JP2006257481A - High-strength weld metal superior in low-temperature toughness - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フラックス入りワイヤを用い、ガスシールドアーク溶接によって形成された溶接金属に関するものである。 The present invention relates to a weld metal formed by gas shielded arc welding using a flux-cored wire.
構造物に使用される鋼材は近年益々高強度化しており、鋼材同士を接合する接合部にも高強度化が望まれている。鋼材同士を接合する方法としては種々あり、一般には溶接が用いられる。そのため鋼材同士を溶接したときに形成される溶接金属についても高強度化が求められており、７００ＭＰａ以上の強度レベルが要求されることがある。 In recent years, steel materials used in structures have been increasingly strengthened, and it is desired to increase the strength of joints that join steel materials. There are various methods for joining steel materials, and welding is generally used. Therefore, high strength is also demanded for the weld metal formed when steel materials are welded to each other, and a strength level of 700 MPa or more may be required.
ところで海洋構造物や液化ガスタンク，ラインパイプなど低温環境下で使用される構造物の素材としては、高強度の他に、例えば−４０℃レベルの低温環境下においても靭性が良好であることが強く求められている（以下、低温靭性という）。そのためこうした構造物用の素材を接合した溶接金属についても−４０℃レベルの低温環境下における良好な靭性が求められる。ところが溶接金属は鋼材と異なり、熱処理することで靭性を高めることはできないため、該溶接金属の低温靭性は鋼材の低温靭性よりも劣っているのが現状である。 By the way, as a material of a structure used in a low temperature environment such as an offshore structure, a liquefied gas tank, a line pipe, etc., it is strongly strong toughness even in a low temperature environment of, for example, −40 ° C. in addition to high strength. It is required (hereinafter referred to as low temperature toughness). Therefore, good toughness in a low temperature environment of −40 ° C. is also required for a weld metal obtained by joining such structural materials. However, unlike a steel material, the weld metal cannot increase the toughness by heat treatment. Therefore, the low temperature toughness of the weld metal is inferior to the low temperature toughness of the steel material.
こうした溶接金属の低温靭性は、該溶接金属の組織に大きく影響を受けることが知られており、低温靭性を改善する方法としては、アシキュラーフェライト（acicular ferrite）と呼ばれる微細組織を生成させるのが有効であることも知られている。 It is known that the low temperature toughness of such a weld metal is greatly influenced by the structure of the weld metal. As a method for improving the low temperature toughness, a microstructure called acicular ferrite is generated. It is also known to be effective.
本発明者らも溶接金属の低温靭性を改善すべく種々検討を進めており、その研究の一環として溶接金属の成分組成を厳密に規定すれば、溶接金属を高強度化し、且つ低温靭性を改善できることを見出し、その技術的意義が認められたので先に特許文献１として提案した。しかしこの技術は、主に溶接時にスラグを形成しないワイヤ（例えば、ソリッドワイヤ）を用いてガスシールドアーク溶接して得られた溶接金属の特性を向上させるものであり、こうした技術を、溶接時にスラグを形成するワイヤ（例えば、フラックス入りワイヤ）を用いて得られた溶接金属の特性向上に適用しようとしても、溶接金属の強度と低温靭性は充分に改善できないことが判明した。 The present inventors are also conducting various studies to improve the low temperature toughness of the weld metal. If the component composition of the weld metal is strictly defined as part of the research, the weld metal will be strengthened and the low temperature toughness will be improved. Since it was found that the technical significance was recognized, it was previously proposed as Patent Document 1. However, this technology mainly improves the properties of weld metal obtained by gas shielded arc welding using a wire that does not form slag during welding (for example, solid wire). It has been found that the strength and low-temperature toughness of the weld metal cannot be sufficiently improved even if it is applied to improve the properties of the weld metal obtained by using a wire forming a wire (for example, a flux-cored wire).
