JP2001191197A - ミグ溶接用材料 - Google Patents
ミグ溶接用材料Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アークの安定性を確保することにより、高Ｃ
ｒ鋼の溶接にミグ溶接法を適用することを可能とするミ
グ溶接用材料を提供すること。 【解決手段】 重量％で、Ｃを０．０３％〜０．１３
％、Ｓｉを０．１％〜０．４％、Ｍｎを０．８％〜１．
７％、Ｃｒを８％〜１１％、Ｍｏを０．８％〜１．２
％、Ｎｉを０．３％〜１％、Ｖを０．０２％〜０．３
％、Ｎを０．００５％〜０．０５％、Ｏを０．００８
％、の割合で含有する。これらに加えて、重量％で、Ｃ
ｅを含む希土類元素を総量で０．０１５％〜０．０９
％、好ましくは０．０１５％〜０．０６％、より好まし
くは０．０１９％〜０．０５２％含有する。残部はＦｅ
および不可避的不純物からなる。さらに、重量％で、Ｃ
ｏを１％〜３％の割合で含有していてもよいし、Ｔａを
０．０５％〜０．３％の割合で含有していてもよいし、
Ｎｂを０．０１％〜０．２％の割合で含有していてもよ
い。
ｒ鋼の溶接にミグ溶接法を適用することを可能とするミ
グ溶接用材料を提供すること。 【解決手段】 重量％で、Ｃを０．０３％〜０．１３
％、Ｓｉを０．１％〜０．４％、Ｍｎを０．８％〜１．
７％、Ｃｒを８％〜１１％、Ｍｏを０．８％〜１．２
％、Ｎｉを０．３％〜１％、Ｖを０．０２％〜０．３
％、Ｎを０．００５％〜０．０５％、Ｏを０．００８
％、の割合で含有する。これらに加えて、重量％で、Ｃ
ｅを含む希土類元素を総量で０．０１５％〜０．０９
％、好ましくは０．０１５％〜０．０６％、より好まし
くは０．０１９％〜０．０５２％含有する。残部はＦｅ
および不可避的不純物からなる。さらに、重量％で、Ｃ
ｏを１％〜３％の割合で含有していてもよいし、Ｔａを
０．０５％〜０．３％の割合で含有していてもよいし、
Ｎｂを０．０１％〜０．２％の割合で含有していてもよ
い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ミグ溶接用材料に
関し、たとえば、ボイラやタービン等に使用されること
があるいわゆる高Ｃｒ鋼をミグ溶接する際に用いて好適
な溶接用材料に関する。
関し、たとえば、ボイラやタービン等に使用されること
があるいわゆる高Ｃｒ鋼をミグ溶接する際に用いて好適
な溶接用材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、被覆アーク溶接法、ティグ
（ＴＩＧ：Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ）溶
接法、グマ（ＧＭＡ：Ｇａｓ Ｍｅｔａｌ Ａｒｃ）溶
接法またはミグ（ＭＩＧ：Ｍｅｔａｌ Ｉｎｅｒｔ Ｇ
ａｓ）溶接法などが知られている。被覆アーク溶接法ま
たはティグ溶接法は、ボイラやタービン等に用いられる
Ｍｏｄ．９％Ｃｒ−１％Ｍｏ鋼（ＡＳＴＭ Ａ３８７
Ｇｒ９１）等のいわゆる高Ｃｒ鋼の溶接に適用されてい
る。しかし、これらの溶接法には、溶接効率が低いた
め、溶接構造物の製作まで時間がかかるという欠点があ
る。また、高Ｃｒ鋼の溶接に対して、溶接効率に優れた
グマ溶接法を適用すると、シールドガス中の活性ガスの
濃度が高いため、難剥離性の酸化皮膜（スケール）の生
成に起因する溶接欠陥が発生したり、溶接金属の靭性が
低下するなどの問題が発生することが知られている。
（ＴＩＧ：Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ）溶
接法、グマ（ＧＭＡ：Ｇａｓ Ｍｅｔａｌ Ａｒｃ）溶
接法またはミグ（ＭＩＧ：Ｍｅｔａｌ Ｉｎｅｒｔ Ｇ
ａｓ）溶接法などが知られている。被覆アーク溶接法ま
たはティグ溶接法は、ボイラやタービン等に用いられる
Ｍｏｄ．９％Ｃｒ−１％Ｍｏ鋼（ＡＳＴＭ Ａ３８７
Ｇｒ９１）等のいわゆる高Ｃｒ鋼の溶接に適用されてい
る。しかし、これらの溶接法には、溶接効率が低いた
め、溶接構造物の製作まで時間がかかるという欠点があ
る。また、高Ｃｒ鋼の溶接に対して、溶接効率に優れた
グマ溶接法を適用すると、シールドガス中の活性ガスの
濃度が高いため、難剥離性の酸化皮膜（スケール）の生
成に起因する溶接欠陥が発生したり、溶接金属の靭性が
低下するなどの問題が発生することが知られている。
【０００３】それに対して、ミグ（ＭＩＧ：Ｍｅｔａｌ
Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ）溶接法では、活性ガス濃度が低
いシールドガス（Ａｒ＋Ｏ2 、Ａｒ＋ＣＯ2 など）また
は不活性シールドガス（Ａｒ、Ａｒ＋Ｈｅなど）を用い
るため、上述したグマ溶接法で発生する問題を回避する
ことができる。特に、不活性シールドガスを用いる場合
には、スケールの発生が防止される。
Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ）溶接法では、活性ガス濃度が低
いシールドガス（Ａｒ＋Ｏ2 、Ａｒ＋ＣＯ2 など）また
は不活性シールドガス（Ａｒ、Ａｒ＋Ｈｅなど）を用い
るため、上述したグマ溶接法で発生する問題を回避する
