[发明专利]铁素体系耐热钢焊接结构体的制造方法及铁素体系耐热钢焊接结构体

说明书

提供不添加高浓度的B就可以防止Type IV损伤、并且现场施工性优异的铁素体系耐热钢焊接结构体的制造方法。具备下述工序：准备母材的工序，前述母材含有Cr：1.0～7.0％、B：不足0.005％等；在母材上形成坡口的工序；焊接前热处理工序，其将坡口的表面与自坡口的表面离开10～50mm的焊接前热处理深度的位置之间的区域加热到950～1050℃的温度，在该温度下保持10～30分钟；焊接工序，其将坡口焊接而形成焊接金属；焊接后热处理工序，其将坡口的表面与自坡口的表面离开焊接前热处理深度以上且100mm以下的距离的位置之间的区域加热到680～750℃的温度，在该温度下保持30分钟以上且满足式(1)的时间。(Log(t)+10)·(T+273)10539(1)。

技术领域

本发明涉及铁素体系耐热钢焊接结构体的制造方法和铁素体系耐热钢焊接结构体。特别是涉及作为具有通过焊接而结合的部位的结构体的、高温下被长期附加应力的结构体，例如发电设备、化学设备等中使用的铁素体系耐热钢焊接结构体及其制造方法。

背景技术

能源的需要走向增大这个方向，需要开发创新或精制作为在所有产业中不可欠缺的能源的电力或燃料的各种技术。特别是对于作为资源贫乏的国家的日本而言，强烈期待该技术的早期完成。但是，以商用基础大量且稳定地供给能够再生的能源是困难的，其一般性的普及必须伴随成本降低的技术或能源储藏技术。因此，不得不大部分依赖于现状的能量转换技术、特别是将化石燃料、核燃料转换为电能的电力设备、具体而言燃煤发电设备、天然气直接燃烧式火力发电设备、原子能发电设备。另一方面，这种以往的发电技术的课题在于，不用说资源寿命、环境负荷也大，特别是需要同时解决CO₂排出抑制的问题，这是重要的课题。进而，成为车辆的动力源的化石燃料中含有的有害物质、特别是以SO_x为代表的硫的氧化物的降低发现今后限制的强化日益进展，对于作为其解决手段的石油精制用反应器处于期待以往没有的高温高压作业的状况。

现状例如火力发电的效率以约40～50％停滞，今后为了抑制二氧化碳的排出增加，要求进一步高效率化。不限于发电设备，能量转换时的热效率通过温度和压力大致确定，发电设备中，驱动发电机的汽轮机的蒸气的温度越高则能量的转换效率越高。

现在，燃煤发电厂的蒸气温度最高为620℃，若温度升高100℃则可以期待约5％的效率提高、若温度升高200℃则可以期待约10％的效率提高。即，有可能成为作为高温高压下的能量转换技术的发电设备的效率改善立即发挥效果、可以同时解决前述的环境表资源问题的有用技术。但是，为了升高驱动发电机的汽轮机的蒸气的温度，不仅必须提高汽轮机的构件的性能、而且必须提高热交换器、配管中使用的耐热钢的性能。

另外，石油精制用反应器中，要求变得严格的高温耐蚀性的提高、和因为作为压力容器而要求的高温强度的获得作为对于材料而言的将来课题提出。这种背景中，对于特别是高温下使用的耐热钢的高性能化的极大关心升高。

对于耐热钢要求的性能中，蠕变特性特别重要，为了可以数十年运转设备，需要长期不会发生蠕变断裂。期间，将600℃作为使用温度的上限、进行9％Cr铁素体系耐热钢的研究开发，原子力保安院规定的火力发电设备的技术解释中，火STBA28、火STBA29等高温用铁素体系耐热钢被开发、实用化。这些铁素体系耐热钢，热膨胀系数低、具有对于起因于热应力的蠕变疲劳破坏、配管构件的变形的耐久性。并且焊接性施工性中的特征在于，不会变化为一般的钢铁材料。另外，昂贵的Ni等合金含量与更高温下使用的奥氏体系耐热钢相比少、因此经济性也优异从工业上的观点考虑是有魅力的。但是，铁的原子结构为BCC(体心立方晶格)，因此晶格常数大、因此高温下的物质的扩散快。因此从长时间耐久性的观点考虑，与奥氏体系耐热钢相比处于劣势作为物理化学上的现象难以避免。因此，对于蠕变断裂强度高的铁素体系耐热钢的高强度化的期待总是很高，替代奥氏体系耐热钢的铁素体系耐热钢的开发得到进展。