CN1276816C - 埋弧焊用熔融焊剂 - Google Patents

Abstract

一种埋弧焊用熔融焊剂，该焊剂，在焊剂整个质量中，CaO：占15～21质量%、CaF₂：占11～19质量%、MgO：占7～14质量%、SiO₂：占28～35质量%、Al₂O₃：占9～17质量%、MnO：占6～12质量%、FeO：0.2～1.5质量%、Na₂O及K₂O：总量占0.5～1.8质量%、B₂O₃：占1.0质量%以下、TiO₂限制在4质量%以下；由下述算式1设定的[M]为1.00～1.50。因此，这种埋弧焊用熔融焊剂，焊接金属的低温韧性优良、且双面单层的高速焊接的焊接作业性优良。

Description

埋弧焊用熔融焊剂

技术领域

本发明涉及一种在适于管道及结构用管等大径钢管焊接的高速埋弧焊上使用的埋弧焊用熔融焊剂，。

背景技术

在使用于输送天然气及石油等管道的钢管焊接中，为了提高制管效率，焊接速度的高速化进一步发展，随之而来会产生的问题是由于咬边及夹渣等焊接缺陷发生率的增大及焊接金属氧含量的增加而带来的焊接金属的韧性劣化等。以前，对如此大径的钢管进行接缝焊接时，适用的是由能高速焊接的多电极埋弧焊接法进行的双面单层焊接，不过，这种由多电极埋弧焊接法进行的双面单层焊接，存在容易发生咬边及夹渣等焊接缺陷的问题。

为此，提出减轻钢管高速焊接中的焊接缺陷的方法(参照例如特开平9-85440号公报、特开平9-277043号公报、特开平9-239536号公报、特开平10-43859号公报、特开平10-258363号公报、特开平10-258364号公报)。在这些文献所述的焊接方法中，通过使用多电极、一边对焊接金属施以电磁搅拌一边进行焊接，从而谋求缺陷的减轻。

另外，近来，为了增加管道的作业压力以谋求输送效率的提高，从而要求焊接金属的高强度及高韧性化，期望确保能同时实现这些的技术。特别是谋求一种高速焊接方法，能获得在寒冷地区也耐用的低温韧性优良的焊接金属。通常，作为用以提高焊接金属韧性的方法，已知提高焊剂的碱性且降低焊接金属中的氧含有量的方法。不过，若提高焊剂的碱性，则有焊道外观及脱渣性下降、咬边及夹渣等焊接缺陷增加的倾向。特别是在高速焊接中其倾向显著化，因此，很难用该方法实现韧性提高及高速焊接化的两全。

以前，为了提高焊接金属的低温韧性而进行焊接材料的研究(参照例如特公平5-38677号公报)。特公平5-38677号公报中提出了一种埋弧焊用熔融焊剂，通过规定焊剂的成分，从而即使是适用于高速埋弧焊时，也能获得焊接作业性良好且低温韧性优良的焊接金属。

不过，上述现有的技术存在以下所示的问题点。首先，特开平9-85440号公报等所述的焊接方法，需要形成磁场的设备用以对焊接金属进行电磁搅拌，因此，制造成本增加。另外，那些文献中在用于提高焊接金属韧性的方法上下工夫。

另外，特公平5-38677号公报中所述的焊剂，是关于2电极焊接法的焊剂，近来，为了提高焊接效率而焊接速度进一步高速化，相对于现在要求的韧性而言，很难说具有足够的性能。为此，要求埋弧焊用熔融焊剂更进一步提高性能。

发明内容

本发明即是鉴于这些问题点而产生的，其目的在于提供一种焊接金属的低温韧性优良且双面单层焊接的高速焊接的焊接作业性优良的埋弧焊用熔融焊剂。

本发明的埋弧焊用熔融焊剂，其特征在于：焊剂整个质量中，CaO：占15～21质量％、CaF₂：占11～19质量％、MgO：占7～14质量％、SiO₂：占28～35质量％、Al₂O₃：占9用到7质量％、MnO：占6～12质量％、FeO：0.2～1.5质量％、Na₂O及K₂O：总量占0.5～1.8质量％、B₂O₃：含有1.0质量％以下、TiO₂限制在4质量％以下；当将CaO含有量(质量％)表示为[CaO]、将MgO含有量(质量％)表示为[MgO]、将CaF₂含有量(质量％)表示为[CaF₂]、将Na₂O含有量(质量％)表示为[Na₂O]、将K₂O含有量(质量％)表示为[K₂O]、将SiO₂含有量(质量％)表示为[SiO₂]、将FeO含有量(质量％)表示为[FeO]、将TiO₂含有量(质量％)表示为[TiO₂]、将Al₂O₃含有量(质量％)表示为[Al₂O₃]、将MnO含有量(质量％)表示为[MnO]时，下述算式1设定的[M]为1.00～1.50。

