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発電効率向上のため発電プラントでは,発電時の蒸気条 件,特に蒸気温度の高温化が進められている.蒸気温度に 着目すると,現在までに使用されてきた超々臨界圧条件 (USC:Ultra Super Critical)が 593°C以上であるのに対し, 次世代型の先進超々臨界圧条件(A-USC:Advance Ultra Super Critical)では 700°C以上とされている.蒸気条件の 変化に対応するため発電プラントにおける蒸気タービン関 連部の構造材料にはこれまで以上の高温強度が要求される. 617合金は,高温クリープ強度の高さから候補材料として挙 げられているが,製造時に必要となる溶接性に関する研究 例は多くない. Ni基合金は,オーステナイト単相凝固であることから一 般的に高温割れ感受性が高く,凝固割れ,液化割れおよび 延性低下割れが発生するとされる.高温割れは溶接冶金 的要因と力学的要因とが重複することで生じる溶接欠陥で あるが,溶接冶金現象に着目した場合には以下のような報 告がある.Ni基合金の凝固割れに関しては,Ni量と不純物 元素の関係,Ti, Al添加溶加材を用いることによる溶接金 属中の Si及びOの変化,Nb添加による凝固末期でのNbC, Laves相の生成等により凝固割れ性が変化すること等が 報告されている.また,Ni基合金の適用時,異材溶接が試 みられる経緯から鉄鋼材料との異材溶接金属に対しても高 温割れや組織変化に対していくつか研究例がある.Ni基合 金とステンレス鋼の異材溶接では,希釈率により凝固末期 の凝固組織が変化することに起因して凝固割れ感受性が変 化することが指摘されている.中尾らによると,Ni基合金 の多層盛溶接金属中で発生したミクロ割れが,液化割れもし くは延性低下割れであると破面観察から指摘している. 718合金では,レーザ溶接部の溶接熱影響部において液化割 れが発生することが示唆されているが,破面観察ならびに 理論解析に基づきNbC生成による組成的液化が寄与すると 推測されている.690合金は,多層盛溶接金属内で長さ 1mm以下の微細な延性低下割れが確認されており,不純物 元素である P, Sの影響が大きいとされる.さらに才田ら は,不純物元素である P, SをREM(La, Ce)によりリン化物, 硫化物とし粒界偏析を軽減させ,延性低下割れを抑制できる ことを示唆している.617合金の多層盛溶接金属では,割 れ発生位置に基づき液化割れ,延性低下割れが生じるとされ 割れ周辺にはMoが濃化していることが言及されている. しかしながら,617合金多層盛溶接金属の割れの種類,発生 バレストレイン試験による617合金市販溶加材の高温割れ感受性評価 617合金多層盛溶接部の高温割れに関する研究-

Hot Cracking Susceptibility of Commercial Filler Metals for Alloy 617 by Varestraint Test