ことができる。特に、不活性シールドガスを用いる場合
には、スケールの発生が防止される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ミグ溶
接法では、シールドガス中の活性ガス濃度が低いため、
あるいは不活性シールドガスを用いるため、アークの安
定に必要な陰極点の不足を招きやすい。陰極店が不足す
ると、アークの安定性が悪化し、溶接作業性に悪影響を
及ぼしたり、溶接金属への融合不良などの溶接欠陥を生
じるおそれがある。したがって、高Ｃｒ鋼の溶接にミグ
溶接法を適用するためには、アークの安定性を確保する
必要がある。
接法では、シールドガス中の活性ガス濃度が低いため、
あるいは不活性シールドガスを用いるため、アークの安
定に必要な陰極点の不足を招きやすい。陰極店が不足す
ると、アークの安定性が悪化し、溶接作業性に悪影響を
及ぼしたり、溶接金属への融合不良などの溶接欠陥を生
じるおそれがある。したがって、高Ｃｒ鋼の溶接にミグ
溶接法を適用するためには、アークの安定性を確保する
必要がある。
【０００５】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、アークの安定性を確保することにより、高Ｃｒ鋼の
溶接にミグ溶接法を適用することを可能とするミグ溶接
用材料を提供することを目的とする。
で、アークの安定性を確保することにより、高Ｃｒ鋼の
溶接にミグ溶接法を適用することを可能とするミグ溶接
用材料を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者は、ＡｒやＡｒとＨｅを混合した不活性シ
ールドガスを用いたミグ溶接において、安定したアーク
を得ることができる溶接用材料の組成について鋭意研究
をおこなった。その結果、本発明者は、溶接用材料にＣ
ｅ等の希土類元素を添加することが有効であるとの知見
を得、希土類元素の最適な含有量等を究明し、本発明の
完成に至った。ここで、不活性シールドガスを用いるこ
ととした理由は、グマ溶接時に発生する難剥離性のスケ
ールの発生を防ぐためである。
に、本発明者は、ＡｒやＡｒとＨｅを混合した不活性シ
ールドガスを用いたミグ溶接において、安定したアーク
を得ることができる溶接用材料の組成について鋭意研究
をおこなった。その結果、本発明者は、溶接用材料にＣ
ｅ等の希土類元素を添加することが有効であるとの知見
を得、希土類元素の最適な含有量等を究明し、本発明の
完成に至った。ここで、不活性シールドガスを用いるこ
ととした理由は、グマ溶接時に発生する難剥離性のスケ
ールの発生を防ぐためである。
【０００７】本発明にかかるミグ溶接用材料は、重量％
で、Ｃ（炭素）を０．０３％以上で、かつ０．１３％以
下、Ｓｉ（珪素）を０．１％以上で、かつ０．４％以
下、Ｍｎ（マンガン）を０．８％以上で、かつ１．７％
以下、Ｃｒ（クロム）を８％以上で、かつ１１％以下、
Ｍｏ（モリブデン）を０．８％以上で、かつ１．２％以
下、Ｎｉ（ニッケル）を０．３％以上で、かつ１％以
下、Ｖ（バナジウム）を０．０２％以上で、かつ０．３
％以下、Ｎ（窒素）を０．００５％以上で、かつ０．０
５％以下、Ｃｅ（セレン）を含む希土類元素を総量で
０．０１５％以上で、かつ０．０９％以下、Ｏ（酸素）
を０．００８％以下、の割合で含有し、残部がＦｅ
（鉄）および不可避的不純物からなることを特徴とす
る。
で、Ｃ（炭素）を０．０３％以上で、かつ０．１３％以
下、Ｓｉ（珪素）を０．１％以上で、かつ０．４％以
下、Ｍｎ（マンガン）を０．８％以上で、かつ１．７％
以下、Ｃｒ（クロム）を８％以上で、かつ１１％以下、
Ｍｏ（モリブデン）を０．８％以上で、かつ１．２％以
下、Ｎｉ（ニッケル）を０．３％以上で、かつ１％以
下、Ｖ（バナジウム）を０．０２％以上で、かつ０．３
％以下、Ｎ（窒素）を０．００５％以上で、かつ０．０
５％以下、Ｃｅ（セレン）を含む希土類元素を総量で
０．０１５％以上で、かつ０．０９％以下、Ｏ（酸素）
を０．００８％以下、の割合で含有し、残部がＦｅ
（鉄）および不可避的不純物からなることを特徴とす
る。
【０００８】この発明において、Ｃｅを含む希土類元素
の総含有量は、好ましくは重量％で０．０１５％以上
で、かつ０．０６％以下、より好ましくは重量％で０．
０１９％以上で、かつ０．０５２％以下であってもよ
い。さらに、重量％で、Ｃｏ（コバルト）を１％以上
で、かつ３％以下の割合で含有する構成となっていても
よい。さらに、重量％で、Ｔａ（タンタル）を０．０５
％以上で、かつ０．３％以下の割合で含有する構成とな
っていてもよい。さらに、重量％で、Ｎｂ（ニオブ）を
０．０１％以上で、かつ０．２％以下の割合で含有する
構成となっていてもよい。なお、不可避的不純物は、Ｓ
（イオウ）、Ｐ（リン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ
（チタン）などである。
の総含有量は、好ましくは重量％で０．０１５％以上
で、かつ０．０６％以下、より好ましくは重量％で０．
０１９％以上で、かつ０．０５２％以下であってもよ
い。さらに、重量％で、Ｃｏ（コバルト）を１％以上