[式1]

$M=\frac{1.5\×\left[\mathrm{CaO}\right]+1.5\×\left[\mathrm{MgO}\right]+\left[{\mathrm{CaF}}_2\right]+\left[{\mathrm{Na}}_{2}O\right]+\left[K_{2}O\right]}{\left[{\mathrm{SiO}}_2\right]+\left[\mathrm{FeO}\right]+0.7\×\left[{\mathrm{TiO}}_2\right]+0.7\×\left[{\mathrm{Al}}_2{O}_3\right]+0.3\×\left[\mathrm{MnO}\right]}$

本发明中，使焊剂中含有的、对焊接作业性有影响的CaO、CaF₂、MgO、SiO₂、Al₂O₃、MnO、FeO、Na₂O、K₂O、TiO₂及B₂O₃的含有量在上述范围内，因此，能提高焊接作业性的同时又抑制缺陷的发生。再有，规定对焊接金属中的氧浓度有影响的成分的含有量，则使由上述式1设定的[M]为1.00～1.50，因此，与现有的焊剂相比较，焊接金属中的氧量降低，低温韧性提高。

根据本发明，使CaO、CaF₂、MgO、SiO₂、Al₂O₃、MnO、FeO、Na₂O、K₂O及TiO₂的含有量最佳，从而能提高高速焊接的焊接作业性，另外，对由CaO、CaF₂、MgO、SiO₂、Al₂O₃、MnO、FeO、Na₂O、K₂O及TiO₂求得的[M]值进行规定，从而降低焊接金属中的氧含量，同时使B₂O₃的含有量最佳，从而焊接金属的淬透性提高，因此能提高焊接金属的低温韧性。

附图说明

图1是表示焊剂碱度和焊接金属中氧量的关系的曲线图，其中，横轴设为焊剂的IIW碱度、纵轴设为焊接金属中的氧量。

图2是表示[M]和焊接金属中氧量的关系的曲线图，其中：横轴设为[M]，纵轴设为焊接金属中的氧量。

图3(a)是表示4电极焊接的电极配置的示意图、(b)是表示坡口形状的剖面图。

图4(a)是表示3电极焊接的电极配置的示意图、(b)是表示坡口形状的剖面图。

图5是表示焊接金属中氧分析及冲击试验用的试验片的采集位置的剖面图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的埋弧焊用熔融焊剂进行具体说明。本发明人等，为了实现上述目的而刻意进行实验研究，结果，导出了焊剂的碱性和对焊接金属的低温韧性有影响的氧量之间的关系，还发现了能获得高速焊接的作业性优良、低温韧性优良的焊接金属的焊剂组成。具体地说，本发明人等，考虑到焊接速度的更高速化及随之而来的设备成本增大的两全，对3或4电极焊接进行研究，结果发现，使埋弧焊用熔融焊剂的组成在以下所示范围，从而，焊接金属中的氧量降低，能实现焊接金属的高韧性化及高速焊接的作业性的提高。

以下，关于本发明的埋弧焊用熔融焊剂的成分组成的限定理由进行说明。

CaO：占15～21质量％

CaO是碱性成分，是用以调节熔渣的粘性及熔点的有效成分，同时降低焊接金属的氧含量的效果高。CaO含有量不足15质量％时，熔渣的粘性不足，易发生焊道蛇行(焊道S形弯曲)。另外，降低焊接金属的氧量的效果下降。另方面，CaO含有量超过21质量％，则焊剂发生结晶质化，因此，耐吸湿性劣化，易发生凹坑(pockmark)。为此，CaO含有量为15～21质量％。再有，优选：CaO含有量为16～21质量％。从而降低焊接金属的氧量的效果提高。

CaF₂：占11～19质量％

CaF₂也是碱性成分，是用以调节熔渣的粘性及熔点的有效成分。CaF₂含有量不足11质量％，则焊渣的粘性高，焊道成凸状。另方面，CaF₂含有量超过19质量％，则易发生咬边及夹渣，同时脱渣性劣化。为此，CaF₂含有量为11～19质量％。

