[发明专利]焊接用实心焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及适合以9％镍钢为主的极低温用钢的焊接的铁基焊接用实 心焊丝及其焊接金属。更详细地说，本发明涉及以极低温用钢为对象进行 焊接时的、形成极低温特性优异的焊接接头部的极低温用钢焊接用共金系 实心焊丝及其焊接金属。

背景技术

众所周知，9％镍钢是在直到-196℃以下的极低温下使用的高张力 钢，是具有高的屈服应力和卓越的低温韧性的钢，作为极低温用钢广泛应 用于LNG及液氮、液氮等的储藏罐或关联设备等。这样，9％镍钢具有 优异的极低温韧性，为了活用该特长，当然对其焊接接头部也要求同程度 的极低温特性。

根据这种背景，迄今为止对极低温用钢的焊接技术进行了各种各样的 研究，但从满足经济性和极低温特性两者的立场考虑，大多有不充分的方 面。例如，认为只要用与极低温用钢类似的成分的焊丝(所谓共金系焊丝) 焊接极低温用钢，就可以得到极低温特性优异的焊缝，但是现实的焊接法 中，焊接后不能确保稳定的低温韧性。此外，极低温钢的焊接结构物在焊 接结束后使其韧性恢复的热处理极其困难，所以与极低温用钢类似的成分 的焊丝并不实用。

因此，在进行极低温用钢的焊接的时候，大多主要使用高镍合金焊丝。 但是，使用了高镍合金焊丝的焊缝，在焊接后在虽然-196℃以下也显示 出优异的韧性，但抗拉强度、特别是0.2％屈服应力与9％镍钢(母材)相 比是极低的。其结果是，作为70kg/mm²级高张力钢必须使用9％镍钢， 因为焊接接头部的强度低，设计应力也不得不相应下降。为了确保其强度， 必须使焊接结构物整体的板厚增大，这是不利的。

因而，只要使用高镍合金焊丝，不能充分活用9％镍钢的高强度不可 回避焊接结构物的板厚增加、高价的高镍合金焊丝的消耗量增大这样的双 重经济负担。而且，在高镍合金的焊接中，除高温裂纹的问题随之而来以 外，由于成分和作为母材的9％镍钢大不相同，还会产生热膨胀系数差带 来的热疲劳的问题。

根据以上的理由，尽管9％镍钢作为极低温用钢具备卓越的性能，但 其应用范围明显地被限制，这是实情。

关于前述的使用和9％镍钢母材类似成分的共金系焊丝的焊接技术， 一直以来在实施用于提高焊接接头部的极低温特性的研究。例如日本国公 开特许公报：54-76452等中公开了如下方法，即：着眼于该共金系焊丝 的化学成分，特别是通过将焊丝中的镍、锰、硼、氧等的含量调节、限制 在适当范围来改善前述的问题。但是该方法中，虽然报告了以JIS-Z-3111 为标准的摆锤冲击试验的焊接接头部的低温韧性改善结果，但该结果是仅 对整体的吸收能量进行了评价的结果，而没有致力于作为实际的大型焊接 结构物，为确保安全性所必要的对龟裂发生的解决方法的研究。因而，就 该方法而言，仅在吸收能量的评价中得到了满足其基准的充分的低温韧 性，但关于进一步后述的反映现实的龟裂发生的乃龟裂发生强度(龟裂抑 制强度)仍有改善的余地。

另外，日本国公开特许公报：53-1182412等中以提案对焊接施工进 行研究来改善焊接接头部的低温韧性的方法。即，该文献中公开了以下方 法，即：在进行了多层堆焊后，将最终层的焊道冷却至150℃以下，接着 用惰性气体对所述最终层的焊道表面进行保护，同时用来自非消耗电极的 弧光使其再次熔融。该方法可得到坡口的中央部(下层部)被上层部焊接 时的热循环适度地热处理的效果，所以下层不的低温韧性被提高，但在最 终层不能期待该热处理效果，因此要通过将该最终层再次熔融加以热处 理，使其低温韧性提高。但是该方法存在焊接施工中工数增加之类的问题。 严格地讲，只是停留在焊接接头部的最终焊接层得到部分性的低温韧性的 改善上。因而，该方法中自然而然地存在对于支配焊缝的特性的焊接金属 整体的低温韧性提高，具有界限之类的问题。另外，该方法中也只是对和 所述先行技术同样地通过简单的摆锤冲击试验或COD试验确认低温韧性 的改善效果进行了确认，作为实际的大型焊接结构物，为确保其安全性所 必要的对龟裂发生的解决方法还有改善的余地。