JP2004025200A

JP2004025200A - Unplated wire for submerged arc welding

Info

Publication number: JP2004025200A
Application number: JP2002181832A
Authority: JP
Inventors: Seiji Saruhashi; 猿橋　清司; Yoshihito Ishizaki; 石▲崎▼　圭人
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2022-06-21
Also published as: JP3847221B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an unplated wire for submerged arc welding, a wire that possesses an improved feedable capacity in a welding machine with a long feeding system and that also prevents cracks from generating. <P>SOLUTION: Assuming that the wire diameter is Lw (mm), that the length of the wire feeding system is Lc (m), and that a lubricant application is Jh (lubricant quantity (g) per wire unit 10 kg), the wire has a diameter Lw of 3.2-4.8 mm, the length of the wire feeding system Lc of 15 m or longer, and the lubricant application Jh in the range of 0.02-0.20 g. In addition, Jh is in the range, (Lc/Lw)×0.006≤Jh≤(Lc/Lw)×0.022. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送給系長さが１５ｍ以上と長い溶接機において良好な送給性を有するサブマージアーク溶接用メッキなしワイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、サブマージアーク溶接用ワイヤは、表面に厚さが約０．１〜２０μｍ程度の銅メッキを施している。しかし、この銅メッキワイヤは、ワイヤ送給時にワイヤ表面の銅メッキ皮膜が剥離することがあり、剥離した銅メッキ皮膜はワイヤにより運ばれて最終的にフラックス又は溶接部に落下する。この銅メッキ皮膜が溶接金属に入ると、溶接線方向に直交する横割れが発生する。
【０００３】
この横割れの改善策として、ワイヤ面からは、ワイヤに銅メッキを施さない方法と、ワイヤ表面の銅メッキを薄くする方法（特公平５−３２１５６号公報）が提案されている。なお、従来のサブマージアーク溶接用ワイヤは、通常、送給系が短い溶接機で使用されているため、潤滑剤等は塗布されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＵＯＥ鋼管の内面溶接のように、ワイヤ送給系が２０ｍの長さになるようなワイヤ送給系が長い溶接機においては、銅メッキがないために、ワイヤの潤滑性が悪くなり、送給不良が発生しやすくなり、溶接部にアンダーカット、ビード蛇行及びスラグ巻込みなどの欠陥が発生しやすくなる。そして、最悪の場合には、送給が停止してしまい、溶接構造物に多大な損害を与える。また、銅メッキを薄くしても、銅が存在していることには代わりがなく、割れに対して根本的な対策とはいえない。このため、送給系が長い溶接において、送給性が良好なメッキなしワイヤの開発が望まれている。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、送給系が長い溶接機においても良好な送給性を有すると共に割れの発生も防止したサブマージアーク溶接用メッキなしワイヤ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】
本発明に係るサブマージアーク溶接用メッキなしワイヤは、ワイヤ径をＬｗ（ｍｍ）、ワイヤ送給系の長さをＬｃ（ｍ）、潤滑剤塗布量をＪｈ（単位ワイヤ１０ｋｇあたりの潤滑剤量（ｇ））とした場合、ワイヤ径Ｌｗが３．２乃至４．８ｍｍ、ワイヤ送給系長さＬｃが１５ｍ以上であると共に、潤滑剤塗布量Ｊｈは０．０２乃至０．２０ｇの範囲にあり、更に、前記Ｊｈは（Ｌｃ／Ｌｗ）×０．００６以上、（Ｌｃ／Ｌｗ）×０．０２２以下であることを特徴とする。前記Ｊｈは０．０３乃至０．１０ｇであることが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。一般に送給性が良好な潤滑剤として、ＭｏＳ_２が知られており、細径のソリッドワイヤについては、このＭｏＳ_２の好ましい付着量は１ｇ／１０ｋｇ程度である。これをそのままサブマージアーク溶接に使用される太径のソリッドワイヤに適用すると、溶接金属中の水素量が増加し、溶接金属に低温割れが発生する。これは、ＭｏＳ_２を油に分散させて塗布するために、油による水素量が増加するためにである。