MgO：占7～14质量％

MgO也是碱性成分，是用以调节熔渣的粘性及熔点的有效成分，同时降低焊接金属的氧含量的效果高。MgO含有量不足7质量％时，熔渣的粘性不足，易发生焊道蛇行。另外，无法获得用以降低焊接金属的氧量的充分效果。另方面，MgO含有量超过14质量％，则焊剂发生结晶质化，因此，耐吸湿性劣化，易发生凹坑。为此，MgO含有量为7～14质量％。

SiO₂：占28～35质量％

SiO₂是酸性成分，是用以调节熔渣的粘性及熔点的有效成分。SiO₂含有量不足28质量％，则熔渣的粘性不足，易发生焊道蛇行。另方面，SiO₂含有量超过35质量％，则焊渣的粘性高，焊道成凸状。为此，SiO₂含有量为28～35质量％。

Al₂O₃：占9～17质量％

Al₂O₃是用以调节熔渣的粘性及熔点的有效成分。Al₂O₃含有量不足9质量％，则熔渣的粘性不足，易发生焊道蛇行。另方面，Al₂O₃含有量超过17质量％，则焊剂的粘性过高，焊道成凸状，同时焊渣的熔点过高而易发生夹渣。为此，Al₂O₃含有量为9～17质量％。

MnO：占6～12质量％

MnO是用以调节熔渣的粘性及熔点的有效成分。MnO含有量不足6质量％，则熔渣的粘性不足，易发生焊道蛇行。另方面，MnO含有量超过12质量％，则焊渣表面成鱼鳞状，同时发生焊渣烧结。为此，MnO含有量为6～12质量％。另外，MnO根据由下述算式2求得的IIW(国际焊接学会：International Institute of Welding)推荐的碱度(B_IIW：以下称IIW)(参照N.N.POTAPOV、外1名，「AQUANTITATIVE EVALUATIONOF TIIE BASICITY OF WELDING FLUXES」，WELDINGPRODUCTUON，1978年，第25卷，第9号，p.39-42)进行分类，从而作为提高焊剂的碱度、降低焊接金属的氧量的成分，不过，本发明人等研究的结果认为，在上述范围内，随着MnO含有量增加，焊接金属中的氧量有增加的倾向。为此，本发明中，MnO作为增加焊接金属中氧量的成分、即降低焊剂碱度的成分而使用。

[式2]

$B_{\mathrm{IIW}}=\frac{\left[{\mathrm{CaF}}_2\right]+\left[\mathrm{CaO}\right]+\left[\mathrm{MgO}\right]+\left[{\mathrm{Na}}_{2}O\right]+\left[K_{2}O\right]+\left[\mathrm{BaO}\right]+0.5\×\left(\right[\mathrm{MnO}]+[\mathrm{FeO}\left]\right)}{\left[{\mathrm{SiO}}_2\right]+0.5\×\left(\right[{\mathrm{Al}}_2{O}_3]+[{\mathrm{TiO}}_2]+[{\mathrm{ZrO}}_2)}$

还有，上述算式2中的[CaF₂]为焊剂中CaF₂含有量(质量％)、[CaO]为焊剂中CaO含有量(质量％)、[MgO]为MgO含有量(质量％)、[Na₂O]为Na₂O含有量(质量％)、[K₂O]为K₂O含有量(质量％)、[BaO]为BaO含有量(质量％)、[MnO]为MnO含有量(质量％)、[FeO]为FeO含有量(质量％)、[SiO₂]为焊剂中SiO₂含有量(质量％)、[Al₂O₃]为Al₂O₃含有量(质量％)、[TiO₂]为TiO₂含有量(质量％)、[ZrO₂]为焊剂中ZrO₂含有量(质量％)。

FeO：0.2～1.5质量％

FeO是用以使焊道宽度稳定化的有效成分，微量添加即可获得其效果。但是，FeO含有量不足0.2质量％，则易发生焊道蛇行。另方面，FeO含有量超过1.5质量％，则焊道表面成鱼鳞状，同时发生焊渣烧结。为此，FeO含有量为0.2～1.5质量％。还有，在FeO根据IIW的碱度进行分类时，作为提高焊剂碱度的成分，不过，本发明人等研究的结果认为，在上述范围内，随着FeO含有量增加，焊接金属中的氧量有增加的倾向。为此，本发明中，FeO与上述的MnO同样作为增加焊接金属中氧量的成分、即降低焊剂碱度的成分而使用。

