ni:8 ?15%、Cr:18 ?24%、Al:不足 0.05%、N:0.15 ?0.35%，剩余部分由 Fe 和雜質(zhì)組成，作為雜質(zhì)的0、p和S分別為O:0.02%以下、P:0.05%以下和S:0.03%以下，并滿足下述(I)式，并且焊接金屬的鐵素體量按面積率計(jì)為20%以下，
[0034]413-462(C+N)_9.2Si_8.lMn-13.7Cr-9.5Ni_18.5Mo ( -70(I)
[0035]其中，⑴式中的各元素符號(hào)表示各元素的含量(質(zhì)量％)。
[0036](2)根據(jù)上述(I)所述的奧氏體鋼焊接接頭，其特征在于，母材、焊接材料和焊接金屬中的任意一種以上的化學(xué)組成按質(zhì)量％計(jì)含有V:0.5%以下、Nb:0.5%以下和Mo:4.5%以下中的一種以上來(lái)替代Fe的一部分。
[0037]作為剩余部分的“Fe和雜質(zhì)”中的“雜質(zhì)”指的是，在工業(yè)上制造鋼鐵材料時(shí)，由作為原料的礦石、廢料、或制造環(huán)境等混入的成分。
[0038]發(fā)明的效果
[0039]根據(jù)本發(fā)明，可以提供不進(jìn)行焊接后熱處理，就同時(shí)具備高壓氣體配管、特別是高壓氫氣配管所要求的特性、即高強(qiáng)度和優(yōu)異的耐氫脆化特性的焊接接頭。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0040]圖1為說(shuō)明坡口加工的形狀的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041 ] 本發(fā)明的奧氏體鋼焊接接頭中，限定母材、焊接材料和焊接金屬的化學(xué)組成、以及焊接金屬的組織的理由如下所述。
[0042]以下的說(shuō)明中，各元素的含量的“％”標(biāo)記指的是“質(zhì)量％”。
[0043](A)母材、焊接材料和焊接金屬的化學(xué)組成
[0044]C:0.1%以下(母材、焊接材料和焊接金屬)
[0045]C是對(duì)于使奧氏體穩(wěn)定化有效的元素。但是，C由于焊接時(shí)的加熱而在晶界形成碳化物，使耐蝕性劣化并且導(dǎo)致延展性的降低。因此，C含量的上限為0.1%。C的含量進(jìn)一步優(yōu)選的上限為0.08%。對(duì)C的含量無(wú)需特別設(shè)置下限，但是極端的降低導(dǎo)致制造成本的顯著升高。因此，期望的C含量的下限為0.002%。
[0046]S1:0.8%以下(母材、焊接材料和焊接金屬)
[0047]Si是作為脫氧劑、另外對(duì)于耐蝕性的提高有效的元素。但是，Si的過(guò)量含有使奧氏體的穩(wěn)定性降低并且導(dǎo)致延展性的降低，并且，在焊接金屬中，在凝固時(shí)在柱狀晶邊界偏析，使液相的熔點(diǎn)降低，凝固裂紋敏感性提高。因此，Si的含量為0.8%以下。Si含量進(jìn)一步優(yōu)選為0.6%以下。對(duì)Si的含量無(wú)需特別設(shè)置下限，但是極端的降低不能充分得到脫氧效果，鋼的純凈度增大而清凈性劣化，并且導(dǎo)致制造成本的升高。因此，期望的Si含量的下限為0.01%。
[0048]Mn:2.5?5.5%(母材)、1.5?4.5%(焊接材料)、1.5?5.5%(焊接金屬)
