BR112018015189B1 - Arame tubular, método de fabricação de junta sol-dada e junta soldada - Google Patents

Arame tubular, método de fabricação de junta sol-dada e junta soldada Download PDF

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Abstract

o arame tubular é dotado de uma bainha de aço e um fluxo carregado na bainha de aço. esse fluxo contém fluoretos, sendo que o valor total a dos valores equivalentes a f dos ditos fluoretos é 0,21% ou mais, óxidos, sendo que o valor total ß do teor dos ditos óxidos é 0,30% a 3,50%, e carbonatos, sendo que o valor total do teor dos ditos carbonatos é 0% a 3,50%, em que o teor de cao é 0% a 0,20%, o teor de pó de ferro é maior ou igual a 0% e menor que 10,0%, o valor y é menor ou igual a 5,0%, o teor de caf2 é menor que 0,50%, o teor de óxidos de ti é 0,10% a 2,50%, a razão de a/ß é 0,10 a 4,00, o valor total de teores de mgco3, na2co3 e lico3 é 0% a 3,00%, os componentes químicos exceto os fluoretos supracitados, óxidos, cao, carbonato e pó de ferro estão dentro de uma faixa prescrita, e ceq é 0,10% a 0,44%.

Description

CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO
[0001] A presente invenção refere-se a um arame tubular, um método de fabricação de uma junta soldada e uma junta soldada. Particularmente, a presente invenção refere-se a um arame tubular para soldagem a arco com proteção gasosa, em que o trabalho de preaqueci- mento para impedir uma trinca a frio pode ser omitido ou a temperatura de preaquecimento pode ser reduzida, e a soldagem pode ser realizada sem gerar uma trinca a quente quando se realiza a soldagem de uma chapa de aço de alta dureza que tem um alto teor de carbono e é utilizada nos campos de equipamentos de construção, campo de equipamentos industriais e similares, um método de soldagem a arco com proteção gasosa que usa o arame tubular, e uma junta soldada que pode ser obtida pelo método de soldagem.
TÉCNICA RELACIONADA
[0002] Os componentes de equipamento de construção para escavação de minas e trabalho de engenharia civil provavelmente precisarão ser substituídos devido ao desgaste. Para prolongar a vida-útil de tais componentes, os componentes são fabricados usando um aço resistente ao desgaste e um aço fundido em que a dureza é aumentada.
[0003] Particularmente, em componentes que exigem resistênciaao desgaste, às vezes, uma chapa de aço resistente ao desgaste e um aço fundido de alta liga cuja dureza está dentro da classe de dureza Brinell HB450 a HB600 são usados. Para aumentar a dureza, tais chapas de aço contêm uma grande quantidade de C e têm alta temperabi- lidade. Em um caso em que um aço de alto teor de carbono é soldado, uma solda, particularmente uma zona soldada afetada pelo calor (a qual será, mais adiante neste documento, chamada de "HAZ") é con-sideravelmente endurecida. Consequentemente, é muito provável que uma trinca a frio seja gerada. Uma trinca a frio é uma trinca gerada em uma solda quando a temperatura da solda diminui para próximo da temperatura normal após a soldagem. Uma trinca a frio é causada devido à invasão de hidrogênio na solda no momento da soldagem. Embora a trinca a frio seja causada dependendo da espessura da chapa, uma entrada de calor de soldagem, e similares, a fim de impedir essa trinca a frio, é necessário realizar o preaquecimento ou aumentar ainda mais a temperatura de preaquecimento. Entretanto, em um caso em que a espessura de chapa é grande, o preaquecimento a uma alta temperatura exige um longo tempo de aquecimento, aumentando assim uma carga de trabalho. Portanto, há demanda por uma tecnologia que possa impedir suficientemente uma trinca a frio no momento da soldagem de uma chapa de aço com um alto teor de C mesmo em um caso em que o trabalho de preaquecimento é omitido ou a temperatura de preaquecimento durante o trabalho de preaquecimento é reduzida.
[0004] Além disso, o teor de C em uma chapa de aço resistente aodesgaste e um aço fundido de alta liga dentro da classe HB450 a HB600 é pelo menos 0,2% e, às vezes, excede 0,5%. Em um caso em que uma junta soldada é fabricada usando uma chapa de aço que tem um alto teor de C, devido à diluição por um material original no momento de soldagem (um fenômeno em que um metal de solda formado de um metal de carga é diluído pelo material original fundido), o teor de C do metal de solda aumenta, de modo que seja provável que ocorra uma trinca a quente. Uma trinca a quente é uma trinca gerada em uma solda quando a temperatura da solda for uma alta temperatura como uma faixa de temperatura de solidificação ou imediatamente abaixo da mesma, após a soldagem. A prevenção de trinca a quente leva a várias restrições relacionadas às condições do procedimento de soldagem, como um formato de ranhura, um procedimento de lamina- ção e corrente e tensão de soldagem. Portanto, há uma demanda por uma tecnologia que possa impedir suficientemente uma trinca a quente no momento da soldagem de uma chapa de aço com um alto teor de C.
[0005] Por exemplo, como materiais de soldagem para satisfazeras várias demandas descritas acima, os arames são propostos nos Documentos de Patente 1 a 12.
[0006] O Documento de Patente 1 revela uma tecnologia em que aquantidade de hidrogênio de difusão em um metal de solda imediatamente após a soldagem ser reduzida para uma faixa de aproximadamente 3,0 a 4,0 ml/100 g misturando uma quantidade adequada de Mg em um material de cobertura de um material de soldagem a arco revestido, melhorando assim as propriedades de resistência ao trinca- mento a frio do metal de solda de uma junta soldada fabricada a partir de um material de aço que tem resistência à tração que varia de 880 a 1.180 MPa.
[0007] O Documento de Patente 2 revela uma tecnologia em queuma trinca a frio de um metal de solda é impedida limitando um teor de hidrogênio incluído em um arame tubular para soldagem a arco com proteção gasosa.
[0008] O Documento de Patente 3 revela um arame tubular de umaço de alta resistência à tração dentro da classe de 490 a 780 MPa, em que as propriedades de resistência ao trincamento a frio de um metal de solda são aprimoradas contendo V em uma bainha ou um fluxo.
[0009] O Documento de Patente 4 revela um arame tubular parasoldagem a arco com proteção gasosa, que inclui um fluxo à base de titânia e em que a razão de uma área de corte transversal de bainha para uma área de corte transversal de arame varia de 90% a 97%. De acordo com o Documento de Patente 4, durante a soldagem de filete, a quantidade de distorção de soldagem pode ser reduzida.
[0010] O Documento de Patente 5 revela um arame tubular parasoldagem a arco com proteção gasosa, em que a quantidade de fluo- retos, o teor de C, o teor de Mn e o teor de V são controlados para estarem dentro de uma faixa predeterminada. De acordo com o Documento de Patente 5, uma trinca por deterioração de ductilidade pode ser impedida.
[0011] O Documento de Patente 6 revela um arame tubular parasoldagem a arco com proteção gasosa, que inclui fluoretos de metal; óxidos neutros ou óxidos básicos; um ou dois dentre Al e Mg; um desoxidante; e um aditivo de formação de torta, enquanto as quantidades de C, Si e Mn estão dentro de uma faixa predeterminada. De acordo com o Documento de Patente 6, é fornecido um arame tubular que pode obter uma solda de metal que tem excelente trabalhabilidade de soldagem e tenacidade à baixa temperatura favorável.
[0012] O Documento de Patente 7 revela um arame tubular à basede metal para soldagem a arco com proteção gasosa, que contém um composto de pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em óxidos que incluem um ou pelo menos dois metais alcalinos, flu- oretos e carbonatos, enquanto uma área de superfície específica é controlada para estar dentro de uma faixa predeterminada. De acordo com o Documento de Patente 7, é fornecido um arame tubular que tem excelentes propriedades de penetração de solda e propriedades mecânicas e trabalhabilidade de soldagem favoráveis de um metal de solda.
[0013] O Documento de Patente 8 revela um arame tubular parasoldagem a arco com proteção gasosa, que contém TiO2, fluoreto de metal alcalino, e PTFE, em que a razão da quantidade dos fluoreto de metal alcalino e a quantidade do PTFE é controlada para estar dentro de uma faixa predeterminada, e em que a quantidade de fluoreto de metal alcalinoterroso é limitada a uma quantidade predeterminada ou menor. De acordo com o Documento de Patente 8, é fornecido um arame tubular em que o hidrogênio de difusão é impedido de entrar em uma solda no momento de soldagem a arco e que tem excelentes propriedades resistentes à absorção de umidade e trabalhabilidade de soldagem favorável.
[0014] O Documento de Patente 9 revela um arame tubular parasoldagem a arco com proteção gasosa de um aço anti-intemperismo, que inclui óxidos de Ti, óxidos de Si, óxidos de Al, um composto de Na, um composto de K, e fluoretos de metal, enquanto a densidade aparente e o diâmetro médio de grão dos óxidos de Al são controlados para estarem dentro de uma faixa predeterminada. De acordo com o Documento de Patente 9, é fornecido um arame tubular que pode obter um metal de solda que tem trabalhabilidade de soldagem favorável em soldagem em todas as posições e com excelente resistência e tenacidade, quando um aço anti-intemperismo for soldado.
[0015] O Documento de Patente 10 revela um arame tubular parasoldagem a arco com proteção gasosa, que inclui fluoretos de metal e TiO2, enquanto o teor de Mg e o teor de Al são controlados para estarem dentro de uma faixa regulada por uma expressão matemática predeterminada. De acordo com o Documento de Patente 10, é fornecido um arame tubular que pode obter uma solda que tem trabalhabilidade de soldagem favorável e excelente tenacidade à baixa temperatura.
[0016] O Documento de Patente 11 revela um arame tubular parasoldagem a arco, que inclui pó de metal de 75 %, em peso, ou mais, e em que um ou tanto uma bainha de aço como um fluxo contêm V. De acordo com o Documento de Patente 11, é fornecido um arame tubular em que o preaquecimento pode ser omitido ou a temperatura de prea- quecimento pode ser consideravelmente reduzida, e uma solda que tem excelentes propriedades resistentes à trinca pode ser obtida, no momento de soldagem de um aço de alta resistência à tração de 490 MPa ou superior.
[0017] O Documento de Patente 12 revela um arame tubular parasoldagem a arco com proteção gasosa de um aço de alta resistência à tração, que inclui TiO2, SiO2, ZrO2, Al2O3, e fluoretos, em que as quantidades dos mesmos são controladas para estarem dentro de uma faixa regulada por uma expressão matemática predeterminada, e em que o teor de hidrogênio é limitado a uma quantidade predeterminada ou menor. De acordo com o Documento de Patente 12, é fornecido um arame tubular que pode obter um metal de solda que tem excelente trabalhabilidade de soldagem e excelentes propriedades mecânicas.
[0018] O Documento de Patente 13 revela um método de fabricação de uma junta soldada que usa um arame tubular contendo fluore- tos que podem reduzir a quantidade de hidrogênio de difusão. De acordo com o Documento de Patente 13, é fornecido um método de fabricação de uma junta soldada, em que uma trinca a frio pode ser impedida de ser gerada sem o preaquecimento de uma chapa de aço de HV380 ou mais a 10°C ou mais.
[0019] Entretanto, todas as tecnologias referem-se à soldagem deuma chapa de aço tendo menor teor de carbono do que um aço de alto teor de carbono, como um aço resistente ao desgaste e um aço fundido de alta liga dentro da classe HB450 a HB600. As tecnologias não podem impedir suficientemente uma trinca a frio de um HAZ quando um aço de alto teor de carbono for soldado. Além disso, nos Documentos de Patente 1 a 3, não há consideração específica para uma trinca a quente.
[0020] No Documento de Patente 4, não há consideração por umamaneira de reduzir a quantidade of hidrogênio de difusão de um metal de solda. Em consideração da composição química revelada, o arame tubular de acordo com o Documento de Patente 4 não pode reduzir a quantidade de hidrogênio de difusão na medida em que o preaqueci- mento pode ser omitido para evitar uma trinca a frio.
[0021] O arame tubular de acordo com o Documento de Patente 5exige uma grande quantidade de CaF2. Visto que CaF2 aumenta a quantidade de respingo durante a soldagem em que gás CO2 a 100% é usado como um gás de proteção. Portanto, a tecnologia no Documento de Patente 5 não pode aprimorar a soldabilidade.
[0022] O arame tubular de acordo com o Documento de Patente 6também exige uma grande quantidade de CaF2, de tal modo que a soldabilidade não pode ser aprimorada. Além disso, visto que o arame tubular de acordo com o Documento de Patente 6 inclui uma grande quantidade de Mg, presume-se que a quantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda não pode ser suficientemente reduzida.
[0023] O arame tubular de acordo com o Documento de Patente 7é um arame à base de metal em que um fluxo não inclui agente de formação de escória. A escória de soldagem que pode ser obtida pelo agente de formação de escória tem um efeito de remover impurezas de uma poça fundida, um efeito de dispor uma largura de cordão e uma onda de cordão e obter uma aparência favorável de um metal de solda, e um efeito de impedir a oxidação e nitretação de um metal de solda imediatamente após a solidificação. Entretanto, de acordo com o arame revelado no Documento de Patente 7, os efeitos de escória de soldagem não podem ser obtidos.
[0024] O arame tubular de acordo com o Documento de Patente 8não pode reduzir a quantidade de hidrogênio de difusão em um metal de solda para ser menor que 1,9 ml/100 g. Os inventores verificaram que o preaquecimento não pode ser omitido ou a temperatura de pre- aquecimento não pode ser reduzida aprimorando as propriedades de trinca a frio de um metal de solda a menos que a quantidade de hidro- gênio de difusão no metal de solda seja reduzida para 1,0 ml/100 g ou menor. Além disso, o Documento de Patente 8 não revela uma maneira de reduzir a quantidade de respingo durante a soldagem usando gás CO2 a 100% como um gás de proteção. Em um caso em que o arame do Documento de Patente 8 é aplicado à soldagem usando gás CO2 a 100%, presume-se que uma quantidade excessiva de respingo seja gerada e a trabalhabilidade de soldagem seja degradada.
[0025] O Documento de Patente 9 não revela uma maneira deaprimorar as propriedades de trinca a frio de um metal de solda. Parti-cularmente, a quantidade de fluoretos revelada no Documento de Patente 9 não é suficiente para reduzir a quantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda.
[0026] O arame tubular de acordo com o Documento de Patente10 exige uma grande quantidade de CaF2. Visto que CaF2 aumenta a quantidade de respingo durante a soldagem em que gás CO2 a 100% é usado como um gás de proteção. Portanto, a tecnologia no Documento de Patente 10 não pode aprimorar a soldabilidade.
[0027] O arame tubular de acordo com o Documento de Patente11 exige uma grande quantidade de CaF2 de 1,5% ou mais. Visto que CaF2 aumenta a quantidade de respingo durante a soldagem em que gás CO2 a 100% é usado como um gás de proteção. Portanto, a tecnologia no Documento de Patente 11 não pode aprimorar a soldabilida- de.
[0028] O arame tubular de acordo com o Documento de Patente12 exige TiO2 a 2,5% ou mais. Portanto, presume-se que uma junta soldada fabricada pela tecnologia revelada no Documento de Patente 12 tenha tenacidade insatisfatória à baixa temperatura.
[0029] O método de fabricação de uma junta soldada revelado noDocumento de Patente 13 usa um arame tubular necessário para conter uma grande quantidade de CaF2, como o material de carga. Con- sequentemente, a quantidade de respingo é aumentada em um caso em que gás CO2 a 100% é usado como um gás de proteção. Portanto, a soldabilidade não pode ser aprimorada.
[0030] Além disso, em geral, se a soldagem for realizada usandoum material de soldagem de aço inoxidável austenítico, a quantidade de hidrogênio que invade um metal de solda é consideravelmente reduzida. Consequentemente, a sensibilidade à trinca a frio pode ser reduzida. Entretanto, em um caso em que uma chapa de aço que se torna um material original de uma junta soldada tem um alto teor de C, mesmo em um metal de solda obtido usando o material de soldagem de aço inoxidável austenítico, é provável que ocorra uma trinca a quente. Além disso, o material de soldagem de aço inoxidável austení- tico é dispendioso.