Na₂O、K₂O：总量占0.5～1.8质量％

Na₂O及K₂O为碱性成分，具有降低焊接金属中的氧量的效果，同时作为电弧稳定剂也是有效成分。Na₂O及K₂O总含有量不足0.5质量％，则电弧不稳定，易发生焊道蛇行。另方面，Na₂O及K₂O总含有量超过1.8质量％，则耐吸湿性劣化而发生凹坑。因此，Na₂O及K₂O总含有量为0.5～1.8质量％。还有，本发明的焊剂中，也可以：不一定含有Na₂O及K₂O双方，而只要含有Na₂O及K₂O一方即可。

B₂O₃：1.0质量％以下

B₂O₃被还原为B，提高焊接金属的淬透性，具有提高韧性的效果。但是，B₂O₃含有量超过1.0质量％，则焊接金属中的B量过多而形成过剩的淬火组织，因此，焊接金属的韧性劣化。为此，B₂O₃含有量为1.0质量％以下。

但是，B可以含在焊剂及焊丝任意一方中，例如，在焊丝中添加必要量的B时，焊剂中可以不含B₂O₃。作为焊丝及焊剂中的B含有量，当将焊剂中的B₂O₃含有量(质量％)表示为[B₂O₃]，将由下述算式3求得的焊丝中的B含有量(质量％)表示为[BW]时，由下述算式4设定的[B]最好为0.001～0.010。还有，所谓L极意思是引导极，所谓T极意思是仿形极。(参照图3(a)、图4(a))

[式3]

$\left[B_W\right]=\frac{B_L\×(I_L/I_L)+B_{T1}\×(I_{T1}/I_L)+B_{T2}\×(I_{T2}/I_L)+B_{T3}\×(I_{T3}/I_L)}{(I_L/I_L)+(I_{T1}/I_L)+(I_{T2}/I_L)+(I_{T3}/I_L)}$

[式4]

[B]＝[B₂O₃]/100+[B_W]/3

还有，上述算式3中的B_L为L极焊丝的B含有量(质量％)、B_T1为T1极焊丝的B含有量(质量％)、B_T2为T2极焊丝的B含有量(质量％)、B_T3为T3极焊丝的B含有量(质量％)，另外，I_L为L极焊丝的焊接电流(A)、I_T1为T1极焊丝的焊接电流(A)、I_T2为T2极焊丝的焊接电流(A)、I_T3为T3极焊丝的焊接电流(A)。

TiO₂：4质量％以下

TiO₂是使熔化焊剂熔点上升的成分。特别是，TiO₂含有量超过4质量％，则在熔点附近粘度急剧升高，因此，易发生夹渣。为此，TiO₂含有量限制在4质量％以下。

[M]：1.00～1.50

另外，本发明中，将由下述算式5表示的[M]设为1.00～1.50。

[式5]

$M=\frac{1.5\×\left[\mathrm{CaO}\right]+1.5\×\left[\mathrm{MgO}\right]+\left[{\mathrm{CaF}}_2\right]+\left[{\mathrm{Na}}_{2}O\right]+\left[K_{2}O\right]}{\left[{\mathrm{SiO}}_2\right]+\left[\mathrm{FeO}\right]+0.7\×\left[{\mathrm{TiO}}_2\right]+0.7\×\left[{\mathrm{Al}}_2{O}_3\right]+0.3\×\left[\mathrm{MnO}\right]}$

还有，上述算式5中的[CaO]为CaO含有量(质量％)、[MgO]为MgO含有量(质量％)、[CaF₂]为CaF₂含有量(质量％)、[Na₂O]为Na₂O含有量(质量％)、[K₂O]为K₂O含有量(质量％)、[SiO₂]为SiO₂含有量(质量％)、[FeO]为FeO含有量(质量％)、[TiO₂]为TiO₂含有量(质量％)、[Al₂O₃]为Al₂O₃含有量(质量％)、[MnO]为MnO含有量(质量％)。

作为用以提高焊接金属韧性的有效方法，已知提高焊剂碱度、降低焊接金属中氧含有量的方法，不过，随着焊剂碱度提高，存在焊道外观及脱渣性劣化、咬边及夹渣等焊接缺陷增加的倾向，特别是在高速焊接中，其倾向显著。