【０００８】
そこで、本発明者は、図１に示すように、鋼製パイプを送給系に使用して簡易ワイヤ送給装置を試作し、これを使用して、ワイヤ径と潤滑剤の量を種々変更して、ワイヤの送給性及び溶接金属の割れ発生を試験した。図１において、ワイヤ１はリール２に巻回されており、このリール２から巻き解かれたワイヤ１は送給モータ３により送り出され、鋼製パイプからなる送給パイプ４内を通過し、カーブドノズル５を経て鉛直下方に向かい、溶接部に供給される。リール２及び送給モータ３はスライドテーブル６上に設置されており、このスライドテーブル６は固定テーブル１０上に送給パイプ４の長手方向にスライド可能に設置されている。また、固定テーブル１０の一端部には、支点１１が立設され固定されており、この支点１１とスライドテーブル６との間には、ロードセル７が設置されている。このロードセル７により、送給モータ３から送り出されるワイヤの送給抵抗が測定され、ロードセル７の検出信号はアンプ８により増幅された後、レコーダ９により記録される。これにより、ワイヤ径と潤滑剤の量を種々変更したときのワイヤの送給抵抗を測定することができる。
【０００９】
一般に、潤滑剤が少ないと送給性を向上させる効果が得られず、逆に潤滑剤が多いと溶接金属の水素量が増加して溶接金属に低温割れが発生する。従って、適正な潤滑剤量が存在する。潤滑剤塗布量Ｊｈが０．０２ｇ未満の場合は、送給不良が発生し、０．２０ｇを超えると、溶接金属に低温割れが発生する。しかし、単純にワイヤの潤滑剤塗布量のみではなく、以下に述べる送給系長さによって影響される。即ち、ワイヤ径及び送給系長さによって適正な潤滑剤の量は異なってくる。本発明者等は、適正な潤滑剤の量について、種々実験研究した結果、適正な潤滑剤の量は送給系長さとワイヤ径との比に依存することを見いだした。ワイヤ潤滑剤の量が（送給系長さ／ワイヤ径）×０．００６未満であと、潤滑剤の量が過少であるため、送給不良が発生し、溶接部にアンダーカットが発生する。一方、ワイヤ潤滑剤の量が（送給系長さ／ワイヤ径）×０．０２２を超えて過大であると、溶接金属に低温割れが発生する。メッキなしワイヤにおいて、良好な送給性を得るためには、潤滑剤の量を、ワイヤ径及び送給系長さを基準として管理すればよい。潤滑剤塗布量はより好ましくは０．０３ｇ〜０．１０ｇである。
【００１０】
即ち、ワイヤ径をＬｗ（ｍｍ）とし、ワイヤ送給系の長さをＬｃ（ｍ）とし、潤滑剤塗布量をＪｈ（単位ワイヤ１０ｋｇあたりの潤滑剤量（ｇ））とした場合に、Ｊｈが下記数式１を満足するように潤滑剤量を決めるか、又は送給系長さを設定する。
【００１１】
【数１】
（Ｌｃ／Ｌｗ）×０．００６≦Ｊｈ≦（Ｌｃ／Ｌｗ）×０．０２２
【００１２】
なお、この数式１にて潤滑剤量を設定する場合の適用対象は、ワイヤ径が３．２乃至４．８ｍｍ、ワイヤ送給系長さは１５ｍ以上である。また、潤滑剤塗布量Ｊｈは０．０２乃至０．２０ｇの範囲にある。
【００１３】
これらの条件を満足する場合に、送給不良を回避し、また低温割れを防止することができる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例の効果について、本発明の範囲から外れる比較例と比較して説明する。下記表１に示す仕様のソリッドワイヤを作製した。このワイヤをＪＩＳ　Ｚ３３５２　ＦＳ−ＦＧ３の溶融フラックスと組み合わせて、前述の実験装置（図１）にて板厚１６ｍｍの鋼板を１層溶接した。開先形状を図２に、溶接条件を下記表２に、また鋼板の化学組成を下記表３に示す。また、図３は表１のデータをグラフ化したものであり、横軸にＬｃ／Ｌｗをとり、縦軸に潤滑剤塗布量をとって低温割れ及びアンダカットが発生した領域と、これらが発生しない領域とを図示するものである。図３において、上の破線はＪｈ＝（Ｌｃ／Ｌｗ）×０．０２２であり、下の破線はＪｈ＝（Ｌｃ／Ｌｗ）×０．００６である。また、図３に示すプロットの近傍の数字は、表１の実施例比較例の番号である。なお、割れ発生有無は、銅メッキ皮膜による横割れは表面に発生するので磁粉探傷により確認し、低温割れは超音波探傷により内部まで確認した。
【００１５】
なお、ワイヤ径Ｌｗが３．２ｍｍ未満の場合は、溶着量が少なく、低速で溶接する必要があり、能率が下がる。一方、ワイヤ径Ｌｗが４．８ｍｍを超える場合は、ワイヤの剛性が高くなりすぎ、本発明が対象としているような長い送給系での送給はほぼ不可能になる。本発明は、１５ｍ以上の長い送給系を対象としており、これより短い送給系では特に本発明を適用する必要がない。
【００１６】
【表１】