[0031] A partir da descrição acima, exige-se que um metal de solda, em que é improvável que uma trinca a frio e uma trinca a quente sejam geradas, seja formado pela soldagem a arco com proteção gasosa, durante a fabricação de uma junta soldada que tem um aço de alto teor de carbono como um aço resistente ao desgaste e um aço fundido de alta liga dentro da classe HB450 a HB600, como um material original. Além disso, durante a soldagem que usa gás CO2 a 100% econômico como um gás de proteção, exige-se que a quantidade de geração de respingo seja impedida.Documento da Técnica AnteriorDocumentos de Patente
[0032] Documento de Patente 1- Pedido de Patente Não examinado Japonês, Primeira Publicação n° H11-147196
[0033] Documento de Patente 2- Pedido de Patente Não examinado Japonês, Primeira Publicação n° 2009-255168
[0034] Documento de Patente 3- Pedido de Patente Não examinado Japonês, Primeira Publicação n° H08-257785
[0035] Documento de Patente 4- Pedido de Patente Não examinado Japonês, Primeira Publicação n° 2005-144539
[0036] Documento de Patente 5- Patente japonesa no 5440744
[0037] Documento de Patente 6- Pedido de Patente Não examinado Japonês, Primeira Publicação n° H1-271098
[0038] Documento de Patente 7- Pedido de Patente Não examinado Japonês, Primeira Publicação n° 2002-331384
[0039] Documento de Patente 8- Pedido de Patente Não examinado Japonês, Primeira Publicação n° 2007-90376
[0040] Documento de Patente 9- Pedido de Patente Não examinado Japonês, Primeira Publicação n° 2013-151001
[0041] Documento de Patente 10- Pedido de Patente Não examinado Japonês, Primeira Publicação n° H6-155079
[0042] Documento de Patente 11- Pedido de Patente Não examinado Japonês, Primeira Publicação n° H8-257785
[0043] Documento de Patente 12- Pedido de Patente Não examinado Japonês, Primeira Publicação n° 2013-18012
[0044] Documento de Patente 13- Patente japonesa no 5696824
REVELAÇÃO DA INVENÇÃOPROBLEMAS A SEREM RESOLVIDOS PELA INVENÇÃO
[0045] Um objetivo da presente invenção é apresentar um arametubular com alta tenacidade, em que uma solda que tem excelentes propriedades de resistência à trinca a frio e propriedades de resistência à trinca a quente pode ser obtida, e em que a quantidade de geração de respingos durante a soldagem pode ser consideravelmente reduzida.
[0046] Além disso, outro objetivo da presente invenção é apresentar um método de fabricação de uma junta soldada, em que o trabalho de preaquecimento para impedir uma trinca a frio de um metal de solda pode ser omitido ou uma temperatura de preaquecimento pode ser reduzida, uma trinca a quente de um metal de solda pode ser evitada e a quantidade de geração de respingos pode ser consideravelmente reduzida.
[0047] Além disso, ainda outro objetivo da presente invenção éapresentar uma junta soldada que tenha alta resistência e alta tenacidade e inclua uma solda com um formato de cordão favorável.MEIOS PARA RESOLVER O PROBLEMA
[0048] Os detalhes da presente invenção são os seguintes.
[0049] (1) De acordo com um aspecto da presente invenção, é fornecido um arame tubular que inclui uma bainha de aço, e um fluxo que preenche a bainha de aço. O fluxo contém: fluoretos que incluem um ou pelo menos dois selecionados a partir do grupo que consiste em CaF2, MgF2, Na3AlF6, LiF, NaF, K2ZrF6, BaF2 e K2SiF6, e cujo um valor total α de valores equivalentes a F é 0,21% ou mais em relação a uma massa total do arame tubular; óxidos que incluem um ou pelo menos dois selecionados a partir do grupo que consiste em óxidos de Fe, óxidos de Ba, óxidos de Na, óxidos de Ti, óxidos de Si, óxidos de Zr, óxidos de Mg, óxidos de Al, óxidos de Mn e óxidos de K, enquanto excluindo CaO, e cujo um valor total β de faixas de quantidades de 0,30% a 3,50% em %, em massa, em relação à massa total do arame tubular; e carbonatos que incluem um ou pelo menos dois selecionados a partir do grupo que consiste em MgCO3, Na2CO3, LiCO3, CaCO3, K2CO3, BaCO3, FeCO3 e MnCO3, e cujo um valor total de faixas de quantidades de 0% a 3,50%, em %, em massa, em relação à massa total do arame tubular. Uma quantidade do CaO no fluxo varia de 0% a 0,20%, em %, em massa, em relação à massa total do arame tubular. Uma quantidade de pó de ferro no fluxo varia de 0% a menos de 10,0% em %, em massa, em massa, em relação à massa total do arame tubular. Um valor Y calculado usando a Expressão 1 é 5,0% ou menos. A quantidade do CaF2 é menor que 0,50%, em massa, em relação à massa total do arame tubular. A quantidade dos óxidos de Ti varia de 0,10% a 2,50% em %, em massa, em massa, em relação à massa total do arame tubular. Uma razão de α para β varia de 0,10 a 4,00. Um valor total de quantidades do MgCO3, do Na2CO3 e do LiCO3 varia de 0% a 3,00% em %, em massa, em massa, em relação à massa total do arame tubular. Uma composição química excluindo os fluoretos, os óxidos, o CaO, os carbonatos, e o pó de ferro inclui, em % em massa, em relação à massa total do arame tubular, C: 0,003% a 0,030%, Si: 0,10% a 1,50%, Mn: 0,50% a 3,50%, Mg: 0,10% ou menos, P: 0,020% ou menos, S: 0,020% ou menos, Al: 0,001% a 0,100%, Cu: 0% a 0,50%, Ni: 0% a 0,50%, Cr: 0% a 1,00%, Mo: 0% a 1,00%, Nb: 0% a 0,100%, V: 0% a 0,40%, Ti: 0% a 0,300%, B: 0% a 0,0100%, Bi: 0% a 0,0100%, Ca: 0% a 0,50%, e REM: 0% a 0,0100%, tendo um restante composto de ferro e impurezas. Ceq calculado usando a seguinte Expressão 2 varia de 0,10% a 0,44%,Y=[NaF]+[MgF2]+[Na^lF6]+1,50x([K2SiF6]+[K2ZrF6]+[LiF]+ [BaF2])+3,50x([CaF2]): Expressão 1aqui, as fórmulas químicas com colchetes indicam, cada uma, % por unidade de massa em relação à massa total do arame tubular, sendo que a quantidade do fluoreto corresponde a cada uma das fórmulas químicas,Ceq=[C]+[Si]/24+[Mn]/6+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/14: Expressão 2aqui, os símbolos de elementos com colchetes expressam, cada um, % por unidade de massa em relação à massa total do arame tubular, sendo que a quantidade do elemento corresponde a cada um dos símbolos de elementos incluídos na composição química excluindo os fluoretos, os óxidos e os carbonatos.
[0050] (2) No arame tubular de acordo com (1), a composiçãoquímica excluindo os fluoretos, os óxidos, o CaO, os carbonatos, e o pó de ferro pode incluir, em % em massa, em relação à massa total do arame tubular, Mg: 0,07% ou menos.
[0051] (3) No arame tubular de acordo com (1) ou (2), a composição química excluindo os fluoretos, os óxidos, o CaO, os carbonatos, e o pó de ferro pode satisfazer a Expressão 3,([Mg]+10x[Al])^0,45: Expressão 3aqui, os símbolos de elementos com colchetes indicam, cada um, % por unidade de massa em relação à massa total do arame tubular, sendo que a quantidade do elemento corresponde a cada um dos símbolos de elementos incluídos na composição química excluindo os fluoretos, os óxidos e os carbonatos.
[0052] (4) No arame tubular de acordo com qualquer um dentre (1)a (3), a quantidade total dos carbonatos pode variar de mais de 0,30% a 3,50%. A quantidade total de um ou pelo menos dois dentre o MgCO3, o Na2CO3, e o LiCO3 pode variar de mais de 0,30% a 3,00%.
[0053] (5) No arame tubular de acordo com qualquer um dentre (1)a (4), a quantidade total dos fluoretos pode ser 0,50% ou mais em termos do valor equivalente a F.
[0054] (6) No arame tubular de acordo com qualquer um dentre (1)a (5), o valor Y pode ser 4,0% ou menos.
[0055] (7) No arame tubular de acordo com qualquer um dentre (1)a (6), a quantidade dos óxidos de Ti pode variar de 0,10% a 1,80% em %, em massa, em massa, em relação à massa total do arame tubular.
[0056] (8) No arame tubular de acordo com qualquer um dentre (1)a (7), a quantidade do CaF2 pode ser 0,20% ou menos em % em massa, em relação à massa total do arame tubular.
[0057] (9) No arame tubular de acordo com qualquer um dentre (1)a (8), a razão de α para β pode variar de 0,50 a 2,50.
[0058] (10) No arame tubular de acordo com qualquer um dentre(1) a (9), a quantidade total de Na3AlF6 e NaF em % por unidade de massa em relação à massa total do arame tubular pode ser 50% ou mais da quantidade total dos fluoretos em % por unidade de massa em relação à massa total do arame tubular.
[0059] (11) No arame tubular de acordo com qualquer um dentre(1) a (10), a bainha de aço pode ter um formato inteiriço.
[0060] (12) No arame tubular de acordo com qualquer um dentre(1) a (10), a bainha de aço pode ter uma abertura em formato de fenda.
[0061] (13) O arame tubular de acordo com qualquer um dentre (1)a (12) pode incluir, também, óleo de perfluoropoliéter que reveste uma superfície do arame tubular.
[0062] (14) De acordo com outro aspecto da presente invenção, éfornecido um método de fabricação de uma junta soldada que inclui realizar a soldagem a arco com produção gasosa de um material de aço usando o arame tubular de acordo com qualquer um dentre (1) a (13).
[0063] (15) No método de fabricação de uma junta soldada deacordo com (14), o material de aço pode ser uma chapa de aço cuja espessura de chapa varia de 12 a 100 mm, cujo conteúdo de C varia de 0,20% a 0,55% em % por unidade de massa, e cujo CEN calculado usando a Expressão 4 varia de 0,20% a 0,70%; ou uma chapa de aço cuja espessura de chapa varia de 12 a 20 mm, cujo teor de C varia de 0,20% a 0,55% em % por unidade de massa, e cujo CEN varia de mais de 0,70% a 0,85%. Em um caso em que a temperatura do material de aço é mais baixa que 10 ° C quando o material de aço for submetido à soldagem a arco com proteção gasosa, a soldagem de arco com proteção gasosa pode ser realizada após o material de aço ser preaquecido de modo que a temperatura do mesmo se torne 10 °C ou mais alta; ou em um caso em que a temperatura do material de aço é de 10 °C ou mais alta quando o material de aço for submetido à solda- gem por arco com proteção de gás, a soldagem a arco com proteção gasosa pode ser realizada sem preaquecer o material de aço,CEN=[C]+(0,75+0,25xTANH(20x([C]-0,12)))x([SI]/24+[Mn]Z 6+[Cu]/15+[Ni]/20+([Cr]+[Mo]+[Nb]+[V])/5+5x[B]): Expressão 4 aquI, os símbolos de elemento com colchetes podem expressar, cada um, em % por unIdade de massa, a quantIdade do elemento correspondente a cada um dos símbolos de elementos Incluídos no materIal de aço.
[0064] (16) No método de fabrIcação de uma junta soldada deacordo com (14), o materIal de aço pode ser uma chapa de aço cuja espessura de chapa varIa de maIs de 20 mm a 50 mm, cujo teor de C varIa de 0,20% a 0,55% em % por unIdade de massa cujo CEN calculado usando a Expressão 4 varIa de maIs de 0,70% a 0,85%. O método pode IncluIr, aInda, o preaquecImento do materIal de aço antes da soldagem a arco com proteção gasosa de modo que uma temperatura do materIal de aço se torne 100°C ou maIs alta,CEN=[C]+(0,75+0,25xTANH(20x([C]-0,12)))x([SI]/24+[Mn]/ 6+[Cu]/15+[NI]/20+([Cr]+[Mo]+[Nb]+[V])/5+5x[B]) ... (Expressão 3) aquI, os símbolos de elemento com colchetes podem expressar, cada um, em % por unIdade de massa, a quantIdade do elemento correspondente a cada um dos símbolos de elementos Incluídos no materIal de aço.
[0065] (17) De acordo com outro aspecto da presente Invenção, éfornecIda uma junta soldada que é obtIda pelo método de fabrIcação de uma junta soldada de acordo com qualquer um dentre (14) a (16).
[0066] (18) De acordo com outro aspecto da presente Invenção, éfornecIdo um arame tubular que IncluI uma baInha de aço, e um fluxo que preenche a parte Interna da baInha de aço. Uma quantIdade de hIdrogênIo de dIfusão de um metal de solda, que é obtIda realIzando a soldagem a arco com proteção gasosa contra corrente contínua usan- do o arame tubular sob uma condição regulada por JIS Z 3118, é 1,0 ml/100 g ou menos. Um peso por tempo de soldagem de um respingo, que tem um diâmetro de 1,0 mm ou mais e é gerado quando a soldagem a arco com proteção contra corrente contínua for realizada usando o arame tubular sob condições em que a polaridade de arame é positiva, um valor de corrente é 270 A, um valor de tensão varia de 29 a 32 V, uma taxa de soldagem é 30 cm/min, um tipo de um gás protetor é gás CO2 a 100%, e uma taxa de vazão do gás protetor é 25 L/min, é 5,0 g/min ou menor.
[0067] (19) De acordo com outro aspecto da presente invenção, éfornecido um arame tubular que inclui uma bainha de aço, e um fluxo que preenche a parte interna da bainha de aço. O arame tubular tem uma quantidade de óxidos de Ti que varia de 0,10% a 2,50% em %, em massa, em relação a uma massa total do arame tubular e inclui Ni: 0% a 0,5%. Uma quantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda, que é obtida realizando a soldagem a arco com proteção gasosa contra corrente contínua usando o arame tubular sob uma condição regulada por JIS Z 3118, é 1,0 ml/100 g ou menos. Um peso por tempo de soldagem de um respingo, que tem um diâmetro de 1,0 mm ou mais e é gerado quando a soldagem a arco com proteção contra corrente contínua for realizada usando o arame tubular sob condições em que a polaridade de arame é positiva, um valor de corrente é 270 A, um valor de tensão varia de 29 a 32 V, uma taxa de soldagem é 30 cm/min, um tipo de um gás protetor é gás CO2 a 100%, e uma taxa de vazão do gás protetor é 25 L/min, é 5,0 g/min ou menor.
EFEITOS DA INVENÇÃO
[0068] No arame tubular de acordo com a presente invenção, umaalta tenacidade é obtida, uma solda com excelentes propriedades de resistência à trinca a frio e propriedades de resistência à trinca a quente pode ser obtida, e a quantidade de geração de respingos durante a soldagem pode ser consideravelmente reduzida.
[0069] No método de fabricação de uma junta soldada de acordocom a presente invenção, o preaquecimento para impedir uma trinca a frio de um metal de solda pode ser omitido ou a temperatura de prea- quecimento pode ser reduzida, uma trinca a quente de um metal de solda pode ser evitada e a quantidade de geração de respingos pode ser consideravelmente reduzida.
[0070] A junta soldada de acordo com a presente invenção temalta resistência e alta tenacidade e inclui uma solda com um formato de cordão favorável.
[0071] O arame tubular e o método de fabricação de uma juntasoldada de acordo com a presente invenção podem ser aplicados a qualquer material de aço. Particularmente, efeitos notáveis são exibidos em um caso de ser aplicado à soldagem de um aço resistente ao desgaste, um aço fundido de alta liga, e similares dentro da classe HB450 a HB600 para a qual a aplicação de um arame tubular comum e um método de fabricação comum de uma junta soldada é difícil. Mesmo nesse caso, de acordo com a presente invenção, o trabalho de preaquecimento para impedir uma trinca a frio pode ser omitido ou a temperatura de preaquecimento no momento do trabalho de preaque- cimento pode ser reduzida, e a geração de uma trinca a quente pode ser impedida. Além disso, o arame tubular e o método de fabricação de uma junta soldada de acordo com a presente invenção podem ser combinados com qualquer gás de proteção. Particularmente, efeitos consideráveis são exibidos no caso de serem combinados com gás CO2 a 100% com o qual a combinação de um arame tubular comum e um método de fabricação comum de uma junta soldada é difícil. Mesmo nesse caso, de acordo com a presente invenção, a geração de um respingo pode ser impedida.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0072] A Figura 1 é uma vista que ilustra uma relação entre umaquantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda e uma temperatura de preaquecimento crítica em um caso em que a dureza HAZ varia de Hv550 a HV700.
[0073] A Figura 2 é uma vista que ilustra uma relação entre umvalor Y de um arame tubular e uma quantidade de respingo durante a soldagem usando o arame tubular.
