[发明专利]气体保护电弧焊焊丝和气体保护电弧焊方法

说明书

本发明提供一种气体保护电弧焊焊丝和气体保护电弧焊方法，即使是高Cr的焊接材料，也可以抑制未熔合和焊道形状不良等的焊接缺陷，实现焊接的自动化(连续自动焊接)。一种气体保护电弧焊焊丝，其特征在于，在焊丝总质量中以质量％计，含有C：0.01～0.50％、Si：0.01～1.50％、Mn：0.10～2.50％、Cr：5～15％、Ni：0.05～1.50％、Mo：0.1～2.0％、V：0.1～1.0％、Nb：0.01～0.20％、REM：0.001～0.050％、S：0.0010～0.0200％、O：0.025％以下(含0％)，并且，满足下式(1)。3.0≤(Nb+10×REM)/(S+O)≤200.0…(1)。

技术领域

本发明涉及适合于自动化焊接的气体保护电弧焊焊丝及气体保护电弧焊方法。

背景技术

火力发电构成的发电锅炉，需要在高温高压的环境下能够长时间稳定使用的材料，关于焊接材料，也要求是高温强度特别优异的材料。历来，此焊接材料使用的是高Cr钢，例如，可列举专利文献1和专利文献2所公开的。

专利文献1涉及在高温高压的环境下工作的火力发电厂等的焊接中所用的铁素体系耐热钢用焊接材料。根据该文献，其公开的是，通过在规定范围内调整化学组成，只要进行气体保护熔化极电弧焊(Gas Metal Arc Welding：GMAW)等比较简便而不费事的焊接，就能够提高焊缝金属的机械强度，此外还能够提高焊接操作性。

专利文献2涉及焊接材料，特别是涉及对于高温强度优异的8～13％Cr钢进行气体保护熔化极电弧焊(GMA)时适合的焊接材料和GMA焊接方法。根据该文献，其公开了关于在规定范围内通过调整化学组成，从而可以进行GMA焊的焊接材料。另外，也公开了一种关于使用该焊接材料，并通过使Ar气体和He气体的混合气体所构成的保护气体中的氧浓度为0.25％以下，从而电弧稳定性优异的焊接方法。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2015－93287号公报

专利文献2：日本国特开2001－219292号公报

如前述，从要求高温高压的环境下的力学特性和焊接操作性，另一方面又要提高焊接效率的观点出发，希望一种涉及用于发电锅炉等的耐热钢的焊接自动化(包括机器人的自动化)的技术。但是，在耐热钢的焊接中，若进行GMAW，则在焊接中的熔池表面和熔池的边际会形成坚固的Cr氧化物。而后，所形成的Cr氧化物阻碍熔融金属流动，或由于以Cr氧化物为起点的阴极点分散而发生的电弧偏向，从而导致未熔合和焊道形状不良等的焊接缺陷发生。该焊接缺陷在双焊层以上的多层堆焊中特别显著地发生，因此在用于必须多层堆焊的发电锅炉等的耐热钢的焊接中，自动化困难。因此，过去通常采用的是需要人为监控的钨电极惰性气体保护焊(Gas Tungsten Arc Welding：GTAW)这样高品质焊接，或手动的焊条电弧焊。

在专利文献1中公开了专门着眼于高Cr钢的力学特性，关于Cr，需要使其含量为8.0～14.0质量％，但对于在焊接中产生的Cr氧化物的影响并未特别予以考虑，关于因妨碍自动化的Cr氧化物引起的焊接缺陷也没有进行考虑。

另外，在专利文献2中，公开的是Cr含量为8～13重量％的GMA焊接材料及其焊接方法，公开有通过添加REM(稀土类金属元素)从而电弧稳定性提高的内容，但对于产生于熔池表面的Cr氧化物未予以任何考虑，因为引起熔融金属流动的阻碍，容易发生未熔合和焊道形状不良等的焊接缺陷，所以本技术难以适用于自动化。

发明内容

因此，本发明其目的在于，提供一种即使是高Cr的耐热钢用焊接材料，也可以抑制未熔合和焊道形状不良等的焊接缺陷，从而可实现焊接的自动化(连续地自动焊接)的气体保护电弧焊焊丝和气体保护电弧焊方法。

解决上述课题的本发明的气体保护电弧焊焊丝，其特征在于，在焊丝总质量中以质量％计，含有