ところでガスシールドアーク溶接時にソリッドワイヤ等を用いると、溶接時に溶接金属表面にスラグが殆ど生成しないため、全姿勢溶接できない。これに対し溶接時にスラグを形成するフラックス入りワイヤを用いると、溶接時に溶接金属表面にスラグが形成されるため全姿勢溶接できるようになる。そのため溶接にはフラックス入りワイヤを用いることが望まれている。しかし上述したように、フラックス入りワイヤを用いて得られた溶接金属の強度と低温靭性は満足のいくレベルではなく、改善が求められていた。
本発明は、この様な状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、フラックス入りワイヤを用いてガスシールドアーク溶接によって形成される溶接金属の強度を７００ＭＰａ以上とすると共に、−４０℃レベルの低温域での靭性にも優れた溶接金属を提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a condition, The objective is made into the -40 degreeC level while setting the intensity | strength of the weld metal formed by gas shielded arc welding using a flux cored wire to 700 Mpa or more. It is to provide a weld metal having excellent toughness in a low temperature range.
本発明者らは、フラックス入りワイヤを用いてガスシールドアーク溶接して形成された溶接金属の強度と低温靭性を高めるべく鋭意検討を重ねた。その結果、溶接金属の強度を高めるには、溶接金属の成分組成を厳密に規定することが重要であり、低温靭性を改善するには、溶接金属内に形成される酸化物の形態を適切に制御することが重要であることを見出し、本発明を完成した。 The inventors of the present invention have made extensive studies to increase the strength and low temperature toughness of weld metal formed by gas shielded arc welding using a flux-cored wire. As a result, in order to increase the strength of the weld metal, it is important to strictly define the composition of the weld metal. To improve the low-temperature toughness, the form of the oxide formed in the weld metal is appropriately set. The present inventors have found that control is important and completed the present invention.
即ち、本発明に係る高強度溶接金属とは、フラックス入りワイヤを用い、ガスシールドアーク溶接によって形成された溶接金属であって、質量％で、Ｃ：０．０２〜０．１２％、Ｓｉ：０．１〜１．００％、Ｍｎ：０．３〜３．０％、Ｎｉ：０．５〜３．５％、Ｔｉ：０．００５〜０．２０％、およびＯ：０．０２〜０．０７％、を夫々含み、且つ前記溶接金属断面を電子顕微鏡で観察したときに、最大径が０．１μｍ以上、１μｍ未満の酸化物が観察視野１ｍｍ2換算で１０×１０3〜５００×１０3個存在し、更に最大径が１μｍ以上の酸化物が観察視野１ｍｍ2換算で１５０個以下に抑えられた点に要旨を有する。 That is, the high-strength weld metal according to the present invention is a weld metal formed by gas shielded arc welding using a flux-cored wire, and in mass%, C: 0.02 to 0.12%, Si: 0.1 to 1.00%, Mn: 0.3 to 3.0%, Ni: 0.5 to 3.5%, Ti: 0.005 to 0.20%, and O: 0.02 to 0 When the cross section of the weld metal is observed with an electron microscope, an oxide having a maximum diameter of 0.1 μm or more and less than 1 μm is 10 × 10 3 to 500 × 10 in terms of an observation field of 1 mm 2. 3 exists, it includes the features in that it further maximum diameter is suppressed to a more oxide 1μm or less 150 in the observation field of view 1 mm 2 in terms.
溶接金属の強度を一層向上させるには、更に他の元素として、Ｃｕ：２．０％以下（０％を含まない）、Ｎｂ：０．２％以下（０％を含まない）、およびＶ：０．２０％以下（０％を含まない）よりなる群から選ばれる少なくとも１種を含むものであることが好ましい。 In order to further improve the strength of the weld metal, Cu: 2.0% or less (not including 0%), Nb: 0.2% or less (not including 0%), and V: It is preferable that it contains at least one selected from the group consisting of 0.20% or less (not including 0%).