[0074] A Figura 3 é uma vista que ilustra uma relação entre umteor de C de um material original e um teor de C de um material desoldagem, e uma trinca a quente.
[0075] A Figura 4 é uma vista que ilustra uma relação entre umvalor equivalente a F de um arame tubular e a quantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda obtido usando o arame tubular.
[0076] A Figura 5 é uma vista que ilustra uma relação entre umteor de CaF2 de um arame tubular e a quantidade de respingo durante a soldagem usando o arame tubular.
[0077] A Figura 6 é uma vista que ilustra uma relação entre umarazão de NaF+Na3AlF6 de um arame tubular e a quantidade de respingo durante a soldagem usando o arame tubular.
[0078] A Figura 7 é uma vista que ilustra uma relação entre umteor de Mg de um arame tubular e a quantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda obtido usando o arame tubular.
[0079] A Figura 8 é uma vista que ilustra uma relação entre"Mg+10xAl" de um arame tubular e uma quantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda obtido usando o arame tubular.
[0080] A Figura 9A é uma fotografia de uma seção cortada de umarame produzido realizando a soldagem em que as superfícies de borda ficam em posição limítrofe.
[0081] A Figura 9B é uma fotografia de uma seção cortada de um arame produzido fazendo com que as superfícies de borda fiquem em posição limítrofe.
[0082] A Figura 9C é uma fotografia de uma seção cortada de umarame produzido fazendo com que as superfícies de borda fiquem em posição limítrofe.
MODALIDADES DA INVENÇÃO
[0083] Primeiramente, será descrito ummétodo para impedir a geração de uma trinca a frio em uma junta soldada. Os fatores que causam uma trinca a frio em uma HAZ no momento de soldagem são a dureza da HAZ, uma força de restrição de junta, e uma quantidade de hidrogênio de difusão em um metal de solda. Sabe-se que a dureza da HAZ é determinada com base na temperabilidade da HAZ calculada a partir da espessura da chapa de um material original, o teor de C da HAZ e as quantidades de outros elementos de liga, sob a mesma condição de soldagem. Os inventores estudaram vários métodos para impedir confiavelmente uma trinca a frio na HAZ, em um aço de alto teor de carbono como um aço resistente ao desgaste e um aço fundido de alta liga dentro da classe HB450 a HB600 tendo várias espessuras de chapa, os teores de C, e a quantidade de outros elementos de liga. O teor de C de tal aço de alto teor de carbono é aproximadamente 0,55% no máximo, e a dureza da HAZ em uma junta soldada obtida realizando a soldagem da mesma é aproximadamente Hv700 no máximo. Como resultado dos estudos dos inventores, ficou claro que uma trinca a frio na HAZ pode ser impedida se a invasão do hidrogênio na HAZ puder ser impedida, reduzindo suficientemente a quantidade de hidrogênio de difusão em um metal de solda, mesmo em um caso em que a dureza da HAZ é consideravelmente alta.
[0084] A Figura 1 é uma vista que ilustra uma relação entre aquantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda e uma temperatura de preaquecimento crítica em um caso em que a dureza HAZ varia de Hv550 a HV700. A temperatura de preaquecimento crítica é uma temperatura de preaquecimento mais baixa em que uma trinca a frio não é gerada em uma junta soldada em um caso em que um teste de trincamento de solda de ranhura y regulado por JIS Z 3158-1993 "o método de teste de trincamento de ranhura y" é realizado em relação à junta soldada. Por exemplo, em uma junta soldada que tem uma temperatura de preaquecimento crítica de 50°C, se a temperatura de pre- aquecimento for 50°C ou mais alta, uma trinca a frio não é gerada em uma junta soldada. Em uma junta soldada que tem uma temperatura de preaquecimento crítica de 0°C, uma trinca a frio não é gerada na junta soldada mesmo que o preaquecimento seja omitido em um ambiente comum. Os inventores fizeram um gráfico como ilustrado na Fi-gura 1 medindo temperaturas críticas de preaquecimento de várias juntas soldadas diferindo-se nas quantidades de hidrogênio de difusão de um metal de solda. No teste de trincamento de solda com ranhura y, a temperatura de teste foi ajustada para 25 °C, e a presença ou ausência de uma trinca foi verificada sobre as superfícies e cortes transversais das soldas. A quantidade de hidrogênio de difusão foi medida pelo método de cromatografia gasosa de acordo com JIS Z 3118-2007 "método de medição de quantidade de hidrogênio emitida a partir de soldas de aço".
[0085] Conforme ilustrado na Figura 1, os inventores verificaramque se a quantidade de hidrogênio de difusão em um metal de solda imediatamente após a soldagem for menor que 1,0 ml/100g, mesmo que a dureza de HAZ esteja dentro de Hv550 e HV700, a temperatura de preaquecimento crítica pode ser ajustada para 50°C ou menos.
[0086] Entretanto, de acordo com as tecnologias na técnica relacionada, foi difícil reduzir a quantidade de hidrogênio de difusão em um metal de solda imediatamente após a soldagem para que seja menor que 1,0 ml/100 g. Os inventores estudaram repetidamente para tornar a quantidade de hidrogênio de difusão em um metal de solda imediatamente após a soldagem menor que 1,0 ml/100 g, usando arames tubulares que se diferem em tipo e razão de composição do componente de fluxo.
[0087] Como resultado, os inventores verificaram que a quantidade de hidrogênio de difusão em um metal de solda imediatamente após a soldagem pode ser controlada de maneira estável para ser menor que 1,0 ml/100g fazendo com que um fluxo contenha quantidades predeterminadas de fluoretos e óxidos e fazendo com que a razão de composição de fluoretos e óxidos esteja dentro de uma faixa predeterminada.
[0088] Entretanto, há casos em que os fluoretos incluídos no fluxoaumentam a quantidade de respingo. Particularmente, em um caso de realizar a soldagem com um gás de proteção de gás CO2 a 100% usando um arame tubular que contém fluoretos, às vezes a quantidade de respingo aumenta extremamente. Os inventores estudaram repetidamente o controle da quantidade de respingo, usando arames de fluxo que se diferem em tipo de fluoretos que serão incluídos no fluxo.
[0089] Como resultado, os inventores descobriram que há umacorrelação favorável entre um valor equivalente a F da quantidade de fluoretos e a quantidade de hidrogênio de difusão em um metal de solda imediatamente após a soldagem, e há uma correlação favorável entre um índice de geração de respingo Y calculado usando a seguinte expressão e a quantidade de geração de respingos.Y=[NaF]+[MgF2]+[Na^lF6]+1,50x([K2SiF6]+[K2ZrF6]+[LiF]+[ BaF2])+3,50x([CaF2])
[0090] Na expressão descrita acima, as fórmulas químicas entrecolchetes indicam, cada uma, % em massa em relação à massa total do arame tubular, sendo que a quantidade do fluoreto corresponde a cada uma das fórmulas químicas. A expressão descrita acima é obtida medindo-se a quantidade de respingos gerados quando os arames tubulares que se diferem na quantidade de cada fluoreto forem submetidos à soldagem com um gás de proteção CO2 a 100%, e realizando a análise de regressão múltipla de uma relação entre a quantidade de cada fluoreto e a quantidade de respingo. A Figura 2 é um gráfico ilustrando uma relação entre um valor Y e a quantidade de respingo. A partir deste gráfico, é possível saber que há uma correlação favorável entre o valor Y e a quantidade de respingo. Portanto, se o tipo e a razão de composição de fluoretos incluídos no fluxo se determinarem de modo que valor equivalente a F de fluoretos incluídos no fluxo seja aumentado o máximo possível e o valor Y calculado dos fluoretos incluídos no fluxo seja reduzido o máximo possível, é possível fornecer um arame tubular em que a quantidade de hidrogênio de difusão em um metal de solda imediatamente após a soldagem é menor que 1,0 ml/100g sem prejudicar a trabalhabilidade de soldagem com um gás de proteção CO2 a 100%.
[0091] A seguir, será descrito um método para impedir a geraçãode uma trinca a quente em uma junta soldada verificada pelos inventores. É mais provável que uma trinca a quente de um metal de solda seja gerada à medida que o teor de C no metal de solda aumenta. O metal de solda inclui uma região em que um metal de carga (ou seja, um arame tubular) e um material fundido que será soldado (ou seja, um material original) são misturados. Portanto, o teor de C de um metal de solda é influenciado pelos teores de C tanto do material de carga como do material que será soldado.
[0092] A Figura 3 é uma vista que ilustra uma relação entre o teorde C do material original e o teor de C do material de carga, e uma trinca a quente. Os inventores fizeram um gráfico como ilustrado na Figura 3 verificando a presença ou ausência de uma trinca a quente em várias juntas soldadas que se diferem no teor de C do material ori ginal e no teor de C do material de soldagem. A presença ou ausência de uma trinca a quente são verificadas realizando um teste de trinca a quente de acordo com JIS Z 3155-1993 "FISCO test". No teste de trinca a quente, a temperatura de teste foi ajustada para 25°C.
[0093] Conforme ilustrado na Figura 3, se o teor de C do arametubular for ajustado para 0,030% ou menos, uma trinca a quente pode ser impedida em um material que será soldado com um teor de C de 0,55% ou menos.
[0094] A presente invenção foi realizada com base em tais estudos. Mais adiante neste documento, o arame tubular da presente invenção será descrito separadamente para um componente de fluxo e um componente de liga. A quantidade do componente na descrição referente a um arame de soldagem indica a % em massa em relação à massa total do arame de soldagem.
[0095] O arame tubular de acordo com a presente modalidade inclui uma bainha de aço e um fluxo que preenche a parte interna da bainha de aço. Mais adiante neste documento, será descrita uma razão para limitar o elemento constituinte do arame tubular de acordo com a presente modalidade.
[0096] Primeiramente, o componente de fluxo será descrito. O fluxo do arame tubular de acordo com a presente modalidade inclui fluo- retos, e óxidos excluindo CaO. De preferência, o fluxo inclui adicionalmente carbonatos. Além disso, CaO e pó de ferro podem ser adicionalmente incluídos no fluxo do arame tubular de acordo com a presente modalidade. Entretanto, visto que CaO e pó de ferro não são necessários para atingir o objetivo do arame tubular de acordo com a presente modalidade, é favorável que CaO e pó de ferro não estejam incluídos. Particularmente, como descrito abaixo, se o CaO entrar em contato com o ar, o CaO se transforma em CaOH, que é um composto que inclui hidrogênio, aumentando assim a quantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda. Portanto, é preferível que a quantidade de CaOH seja reduzida o máximo possível.
[0097] Mais adiante neste documento, os componentes serão descritos em detalhe. Na descrição abaixo, exceto onde particularmente descrito em contrário, "%" denota "% em massa em relação à massa total do arame tubular".
[0098] (Valor total de valores equivalentes a F de fluoretos em relação à massa total de arame tubular: 0,21% ou mais)
[0099] O fluxo do arame tubular de acordo com a presente modalidade inclui fluoretos de 0,21% ou mais no total em termos do valor equivalente a F em relação à massa total do arame tubular. O valor equivalente a F de fluoretos em relação à massa total do arame tubular indica, em % em massa em relação à massa total do arame tubular, a quantidade de flúor (F) incluída em fluoretos no fluxo. Conforme descrito a seguir, os fluoretos do arame tubular de acordo com a presente modalidade são pelo menos um selecionado do grupo que consiste em CaF2, MgF2, Na3AlF6, LiF, NaF, K2ZrF6, BaF2 e K2SiF6, e o total dos valores equivalentes a F em relação à massa total do arame tubular é obtido em termos da seguinte expressão matemática.(Total de valores equivalentes a F)=0,487x[CaF2]+0,610x [MgF2]+0,732x[LiF]+0,452x[NaF]+0,402x[K2ZrF6]+0,217x[BaF2]+0,5l7 x[K2SiF6]+0,543x[Na3AlF6]
[00100] Na expressão descrita acima, as fórmulas químicas entre colchetes indicam, cada uma, % em massa, em relação à massa total do arame tubular, sendo que a quantidade do fluoreto corresponde a cada uma das fórmulas químicas. Mais adiante neste documento, há casos em que "o valor equivalente a F em relação à massa total do arame tubular" é revelado como "o valor equivalente a F". Além disso, o sinal de referência "α" indica o total dos valores equivalentes a F de fluoretos em relação à massa total do arame tubular.
[00101] O coeficiente do valor equivalente a F de cada um dos fluo- retos é calculado a partir do número e do peso atômico de flúor incluído em cada flúor, e o peso molecular de cada fluoreto. Por exemplo, o coeficiente 0,487 do valor equivalente a F de CaF2 é um valor obtido dividindo-se o valor, que é duas vezes o peso atômico 19,00 de flúor, pelo peso de fórmula química 78,08 de CaF2.
[00102] Os fluoretos na função de fluxo para reduzir a quantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda e para aprimorar con-sideravelmente as propriedades de resistência ao trincamento a frio de um metal de solda. Embora o motivo disto não esteja claro, presume- se que F e hidrogênio (H) em fluoretos estejam ligados um ao outro durante a soldagem e se tornou fluoreto de hidrogênio (HF), e o HF é liberado para fora do metal de solda. Entretanto, em um caso em que o total dos valores equivalentes a F de fluoretos no fluxo é menor que 0,21%, a quantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda não pode ser menor que 1,0 ml/100 g. Portanto, as propriedades de resistência ao trincamento a frio do metal de solda se tornaram insuficientes. Portanto, é necessário que o fluxo do arame tubular de acordo com a presente modalidade inclua fluoretos de 0,21% ou mais no total em termos do valor equivalente a F. Para reduzir ainda mais a quantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda, o limite inferior da quantidade total do valor equivalente a F pode ser ajustado para 0,35%, 0,40%, 0,45%, 0,50%, 0,60%, 0,70%, 0,80% ou 0,90%. Entretanto, em um caso de pretender dar prioridade à redução da quantidade de geração de respingo sobre a redução da quantidade de hidrogênio de difusão, o limite superior da quantidade total do valor equivalente a F pode ser ajustado para 2,00%, 1,70%, 1,50%, 1,30%, 1,10%, 1,00%, 0,90%, 0,80%, 0,70%, 0,60%, 0,50% ou 0,40%.
[00103] Um experimento em que os inventores obtiveram o conhecimento acima descrito será descrito abaixo. Os vários arames de flu- xo que se diferem no total dos valores equivalentes a F conforme descrito acima são submetidos à soldagem a arco com proteção gasosa por corrente contínua sob as seguintes condições, e a quantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda obtida através da soldagem é medida por um método de acordo com JIS Z 3118: 2007 "o método de medição do teor de hidrogênio em uma solda de aço".
[00104] Diâmetro de arame: 1,2 mm
[00105] Tipo de gás de proteção: CO2 a 100%
[00106] Taxa de fluxo de gás: 25 l/min
[00107] Corrente de soldagem: 270 A
[00108] Taxa de soldagem de 35 cm/min
[00109] Temperatura de ambiente de soldagem: 20°C
[00110] Umidade de ambiente de soldagem: 60%
[00111] Postura: para baixo
[00112] Polaridade: arame+ (positivo)
[00113] O gráfico da Figura 4 ilustra a relação entre o total dos valores equivalentes a F do arame tubular e a quantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda obtido a partir do experimento descrito acima. A partir desse gráfico, é verificado que em um caso em que o total dos valores equivalentes a F do arame tubular é 0,21% ou mais, a quantidade de hidrogênio de difusão é reduzida para 1,0 ml/100 g ou menos. Além disso, a partir desse gráfico, é verificado que em um caso em que o total dos valores equivalentes a F do arame tubular é 0,50% ou mais, a quantidade de hidrogênio de difusão é reduzida para 0,6 ml/100 g ou menos.
[00114] Em um caso em que a quantidade de fluoretos é excessiva, a quantidade de respingos durante a soldagem aumenta. Entretanto, no arame tubular de acordo com a presente modalidade, não há a necessidade de ajustar um valor limite superior para o valor equivalente a F de fluoretos, pois os inventores constataram que o valor limite supe rior da quantidade de fluoretos deve ser restringido usando o índice de geração de respingos Y, que será descrito a seguir. O valor equivalente a F de fluoretos pode ser selecionado de modo que o índice de geração de respingos Y esteja dentro da faixa descrita a seguir.
