[发明专利]铁素体类耐热钢

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在火力发电锅炉等的高温下使用的构件的、焊接热影响区的高温强度和抗焊接裂纹性良好的铁素体类耐热钢。 

背景技术

近年来，在火力发电中，为了提高热效率而促进蒸汽条件的高温高压化，计划将来在650℃、350气压这种超超临界压力条件下进行作业。铁素体类耐热钢与奥氏体类不锈钢相比价格低廉，并且具有热膨胀系数较小这种作为耐热钢的优点，因此被广泛利用。 

对于铁素体类耐热钢，为了应对将来的蒸汽条件的严酷化，谋求其实现高强度化。例如，在专利文献1和专利文献2中提出了使W和Mo的含有量最适宜化且含有Co以及B的钢。另外，在专利文献3中提出有一种通过添加W和Mo来有效利用由微细的金属间化合物相来强化的钢。并且，在专利文献4中提出了一种有效利用在马氏体板条(Martensite Lath)表面析出的M₂₃C₆类碳化物、金属间化合物相来实现了高强度化的钢。 

然而，在将这些铁素体类耐热钢用作焊接结构物的情况下，例如非专利文献1所示那样，在承受由焊接引起的热循环的焊接热影响区(以下，简称HAZ)中有时蠕变强度(Creepstrength)大幅下降。因此，存在无法充分地有效利用实现了高强度化的钢的优点这种问题。因此，不仅提出了关于钢的技术，还提出了以提高承受焊接热循环的HAZ的蠕变强度为目的的钢的技术。 

例如，在专利文献5中公开了一种通过生成相对于焊接线能量稳定的Ti、Zr或Hf类的氮化物来改善焊接接头部的长时间蠕变强度的钢，在专利文献6中公开了一种通过添加W且微细地析出(Nb、Ta)碳氮化物来改善焊接接头部的长时间蠕变强度的钢，在专利文献7及专利文献8中公开了一种通过抑制生成Cr碳化物并提高微细的V、Nb等的碳氮化物的长时间稳定性来改善焊接接头部的长时间蠕变强度的钢。虽然提出了很多种这样有效利用了碳氮化物的HAZ的强度改善方法，但从实用方面考虑优选进一步提高HAZ强度。 

另外，在专利文献9中提出了一种通过含有0.003％～0.03％的B来抑制HAZ的细粒化并改善HAZ的蠕变强度这样的方法。然而，已知B是具有这种效果的元素，另一方面，公知B是在进行焊接时提高焊接金属的凝固裂纹敏感性、HAZ的液化裂纹敏感性的元素。在用作锅炉用主蒸汽管、压力容器等厚壁构件的情况下，存在无法得到充分的焊接性(抗焊接裂纹性)这样的问题。 

专利文献1：日本特开平4-371551号公报 

专利文献2：日本特开平4-371552号公报 

专利文献3：日本特开2001-152293号公报 

专利文献4：日本特开2002-241903号公报 

专利文献5：日本特开平8-85848号公报 

专利文献6：日本特开平9-71845号公报 

专利文献7：日本特开2001-279391号公报 

专利文献8：日本特开2002-69588号公报 

专利文献9：日本特开2004-300532号公报 

非专利文献1：Science and Technology of Welding andJoining，1996，Vol.1，No.1，p.36～42 

如上所述，铁素体类耐热钢除了价格低廉以外还具有热膨胀系数较小这种优点，因此，期待作为焊接结构物而用于促进蒸汽条件的高温高压化的火力发电锅炉等。 

并且，如上所述，为了使钢进一步高强度化并且改善焊接接头的HAZ的蠕变强度，使得在高温高压条件下也能够使用，还提出了各种方案。但是，不仅HAZ的高强度化尚不足，还存在焊接时得不到足够的抗焊接裂纹性这种问题。 

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种HAZ的抗焊接裂纹性良好且蠕变强度也良好的铁素体类耐热钢。 

为了提高HAZ的蠕变强度，公知将Cr、Co、V、Nb限制在规定范围内并且添加B较有效。然而，在添加使HAZ高强度化所需的量的B的情况下，公知HAZ以及焊接金属的裂纹敏感性增加，抗焊接裂纹性存在问题。 

因此，为了改进HAZ中的蠕变强度并且同时实现良好的焊接性，发现能够如以下那样通过使C以及B的含有量最适宜化来谋求解决问题。在本发明的铁素体类耐热钢中，HAZ的蠕变强度的目标值为断裂时间是通用钢的断裂时间的3倍以上、优选是5倍以上。