JP2003019594A - 高窒素含有ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents
高窒素含有ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高窒素含有ステンレス鋼の全姿勢溶接におい
て、アークが安定し、スパッタ発生量が少なく、さらに
ビード形状、溶融スラグによる溶融金属の被包性および
スラグ剥離性が優れ、かつ溶接金属性能が良好な高窒素
含有ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤを提供す
る。 【解決手段】 ワイヤ全質量に対して質量％で、ＴｉＯ
2：３．４〜９．９％、ＳｉＯ2：０．２〜２．５％、Ａ
ｌ2Ｏ3：０．１％以下、金属弗化物のＦ換算値：０．０
４〜０．５％、金属Ｔｉおよび、またはＴｉ合金のＴｉ
換算値：０．０８〜０．４４％を含有し、かつスラグ剤
成分の合計がワイヤ全質量の５．３〜１１．４％である
フラックスをステンレス鋼外皮内に充填してなる。
て、アークが安定し、スパッタ発生量が少なく、さらに
ビード形状、溶融スラグによる溶融金属の被包性および
スラグ剥離性が優れ、かつ溶接金属性能が良好な高窒素
含有ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤを提供す
る。 【解決手段】 ワイヤ全質量に対して質量％で、ＴｉＯ
2：３．４〜９．９％、ＳｉＯ2：０．２〜２．５％、Ａ
ｌ2Ｏ3：０．１％以下、金属弗化物のＦ換算値：０．０
４〜０．５％、金属Ｔｉおよび、またはＴｉ合金のＴｉ
換算値：０．０８〜０．４４％を含有し、かつスラグ剤
成分の合計がワイヤ全質量の５．３〜１１．４％である
フラックスをステンレス鋼外皮内に充填してなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高窒素含有ステン
レス鋼の溶接に使用され、溶接金属性能が良好で全姿勢
溶接性に優れた高窒素含有ステンレス鋼溶接用フラック
ス入りワイヤに関する。
レス鋼の溶接に使用され、溶接金属性能が良好で全姿勢
溶接性に優れた高窒素含有ステンレス鋼溶接用フラック
ス入りワイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＳＵＳ３０４Ｎ１、ＳＵＳ３０４Ｎ２、
ＳＵＳ３１６ＬＮ、ＳＵＳ３１７ＬＮ、ＳＵＳ３１７Ｊ
４Ｌ、ＳＵＳ３２９Ｊ３Ｌのような高窒素含有ステンレ
ス鋼は、優れた耐食性を有し、特に耐局部腐食性に優
れ、さらに、優れた強度特性をも有する。したがって、
化学プラント機器や油井管、発電所煙突のライニング
材、腐食環境の厳しい屋根材等の耐食材料、また、建築
構造物や自動車または車両、船舶等の構造材として用い
られている。
ＳＵＳ３１６ＬＮ、ＳＵＳ３１７ＬＮ、ＳＵＳ３１７Ｊ
４Ｌ、ＳＵＳ３２９Ｊ３Ｌのような高窒素含有ステンレ
ス鋼は、優れた耐食性を有し、特に耐局部腐食性に優
れ、さらに、優れた強度特性をも有する。したがって、
化学プラント機器や油井管、発電所煙突のライニング
材、腐食環境の厳しい屋根材等の耐食材料、また、建築
構造物や自動車または車両、船舶等の構造材として用い
られている。
【０００３】近年、さらに様々な種類の窒素含有ステン
レス鋼が開発されているが、溶接材料もこれに適合した
良好な溶着金属特性とより高い溶接作業性が求められて
いる。このような状況の中で特に高能率に溶接でき、溶
接作業性が比較的良好でビード外観が良好になるフラッ
クス入りワイヤが多く使用されるようになっている。し
かし、通常のＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６のような窒素
を多く含有しないステンレス鋼の溶接に用いるステンレ
ス鋼溶接用フラックス入りワイヤのスラグ系をベースと
したフラックス入りワイヤを用いて高窒素含有ステンレ
ス鋼を溶接した場合、ブローホールやピットなどの溶接
欠陥が発生したり、溶接直後にスラグが飛散したり、ス
ラグの一部が溶接ビードに焼き付いて残るという問題が
ある。さらに、立向、上向等の姿勢溶接では溶接が困難
であり、高い溶接技量を必要とする。ビード形状は中凸
状の形状となる傾向であり、ビード形状を良好にするた
めに溶接電流を下げるか、手直しの工程を追加する必要
がある。これらは溶接作業能率を著しく低下させる。
レス鋼が開発されているが、溶接材料もこれに適合した
良好な溶着金属特性とより高い溶接作業性が求められて
いる。このような状況の中で特に高能率に溶接でき、溶
接作業性が比較的良好でビード外観が良好になるフラッ
クス入りワイヤが多く使用されるようになっている。し
かし、通常のＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６のような窒素
を多く含有しないステンレス鋼の溶接に用いるステンレ
ス鋼溶接用フラックス入りワイヤのスラグ系をベースと
