CN102387890B - 埋弧焊用熔炼型高碱性焊剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高碱性埋弧焊用熔炼型焊剂，其在制作高强度焊缝金属时使用，可得到无顶部夹渣的健全的高韧性的焊缝金属。该埋弧焊用熔炼型焊剂在对母材抗拉强度为800MPa～1200MPa的管线用UO钢管进行缝焊时使用，其特征在于：以质量％计，含有CaO：5.0％～25.0％、MgO：1.0％～5.0％、Al2O3：超过15.0％且在30.0％以下、CaF2：30.0％～50.0％、SiO2：10.0％～20.0％、MnO：0.5％～15.0％，碱度B为1.2～3.2。另外，还合计含有0.2％～5.0％的Li2O及K2O中的任一种或两种。

Description

埋弧焊用熔炼型高碱性焊剂
技术领域
本发明涉及输送石油、天然气等的要求强度和低温韧性的母材抗拉强度为800MPa～1200MPa的管线用UO钢管的造管焊接中使用的埋弧焊用熔炼型焊剂。
背景技术
作为输送石油、天然气等的管线用钢管，可列举通过焊接接合钢管的长度方向的焊接钢管。其中，UO钢管可采用C型压力机、U型压力机及O型压力机将钢板成型为圆筒状后，通过焊接来接合板的对接部而进行制造。关于该接合中使用的焊接方法，考虑到质量和生产率，多采用埋弧焊。
所谓埋弧焊，是采用焊剂和焊丝，通过在焊剂中产生电弧而进行焊接的方法。UO钢管中的埋弧焊接区通常是从钢管内表面的1层加上从钢管外表面的1层的合计2层焊接。对于由焊剂和焊丝制作的焊缝金属，要求与母材相称的强度和韧性。此外，同时还要求良好的焊缝形状及无缺陷的焊缝金属。
对于它们的质量控制，焊剂的组成及焊丝的成分是重要的，以往，进行了各式各样的技术开发。
例如，在专利文献1所记载的发明中，为了得到高韧性的焊缝金属，通过规定成分范围及某几个成分的比率范围，以谋求焊缝金属的低氧化，从而实现目的。具体地说，通过适量添加CaF2，来降低焊缝金属中的氧量。此外，对于伴随着CaF2的添加而成为问题的电弧的不稳定性，通过添加SiO2及Al2O3使熔渣玻璃化，另外添加适当比率的SiO2、MgO及CaO，由此使电弧稳定化。另外，通过适量添加Al2O3及SiO2而使熔渣玻璃化，由此还可得到提高作业性的效果。其结果是，通过采用C：0.09％、Si：0.29％、Mn：1.32％、P：0.019％、S：0.007％、Al：0.035％的母材，使0℃时的韧性得以提高。
在专利文献2所记载的发明中，对耐酸环境用途的大口径管的母材和焊缝金属的化学组成进行了规定。另外，关于焊缝金属，设想通过规定焊缝金属的成分的比率，来得到低温韧性优良的UO钢管用的缝焊金属。在这种情况下，在采用的焊剂中，为使焊缝金属的氧量达到0.015％～0.025％而采用低氧系焊剂。这里采用的焊剂为专利文献3中公开的低氧系焊剂。以降低焊缝金属中的氧量为目的，例如通过使SiO2降低到5.4％的低水平来谋求低氧化。
在专利文献4所记载的发明中，通过限定所采用的焊丝的成分及所用的焊剂的碱度或母材的化学成分来确保焊缝金属的低温韧性。这里采用的焊剂，为CaO-CaF2-Al2O3系焊剂，为了使焊缝金属的氧量在确保韧性所需的0.035％以下，将碱度规定为0.4以上。实施例中使用的焊剂的主要组成为SiO2：25％～29％、MnO：2％～5％、TiO2：5％～7％、Al2O3：5％、CaO：18％～33％、MgO：4％～9％、CaF2：17％～26％，采用这样的焊剂对X65的钢管实施焊接，在-30℃下得到了吸收能大约为20kgfm(大约200J)的高韧性的焊缝金属。
专利文献5所记载的发明为特别适用于厚壁大口径钢管的焊接而以多层焊接为前提，欲通过规定焊接用焊剂的成分来确保韧性。具体地说，为了通过控制焊缝金属的淬透性来确保焊缝金属的低温韧性，在第1层及第2层和第3层以后使焊剂成分最优化。
专利文献6所记载的发明中公开了适用于以焊接后热处理为前提的焊缝金属的埋弧焊用的焊剂。在专利文献6中，为了确保进行了焊接后热处理后的焊缝金属的低温韧性而规定了焊剂的成分。特别是，从确保脱氧的观点出发而限制焊剂中的Si、Mn的下限，从确保低温韧性的观点出发而限制上限，且适量添加CaF2，由此降低焊缝金属的氧量。
如上所述，一直在以确保焊缝金属的低温韧性为目的而研究焊剂的成分。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭58-055197号公报
专利文献2：日本特开平03-285770号公报
专利文献3：日本特开昭60-191691号公报
专利文献4：日本特开平05-000375号公报
专利文献5：日本特开平06-155076号公报
专利文献6：日本特开平08-257789号公报
专利文献7：日本特开2006-305604号公报
专利文献8：日本特开2007-90399号公报
发明内容
发明所要解决的课题
近年来，以提高输送效率及降低成本为目的，对强度超过以往的UO钢管的、母材抗拉强度为800MPa以上的高强度UO钢管的期望正在高涨。当然，对于焊接这些UO钢管而形成的焊缝金属，也要求与母材相称的抗拉强度为800MPa以上的强度和低温韧性。
但是，根据发明人的研究结果，在通过埋弧焊对母材抗拉强度为800MPa～1200MPa的管线用UO钢管进行焊接时，有时出现在图1所示的焊道顶部附近的焊缝金属内部卷入熔渣的现象(以下将该现象及该现象发生部称为顶部夹渣ST)，或具有在焊接后容易发生低温开裂的倾向。
例如，对于专利文献1的实施例中公开的组成的焊剂，不能用于低温开裂敏感性高的高强度焊缝金属。
对于专利文献2所记载的发明中使用的专利文献3所述的发明的焊剂，有在焊接后发生低温开裂的问题。
在采用专利文献4中公开的焊剂、且形成高强度的焊缝金属的焊接中，有发生顶部夹渣的问题。
对于专利文献5的实施例中公开的组成的焊剂，不能用于低温开裂敏感性高的高强度焊缝金属。
专利文献6所记载的发明容易利用后续焊接的再热效果以确保韧性，但在不能期待再热效果的内外表面1层焊接中不能应用。另外，该文献记载的发明在焊接后容易发生低温开裂，不适合高强度焊缝金属。
专利文献7所记载的发明提出了一种可进行大电流横向焊接、且还适用横向、水平角焊缝及朝下等任何姿势的埋弧焊用熔炼型焊剂，但不是在制作高强度焊缝金属时，通过着眼于焊缝金属中的氧量来防止韧性下降的焊剂。