で、かつ３％以下の割合で含有する構成となっていても
よい。さらに、重量％で、Ｔａ（タンタル）を０．０５
％以上で、かつ０．３％以下の割合で含有する構成とな
っていてもよい。さらに、重量％で、Ｎｂ（ニオブ）を
０．０１％以上で、かつ０．２％以下の割合で含有する
構成となっていてもよい。なお、不可避的不純物は、Ｓ
（イオウ）、Ｐ（リン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ
（チタン）などである。
【０００９】以下に、各成分の添加理由およびその含有
量の限定理由について説明する。
量の限定理由について説明する。
【００１０】Ｃはオーステナイト安定化元素であり、δ
フェライトの晶出を抑制する効果を有する。Ｃの含有量
が０．０３〜０．１３重量％であるのは、その下限値に
満たないと、δフェライト晶出の抑制効果および強度が
十分に得られないからであり、一方、上限値を超える
と、溶接金属の割れ感受性が増加して好ましくないから
である。Ｃの含有量は好ましくは０．０４〜０．０９重
量％であるのがよい。
フェライトの晶出を抑制する効果を有する。Ｃの含有量
が０．０３〜０．１３重量％であるのは、その下限値に
満たないと、δフェライト晶出の抑制効果および強度が
十分に得られないからであり、一方、上限値を超える
と、溶接金属の割れ感受性が増加して好ましくないから
である。Ｃの含有量は好ましくは０．０４〜０．０９重
量％であるのがよい。
【００１１】Ｓｉは溶接金属の脱酸剤としての効果、お
よび溶接金属の濡れ性、すなわち溶接時の湯流れ性を良
くする効果を有する。Ｓｉの含有量が０．１〜０．４重
量％であるのは、その下限値に満たないと、十分な脱酸
効果および良好な湯流れ性が得られないからであり、一
方、上限値を超えると、高温環境下での脆化を促進する
ため好ましくないからである。Ｓｉの含有量は好ましく
は０．１５〜０．３５重量％であるのがよい。
よび溶接金属の濡れ性、すなわち溶接時の湯流れ性を良
くする効果を有する。Ｓｉの含有量が０．１〜０．４重
量％であるのは、その下限値に満たないと、十分な脱酸
効果および良好な湯流れ性が得られないからであり、一
方、上限値を超えると、高温環境下での脆化を促進する
ため好ましくないからである。Ｓｉの含有量は好ましく
は０．１５〜０．３５重量％であるのがよい。
【００１２】Ｍｎは溶接金属の脱酸剤としての効果、焼
き入れ性を高めて強度を高める効果、およびδフェライ
トの晶出を抑制して靭性を高める効果を有する。Ｍｎの
含有量が０．８〜１．７重量％であるのは、その下限値
に満たないと、脱酸効果、強度および靭性が十分に得ら
れないからであり、一方、上限値を超えると、クリープ
強度の低下を招くからである。Ｍｎの含有量は好ましく
は１．１〜１．５重量％であるのがよい。
き入れ性を高めて強度を高める効果、およびδフェライ
トの晶出を抑制して靭性を高める効果を有する。Ｍｎの
含有量が０．８〜１．７重量％であるのは、その下限値
に満たないと、脱酸効果、強度および靭性が十分に得ら
れないからであり、一方、上限値を超えると、クリープ
強度の低下を招くからである。Ｍｎの含有量は好ましく
は１．１〜１．５重量％であるのがよい。
【００１３】Ｃｒは溶接金属の耐酸化性および耐食性を
高め、高温強度を向上させる効果を有する。Ｃｒの含有
量が８〜１１重量％であるのは、その下限値に満たない
と、十分な耐酸化性、耐食性および高温強度が得られな
いからであり、一方、上限値を超えると、δフェライト
が晶出して靭性が低下するからである。Ｃｒの含有量は
好ましくは８．５〜９．５重量％であるのがよい。
高め、高温強度を向上させる効果を有する。Ｃｒの含有
量が８〜１１重量％であるのは、その下限値に満たない
と、十分な耐酸化性、耐食性および高温強度が得られな
いからであり、一方、上限値を超えると、δフェライト
が晶出して靭性が低下するからである。Ｃｒの含有量は
好ましくは８．５〜９．５重量％であるのがよい。
【００１４】Ｍｏは固溶強化により高温強度を高める効
果を有する。Ｍｏの含有量が０．８〜１．２重量％であ
るのは、その下限値に満たないと、十分な高温強度が得
られないからであり、一方、上限値を超えると、δフェ
ライトが晶出して靭性が低下するからである。Ｍｏの含
有量は好ましくは０．８〜１．１重量％であるのがよ
い。
果を有する。Ｍｏの含有量が０．８〜１．２重量％であ
るのは、その下限値に満たないと、十分な高温強度が得
られないからであり、一方、上限値を超えると、δフェ
ライトが晶出して靭性が低下するからである。Ｍｏの含
有量は好ましくは０．８〜１．１重量％であるのがよ
い。
【００１５】Ｎｉはオーステナイト安定化元素であり、
δフェライトの晶出を抑制して靭性を高める効果を有す
る。Ｎｉの含有量が０．３〜１重量％であるのは、その
下限値に満たないと、δフェライトの晶出を十分に抑制
できないため十分な靭性が得られないからであり、一
方、上限値を超えると、クリープ強度の低下を招くから
である。
δフェライトの晶出を抑制して靭性を高める効果を有す
る。Ｎｉの含有量が０．３〜１重量％であるのは、その
下限値に満たないと、δフェライトの晶出を十分に抑制