したフラックス入りワイヤを用いて高窒素含有ステンレ
ス鋼を溶接した場合、ブローホールやピットなどの溶接
欠陥が発生したり、溶接直後にスラグが飛散したり、ス
ラグの一部が溶接ビードに焼き付いて残るという問題が
ある。さらに、立向、上向等の姿勢溶接では溶接が困難
であり、高い溶接技量を必要とする。ビード形状は中凸
状の形状となる傾向であり、ビード形状を良好にするた
めに溶接電流を下げるか、手直しの工程を追加する必要
がある。これらは溶接作業能率を著しく低下させる。
【０００４】高窒素含有ステンレス鋼溶接用のフラック
ス入りワイヤは、例えば特許第３０１７０５９号公報に
ＴｉＯ2とＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、金属弗化物を規定し、さ
らにＺｒＯ2、金属炭酸塩、Ｎｂ、Ｖ含有量を規制し
て、耐食性および溶接作業性を良好にした技術の記載が
ある。しかし、このフラックス入りワイヤでは、下向姿
勢においては溶接可能であるが、立向、上向等の姿勢溶
接での対策がとられていない。
ス入りワイヤは、例えば特許第３０１７０５９号公報に
ＴｉＯ2とＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、金属弗化物を規定し、さ
らにＺｒＯ2、金属炭酸塩、Ｎｂ、Ｖ含有量を規制し
て、耐食性および溶接作業性を良好にした技術の記載が
ある。しかし、このフラックス入りワイヤでは、下向姿
勢においては溶接可能であるが、立向、上向等の姿勢溶
接での対策がとられていない。
【０００５】また、ＴｉＯ2とＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、金属
弗化物を規定し、さらにＺｒＯ2、金属炭酸塩、Ｎｂ、
Ｖ含有量を規制して、耐食性および溶接作業性を良好に
したフラックス入りワイヤが特許第３０１７０６３号公
報に開示されている。しかし、このフラックス入りワイ
ヤでは鋼板の窒素含有量が０．１２質量％程度までの溶
接には適用可能であっても、０．１２質量％を超えると
スラグの剥離性が不十分で、スラグ除去に時間がかか
り、作業能率を著しく低下させるばかりか、スラグ除去
が完全に行われないと多パス溶接においてスラグ巻き込
み欠陥発生の可能性も高くなる。そこで、溶接金属性能
が良好で、特に全姿勢での溶接作業性に優れた高窒素含
有ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤの開発が強
く要望されていた。
弗化物を規定し、さらにＺｒＯ2、金属炭酸塩、Ｎｂ、
Ｖ含有量を規制して、耐食性および溶接作業性を良好に
したフラックス入りワイヤが特許第３０１７０６３号公
報に開示されている。しかし、このフラックス入りワイ
ヤでは鋼板の窒素含有量が０．１２質量％程度までの溶
接には適用可能であっても、０．１２質量％を超えると
スラグの剥離性が不十分で、スラグ除去に時間がかか
り、作業能率を著しく低下させるばかりか、スラグ除去
が完全に行われないと多パス溶接においてスラグ巻き込
み欠陥発生の可能性も高くなる。そこで、溶接金属性能
が良好で、特に全姿勢での溶接作業性に優れた高窒素含
有ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤの開発が強
く要望されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高窒素含有
ステンレス鋼の全姿勢溶接において、アークが安定し、
スパッタ発生量が少なく、さらにビード形状、溶融スラ
グによる溶融金属の被包性（以下、スラグ被包性とい
う。）およびスラグ剥離性が優れ、かつ溶接金属性能が
良好な高窒素含有ステンレス鋼溶接用フラックス入りワ
イヤを提供することを目的とする。
ステンレス鋼の全姿勢溶接において、アークが安定し、
スパッタ発生量が少なく、さらにビード形状、溶融スラ
グによる溶融金属の被包性（以下、スラグ被包性とい
う。）およびスラグ剥離性が優れ、かつ溶接金属性能が
良好な高窒素含有ステンレス鋼溶接用フラックス入りワ
イヤを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、ワイヤ
全質量に対して質量％でＴｉＯ2：３．４〜９．９％、
ＳｉＯ2：０．２〜２．５％、Ａｌ2Ｏ3：０．１％以
下、金属弗化物のＦ換算値：０．０４〜０．５％、金属
Ｔｉおよび、またはＴｉ合金のＴｉ換算値：０．０８〜
０．４４％を含有し、かつスラグ剤成分の合計がワイヤ
全質量の５．３〜１１．４％であるフラックスをステン
レス鋼外皮内に１８〜２６％充填してなることを特徴と
する高窒素含有ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイ
ヤである。
全質量に対して質量％でＴｉＯ2：３．４〜９．９％、
ＳｉＯ2：０．２〜２．５％、Ａｌ2Ｏ3：０．１％以
下、金属弗化物のＦ換算値：０．０４〜０．５％、金属