溶接金属の低温靭性を一層改善するには、更に他の元素として、Ｍｏ：１．０％以下（０％を含まない）、Ｃｒ：２．０％以下（０％を含まない）、およびＢ：０．０１０％以下（０％を含まない）よりなる群から選ばれる少なくとも１種を含むものであることが好ましい。 In order to further improve the low temperature toughness of the weld metal, as other elements, Mo: 1.0% or less (not including 0%), Cr: 2.0% or less (not including 0%), and B : It is preferable that it contains at least one selected from the group consisting of 0.010% or less (not including 0%).
溶接金属の低温靭性を劣化させないためには、Ａｌ：０．０１％以下（０％を含む）および／またはＮ：０．０１％以下（０％を含む）に抑えたものであることが好ましい。 In order not to deteriorate the low temperature toughness of the weld metal, it is preferable that Al: 0.01% or less (including 0%) and / or N: 0.01% or less (including 0%). .
本発明によれば、溶接金属の成分組成を厳密に調整すると共に、溶接金属内の酸化物の形態を適切に制御することで、７００ＭＰａ以上の高強度で、且つ−４０℃域での低温靭性に優れた溶接金属を提供できる。本発明の溶接金属は、溶接時にフラックス入りワイヤを用いることで得られるため、溶接時に全姿勢溶接が可能となり、溶接作業性が改善される。 According to the present invention, by strictly adjusting the component composition of the weld metal and appropriately controlling the form of the oxide in the weld metal, the low strength toughness at a high strength of 700 MPa or more and at a temperature of −40 ° C. It is possible to provide an excellent weld metal. Since the weld metal of the present invention is obtained by using a flux-cored wire at the time of welding, welding in all positions is possible at the time of welding, and welding workability is improved.
本発明の溶接金属は、酸化物が適正に分散しているところに特徴がある。即ち、フラックス入りワイヤには、溶接時に溶接金属の表面にスラグを形成するために、フラックス等にＴｉやＳｉ，Ｍｎ，Ａｌ等の酸化物が配合される。そのためフラックス入りワイヤを用いてガスシールドアーク溶接して得られた溶接金属中には、ソリッドワイヤを用いてガスシールドアーク溶接して得られた溶接金属中よりも一般に多くの酸化物が生成することになる。従ってソリッドワイヤを用いて得られた溶接金属とフラックス入りワイヤを用いて得られた溶接金属では、溶接金属内に生成している酸化物量にはかなりの差がある。 The weld metal of the present invention is characterized in that oxides are appropriately dispersed. That is, in the flux-cored wire, an oxide such as Ti, Si, Mn, or Al is added to the flux or the like in order to form slag on the surface of the weld metal during welding. Therefore, generally more oxide is produced in the weld metal obtained by gas shielded arc welding using flux cored wire than in the weld metal obtained by gas shielded arc welding using solid wire. become. Therefore, there is a considerable difference in the amount of oxide generated in the weld metal between the weld metal obtained using the solid wire and the weld metal obtained using the flux-cored wire.
そこで本発明に係る溶接金属は、微細な酸化物が適当に分散していると共に、粗大な酸化物の生成が極力抑えられていることが重要である。溶接金属中の酸化物の形態をバランスよく制御することによって、微細な酸化物がアシキュラーフェライトの生成核となって低温靭性が改善され、粗大な酸化物が生成することによる低温靭性の劣化を防止できる。 Therefore, in the weld metal according to the present invention, it is important that fine oxides are appropriately dispersed and generation of coarse oxides is suppressed as much as possible. By controlling the form of oxides in the weld metal in a well-balanced manner, fine oxides form acicular ferrite nuclei, improving low-temperature toughness, and reducing the low-temperature toughness due to the formation of coarse oxides. Can be prevented.