できないため十分な靭性が得られないからであり、一
方、上限値を超えると、クリープ強度の低下を招くから
である。
【００１６】Ｖは炭窒化物として析出することにより高
温強度を高める効果を有する。Ｖの含有量が０．０２〜
０．３重量％であるのは、その下限値に満たないと、十
分な高温強度が得られないからであり、一方、上限値を
超えると、かえって高温強度の低下を招くからである。
Ｖの含有量は好ましくは０．１５〜０．２５重量％であ
るのがよい。
温強度を高める効果を有する。Ｖの含有量が０．０２〜
０．３重量％であるのは、その下限値に満たないと、十
分な高温強度が得られないからであり、一方、上限値を
超えると、かえって高温強度の低下を招くからである。
Ｖの含有量は好ましくは０．１５〜０．２５重量％であ
るのがよい。
【００１７】Ｎはオーステナイト安定化元素であり、溶
接金属中に適量が添加されるとδフェライトの晶出を抑
制して靭性を高める効果を有する。Ｎの含有量が０．０
０５〜０．０５重量％であるのは、その下限値に満たな
いと、溶接金属中に十分に添加されないため高い靭性が
得られないからであり、一方、上限値を超えると、溶接
金属の凝固時に非凝固窒素による球状欠陥が発生するか
らである。Ｎの含有量は好ましくは０．００８〜０．０
３重量％であるのがよい。
接金属中に適量が添加されるとδフェライトの晶出を抑
制して靭性を高める効果を有する。Ｎの含有量が０．０
０５〜０．０５重量％であるのは、その下限値に満たな
いと、溶接金属中に十分に添加されないため高い靭性が
得られないからであり、一方、上限値を超えると、溶接
金属の凝固時に非凝固窒素による球状欠陥が発生するか
らである。Ｎの含有量は好ましくは０．００８〜０．０
３重量％であるのがよい。
【００１８】Ｃｅを含む希土類元素は、不活性シールド
ガス中でアークを安定させる効果を有する。Ｃｅを含む
希土類元素は、たとえば、主にＣｅとＬａ（ランタン）
であり、この場合、Ｃｅの割合はたとえば６０〜７０重
量％である。Ｃｅを含む希土類元素の含有量が０．０１
５〜０．０９重量％であるのは、その下限値に満たない
と、アークが安定しないからであり、一方、上限値を超
えると、かえってアークが不安定となって溶接作業性が
損なわれるからである。Ｃｅを含む希土類元素の含有量
が０．０１５〜０．０６重量％であればよりアークの安
定性が得られ、また、０．０１９〜０．０５２重量％で
あればより確実にアークの安定性が得られる。Ｃｅを含
む希土類元素の添加は、たとえば市販のミッシュメタル
の添加によりなされる。
ガス中でアークを安定させる効果を有する。Ｃｅを含む
希土類元素は、たとえば、主にＣｅとＬａ（ランタン）
であり、この場合、Ｃｅの割合はたとえば６０〜７０重
量％である。Ｃｅを含む希土類元素の含有量が０．０１
５〜０．０９重量％であるのは、その下限値に満たない
と、アークが安定しないからであり、一方、上限値を超
えると、かえってアークが不安定となって溶接作業性が
損なわれるからである。Ｃｅを含む希土類元素の含有量
が０．０１５〜０．０６重量％であればよりアークの安
定性が得られ、また、０．０１９〜０．０５２重量％で
あればより確実にアークの安定性が得られる。Ｃｅを含
む希土類元素の添加は、たとえば市販のミッシュメタル
の添加によりなされる。
【００１９】Ｏは過剰に添加されると溶接金属の靭性低
下を招くおそれがある。したがって、Ｏの含有量は０．
００８重量％以下であるのがよい。
下を招くおそれがある。したがって、Ｏの含有量は０．
００８重量％以下であるのがよい。
【００２０】Ｃｏはオーステナイト安定化元素であり、
δフェライトの晶出を抑制する効果を有する。また、Ｃ
ｏには、Ｓｉと同様に溶融金属の粘性を低下させ、ミグ
溶接特有の融合不良の発生を抑制する効果があることが
発明者の実験より明らかとされた。Ｃｏの含有量が１重
量％に満たないと、δフェライトの晶出抑制効果および
融合不良を防ぐ効果が十分に得られない。また、Ｃｏの
含有量が３重量％を超えると、フェライト（α）組織が
オーステナイト（γ）組織に変態する温度であるＡｃ１
変態点が低くなるため、高温での焼戻しができなくな
り、それによってクリープ特性に悪影響が生じるからで
ある。Ｃｏの含有量は好ましくは１〜２．５重量％であ
るのがよい。
δフェライトの晶出を抑制する効果を有する。また、Ｃ
ｏには、Ｓｉと同様に溶融金属の粘性を低下させ、ミグ
溶接特有の融合不良の発生を抑制する効果があることが
発明者の実験より明らかとされた。Ｃｏの含有量が１重
量％に満たないと、δフェライトの晶出抑制効果および
融合不良を防ぐ効果が十分に得られない。また、Ｃｏの
含有量が３重量％を超えると、フェライト（α）組織が
オーステナイト（γ）組織に変態する温度であるＡｃ１
変態点が低くなるため、高温での焼戻しができなくな
り、それによってクリープ特性に悪影響が生じるからで
ある。Ｃｏの含有量は好ましくは１〜２．５重量％であ
るのがよい。
【００２１】Ｔａは高温強度を高める効果を有する。Ｔ
ａの含有量が０．０５〜０．３重量％であるのは、その
下限値に満たないと、十分な高温強度が得られないから
であり、一方、上限値を超えると、かえって強度を低下