Ｔｉおよび、またはＴｉ合金のＴｉ換算値：０．０８〜
０．４４％を含有し、かつスラグ剤成分の合計がワイヤ
全質量の５．３〜１１．４％であるフラックスをステン
レス鋼外皮内に１８〜２６％充填してなることを特徴と
する高窒素含有ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイ
ヤである。
【０００８】また、充填フラックス中のＡｌ2Ｏ3および
金属弗化物のＦ換算値をワイヤ全質量に対して質量％で
それぞれ［Ａｌ2Ｏ3］、［Ｆ］とした時、［Ａｌ2Ｏ3］
／［Ｆ］が０．３５以下であることを特徴とする高窒素
含有ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤである。
金属弗化物のＦ換算値をワイヤ全質量に対して質量％で
それぞれ［Ａｌ2Ｏ3］、［Ｆ］とした時、［Ａｌ2Ｏ3］
／［Ｆ］が０．３５以下であることを特徴とする高窒素
含有ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤである。
【０００９】さらに、充填フラックスの充填率はワイヤ
全質量の１８〜２６％であることを特徴とする高窒素含
有ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤにある。
全質量の１８〜２６％であることを特徴とする高窒素含
有ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤにある。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の高窒素含有ステン
レス鋼溶接用フラックス入りワイヤの各成分組成および
その含有量の限定理由について説明する。
レス鋼溶接用フラックス入りワイヤの各成分組成および
その含有量の限定理由について説明する。
【００１１】ＴｉＯ2は、アークを安定にし、スラグ被
包性およびスラグ剥離性を良好にする。さらに、スラグ
の凝固を早め、立向および上向溶接中に溶融金属の垂れ
を防ぎビード形状を良好にする効果がある。ＴｉＯ2が
３．４質量％（以下、％という。）未満ではアークが不
安定となり、スラグ被包性およびスラグ剥離性が悪く、
また、立向および上向溶接で溶融金属が垂れてビード形
状が不良となる。９．９％を超えるとスラグの流動性が
低下し、鋼材と溶接ビードのなじみが不良となり、アン
ダーカットが発生し、さらに中凸状のビード形状とな
る。また、スパッタ発生量が増加するばかりか、スラグ
巻込み欠陥が発生しやすくなる。ＴｉＯ2としては、ル
チール、チタンスラグ、イルミナイト、チタン酸カリ、
チタン酸ソーダ等が使用できる。
包性およびスラグ剥離性を良好にする。さらに、スラグ
の凝固を早め、立向および上向溶接中に溶融金属の垂れ
を防ぎビード形状を良好にする効果がある。ＴｉＯ2が
３．４質量％（以下、％という。）未満ではアークが不
安定となり、スラグ被包性およびスラグ剥離性が悪く、
また、立向および上向溶接で溶融金属が垂れてビード形
状が不良となる。９．９％を超えるとスラグの流動性が
低下し、鋼材と溶接ビードのなじみが不良となり、アン
ダーカットが発生し、さらに中凸状のビード形状とな
る。また、スパッタ発生量が増加するばかりか、スラグ
巻込み欠陥が発生しやすくなる。ＴｉＯ2としては、ル
チール、チタンスラグ、イルミナイト、チタン酸カリ、
チタン酸ソーダ等が使用できる。
【００１２】ＳｉＯ2は、スラグの流動性調整に必要
で、スラグ被包性およびスラグ剥離性を良好にし、ビー
ド形状を良化させる成分であるが、ＳｉＯ2が０．２％
未満ではスラグの流動性が悪くビードの止端にスラグが
食い込み、ビード形状が不良となる。２．５％を超える
と、スラグが流れやすくなり、立向および上向溶接で溶
融金属が垂れて全姿勢溶接が困難となり、ビード形状が
不良となる。さらに、アーク吹付けが強くなりアンダー
カットが発生する。また、スラグが焼付きスラグ剥離性
が低下する。ＳｉＯ2としては、硅砂、硅石の他、カリ
長石等が使用できる。
で、スラグ被包性およびスラグ剥離性を良好にし、ビー
ド形状を良化させる成分であるが、ＳｉＯ2が０．２％
未満ではスラグの流動性が悪くビードの止端にスラグが
食い込み、ビード形状が不良となる。２．５％を超える
と、スラグが流れやすくなり、立向および上向溶接で溶
融金属が垂れて全姿勢溶接が困難となり、ビード形状が
不良となる。さらに、アーク吹付けが強くなりアンダー
カットが発生する。また、スラグが焼付きスラグ剥離性
が低下する。ＳｉＯ2としては、硅砂、硅石の他、カリ
長石等が使用できる。
【００１３】Ａｌ2Ｏ3は過度に含有されると鋼板中また
は溶接金属中の炭素、窒素、硫黄と化合物を形成し、固
いスラグを生成する。特に窒素と化合物を形成したスラ
グはスラグが焼付きスラグ剥離性が低下するので、Ａｌ
2Ｏ3は０．１％以下とする。
は溶接金属中の炭素、窒素、硫黄と化合物を形成し、固
