[发明专利]窄坡口双丝串列埋弧焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及埋弧焊法，更详细地说，是涉及关于改良9Cr-1Mo钢的窄坡口内的双丝串列埋弧焊方法。

背景技术

进行脱硫、重油分解的化学反应容器(反应器)，是用于重油的有效利用、石油精炼的效率化的压力容器。因为反应器在高温、高压下运转，所以作为材料适用的是1.25Cr-0.5Mo、2.25Cr-1.0Mo、2.25Cr-1.0Mo-V钢等铁素体系耐热钢。目前，2.25Cr-1.0Mo-V钢为主要材料，其设计温度一般截止到454℃。近年来，在重油的有效利用和石油精炼中，要求进一步高效率化，认为可以在设计温度500℃左右下的运转的、改良9Cr-1Mo钢制的反应器的研究开发积极地推进。

改良9Cr-1Mo钢是在9Cr-1Mo钢中添加Nb和V，以实现高温强度的提高的钢。例如，有ASTM(American Society for Testing and Materials：美国材料试验协会)或ASME(American Society of Mechanical Engineers：美国机械协会)规格所规定的SA335Gr.P91和SA213Gr.T91等。改良9Cr-1Mo钢的大部分是在火力发电用的锅炉领域具有实际功绩。

反应器是板厚50mm以上，内径3～5m，全长数十m，重量数百吨的纵型圆筒状的压力容器。反应器的主体是通过对于由卷板焊接的环或锻造环的端部进行机械加工，将环彼此进行环焊而制造。因此，在结构上，压力容器所占的焊接部的比例变大，所以强烈要求焊接材料的减少、焊接的高效率化。一般来说，对于焊接材料的减少，有通过使坡口宽度狭窄且减小坡口角度，来减少焊接部的方法。另外，对于高效率化，有对于从初层至最终层以串列电极进行埋弧焊的方法。但是，对于焊接时的高温裂纹均构成不利的条件，因此以前研究的是其抑制技术的开发。

例如，在专利文献1中公开有一种窄间隙埋弧焊方法，其特征在于，对于坡口宽度为10～25mm，坡口角度为15度以下的窄坡口，通过埋弧焊进行每层单道焊接时，作为先行电极使用1.6～3.2mmφ的电极，另外作为后行电极使用4.0～4.8mmφ的电极，并且使电极间距离为50～150mm，使用烧结型焊剂进行焊接。

在此焊接方法中，利用串列焊接使电极间距离为50～150mm，可抑制焊道形状比(焊道深度H/焊道宽度W)。这时，使先行电极的丝径为1.6～3.2mmφ，后行电极的丝径为4.0～4.8mmφ。由此，可抑制高温裂纹的发生。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭60-177966号公报

发明要解决的课题

但是，现有的技术中存在以下的问题。

在专利文献1中，实施例所述的焊接用实芯焊丝是软钢。在此，由改良9Cr-1Mo钢和共材(日文：共材)构成的焊接用实芯焊丝与软钢和共材构成的焊接用实芯焊丝相比，因为焦耳发热大，所以熔敷量变大，高温裂纹的敏感性提高。就是说，仅通过专利文献1所述的方法，难以解决改良9Cr-1Mo钢的焊接中关于高温裂纹的课题。另外，存在由先行的电极形成的熔渣无法由后行的电极充分熔融的风险，不适于用在反应器的环焊这样要求高品质的地方。

另外，为了高效率焊接厚板，有效的是提高焊接线能量，即，提高焊接电流、电弧电压，使焊接速度低一些。但是，若提高焊接线能量，则特别是在窄坡口时容易使焊道形状成为梨形，高温裂纹的发生风险提高。这里构成问题的高温裂纹，是焊接金属中所含的P、S、Si、Nb等的低熔点化合物凝固时在枝晶间、奥氏体结晶晶界偏析，加上焊接收缩应变而发生的所谓凝固裂纹。

因此，作为高温裂纹的抑制对策，将焊丝的成分，具体来说就是将P、S等杂质经超高纯度(Extra High Purity)熔解而抑制在100ppm以下也有效。但是，超高纯度熔解不得不使用电子束熔解专用的特殊炉壁耐火材，由此经济性上存在难点。因此，就要求有一种即使在一般的杂质水平下，也能够抑制高温裂纹的发生的技术。

另外，本发明中作为对象的由改良9Cr-1Mo钢和共材构成的焊接用实芯焊丝，与1.25Cr-0.5Mo、2.25Cr-1.0Mo、2.25Cr-1.0Mo-V钢和共材构成的各焊接用实芯焊丝相比，因为焦耳发热高，熔敷量大，所以高温裂纹敏感性更高。因此，要求一种对于改良9Cr-1Mo钢能够抑制高温裂纹的发生的技术。

另外，在双丝串列埋弧焊中，除了焊接效率的提高以外，还要求有良好的熔渣剥离性、焊道的状态良好。

发明内容