[0049]Mn是作為脫氧劑、另外對(duì)于使奧氏體穩(wěn)定化有效的元素。進(jìn)而，Mn在母材制造時(shí)和焊接時(shí)增大熔融金屬中的N的溶解度，間接性地有助于提高強(qiáng)度。為了充分有效利用該強(qiáng)度提高效果，需要使母材含有2.5%以上的Mn。另一方面，焊接金屬與母材的制造時(shí)相比，凝固速度快，凝固過(guò)程中的N的減少少，因此，含有1.5%以上的Mn即可。在焊接中熔融、全部形成焊接金屬的焊接材料的Mn含量也與焊接金屬同樣。Mn含量的進(jìn)一步優(yōu)選的下限，對(duì)于母材而言為2.7%，對(duì)于焊接材料和焊接金屬而言為1.7%。另一方面，Mn的過(guò)量含有導(dǎo)致延展性的降低。因此，對(duì)于母材和焊接金屬而言，需要使Mn含量的上限為5.5%。對(duì)于焊接材料而言，難以對(duì)細(xì)線進(jìn)行加工，因此與母材和焊接金屬的情況相比，Mn含量的上限需要更嚴(yán)格的限制、為4.5%。進(jìn)一步優(yōu)選的Mn含量的上限，對(duì)于母材和焊接金屬而言為5.0%，對(duì)于焊接材料而言為4.0%。
[0050]N1:8?15%(母材、焊接材料和焊接金屬)
[0051]Ni是為了得到穩(wěn)定的奧氏體而必須的元素，為了充分得到該效果，需要8%以上的含量。但是，由于Ni為價(jià)格昂貴的元素，大量含有導(dǎo)致成本增大，并且母材制造時(shí)和焊接中的熔融金屬中的N的溶解度減小。因此，Ni含量的上限為15%。Ni含量的進(jìn)一步優(yōu)選的下限為8.2%，進(jìn)一步優(yōu)選的上限為14.5%。
[0052]Cr: 19?25% (母材)、18?24% (焊接材料和焊接金屬)
[0053]Cr是為了確保使用環(huán)境下的耐蝕性而必須的元素。進(jìn)而，Cr在母材制造時(shí)和焊接時(shí)對(duì)于增大熔融金屬中的N的溶解度是有效的，為了充分得到該效果，母材中需要19%以上的Cr含量。另一方面，焊接金屬與母材的制造時(shí)相比，凝固速度快，凝固過(guò)程中的N的減少少，因此含有18%以上即可。焊接中熔融、全部形成焊接金屬的焊接材料的Cr含量也與焊接金屬同樣。Cr含量的進(jìn)一步優(yōu)選的下限，對(duì)于母材而言為19.2%，對(duì)于焊接材料和焊接金屬而言為18.2%。另一方面，Cr的過(guò)量含有使奧氏體不穩(wěn)定，根據(jù)接觸氣體環(huán)境的種類而導(dǎo)致脆化。因此，母材中的Cr含量的上限需要為25%。需要說(shuō)明的是，焊接金屬由于凝固偏析而組織變得不穩(wěn)定，因此需要更嚴(yán)格地管理Cr含量，使Cr含量的上限為24%。焊接中熔融、全部形成焊接金屬的焊接材料中的Cr含量的上限也與焊接金屬同樣。進(jìn)一步優(yōu)選的Cr含量的上限，對(duì)于母材而言為24.5%，對(duì)于焊接材料和焊接金屬而言為23.5%。
[0054]Al:不足0.05% (母材、焊接材料和焊接金屬)
[0055]Al與Si和Mn同樣，作為脫氧劑含有。但是，含有過(guò)量的Al時(shí)，形成大量的氮化物，導(dǎo)致延展性的降低。因此，使Al的含量不足0.05%。Al含量進(jìn)一步優(yōu)選為0.04%以下。對(duì)Al的含量無(wú)需特別設(shè)置下限，但是極端降低時(shí)，不能充分得到脫氧效果，鋼的純凈度增大而清凈性劣化，并且導(dǎo)致制造成本的升高。因此，優(yōu)選的Al含量的下限為0.003%。
[0056]N:0.15?0.45% (母材)、N:0.15?0.35% (焊接材料和焊接金屬)
[0057]N是為了固溶于基體并且形成微細(xì)的氮化物、得到高的強(qiáng)度而必須的元素。為了充分得到該效果，需要0.15%以上的N含量。但是，母材中，若N含量超過(guò)0.45%則導(dǎo)致制造時(shí)的熱加工性降低。因此，母材中的N含量的上限需要為0.45%。另外，焊接金屬中，超過(guò)0.35%的量的N不能熔解于焊接中的熔池，成為氣孔和/或凹坑的原因。因此，焊接金屬中的N含量的上限需要為0.35%。焊接中熔融、全部形成焊接金屬的焊接材料中，由于與焊接金屬同樣的理由，需要使N含量的上限為0.35%。母材N含量的更優(yōu)選下限為0.16%，更優(yōu)選上限為0.42%。焊接材料和焊接金屬中的N含量更優(yōu)選下限為0.16%，更優(yōu)選上限為0.32%。