在专利文献8所记载的发明中，对在制作与强度为800MPa～1200MPa级的高强度钢板对应的高强度焊缝金属时使用的埋弧焊用熔炼型焊剂提出了改进其低温韧性的方案，但要求在比UO钢管等更苛刻的环境下使用。
于是，本发明立足于这样的背景，其课题在于提供一种高碱性埋弧焊用熔炼型焊剂，该焊剂即使在制作高强度焊缝金属时在焊接后也难以发生低温开裂，可得到无顶部夹渣的健全的高韧性焊缝金属。
用于解决课题的手段
本发明人对上述的能够得到焊接后难以发生低温开裂的、无顶部夹渣的低温韧性优良的高强度焊缝金属的熔炼型埋弧焊用焊剂进行了研究。结果发现：通过使CaO、MgO、Al2O3、CaF2及SiO2的范围适量化，同时使MnO的添加量最优化，能够得到可制作如下焊缝的焊剂，该焊缝即使在制作高强度焊缝金属时，也如以下所示那样，通过使焊缝金属的氧量最优化而确保高的低温韧性，同时具有无顶部夹渣的良好形状，且在焊接后难以发生低温开裂。
焊缝金属的强度能够通过采用添加有Ni、Cr或Mo等合金元素的焊丝作为埋弧焊中使用的焊丝来提高。根据发明人的研究结果，已经判明：在这样高强度化的、抗拉强度为800MPa～1200MPa的焊缝金属中，如图2所示，焊缝金属的氧量是重要的，在图2中如虚线所示，在焊缝金属中的氧量大致为0.018％～0.035％的范围时，可得到-30℃下的冲击吸收能达到100J以上的良好的高韧性。
在抗拉强度为800MPa～1200MPa的焊缝金属中，组织从针状铁素体组织成为贝氏体组织。在这些组织中，焊缝金属中的氧量在焊缝金属的韧性中起到重要的作用。另一方面，在超过1200MPa的焊缝金属中，组织为马氏体组织，只通过氧量的控制难以确保韧性。
此外，根据发明人的研究结果，可以认为顶部夹渣如以下所示那样而发生。也就是说，为了得到焊缝金属的强度，可在埋弧焊所用的焊丝中添加前面所述的合金元素，但上述合金元素使焊接时熔融的焊缝金属的粘性、或熔融的焊缝金属和熔融的焊剂的界面张力发生变化。因此，可以认为焊接时熔融的熔渣难以上浮分离，最终在凝固部即焊道顶部的焊缝金属的内部残存夹渣。
另外，发明人对于该顶部夹渣的发生倾向，除了焊缝金属的抗拉强度以外，还基于按以下所示的式(1)计算得到的焊剂的碱度B加以整理而进行了详细的研究。结果判明：如图3所示，在800MPa以上的焊缝金属中，在碱度B为1.2以上时，不会发生顶部夹渣。
B＝6.05N[CaO]+4.0N[MgO]+5.1N[CaF2]+4.8N[MnO]-0.2N[Al2O3]-6.31N[SiO2](1)
式中，N[k]表示成分k的摩尔分数。
可是，焊剂的碱度B和焊缝金属中的氧量具有相关关系，在本发明人对多种焊剂进行的调查中，也发现图4那样的关系。也就是说，即使在用式(1)表示的碱度B为1.2以上、没有发生顶部夹渣的情况下，也发生焊缝金属中的氧量低于0.018％的情况，在此情况下，可预想如图1所示那样在低温下的韧性降低。因此，有必要使碱度B在1.2以上，且使焊缝金属中的氧量稳定地达到0.018％以上。
进而就焊剂中所含的各成分对顶部夹渣的发生的影响进行了详细调查。结果判明：如图5所示，在焊缝金属的抗拉强度为800MPa以上时，焊剂中的SiO2量超过20％，发生顶部夹渣。另外还判明：CaF2量也对顶部夹渣的发生倾向产生影响，如图6所示，在高强度焊缝金属中，焊剂中的CaF2量低于30％时，发生顶部夹渣。
这样，为了在高强度焊缝金属中避免顶部夹渣，需要对由式(1)得到的碱度B、焊剂的SiO2量及CaF2量进行调整。另外，需要在能够避免顶部夹渣的范围内满足焊剂中的碱度B、SiO2量或CaF2量，同时将焊缝金属中的氧量控制在0.018％～0.035％。
MnO通过适量添加在焊剂中，能够不会招致顶部夹渣的发生而使焊缝金属的氧量增加。通过适量添加MnO，能够稳定地得到1.2以上的碱度B以及0.018％以上的氧量。
此外，在高强度焊缝金属的焊接中，如果焊剂为结晶质，则出现焊剂的表面积增加，水分的吸附增多，焊接后容易发生低温开裂的倾向。在图7、图8及图9中，在将焊剂于温度25℃、湿度60％的环境下保持48小时后，在500℃下干燥24小时，然后测定其质量减少量。再有，在图7、图8及图9中，将减少的质量作为吸附在焊剂中的水分，取减少的质量相对于原质量的比，将其作为水分吸附量。图7示出了焊剂中的Al2O3量和水分吸附量的关系。图8示出了焊剂中的SiO2量和水分吸附量的关系。图9示出了焊剂的碱度B和水分吸附量的关系。图9所示的碱度B是按上述式(1)计算得到的值。
如图7所示，在焊剂中的Al2O3量为15％以下时，水分吸附量急剧增加。此外，如图8所示，在焊剂中的SiO2量低于10％时，同样水分吸附量急剧增加。另外，如图9所示，即使由焊剂的组成决定的碱度B超过3.2，水分吸附量也急剧增加。
这是因为，如果焊剂中的Al2O3为15％以下、或SiO2低于10％，或碱度B超过3.2，则焊剂的表面成为结晶质，容易吸附水分。在高强度钢的焊接中，焊剂中的水分量使焊缝金属的扩散性氢增加，焊接后容易发生低温开裂。因此，在高强度钢的焊接所使用的焊剂中，需要使焊剂中的Al2O3量超过15％，SiO2量在10％以上，此外碱度B为3.2以下。
也就是说，本发明的要旨如下。
(1)一种埋弧焊用熔炼型高碱性焊剂，其是对母材抗拉强度为800MPa～1200MPa的管线用UO钢管进行缝焊时使用的埋弧焊用熔炼型高碱性焊剂，其特征在于：以质量％计，含有CaO：5.0％～25.0％、MgO：1.0％～5.0％、Al2O3：超过15.0％且在30.0％以下、CaF2：30.0％～50.0％、SiO2：10.0％～20.0％、MnO：0.5％～15.0％，剩余部分包括不可避免的杂质，且通过式(1)得到的碱度B为1.2～3.2。
B＝6.05N[CaO]+4.0N[MgO]+5.1N[CaF2]+4.8N[MnO]-0.2N[Al2O3]-6.31N[SiO2](1)
式中，N[k]表示成分k的摩尔分数。
(2)根据上述(1)所述的埋弧焊用熔炼型高碱性焊剂，其特征在于：以质量％计，进一步合计含有0.2％～5.0％的Li2O及K2O中的任一种或两种。
根据本发明的埋弧焊用熔炼型高碱性焊剂，能够得到焊接后难以发生低温开裂的、无顶部夹渣的低温韧性优良的高强度焊缝金属，因此能够在对母材抗拉强度为800MPa～1200MPa的管线用UO钢管进行缝焊时使用。