上記酸化物とは、ＴｉやＳｉ，Ｍｎ，Ａｌ等の酸化物、或いはこれらの元素を含む複合酸化物を意味する。Ｔｉの酸化物としては例えばＴｉ2Ｏ3、Ｓｉの酸化物としては例えばＳｉＯ2、Ｍｎの酸化物としては例えばＭｎＯやＭｎＯ2、Ａｌの酸化物としては例えばＡｌ2Ｏ3などが挙げられる。複合酸化物としては、例えばＴｉとＭｎを含む酸化物［例えば、（ＭｎＴｉ）Ｏ3など］が挙げられる。 The oxide means an oxide such as Ti, Si, Mn, or Al, or a composite oxide containing these elements. Examples of the oxide of Ti include Ti 2 O 3 , examples of the Si oxide include SiO 2 , examples of the Mn oxide include MnO and MnO 2 , and examples of the Al oxide include Al 2 O 3 . Examples of the composite oxide include oxides containing Ti and Mn [for example, (MnTi) O 3 and the like].
なお、本件出願人が先に出願した上記特許文献１では、Ｔｉを含む酸化物がアシキュラーフェライトの生成核になると考えていたが、後述する実施例から明らかなように、Ｔｉを含まない酸化物であっても溶接金属の強度や低温靭性改善に寄与することが分かった。即ち、溶接時にフラックス入りワイヤを用いると、該フラックス入りワイヤには酸化物が多く含まれるため、溶接金属中の酸素源が多くなる。そのため溶接金属中では、まず脱酸力の強いＴｉが酸素と結合して酸化物を形成し、これが粗大な酸化物に成長するのであるが、溶接金属中のＴｉが脱酸によって消費された後にも酸素が残存することとなる。この残存する酸素は、ＳｉやＭｎ、Ａｌ等を結合して微細な酸化物を形成するため、こうした微細な酸化物についてもアシキュラーフェライトの生成核となるのである。つまり溶接金属中の酸素源が少ない場合は、主にＴｉによる脱酸のみが進行し、Ｔｉを含まない酸化物は殆ど生成しないが、溶接時にスラグを形成するフラックス入りワイヤを用いた場合には、溶接金属中の酸素源が多くなるため、Ｔｉを含まない酸化物も多く生成するのである。従って、溶接金属内に生成している個々の酸化物についてその成分組成を測定したところ、粗大な酸化物はＴｉを含むものが多いが、微細な酸化物にはＴｉを含むものと含まないものが混在していた。 In the above-mentioned Patent Document 1 filed earlier by the applicant of the present application, it was considered that an oxide containing Ti becomes a nucleus for the formation of acicular ferrite. However, as will be apparent from the examples described later, an oxidation that does not contain Ti. It was found that even if it is an object, it contributes to the improvement of the strength and low temperature toughness of the weld metal. That is, when a flux-cored wire is used during welding, the flux-cored wire contains a large amount of oxide, and therefore the oxygen source in the weld metal increases. Therefore, in the weld metal, first, Ti with strong deoxidizing power combines with oxygen to form an oxide, which grows into a coarse oxide, but after the Ti in the weld metal is consumed by deoxidation. In this case, oxygen remains. This remaining oxygen combines Si, Mn, Al, and the like to form fine oxides, and these fine oxides also form acicular ferrite nuclei. In other words, when the oxygen source in the weld metal is small, only deoxidation mainly with Ti proceeds, and almost no oxide containing Ti is generated, but when using a flux-cored wire that forms slag during welding. Since the oxygen source in the weld metal increases, a large amount of oxide not containing Ti is generated. Therefore, when the component composition of each oxide generated in the weld metal is measured, coarse oxides often contain Ti, but fine oxides contain and do not contain Ti. Were mixed.