いスラグを生成する。特に窒素と化合物を形成したスラ
グはスラグが焼付きスラグ剥離性が低下するので、Ａｌ
2Ｏ3は０．１％以下とする。
【００１４】金属弗化物は、スラグ融点の調整として必
要で、スラグ被包性およびスラグ剥離性を良好とし、ビ
ード形状を良好とする成分であるが、Ｆ換算値で０．０
４％未満ではスラグ被包性およびスラグ剥離性が劣化す
る。しかし、０．５％を超えるとスラグの融点が著しく
低下し、立向および上向溶接で溶融金属が垂れて全姿勢
溶接が困難となり、ビード形状が不良となる。また、弗
素ガス発生に伴いヒュームが多量に発生する。金属弗化
物はＮａＦ、ＬｉＦ、ＣａＦ2、ＡｌＦ3、Ｋ2ＺｒＦ6、
Ｋ2ＳｉＦ6等が使用でき、いずれの金属弗化物を使用し
ても同様な効果が得られる。
要で、スラグ被包性およびスラグ剥離性を良好とし、ビ
ード形状を良好とする成分であるが、Ｆ換算値で０．０
４％未満ではスラグ被包性およびスラグ剥離性が劣化す
る。しかし、０．５％を超えるとスラグの融点が著しく
低下し、立向および上向溶接で溶融金属が垂れて全姿勢
溶接が困難となり、ビード形状が不良となる。また、弗
素ガス発生に伴いヒュームが多量に発生する。金属弗化
物はＮａＦ、ＬｉＦ、ＣａＦ2、ＡｌＦ3、Ｋ2ＺｒＦ6、
Ｋ2ＳｉＦ6等が使用でき、いずれの金属弗化物を使用し
ても同様な効果が得られる。
【００１５】さらに、Ａｌ2Ｏ3および金属弗化物のＦ換
算値をそれぞれ［Ａｌ2Ｏ3］、［Ｆ］とした時、［Ａｌ
2Ｏ3］／［Ｆ］で求められる値を０．３５以下にするこ
とによって極めて良好なスラグ剥離性となる。［Ａｌ2
Ｏ3］／［Ｆ］が０．３５を超えるとスラグ剥離性が低
下する。
算値をそれぞれ［Ａｌ2Ｏ3］、［Ｆ］とした時、［Ａｌ
2Ｏ3］／［Ｆ］で求められる値を０．３５以下にするこ
とによって極めて良好なスラグ剥離性となる。［Ａｌ2
Ｏ3］／［Ｆ］が０．３５を超えるとスラグ剥離性が低
下する。
【００１６】金属ＴｉおよびＴｉ合金はその殆どがアー
ク中で酸化反応しＴｉＯ2となりスラグとして作用する
が、本来スラグ形成剤として使用しているＴｉＯ2の融
点が１８４０℃であるのに対し、金属Ｔｉで１６６０
℃、Ｆｅ−Ｔｉで１３１７℃と融点が低いため早い時点
でスラグ化し、凝固も早期に始まり溶融金属の垂れを防
止する。したがって、立向および上向溶接を容易にす
る。また、スラグの流動性を調整してスラグ被包性およ
びスラグ剥離性を良好にし、ビード形状を良好にする成
分であるが、金属Ｔｉおよび、またはＴｉ合金のＴｉ換
算値で０．０８％未満では効果なく立向および上向溶接
中の溶融金属が垂れて、ビード形状が不良となり、溶接
が困難となる。
ク中で酸化反応しＴｉＯ2となりスラグとして作用する
が、本来スラグ形成剤として使用しているＴｉＯ2の融
点が１８４０℃であるのに対し、金属Ｔｉで１６６０
℃、Ｆｅ−Ｔｉで１３１７℃と融点が低いため早い時点
でスラグ化し、凝固も早期に始まり溶融金属の垂れを防
止する。したがって、立向および上向溶接を容易にす
る。また、スラグの流動性を調整してスラグ被包性およ
びスラグ剥離性を良好にし、ビード形状を良好にする成
分であるが、金属Ｔｉおよび、またはＴｉ合金のＴｉ換
算値で０．０８％未満では効果なく立向および上向溶接
中の溶融金属が垂れて、ビード形状が不良となり、溶接
が困難となる。
【００１７】しかしながら、金属Ｔｉおよび、またはＴ
ｉ合金を多量に含有した場合、二相ステンレス鋼の溶着
金属の伸びが低下する傾向が認められた。図１に二相ス
テンレス鋼用フラックス入りワイヤを用いて溶接した溶
着金属の伸びと溶着金属中の水素量の関係を示す。溶着
金属のフェライト量が２５％を超える二相ステンレス鋼
では、溶着金属中に多量の水素を含有すると水素脆化を
起こし、図１に示すように、溶着金属の引張試験におい
て伸びが著しく低下する。図２に二相ステンレス鋼用フ
ラックス入りワイヤを用いて溶接した溶着金属中の水素
量とワイヤ中のＴｉ換算値の関係を示す。図２に示すよ
うに、ワイヤ中のＴｉ換算値が多くなると、溶着金属中
の水素量も増加する。これは、Ｔｉが水素の拡散を妨
げ、固定しているためである。したがって、延性確保に
は溶着金属中の水素量を極力多くならないようにするこ
とが必要であり、そのためにはワイヤ中の金属Ｔｉおよ
びＴｉ合金量を制限する必要がある。したがって、ワイ
ヤ中の金属Ｔｉおよび、またはＴｉ合金をＴｉ換算値で
上限を０．４４％以下とする。Ｔｉ源としては金属Ｔ
ｉ、Ｆｅ−Ｔｉ等が使用できる。
ｉ合金を多量に含有した場合、二相ステンレス鋼の溶着
金属の伸びが低下する傾向が認められた。図１に二相ス
テンレス鋼用フラックス入りワイヤを用いて溶接した溶
着金属の伸びと溶着金属中の水素量の関係を示す。溶着
金属のフェライト量が２５％を超える二相ステンレス鋼
では、溶着金属中に多量の水素を含有すると水素脆化を
起こし、図１に示すように、溶着金属の引張試験におい
て伸びが著しく低下する。図２に二相ステンレス鋼用フ
ラックス入りワイヤを用いて溶接した溶着金属中の水素