可是，专利文献1所述的发明正如其实施例中所示的那样，以不含Ni、Mo或Cr等的、例如母材抗拉强度为500MPa～600MPa级的低强度钢为对象。因此，在专利文献1中，本发明的课题即顶部夹渣的发生不会成为问题。此外，在专利文献1的实施例所公开的组成的焊剂中，有Al2O3量少、焊剂为结晶质、水分的吸附多的问题，特别是，不能适用于低温开裂敏感性高的高强度焊缝金属。
专利文献2所述的发明正如其实施例中所示的那样，将焊缝金属设定为低C、且Mo、Ni或Cr的含量少的强度为700MPa级的焊缝金属，在将其直接用于强度更高的焊缝金属时发生问题。例如，在专利文献2所述的发明所使用的专利文献3所记载的发明的焊剂中，发生SiO2量少、焊剂为结晶质、水分的吸附多的问题。
此外，在专利文献3所述的焊剂中，如专利文献3的实施例中的表3所示，为不含Ni、Cr或Mo的焊剂，例如是适用于母材抗拉强度为500MPa～600MPa级的低强度钢的焊剂。因此，专利文献3中所述的焊剂不是制作高强度的焊缝金属的焊剂，也不是以在母材抗拉强度为800MPa～1200MPa级的高强度钢中的应用为前提。
在专利文献4所述的发明中，其适用范围如实施例所示为X65级，以焊缝金属的强度例如为从600MPa到700MPa左右的低强度的焊缝金属为对象。因此，在采用专利文献4中公开的焊剂，且在形成高强度的焊缝金属的焊接中，因SiO2量高、且CaF2量少而出现发生顶部夹渣的问题。
专利文献5所述的发明也与专利文献1所述的发明同样，以低强度钢管为对象，在实施例所公开的组成的焊剂中，有焊剂为结晶质、水分的吸附多的问题，因此特别是不能适用于低温开裂敏感性高的高强度焊缝金属。
专利文献6中公开的焊剂适用于以焊接后热处理为前提的焊接，如实施例中所公开的那样，以多层焊接为前提。因此，该文献记载的发明容易利用后续焊接的再热效果来确保韧性，在本发明作为前提的不能期待再热效果的内外1层焊接中不能适用。另外，在该文献记载的发明中，SiO2量少，焊剂的结晶化发展，水分的吸附量也多，不适合高强度焊缝金属。此外，专利文献6所述的焊剂是粘结式的焊剂，与本发明的熔炼型焊剂是制造方法不同的其它种类的焊剂。
发明的效果
根据本发明的埋弧焊用熔炼型高碱性焊剂，能够得到焊接后难以发生低温开裂、无顶部夹渣的低温韧性优良的高强度焊缝金属。更详细地说，在对母材抗拉强度为800MPa～1200MPa的管线用UO钢管进行缝焊时，通过采用本发明的埋弧焊用熔炼型焊剂，能够得到焊道形状良好、没有称为顶部夹渣的焊缝内部缺陷的焊缝。另外，根据本发明的成分体系，即使是不发生顶部夹渣的组成，也能够使焊缝金属的氧量最优化，能够得到具有优良的低温韧性的焊缝金属。由此，能够容易制造健全的高强度焊缝金属。
附图说明
图1是顶部夹渣的示意图。
图2是表示焊缝金属的氧量和韧性的关系的图示。
图3是表示焊剂的碱度B、焊缝金属的抗拉强度和顶部夹渣的发生倾向的关系的图示。
图4是表示焊剂的碱度B和焊缝金属的氧量的关系的图示。
图5是表示焊剂的SiO2量、焊缝金属的抗拉强度和顶部夹渣的发生倾向的关系的图示。
图6是表示焊剂的CaF2量、焊缝金属的抗拉强度和顶部夹渣的发生倾向的关系的图示。
图7是表示焊剂的Al2O3量和焊剂的水分吸附量的关系的图示。
图8是表示焊剂的SiO2量和焊剂的水分吸附量的关系的图示。
图9是表示焊剂的碱度B和焊剂的水分吸附量的关系的图示。
图10是底部夹渣的示意图。
图11是表示含有MnO的焊剂的碱度B和焊缝金属中的氧量的关系的图示。
图12是表示实施例及比较例中使用的坡口形状的图示。
图13是表示采取机械试验片的要领的图示。
具体实施方式
以下，对本发明的成分的限定理由进行说明。
[CaO：5.0％～25.0％]
CaO影响焊缝金属的焊缝形状。在低于5.0％时，软化熔融温度提高，其与因阻碍熔融气体扩散而发生的麻点等焊缝表面的外观不良相联系。另一方面，在过剩时，则粘度提高，加强焊缝上升。此外，熔渣的剥离性也下降。因此将其上限规定为25％以下。
此外，CaO是对碱度B施加影响的成分。在低于5.0％时，碱度B降低，促进顶部夹渣的发生。在超过25.0％时，碱度B提高，焊剂为结晶质，氢脆敏感性提高。
[MgO：1.0％～5.0％]
MgO对熔渣的粘性施加影响。在低于1.0％时，熔渣的粘性过低，在表面发生麻点状的缺陷。另一方面，在超过5.0％时，熔渣的粘性提高，发生咬边。
[Al2O3：超过15.0％且在30.0％以下]
Al2O3作为熔渣的形成成分是重要的成分之一，因此作为焊剂的构成成分而添加。可是，在15.0％以下时，如图7所示，焊剂的结晶质的倾向增强，容易吸湿。其结果是，焊缝金属中的氢量增加，低温开裂敏感性提高。另一方面，Al2O3的添加具有降低碱度B的作用，因而如果过剩地添加，则促进顶部夹渣的发生。此外，Al2O3对焊道形状施加影响。如果过剩地添加，则在焊缝顶部生成咬边或山脊状突起。从这些观点出发，将上限规定为30.0％以下。
[CaF2：30.0％～50.0％]
CaF2与碱度B不同，是对顶部夹渣的发生倾向施加影响的成分。在CaF2低于30.0％时发生顶部夹渣，因而将下限规定30.0％以上。另一方面，如果过剩地添加，则电弧变得不稳定，在焊道表面发生称为痘痕(pockmark)的麻点状的花纹。因此，将上限规定为50.0％以下。此外，CaF2使焊剂的粘度或软化熔融温度降低，因而可防止将焊缝形成为过剩的凸形状，此外也使焊缝表面光滑。为了得到此效果，需要添加30.0％以上，优选添加超过35％，更优选添加超过37％。
[SiO2：10.0％～20.0％]
如果过剩地添加SiO2到超过20.0％，则发生顶部夹渣。因此，将上限规定为20.0％以下。另一方面，如图8所示，在低于10.0％时，焊剂为结晶质，容易吸湿。因此，焊缝金属中的氢量增加，其结果是提高了焊缝金属的低温开裂敏感性。因此，将下限规定为10.0％以上。
同时，SiO2用于改善焊趾部处的与母材的熔合，如改善焊趾部的与母材的接触角，或降低焊趾部上的熔渣的粘附性等。另外还具有使焊缝表面光滑，且防止形成极端的凸焊道，从而改善焊道形状的效果。为了得到此效果，需要10.0％以上。
[MnO：0.5％～15.0％]
