[发明专利]Ni基耐热合金用焊接材料以及使用其而成的焊接金属及焊接接头

说明书

技术领域

本发明涉及Ni基耐热合金用焊接材料以及使用其而成的焊接金属及焊接接头。具体而言，涉及适于将发电用锅炉等在高温下使用的设备中使用的Ni基耐热合金焊接的焊接材料以及使用其得到的焊接金属及焊接接头。

背景技术

近年，从环境负荷降低的观点考虑，在全球范围内推进在发电用锅炉等中使运转条件高温、高压化，对于其中使用的材料要求具有更优异的高温强度。

作为满足这种要求的材料，例如有UNS N06617中规定的Ni基耐热合金。另外，专利文献1～5中公开了各种Ni基合金。这些Ni基合金为了满足作为母材的必要性能，都规定了各种各样的合金元素范围。

使用这些Ni基耐热合金作为结构物时，通常通过焊接组装。

但是，通过焊接组装时，若直接使用Ni基合金母材作为焊接材料，则焊接金属中的焊接时的热裂纹敏感性有可能升高。因此，作为焊接材料，并非直接转用具有宽的组成范围的Ni基合金母材，而必须使用进一步严格管理了成分范围的合金来实现防止上述热裂纹。需要说明的是，上述“焊接时的热裂纹”包括“结晶裂纹”和“失塑裂纹”。

另一方面，作为通过焊接来组装时使用的Ni基耐热合金用焊接材料，已知AWS A5.14-2005ER NiCrCoMo-1。

进而，专利文献6～8中提出了各种Ni基合金用焊接材料。

专利文献6中提出了一种氧化物分散强化型合金用焊接材料，其为具有高强度的氧化物分散强化型合金与耐热合金的焊接中使用的焊接材料，通过积极含有Mo、Nb等固溶强化元素来实现强度提高。

专利文献7中提出了有效利用通过Mo和W实现的固溶强化以及通过Al和Ti实现的析出强化效果来实现高强度化的Ni基合金用焊接材料，

专利文献8中提出了含有Nb和W来实现兼顾焊接时的结晶裂纹和蠕变强度的Ni基合金用焊接材料。

然而，虽然使用上述Ni基耐热合金和Ni基耐热合金用焊接材料而成的焊接结构物能够在高温下使用，但是在高温下长时间使用时，有可能在焊接部产生裂纹。

例如非专利文献1中指出，在Ni基耐热合金的焊接热影响区(以下称为“HAZ”)中，在焊接后热处理中产生晶界裂纹，暗示了除了γ’相的析出之外，S的晶界偏析也会造成影响。

另外，非专利文献2中对18Cr-8Ni-Nb系的奥氏体系耐热钢焊接部的长时间加热时的HAZ中的晶界裂纹的防止对策进行了研究。并且从通过适当的后热处理的适用来降低焊接残余应力对于HAZ中的晶界裂纹防止而言是有效的焊接工艺方面提出了对策。

如此，虽然一直以来已知长时间使用Ni基耐热合金时，在HAZ产生裂纹的现象，但是近年，随着为了材料的高强度化而含有各种合金元素，存在长时间加热时的裂纹产生在焊接金属中明显化的倾向。

但是，对于长时间使用中焊接部产生的裂纹，仍然没有完全清楚机理，进而，没有确立裂纹对策、特别是没有从焊接金属中的材料方面确立裂纹对策。

因此，使用上述作为Ni基耐热合金用焊接材料已知的AWS A5.14-2005ER NiCrCoMo-1得到的焊接金属，对于长时间使用中产生的裂纹(以下称为“应力松弛裂纹”)残留问题。

另外，上述专利文献6和专利文献7完全没有考虑到应力松弛裂纹。因此，使用上述专利文献6和专利文献7中提出的焊接材料得到的焊接金属，对于应力松弛裂纹也残留问题。并且，上述专利文献6和专利文献7中提出的焊接材料含有大量的Ti或/和Al时，还存在焊接时的作业性差的问题。

另一方面，对于本发明人等在专利文献8中提出的焊接材料而言，由于Ti含量少，在确保更良好的蠕变强度方面存在应该改善的余地。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭63-050440号公报

专利文献2：日本特开平9-157779号公报

专利文献3：日本特开2004-3000号公报

专利文献4：国际公开第2009/154161号

专利文献5：日本特开2010-150593公报

专利文献6：日本特开平10-193174号公报

专利文献7：国际公开第2010/013565号

专利文献8：日本特开2008-207242号公报

非专利文献

非专利文献1：井川等：溶接学会誌(焊接学会志)、第47卷(1978)第10号、P.679

非专利文献2：内木等：石川島播磨技報(石川岛播磨技报)、第15卷(1975)第2号、p.209