[00115] (Tipos de fluoretos: um ou pelo menos dois selecionados a partir do grupo que consiste em CaF2, MgF2, Na3AlF6, LiF, NaF, K2ZrF6, BaF2 e K2SiF6)
[00116] Os fluoretos do arame tubular de acordo com a presente modalidade são um ou pelo menos dois selecionados a partir do grupo que consiste em CaF2, MgF2, Na3AlF6, LiF, NaF, K2ZrF6, BaF2 e K2SiF6. Ca, Mg, Li, Na, K, Zr, Ba, Si e Al gerados após a ionização dos fluoretos são ligados com oxigênio e atuam como elementos desoxidantes que reduzem o teor de oxigênio no metal de solda.
[00117] (Valor Y de fluoretos: 5,0% ou menos)
[00118] Em um caso em que a quantidade de fluoretos é excessivamente grande, a quantidade de respingos gerados no momento da soldagem se torna excessiva, de modo que a soldabilidade se deteriora. Os inventores aumentaram o valor de F o máximo possível e estudaram o método de redução da quantidade de respingos para a faixa admissível. Como resultado, os inventores verificaram que a influência de fluoretos na quantidade de respingos varia dependendo do tipo de fluoretos. Então, os inventores estudaram ainda mais e finalmente constataram que há uma correlação favorável entre o índice de geração de respingos Y (valor Y) calculado pela seguinte expressão e a quantidade de respingos.Y=[NaF]+[MgF2]+[Na^lF6]+1,50x([K2SiF6]+[K2ZrF6]+[LiF]+[BaF2])+3,50x([CaF2])
[00119] Na expressão descrita acima, as fórmulas químicas entre colchetes indicam, cada uma, % em massa, em relação à massa total do arame tubular, sendo que a quantidade do fluoreto corresponde a cada uma das fórmulas químicas. A quantidade de fluoretos não incluídos no fluxo é considerada como 0%. A expressão descrita acima é obtida medindo-se a quantidade de respingos gerados quando os vários arames tubulares que se diferem na quantidade de fluoretos forem submetidos à soldagem com um gás de proteção de CO2 a 100%, e realizando a análise de regressão múltipla da relação entre a quantidade de cada fluoreto e a quantidade de respingo.
[00120] Um experimento em que os inventores obtiveram o conhecimento acima descrito em relação ao valor Y será descrito abaixo. Os vários arames de fluxo que se diferem no total dos valores Y, como descrito acima, são submetidos à soldagem a arco com proteção gasosa por corrente contínua, sob as seguintes condições.
[00121] Diâmetro de arame: 1,2 mm
[00122] Tipo de gás de proteção: Gás CO2 a 100%
[00123] Taxa de vazão de gás de soldagem: 25 l/min
[00124] Corrente de soldagem: 270 A
[00125] Tensão de soldagem: 29 a 32V
[00126] Taxa de soldagem: 30 cm/min
[00127] Postura de soldagem: para baixo
[00128] Tempo de soldagem: 60 segundos
[00129] Polaridade: arame+
[00130] A soldagem é realizada dentro de uma caixa de cobre para remoção de respingos sob as condições descritas acima. Os respingos gerados durante a soldagem são removidos, e o peso bruto de respingos com um diâmetro de 1,0 mm ou maior (a quantidade de geração de respingos de 1,0 mm ou maior) entre os respingos removidos é medido.
[00131] O gráfico da Figura 2 ilustra a relação entre o valor Y do arame tubular e a quantidade de geração de respingo de 1,0 mm ou mais por minuto obtida a partir do experimento descrito acima. A partir desse gráfico, verifica-se que em um caso em que o valor Y do arame tubular é 5,0% ou menos, a quantidade de geração de respingo de 1,0 mm ou mais por minuto é reduzida para 5,0 g/min ou menos. Com base nesse resultado experimental, os inventores ajustaram o valor limite superior do valor Y do arame tubular de acordo com a presente modalidade para 5,0%. No arame tubular de acordo com a presente modalidade, há a necessidade de controlar a quantidade e o tipo de fluoretos de modo que o valor Y satisfaça as condições descritas acima. Um valor limite superior preferível do valor Y é 4,0%. Em um caso de pretender reduzir ainda mais a quantidade de geração de respingo, o valor limite superior do valor Y pode ser ajustado para 3,5%, 3,0%, 2,5%, 2,0%, 1,8%, 1,6%, 1,4%, 1,2% ou 1,0%.
[00132] Não há a necessidade de limitar o valor limite inferior ao valor Y. Entretanto, visto que é necessário que o total dos valores equivalentes a F seja ajustado para 0,21% ou mais, o valor mínimo do valor Y que pode satisfazer a regulação sobre o valor equivalente a F pode ser ajustado como o valor limite inferior do valor Y. Especificamente, o valor Y é minimizado em um caso em que o total dos valores equivalentes a F é o valor mais baixo (0,21%) e os fluoretos consistem apenas em MgF2. No caso em que apenas o MgF2 está contido como os fluoretos, o requisito mínimo para MgF2 é 0,344% (=0,21/0,610). Portanto, não há a possibilidade de que o valor limite inferior para o valor Y fique abaixo de 0,344%. Portanto, o valor limite inferior do valor Y pode ser ajustado para 0,344%. Em um caso em que a quantidade de hidrogênio de difusão deve ser ainda mais reduzida, o valor limite inferior do valor Y pode ser ajustado para 0,40%, 0,60%, 0,80%, 1,00%, 1,20%, 1,40%, 1,60% ou 1,80%.
[00133] (Quantidade de CaF2: menor que 0,50% em %, em mas-sa,em relação à massa total de arame tubular)
[00134] CaF2 é fluoreto que é susceptível a aumentar particular- mente a quantidade de respingo. Os inventores verificaram que mesmo que o valor Y de fluoreto seja 5,0% ou menos, CaF2 de 0,50% ou mais gera uma grande quantidade de respingos de modo que a traba- lhabilidade de soldagem se deteriore. Um experimento em que os inventores obtiveram o conhecimento acima descrito em relação à quantidade de CaF2 será descrito. Vários arames tubulares que se diferem na quantidade de CaF2 e que têm o valor Y dentro da faixa de regulação descrita acima são submetidos à soldagem sob as mesmas condições em que o gráfico da Figura 2 é feito. Então, a quantidade de geração de respingos de 1,0 mm ou maior por minuto é obtida pelo mesmo método em que o gráfico da Figura 2 é feito. O gráfico da Figura 5 ilustra a relação entre a quantidade de CaF2 e a quantidade de geração de respingo de 1,0 mm ou mais por minuto obtida neste experimento. A partir desse gráfico, verifica-se que em um caso em que o teor de CaF2 é 0,5% ou mais, a quantidade de geração de respingo de 1,0 mm ou mais por minuto excede 5,0 g/min. Entretanto, a partir desse gráfico, verifica-se que em um caso em que o teor de CaF2 é 0,2% ou menos, a quantidade de geração de respingo de 1,0 mm ou mais por minuto se torna 3,0 g/min ou menos. Portanto, a quantidade de CaF2 no arame tubular de acordo com a presente modalidade é ajus-tada para ser menor que 0,50%. Um valor limite superior mais preferível para a quantidade de CaF2 é 0,20%. Conforme necessário, a quantidade de CaF2 pode ser ajustada para ser menor que 0,10%, menor que 0,06%, menor que 0,04%, ou menos que 0,02%.
[00135] Desde que as condições descritas acima relacionadas ao valor equivalente a F e o valor Y sejam satisfeitas, não há a necessidade de regular individualmente as quantidades de fluoretos em vez de CaF2. Entretanto, é preferível que a quantidade total de Na3AlF6 e NaF em % por unidade de massa em relação à massa total do arame seja 50% ou mais da quantidade total de fluoretos em % por unidade de massa em relação à massa total do arame. Mais adiante neste documento, a razão da quantidade total de Na3AlF6 e NaF em % por unidade de massa em relação à massa total do arame para a quantidade total de fluoretos em % por unidade de massa em relação à massa total do arame será chamada de razão de Na3AlF6+NaF.
[00136] Um experimento em que os inventores obtiveram o conhecimento acima descrito será descrito abaixo. Os inventores obtiveram a quantidade de geração de respingos de 1,0 mm ou mais por minuto realizando a soldagem de vários arames de fluxo que se diferem na razão de Na3AlF6+NaF sob as mesmas condições em que o gráfico da Figura 2 é feito, e usando o mesmo método em que o gráfico da Figura 2 é feito. O gráfico da Figura 6 ilustra a relação entre a razão de Na3AlF6+NaF e a quantidade de geração de respingos de 1,0 mm ou mais por minuto obtida nesse experimento. A partir desse gráfico, verifica-se que em um caso em que a razão de Na3AlF6+NaF é 50% ou mais, a quantidade de geração de respingo de 1,0 mm ou mais por minuto cai abaixo de 2,0 g/min. Portanto, no arame tubular de acordo com a presente modalidade, é preferível que a razão de Na3AlF6+NaF seja 50% ou mais. Conforme necessário, a razão de Na3AlF6+NaF pode ser ajustada para 60% ou mais, 80% ou mais, 90% ou mais, ou 100%. Em vez da razão de Na3AlF6+NaF, em uma expressão de cálculo de um índice de geração de respingo X, a razão da quantidade total de Na3AlF6, NaF, e MgF2 (razão de Na3AlF6+NaF+MgF2) que tem um coeficiente de 1, em % por unidade de massa em relação à massa total do arame, para a quantidade total de fluoretos em % por unidade de massa em relação à massa total do arame pode ser ajustada para 50% ou mais, 60% ou mais, 80% ou mais, 90% ou mais ou 100%.
[00137] (Tipos de óxidos: incluindo pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em óxidos de Fe, óxidos de Ba, óxidos de Na, óxidos de Ti, óxidos de Si, óxidos de Zr, óxidos de Mg, óxidos de Al, óxidos de Mn e óxidos de K, excluindo CaO)
[00138] (Valor total β de quantidades de óxidos excluindo CaO: 0,30% a 3,50% em %, em massa, em relação à massa total de arame tubular)
[00139] (Quantidade de óxidos de Ti: 0,10% a 2,50% em %, em massa, em relação à massa total de arame tubular)
[00140] O fluxo do arame tubular de acordo com a presente modalidade inclui óxidos de 0,30% a 3,50% no total. O tipo dos óxidos inclui um ou pelo menos dois dentre óxidos de Fe, óxidos de Ba, óxidos de Na, óxidos de Ti, óxidos de Si, óxidos de Zr, óxidos de Mg, óxidos de Al, óxidos de Mn e óxidos de K, excluindo CaO. Na presente modalidade, o valor total de quantidades de óxidos excluindo CaO em % em massa em relação à massa total do arame tubular é definido como "β". Na presente modalidade, pode haver casos em que "óxidos excluindo CaO" são simplesmente chamados de "óxidos".
[00141] Os óxidos excluindo CaO têm um efeito de manter favoravelmente um formato de cordão de solda. Para se obter o efeito, é necessário que o valor limite inferior de β seja ajustado para 0,30%. O valor limite inferior de β pode ser ajustado para 0,40%, 0,50% ou 0,60%. Entretanto, em um caso em que β excede 3,50%, às vezes, a tenacidade do metal de solda é degradada. O valor limite superior de β pode ser ajustado para 3,00%, 2,50%, 2,00%, 1,50%, 1,25%, 1,00%, 0,90%, 0,80% ou 0,70%.
[00142] O tipo de óxidos excluindo CaO não é particularmente limitado. Na presente modalidade, β é um teor no total que tem óxidos incluídos em um aglutinante usado para granular o fluxo, além da quantidade total de óxidos de Fe, óxidos de Ba, óxidos de Na, óxidos de Ti, óxidos de Si, óxidos de Zr, óxidos de Mg, óxidos de Al, óxidos de Mn e óxidos de K.
[00143] Os óxidos de Ti contribuem para a melhora do formato de cordão de solda. Mesmo em um caso em que a quantidade de óxidos varia de 0,30% a 3,50%, em um caso em que óxidos de Ti é menor que 0,10%, às vezes, o formato de cordão de solda se deteriora. Portanto, é necessário que o valor limite inferior da quantidade de óxidos de Ti seja ajustado para 0,10%. Para se obter um formato de cordão de solda mais favorável usando óxidos de Ti como um estabilizador de arco, o limite inferior de óxidos de Ti pode ser ajustado para 0,15%, 0,20%, 0,25%, 0,30% ou 0,40%. Entretanto, em um caso em que a quantidade de Ti excede 2,50%, às vezes, a tenacidade do metal de solda é degradada. Portanto, é necessário que o valor limite superior da quantidade de óxidos de Ti seja ajustado para 2,50%. Para melhorar ainda mais a tenacidade do metal de solda, o limite superior de óxidos de Ti pode ser ajustado para 2,20%, 1,80%, 1,40%, 0,80%, 0,70%, 0,60%, 0,50%, 0,40%, 0,35% ou 0,30%.
[00144] (Razão de α para β: 0,10 a 4,00)
[00145] No arame tubular de acordo com a presente modalidade, para ajustar a quantidade de hidrogênio de difusão em um metal de solda para menos de 1,0 ml/100 g, é necessário que a razão de α para β (ou seja, α/β) seja ajustada para 0,10 a 4,00. Em um caso em que a razão de α para β é menor que 0,10, visto que a quantidade de hidrogênio de difusão em um metal de solda não pode ser ajustada para menos de 1,0 ml/100 g, o valor limite inferior de α/β é ajustado para 0,10. Conforme necessário, o valor limite inferior de α/β pode ser ajustado para 0,20, 0,30, 0,50 ou 0,70. Em um caso em que a razão de α para β excede 4,00, visto que o fumo e escória de soldagem são ex-cessivamente gerados, a trabalhabilidade de soldagem é consideravelmente degradada. Um valor limite superior preferível para a razão de α para β é 3,80, 3,50, 3,00, 2,50, 2,00 ou 1,50.
[00146] (Valor total de quantidades de carbonatos: 0% a 3,50% em %, em massa, em relação à massa total de arame tubular)
[00147] (Tipo de carbonatos: incluindo um ou pelo menos dois selecionados a partir do grupo que consiste em MgCO3, Na2CO3, LiCO3, CaCO3, K2CO3, BaCO3, FeCO3 e MnCO3)
[00148] (Quantidade total de MgCO3, Na2CO3 e LiCO3: 0% a 3,00% em %, em massa, em relação à massa total de arame tubular)
[00149] Não é necessário que o fluxo do arame tubular de acordo com a presente modalidade inclua carbonatos. Portanto, no arame tubular de acordo com a presente modalidade, o valor limite inferior para a quantidade de carbonatos é 0%. Entretanto, os carbonatos são ionizados devido ao arco e geram gás CO2. O gás CO2 reduz a pressão parcial de hidrogênio na atmosfera de soldagem e faz com que a quantidade de hidrogênio de difusão em um metal de solda seja reduzida. Para se obter esse efeito, o fluxo do arame tubular de acordo com a presente modalidade pode incluir carbonatos. Um valor limite inferior preferível para o valor total da quantidade de carbonatos é mais de 0,30%. Para reduzir ainda mais a quantidade de hidrogênio de difusão em um metal de solda, o limite inferior da quantidade total de carbonatos pode ser ajustado para 0,50%, 0,75% ou 1,00%.
[00150] Entretanto, em um caso em que a quantidade total de carbonatos é mais de 3,50%, é provável que os cordões de solda gotejem, de modo que a trabalhabilidade de soldagem se deteriore. Para impedir o gotejamento de cordões de solda, o limite superior para a quantidade total de carbonatos pode ser ajustado para 3,00%, 2,50%, 2,00%, 1,50%, 1,00%, 0,50% ou 0,10%.
[00151] O tipo de carbonatos incluídos no fluxo do arame tubular de acordo com a presente modalidade inclui um ou pelo menos dois selecionados a partir do grupo que consiste em MgCO3, Na2CO3, LiCO3, CaCO3, K2CO3, BaCO3, FeCO3 e MnCO3. Entretanto, os carbonatos não se limitam a esse. Desde que a quantidade de carbonatos esteja dentro da faixa descrita acima, o tipo e a composição de carbonatos não são limitados.
[00152] É necessário que a quantidade total de MgCO3, Na2CO3 e LiCO3 incluída nos carbonatos descritos acima varie de 0% a 3,00%. Mesmo que a quantidade total de carbonatos varie de 0% a 3,50%, em um caso em que a quantidade total de MgCO3, Na2CO3 e LiCO3 é mais de 3,00%, é provável que os cordões de solda gotejem, de modo que a trabalhabilidade de soldagem se deteriore. Para impedir o goteja- mento de cordões de solda, o limite superior para a quantidade total de MgCO3, Na2CO3 e LiCO3 pode ser ajustado para 2,70%, 2,50% ou 2,00%. Entretanto, para reduzir ainda mais o hidrogênio no metal de solda, o limite inferior para a quantidade total de MgCO3, Na2CO3 e LiCO3 pode ser ajustado para mais de 0,30%, 0,50%, 0,75% ou 1,00%.