MnO通过适量添加到焊剂中，不会导致顶部夹渣的发生，能够使焊缝金属的氧量增加。图11示出了添加有MnO的焊剂的碱度B和焊缝金属中的氧量的关系。如该图所示，通过适量添加MnO，碱度B为图3所示的1.2以上，且能够稳定地获得0.018％以上的氧量。为了得到此效果，需要添加0.5％以上。可是，如果添加超过15.0％，则容易在图10所示的焊缝的底部的固相线附近或固相线上发生底部夹渣SL。因此，将上限规定为15.0％以下。此外，如果超过15.0％地添加MnO，则在碱度低时焊缝金属中的氧量过剩，有韧性下降的可能性。因此，将上限规定为15.0％以下。
[通过式(1)得到的碱度B：1.2～3.2]
B＝6.05N[CaO]+4.0N[MgO]+5.1N[CaF2]+4.8N[MnO]-0.2N[Al2O3]-6.31N[SiO2](1)
式中，N[k]表示成分k的摩尔分数。
如果对碱度B和顶部夹渣发生的有无的关系进行整理，则如图3所示，在碱度B为1.2以上时不发生顶部夹渣。另一方面，从顶部夹渣的观点出发，不规定碱度B的上限，但如图9所示，在碱度B超过3.2时，显示出焊剂结晶质的倾向增强，容易吸湿。其结果是，焊缝金属中的氢量增加，低温开裂敏感性提高。从此观点出发，将碱度B的上限规定为3.2以下。
此外，在碱度B低于1.2时，由于与添加MnO的协同效应，氧变得过剩，有出现焊缝金属韧性下降的可能性，因此将其下限规定为1.2以上。
[母材抗拉强度为800MPa～1200MPa]
在本发明中，母材抗拉强度为800MPa～1200MPa，优选为超过980MPa但不大于1200MPa。
在母材抗拉强度低于800MPa时，作为适用本发明的领域的UO钢管强度低，因此不会发生顶部夹渣的问题。此外，如果母材抗拉强度超过1200MPa，则有时不能确保充分的韧性。
所用的母材的化学组成从强度和韧性的观点出发，以质量％计，优选为C：0.03％～0.12％、Si：0.5％以下、Mn：1.2％～2.5％、Ni：2.0％以下、Mo：0.6％以下、Ti：0.030％以下、Al：0.07％以下、P：0.015％以下、S：0.003％以下、Nb：0.0015％～0.1％、N：0.008％以下。
此外，所用的焊丝的化学组成从焊缝金属的强度、韧性或丝的制造性的观点出发，以质量％计，优选为C：0.02％～0.15％、Si：0.5％以下、Mn：1.0％～2.5％、Ni：10.0％以下、Mo：4.0％以下、Ti：0.030％以下、O：0.008％以下、Al：0.05％以下、P：0.015％以下、S：0.01％以下、N：0.008％以下。
[Li2O及K2O中的任一种或两种的合计：0.2％～5.0％]
Li2O及K2O中的任一种或两种的合计优选为0.2％～5.0％，更优选为超过2％但不大于5.0％。
MnO提高电弧的再起弧电压。因此，在焊接中于电弧再起弧时所提高的电压下，使熔池表面振动，结果有使焊缝表面的焊波花纹即层状线(rippleline)不整齐的倾向。这在机械特性上不是问题，认为不是缺陷，但在外观上不优选，且在焊接后被覆表面等情况下，成为使作业性下降的要因。与此相对照，Li2O及K2O具有使其镇静，消除层状线的不整齐的效果。为了得到此效果，Li2O及K2O中的任一种或两种的合计需要在0.2％以上。另一方面，如果添加超过5.0％，则熔渣的剥离性下降，发生熔渣的粘附。因此，将上限规定为5.0％以下。
此外，在埋弧焊用的焊剂中，以降低焊缝金属中的氮量为目的，有时在焊剂中添加0.05％～2.0％左右的CaCO3，或为了焊缝金属的强度调整，添加0.05％～2.0％左右的B2O3，但这对于本发明的目的即避免顶部夹渣的效果没有任何影响，能够根据需要添加这些成分。
实施例
接着，采用实施例及比较例具体地说明本发明的效果。
在实施例及比较例中，采用3电极的埋弧焊，在表1所示的焊接条件下，组合表2所示的组成及强度水平不同的丝，对具有表3所示的化学组成及抗拉强度的板厚20mm、长1500mm的母材进行图12所示的断面形状的坡口加工，采用表5或表6所示成分的焊剂进行了焊接。表4中示出了实施例及比较例中采用的丝的组合。
再有，图12所示的坡口在实施例及比较例中是设在进行焊接的母材间的断面看来为V字型的槽，如图12所示，槽的深度为9mm，V字槽所成的角度为80℃。此外，在实施例及比较例中，在将焊剂于20℃、60％的湿度的环境下保管24小时后，在使用前于150℃的炉内干燥2小时后使用。
表1
表2
表3
表4
关于焊缝金属的抗拉强度及韧性，通过焊缝金属的圆棒型拉伸试验片及2mmV型缺口夏氏冲击试验进行了评价。图13是用于说明试验片的采取要领的图示，图13(a)是从焊接线方向看从被焊接的板上采取的冲击试验片的剖视图。图13(b)是表示从被焊接的板上采取的拉伸试验片的俯视图，图13(c)是从焊接线方向看从被焊接的板上采取的拉伸试验片的剖视图。
冲击试验片如图13(a)所示，从焊缝金属的板厚方向中央部采取，被加工成缺口深度方向为焊接线方向。关于冲击试验，在-30℃的试验温度下进行了3次重复试验。关于焊缝金属的韧性的评价，采用重复3次的冲击试验结果的平均值和3次冲击试验结果的最小值进行评价。
此外，圆棒型拉伸试验片如图13(b)及图13(c)所示，从焊缝金属的板厚方向中央部采取，被加工成试验片的轴方向为焊接线方向。拉伸试验重复1次，在室温下进行。
关于焊缝金属焊道的内部缺陷的调查，通过在20mm的总厚中，对焊接线总长进行放射线无损检测而进行了调查。然后，在从焊接面的反面将板厚减薄到厚7mm后，再次进行放射线无损检测，调查顶部夹渣的有无。关于焊道形状，通过焊道的加强焊缝的形状、咬边、焊道表面的凹凸状况、痘痕的有无及发生在焊缝表面的称为层状线的焊波的状况、断面显微观察进行了评价。
关于表面状况，如果凹凸过甚，则在放射线透射试验中有被视为透射缺陷的可能性，因此，包含也许有被视为缺陷的可能性而进行了判断。
关于焊缝金属中的氧浓度，按照JISZ2613中记载的金属材料的氧定量方法进行。
表5中示出了实施方式(1)的本发明的实施例及比较例。在表5的焊剂成分中，其它为B2O3或CaCO3或者从原料中不可避免地混入的碱金属的氧化物、P、S等杂质。
直到实施例1～17采用的焊剂全部满足本发明实施方式(1)的成分范围及碱度B的范围。因此，焊缝金属的强度为800MPa以上的高强度，而且，焊缝金属中的氧量被最优化，-30℃时的低温韧性(夏比冲击试样吸收能)都超过100J。此外，焊剂的碱度B、SiO2量及CaF2落入本发明的范围，因而没有顶部夹渣，焊道形状也良好。