量とワイヤ中のＴｉ換算値の関係を示す。図２に示すよ
うに、ワイヤ中のＴｉ換算値が多くなると、溶着金属中
の水素量も増加する。これは、Ｔｉが水素の拡散を妨
げ、固定しているためである。したがって、延性確保に
は溶着金属中の水素量を極力多くならないようにするこ
とが必要であり、そのためにはワイヤ中の金属Ｔｉおよ
びＴｉ合金量を制限する必要がある。したがって、ワイ
ヤ中の金属Ｔｉおよび、またはＴｉ合金をＴｉ換算値で
上限を０．４４％以下とする。Ｔｉ源としては金属Ｔ
ｉ、Ｆｅ−Ｔｉ等が使用できる。
【００１８】フラックス中のスラグ剤成分は、スラグ被
包性およびスラグ剥離性を良好にし、ビード形状を良好
にする。スラグ剤成分の合計が５．３％未満では、立向
および上向溶接において溶融金属の保持が十分できず、
溶接が困難でビード形状が不良となる。さらにスラグ被
包性およびスラグ剥離性が不十分となり、スラグが焼付
きスラグ剥離性が低下する。スラグ剤成分の合計が１
１．４％を超えるとスパッタが増加するとともにスラグ
量過剰となりスラグ巻込み欠陥が発生する。なお、本発
明におけるスラグ剤成分とは、酸化物、弗化物等の非金
属成分の他、不純物としてのＰ、Ｓ等を意味するもので
ある。
包性およびスラグ剥離性を良好にし、ビード形状を良好
にする。スラグ剤成分の合計が５．３％未満では、立向
および上向溶接において溶融金属の保持が十分できず、
溶接が困難でビード形状が不良となる。さらにスラグ被
包性およびスラグ剥離性が不十分となり、スラグが焼付
きスラグ剥離性が低下する。スラグ剤成分の合計が１
１．４％を超えるとスパッタが増加するとともにスラグ
量過剰となりスラグ巻込み欠陥が発生する。なお、本発
明におけるスラグ剤成分とは、酸化物、弗化物等の非金
属成分の他、不純物としてのＰ、Ｓ等を意味するもので
ある。
【００１９】ステンレス鋼外皮へのフラックス充填率が
１８％未満では、外皮の肉厚が厚く、溶滴が肥大化しス
パッタが増加する。２６％を超えると逆に外皮の肉厚が
薄く、伸線加工中に断線が多発し、著しく生産能率を低
下させる。
１８％未満では、外皮の肉厚が厚く、溶滴が肥大化しス
パッタが増加する。２６％を超えると逆に外皮の肉厚が
薄く、伸線加工中に断線が多発し、著しく生産能率を低
下させる。
【００２０】また、充填フラックスは溶接する高窒素含
有ステンレス鋼板成分によって合金成分を調整する。調
整剤としてＮｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｆ
ｅ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｖ、ステンレス粉、窒化金属等
を用いる。さらに原材料粒度、フラックス成分、充填方
法等に応じて固着剤によって造粒して用いることもある
が、その場合には固着剤からもたらされる成分、例えば
水ガラスの場合では、ＳｉＯ2、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ等が増
加することをあらかじめ考慮するように原料の配合を行
う必要がある。
有ステンレス鋼板成分によって合金成分を調整する。調
整剤としてＮｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｆ
ｅ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｖ、ステンレス粉、窒化金属等
を用いる。さらに原材料粒度、フラックス成分、充填方
法等に応じて固着剤によって造粒して用いることもある
が、その場合には固着剤からもたらされる成分、例えば
水ガラスの場合では、ＳｉＯ2、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ等が増
加することをあらかじめ考慮するように原料の配合を行
う必要がある。
【００２１】なお、本発明のフラックス入りワイヤと
は、図３（ａ）〜（ｄ）にその例を示すような断面形状
のワイヤで、オーステナイト系のステンレス鋼のパイプ
あるいは帯鋼から成る外皮１に、充填フラックス２を被
包したもので、図３（ａ）に示すような継ぎ目３のない
もの、あるいは図３（ｂ）〜（ｄ）の如く継ぎ目（合わ
せ目）３を有するものでもよい。
は、図３（ａ）〜（ｄ）にその例を示すような断面形状
のワイヤで、オーステナイト系のステンレス鋼のパイプ
あるいは帯鋼から成る外皮１に、充填フラックス２を被
包したもので、図３（ａ）に示すような継ぎ目３のない
もの、あるいは図３（ｂ）〜（ｄ）の如く継ぎ目（合わ
せ目）３を有するものでもよい。
【００２２】
【実施例】表１に示す外皮成分のパイプ（Ａ）および帯
鋼（Ｂ〜Ｄ）を用い、表２および表３に示すフラックス
をワイヤ全質量に対する充填率を変えて、ワイヤ径１．
２ｍｍのフラックス入りワイヤを製造した。なお、外皮
にパイプを用いる場合は所定の充填率にフラックスが入
る径まで管引きした後、フラックスを充填した。表２お