[00153] (CaO: 0% a 0,20% em %, em massa, em relação à massa total de arame tubular)
[00154] Há casos em que CaO está incluído no fluxo do arame tubular de acordo com a presente modalidade. Entretanto, no arame tubular de acordo com a presente modalidade, é necessário que a quantidade de CaO no fluxo seja ajustada para 0,20% ou menos. Uma vez que o CaO se transforma em CaOH, que é um composto que inclui hidrogênio, o hidrogênio de difusão em um metal de solda é aumentado, as propriedades de resistência ao trincamento a frio de um metal de solda são comprometidas. Um valor limite superior preferível para a quantidade de CaO é 0,18%, 0,10%, 0,05% ou 0,01%. Visto que é preferível que CaO não esteja incluído, o valor limite inferior para a quantidade de CaO é 0%.
[00155] (Pó de ferro: 0% a menos de 10,0% em %, em massa, em relação à massa total de arame tubular)
[00156] Como descrito acima, o fluxo do arame tubular de acordo com a presente modalidade pode incluir pó de ferro. Há casos em que o pó de ferro está contido conforme necessário para ajustar a taxa de preenchimento do fluxo no arame tubular ou para aprimorar a eficiência de soldagem. Entretanto, há casos em que o oxigênio aderido a uma camada superficial de pó de ferro faz com que o teor de oxigênio aumente em um metal de solda e faz com que a tenacidade seja degradada. Portanto, no arame tubular de acordo com a presente modalidade, é necessário que a quantidade de pó de ferro seja menor que 10,0%. Um valor limite superior preferível para a quantidade de pó de ferro é 8,0%, 6,0%, 4,0%, 2,0% ou 1,0%. Visto que é preferível que o pó de ferro não esteja incluído, no arame tubular de acordo com a presente modalidade, o valor limite inferior para a quantidade de pó de ferro é 0%. O pó de ferro e os óxidos de Fe descritos acima são diferentes um do outro. O pó de ferro consiste principalmente em Fe que não é oxidado, e os óxidos de Fe consistem principalmente em óxidos de ferro, como minério de ferro vermelho, limonita e magnetita. Ambos podem ser distinguidos usando um analisador de componente conhecido como EPMA.
[00157] O fluxo de acordo com a presente modalidade pode incluir componentes exceto os componentes descritos acima. Por exemplo, uma composição química de um metal depositado (será descrito abaixo) e um componente de liga para controlar Ceq pode estar contido no fluxo não em um estado de fluoretos, óxidos ou carbonatos (por exemplo, um estado de pó de metal ou pó de liga).
[00158] A seguir, serão descritas composições químicas do arame tubular de acordo com a presente modalidade, excluindo fluoretos, óxidos excluindo CaO, óxidos de Ti, CaO, carbonatos, e pó de ferro. Na descrição abaixo, exceto onde particularmente descrito em contrário, "%" denota "% em massa em relação à massa total do arame tubular". As composições químicas descritas abaixo podem ser incluídas em uma bainha de aço, podem estar incluídas no fluxo como pó de metal ou pó de liga como descrito acima, ou podem estar incluídas no revestimento sobre a superfície externa da bainha de aço. Fluoretos, óxidos excluindo CaO, óxidos de Ti, CaO e carbonatos são principalmente descarregados para o exterior do metal de solda como escória no momento da soldagem, e os elementos incluídos em um estado de metal ou de uma liga são principalmente dissolvidos no metal de solda. Na descrição abaixo, há casos em que "as composições químicas do arame tubular excluindo fluoretos, óxidos excluindo CaO, CaO, carbonatos e pó de ferro" são simplesmente chamados de "as composições químicas do arame tubular".
[00159] (C: 0,003% a 0,030%)
[00160] Conforme descrito acima, o teor de C da composição química do arame tubular de acordo com a presente modalidade é ajustado para 0,030% ou menos, de modo que o teor de C de um metal de solda seja reduzido e a geração de uma trinca a quente do metal de solda possa ser impedida. Portanto, o teor de C em um arame é ajustado para 0,030% ou menos. O limite superior do teor de C pode ser 0,025% ou menos ou 0,022% ou menos. Visto vez que é difícil que o teor de C em um arame seja menor que 0,003% devido a restrições na fabricação de aço quando os materiais da bainha são fabricados, o limite inferior é ajustado para o mesmo.
[00161] (Si: 0,10% a 1,50%)
[00162] Si é um elemento desoxidante e atua para reduzir o teor de oxigênio de um metal de solda, acentuar a limpeza de um metal de solda, e aprimorar a tenacidade de um metal de solda. Para se obter esse efeito, é necessário que o teor de Si da composição química do arame tubular seja ajustado para 0,10% ou mais. Conforme necessário, o valor limite inferior do teor de Si pode ser ajustado para 0,15% ou 0,20%. Entretanto, em um caso em que o teor de Si da composição química do arame tubular excede 1,50%, às vezes, a tenacidade de um metal de solda se deteriora devido a Si. Para melhorar a tenacida- de de um metal de solda, o limite superior do teor de Si da composição química do arame tubular pode ser ajustado para 0,80%, 0,70%,0,60% ou 0,50%.
[00163] (Mn: 0,50% a 3,50%)
[00164] Mn tem um efeito de impedir a geração de uma trinca a quente estreitando a faixa de uma temperatura coexistente de sólido- líquido de uma solda. Para se obter esse efeito, é necessário que o teor de Mn da composição química do arame tubular seja ajustado para 0,50% ou mais. O limite inferior do teor de Mn da composição química do arame tubular pode ser ajustado para 0,60%, 0,70%, 0,80% ou 0,90%. Entretanto, em um caso em que o teor de Mn da composição química do arame tubular excede 3,50%, a sensibilidade à fragilização intergranular aumenta devido a Mn, levando assim à preocupação com a deterioração de tenacidade de um metal de solda. Para melhorar a tenacidade de um metal de solda, o limite superior do teor de Mn pode ser limitado a 2,30%, 2,10%, 1,90%, 1,70% ou 1,50%.
[00165] (Mg: 0,10% ou menos)
[00166] O valor limite superior do teor de Mg do arame tubular de acordo com a presente modalidade é 0,10%, e é preferível que o teor de Mg seja baixo. Os inventores verificaram que mesmo que haja uma quantidade moderada de Mg no arame tubular, o Mg aumenta a quantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda.
[00167] Um experimento em que os inventores obtiveram o conhecimento acima descrito será descrito abaixo. Vários arames de fluxo que se diferem no teor de Mg são submetidos à soldagem sob as mesmas condições em que o gráfico da Figura 4 é feito. Então, a quantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda é obtida pelo mesmo método em que o gráfico da Figura 4 é feito. O gráfico da Figura 7 ilustra a relação entre o teor de Mg do arame tubular e a quantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda obtido a partir do experimento descrito acima. A partir desse gráfico, é verificado que em um caso em que o teor de Mg do arame tubular é 0,10% ou menos, a quantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda é reduzida para 1,0 ml/100 g ou menos. Com base nesse resultado experimental, é necessário que os inventores constataram que o teor de Mg da composição química do arame tubular de acordo com a presente modalidade seja 0,10% ou menos e é, de preferência, ajustado para 0,07% ou menos. Em um caso em que a quantidade de TiO2 é pequena, o efeito de aumentar a quantidade de hidrogênio de difusão devido a Mg se torna notável.
[00168] Visto que Mg não é um componente essencial, o valor limite inferior do teor de Mg da composição química do arame tubular é 0%. Entretanto, Mg tem um efeito de reduzir o oxigênio em um metal de solda e impedir a tenacidade de um metal de solda. Portanto, o teor de Mg da composição química do arame tubular pode ser ajustado para 0,05% ou mais.
[00169] (P: 0,020% ou menos)
[00170] P é um elemento de impureza, que aumenta a sensibilidade ao trincamento a quente. Portanto, é necessário que o teor de P seja reduzido o máximo possível. Em um caso em que o teor de P da composição química do arame tubular de acordo com a presente modalidade é 0,020% ou menos, a má influência de P em relação à sensibilidade ao trincamento a quente é permitida. O limite superior do teor de P da composição química do arame tubular de acordo com a presente modalidade pode ser limitado a 0,015%, 0,010%, 0,008% ou 0,006%.
[00171] (S: 0,020% ou menos)
[00172] S é um elemento de impureza, que aumenta a sensibilidade ao trincamento a quente. Portanto, é necessário que o teor de S seja reduzido o máximo possível. Em um caso em que o teor de S da composição química do arame tubular de acordo com a presente modali- dade é 0,020% ou menos, a má influência de S em relação à sensibilidade ao trincamento a quente é permitida. O limite superior do teor de S da composição química do arame tubular de acordo com a presente modalidade pode ser limitado a 0,015%, 0,010%, 0,008% ou 0,006%.
[00173] (Al: 0,001% a 0,100%)
[00174] Al é um elemento desoxidante. Similar a Si, Al tem um efeito de reduzir o teor de oxigênio em um metal de solda, acentuando a limpeza de um metal de solda, e aprimorando a tenacidade de um metal de solda. Para se obter este efeito, o teor de Al da composição química do arame tubular de acordo com a presente modalidade é ajustado para 0,001% ou mais. Entretanto, em um caso em que o teor de Al da composição química do arame tubular excede 0,100%, Al forma nitretos e óxidos, de modo que a tenacidade de um metal de solda se deteriore. Para melhorar a tenacidade de um metal de solda, o limite superior do teor de Al da composição química do arame tubular pode ser ajustado para 0,090%, 0,080%, 0,070% ou 0,060%.
[00175] (Ni: 0% a 0,50%)
[00176] Visto que Ni não é um componente essencial, o valor limite inferior do teor de Ni da composição química do arame tubular é 0%. Entretanto, visto que o Ni tem um efeito de aprimorar a tenacidade, o teor de Ni da composição química do arame tubular pode ser ajustado para 0,05% ou mais. Entretanto, visto que o Ni aumenta a sensibilidade ao trincamento a quente de um metal de solda, é necessário que o teor de Ni da composição química do arame tubular seja ajustado para 0,50% ou menos. O limite superior do teor de Ni da composição química do arame tubular pode ser ajustado para 0,40% ou 0,20%.
[00177] (V: 0% a 0,40%)
[00178] Visto que V não é um componente essencial, o valor limite inferior do teor de V da composição química do arame tubular é 0%. Entretanto, visto que o V aumenta a temperabilidade de um metal de solda, a resistência de um metal de solda pode ser aprimorada. Para se obter esse efeito, o valor limite inferior do teor de V da composição química do arame tubular pode ser ajustado para 0,01%. Entretanto, em um caso em que o teor de V da composição química do arame tubular excede 0,40%, às vezes a tenacidade de um metal de solda é degradada devido a V. Portanto, o valor limite superior do teor de V da composição química do arame tubular é ajustado para 0,40%. Conforme necessário, o valor limite superior do teor de V da composição química do arame tubular pode ser ajustado para 0,30%, 0,20%,0,10% ou 0,04%.
[00179] (Cu: 0% a 0,50%)
[00180] Visto que Cu não é um componente essencial, o valor limite inferior do teor de Cu da composição química do arame tubular é 0%. Entretanto, Cu pode aprimorar a resistência e a tenacidade de um metal de solda. Portanto, para se obter esse efeito, o teor de Cu da composição química do arame tubular pode ser ajustado para 0,10% ou mais. Cu pode estar incluído no revestimento sobre a superfície da bainha de aço do arame tubular e pode estar incluído no fluxo como um corpo único ou uma liga. O revestimento de Cu também tem um efeito de aprimorar as propriedades antiferrugem, condutividade, e resistência ao desgaste de aparas. Portanto, o teor de Cu da composição química do arame tubular é a quantidade total de Cu contido na bainha de aço e o fluxo e Cu incluídos no revestimento sobre uma superfície de arame. Entretanto, se o teor de Cu da composição química do arame tubular exceder 0,50%, às vezes, a tenacidade é degradada. Portanto, o teor de Cu da composição química do arame tubular é ajustado para 0,50% ou menos. Conforme necessário, o limite superior do teor de Cu da composição química do arame tubular pode ser ajustado para 0,40% ou 0,30%.
[00181] (Cr: 0% a 1,00%)
[00182] Visto que Cr não é um componente essencial, o valor limite inferior do teor de Cr da composição química do arame tubular é 0%. Entretanto, Cr aumenta a temperabilidade de um metal de solda. Portanto, para aprimorar a resistência de um metal de solda, o teor de Cr da composição química do arame tubular pode ser ajustado para 0,10% ou mais. Entretanto, em um caso em que o teor de Cr da composição química do arame tubular excede 1,00%, às vezes, a tenacidade de um metal de solda é degradada devido a Cu. Portanto, o valor limite superior do teor de Cr da composição química do arame tubular é ajustado para 1,00%. Conforme necessário, o valor limite superior do teor de Cr da composição química do arame tubular pode ser ajustado para 0,80%, 0,60% ou 0,40%.
[00183] (Mo: 0% a 1,00%)
[00184] Visto que Mo não é um componente essencial, o valor limite inferior do teor de Mo da composição química do arame tubular é 0%. Entretanto, Mo aumenta a temperabilidade de um metal de solda. Portanto, para aprimorar a resistência de um metal de solda, o teor de Mo da composição química do arame tubular pode ser ajustado para 0,05% ou mais. Entretanto, em um caso em que o teor de Mo da composição química do arame tubular excede 1,00%, às vezes a tenacidade de um metal de solda é degradada devido a Mo, de modo que o valor limite superior do teor de V da composição química do arame tubular seja ajustado para 1,00%. Conforme necessário, o valor limite superior do teor de Mo da composição química do arame tubular pode ser ajustado para 0,70%, 0,60%, 0,40% ou 0,20%.
[00185] (Ti: 0% a 0,300%)
[00186] Visto que Ti não é um componente essencial, o valor limite inferior do teor de Ti da composição química do arame tubular é 0%. Entretanto, similar a Al, Ti também é um elemento desoxidante e tem um efeito de reduzir o teor de oxigênio em um metal de solda. Além disso, Ti também tem um efeito de fixar um N soluto de um metal de solda e aliviar a má influência do soluto N em relação à tenacidade. Portanto, o teor de Ti da composição química do arame tubular pode ser ajustado para 0,010% ou mais. Entretanto, em um caso em que o teor de Ti da composição química do arame tubular excede 0,300%, uma possibilidade de deterioração de tenacidade causada por óxidos grossos formados na mesma ou deterioração de tenacidade devido ao reforço de precipitação excessiva que ocorre em um metal de solda aumenta. Portanto, o valor limite superior do teor de Ti da composição química do arame tubular é ajustado para 0,300%. Conforme necessário, o valor limite superior do teor de Ti da composição química do arame tubular pode ser ajustado para 0,100%, 0,050%, 0,030% ou 0,020%.
[00187] (Nb: 0% a 0,100%)
[00188] Visto que Nb não é um componente essencial, o valor limite inferior do teor de Nb da composição química do arame tubular é 0%. Entretanto, Nb tem um efeito de aprimorar a resistência de um metal de solda por meio de um soluto. Portanto, o teor de Nb da composição química do arame tubular pode ser ajustado para 0,010% ou mais. Entretanto, em um caso em que o teor de Nb da composição química do arame tubular excede 0,100%, Nb forma precipitados grossos em um metal de solda, de modo que a tenacidade de um metal de solda se deteriore. Portanto, o valor limite superior do teor de Nb da composição química do arame tubular é ajustado para 0,100%. Conforme ne-cessário, o valor limite superior do teor de Nb da composição química do arame tubular pode ser ajustado para 0,080%, 0,050%, 0,030% ou 0,020%.
[00189] (B: 0% a 0,0100%)
[00190] Visto que B não é um componente essencial, o valor limite inferior do teor de B da composição química do arame tubular é 0%. Entretanto, B em uma quantidade adequada contida em um metal de solda é ligada com o soluto N e forma BN, reduzindo assim a má influência do soluto N em relação à tenacidade. Além disso, B também tem um efeito de aumentar a temperabilidade de um metal de solda e contribuir para o aprimoramento de resistência de um metal de solda. Portanto, o teor de B da composição química do arame tubular pode ser ajustado para 0,0010% ou mais. Entretanto, em um caso em que o teor de B da composição química do arame tubular é mais de 0,0100%, o teor de B em um metal de solda se torna excessivo e for-ma BN grosso e um composto B como Fe23 (C, B) 6, de modo que a tenacidade de um metal de solda se deteriore ao contrário. Portanto, o valor limite superior do teor de B da composição química do arame tubular é ajustado para 0,0100%. Conforme necessário, o valor limite superior do teor de B da composição química do arame tubular pode ser ajustado para 0,0080%, 0,0060%, 0,0040% ou 0,0020%.