【００１７】
【表２】

【００１８】
【表３】

【００１９】
溶接終了後、溶接作業性を評価し、磁粉探傷試験と超音波探傷試験により溶接部の割れの有無を調査した。調査結果を前記表１に合わせて示す。本発明の実施例１乃至９、２１乃至２４及び２６は、磁粉探傷及び超音波探傷のいずれの検査においても割れが発生しなかった。また、送給抵抗も低く、溶接作業性も良好であった。
【００２０】
これに対し、本発明の範囲から外れる比較例１０乃至２０、２５及び２７は以下に示すように、良好な結果が得られなかった。即ち、比較例１０は、潤滑剤塗布量Ｊｈが所定の範囲内であるものの数式の範囲を超えているため、溶接金属中の水素量が高くなり溶接金属に水素に起因する低温割れが認められた。比較例１１は、潤滑剤塗布量Ｊｈが所定の範囲未満であるため、送給性が悪くなり、その結果アンダカットが発生した。比較例１２は、潤滑剤塗布量Ｊｈが所定の範囲内であるものの、前記数式１の下限値未満であるため、送給性が悪くなり、その結果アンダーカットが発生した。また、溶接金属中の水素量が高くなり、溶接金属に水素に起因する低温割れが認められた。比較例１３は、潤滑剤塗布量Ｊｈが所定の範囲を超えているため、溶接金属中の水素量が高くなり、溶接金属に水素に起因する低温割れが認められた。比較例１４は、潤滑剤塗布量Ｊｈが所定の範囲内であるものの、数式１の上限値を超えているため、溶接属中の水素量が高くなり、溶接金属に水素に起因する低温割れが認められた。比較例１５は、潤滑剤塗布量Ｊｈが所定の範囲内であるものの、数式１の下限値未満であるため、送給性が悪くなり、その結果ビードが蛇行した。比較例１６は、メッキがあるために、ビード表面にメッキの銅に起因する高温割れが認められた。比較例１７は潤滑剤塗布量Ｊｈが下限値未満であるため、送給性が悪くなり、その結果、アンダカットが発生した。比較例１８、２５、２７は潤滑剤塗布量Ｊｈは所定の範囲内であるものの、数式１の下限値未満であるため、送給性が悪くなり、その結果アンダカットが発生した。比較例１９、２０は潤滑剤塗布量Ｊｈは所定の範囲内であるものの、数式１の上限値を超えているため、溶接金属中の水素量が高くなり、溶接金属に水素に起因する低温割れが認められた。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のメッキなしワイヤによれば、送給系が長い溶接機においても、ワイヤ送給性が良好であると共に、水素に起因する低温割れが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】送給性試験装置を示す図である。
【図２】溶接試験における開先形状を示す図である。
【図３】表１のデータをグラフ化したものであり、横軸にＬｃ／Ｌｗをとり、縦軸に潤滑剤塗布量をとって低温割れ及びアンダカットが発生した領域と、これらが発生しない領域とを示すグラフ図である。
【符号の説明】
１：ワイヤ
２：リール
３：送給モーター
４：送給パイプ
５：カーブドノズル
６：スライドテーブル
７：ロードセル
８：アンプ
９：レコーダ
１０：固定テーブル
１１：支点[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-plated wire for submerged arc welding having good feedability in a welding machine having a feed system length as long as 15 m or more.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a wire for submerged arc welding has a surface plated with copper having a thickness of about 0.1 to 20 μm. However, in this copper-plated wire, the copper-plated film on the surface of the wire may peel off when the wire is fed, and the peeled-off copper-plated film is carried by the wire and finally falls to the flux or the welded portion. When this copper plating film enters the weld metal, a lateral crack perpendicular to the weld line direction occurs.
[0003]
As a measure for improving the lateral cracking, a method of not applying copper plating to the wire from the wire surface and a method of thinning the copper plating on the wire surface (Japanese Patent Publication No. 5-32156) have been proposed. In addition, since the conventional wire for submerged arc welding is usually used in a welding machine having a short feeding system, no lubricant or the like is applied.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a welding machine having a long wire feeding system such as a 20 m long wire feeding system, such as the inner surface welding of UOE steel pipes, since there is no copper plating, the lubricity of the wire deteriorates, Poor feeding is likely to occur, and defects such as undercut, meandering of the bead, and slag entrainment are likely to occur in the welded portion. And, in the worst case, the feed stops, causing a great deal of damage to the welded structure. Further, even if the copper plating is thinned, the existence of copper is not changed, and it cannot be said that it is a fundamental measure against cracking. Therefore, there is a demand for the development of a non-plated wire having good feedability in welding with a long feed system.