よび表３においてワイヤＮｏ．１〜１４が本発明例のフ
ラックス入りワイヤ、Ｎｏ．１５〜２７が比較例であ
る。
鋼（Ｂ〜Ｄ）を用い、表２および表３に示すフラックス
をワイヤ全質量に対する充填率を変えて、ワイヤ径１．
２ｍｍのフラックス入りワイヤを製造した。なお、外皮
にパイプを用いる場合は所定の充填率にフラックスが入
る径まで管引きした後、フラックスを充填した。表２お
よび表３においてワイヤＮｏ．１〜１４が本発明例のフ
ラックス入りワイヤ、Ｎｏ．１５〜２７が比較例であ
る。
【００２３】まず、フラックス入りワイヤ製造時の伸線
で断線したものは製造を中止した。
で断線したものは製造を中止した。
【００２４】溶接作業性評価は、表１に示す成分の鋼板
（Ｅ〜Ｉ）をＴ字型に組み立て、電流１７０Ａ（ＤＣＥ
Ｐ）、電圧２４Ｖ、シールドガスは１００％ＣＯ2：２
０リットル／ｍｉｎの溶接条件で立向上進溶接を行い、
アーク状態、スパッタ発生量、スラグ被包性、スラグ剥
離性およびビード形状の確認をして、実用上良好な場合
は○、実用上問題がある場合は×とした。また、溶接ビ
ードを溶接線方向と平行に破断し、その溶接金属部のス
ラグ巻込み欠陥の有無を確認した。さらに溶接作業性が
すべて良好でスラグ巻き込み欠陥のなかったものは、Ｊ
ＩＳ Ｚ ３３２３に準じた溶着金属試験を行い、ＪＩ
Ｓ Ｚ ３１１１ Ａ１号丸棒引張試験片試験片を採取
して引張試験を実施した。なお、各溶接金属の性能評価
は、表５に示すように鋼板の種類毎に目標値を設定し
た。
（Ｅ〜Ｉ）をＴ字型に組み立て、電流１７０Ａ（ＤＣＥ
Ｐ）、電圧２４Ｖ、シールドガスは１００％ＣＯ2：２
０リットル／ｍｉｎの溶接条件で立向上進溶接を行い、
アーク状態、スパッタ発生量、スラグ被包性、スラグ剥
離性およびビード形状の確認をして、実用上良好な場合
は○、実用上問題がある場合は×とした。また、溶接ビ
ードを溶接線方向と平行に破断し、その溶接金属部のス
ラグ巻込み欠陥の有無を確認した。さらに溶接作業性が
すべて良好でスラグ巻き込み欠陥のなかったものは、Ｊ
ＩＳ Ｚ ３３２３に準じた溶着金属試験を行い、ＪＩ
Ｓ Ｚ ３１１１ Ａ１号丸棒引張試験片試験片を採取
して引張試験を実施した。なお、各溶接金属の性能評価
は、表５に示すように鋼板の種類毎に目標値を設定し
た。
【００２５】それらの結果を表４にまとめて示す。
【００２６】表４中、本発明例であるワイヤＮｏ．１〜
１４は、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、金属弗化物のＦ
換算値、金属ＴｉおよびＴｉ合金のＴｉ換算値およびス
ラグ剤成分の合計が適正量のフラックスをステンレス鋼
外皮に適正量充填されているので、製造時の伸線で断線
することなく生産でき、アーク状態、スパッタ発生量、
スラグ被包性、スラグ剥離性およびビード形状等の溶接
作業性に優れ、溶着金属の引張試験においても良好で、
極めて満足な結果であった。
１４は、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、金属弗化物のＦ
換算値、金属ＴｉおよびＴｉ合金のＴｉ換算値およびス
ラグ剤成分の合計が適正量のフラックスをステンレス鋼
外皮に適正量充填されているので、製造時の伸線で断線
することなく生産でき、アーク状態、スパッタ発生量、
スラグ被包性、スラグ剥離性およびビード形状等の溶接
作業性に優れ、溶着金属の引張試験においても良好で、
極めて満足な結果であった。
【００２７】比較例中ワイヤＮｏ．１５は、ＴｉＯ2量
が多いのでスパッタが多発し、スラグの流動性が劣化、
鋼板と溶接ビードのなじみが不良となり、アンダーカッ
トが発生し、さらに中凸状のビード形状となり溶接作業
性が不良となった。また、スラグ巻込みの欠陥も発生し
た。
が多いのでスパッタが多発し、スラグの流動性が劣化、
鋼板と溶接ビードのなじみが不良となり、アンダーカッ
トが発生し、さらに中凸状のビード形状となり溶接作業
性が不良となった。また、スラグ巻込みの欠陥も発生し
た。
【００２８】ワイヤＮｏ．１６は、ＴｉＯ2量が少ない
のでアーク状態が不安定となり、スラグ被包性およびス
ラグ剥離性が劣化した。さらに、溶融金属が垂れてビー
ド形状が不良となった。
のでアーク状態が不安定となり、スラグ被包性およびス
ラグ剥離性が劣化した。さらに、溶融金属が垂れてビー
ド形状が不良となった。
【００２９】ワイヤＮｏ．１７は、ＳｉＯ2量が多いの
でスラグが流れ、溶融金属が垂れてビード形状が不良と
なった。さらに、アーク吹付けが強くなり鋼板を掘り、
アンダーカットが発生した。また、スラグが焼付き、ス
ラグ剥離性が劣化した。
でスラグが流れ、溶融金属が垂れてビード形状が不良と
なった。さらに、アーク吹付けが強くなり鋼板を掘り、
アンダーカットが発生した。また、スラグが焼付き、ス
ラグ剥離性が劣化した。
【００３０】ワイヤＮｏ．１８は、ＳｉＯ2量が少ない
のでスラグの流動性が悪く、ビードの止端にスラグが食
い込み、ビード形状が不良となった。