上記微細な酸化物とは、最大径が０．１μｍ以上、１μｍ未満の酸化物であり、こうした酸化物は、アシキュラーフェライトの生成核となる。最大径が０．１μｍ以上、１μｍ未満の酸化物は、溶接金属の断面を電子顕微鏡で観察したときに、観察視野１ｍｍ2換算で１０×１０3〜５００×１０3個存在している必要がある。 The fine oxide is an oxide having a maximum diameter of 0.1 μm or more and less than 1 μm, and such an oxide serves as a nucleus of acicular ferrite. When the cross section of the weld metal is observed with an electron microscope, the oxide having a maximum diameter of 0.1 μm or more and less than 1 μm needs to be 10 × 10 3 to 500 × 10 3 in terms of an observation field of 1 mm 2. is there.
酸化物が１０×１０3個未満では、酸化物の生成量が少なく、アシキュラーフェライトの生成が促進されず、低温靭性を改善できない。好ましくは５０×１０3個以上、より好ましくは１００×１０3個以上である。しかし５００×１０3個を超えると、酸化物の生成量が多くなり、ボイドの連結を容易にしてしまうため却って低温靭性が劣化する。好ましくは４５０×１０3個以下、より好ましくは４００×１０3個以下である。 If the number of oxides is less than 10 × 10 3 , the amount of oxide produced is small, the production of acicular ferrite is not promoted, and the low temperature toughness cannot be improved. Preferably it is 50 × 10 3 or more, more preferably 100 × 10 3 or more. However, if it exceeds 500 × 10 3 , the amount of oxide generated increases, and void connection is facilitated, so that the low temperature toughness deteriorates. Preferably it is 450 × 10 3 or less, more preferably 400 × 10 3 or less.
微細な酸化物の個数は、走査型電子顕微鏡を用いて５０００倍で観察視野４００μｍ2の範囲を５箇所測定し、測定した値を平均したものを１ｍｍ2当たりに換算して算出する。 The number of fine oxides is calculated by measuring five locations in the observation field of view of 400 μm 2 at a magnification of 5000 using a scanning electron microscope and averaging the measured values per 1 mm 2 .
一方、上記粗大な酸化物とは、最大径が１μｍ以上の酸化物であり、こうした酸化物が生成してもアシキュラーフェライトの生成核とならず、却って低温靭性に悪影響を及ぼす。最大径が１μｍ以上の酸化物は、溶接金属の断面を電子顕微鏡で観察したときに、観察視野１ｍｍ2換算で１５０個以下に抑えられている必要がある。１５０個までであれば許容できるが、できるだけ少ない方が好ましい。好ましくは１４０個以下、より好ましくは１３０個以下、更に好ましくは１２０個以下である。 On the other hand, the coarse oxide is an oxide having a maximum diameter of 1 μm or more, and even if such an oxide is formed, it does not become a nucleus of acicular ferrite, but adversely affects low temperature toughness. When the cross section of the weld metal is observed with an electron microscope, the oxide having a maximum diameter of 1 μm or more needs to be suppressed to 150 or less in terms of 1 mm 2 observation field. Up to 150 pieces are acceptable, but as few as possible are preferable. Preferably it is 140 or less, More preferably, it is 130 or less, More preferably, it is 120 or less.
粗大な酸化物の個数は、走査型電子顕微鏡を用いて１０００倍で観察視野１ｍｍ2の範囲を５箇所測定し、測定した値を平均して算出する。なお、電子顕微鏡で観察する位置は、溶接金属の断面であれば特に限定されない。 The number of coarse oxides is calculated by measuring five locations in an observation field of 1 mm 2 at 1000 times using a scanning electron microscope and averaging the measured values. In addition, the position observed with an electron microscope will not be specifically limited if it is a cross section of a weld metal.