此外，在实施例4及实施例10中，以通过调整焊缝金属的B量来提高焊缝金属的淬透性为目的而添加有B2O3，但对于本发明的防止顶部夹渣发生的效果没有任何影响。
此外，在实施例8及实施例13中，以防止焊缝金属中的氮增加为目的而添加有CaCO3，但对于本发明的防止顶部夹渣发生的效果没有任何影响。
接着，对有关实施方式(1)的比较例进行说明。
在比较例1及比较例2中，MnO以外的成分或碱度B在本发明的范围内，但MnO低于本发明的范围。因此，碱度B高，没有发生顶部夹渣，但氧量低，焊缝金属的韧性低，夏比冲击试样吸收能的平均值超过100J，但在各个值(最低值)中得到了低于100J的数据。通过比较例1及2示出，通过将MnO的添加范围规定为0.5％以上，可使氧量稳定，因而能够临界地防止韧性的下降。
在比较例3及比较例4中，MnO以外的成分或碱度B在本发明的范围内，但超过本发明的范围地添加有MnO。因此，在底部发生夹渣。此外，在比较例4中，氧也过剩，焊缝金属的韧性(夏比冲击试样吸收能)在各个值中低于100J。通过比较例3及4示出，通过将MnO的添加范围规定为15.0％以下，能够临界地防止底部夹渣的发生。
在比较例5中，焊剂中的CaF2低于本发明的范围，且SiO2超过本发明的范围。此外，碱度B也低。因此发生顶部夹渣。此外，因氧过剩，-30℃时的韧性(夏比冲击试样吸收能)按平均值超过100J，但在各个值中得到了低于100J的值。
在比较例6中，焊剂中的SiO2量低于本发明的范围，且碱度B超过本发明的范围。因此，在保管中吸湿，尽管在使用前将焊剂置于干燥下，但在焊接后仍发生低温开裂。为了防止低温开裂，需要在更高的高温下对焊剂进行充分的干燥。此外，由于焊剂中的SiO2少，因此在焊趾部发生焊剂的粘附，与母材的熔合降低。
在比较例7中，焊剂中的CaO量低于本发明的范围。因此，焊道表面发生麻点状的凹凸，焊道外观降低。此外，因焊剂中的SiO2少而在焊趾部发生焊剂的粘附，与母材的熔合降低。
在比较例8中，焊剂中的CaF2量超过本发明的范围，因而电弧不稳定，在焊道表面发生称为痘痕的麻点状的花纹。
比较例9也与比较例8同样，焊剂中的CaF2量超过本发明的范围，因而电弧不稳定，在焊道表面发生称为痘痕的麻点状的花纹。此外，因焊剂中的SiO2少而在焊趾部发生焊剂的粘附，与母材的熔合降低。另外，同样由于焊剂中的SiO2量低于本发明的范围，因而在本实验的焊剂的干燥条件下干燥不充分，焊接后发生低温开裂。
在比较例10中，焊剂中的CaO量超过本发明的范围，因而熔渣的粘度高，加强焊缝高，为凸焊道，此外，熔渣的剥离性也下降。此外，由于碱度B也超过本发明的范围，因而在本实验的焊剂的干燥条件下干燥不充分，焊接后发生低温开裂。
在比较例11中，焊剂中的Al2O3量超过本发明的范围。因此焊道的加强焊缝形状为三角形的山脊的凸焊道，而且发生咬边。此外，焊剂的碱度B也低于本发明的范围，因而发生顶部夹渣。
在比较例12中，焊剂中的SiO2量超过本发明的范围。因此发生了顶部夹渣。
在比较例13中，焊剂中的CaF2量低于本发明的范围。因此，发生了顶部夹渣。此外，焊缝金属的组织为马氏体组织，强度为1250MPa以上，韧性低。
在比较例14中，焊剂中的MgO量超过本发明的范围。因此，熔渣的粘性高，发生了咬边。此外，Al2O3量低于本发明的范围，因而焊剂为结晶质，容易吸湿。因此，在本实验的焊剂的干燥条件下干燥不充分，焊接后发生低温开裂。
在比较例15中，焊剂中的MgO量低于本发明的范围。因此，在焊缝表面发生麻点状的缺陷。
比较例16～比较例18是采用强度低的母材的实验例。焊接材料的组合也为低强度，大约为740MPa。因此，在比较例16中SiO2超过本发明的范围，但没有发生顶部夹渣。在比较例17中CaF2低于本发明的范围，但没有发生顶部夹渣。此外，在比较例18中Al2O3量超过本发明的范围，因而焊道的加强焊缝形状为山脊状的凸焊道。
接着，表6中示出了实施方式(2)的实施例及比较例。在表6的焊剂成分中，与表5同样，其它为B2O3或CaCO3或者从原料中不可避免地混入的碱金属的氧化物、P、S等杂质。
从实施例18到实施例38，都是具有本发明的实施方式(2)的范围的成分的焊剂，因此-30℃时的韧性(夏比冲击试样吸收能)良好，此外也没有发生顶部夹渣。另外，由于适量添加Li2O、K2O，因此焊道表面的层状线均匀整齐，呈现漂亮的焊道表面。
此外，在实施例20及实施例26中，以通过调整焊缝金属的B量来提高焊缝金属的淬透性为目的而添加有B2O3，但对于本发明的防止顶部夹渣发生的效果没有任何影响。
此外，在实施例21中，以防止焊缝金属中的氮增加为目的而添加有CaCO3，但对于本发明的防止顶部夹渣发生的效果没有任何影响。
接着，对表6中记载的本发明的实施方式(2)的比较例进行说明。
从比较例19到比较例21，Li2O及K2O的添加量低于本发明的范围，因此焊道表面的层状线粗糙。
在比较例22、比较例23中，Li2O或K2O的添加量超过本发明的范围。因此，熔渣粘附在焊道表面，从而使熔渣的剥离性下降。
在比较例24、比较例25中，添加Li2O和K2O两者时的合计添加量超过本发明的范围。因此，熔渣粘附在焊道表面，从而使熔渣的剥离性下降。
“实验例1”
采用3电极的埋弧焊，在表1所示的焊接条件下，将表2所示的组成及强度水平不同的丝组合，对具有表3所示的化学组成及抗拉强度的板厚20mm、长1500mm的母材进行图12所示的断面形状的坡口加工，采用表7所示的成分的No.1～No.14的焊剂进行了焊接。
表7
焊剂No. CaO MgO Al2O3 CaF2 SiO2 MnO 其它 碱度B
1 10.8 7.2 25.4 27.6 28.5 0.0 0.5 0.47
2 14.2 5.5 31.3 23.2 25.2 0.0 0.6 0.65
3 7.8 4.8 18.3 27.6 28.5 12.5 0.5 0.68
4 5.2 1.3 25.5 30.6 19.5 17.5 0.4 1.35
5 5.0 4.8 35.0 31.1 19.5 4.1 0.5 0.93
6 10.2 3.2 20.1 38.2 22.5 5.3 0.5 1.36
7 8.5 8.5 25.4 35.5 21.0 0.0 0.5 1.31
8 14.7 3.2 21.5 43.3 14.8 2.1 0.4 2.39