[0058]本發(fā)明的奧氏體鋼焊接接頭中的母材、焊接材料和焊接金屬的一方案具有下述化學(xué)組成:含有上述從C直至N為止的元素，剩余部分由Fe和雜質(zhì)組成，作為雜質(zhì)的0、P和S的含量分別限制于下述范圍內(nèi)。
[0059]0:0.02%以下(母材、焊接材料和焊接金屬)
[0060]0以雜質(zhì)形式存在，大量含有時(shí)，導(dǎo)致母材和焊接材料的制造時(shí)的熱加工性降低，并且導(dǎo)致焊接金屬的韌性和延展性的劣化。因此，需要使O含量為0.02%以下。期望的O含量的上限為0.01%。
[0061]P:0.05%以下(母材、焊接材料和焊接金屬)
[0062]P以雜質(zhì)形式含有，大量含有時(shí)，在母材和焊接材料中阻礙制造時(shí)的熱加工性，并且在焊接金屬中，凝固時(shí)使液相的熔點(diǎn)降低，使凝固裂紋敏感性增大。因此，優(yōu)選P含量盡可能降低，但是極度的降低導(dǎo)致制鋼成本增大，因此為0.05%以下。進(jìn)一步優(yōu)選的P含量為0.03%以下。
[0063]S:0.03%以下(母材、焊接材料和焊接金屬)
[0064]S與P同樣，以雜質(zhì)形式含有，大量含有時(shí)，在母材和焊接材料中阻礙制造時(shí)的熱加工性，并且在焊接金屬中，凝固時(shí)使液相的熔點(diǎn)降低，使凝固裂紋敏感性增大。因此，S含量與P含量同樣地優(yōu)選盡可能降低，但是極度的降低導(dǎo)致制鋼成本增大，因此上限為
0.03%。進(jìn)一步優(yōu)選的S含量為0.01%以下。
[0065]本發(fā)明的奧氏體鋼焊接接頭中的母材、焊接材料和焊接金屬的另一方案，含有V、Nb和Mo中的一種以上元素來(lái)替代作為剩余部分的“Fe和雜質(zhì)”中的Fe的一部分。
[0066]以下對(duì)作為任意元素的上述V、Nb和Mo的作用效果和含量的限定理由進(jìn)行說(shuō)明。
[0067]V:0.5% 以下
[0068]V由于是在基體固溶或以碳化物形式析出、對(duì)于提高強(qiáng)度有效的元素，因此可以含有。但是，若V含量增多而超過(guò)0.5%，則析出大量的碳化物，導(dǎo)致延展性的降低。因此，含有時(shí)的V的量為0.5%以下。含有時(shí)的期望V含量的上限為0.4%。
[0069]為了穩(wěn)定地得到前述V的效果，V含量?jī)?yōu)選為0.01%以上。
[0070]Nb:0.5% 以下
[0071]Nb與V同樣地，是在基體固溶或以碳氮化物形式析出、對(duì)于提高強(qiáng)度有效的元素，因此可以含有。但是，若Nb含量增多而超過(guò)0.5%，則析出大量的碳氮化物，導(dǎo)致延展性的降低。因此，含有時(shí)的Nb的量為0.5%以下。含有時(shí)的期望Nb含量的上限為0.4%。
[0072]為了穩(wěn)定地得到前述Nb的效果，Nb含量?jī)?yōu)選為0.01%以上。
[0073]Mo:4.5% 以下
[0074]Mo是對(duì)于提高強(qiáng)度有效的元素。另外，Mo是對(duì)于提高使用環(huán)境下的耐蝕性有效的元素。因此，可以含有Mo。但是，Mo是非常昂貴的元素,并且超過(guò)4.5%的過(guò)量含有使奧氏體不穩(wěn)定。因此，含有時(shí)的Mo的量為4.5%以下。含有時(shí)的期望Mo含量的上限為4%。
[0075]為了穩(wěn)定地得到前述Mo的效果，Mo含量?jī)?yōu)選為0.1%以上。