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an unplated wire for submerged arc welding that has good feedability even in a welding machine having a long feed system and prevents cracks. With the goal.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In the non-plated wire for submerged arc welding according to the present invention, the wire diameter is Lw (mm), the length of the wire feeding system is Lc (m), the amount of lubricant applied is Jh (the amount of lubricant per 10 kg of unit wire ( g)), the wire diameter Lw is 3.2 to 4.8 mm, the wire feeding system length Lc is 15 m or more, and the lubricant application amount Jh is in the range of 0.02 to 0.20 g. Further, Jh is not less than (Lc / Lw) × 0.006 and not more than (Lc / Lw) × 0.022. It is preferable that Jh is 0.03 to 0.10 g.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail. In general, MoS ₂ is known as a lubricant having a good feedability. For a solid wire having a small diameter, a preferable adhesion amount of MoS ₂ is about 1 g / 10 kg. If this is directly applied to a large-diameter solid wire used for submerged arc welding, the amount of hydrogen in the weld metal increases, and low-temperature cracking occurs in the weld metal. This is because the amount of hydrogen due to the oil increases because MoS ₂ is dispersed in the oil and applied.
[0008]
Therefore, as shown in FIG. 1, the inventor prototyped a simple wire feeder using a steel pipe as a feed system, and used this to change the wire diameter and the amount of lubricant variously. Then, the wire feedability and the occurrence of cracks in the weld metal were tested. In FIG. 1, a wire 1 is wound on a reel 2. The wire 1 unwound from the reel 2 is sent out by a feed motor 3, passes through a feed pipe 4 made of a steel pipe, and is curved. It goes vertically downward via the nozzle 5 and is supplied to the welded portion. The reel 2 and the feed motor 3 are installed on a slide table 6. The slide table 6 is installed on a fixed table 10 so as to be slidable in the longitudinal direction of the feed pipe 4. At one end of the fixed table 10, a fulcrum 11 is erected and fixed, and a load cell 7 is installed between the fulcrum 11 and the slide table 6. The feed resistance of the wire fed from the feed motor 3 is measured by the load cell 7, and the detection signal of the load cell 7 is amplified by the amplifier 8 and recorded by the recorder 9. This makes it possible to measure the wire feeding resistance when the wire diameter and the amount of the lubricant are variously changed.
[0009]
In general, if the amount of the lubricant is small, the effect of improving the feedability cannot be obtained. Conversely, if the amount of the lubricant is large, the amount of hydrogen in the weld metal increases and low-temperature cracking occurs in the weld metal. Therefore, there is an appropriate amount of lubricant. When the lubricant application amount Jh is less than 0.02 g, poor feeding occurs, and when it exceeds 0.20 g, low-temperature cracking occurs in the weld metal. However, it is affected not only by the amount of lubricant applied to the wire but also by the length of the feeding system described below. That is, the appropriate amount of the lubricant varies depending on the wire diameter and the length of the feeding system. The present inventors have conducted various experimental studies on the appropriate amount of lubricant and found that the appropriate amount