9 10.8 7.2 20.4 33.5 27.5 0.0 0.6 0.81
10 3.9 4.2 28.5 49.1 8.5 5.2 0.6 2.67
11 11.8 4.0 22.2 48.4 12.5 0.6 0.5 2.59
12 20.5 2.9 20.4 39.0 10.2 6.1 0.9 3.14
13 13.6 5.5 32.5 28.6 19.2 0.0 0.6 1.32
14 21.5 1.2 21.2 42.1 13.7 0.0 0.3 2.69
与上述的评价方法同样，对这样得到的焊缝金属的-30℃时的韧性(夏比冲击试样吸收能)、抗拉强度、氧量进行了测定，对焊缝金属的抗拉强度为800MPa～1200MPa时的焊缝金属中的氧量和韧性的关系进行了调查。其结果见图2。
已经判明：如图2所示，在焊缝金属的氧量为0.018％～0.035％的范围时，可得到-30℃时的冲击试样吸收能为100J以上的良好的韧性。
“实验例2”
采用3电极的埋弧焊，在表1所示的焊接条件下，将表2所示的组成及强度水平不同的丝组合，对具有表3所示的化学组成及抗拉强度的板厚20mm、长1500mm的母材进行图12所示的断面形状的坡口加工，采用表8所示的成分的No.15～No.24的焊剂进行了焊接。
表8
焊剂No. CaO MgO Al2O3 CaF2 SiO2 其它 碱度B
15 5.5 1.0 42.0 31.2 19.8 0.5 0.47
16 8.0 1.2 40.3 31.4 18.5 0.6 0.81
17 4.8 4.8 31.8 38.6 19.5 0.5 1.07
18 5.5 4.2 28.5 42.1 19.4 0.3 1.26
19 12.9 3.2 25.3 38.7 19.5 0.4 1.58
20 8.2 3.3 20.3 49.2 18.5 0.5 1.81
21 12.6 4.8 15.5 49.5 17.0 0.6 2.32
22 15.1 3.3 19.5 48.5 12.7 0.9 2.75
23 23.2 4.2 19.8 41.5 10.7 0.6 3.16
24 24.9 4.2 10.0 49.8 10.3 0.8 3.62
与上述的评价方法同样，对这样得到的焊缝金属的抗拉强度进行了测定，对焊缝金属的抗拉强度、焊剂的碱度B和顶部夹渣的关系进行了调查。其结果见图3。
已经判明：如图3所示，在抗拉强度为800MPa以上的焊缝金属中，在碱度B为1.2以上时没有发生顶部夹渣。
“实验例3”
采用3电极的埋弧焊，在表1所示的焊接条件下，将表2所示的组成及强度水平不同的丝组合，对具有表3所示的化学组成及抗拉强度的板厚20mm、长1500mm的母材进行图12所示的断面形状的坡口加工，采用表9所示的成分的No.25～No.79的焊剂进行了焊接。
表9
焊剂No. CaO MgO Al2O3 CaF2 SiO2 MnO 其它 碱度B
25 5.5 4.8 29.5 48.5 11.2 0.0 0.5 2.30
26 15.1 3.3 19.5 48.5 12.7 0.0 0.9 2.75
27 12.6 4.8 15.5 49.5 17.0 0.0 0.6 2.32
28 12.8 3.2 20.4 44.2 18.2 0.0 1.2 1.94
29 17.8 2.9 23.4 40.0 15.5 0.0 0.4 2.29
30 12.9 3.2 25.3 38.7 19.5 0.0 0.4 1.58
31 24.5 3.0 22.7 31.3 18.0 0.0 0.5 2.15
32 13.4 3.0 22.7 48.2 12.2 0.0 0.5 2.65
33 15.1 4.2 22.1 40.9 17.1 0.0 0.6 2.08
34 5.5 4.2 28.5 42.1 19.4 0.0 0.3 1.26
35 15.0 3.2 21.2 44.2 15.9 0.0 0.5 2.27
36 23.2 4.2 19.8 41.5 10.7 0.0 0.6 3.16
37 21.5 1.2 21.2 42.1 13.7 0.0 0.3 2.69
38 8.2 3.3 20.3 49.2 18.5 0.0 0.5 1.81
39 4.5 4.8 23.5 44.2 22.5 0.0 0.5 1.07
40 13.6 5.5 32.5 28.6 19.2 0.0 0.6 1.32
41 26.5 0.8 14.2 48.3 9.4 0.0 0.8 3.62
42 11.8 3.2 20.4 52.5 11.4 0.0 0.7 2.81
43 25.6 3.0 11.2 42.2 17.4 0.0 0.6 2.72
44 10.8 7.2 25.4 27.6 28.5 0.0 0.5 0.47
45 14.2 5.5 31.3 23.2 25.2 0.0 0.6 0.65
46 11.1 6.3 24.1 25.5 32.5 0.0 0.5 0.05
47 10.8 7.2 20.4 33.5 27.5 0.0 0.6 0.81
48 5.5 4.2 29.5 48.5 11.2 0.6 0.5 2.30
49 12.5 4.5 18.0 41.4 18.0 5.0 0.6 2.09
50 15.1 2.6 19.5 46.9 12.7 2.5 0.7 2.75
51 5.2 3.7 27.9 42.1 19.6 0.6 0.9 1.23
52 5.3 2.1 28.3 35.2 19.5 9.2 0.4 1.22
53 5.5 3.8 28.5 40.5 19.1 2.2 0.4 1.29
54 11.8 3.2 20.4 43.8 18.2 2.1 0.5 1.93
55 20.5 2.9 20.4 39.0 10.2 6.1 0.9 3.14
56 10.5 3.2 26.1 33.5 17.1 9.2 0.4 1.79
57 17.7 1.2 16.2 31.5 18.2 14.1 1.1 2.22
58 11.8 4.0 22.2 48.4 12.5 0.6 0.5 2.59
59 16.1 4.2 20.1 40.8 16.2 2.1 0.5 2.30
60 10.7 4.1 22.9 42.1 18.0 0.8 1.4 1.80