图1是表示焊剂的IIW碱度(B_IIW)和焊接金属中氧量的关系的曲线图，其中，横轴设为焊剂的IIW碱度(B_IIW)、纵轴设为焊接金属中的氧量。如图1所示，在根据现有使用的IIW碱度(B_IIW)调节焊剂碱度和焊接金属中氧量的关系的过程中，随着IIW碱度(B_IIW)升高，焊接金属的氧量降低而氧量值相对于碱度的偏差增大，即使IIW碱度(B_IIW)相同，焊接金属的氧量也存在0.005质量％左右的差。因此，即使根据IIW碱度规定焊剂的碱度，焊接金属中的氧量不会超过最佳的范围，也存在焊接金属韧性下降的担心。

为此，本发明人等针对各种焊剂，就焊接金属中氧量和焊剂成分的关系进行了研究，其结果是，在根据IIW碱度(B_IIW)的分类，MnO及FeO可作为提高焊剂碱度的成分，不过，本发明人等发现：MnO及FeO反而表现出相反的倾向，使焊接金属中的氧量增大。还发现，CaO及MgO比CaF₂等其他碱性成分、降低焊接金属中的氧的效果更大。

也就是说，本发明人等进行很多实验研究，结果发现：焊剂成分中，CaO、MgO、CaF₂、Na₂O及K₂O为碱性成分，具有降低焊接金属的氧量的效果，而SiO₂、FeO、TiO₂、Al₂O₃及MnO可增加焊接金属的氧量，还发现将CaO、MgO、CaF₂、Na₂O及K₂O的含有量除以SiO₂、FeO、TiO₂、Al₂O₃及MnO的含有量所得的算式[M]，相对于焊接金属中的氧量具有较强的相关关系。还有，上述算式[M]中的各系数，是本发明人等对实验数据进行回归分析而导出的值。

图2是表示[M]和焊接金属中氧量的关系的曲线图，其中，横轴设为[M]，纵轴设为焊接金属中的氧量。如图2所示，可以确认随着[M]的值升高，焊接金属中的氧量降低。另外，[M]所对应的氧几乎没有偏差，[M]的值相等时，焊接金属中的氧量的差在分析误差范围内为0.002质量％。

为此，本发明中，根据上述算式5表示的[M]值规定焊剂成分。如图2所示，通过将[M]设为1.00以上，而焊接金属中的氧量少于0.039质量％，韧性良好。另方面，[M]不足1.00，则焊接金属中的氧量超过0.039质量％，因此焊接金属的韧性下降。还有，为了获得低温韧性更优良的焊接金属，[M]的值最好在1.10以上。

另方面，[M]的值超过1.50，则焊道表面的中央部形成线状的收缩孔，部分焊道表面成为鱼鳞状。这是因为，随着焊接速度的高速化，熔化池形状呈泪滴状，柱状晶的朝向与焊接线几乎垂直，焊道中央部成为对接凝固的状态。从而，液相在焊道中央部凝固收缩、形成收缩孔。通常，那些收缩孔中浸入有焊接金属，不过，焊接金属中的氧量低则表面张力大，焊接金属不能充满收缩孔，而代之浸入有熔渣，因此，脱渣时呈现线状。为此，[M]为1.00～1.50。从而，能谋求焊接金属中的氧量的降低，能获得高速焊接中作业性优良且韧性优良的焊接金属。

再有，本发明的埋弧焊用熔融焊剂中除上述以外的成分，还有例如Cr₂O₃、V₂O₅、P、S等。

采用本发明的焊剂进行埋弧焊时，可以无视其使用的电极焊丝的成分组成对焊接金属的低温韧性和焊接作业性等造成的影响。即使采用一般的JIS Z3351 YS-S6电极焊丝也能确保目标特性。

实施例

以下，关于本发明实施例的效果，与本发明范围以外的比较例进行比较来说明。

图3(a)是表示4电极焊接的电极配置的示意图、(b)是表示这时的坡口形状的剖面图。另外，图4(a)是表示3电极焊接的电极配置的示意图，(b)是表示这时的坡口形状的剖面图。首先，将下述表1所示的成分组成(JIS规格G3160 SM490A)且板厚20mm的供试钢板，使用下述表2所示组成的焊丝(JIS Z3351 YS-S6、直径4.0mm)以及下述表3.1、表3.2所示组成的焊剂，在上述表4、图3(a)、(b)以及图4(a)、(b)所示的条件下，施行多电极埋弧焊接法的双面单层焊接，对焊接作业性(焊道蛇行、咬边、夹渣、脱渣、凹坑、焊道形状、焊渣烧结、收缩孔)、低温韧性及焊接金属的氧量进行评价。还有，2nd侧的预焊接，使用JIS规格Z3312 YGW11的焊丝(直径1.2mm)，设定电流为260A、电压为32V、焊接速度为50cm/分，保护气体使用CO₂。另外，下述表2中的“tr.”表示在检测界限以下。再有，下述表3.1及表3.2中的剩余部分(残部)为Cr₂O₃、V₂O₅、P、S等。