させて靭性の低下を招くからである。なお、Ｃｏの添加
によっても高温強度の向上効果が得られるため、Ｃｏが
所定量添加されていれば、必ずしもＴａが添加されてい
なくてもよい。
ａの含有量が０．０５〜０．３重量％であるのは、その
下限値に満たないと、十分な高温強度が得られないから
であり、一方、上限値を超えると、かえって強度を低下
させて靭性の低下を招くからである。なお、Ｃｏの添加
によっても高温強度の向上効果が得られるため、Ｃｏが
所定量添加されていれば、必ずしもＴａが添加されてい
なくてもよい。
【００２２】Ｎｂは炭窒化物として析出することにより
高温強度を高める効果を有する。Ｎｂの含有量が０．０
１〜０．２重量％であるのは、その下限値に満たない
と、十分な高温強度が得られないからであり、一方、上
限値を超えると、溶接作業性および靭性を低下させるか
らである。Ｎｂの含有量は好ましくは０．０１〜０．０
５重量％であるのがよい。
高温強度を高める効果を有する。Ｎｂの含有量が０．０
１〜０．２重量％であるのは、その下限値に満たない
と、十分な高温強度が得られないからであり、一方、上
限値を超えると、溶接作業性および靭性を低下させるか
らである。Ｎｂの含有量は好ましくは０．０１〜０．０
５重量％であるのがよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下に、実施例、比較例および従
来例を挙げて本発明にかかるミグ溶接用材料の特徴とす
るところを明らかとする。
来例を挙げて本発明にかかるミグ溶接用材料の特徴とす
るところを明らかとする。
【００２４】まず、ＣｅおよびＬａからなる希土類元素
の添加量が異なるソリッドワイヤ（ワイヤＮｏ．３〜
６）を作製した。比較例として、希土類元素を添加して
いないソリッドワイヤ（ワイヤＮｏ．２）を作製した。
また、従来例として、一般的にミグ溶接において用いら
れている組成のソリッドワイヤ（ワイヤＮｏ．１）を用
意した。表１に供試ワイヤの化学成分（ｗｔ％）を示
す。
の添加量が異なるソリッドワイヤ（ワイヤＮｏ．３〜
６）を作製した。比較例として、希土類元素を添加して
いないソリッドワイヤ（ワイヤＮｏ．２）を作製した。
また、従来例として、一般的にミグ溶接において用いら
れている組成のソリッドワイヤ（ワイヤＮｏ．１）を用
意した。表１に供試ワイヤの化学成分（ｗｔ％）を示
す。
【００２５】
【表１】
【００２６】つづいて、表１に示すＮｏ．１〜６の各ソ
リッドワイヤを溶接用材料として用いて、ミグ溶接によ
りＭｏｄ．９％Ｃｒ−１％Ｍｏ鋼板の開先溶接をおこな
った。各ソリッドワイヤの直径は１．２ｍｍであった。
シールドガスは、純Ａｒガス、またはＡｒガスとＨｅガ
スとの混合ガス（Ｈｅ：３５％）を用いた。母材である
Ｍｏｄ．９％Ｃｒ−１％Ｍｏ鋼板の厚さは２０ｍｍであ
った。溶接条件は、電流２４０〜２６０Ａ、電圧２４〜
２６Ｖ、速度１９０〜２１０ｍｍ／分およびパス間温度
２５０〜３００℃であった。溶接時には２５０℃以上の
温度で予熱を行った。図１に母材（Ｍｏｄ．９％Ｃｒ−
１％Ｍｏ鋼板）１の開先形状を示す。
リッドワイヤを溶接用材料として用いて、ミグ溶接によ
りＭｏｄ．９％Ｃｒ−１％Ｍｏ鋼板の開先溶接をおこな
った。各ソリッドワイヤの直径は１．２ｍｍであった。
シールドガスは、純Ａｒガス、またはＡｒガスとＨｅガ
スとの混合ガス（Ｈｅ：３５％）を用いた。母材である
Ｍｏｄ．９％Ｃｒ−１％Ｍｏ鋼板の厚さは２０ｍｍであ
った。溶接条件は、電流２４０〜２６０Ａ、電圧２４〜
２６Ｖ、速度１９０〜２１０ｍｍ／分およびパス間温度
２５０〜３００℃であった。溶接時には２５０℃以上の
温度で予熱を行った。図１に母材（Ｍｏｄ．９％Ｃｒ−
１％Ｍｏ鋼板）１の開先形状を示す。
【００２７】溶接により得られた各継手のうち、溶接作
業性が良好であったもの、またはやや良好であるもの
（実用上問題のない程度）について、ＰＷＨＴ（溶接後
熱処理：Ｐｏｓｔ Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｈｅａｔ Ｔｒｅ
ａｔｍｅｎｔ）を７４０℃で２時間おこなった。その
後、溶接継手の材料試験として、ＪＩＳ Ｚ ３１２８
に規定される２ｍｍＶノッチシャルピー試験をおこな
い、その結果を０℃における衝撃吸収エネルギー値とし
て評価した。図２にシャルピー試験片２の採取位置を示
す。図３にシャルピー試験片２の形状を示す。また、溶
接金属部の化学成分（ｗｔ％）を測定した。それらの結
果を溶接作業性の評価結果とともに表２に示す。なお、
溶接作業性の評価は、溶接作業性が良好なものを
「○」、やや良好であるが実用上問題のない程度のもの
を「△」、溶接作業性が悪いものを「×」とした。
業性が良好であったもの、またはやや良好であるもの
（実用上問題のない程度）について、ＰＷＨＴ（溶接後
熱処理：Ｐｏｓｔ Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｈｅａｔ Ｔｒｅ
ａｔｍｅｎｔ）を７４０℃で２時間おこなった。その
後、溶接継手の材料試験として、ＪＩＳ Ｚ ３１２８
に規定される２ｍｍＶノッチシャルピー試験をおこな
い、その結果を０℃における衝撃吸収エネルギー値とし