[00191] (Bi: 0% a 0,0100%)
[00192] Visto que Bi não é um componente essencial, o valor limite inferior do teor de Bi da composição química do arame tubular é 0%. Entretanto, Bi é um elemento que melhora as propriedades de esfolia- ção de escória. Portanto, o teor de Bi da composição química do arame tubular pode ser ajustado para 0,0010% ou mais. Em um caso em que o teor de Bi da composição química do arame tubular excede 0,0100%, é provável que uma trinca por solidificação seja gerada em um metal de solda. Consequentemente, o valor limite superior do teor de Bi da composição química do arame tubular é 0,0100%. O valor limite superior do teor de Bi da composição química do arame tubular é, de preferência, 0,0080%.
[00193] (Ca: 0% a 0,50%)
[00194] (REM: 0% a 0,0100%)
[00195] Visto que Ca e REM não são componentes essenciais, os valores limite inferior do teor de Ca e do teor de REM da composição química do arame tubular são 0%. Entretanto, tanto Ca como REM atuam para mudar a estrutura de sulfetos em um metal de solda e para refinar o tamanho de sulfetos e óxidos, aprimorando assim a ductilida- de e a tenacidade de um metal de solda. Portanto, o teor de Ca da composição química do arame tubular pode ser ajustado para 0,002% ou mais, e o teor de REM da composição química do arame tubular pode ser ajustado para 0,0002% ou mais. Entretanto, em um caso em que o teor de Ca e o teor de REM da composição química do arame tubular são excessivos, os sulfetos e óxidos são engrossados, e a duc- tilidade e tenacidade de um metal de solda se deterioram. Portanto, o valor limite superior do teor de Ca da composição química do arame tubular é 0,50%, e um valor limite superior preferível é 0,40% ou 0,30%. O valor limite superior do teor de REM da composição química do arame tubular é 0,0100%, e um valor limite superior preferível é 0,0080% ou 0,0050%.
[00196] Anteriormente neste documento, foram descritas as razões para limitação relacionada à quantidade de cada um dos elementos incluídos na composição química do arame tubular de acordo com a presente modalidade. Outros componentes restantes são Fe e impurezas. O componente de Fe inclui Fe na bainha de aço, Fe no pó de liga incluído no fluxo, e similares. As impurezas denotam componentes que são incorporados na bainha de aço, e pó de liga e similares no fluxo, e são permitidas dentro de uma faixa que não exerce má influência sobre o arame tubular de acordo com a presente modalidade.
[00197] (Ceq: 0,10 a 0,44%)
[00198] É necessário que a composição química do arame tubular de acordo com a presente modalidade seja controlada de modo que Ceq esteja dentro de 0,10% a 0,44%. Ceq é um índice (equivalente a carbono) calculado pela seguinte expressão indicando temperabilida- de.Ceq=[C]+[Si]/24+[Mn]/6+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/14
[00199] Na expressão descrita acima, os símbolos de elementos entre colchetes indicam, em % em massa em relação à massa total do arame tubular, as quantidades do elemento correspondentes a cada um dos símbolos de elementos incluídos na composição química do arame tubular excluindo os fluoretos, óxidos excluindo CaO, carbonatos e pó de ferro. A quantidade do elemento não incluído na composição química do arame tubular é considerada como 0%. Ou seja, Ceq calculado a partir da composição química do arame tubular da presente modalidade (Ceq do arame tubular) é calculado sem considerar as quantidades dos elementos incluídos no arame tubular em um estado de fluoretos, óxidos excluindo CaO, CaO ou carbonatos. Visto que os elementos incluídos no arame tubular em um estado de fluoretos, óxidos excluindo CaO, CaO, ou carbonatos são descarregados para fora de um metal de solda como escória no momento de soldagem, a tem- perabilidade de um metal de solda não é influenciada.
[00200] Ceq do arame tubular influencia a temperabilidade de um metal de solda. Em um caso em que Ceq é alto, um metal de solda é endurecido de modo que a resistência à tração do metal de solda seja aprimorada, enquanto a tenacidade e propriedades de resistência ao trincamento a quente de um metal de solda são degradadas. No arame tubular de acordo com a presente modalidade, é necessário que a composição química excluindo fluoretos, óxidos excluindo CaO, CaO, carbonatos, e pó de ferro seja controlada de modo que Ceq varie de 0,10% a 0,44%. Em um caso em que Ceq é menos de 0,10%, a resistência à tração de um metal de solda se torna insuficiente. Para aumentar a resistência de um metal de solda, o valor limite inferior de Ceq pode ser ajustado para 0,15%, 0,20% ou 0,25%. Entretanto, em um caso em que Ceq excede 0,44%, a tenacidade de um metal de solda e as propriedades de resistência ao trincamento a quente se tornam insuficientes. Para impedir a deterioração de tenacidade e as propriedades de trincamento a frio, o valor limite superior de Ceq pode ser ajustado para 0,42%, 0,38%, 0,36%, 0,32% ou 0,30%.
[00201] Além disso, os inventores verificaram a razão pela qual é preferível que a composição química do arame tubular, de acordo com a presente modalidade, satisfaça a seguinte expressão.
[00202] ([Mg]+10x[Al])^0,45
[00203] [Mg] e [Al] indicam, em % por unidade de massa em relação à massa total do arame tubular, os conteúdos de cada Mg e Al incluídos na composição química do arame tubular excluindo fluoretos, óxidos excluindo CaO e carbonatos. Os inventores verificaram que há uma relação entre as quantidades de Mg e Al incluídas na composição química do arame tubular e a quantidade de hidrogênio de difusão em um metal de solda e, particularmente, controlando "[Mg] +10 x [Al]" no caso de uma atmosfera de soldagem de alta temperatura e alta umidade contribuir para a redução da quantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda. Além disso, os inventores constataram que há uma relação linear favorável, conforme ilustrado na Figura 8, entre "[Mg]+10x[Al]" e a quantidade de hidrogênio de difusão realizando a análise de regressão múltipla da quantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda obtido a partir de vários arames tubulares que se diferem no teor de Mg e no teor de Al.
[00204] Um experimento em que os inventores obtiveram o conhecimento acima descrito será descrito abaixo. Os vários arames de fluxo que se diferem em "[Mg]+10x[Al]" conforme descrito acima são submetidos à soldagem sob as seguintes condições, e a quantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda obtida através da soldagem é medida pelo mesmo método em que o gráfico da Figura 4 é feito.
[00205] Tipo de gás de proteção: CO2 a 100%
[00206] Corrente de soldagem: 270 A
[00207] Temperatura de ambiente de soldagem: 35°C
[00208] Umidade de ambiente de soldagem: 80%
[00209] O gráfico da Figura 8 ilustra a relação entre "[Mg]+10x[Al]" e a quantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda obtido a partir do experimento descrito acima. A partir desse gráfico, verifica-se que em um caso em que "[Mg]+10x[Al]" é 0,45% ou menos, mesmo que o ambiente de soldagem seja um ambiente de alta temperatura e alta umidade, a quantidade de hidrogênio de difusão é reduzida ainda mais. Com base nesse resultado experimental, os inventores verificaram que a razão pela qual é preferível que a composição química do arame de acordo com a presente modalidade seja controlada de modo que "[Mg]+10x[Al]" se torne 0,45% ou menos, 0,40% ou menos e, com mais preferência, se torne 0,38% ou menos, ou 0,35% ou menos. Em um caso em que a soldagem é realizada em um ambiente de alta temperatura e alta umidade, é provável que a quantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda aumente. Consequentemente, essa ca-racterística exibe um efeito notável como a melhora de soldabilidade em um ambiente de alta temperatura e alta umidade. Entretanto, mesmo que "[Mg]+10x[Al]" exceda 0,45%, desde que o teor de Mg e o teor de Al estejam dentro das faixas de valor numérico descritas acima, as características do arame tubular de acordo com a presente modalidade não são comprometidas.
[00210] Subsequentemente, será descrito o formato do arame tubular de acordo com a presente modalidade.
[00211] Em geral, os arames tubulares são distinguidos entre arames que têm um formato em que uma junta de uma bainha de aço é soldada de modo que não haja abertura em formato de fenda (um formato inteiriço) como ilustrado na Figura 9A, e arames que têm um formato no qual uma junta de uma bainha de aço não é soldada de modo que uma abertura em formato de fenda 1 seja incluída como ilustrado nas Figuras 9B e 9C. No arame tubular de acordo com a presente modalidade, qualquer um dos formatos pode ser empregado. Entretanto, para impedir que uma trinca a frio de um metal de solda seja gerada, é preferível que uma bainha de aço não tenha abertura em formato de fenda.
[00212] O hidrogênio que invade uma solda no momento da soldagem é difundido em um metal de solda e um material que será soldado é empilhado em uma zona de concentração de tensão, causando assim uma trinca a frio. Há várias fontes de suprimento de hidrogênio. Em um caso em que a soldagem é realizada em um estado em que a limpeza da solda e as condições de uma proteção gasosa são estritamente gerenciadas, a umidade (H2O) incluída em um arame se torna uma fonte principal de suprimento de hidrogênio, e a quantidade dessa umidade influencia fortemente o hidrogênio de difusão da junta soldada.
[00213] Portanto, é desejável que a costura de uma bainha de aço seja removida para impedir que a umidade no ar invada o interior de um fluxo através da bainha de aço antes de o arame ser usado após o arame ser fabricado.
[00214] Em um caso em que uma bainha de aço tem uma costura e tem um longo período de tempo antes que o arame seja usado após o arame ser fabricado, a fim de impedir que uma fonte de suprimento de hidrogênio, como umidade, invada o interior do arame tubular, é desejável tomar contramedidas para impedir a invasão das fontes de hidrogênio, visto que o arame tubular é totalmente embalado a vácuo, o arame tubular é retido dentro de um recipiente de modo que o arame tubular possa ser mantido em um estado seco, ou uma abertura na bainha de aço do arame tubular é preenchida por um método como a brasagem.
[00215] O diâmetro do arame tubular de acordo com a presente modalidade não é particularmente regulado. Por exemplo, o diâmetro varia de Φ1,0 a Φ2,0 mm. Em geral, o diâmetro de um arame tubular varia de Φ1,2 a Φ1,6 mm. A taxa de preenchimento do arame tubular de acordo com a presente modalidade não é particularmente limitada desde que as condições descritas acima sejam satisfeitas. Entretanto, é preferível que o valor limite inferior da taxa de preenchimento seja ajustada para 10% ou 12%. Além disso, é preferível que o valor limite superior da taxa de preenchimento seja ajustada para 20% ou 17%.
[00216] O arame tubular de acordo com a presente modalidade pode incluir, também, um lubrificante que reveste a superfície de arame. O óleo lubrificante que reveste a superfície do arame tem um efeito de aprimorar a capacidade de alimentação de um arame no momento da soldagem. Vários tipos podem ser usados como lubrificante para um arame de soldagem. Entretanto, a fim de evitar uma trinca a frio de um metal de solda, é preferível usar óleo de perfluoropoliéter (PFPE), inclusive sem hidrogênio. Além disso, conforme descrito acima, o arame tubular de acordo com a presente modalidade pode incluir adicionalmente o revestimento formado sobre a superfície do arame. Nesse caso, a superfície de revestimento é revestida com o lubrificante.
[00217] O teor de hidrogênio incluído no arame tubular de acordo com a presente modalidade não é particularmente regulado. A razão é que o conteúdo de hidrogênio no arame tubular flutua antes de estar em uso após o arame ser fabricado. Entretanto, em um estágio imediatamente após a fabricação, é preferível que o teor de hidrogênio seja de 12 ppm ou menos em relação à massa total do arame tubular. Há a preocupação de que o teor de hidrogênio no arame tubular possa aumentar devido à umidade que invade o interior do arame tubular enquanto o arame tubular é retido. Portanto, em um caso de um longo período de tempo antes de o arame ser usado após o arame ser fabricado, é desejável que a invasão de umidade seja impedida pela maneira descrita acima.
[00218] A seguir, será descrito um método de fabricação do arame tubular de acordo com a presente modalidade. O arame tubular de acordo com a presente modalidade pode ser fabricado por um método de fabricação comum de um arame tubular. Mais adiante neste documento, será descrito um exemplo do método de fabricação.
[00219] Um método de fabricação de um arame tubular que tem um formato inteiriço inclui uma etapa de preparar um fluxo, uma etapa de obter um tubo aberto em formato de U realizando a conformação usando um cilindro de conformação enquanto alimenta uma tira de aço em uma direção longitudinal, uma etapa de suprimento do fluxo para o interior do tubo aberto através de uma porção de abertura do tubo aberto, uma etapa de obtenção de um tubo sem costura realizando soldagem em contiguidade de porções de extremidade do tubo aberto, uma etapa de obtenção de um arame tubular com um tubo aberto com um diâmetro de arame predeterminado, realizando o estiramento de arame do tubo sem costura, e uma etapa de recozimento do arame tubular no meio ou após a conclusão da etapa de estiramento de ara- me.O fluxo é preparado de modo que a quantidade de fluoretos, a composição química, o teor de óxido excluindo CaO, o teor de CaO, o teor de carbonato e similares do arame tubular estejam dentro da faixa predeterminada como descrito acima. Deve-se notar que a taxa de preenchimento do fluxo, que é determinada com base na largura e na espessura da tira de aço como um material da bainha de aço, e a quantidade de preenchimento do fluxo, também influencia a quantida-de de fluoretos do arame tubular, o teor de óxido excluindo CaO, o teor de CaO, o teor de carbonato, a composição química e similares. A soldagem de fixação é realizada através de soldagem por resistência elé- trica, soldagem a laser, soldagem TIG ou similares. Além disso, no meio da etapa de estiramento de arame ou após a conclusão da etapa de estiramento de arame, para remover a umidade no arame tubular, o arame tubular é recozido. Em um caso em que o teor de hidrogênio do arame tubular é ajustado para 12 ppm ou menos, é necessário que a temperatura de recozimento seja ajustada para a faixa de 650°C a 900°C e o tempo de recozimento é ajustado para quatro horas ou mais.
[00220] O método de fabricação de um arame tubular que tem uma abertura em formato de fenda é o mesmo método de fabricação de um arame tubular que tem um formato inteiriço em vez do ponto que tem uma etapa de obtenção de um tubo com uma abertura em formato de fenda formando o tubo aberto e fazendo com que as porções de extremidade do tubo aberto se encostem, em vez da etapa de obtenção do tubo sem costura realizando a soldagem em contiguidade das porções de extremidade do tubo aberto. O método de fabricação de um arame tubular que tem uma abertura em formato de fenda pode incluir, também, uma etapa de calafetar as porções de extremidade fixadas do tubo aberto. No método de fabricação de um arame tubular que tem uma abertura em formato de fenda, um tubo que tem uma abertura em formato de fenda é submetido ao estiramento de arame.
[00221] As Figuras 9A a 9C são fotografias de uma seção cortada de um arame. Mais especificamente, a Figura 9A é uma fotografia de uma seção cortada de um arame produzido realizando a soldagem em que as superfícies de borda ficam em posição limítrofe, a Figura 9B é uma fotografia de uma seção cortada de um arame produzido fazendo com que as superfícies de borda fiquem em posição limítrofe, e a Figura 9C é uma fotografia de uma seção cortada de um arame produzido fazendo com que as superfícies de borda fiquem em posição limítrofe. Na seção cortada da Figura 9A, um traço de soldagem é observado por polimento e desbaste da seção cortada. Entretanto, o traço de soldagem não pode ser verificado sem polimento e desbaste. Portanto, às vezes um arame que não tem uma abertura em formato de fenda fazendo com que as superfícies de bordas se encostem umas às outras e realizando a soldagem, é chamado de um arame sem costura. Por exemplo, "New Edition, Introduction of Technology of Welding and Joining" (2008) publicado por Japan Welding Society, Sanpo Publications Incorporated, p.111 revela que os arames tubulares são submetidos à soldagem em contiguidade e não têm uma abertura em formato de fenda são chamados de arames do tipo sem costura.
[00222] É possível obter um arame que não tenha uma abertura em formato de fenda, realizando a brasagem após as superfícies de borda encostarem-se uma à outra, como ilustrado na Figura 9B, ou após as superfícies de borda serem calafetadas como ilustrado na Figura 9C. Além disso, nas Figuras 9B e 9C, um arame não submetido à brasa- gem sem alteração torna-se um arame com uma abertura em formato de fenda.