【表1】

钢板类型	钢板组成(质量％)
								C	Si	Mn	P	S	O	剩余部分
	JIS G 3106SM490A	0.16	0.41	1.43	0.011	0.001	0.002								Fe+不可避免的不纯物

【表2】

No.	焊丝组成(质量％)
												C	Si	Mn	P	S	Cu	Ni	Cr	Mo	O	B
	W1	0.13	0.01	1.89	0.014	0.006	0.11	0.01	0.02	tr.	0.003												tr.
W2												0.12	0.01	1.91	0.013	0.005	0.11	0.01	0.02	tr.	0.003	0.0097

【表3.1】

【表3.2】

【表4】

电极			第1极(L)	第2极(T1)	第3极(T2)	第4极(T3)	速度(cm/分)	热量输入(kJ/cm)
									极性			DC	AC	AC	AC
4电极	1st侧	电流(A)	1200	850	800	750										200.0	42.4
							电压(V)	34	40	43	43
		2nd侧	电流(A)	1200	850	800						750	200.0	43.7
	电压(V)						36	42	43	43
			3电极	1st侧	电流(A)	1200					950	800			-	180.0	38.2
电压(V)	36	38					44	-
					2nd侧	电流(A)			1250	1000	800	-	180.0	39.9
电压(V)	36	38		46			-

以下，对各项目的评价标准进行说明。还有，各供试钢板的焊接长度为1.5m，1st侧及2nd侧中任何一方不满足标准时为“×”。关于焊道蛇行，当焊接线的偏斜幅度在3mm以下时为“○”、焊接线的偏斜幅度大于3mm时为“×”。关于咬边，当咬边深度在0.3mm以下时为“○”、比0.3mm深时为“×”。关于夹渣，进行放射线透过试验，对夹渣大小在2mm以上的进行计数，当焊接长度1m中夹渣在1个以下时为“○”、多于1个时为“×”。

关于脱渣，能通过除渣锤敲打而容易去除时为“○”、不能通过除渣锤敲打去除时为“×”。关于凹坑，焊接长度1m中凹坑在1个以下时为“○”、多于1个时为“×”。关于焊道形状，在过盈高度为3mm以下时为“○”、在过盈高度超过3mm时为“×”。关于烧结，脱渣后的焊道终止端部的烧结长度相对于焊接长度在20％以下时为“○”、超过20％为“×”。还有，焊道终止端部的烧结，是对两侧分别测定而长的一方为烧结长度。关于收缩孔，焊道表面的收缩孔相对于焊接长度在10％以下为“○”、焊道表面的收缩孔相对于焊接长度超过10％为“×”。

另外，从按上述方法焊接的焊接接头采集试验片，通过焊接金属中的氧分析及冲击试验对焊接金属的氧量及韧性进行评价。图5是表示焊接金属中氧分析及冲击试验用的试验片的采集位置的剖面图。还有，冲击试验在-20℃的温度条件下进行，3次的平均值在80J以上为良好。以上结果汇总在下述表5.1及表5.2中表示。