[0076]上述V、Nb和Mo，可以僅含有其中的任意一種或兩種以上復(fù)合來(lái)含有。將這些元素復(fù)合來(lái)含有時(shí)的總量，可以為V、Nb和Mo的含量分別為上限值時(shí)的5.5%，但是優(yōu)選為5.0%以下。
[0077]除了上述之外，本發(fā)明的奧氏體鋼焊接接頭中的焊接金屬的化學(xué)組成需要滿足下述⑴式。
[0078]413-462(C+N)_9.2Si_8.lMn-13.7Cr-9.5Ni_18.5Mo ( -70(I)
[0079]其中，⑴式中的各元素符號(hào)表示各元素的含量(質(zhì)量％)。
[0080]焊接金屬由于為驟冷凝固組織，因此奧氏體不穩(wěn)定，由于焊接殘余應(yīng)變以及焊接施工后的加工而馬氏體化，耐氫脆化性降低。但是，若滿足(I)式則奧氏體穩(wěn)定，因此可以防止由于焊接殘余應(yīng)變以及焊接施工后的加工所導(dǎo)致的馬氏體化。上述(I)式的左邊優(yōu)選為-80以下，越低越好。
[0081](B)焊接金屬的組織
[0082]焊接金屬為驟冷凝固組織。焊接金屬中，與實(shí)施固溶化熱處理制造的母材不同，凝固過(guò)程中高溫生成的鐵素體直至室溫殘留。鐵素體在氫環(huán)境下脆化，成為破壞的起點(diǎn)，連續(xù)存在時(shí)連接、傳播，使焊接金屬的耐氫脆化性降低。但是，若鐵素體量按面積率計(jì)為20%以下則不易產(chǎn)生上述問(wèn)題。因此，使焊接金屬中的鐵素體量按面積率計(jì)為20%以下。優(yōu)選焊接金屬的鐵素體量按面積率計(jì)為15%以下。焊接金屬的按面積率計(jì)的鐵素體量的下限可以為完全奧氏體時(shí)的0%。
[0083]焊接金屬的按面積率計(jì)的鐵素體量，在相對(duì)于以焊接金屬中的N1、Mn和C為代表的奧氏體形成元素，以Cr和Si為代表的鐵素體形成元素增量時(shí)增加。因此，上述焊接金屬的按面積率計(jì)的鐵素體量通過(guò)進(jìn)行調(diào)整以使焊接金屬的化學(xué)組成滿足上述范圍，并且相對(duì)于奧氏體形成元素、不會(huì)過(guò)量含有鐵素體形成元素來(lái)達(dá)成。
[0084]為了通過(guò)具有上述化學(xué)組成的母材和焊接材料，得到具有上述化學(xué)組成和鐵素體量的焊接金屬，優(yōu)選使用鎢極氣體保護(hù)電弧焊方法、盡可能減小焊接中的熔池的表面積。
[0085]利用鎢極氣體保護(hù)電弧焊方法進(jìn)行的焊接，優(yōu)選管理焊接條件以使焊接結(jié)束后的弧坑表面積為120mm2以下。
[0086]利用鎢極氣體保護(hù)電弧焊方法進(jìn)行的焊接中，進(jìn)一步優(yōu)選使用Ar氣體和N2氣體混合而成的氣體作為保護(hù)氣體和背面保護(hù)氣體。其理由如下所述。
[0087]鎢極氣體保護(hù)電弧焊與氣體保護(hù)金屬極電弧焊相比，容易得到?jīng)]有缺陷的高品質(zhì)的焊接接頭。但是，焊接中N從熔池表面飛散，因此，焊接后的焊接金屬中得到的N量減少，產(chǎn)生強(qiáng)度降低。為了防止此問(wèn)題，減小焊接中的熔池的表面積、減小N飛散的區(qū)域是有效的。具體而言，由于焊接中的熔池的表面積與各層的焊接結(jié)束后的弧坑表面積一致，優(yōu)選調(diào)整焊接條件以使弧坑表面積為120mm2以下。
[0088]進(jìn)而，在保護(hù)氣體或背面保護(hù)氣體中混合N2氣體、提高N的分壓，對(duì)于降低N從熔池表面飛散是有效，并且使凝固了的焊接金屬表面氮化，雖然微量但是有助于強(qiáng)化。但是，若保護(hù)氣體中或背面保護(hù)氣體中的N2按體積％計(jì)超過(guò)50%，則高溫下溶解于焊接金屬中的N凝固并且不能完全溶解而形成N2，有可能形成氣孔和/或凹坑。因此，保護(hù)氣體中或背面保護(hù)氣體中的N2氣體優(yōu)選上限按體積％計(jì)為50%。