のでスラグの流動性が悪く、ビードの止端にスラグが食
い込み、ビード形状が不良となった。
【００３１】ワイヤＮｏ．１９は、Ａｌ2Ｏ3量が多いの
で鋼板または溶接金属中の窒素と化合物を生成し、固い
スラグとなり、スラグが焼付きスラグの剥離性が劣化し
た。
で鋼板または溶接金属中の窒素と化合物を生成し、固い
スラグとなり、スラグが焼付きスラグの剥離性が劣化し
た。
【００３２】ワイヤＮｏ．２０は、金属弗化物のＦ換算
値が多いので弗素ガス発生量が過剰となり溶接ヒューム
の発生量が多くなった。また、スラグの融点が下がり、
溶融金属が垂れてビード形状が不良となった。
値が多いので弗素ガス発生量が過剰となり溶接ヒューム
の発生量が多くなった。また、スラグの融点が下がり、
溶融金属が垂れてビード形状が不良となった。
【００３３】ワイヤＮｏ．２１は、金属弗化物のＦ換算
値が少ないのでスラグが溶接金属に均一に被包せず、ス
ラグが焼きスラグ剥離性が劣化した。
値が少ないのでスラグが溶接金属に均一に被包せず、ス
ラグが焼きスラグ剥離性が劣化した。
【００３４】ワイヤＮｏ．２２は、スラグ剤成分の合計
が多いのでスパッタが増加し、また、スラグ巻込みの欠
陥も発生した。
が多いのでスパッタが増加し、また、スラグ巻込みの欠
陥も発生した。
【００３５】ワイヤＮｏ．２３は、スラグ剤成分の合計
が少ないので、溶融金属の保持が十分できず、溶接が困
難で、ビード形状も不良となった。さらにスラグの被包
性が不十分となり、スラグが焼きスラグ剥離が劣化し
た。また、フラックス充填率が低いので溶滴が肥大化し
移行が円滑に行われず、スパッタが増加した。
が少ないので、溶融金属の保持が十分できず、溶接が困
難で、ビード形状も不良となった。さらにスラグの被包
性が不十分となり、スラグが焼きスラグ剥離が劣化し
た。また、フラックス充填率が低いので溶滴が肥大化し
移行が円滑に行われず、スパッタが増加した。
【００３６】ワイヤＮｏ．２４は、［Ａｌ2Ｏ3］／
［Ｆ］が高いので、Ａｌ2Ｏ3と金属弗化物（Ｆ換算値）
のバランスが崩れ、スラグ剥離性が劣化した。
［Ｆ］が高いので、Ａｌ2Ｏ3と金属弗化物（Ｆ換算値）
のバランスが崩れ、スラグ剥離性が劣化した。
【００３７】ワイヤＮｏ．２５は、金属ＴｉおよびＴｉ
合金のＴｉ換算値が多いので溶接作業性は良好である
が、溶着金属の引張試験において伸びが目標である２０
％以上を満足しなかった。
合金のＴｉ換算値が多いので溶接作業性は良好である
が、溶着金属の引張試験において伸びが目標である２０
％以上を満足しなかった。
【００３８】ワイヤＮｏ．２６は、Ｔｉ合金のＴｉ換算
値が少ないのでスラグ凝固が遅く溶融金属が垂れて溶接
が困難で、ビード形状も不良となった。
値が少ないのでスラグ凝固が遅く溶融金属が垂れて溶接
が困難で、ビード形状も不良となった。
【００３９】ワイヤＮｏ．２７は、フラックス充填率が
高すぎて製造時の伸線で断線が多発したので製造を中止
した。
高すぎて製造時の伸線で断線が多発したので製造を中止
した。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】
【表３】
【００４３】
【表４】
【００４４】
【表５】
【００４５】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の高窒素含有
ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤは、生産性が
良好で、窒素含有量が０．１２％を超えるような高窒素
含有ステンレス鋼の溶接において、機械的性能を満足し
つつ、アーク状態、スパッタ発生量、スラグ被包性およ
びスラグ剥離性等の全姿勢溶接作業性に優れた高窒素含
有ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤとして有益
である。
ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤは、生産性が
良好で、窒素含有量が０．１２％を超えるような高窒素
含有ステンレス鋼の溶接において、機械的性能を満足し
つつ、アーク状態、スパッタ発生量、スラグ被包性およ
びスラグ剥離性等の全姿勢溶接作業性に優れた高窒素含
有ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤとして有益
である。
【図１】二相ステンレス鋼用フラックス入りワイヤを用
いて溶接した溶着金属の伸びと溶着金属中の水素量の関
係を示す図である。
いて溶接した溶着金属の伸びと溶着金属中の水素量の関
係を示す図である。
【図２】二相ステンレス鋼用フラックス入りワイヤを用
いて溶接した溶着金属中の水素量とワイヤ中のＴｉ（Ｔ
ｉ換算値）量の関係を示す図である。
いて溶接した溶着金属中の水素量とワイヤ中のＴｉ（Ｔ
ｉ換算値）量の関係を示す図である。
【図３】フラックス入りワイヤの断面図である。
１ 外皮
２ 充填フラックス
３ 継ぎ目