【表5.1】

	No.	氧量(质量％)	冲击值(J·-20℃)	焊接作业性
												焊道蛇行	咬边	夹渣	脱渣	凹坑	焊道形状	焊渣烧结	收缩孔
				实施例	1	0.034	130	○	○	○	○									○	○	○	○
2	0.034	129	○									○	○	○	○	○	○	○
					3	0.035	128	○	○	○	○								○	○	○	○
4	0.034	140	○									○	○	○	○	○	○	○
					5	0.037	112	○	○	○	○								○	○	○	○
6	0.035	125	○									○	○	○	○	○	○	○
					7	0.034	140	○	○	○	○								○	○	○	○
8	0.035	127	○									○	○	○	○	○	○	○
					9	0.034	141	○	○	○	○								○	○	○	○
10	0.034	130	○									○	○	○	○	○	○	○
					11	0.036	120	○	○	○	○								○	○	○	○
12	0.034	144	○									○	○	○	○	○	○	○
					13	0.036	129	○	○	○	○								○	○	○	○
14	0.035	143	○									○	○	○	○	○	○	○
					15	0.037	115	○	○	○	○								○	○	○	○
16	0.034	149	○									○	○	○	○	○	○	○
					17	0.034	146	○	○	○	○								○	○	○	○
18	0.034	148	○									○	○	○	○	○	○	○
					19	0.034	112	○	○	○	○								○	○	○	○
20	0.036	137	○									○	○	○	○	○	○	○
					21	0.035	138	○	○	○	○								○	○	○	○
22	0.037	109	○									○	○	○	○	○	○	○
					23	0.033	157	○	○	○	○								○	○	○	○
24	0.033	163	○									○	○	○	○	○	○	○
					25	0.032	154	○	○	○	○								○	○	○	○
26	0.032	156	○									○	○	○	○	○	○	○
					27	0.032	149	○	○	○	○								○	○	○	○
28	0.032	157	○									○	○	○	○	○	○	○
					29	0.033	155	○	○	○	○								○	○	○	○
30	0.033	151	○									○	○	○	○	○	○	○
					31	0.033	132	○	○	○	○								○	○	○	○
32	0.038	94	○									○	○	○	○	○	○	○
					33	0.039	88	○	○	○	○								○	○	○	○
34	0.039	85	○									○	○	○	○	○	○	○
					35	0.037	107	○	○	○	○								○	○	○	○
36	0.035	145	○									○	○	○	○	○	○	○

【表5.2】

比较例	No.	氧量(质量％)	冲击值(J·-20℃)	焊接作业性
												焊道蛇行	咬边	夹渣	脱渣	凹坑	焊道形状	焊渣烧结	收缩孔
				37	0.034	134	×	○	○	○	○									○	○	○
	38	0.034	121									○	○	○	○	○	×	○	○
				39	0.041	70	○	○	○	○	○									×	○	○
	40	0.035	137									×	○	○	○	○	○	○	○
				41	0.034	132	○	○	○	○	×									○	○	○
	42	0.031	159									○	○	○	○	×	○	○	×
				43	0.033	148	○	○	○	○	×									○	○	○
	44	0.037	109									○	○	○	○	○	×	○	○
				45	0.035	136	○	×	×	×	○									○	○	○
	46	0.037	113									×	○	○	○	○	○	○	○
				47	0.034	141	○	○	○	○	×									○	○	○
	48	0.032	150									○	○	○	○	×	○	○	○
				49	0.034	139	×	○	○	○	○									○	○	○
	50	0.034	133									○	○	×	○	○	×	○	○
				51	0.037	117	×	○	○	○	○									○	○	○
	52	0.034	135									○	○	○	○	○	○	×	○
				53	0.036	114	○	○	×	○	○									○	○	○
	54	0.036	111									×	○	○	○	○	○	○	○
				55	0.036	119	×	○	○	○	○									○	○	○
	56	0.034	133									○	○	○	○	×	○	○	○
				57	0.036	125	○	○	○	○	×									○	○	○
	58	0.034	45									○	○	○	○	○	○	○	○
				59	0.034	131	×	○	○	○	○									○	○	○
	60	0.036	112									○	○	○	○	○	○	×	○
				61	0.040	75	○	○	○	○	○									○	○	○
	62	0.041	77									○	○	○	○	○	○	○	○
				63	0.041	72	○	○	○	○	○									○	○	○
	64	0.042	63									○	○	○	○	○	○	○	○
				65	0.041	76	○	○	○	○	○									○	○	○
	66	0.030	167									○	○	○	○	○	○	○	×
				67	0.031	141	○	○	○	○	○									○	○	×
	68	0.032	155									○	○	○	○	○	○	○	×
				69	0.031	146	○	○	○	○	○									○	○	×
	70	0.030	150									○	○	○	○	○	○	○	×
				71	0.030	163	○	○	○	○	○									○	○	×

上述表5所示的No.1～No.36焊剂是本发明的实施例，No.37～No.71是比较例。还有，No.29、No.30、No.61焊剂进行的是图4(a)及(b)所示的3电极焊接，其以外进行的是图3(a)及(b)所示的4电极焊接。另外，使用No.36焊剂时，使用B含有量为0.0097质量％的焊丝W2，使用其以外的焊剂时使用不含B的焊丝W1。