[00223] O arame tubular da presente modalidade descrito acima pode ser aplicado à soldagem de materiais de aço de qualquer tipo e é particularmente adequado para ser usado na soldagem a arco com proteção gasosa de um aço resistente ao desgaste, um aço fundido de alta liga, e similares dentro da classe HB450 a HB600. É possível obter um metal de solda com a quantidade de hidrogênio de difusão de 1,0 ml/100 g ou menor realizando a soldagem com o uso do arame tubular da presente modalidade, e a geração de uma trinca a frio de um metal de solda é impedida. Mesmo em um caso em que um material de aço de alto teor de carbono que tem alta sensibilidade ao trin- camento a frio é submetido à soldagem a arco, uma trinca a frio pode ser impedida sem preaquecimento ou a uma baixa temperatura de preaquecimento no arame tubular de acordo com a presente modali- dade.
[00224] Aqui, a quantidade de hidrogênio de difusão da presente modalidade é a quantidade de hidrogênio de difusão medida pelo método de acordo com JIS Z 3118: 2007 "o método de medição do teor de hidrogênio de uma solda de aço". Além disso, Pcm (%) de um material de aço indica um valor calculado pela seguinte expressão.Pcm=(C)+(Si)/30+(Mn)/20+(Cu)/20+(Ni)/60+(Cr)/20+(Mo)/ 15+(V)/10+5x(B)
[00225] Os elementos entre parênteses incluídos na expressão acima indicam, cada um, a quantidade (% em massa) de cada elemento incluído em um material de aço. A quantidade do elemento que não está contido no material de aço é considerada como 0 %, em massa.
[00226] A seguir, será descrito um método de fabricação de uma junta soldada de acordo com a presente modalidade.
[00227] (Método de fabricação de junta soldada: usando arame tubular de acordo com a presente modalidade)
[00228] O método de fabricação de uma junta soldada de acordo com a presente modalidade inclui uma etapa de realizar a soldagem a arco com proteção gasosa de um material de aço usando o arame tubular de acordo com a presente modalidade descrita acima. No método de fabricação de uma junta soldada de acordo com a presente modalidade, o tipo do material de aço (material que será soldado) não é particularmente limitado. Visto que o método de fabricação de uma junta soldada de acordo com a presente modalidade usa o arame de soldagem de acordo com a presente modalidade em que uma trinca a frio pode ser impedida, é possível impedir a geração de uma trinca a frio enquanto o preaquecimento é omitido ou a temperatura de prea- quecimento é reduzida. Além disso, visto que o método de fabricação de uma junta soldada de acordo com a presente modalidade usa o arame de soldagem de acordo com a presente modalidade com um baixo teor de C, é possível impedir que uma trinca a quente seja gerada. O método de fabricação de uma junta soldada de acordo com a presente modalidade pode obter um metal de solda com características mecânicas favoráveis usando o arame de soldagem de acordo com a presente modalidade em que Ceq e o teor de oxigênio são, de preferência, controlados.
[00229] Entretanto, em um caso de usar, como um material que será soldado, uma chapa de aço de alto teor de carbono como um aço resistente ao desgaste e um aço fundido de alta liga dentro da classe HB450 a HB600 com o qual é difícil realizar, de preferência, a soldagem em um caso em que um arame tubular comum é usado, a junta soldada de acordo com a presente modalidade pode exibir particularmente dominância sobre as tecnologias na técnica relacionada. Por exemplo, uma chapa de aço de alto teor de carbono é uma chapa de aço que tem um teor de C que varia de 0,20% a 0,55%. Além disso, em um caso de usar, como um material que será soldado, uma chapa de aço de alto teor de carbono em que CEN varia de 0,20 a 0,85% e a espessura da chapa varia de 12 mm a 100 mm, e com a qual é difícil realizar, de preferência, a soldagem em um caso em que um arame tubular comum é usado, a junta soldada de acordo com a presente modalidade pode exibir ainda mais dominância sobre as tecnologias na técnica relacionada. CEN é um índice usado para estimar a temperatura de preaquecimento calculada usando a seguinte expressão.CEN=[C]+(0,75+0,25xTANH(20x([C]-0,12)))x([SI]/24+[Mn]Z6+[Cu]/15+[Ni]/20+([Cr]+[Mo]+[Nb]+[V])/5+5x[B])
[00230] Na expressão acima, os símbolos de elemento entre colchetes IndIcam, cada um, a quantIdade (% em massa) de um elemento correspondente a cada um dos símbolos de elementos Incluídos no materIal de aço. A quantIdade do elemento que não está contIdo é consIderada como zero. A expressão acIma para calcular CEN é uma expressão revelada em Collection of Welding 10. "Welding of Ferrous Material" Sanpo Publications Incorporated (1999), P.163.
[00231] Tais chapas de aço de alto teor de carbono são amplamente usadas em locais que exigem resistência ao desgaste em equipamento para engenharia civil e trabalho de construção. Por exemplo, uma composição química de uma chapa de aço de alto teor de carbono preferível para o método de fabricação de uma junta soldada de acordo com a presente modalidade contém C: 0,20% a 0,55%, Si: 0,10 a 0,55%, Mn: 0,2 a 2,0%, Al: 0,01 a 0,10%, P: 0,02% ou menos, S: 0,015% ou menos, Cu: 0% a 0,5%, Cr: 0,1 a 1,2%, Mo: 0 a 0,6%, Nb: 0 a 0,05%, e B: 0 a 0,0050%, enquanto o restante inclui ferro e impurezas.
[00232] No método de fabricação de uma junta soldada de acordo com a presente modalidade, as condições de soldagem não são particularmente limitadas e podem ser adequadamente selecionadas de acordo com o tipo e o formato de um material que será soldado, o ambiente de soldagem, e similares.
[00233] Em um exemplo preferível do método de fabricação de uma junta soldada de acordo com a presente modalidade, a chapa de aço de alto teor de carbono descrita acima é usada como um material original. O método inclui uma etapa de ajustar duas chapas de material original em posições de soldagem de modo que uma ranhura seja formada entre as mesmas, e uma etapa de realizar a soldagem a arco com proteção gasosa usando o arame de soldagem tubular de acordo com a presente modalidade e gerar um metal de solda entre os materiais originais. No método de fabricação de uma junta soldada de acordo com a presente modalidade, as condições de preaquecimento para impedir uma trinca a frio da junta soldada não são particularmente limitadas. Entretanto, para aprimorar a trabalhabilidade, é preferível que o preaquecimento não seja realizado após a soldagem. Por exemplo, em um caso em que a soldagem a arco com proteção gasosa é realizada de acordo com o método de fabricação de uma junta soldada de acordo com a presente modalidade em relação a uma chapa de aço cuja espessura de chapa varia de 12 a 100 mm, o teor de C varia de 0,20% a 0,55% em %, em massa, e o CEN varia de 0,20% a 0,70%, ou uma chapa de aço cuja espessura de chapa varia de 12 a 20 mm, o teor de C varia de 0,20% a 0,55% em %, em massa, e o CEN varia de mais de 0,70% a 0,85%, se a temperatura da chapa de aço for mais baixa que 10°C, o preaquecimento pode ser realizado de modo que a temperatura da chapa de aço se torne 10°C ou mais, e se a temperatura da chapa de aço for 10°C ou mais, o preaquecimento não é necessário. Por exemplo, em um caso em que a soldagem a arco com proteção gasosa é realizada de acordo com o método de fabricação de uma junta soldada de acordo com a presente modalidade em relação a uma chapa de aço cuja espessura de chapa varia de mais de 20 mm a 50 mm, o teor de C varia de 0,20% a 0,55% em %, em massa, e o CEN varia de mais de 0,70% a 0,85%, o preaquecimento pode ser realizado de modo que a temperatura da chapa de aço se torne 100°C ou mais. Visto que o método de fabricação de uma junta soldada de acordo com a presente modalidade usa um arame tubular em que as propriedades de resistência ao trincamento a frio de um metal de solda po-dem ser suficientemente aprimoradas, mesmo em um caso em que um aço resistente ao desgaste, um aço fundido de alta liga, e similares dentro da classe HB450 a HB600 são usados como um material que será soldado, é possível aprimorar ainda mais a trabalhabilidade da soldagem omitindo o preaquecimento ou diminuindo a temperatura de preaquecimento.
[00234] O método para a soldagem a arco com proteção gasosa não é particularmente limitado, e é possível empregar um método que é geralmente usado. O tipo do gás de proteção também não é particularmente limitado. O método de fabricação de uma junta soldada de acordo com a presente modalidade pode exibir excelente trabalhabili- dade de soldagem independentemente do tipo do gás de proteção e pode obter assim uma junta soldada com alta resistência e alta tenacidade. Entretanto, é preferível usar um gás de ácido carbônico em 100 % em volume que é usado, em geral, um gás misturado de Ar e CO2 que varia de 3 a 30 % em volume, ou similares, como o gás de proteção do método de fabricação de uma junta soldada de acordo com a presente modalidade. Além disso, o gás de proteção durante a soldagem usando o arame tubular de acordo com a presente modalidade pode incluir gás O2 de 5 % em volume ou menos. Uma vez que esses gases são econômicos, é vantajoso realizar a soldagem usando esses gases em termos de aplicabilidade industrial. Em geral, quando esses gases forem usados em combinação com um arame tubular incluindo óxidos de Ti, uma grande quantidade de respingos é gerada, de modo que a trabalhabilidade da soldagem se deteriore. Entretanto, visto que o método de fabricação de uma junta soldada de acordo com a presente modalidade usa o arame tubular de acordo com a presente modalidade em que a quantidade de respingo pode ser suficientemente controlada, mesmo em um caso em que esses gases são usados como o gás de proteção, é possível exibir uma trabalhabilidade de soldagem favorável. Além disso, em relação às condições de soldagem como uma corrente e uma tensão, as condições geralmente usadas podem ser empregadas.
[00235] A seguir, será descrita a junta soldada de acordo com apresente modalidade.
[00236] A junta soldada de acordo com a presente modalidade éobtida pelo método de soldagem de acordo com a presente modalidade descrito acima. Visto que a junta soldada de acordo com a presente modalidade é fabricada usando o arame de soldagem de acordo com a presente modalidade em que Ceq, o teor de oxigênio, e as quantida- des de um agente de formação de escória são, de preferência, controlados, é possível fornecer um metal de solda com alta resistência e alta tenacidade, a quantidade de hidrogênio de difusão 1,0 ml/100 g ou menos, e um formato de cordão favorável. A quantidade de hidrogênio de difusão é medida pelo método de cromatografia gasosa de acordo com JIS Z 3118 (método de medição de teor de hidrogênio na solda de aço, 2007).
[00237] A resistência à tração de um metal depositado da junta soldada de acordo com a presente modalidade (principalmente, um metal formado do arame tubular de acordo com a presente modalidade após a fusão e solidificação) é aproximadamente 490 MPa ou mais. Além disso, para impedir uma trinca a quente, é preferível que a resistência à tração do metal depositado seja ajustada para 1.180 MPa ou menos. O material original da junta soldada de acordo com a presente modalidade não é particularmente limitado.
[00238] O formato de uma junta soldada que será fabricada é determinado de acordo com o propósito e similares e não é particularmente limitado. A junta soldada pode ser aplicada a juntas soldadas formando uma ranhura, como juntas de fixação, juntas de canto e juntas em T comuns. Portanto, o formato de uma chapa de aço que será soldada precisa ter apenas pelo menos uma parte em formato de chapa para formar uma junta soldada, de modo que sua totalidade não precise ter um formato de chapa. Por exemplo, a chapa de aço inclui chapas conformadas. Além disso, a junta soldada não se limita àquela constituída de chapas de aço separadas e pode ser uma junta soldada de fixação de uma chapa de chapa de aço formada em um formato predeterminado como um formato de tubo.
[00239] O arame tubular de acordo com outro aspecto da presente invenção inclui a bainha de aço e o fluxo que preenche a parte interna da bainha de aço. A quantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda obtida usando o arame tubular e realizando a soldagem a arco com proteção gasosa por corrente contínua sob as condições reguladas por JIS Z 3118 é 1,0 ml/100 g ou menos. O peso por tempo de soldagem de um respingo, que tem um diâmetro de 1,0 mm ou mais e é gerado quando a soldagem a arco com proteção contra corrente contínua for realizada usando o arame tubular sob as condições em que o valor de corrente é 270 A, o valor de tensão varia de 29 a 32 V, a taxa de soldagem é 30 cm/min, o tipo do gás protetor é gás CO2 a 100%, e a taxa de vazão do gás protetor é 25 L/min, é 5,0 g/min ou menor. O arame tubular de acordo com outro aspecto da presente invenção inclui a bainha de aço e o fluxo que preenche a parte interna da bainha de aço. O arame tubular inclui, em % em massa em relação à massa total, a quantidade de óxidos de Ti que varia de 0,10% a 2,50% e Ni que varia de 0% a 0,5%. A quantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda, que é obtida usando o arame tubular e realizando a soldagem a arco com proteção gasosa por corrente contínua sob as condições reguladas por JIS Z 3118, é 1,0 ml/100 g ou menos. O peso por tempo de soldagem de um respingo, que tem um diâmetro de 1,0 mm ou mais e é gerado quando a soldagem a arco com proteção contra corrente contínua for realizada usando o arame tubular enquanto a polaridade de arame é positiva, o valor de corrente é 270 A, o valor de tensão varia de 29 a 32 V, a taxa de soldagem é 30 cm/min, o tipo do gás protetor é gás CO2 a 100%, e a taxa de vazão do gás protetor é 25 L/min, é 5,0 g/min ou menor. Visto que a influência da polaridade do arame sobre a quantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda e a quantidade de geração de respingos é pequena a um grau que pode ser ignorado, a polaridade pode ser positiva e negativa. Entretanto, é preferível que a polaridade seja positiva. Por exemplo, em um caso em que a soldagem a arco com proteção gasosa por corrente contínua é realizada usando o arame tubular de acordo com a presente modalidade sob as condições em que o lado de arame é positivo, a postura está para baixo, o valor de corrente é 280 A, o valor de tensão é 30 V, a taxa de soldagem é 30 cm/min, o tipo de gás de proteção é gás CO2 a 100%, e a taxa de vazão do gás de proteção é 25 L/min, a quantidade de hidrogênio de difusão de um metal de solda pode ser confiavelmente ajustada para 1,0 ml/100 g ou menos. O arame tubular de acordo com a presente modalidade pode obter uma solda com excelentes propriedades de resistência ao trin- camento a frio, de modo que a quantidade de geração de respingo durante a soldagem possa ser consideravelmente reduzida. Particularmente, em um caso em que o arame tubular de acordo com a presente modalidade é aplicado a um aço de alto teor de carbono como um aço resistente ao desgaste e um aço fundido de alta liga dentro da classe HB450 a HB600, o trabalho de preaquecimento para impedir uma trinca a frio pode ser omitido ou a temperatura de preaquecimento durante o trabalho de preaquecimento pode ser reduzida, e ainda em um caso em que o gás de proteção é gás CO2 a 100%, a quantidade de geração de respingos pode ser impedida.
EXEMPLOS
[00240] A seguir, serão descritos Exemplos da presente invenção. Entretanto, as condições nos Exemplos são exemplos meramente condicionais empregados para verificar a viabilidade e os efeitos da presente invenção. A presente invenção não se limita aos exemplos condicionais. A presente invenção pode empregar várias condições desde que as condições não se afastem do fundamento da presente invenção e os objetivos da presente invenção sejam atingidos.
[00241] As chapas de aço 1 a 6 tendo o componente (restante de Fe e impurezas) mostradas na Tabela 1 foram usadas como materiais que serão soldados (materiais originais). Além disso, durante a soldagem, uma tira de suporte e o material original eram as mesmas chapas de aço.
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[00242] Uma tira de aço foi formada em um tubo aberto por meio de um cilindro de conformação enquanto é alimentado na direção longitudinal. Um fluxo foi fornecido através de uma porção de abertura do tubo aberto no meio da conformação. As superfícies de borda voltadas uma para a outra na porção de abertura foram induzidas a se encostarem uma à outra. A abertura em formato de fenda foi soldada e um tubo que não tem abertura em formato de fenda foi obtido. O recozimen- to foi aplicado no meio do trabalho de estiramento de arame para o arame fabricado. Então os arames tubulares tendo um diâmetro de arame final de 01,2 mm foram testados. Além disso, alguns foram feitos em tubos com uma abertura em formato de fenda, ou seja, a fenda em formato de fenda não foi soldada. Esses foram submetidos a estiramento de arame, e os arames tubulares com um diâmetro de fio de 01,2 mm foram testados. As Tabelas 2A a 3B mostram as composições dos componentes de fluxo dos arames tubulares testados, e as Tabelas 4 e 5 mostram as composições dos componentes de metal. Entretanto, em todos os arames, o restante era Fe e impurezas. Nas tabelas, o arame tubular com a nota de "com abertura" é um arame tubular em que a bainha de aço inclui a abertura em formato de fenda. Nas Tabelas, o arame tubular com a nota "revestido com PTFE" é um arame tubular em que a bainha de aço é revestida com óleo de perflu- oropoliéter.