本発明の溶接金属は、上記酸化物が適性に分散したものであるが、溶接金属の強度を向上させるため成分組成も厳密に調整することが重要である。即ち、本発明の溶接金属は、必須成分として、Ｃ：０．０２〜０．１２％、Ｓｉ：０．１〜１．００％、Ｍｎ：０．３〜３．０％、Ｎｉ：０．５〜３．５％、Ｔｉ：０．００５〜０．２０％およびＯ：０．０２〜０．０７％、を夫々含有するものである。こうした範囲を定めた理由を以下説明する。 In the weld metal of the present invention, the above oxide is appropriately dispersed, but it is important to strictly adjust the component composition in order to improve the strength of the weld metal. That is, the weld metal of the present invention includes, as essential components, C: 0.02 to 0.12%, Si: 0.1 to 1.00%, Mn: 0.3 to 3.0%, Ni: 0.00. 5 to 3.5%, Ti: 0.005 to 0.20%, and O: 0.02 to 0.07%, respectively. The reason for setting such a range will be described below.
Ｃ：０．０２〜０．１２％
Ｃは、溶接金属の強度を確保するために欠くことのできない元素であり、０．０２％以上含有させる必要がある。好ましくは０．０３％以上、より好ましくは０．０５％以上である。しかし０．１２％を超えると硬質組織の生成を増加させて溶接金属の強度が過度に上昇し、低温靭性の劣化を招くので、Ｃ含有量は０．１２％以下に抑える必要がある。好ましくは０．１０％以下、より好ましくは０．０９％以下である。
C: 0.02-0.12%
C is an element indispensable for ensuring the strength of the weld metal, and needs to be contained by 0.02% or more. Preferably it is 0.03% or more, More preferably, it is 0.05% or more. However, if it exceeds 0.12%, the formation of a hard structure is increased, the strength of the weld metal is excessively increased, and the low temperature toughness is deteriorated. Therefore, the C content needs to be suppressed to 0.12% or less. Preferably it is 0.10% or less, More preferably, it is 0.09% or less.
Ｓｉ：０．１〜１．００％
Ｓｉは、脱酸作用を有する元素であり、溶接金属を清浄化する。また溶接金属内に歩留まった場合はフェライトを固溶強化させる。こうした効果を発揮させるには、０．１％以上含有させる必要がある。好ましくは０．１５％以上、より好ましくは０．２％以上である。しかし１．００％を超えると溶接金属の強度が過度に上昇して低温靭性が低下する原因となる。また、硬質の第二相を生成させて溶接金属の低温靭性を劣化させる原因となる。好ましくは０．８％以下であり、より好ましくは０．５％以下である。
Si: 0.1 to 1.00%
Si is an element having a deoxidizing action and cleans the weld metal. If the yield is in the weld metal, the ferrite is strengthened by solid solution. In order to exert such effects, it is necessary to contain 0.1% or more. Preferably it is 0.15% or more, more preferably 0.2% or more. However, if it exceeds 1.00%, the strength of the weld metal is excessively increased and low temperature toughness is decreased. Moreover, a hard 2nd phase is produced | generated and it becomes a cause which deteriorates the low temperature toughness of a weld metal. Preferably it is 0.8% or less, More preferably, it is 0.5% or less.
Ｍｎ：０．３〜３．０％
Ｍｎは、溶接金属の強度および低温靭性を確保するために欠かせない元素であり、こうした効果を発揮させるために０．３％以上含有させる。好ましくは０．５％以上、より好ましくは１％以上である。しかし３．０％を超えると焼入性が増大し過ぎて却って低温靭性を低下させる。また、偏析により硬質の第二相が生成することによっても低温靭性の低下を招く。好ましくは２．８％以下、より好ましくは２．５％以下である。
Mn: 0.3 to 3.0%
Mn is an element indispensable for ensuring the strength and low-temperature toughness of the weld metal, and is contained in an amount of 0.3% or more in order to exert such effects. Preferably it is 0.5% or more, More preferably, it is 1% or more. However, if it exceeds 3.0%, the hardenability is excessively increased and the low temperature toughness is lowered. Also, the low temperature toughness is reduced by the generation of a hard second phase by segregation. Preferably it is 2.8% or less, more preferably 2.5% or less.