如上述表5.1所示，本发明范围内的实施例的No.1～No.36号焊剂，焊接作业性良好，且零下20℃的冲击值在80J以上，显示出优良的低温韧性。

另方面，本发明范围以外的比较例No.37焊剂，SiO₂含有量不足28质量％，因此易发生焊道蛇行。另外，比较例No.38焊剂，SiO₂含有量超过35质量％，因此，焊道形状凸出。还有，比较例No.39焊剂，SiO₂含有量超过35质量％、[M]也不足1.0，因此，焊道形状凸出、韧性也劣化。再有，比较例No.40焊剂，CaO含有量不足15质量％，因此易发生焊道蛇行。另外，比较例No.41及No.43焊剂，CaO含有量超过21质量％，因此，发生凹坑。比较例第42号焊剂，CaO含有量超过21质量％、且[M]值超过1.50，因此，凹坑发生，收缩孔也发生。

比较例No.44焊剂，CaF₂含有量不足11质量％，因此，焊道形状凸出。比较例No.45焊剂，CaF₂含有量超过19质量％，因此，易发生咬边及夹渣，脱渣性也劣化。比较例No.46焊剂，MgO含有量不足7质量％，因此，发生焊道蛇行。比较例No.47及No.48焊剂，MgO含有量超过14质量％，因此，产生凹坑。比较例No.49焊剂，Al₂O₃含有量不足9质量％，因此发生焊道蛇行。比较例No.50焊剂，Al₂O₃含有量超过17质量％，因此，焊道形状凸出、还发生夹渣。比较例No.51焊剂，MnO含有量不足6质量％，因此发生焊道蛇行。比较例No.52焊剂，MnO含有量超过12质量％，因此，发生焊渣烧结。比较例No.53焊剂，TiO₂含有量超过4质量％，因此，发生夹渣。

比较例No.54及No.55焊剂，Na₂O及K₂O总含有量不足0.5质量％，因此，发生焊道蛇行。比较例No.56及No.57焊剂，Na₂O及K₂O总含有量超过1.8质量％，因此，发生凹坑。比较例No.58焊剂，B₂O₃含有量超过1.0质量％，因此，韧性劣化。比较例No.59焊剂，FeO含有量不足0.2质量％，因此，发生焊道蛇行。比较例No.60焊剂，FeO含有量超过1.5质量％，因此，发生焊渣烧结。比较例No.61～No.65焊剂，[M]不足1.00，因此，韧性劣化。比较例No.66～No.71焊剂，[M]超过1.50，因此，收缩孔发生。

还有，比较例No.66～No.71焊剂，[M]超过1.50，因此，观察收缩孔，部分焊道表面呈鱼鳞状。另方面，本发明实施例的No.12、No.25、No.27及No.28焊剂的IIW碱度(B_IIW)，与比较例No.66～No.71焊剂为相同程度。如此一来，按IIW碱度(B_IIW)进行规定时，焊道外观良好和确认有收缩孔是夹杂在一起的，很难判断焊接作业性。因此，在本发明实施例的No.12、No.25、No.27及No.28.焊剂与比较例No.66～No.71焊剂中表示不同值的[M]，对判断收缩孔等焊接作业性的评价也有效。

Claims (1)

1.一种埋弧焊用熔融焊剂，其特征在于：在焊剂整个质量中，CaO：占15～21质量％、CaF₂：占11～19质量％、MgO：占7～14质量％、SiO₂：占28～35质量％、Al₂O₃：占9～17质量％、MnO：占6～12质量％、FeO：0.2～1.5质量％、Na₂O及K₂O：总量占0.5～1.8质量％、B₂O₃：占1.0质量％以下，

将TiO₂限制在4质量％以下，

当将CaO含有量的质量％表示为[CaO]、将MgO含有量的质量％表示为[MgO]、将CaF₂含有量的质量％表示为[CaF₂]、将Na₂O含有量的质量％表示为[Na₂O]、将K₂O含有量的质量％表示为[K₂O]、将SiO₂含有量的质量％表示为[SiO₂]、将FeO含有量的质量％表示为[FeO]、将TiO₂含有量的质量％表示为[TiO₂]、将Al₂O₃含有量的质量％表示为[Al₂O₃]、将MnO含有量的质量％表示为[MnO]时，由下述算式设定的[M]为1.00～1.50。

$M=\frac{1.5\×\left[\mathrm{CaO}\right]+1.5\×\left[\mathrm{MgO}\right]+\left[\mathrm{Ca}{F}_2\right]+\left[{\mathrm{Na}}_{2}O\right]+\left[K_{2}O\right]}{\left[{\mathrm{SiO}}_2\right]+\left[\mathrm{FeO}\right]+0.7\×\left[\mathrm{Ti}{O}_2\right]+1.7\×\left[A{l}_2{O}_3\right]+0.3\×\left[\mathrm{MnO}\right]}$

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