[发明专利]奥氏体系不锈钢焊接接头以及奥氏体系不锈钢焊接材料

说明书

技术领域

本发明涉及奥氏体系不锈钢焊接接头以及奥氏体系不锈钢焊接材料。详细而言，涉及这样的奥氏体系不锈钢焊接接头以及奥氏体系不锈钢焊接材料：作为钢管、钢板等能够广泛应用于要求有高温强度和耐腐蚀性的用途中是自不必说的，并且虽含有大于0.04％的较高量的P，但仍具有优异的耐焊接凝固裂纹性。

背景技术

奥氏体系不锈钢例如像JIS G 4304(2005)所规定的SUS304、以及SUS316、SUS310S等那样地是将Cr以及Ni作为主要元素的耐腐蚀性优异的材料。

但是，现状是在任意一种奥氏体系不锈钢中构成元素的含量都设有限制，特别是作为杂质元素的P通常被限制在0.045％以下。另外，作为其焊接所用的焊接材料，例如在JIS G4316(1991)中，奥氏体系焊接用不锈钢线材的P被限制在更低的0.030％以下。

另一方面，在以高浓度含有原本作为杂质元素的P时，公知会有助于M₂₃C₆碳化物的微细化所引起的析出固化，提高蠕变强度。

因此，例如在专利文献1～3中提出了一种含有较高浓度P的技术。

即、在专利文献1中公开了通过含有0.05～0.40％的P从而利用P的析出固化促进作用显著提高高温强度的“阀用耐热钢的改进”。

另外，在专利文献2中公开了在将C的含量设在0.01％以下的极低碳的奥氏体不锈钢中含有0.03～0.08％的P的“蠕变强度优异的奥氏体不锈钢”。

另外，在专利文献3中公开了一种含有0.05～0.30％的P的高温强度优异的“奥氏体系不锈钢”。

这样，在含有高浓度的P时，可以有助于M₂₃C₆碳化物的微细化，并提高蠕变强度。

但是，特别是像SUS310S那样的进行完全奥氏体凝固的奥氏体系不锈钢中的P含量的增加会导致焊接性下降。即、特别是在接近焊接凝固过程的结束期、主要是在结晶晶界中存在膜状的液相的阶段，使在因凝固收缩或热收缩而施加的应变在焊接金属的变形能量以上的情况下所产生的裂纹(以下、称作“焊接凝固裂纹”。)显著增多。

因此，特别是在进行完全奥氏体凝固的奥氏体系不锈钢的情况下，含有大量的P受到从确保焊接性的观点出发的限制，例如在非专利文献1中说明了应该严格限制P的含量。

专利文献1所公开的技术虽然较适合用在排气阀、断流阀等中，但没有任何关于因含有大量的P而使焊接凝固裂纹敏感性显著增大的记载。因而，用作必须进行焊接的钢材是非常困难的，特别是无法用作进行完全凝固的那样的奥氏体系不锈钢材。

另外，在专利文献2中，只记载了为了不影响焊接性而将P的含量的上限设为0.08％，对于应该注意的初晶奥氏体凝固特别是进行完全奥氏体凝固的那样的奥氏体系不锈钢的焊接凝固裂纹敏感性的降低完全没有记载。因而，尤其无法将专利文献2所公开的奥氏体不锈钢用作进行完全奥氏体凝固的那样的奥氏体系不锈钢材。

专利文献3所公开的技术的确可以作为钢管、钢板、棒钢、铸钢品、锻钢品等而广泛用于要求高温强度和耐腐蚀性的用途中。但是，关于伴随进行完全奥氏体凝固的那样的奥氏体系不锈钢中的高P化而产生的焊接凝固裂纹的研究并不充分。因而，在将专利文献3所公开的奥氏体系不锈钢用作进行完全奥氏体凝固那样的奥氏体系不锈钢材的情况下，并非一定可以确保优异的耐焊接凝固裂纹性。

专利文献1：日本特公昭37-17113号公报

专利文献2：日本特开昭62-267454号公报

专利文献3：WO 2006/106944号公报

非专利文献1：Y.Arata、F.Matsuda and S.Katayama：Transactions of JWRI、Vol.6-1(1977)pp105-116

发明内容

本发明的目的在于提供即使P含量较高、且进行完全奥氏体凝固、焊接性尤其耐焊接凝固裂纹性仍然优异的奥氏体系不锈钢焊接接头和奥氏体系不锈钢焊接材料。

虽然公知以往通过提高蠕变强度等可以对钢铁材料的特性产生良好的影响，但本发明人为了显著加强焊接凝固裂纹敏感性而以高浓度含有其含量受到抑制的P，且对于进行完全奥氏体凝固的奥氏体系不锈钢，以防止焊接凝固裂纹而使其具有良好的焊接性为目的实施了各种研究。

另外，焊接凝固裂纹如上所述，是焊接凝固过程中的存在于树枝状晶体(dendrite)间的液相在呈膜状地残留到低温区的情况下、无法承受所施加的应力而产生的裂纹。