of lubricant depends on the ratio between the length of the feed system and the wire diameter. If the amount of the wire lubricant is less than (feeding system length / wire diameter) × 0.006, the amount of the lubricant is too small, so that a feeding failure occurs and an undercut occurs in the welded portion. On the other hand, if the amount of the wire lubricant is excessively larger than (feeding system length / wire diameter) × 0.022, low-temperature cracking occurs in the weld metal. In order to obtain good feedability of the unplated wire, the amount of the lubricant may be managed based on the wire diameter and the feed system length. The amount of the lubricant applied is more preferably 0.03 g to 0.10 g.
[0010]
That is, when the wire diameter is Lw (mm), the length of the wire feeding system is Lc (m), and the amount of lubricant applied is Jh (the amount of lubricant (g) per 10 kg of unit wire), Jh Is determined or the length of the feeding system is set so that the following formula 1 is satisfied.
[0011]
(Equation 1)
(Lc / Lw) × 0.006 ≦ Jh ≦ (Lc / Lw) × 0.022
[0012]
In addition, when the amount of the lubricant is set by Expression 1, the applicable object is a wire diameter of 3.2 to 4.8 mm and a wire feeding system length of 15 m or more. The lubricant application amount Jh is in the range of 0.02 to 0.20 g.
[0013]
When these conditions are satisfied, defective feeding can be avoided and low-temperature cracking can be prevented.
[0014]
【Example】
Hereinafter, the effects of the embodiments of the present invention will be described in comparison with comparative examples that are out of the scope of the present invention. Solid wires having the specifications shown in Table 1 below were produced. This wire was combined with a molten flux of JIS Z3352 FS-FG3, and one layer of a steel plate having a thickness of 16 mm was welded by the above-described experimental apparatus (FIG. 1). The groove shape is shown in FIG. 2, the welding conditions are shown in Table 2 below, and the chemical composition of the steel sheet is shown in Table 3 below. FIG. 3 is a graph of the data of Table 1, where Lc / Lw is plotted on the abscissa and the amount of lubricant applied is plotted on the ordinate, and the regions where low-temperature cracking and undercut occurred, FIG. 6 illustrates regions not to be used. In FIG. 3, the upper broken line is Jh = (Lc / Lw) × 0.022, and the lower broken line is Jh = (Lc / Lw) × 0.006. The numbers near the plots shown in FIG. 3 are the numbers of the comparative examples in Table 1. The presence or absence of cracks was confirmed by magnetic particle flaw detection because lateral cracks due to the copper plating film occurred on the surface, and low-temperature cracks were confirmed to the inside by ultrasonic flaw detection.
[0015]
If the wire diameter Lw is less than 3.2 mm, the welding amount is small, and it is necessary to perform welding at a low speed, and the efficiency is reduced. On the other hand, if the wire diameter Lw exceeds 4.8 mm, the rigidity of the wire becomes too high, and it becomes almost impossible to feed in a long feeding system as the object of the present invention. The present invention is intended for a long feeding system of 15 m or more, and there is no need to particularly apply the present invention to a feeding system shorter than 15 m.
[0016]
[Table 1]