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4E084 AA02 AA03 AA17 BA11 CA10
CA11 CA16 CA21 CA23 CA26
DA10 EA06 FA02 GA07
Claims (3)
- 【請求項１】 ワイヤ全質量に対して質量％でＴｉ
Ｏ2：３．４〜９．９％、ＳｉＯ2：０．２〜２．５％、
Ａｌ2Ｏ3：０．１％以下、金属弗化物のＦ換算値：０．
０４〜０．５％、金属Ｔｉおよび、またはＴｉ合金のＴ
ｉ換算値：０．０８〜０．４４％を含有し、かつスラグ
剤成分の合計がワイヤ全質量の５．３〜１１．４％であ
るフラックスをステンレス鋼外皮内に充填してなること
を特徴とする高窒素含有ステンレス鋼溶接用フラックス
入りワイヤ。 - 【請求項２】 充填フラックス中のＡｌ2Ｏ3および金属
弗化物のＦ換算値をワイヤ全質量に対して質量％でそれ
ぞれ［Ａｌ2Ｏ3］、［Ｆ］とした時、［Ａｌ 2Ｏ3］／
［Ｆ］が０．３５以下であることを特徴とする請求項１
記載の高窒素含有ステンレス鋼溶接用フラックス入りワ
イヤ。 - 【請求項３】 充填フラックスの充填率はワイヤ全質量
の１８〜２６％であることを特徴とする請求項１または
２記載の高窒素含有ステンレス鋼溶接用フラックス入り
ワイヤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001201007A JP3814166B2 (ja) | 2001-07-02 | 2001-07-02 | 高窒素含有ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001201007A JP3814166B2 (ja) | 2001-07-02 | 2001-07-02 | 高窒素含有ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003019594A true JP2003019594A (ja) | 2003-01-21 |
| JP3814166B2 JP3814166B2 (ja) | 2006-08-23 |
Family
ID=19038037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001201007A Expired - Fee Related JP3814166B2 (ja) | 2001-07-02 | 2001-07-02 | 高窒素含有ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3814166B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011125875A (ja) * | 2009-12-15 | 2011-06-30 | Kobe Steel Ltd | ステンレス鋼アーク溶接フラックス入りワイヤ |
| JP2014034051A (ja) * | 2012-08-09 | 2014-02-24 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ |
| WO2014022241A3 (en) * | 2012-07-30 | 2014-09-12 | Illinois Tool Works Inc. | Root pass welding solution |
-
2001
- 2001-07-02 JP JP2001201007A patent/JP3814166B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| WO2014022241A3 (en) * | 2012-07-30 | 2014-09-12 | Illinois Tool Works Inc. | Root pass welding solution |
| RU2600466C2 (ru) * | 2012-07-30 | 2016-10-20 | Иллинойс Тул Воркс Инк. | Решение для сварки корневого прохода |
| US9527152B2 (en) | 2012-07-30 | 2016-12-27 | Illinois Tool Works Inc. | Root pass welding solution |
| JP2014034051A (ja) * | 2012-08-09 | 2014-02-24 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ |
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| JP3814166B2 (ja) | 2006-08-23 |
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