61 14.7 3.2 21.5 43.3 14.8 2.1 0.4 2.39
62 24.3 2.2 20.5 31.7 15.3 5.5 0.5 2.57
63 12.8 1.2 24.5 37.5 15.2 8.2 0.6 2.14
64 11.1 3.2 20.1 43.1 12.1 9.8 0.6 2.71
65 11.4 2.8 19.1 51.1 14.9 0.2 0.5 2.40
66 19.2 2.9 20.5 45.5 11.1 0.3 0.5 3.00
67 18.1 1.3 15.2 31.5 17.0 16.5 0.4 2.44
68 5.2 1.3 25.5 30.6 19.5 17.5 0.4 1.35
69 7.8 4.8 18.3 27.6 28.5 12.5 0.5 0.68
70 14.2 2.6 15.5 48.5 9.2 9.5 0.5 3.35
71 3.9 4.2 28.5 49.1 8.5 5.2 0.6 2.67
72 8.4 3.0 18.3 52.5 12.1 5.2 0.5 2.74
73 13.7 4.1 15.3 52.5 8.5 5.3 0.6 3.44
74 27.5 3.2 17.2 35.0 11.2 5.5 0.4 3.28
75 5.0 4.8 35.0 31.1 19.5 4.1 0.5 0.93
76 10.2 3.2 20.1 38.2 22.5 5.3 0.5 1.36
77 20.3 3.6 23.2 28.5 18.5 5.3 0.6 1.97
78 17.2 6.4 14.2 40.2 16.2 5.3 0.5 2.58
79 11.0 0.5 23.2 49.5 11.0 5.3 0.5 2.75
与上述的评价方法同样，对这样得到的焊缝金属的氧量进行了测定，对焊缝金属的氧量和焊剂的碱度B的关系进行了调查。其结果见图4。
已经判明：如图4所示，焊缝金属的氧量和焊剂的碱度B具有相关关系。
“实验例4”
采用3电极的埋弧焊，在表1所示的焊接条件下，将表2所示的组成及强度水平不同的丝组合，对具有表3所示的化学组成及抗拉强度的板厚20mm、长1500mm的母材进行图12所示的断面形状的坡口加工，采用表10所示的成分的No.80～No.89的焊剂进行了焊接。
表10
焊剂No. CaO MgO Al2O3 CaF2 SiO2 其它 碱度B
80 24.8 1.2 14.9 30.1 28.5 0.5 1.21
81 19.4 6.8 15.5 30.2 27.5 0.6 1.23
82 20.1 4.4 20.4 32.1 22.5 0.5 1.61
83 8.5 8.5 25.4 35.5 21.0 0.5 1.31
84 5.5 4.2 28.5 42.1 19.4 0.3 1.26
85 8.2 3.3 20.3 49.2 18.5 0.5 1.81
86 12.6 4.8 15.5 49.5 17.0 0.6 2.32
87 15.1 3.3 19.5 48.5 12.7 0.9 2.75
88 17.8 2.9 23.4 40.0 15.5 0.4 2.29
89 23.2 4.2 19.8 41.5 10.7 0.6 3.16
与上述的评价方法同样，对这样得到的焊缝金属的抗拉强度进行了测定，对焊剂的组成、焊缝金属的抗拉强度和顶部夹渣的关系进行了调查。其结果见图5。
图5是表示焊剂的SiO2量、焊缝金属的抗拉强度和顶部夹渣的发生倾向的关系的曲线图。
如图5所示，在焊缝金属的抗拉强度为800MPa以上时，焊剂的SiO2量超过20％，发生了顶部夹渣。
“实验例5”
采用3电极的埋弧焊，在表1所示的焊接条件下，将表2所示的组成及强度水平不同的丝组合，对具有表3所示的化学组成及抗拉强度的板厚20mm、长1500mm的母材进行图12所示的断面形状的坡口加工，采用表11所示的成分的No.90～No.97的焊剂进行了焊接。
表11
焊剂No. CaO MgO Al2O3 CaF2 SiO2 其它 碱度B
90 22.8 4.2 28.5 25.5 18.5 0.5 1.81
91 13.6 5.5 32.5 28.6 19.2 0.6 1.32
92 5.5 4.2 28.5 42.1 19.4 0.3 1.26
93 12.9 3.2 25.3 38.7 19.5 0.4 1.58
94 12.6 4.8 15.5 49.5 17.0 0.6 2.32
95 15.1 3.3 19.5 48.5 12.7 0.9 2.75
96 22.8 4.6 31.3 23.2 17.5 0.6 1.81
97 24.5 3.0 22.7 31.3 18.0 0.5 2.15
与上述的评价方法同样，对这样得到的焊缝金属的抗拉强度进行了测定，对焊剂的组成、焊缝金属的抗拉强度和顶部夹渣的关系进行了调查。其结果见图6。
图6是表示焊剂的CaF2量、焊缝金属的抗拉强度和顶部夹渣的发生倾向的关系的图表。
如图6所示，在焊剂的CaF2量低于30％时发生顶部夹渣。
“实验例6”
利用上述的方法，对表12所示的成分的No.98～No.105的焊剂的水分吸附量进行了调查。其结果见图7。
表12
焊剂No. CaO MgO Al2O3 CaF2 SiO2 其它 碱度B
98 20.5 4.8 5.5 49.2 19.5 0.5 2.60
99 20.2 4.8 10.1 45.9 18.5 0.5 2.53
100 20.2 4.9 12.4 43.5 18.5 0.5 2.43
101 20.1 4.8 15.0 42.4 17.2 0.5 2.48
102 20.2 4.6 15.8 42.7 16.2 0.5 2.57
103 13.6 4.7 17.2 47.9 16.1 0.5 2.39
104 13.2 4.8 20.1 45.2 16.2 0.5 2.24
105 13.3 4.2 25.5 40.2 16.3 0.5 1.99
图7是表示焊剂的Al2O3量和水分吸附量的关系的曲线图，图8是表示焊剂的SiO2量和水分吸附量的关系的曲线图。
如图7所示，在焊剂的Al2O3量为15％以下时，吸附水分量急剧增加。
“实验例7”
利用上述的方法，对表13所示的成分的No.106～No.112的焊剂的水分吸附量进行了调查。其结果见图8。