て評価した。図２にシャルピー試験片２の採取位置を示
す。図３にシャルピー試験片２の形状を示す。また、溶
接金属部の化学成分（ｗｔ％）を測定した。それらの結
果を溶接作業性の評価結果とともに表２に示す。なお、
溶接作業性の評価は、溶接作業性が良好なものを
「○」、やや良好であるが実用上問題のない程度のもの
を「△」、溶接作業性が悪いものを「×」とした。
【００２８】
【表２】
【００２９】表２から明らかなように、希土類元素が添
加されていないＮｏ．１のワイヤ（従来例）またはＮ
ｏ．２のワイヤ（比較例）を用いた溶接では、純Ａｒガ
ス、またはＡｒガスとＨｅガスとの混合ガスのいずれの
シールドガスの場合にも溶接作業性が悪かった。この原
因は、不活性ガスよりなるシールドガス雰囲気下では、
溶接時に陰極点が不足し、アークが不安定になるためと
推測される。
加されていないＮｏ．１のワイヤ（従来例）またはＮ
ｏ．２のワイヤ（比較例）を用いた溶接では、純Ａｒガ
ス、またはＡｒガスとＨｅガスとの混合ガスのいずれの
シールドガスの場合にも溶接作業性が悪かった。この原
因は、不活性ガスよりなるシールドガス雰囲気下では、
溶接時に陰極点が不足し、アークが不安定になるためと
推測される。
【００３０】それに対して、希土類元素が添加されたＮ
ｏ．３〜６の各ワイヤ（実施例）を用いた溶接では、溶
接作業性が良好またはやや良好であった。これは、希土
類元素の添加により溶接時の陰極点が増加し、アークが
安定したためと考えられる。ただし、Ｎｏ．６のワイヤ
を用いた場合の溶接作業性は、Ｎｏ．３〜５の各ワイヤ
よりもわずかに劣っていた。これは、Ｎｏ．６のワイヤ
の希土類添加量（０．０９０重量％）がＮｏ．３〜５の
各ワイヤの希土類添加量（０．０１９〜０．０５０重量
％）よりも多いことが原因であると考えられる。
ｏ．３〜６の各ワイヤ（実施例）を用いた溶接では、溶
接作業性が良好またはやや良好であった。これは、希土
類元素の添加により溶接時の陰極点が増加し、アークが
安定したためと考えられる。ただし、Ｎｏ．６のワイヤ
を用いた場合の溶接作業性は、Ｎｏ．３〜５の各ワイヤ
よりもわずかに劣っていた。これは、Ｎｏ．６のワイヤ
の希土類添加量（０．０９０重量％）がＮｏ．３〜５の
各ワイヤの希土類添加量（０．０１９〜０．０５０重量
％）よりも多いことが原因であると考えられる。
【００３１】また、表２において、０℃における衝撃吸
収エネルギー値から、希土類元素が添加されたＮｏ．３
〜６の各ワイヤ（実施例）を用いた溶接によって、十分
な靭性が得られることが確認された。なお、シャルピー
衝撃試験における衝撃吸収エネルギー値の目標値は２
０．５８Ｊ（２．１ｋｇｆ・ｍ）以上である。
収エネルギー値から、希土類元素が添加されたＮｏ．３
〜６の各ワイヤ（実施例）を用いた溶接によって、十分
な靭性が得られることが確認された。なお、シャルピー
衝撃試験における衝撃吸収エネルギー値の目標値は２
０．５８Ｊ（２．１ｋｇｆ・ｍ）以上である。
【００３２】以上の考察より、Ｃｅを含む希土類元素の
添加量は、０．０１５〜０．０９重量％であるのが適当
であり、好ましくは０．０１５〜０．０６重量％である
のが良く、より好ましくは０．０１９〜０．０５重量％
であるのがよいことがわかった。
添加量は、０．０１５〜０．０９重量％であるのが適当
であり、好ましくは０．０１５〜０．０６重量％である
のが良く、より好ましくは０．０１９〜０．０５重量％
であるのがよいことがわかった。
【００３３】つづいて、ＣｅおよびＬａからなる希土類
元素を添加し、さらにＣｏを添加したソリッドワイヤ
（ワイヤＮｏ．７〜９）を作製した。そして、それらの
ワイヤを用いて、ミグ溶接により、ワイヤＮｏ．１〜６
を用いた溶接と同様の条件でＭｏｄ．９％Ｃｒ−１％Ｍ
ｏ鋼板の開先溶接をおこなった。ただし、シールドガス
として純Ａｒガスを用いた。表３に供試ワイヤの化学成
分（ｗｔ％）を示す。
元素を添加し、さらにＣｏを添加したソリッドワイヤ
（ワイヤＮｏ．７〜９）を作製した。そして、それらの
ワイヤを用いて、ミグ溶接により、ワイヤＮｏ．１〜６
を用いた溶接と同様の条件でＭｏｄ．９％Ｃｒ−１％Ｍ
ｏ鋼板の開先溶接をおこなった。ただし、シールドガス
として純Ａｒガスを用いた。表３に供試ワイヤの化学成
分（ｗｔ％）を示す。
【００３４】
【表３】
【００３５】溶接により得られた各継手に対して、ワイ
ヤＮｏ．１〜６のときと同様の条件でシャルピー試験を
おこない、その結果を０℃における衝撃吸収エネルギー
値として評価した。また、溶接金属部の化学成分（ｗｔ
％）を測定した。さらに各継手に対して、室温および６
００℃にて、ＪＩＳ Ｚ ３１１１に規定される継手引
張試験による引張り強さの評価もおこなった。図４に継
手引張試験片３の採取位置を示す。図５に継手引張試験
片３の形状を示す。それらの結果を溶接作業性の評価結
果とともに表４に示す。なお、溶接作業性の評価につい
ては表２と同様である。
ヤＮｏ．１〜６のときと同様の条件でシャルピー試験を
おこない、その結果を０℃における衝撃吸収エネルギー
値として評価した。また、溶接金属部の化学成分（ｗｔ
％）を測定した。さらに各継手に対して、室温および６