[0017]
[Table 2]

[0018]
[Table 3]

[0019]
After welding, the welding workability was evaluated, and the presence or absence of cracks in the weld was examined by a magnetic particle test and an ultrasonic test. The investigation results are shown in Table 1 above. In Examples 1 to 9, 21 to 24, and 26 of the present invention, cracks did not occur in any of the magnetic particle inspection and the ultrasonic inspection. Also, the feeding resistance was low and the welding workability was good.
[0020]
On the other hand, in Comparative Examples 10 to 20, 25 and 27 out of the range of the present invention, good results were not obtained as shown below. That is, in Comparative Example 10, although the lubricant application amount Jh was within the predetermined range but exceeded the range of the mathematical expression, the amount of hydrogen in the weld metal was increased, and low-temperature cracking due to hydrogen was observed in the weld metal. Was. In Comparative Example 11, since the lubricant application amount Jh was less than the predetermined range, the feedability was deteriorated, and as a result, undercut occurred. In Comparative Example 12, although the lubricant application amount Jh was within the predetermined range, since the lubricant application amount Jh was less than the lower limit of Expression 1, the feedability was deteriorated, and as a result, undercut occurred. Further, the amount of hydrogen in the weld metal was increased, and low-temperature cracking due to hydrogen was found in the weld metal. In Comparative Example 13, since the lubricant application amount Jh exceeded the predetermined range, the amount of hydrogen in the weld metal was increased, and low-temperature cracking due to hydrogen was observed in the weld metal. In Comparative Example 14, although the lubricant application amount Jh was within the predetermined range, the amount of hydrogen in the weld metal was high because the lubricant application amount Jh exceeded the upper limit of Expression 1, and low-temperature cracking due to hydrogen in the weld metal was caused. Admitted. In Comparative Example 15, although the lubricant application amount Jh was within the predetermined range, since the lubricant application amount was less than the lower limit of Expression 1, the feedability was poor, and as a result, the bead meandered. In Comparative Example 16, since there was plating, high-temperature cracking due to plated copper was observed on the bead surface. In Comparative Example 17, since the lubricant application amount Jh was less than the lower limit, the feedability was poor, and as a result, undercut occurred. In Comparative Examples 18, 25, and 27, the lubricant application amount Jh was within the predetermined range, but was less than the lower limit of Expression 1, so that the feedability was poor, and as a result, undercut occurred. In Comparative Examples 19 and 20, although the lubricant application amount Jh was within the predetermined range, the amount of hydrogen in the weld metal was high because the lubricant application amount Jh exceeded the upper limit of Expression 1, and low-temperature cracking caused by hydrogen in the weld metal was caused. Was observed.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the non-plated wire of the present invention, even in a welding machine having a long feeding system, the wire feeding property is good and low-temperature cracking due to hydrogen is prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a feedability test apparatus.
FIG. 2 is a diagram showing a groove shape in a welding test.
FIG. 3 is a graph of the data of Table 1, where Lc / Lw is plotted on the horizontal axis, and the amount of lubricant applied is plotted on the vertical axis, and regions where low-temperature cracking and undercut occur, and where these do not occur. It is a graph figure which shows an area | region.
[Explanation of symbols]
1: wire 2: reel 3: feed motor 4: feed pipe 5: curved nozzle 6: slide table 7: load cell 8: amplifier 9: recorder 10: fixed table 11: fulcrum

Claims

When the wire diameter is Lw (mm), the length of the wire feed system is Lc (m), and the amount of lubricant applied is Jh (the amount of lubricant (g) per 10 kg of unit wire), the wire diameter Lw is 3. 2 to 4.8 mm, the wire feeding system length Lc is 15 m or more, the lubricant application amount Jh is in the range of 0.02 to 0.20 g, and the Jh is (Lc / Lw) × 0 0.006 or more and (Lc / Lw) × 0.022 or less, a non-plated wire for submerged arc welding.

The unplated wire for submerged arc welding according to claim 1, wherein the Jh is 0.03 to 0.10g.