[发明专利]铁素体类耐热钢材

说明书

技术领域

本发明涉及用在火力发电锅炉等高温下使用的构件上的焊接热影响区的耐焊接裂纹性优良且高温强度及韧性优良的铁素体类耐热钢材。

背景技术

近年来，在火力发电中为了提高热效率而使蒸气条件逐渐高温高压化，计划将来在650℃、350气压这样的超临界压力条件下进行运转。铁素体类耐热钢材比奥氏体类不锈钢钢材廉价，且具有热膨胀系数较小这样的作为耐热钢材的优点，因此被广泛应用。

对于铁素体类耐热钢材，为了应对将来的蒸气条件的苛刻化而正在谋求其高强度化。例如，在专利文献1、专利文献2中提出了一种使W和Mo的含有量最适宜化且含有Co及B的钢材。另外，在专利文献3中提出一种通过含有W及Mo而谋求利用微细的金属间化合物相进行强化的钢材。另外，在专利文献4中提出一种通过有效地利用在马氏体板条(Martensite Lath)界面析出的M₂₃C₆碳化物、金属间化合物相来谋求高强度化的钢材。

但是，在将铁素体类耐热钢材用作焊接结构物的情况下，例如，如[Science and Technology of Welding and Joining、1996、Vol.1、No.1、p.36～42]所示，在承受焊接热循环的焊接热影响区(以下称作“HAZ”)中，有时蠕变强度(Cre epstrength)大幅降低。因此，存在不能充分地有效利用谋求了高强度化的钢材的优点的问题。因此，也提出一种以不仅提高母材的强度，也要提高HAZ的蠕变强度为目的的钢材。

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中公开了一种通过含有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并抑制HAZ的细粒化来改善HAZ的蠕变强度这样的方法。

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

由于铁素体类耐热钢材除了廉价之外还具有热膨胀系数较小这样的优点，因此，期待将其在上述条件的逐渐高温高压化的火力发电锅炉等中用作焊接结构物。

并且，如上所述，为了在更高温高压条件下也能使用，提出了各种用于进一步高强度化且进一步改善焊接接头的HAZ的蠕变强度的方案。

但是，例如关于含有B的钢材，如在上述专利文献9中公开的那样，一方面公知B是具有改善HAZ的蠕变强度的效果的元素，另一方面也广泛地公知B是在焊接时提高焊接金属的凝固裂纹、HAZ的液化裂纹敏感性的元素。因此，在用作锅炉用主蒸气管、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(耐焊接裂纹性)这样的问题。而且，在将铁素体类耐热钢材用作厚壁构件时，在实用上也要求具有充分的韧性。

这样，不仅存在HAZ的高强度化还不充分的问题，还存在无法获得焊接时的充分的耐焊接裂纹性、韧性的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而做成的，其目的在于提供一种HAZ的耐焊接裂纹性优良且蠕变强度及韧性也优良的铁素体类耐热钢材。

如上所述，为了提高HAZ的蠕变强度，将Cr、Co、V及Nb限制在规定的范围内且含有B是有效的，但显而易见的是在含有使HAZ高强度化所需的量的B的情况下，HAZ及焊接金属的裂纹敏感性增大，在焊接裂纹性方面存在问题。另外，也明显可知会增大焊接线能量且提高其敏感性。