００℃にて、ＪＩＳ Ｚ ３１１１に規定される継手引
張試験による引張り強さの評価もおこなった。図４に継
手引張試験片３の採取位置を示す。図５に継手引張試験
片３の形状を示す。それらの結果を溶接作業性の評価結
果とともに表４に示す。なお、溶接作業性の評価につい
ては表２と同様である。
【００３６】
【表４】
【００３７】表４と表２との比較から明らかなように、
Ｃｏを添加することによって、Ｃｏを添加しない場合よ
りも溶接性が向上するとともに、溶着金属の靭性が向上
することが確認された。なお、シャルピー衝撃試験にお
ける衝撃吸収エネルギー値の目標値は２０．５８Ｊ
（２．１ｋｇｆ・ｍ）以上である。また、継手引張試験
における引張り強さの目標値は室温で５８．８×１０7
Ｐａ（６０．０ｋｇｆ／ｍｍ2 ）以上であり、６００℃
で２９．４×１０7 Ｐａ（３０．０ｋｇｆ／ｍｍ2）以
上である。
Ｃｏを添加することによって、Ｃｏを添加しない場合よ
りも溶接性が向上するとともに、溶着金属の靭性が向上
することが確認された。なお、シャルピー衝撃試験にお
ける衝撃吸収エネルギー値の目標値は２０．５８Ｊ
（２．１ｋｇｆ・ｍ）以上である。また、継手引張試験
における引張り強さの目標値は室温で５８．８×１０7
Ｐａ（６０．０ｋｇｆ／ｍｍ2 ）以上であり、６００℃
で２９．４×１０7 Ｐａ（３０．０ｋｇｆ／ｍｍ2）以
上である。
【００３８】また、Ｎｏ．９のワイヤにはＴａが添加さ
れていないが、Ｃｏの添加量が多ければ、室温および高
温ともに溶接継手の強度は良好であり、さらに十分な靭
性が得られることがわかった。また、Ｃｅを含む希土類
元素の添加量は、０．０５２重量％でも良好な溶接作業
性および溶接金属の良好な機械的性質が得られることが
わかった。
れていないが、Ｃｏの添加量が多ければ、室温および高
温ともに溶接継手の強度は良好であり、さらに十分な靭
性が得られることがわかった。また、Ｃｅを含む希土類
元素の添加量は、０．０５２重量％でも良好な溶接作業
性および溶接金属の良好な機械的性質が得られることが
わかった。
【００３９】
【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明にかかる
ミグ溶接用材料によれば、純Ａｒガスや、ＡｒガスとＨ
ｅガスとの混合ガスなどの不活性シールドガスを用いた
ミグ溶接時のアーク安定性を確保することができる。し
たがって、ミグ溶接により、高溶接効率および良好な機
械的性質を有する溶接継手を製作できる。また、難剥離
性のスケールの発生を防止するという効果も得られる。
ミグ溶接用材料によれば、純Ａｒガスや、ＡｒガスとＨ
ｅガスとの混合ガスなどの不活性シールドガスを用いた
ミグ溶接時のアーク安定性を確保することができる。し
たがって、ミグ溶接により、高溶接効率および良好な機
械的性質を有する溶接継手を製作できる。また、難剥離
性のスケールの発生を防止するという効果も得られる。
【図１】開先溶接における母材の開先形状を示す図であ
る。
る。
【図２】シャルピー試験片の採取位置を示す図である。
【図３】シャルピー試験片の形状を示す図である。
【図４】継手引張試験片の採取位置を示す図である。
【図５】継手引張試験片の形状を示す図である。
１ 母材 ２ シャルピー試験片 ３ 継手引張試験片
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｃ 38/58 Ｃ２２Ｃ 38/58 (72)発明者 豊田 真彦 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 池田 孝夫 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB08 CA07 DD02 DD03 EA05
Claims (5)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃを０．０３％以上で、かつ
０．１３％以下、Ｓｉを０．１％以上で、かつ０．４％
以下、Ｍｎを０．８％以上で、かつ１．７％以下、Ｃｒ
を８％以上で、かつ１１％以下、Ｍｏを０．８％以上
で、かつ１．２％以下、Ｎｉを０．３％以上で、かつ１
％以下、Ｖを０．０２％以上で、かつ０．３％以下、Ｎ
を０．００５％以上で、かつ０．０５％以下、Ｃｅを含
む希土類元素を総量で０．０１５％以上で、かつ０．０
９％以下、Ｏを０．００８％以下、の割合で含有し、残
部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とす
るミグ溶接用材料。 - 【請求項２】 Ｃｅを含む希土類元素の総含有量は、好
ましくは重量％で０．０１５％以上で、かつ０．０６％
以下、より好ましくは重量％で０．０１９％以上で、か
つ０．０５２％以下であることを特徴とする請求項１に
記載のミグ溶接用材料。 - 【請求項３】 さらに、重量％で、Ｃｏを１％以上で、
かつ３％以下の割合で含有することを特徴とする請求項
１または２に記載のミグ溶接用材料。 - 【請求項４】 さらに、重量％で、Ｔａを０．０５％以
上で、かつ０．３％以下の割合で含有することを特徴と