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[00243] Com o uso dos arames tubulares, o material original foi causado para encostar a uma abertura de raiz de 16 mm a um ângulo de ranhura de 20°. O material original foi usado como a tira de apoio. Exceto onde especificado em contrário, a soldagem foi realizada sem preaquecimento. Aqui, como óxidos de Ti, óxidos de Si, óxidos de Zr, óxidos de Mg e óxidos de Al, TiO2, SiO2, ZrO2, MgO, e Al2O3 foram usados respectivamente.
[00244] As Tabelas 6 e 7 mostram as condições de soldagem das amostras submetidas a um teste de impacto de Charpy, um teste de trincamento a frio, um teste de trincamento a quente, a medição de quantidade de hidrogênio de difusão, e avaliação de trabalhabilidade de soldagem. As condições de soldagem não mostradas nas Tabelas 6 e 7 são da seguinte forma.
[00245] Corrente: 280 A
[00246] Tensão: 30 V
[00247] Taxa de soldagem: 30 cm/min
[00248] Entrada de calor: 16,8 kj/cm
[00249] Postura: para baixo
[00250] Temperatura de interpasse: 150°C ou mais baixa
[00251] Taxa de fluxo de gás: 25 L/min
[00252] Polaridade: arame+ (positivo)
[00253] Corrente: corrente contínua
[00254] A energia absorvida de Charpy foi medida coletando amostras de teste de Charpy No. 4 (entalhe em V de 2 mm) de acordo com JIS Z 3111 (2005) a partir de um metal de solda obtido na soldagem descrita acima, e realizando o teste de impacto de Charpy a -40 °C. O arame tubular que poderia fazer um metal de solda tendo energia absorvida de Charpy de 27 J ou maior a -40 ° C foi aceito em relação à tenacidade.
[00255] O teste de trincamento a frio foi realizado de acordo com JIS Z 3158 (método para o teste de trincamento de solda de ranhura y, 1993) na atmosfera revelada nas Tabelas 8 e 9 sem realizar o prea- quecimento, exceto para alguns desses. O arame tubular que poderia fazer uma junta soldada não tendo trinca sobre uma superfície e um corte transversal aceitou-se em relação a propriedades de resistência de trincamento a frio.
[00256] O teste de trincamento a quente foi realizado de acordo com JIS Z 3155 (teste FISCO, 1993) na atmosfera revelada nas Tabelas 8 e 9 à temperatura da chapa de aço que varia de 10°C a 100°C. Após o resfriamento, a solda foi inclinada e a fratura induzida na direção longitudinal, e a presença ou ausência de uma trinca foi examinada em relação à superfície da fratura. O arame tubular que poderia fazer uma junta soldada em que a geração de uma trinca não foi reconhecida foi aceito em relação às propriedades de resistência ao trin- camento a quente.
[00257] O teste de medição da quantidade de hidrogênio de difusão foi realizado pelo método de cromatografia gasosa de acordo com JIS Z 3118 (método de medição do teor de hidrogênio de uma solda de aço, 2007). O arame tubular que poderia produzir um metal de solda em que a quantidade de hidrogênio de difusão é de 1,0 ml/100 g ou menor foi aceito em relação à quantidade de hidrogênio de difusão.
[00258] As condições de soldagem para as amostras submetidas à avaliação da quantidade de respingo de soldagem e à avaliação de trabalhabilidade de soldagem são da seguinte forma.
[00259] Diâmetro de arame: 1,2 mm
[00260] Tipo de gás de proteção: Gás CO2 a 100% (tipo de gás de soldagem nos Exemplos 29 e 30: Gás Ar + CO2 a 20%)
[00261] Taxa de vazão de gás de soldagem: 25 L/min
[00262] Corrente de soldagem: 270 A
[00263] Tensão de soldagem: 29 a 32 V
[00264] Taxa de soldagem: 30 cm/min
[00265] Postura de soldagem: para baixo
[00266] Tempo de soldagem: 60 segundos
[00267] A soldagem foi realizada dentro de uma caixa de cobre para remoção de respingos sob as condições descritas acima. Os respingos gerados durante a soldagem foram removidos, e o peso bruto de respingos com um diâmetro de 1,0 mm ou maior (a quantidade de respingos de 1,0 mm ou maior) entre os respingos removidos foi medido. O arame tubular em que a quantidade de respingo de 1,0 mm ou mais por minuto se tornou 2,5 g/min ou menos foi aceito em relação a características de respingo. Além disso, o arame tubular que gerou uma quantidade considerável de fumo ou escória no momento da soldagem foi considerado insatisfatório em relação à trabalhabilidade da soldagem. O arame tubular que tinha uma pequena quantidade de geração tanto no fumo como na escória foi determinado como favorável em relação à trabalhabilidade de soldagem.
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[00268] As Tabelas 8 e 9 mostram o resultado do teste de energia absorvida de Charpy realizado a -40°C, o resultado do teste de trinca- mento a frio, o resultado do teste de trincamento a quente, o resultado de medição da quantidade de hidrogênio de difusão, o resultado de medição da quantidade de respingo de soldagem, e o resultado de avaliação de trabalhabilidade de soldagem.
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[00269] Conforme mostrado nas Tabelas 8 e 9, os Exemplos 1 a 31 foram aceitos como excelentes em todos dentre a tenacidade, proprie-dades de resistência ao trincamento a frio, propriedades de resistência ao trincamento a quente, a pequena quantidade de hidrogênio de difusão, a quantidade de respingo de soldagem, e trabalhabilidade de soldagem. Além disso, os Exemplos 1 a 30 poderiam obter um metal de solda com excelente trabalhabilidade de soldagem e excelentes características sem realizar o preaquecimento. Entretanto, os Exemplos Comparativos 101 a 129 não satisfizeram os fatores regulados na presente invenção e falharam pelo menos em uma dentre a tenacidade, propriedades de resistência ao trincamento a frio e trabalhabilidade da soldagem.
APLICABILIDADE INDUSTRIAL
[00270] Um arame tubular de acordo com a presente invenção pode obter uma solda que tem alta resistência e alta tenacidade, excelentes propriedades de resistência ao trincamento a frio, e um formato de cordão favorável. A quantidade de geração de respingos durante a soldagem pode ser consideravelmente reduzida. Um método de sol-dagem de acordo com a presente invenção pode omitir o trabalho de preaquecimento para impedir uma trinca a frio de um metal de solda ou pode reduzir a temperatura de preaquecimento durante o trabalho de preaquecimento, pode impedir uma trinca a quente de um metal de solda, e pode reduzir consideravelmente a quantidade de geração de respingos. Uma junta soldada de acordo com a presente invenção inclui uma solda que tem alta resistência, alta tenacidade e um formato de cordão favorável. Particularmente, em um caso em que o arame tubular de acordo com a presente invenção e um método de fabricação de uma junta soldada de acordo com a presente invenção são aplicados a um aço de alto teor de carbono como um aço resistente ao desgaste e um aço fundido de alta liga dentro da classe HB450 a HB600, o trabalho de preaquecimento para impedir uma trinca a frio pode ser omitido ou a temperatura de preaquecimento durante o trabalho de preaquecimento pode ser reduzida, e uma trinca a quente é impedida. Além disso, mesmo em um caso em que um gás de proteção é gás CO2 a 100%, a quantidade de geração de respingos pode ser controlada. Portanto, a eficiência de soldagem pode ser consideravelmente aprimorada, e o valor na indústria é extremamente alto.BREVE DESCRIÇÃO DOS SÍMBOLOS DE REFERÊNCIA1 abertura

Claims (17)

1. Arame tubular que compreende:uma bainha de aço; eum fluxo que preenche a bainha de aço, caracterizado pelo fato de que o fluxo contém:fluoretos que incluem um ou pelo menos dois selecionados a partir do grupo que consiste em CaF2, MgF2, Na3AlF6, LiF, NaF, K2ZrF6, BaF2, e K2SiF6, e cujo valor total α de valores equivalentes a F é 0,21% ou mais em relação a uma massa total do arame tubular;óxidos que incluem um ou pelo menos dois selecionados a partir do grupo que consiste em óxidos de Fe, óxidos de Ba, óxidos de Na, óxidos de Ti, óxidos de Si, óxidos de Zr, óxidos de Mg, óxidos de Al, óxidos de Mn e óxidos de K, enquanto excluindo CaO, e cujo valor total β de quantidades varia de 0,30% a 3,50% em %, em massa, em relação à massa total do arame tubular; ecarbonatos que incluem um ou pelo menos dois selecionados a partir do grupo que consiste em MgCO3, Na2CO3, LiCO3, CaCO3, K2CO3, BaCO3, FeCO3 e MnCO3, e cujo valor total de quantidades varia de 0% a 3,50% em %, em massa, em relação à massa total do arame tubular,em que uma quantidade do CaO no fluxo varia de 0% a 0,20% em %, em massa, em relação à massa total do arame tubular,em que uma quantidade de pó de ferro no fluxo varia de 0% a menos de 10,0% em %, em massa, em relação à massa total do arame tubular,em que, um valor Y calculado usando a Expressão 1 é 5,0% ou menos,em que a quantidade do CaF2 é menor que 0,50% em % , em massa, em relação à massa total do arame tubular,em que a quantidade dos óxidos de Ti varia de 0,10% a 2,50% em %, em massa, em relação à massa total do arame tubular, em que uma razão de α para β varia de 0,10 a 4,00, em que um valor total das quantidades do MgCO3, doNa2CO3 e do LiCO3 varia de 0% a 3,00% em %, em massa, em relação à massa total do arame tubular,em que uma composição química excluindo os fluoretos, os óxidos, o CaO, os carbonatos, e o pó de ferro inclui, em % em massa, em relação à massa total do arame tubular,C: 0,003% a 0,030%,Si: 0,10% a 1,50%,Mn: 0,50% a 3,50%,Mg: 0,10% ou menos,P: 0,020% ou menos,5: 0,020% ou menos,Al: 0,001% a 0,100%,Cu: 0% a 0,50%,Ni: 0% a 0,50%,Cr: 0% a 1,00%,Mo: 0% a 1,00%,Nb: 0% a 0,100%,V: 0% a 0,40%,Ti: 0% a 0,300%,B: 0% a 0,0100%,Bi: 0% a 0,0100%,Ca: 0% a 0,50%, eREM: 0% a 0,0100%,enquanto tendo um restante composto de ferro e impurezas, eem que Ceq calculado usando a seguinte Expressão 2 varia de 0,10% a 0,44%,Y=[NaF]+[MgF2]+[Na^lF6]+1,5Qx([K2SiF6]+[K2ZrF6]+[LiF]+[ BaF2])+3,50*([CaF2]): Expressão 1em que, as fórmulas químicas com colchetes indicam, cada uma, % por unidade de massa em relação à massa total do arame tu-bular, sendo que a quantidade do fluoreto corresponde a cada uma das fórmulas químicas,Ceq=[C]+[Si]/24+[Mn]/6+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/14: Expressão 2em que, os símbolos de elementos com colchetes expres-sam, cada um, % por unidade de massa em relação à massa total do arame tubular, sendo que a quantidade do elemento corresponde a cada um dos símbolos de elementos incluídos na composição química excluindo os fluoretos, os óxidos e os carbonatos.
2. Arame tubular, de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizado pelo fato de que a composição química excluindo os fluoretos, os óxidos, o CaO, os carbonatos, e o pó de ferro inclui, em % em massa, em relação à massa total do arame tubular,Mg: 0,07 % ou menos.
3. Arame tubular, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, ca-racterizado pelo fato de que a composição química excluindo os fluore- tos, os óxidos, o CaO, os carbonatos, e o pó de ferro satisfaz a Ex-pressão 3,([Mg]+10x[Al])^0,45: Expressão 3em que, os símbolos de elementos com colchetes indicam, cada um, % por unidade de massa em relação à massa total do arame tubular, sendo que a quantidade do elemento corresponde a cada um dos símbolos de elementos incluídos na composição química excluindo os fluoretos, os óxidos e os carbonatos.
4. Arame tubular, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a quantidade total dos carbonatos varia de mais de 0,30% a 3,50%, e em que a quantidade total de um ou pelo menos dois dentre o MgCO3, o Na2CO3, e o LiCO3 varia de mais de 0,30% a 3,00%.
5. Arame tubular, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a quantidade total dos fluoretos é 0,50% ou mais em termos do valor equivalente a F.
6. Arame tubular, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o valor Y é 4,0% ou menos.
7. Arame tubular, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a quantidade dos óxidos de Ti varia de 0,10% a 1,80% em %, em massa, em relação à massa total do arame tubular.
8. Arame tubular, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a quantidade do CaF2 é 0.20% ou menos em % em massa em relação à massa total do arame tubular.
9. Arame tubular, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a razão de α para β varia de 0,50 a 2,50.
10. Arame tubular, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a quantidade total de Na3AlF6 e NaF em % por unidade de massa em relação à massa total do arame tubular é 50% ou mais da quantidade total dos fluoretos em % por unidade de massa em relação à massa total do arame tubular.
11. Arame tubular, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de quea bainha de aço tem um formato inteiriço.
12. Arame tubular, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de quea bainha de aço tem uma abertura em formato de fenda.
13. Arame tubular, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:óleo de perfluoropoliéter que reveste uma superfície do arame tubular.
14. Método de fabricação de uma junta soldada, caracteri-zado pelo fato de que compreende:realizar a soldagem a arco com proteção gasosa de um ma-terial de aço usando o arame tubular como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13.
15. Método de fabricação de uma junta soldada, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o material de aço é uma chapa de aço cuja espessura de chapa varia de 12 a 100 mm, cujo teor de C varia de 0,20% a 0,55% em % por unidade de massa, e cujo CEN calculado usando a Expressão 4 varia de 0,20% a 0,70%; ou uma chapa de aço cuja espessura de chapa varia de 12 a 20 mm, cujo teor de C varia de 0,20% a 0,55% em % por unidade de massa, e cujo CEN varia de mais de 0,70% a 0,85%, eem que em um caso em que a temperatura do material de aço é mais baixa que 10 ° C quando o material de aço for submetido à soldagem a arco com proteção gasosa, a soldagem de arco com pro-teção gasosa é realizada após o material de aço ser preaquecido de modo que a temperatura do mesmo se torne 10 °C ou mais alta; ou em um caso em que a temperatura do material de aço é de 10 °C ou mais alta quando o material de aço for submetido à soldagem por arco com proteção de gás, a soldagem a arco com proteção gasosa é realizada sem preaquecer o material de aço,CEN=[C]+(0,75+0,25xTANH(20x([C]-0,12)))x([SI]/24+[Mn]Z 6+[Cu]/15+[Ni]/20+([Cr]+[Mo]+[Nb]+[V])/5+5x[B]): Expressão 4 em que, os símbolos de elemento com colchetes expressam, cada um, em % por unIdade de massa, a quantIdade do elemento corresponden- te a cada um dos símbolos de elementos incluídos no material de aço.
16. Método de fabricação de uma junta soldada, de acordo com a reivindicação 14,caracterizado pelo fato de que o material de aço é umachapa de aço cuja espessura de chapa varia de mais de 20 mm a 50mm, cujo teor de C varia de 0,20% a 0,55% em % por unidade demassa, e cujo CEN calculado usando a Expressão 4 varia de mais de0,70% a 0,85%, eem que o método compreende ainda preaquecer o material de aço antes da soldagem a arco com proteção gasosa de modo que uma temperatura do material de aço se torne 100°C ou mais alta,CEN=[C]+(0,75+0,25xTANH(20x([C]-0,l2)))x([Si]/24+[Mn]/ 6+[Cu]/15+[Ni]/20+([Cr]+[Mo]+[Nb]+[V])/5+5x[B]) ... (Expressão 3) em que, os símbolos de elemento com colchetes expressam, cada um, em % por unidade de massa, a quantidade do elemento correspondente a cada um dos símbolos de elementos incluídos no material de aço.
17. Junta soldada caracterizada pelo fato de que é obtida pelo método de fabricação de uma junta soldada, como definido em qualquer uma das reivindicações 14 a 16.
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