表13
焊剂No. CaO MgO Al2O3 CaF2 SiO2 其它 碱度B
106 23.5 4.8 32.5 31.2 7.5 0.5 3.05
107 20.8 3.3 29.5 36.7 9.2 0.5 2.90
108 20.2 3.5 25.5 40.3 10.0 0.5 2.96
109 18.5 3.6 25.3 39.7 12.4 0.5 2.62
110 18.4 3.3 23.2 39.5 15.1 0.5 2.36
111 18.3 3.2 17.2 40.6 20.2 0.5 1.97
112 14.9 3.1 16.5 40.5 24.5 0.5 1.39
图8是表示焊剂的SiO2量和水分吸附量的关系的曲线图。如图8所示，在焊剂的SiO2量低于10％时，吸附水分量急剧增加。
“实验例8”
利用上述的方法，对表14所示的成分的No.113～No.120的焊剂的水分吸附量进行了调查。其结果见图9。
表14
焊剂No. CaO MgO Al2O3 CaF2 SiO2 其它 碱度B
113 23.9 0.2 15.2 50.0 10.2 0.5 3.44
114 22.3 0.6 15.5 49.8 11.3 0.5 3.25
115 22.5 0.6 15.9 48.2 12.3 0.5 3.11
116 22.3 0.8 15.9 46.2 14.3 0.5 2.85
117 20.2 1.0 18.6 44.0 15.7 0.5 2.51
118 17.8 1.0 21.5 41.0 18.2 0.5 2.01
119 17.2 1.2 28.1 34.8 18.2 0.5 1.70
120 14.7 4.8 29.5 30.7 19.8 0.5 1.41
图9是表示焊剂的碱度B和水分吸附量的关系的曲线图。如图9所示，即使碱度B超过3.2，吸附水分量也急剧增加。
“实验例9”
采用3电极的埋弧焊，在表1所示的焊接条件下，将表2所示的组成及强度水平不同的丝组合，对具有表3所示的化学组成及抗拉强度的板厚20mm、长1500mm的母材进行图12所示的断面形状的坡口加工，采用以表15所示的浓度含有MnO的No.121～No.139的焊剂进行了焊接。
表15
焊剂No. CaO MgO Al2O3 CaF2 SiO2 MnO 其它 碱度B
121 5.5 4.2 29.5 48.5 11.2 0.6 0.5 2.30
122 12.5 4.5 18.0 41.4 18.0 5.0 0.6 2.09
123 15.1 2.6 19.5 46.9 12.7 2.5 0.7 2.75
124 5.2 3.7 27.9 42.1 19.6 0.6 0.9 1.23
125 5.3 2.1 28.3 35.2 19.5 9.2 0.4 1.22
126 5.5 3.8 28.5 40.5 19.1 2.2 0.4 1.29
127 11.8 3.2 20.4 43.8 18.2 2.1 0.5 1.93
128 20.5 2.9 20.4 39.0 10.2 6.1 0.9 3.14
129 10.5 3.2 26.1 33.5 17.1 9.2 0.4 1.79
130 17.7 1.2 16.2 31.5 18.2 14.1 1.1 2.22
131 11.8 4.0 22.2 48.4 12.5 0.6 0.5 2.59
132 16.1 4.2 20.1 40.8 16.2 2.1 0.5 2.30
133 10.7 4.1 22.9 42.1 18.0 0.8 1.4 1.80
134 14.7 3.2 21.5 43.3 14.8 2.1 0.4 2.39
135 24.3 2.2 20.5 31.7 15.3 5.5 0.5 2.57
136 12.8 1.2 24.5 37.5 15.2 8.2 0.6 2.14
137 11.1 3.2 20.1 43.1 12.1 9.8 0.6 2.71
138 11.4 2.8 19.1 51.1 14.9 0.2 0.5 2.40
139 19.2 2.9 20.5 45.5 11.1 0.3 0.5 3.00
与上述的评价方法同样，对这样得到的焊缝金属的氧量进行了测定，对焊缝金属的氧量和焊剂的碱度B的关系进行了调查。其结果见图11。
如图11所示，通过添加0.5％以上的MnO，能够稳定地得到碱度B为1.2以上、且氧量为0.018％以上的焊缝金属。
产业上的可利用性
如上所述，在采用埋弧焊法制作高强度焊缝金属时，通过采用本发明的埋弧焊用熔炼型焊剂，除了焊道形状良好以外，还能够得到没有称为顶部夹渣的焊缝内部的缺陷的焊缝。另外，即使是采用本发明的成分体系不会发生顶部夹渣的焊剂的组成，也能够使焊缝金属的氧量最优化，能够容易得到具有优良的低温韧性的焊缝金属，对产业上的贡献是非常大的。
符号说明：
ST：顶部夹渣
SL：底部夹渣

Claims (2)

1.一种埋弧焊用熔炼型高碱性焊剂，其是对母材抗拉强度为800MPa～1200MPa的管线用UO钢管进行缝焊时使用的埋弧焊用熔炼型高碱性焊剂，其特征在于：以质量％计，含有CaO：5.0％～25.0％、MgO：1.0％～5.0％、Al2O3：超过15.0％且在30.0％以下、CaF2：超过35％且在50.0％以下、SiO2：10.0％～20.0％、MnO：0.5％～15.0％，剩余部分为不可避免的杂质，且通过式(1)得到的碱度B为1.2～3.2；
而且进行焊接的母材是以质量％计，含有C：0.03％～0.12％、Si：0.5％以下、Mn：1.2％～2.5％、Ni：2.0％以下、Mo：0.6％以下、Ti：0.030％以下、Al：0.07％以下、P：0.015％以下、S：0.003％以下、Nb：0.0015％～0.1％、N：0.008％以下的钢管；
B＝6.05N[CaO]+4.0N[MgO]+5.1N[CaF2]+4.8N[MnO]－0.2N[Al2O3]－6.31N[SiO2](1)
式中，N[k]表示成分k的摩尔分数。
2.根据权利要求1所述的埋弧焊用熔炼型高碱性焊剂，其特征在于：以质量％计，进一步合计含有0.2％～5.0％的Li2O及K2O中的任一种或两种。
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