する請求項１〜３のいずれか一つに記載のミグ溶接用材
料。 - 【請求項５】 さらに、重量％で、Ｎｂを０．０１％以
上で、かつ０．２％以下の割合で含有することを特徴と
する請求項１〜４のいずれか一つに記載のミグ溶接用材
料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37574999A JP2001191197A (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | ミグ溶接用材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37574999A JP2001191197A (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | ミグ溶接用材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001191197A true JP2001191197A (ja) | 2001-07-17 |
Family
ID=18506000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37574999A Withdrawn JP2001191197A (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | ミグ溶接用材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001191197A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006026643A (ja) * | 2004-07-12 | 2006-02-02 | Kobe Steel Ltd | ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ |
| JP2010125496A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Jfe Steel Corp | タンデムアーク溶接方法 |
| CN101386115B (zh) * | 2008-10-13 | 2011-03-16 | 攀钢集团研究院有限公司 | 冷轧中间辊过渡层堆焊用药芯焊丝及其制备方法 |
| JP2011218412A (ja) * | 2010-04-09 | 2011-11-04 | Toshiba Corp | マグ溶接用シールドガス，マグ溶接方法，および溶接構造物 |
| WO2019116917A1 (ja) * | 2017-12-15 | 2019-06-20 | 株式会社神戸製鋼所 | ガスシールドアーク溶接ワイヤ及びガスシールドアーク溶接方法 |
-
1999
- 1999-12-28 JP JP37574999A patent/JP2001191197A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006026643A (ja) * | 2004-07-12 | 2006-02-02 | Kobe Steel Ltd | ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ |
| JP4628027B2 (ja) * | 2004-07-12 | 2011-02-09 | 株式会社神戸製鋼所 | ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ |
| CN101386115B (zh) * | 2008-10-13 | 2011-03-16 | 攀钢集团研究院有限公司 | 冷轧中间辊过渡层堆焊用药芯焊丝及其制备方法 |
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| JP2011218412A (ja) * | 2010-04-09 | 2011-11-04 | Toshiba Corp | マグ溶接用シールドガス，マグ溶接方法，および溶接構造物 |
| US10189105B2 (en) | 2010-04-09 | 2019-01-29 | Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation | Shielding gas for mag welding, mag welding method, and welded structure |
| WO2019116917A1 (ja) * | 2017-12-15 | 2019-06-20 | 株式会社神戸製鋼所 | ガスシールドアーク溶接ワイヤ及びガスシールドアーク溶接方法 |
| JP2019107656A (ja) * | 2017-12-15 | 2019-07-04 | 株式会社神戸製鋼所 | ガスシールドアーク溶接ワイヤ及びガスシールドアーク溶接方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070306 |