[0089]以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更具體的說(shuō)明，但是本發(fā)明不被這些實(shí)施例所限定。
[0090]實(shí)施例
[0091]將具有表I所示化學(xué)組成的符號(hào)A?C的材料在實(shí)驗(yàn)室熔解并澆鑄，得到鋼錠，由該鋼錠通過(guò)熱鍛、熱軋、熱處理和機(jī)械加工，制作板厚3mm、寬度50mm、長(zhǎng)度IOOmm的鋼板作為焊接母材用。
[0092]將具有表2所示化學(xué)組成的符號(hào)V?Z的材料在實(shí)驗(yàn)室熔解并澆鑄，得到鋼錠，由該鋼錠通過(guò)熱鍛、熱軋和機(jī)械加工，制作外徑1.2mm的焊絲(焊接材料)。
[0093]在上述焊接母材用鋼板的長(zhǎng)度方向，實(shí)施圖1所示的坡口加工后，如表3所示組合母材、焊接材料和焊接條件，通過(guò)鎢極氣體保護(hù)電弧焊方法進(jìn)行對(duì)焊。焊接以2層焊接完成，對(duì)于特定的接頭，焊接中進(jìn)行橫向擺動(dòng)。
[0094][表1]
[0095]表1
[0096]
【權(quán)利要求】
1.一種奧氏體鋼焊接接頭，其特征在于，其為使用焊接材料、通過(guò)鎢極氣體保護(hù)電弧焊方法將母材焊接而成的奧氏體鋼焊接接頭， 所述母材具有下述化學(xué)組成:按質(zhì)量％計(jì)含有c:0.1%以下、S1:0.8%以下、Mn:2.5~5.5%、Ni:8 ~15%、Cr:19 ~25%、Al:不足 0.05%、N:0.15 ~0.45%，剩余部分由 Fe 和雜質(zhì)組成，作為雜質(zhì)的O、P和S分別為O:0.02%以下、P:0.05%以下和S:0.03%以下， 所述焊接材料具有下述化學(xué)組成:按質(zhì)量％計(jì)含有C:0.1%以下、S1:0.8%以下、Mn:1.5 ~4.5%、Ni:8 ~15%、Cr: 18 ~24%、Al:不足 0.05%、N:0.15 ~0.35%，剩余部分由 Fe和雜質(zhì)組成，作為雜質(zhì)的0、P和S分別為O:0.02%以下、P:0.05%以下和S:0.03%以下，焊接金屬的化學(xué)組成按質(zhì)量％計(jì)含有C:0.1%以下、S1:0.8%以下、Mn:1.5~5.5%、Ni:8~15%,Cr:18~24%,Al:不足0.05%,N:0.15~0.35%，剩余部分由Fe和雜質(zhì)組成，作為雜質(zhì)的0、P和S分別為O:0.02%以下、P:0.05%以下和S:0.03%以下，并滿足下述⑴式，并且焊接金屬的鐵素體量按面積率計(jì)為20%以下，
413-462(C+N)-9.2Si_8.lMn-13.7Cr-9.5Ni_18.5Mo ( -70(1) 其中，(I )式中的各元素符號(hào)表示各元素的含量，單位為質(zhì)量％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的奧氏體鋼焊接接頭，其特征在于，母材、焊接材料和焊接金屬中的任意一種以上的化學(xué)組成按質(zhì)量％計(jì)含有V:0.5%以下、Nb:0.5%以下和Mo:4.5%以下中的一種以上來(lái)替代Fe的一部分。
【文檔編號(hào)】B23K9/167GK103648708SQ201280033505
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月6日
【發(fā)明者】平田弘征, 大村朋彥, 富尾悠索, 中村潤(rùn) 申請(qǐng)人:新日鐵住金株式會(huì)社