Ｎｉ：０．５〜３．５％
Ｎｉは、Ｍｎと同様に、溶接金属の強度および靭性を確保するうえで重要な元素であり、特に低温靭性の向上に有効に作用する。こうした作用を発揮させるには、０．５％以上含有させる必要がある。好ましくは０．７５％以上、より好ましくは１％以上である。しかし３．５％を超えると焼入性が増大して溶接金属の低温靭性を劣化させるので、Ｎｉ含有量は３．５％以下に抑える。好ましくは３．０％以下、より好ましくは２．５％以下である。
Ni: 0.5 to 3.5%
Ni, like Mn, is an important element for ensuring the strength and toughness of the weld metal, and particularly effectively acts to improve low-temperature toughness. In order to exert such an effect, it is necessary to contain 0.5% or more. Preferably it is 0.75% or more, more preferably 1% or more. However, if it exceeds 3.5%, the hardenability increases and the low temperature toughness of the weld metal is deteriorated, so the Ni content is suppressed to 3.5% or less. Preferably it is 3.0% or less, More preferably, it is 2.5% or less.
Ｔｉ：０．００５〜０．２０％
Ｔｉは、溶接金属中にアシキュラーフェライトを生成させるための核となる酸化物を形成する元素として重要であり、Ｔｉ含有量が０．００５％未満では酸化物が充分に生成せず、アシキュラーフェライトも生成し難くなり、満足のいく低温靭性が得られない。そこで酸化物を生成させるため、Ｔｉ含有量は０．００５％以上とすべきである。好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．０３％以上である。しかしＴｉ含有量が０．２０％を超えると炭化物（ＴｉＣ）が析出して溶接金属の強度を著しく高めて低温靭性を劣化させるので、Ｔｉ含有量は０．２０％以下に抑える。好ましくは０．１５％以下、より好ましくは０．１％以下である。
Ti: 0.005 to 0.20%
Ti is important as an element that forms an oxide serving as a nucleus for generating acicular ferrite in a weld metal. If the Ti content is less than 0.005%, oxide is not sufficiently generated, and acicular. It becomes difficult to produce ferrite, and satisfactory low temperature toughness cannot be obtained. Therefore, in order to generate an oxide, the Ti content should be 0.005% or more. Preferably it is 0.01% or more, More preferably, it is 0.03% or more. However, if the Ti content exceeds 0.20%, carbide (TiC) precipitates to significantly increase the strength of the weld metal and deteriorate the low temperature toughness, so the Ti content is suppressed to 0.20% or less. Preferably it is 0.15% or less, More preferably, it is 0.1% or less.
Ｏ：０．０２〜０．０７％
Ｏ（酸素）は、溶接金属中にアシキュラーフェライトの生成核となる酸化物を生成させて低温靭性を高めるために極めて重要な元素である。こうした効果を発揮させるには０．０２％以上含有させる必要がある。好ましくは０．０３％以上、より好ましくは０．０４％以上である。しかし０．０７％を超えて含有させると酸化物が粗大化してアシキュラーフェライトの生成核になり難くなり、却って低温靭性が劣化する原因となる。そのためＯ含有量は０．０７％以下に抑える。好ましくは０．０６％以下、より好ましくは０．０５％以下である。
O: 0.02 to 0.07%
O (oxygen) is an extremely important element for increasing the low-temperature toughness by generating an oxide that forms acicular ferrite in the weld metal. In order to exert such effects, it is necessary to contain 0.02% or more. Preferably it is 0.03% or more, More preferably, it is 0.04% or more. However, if the content exceeds 0.07%, the oxide becomes coarse and becomes difficult to form nuclei of acicular ferrite, and on the contrary, low temperature toughness deteriorates. Therefore, the O content is suppressed to 0.07% or less. Preferably it is 0.06% or less, More preferably, it is 0.05% or less.
本発明の溶接金属は、上記元素を必須成分として含有するものであるが、必要に応じて、更に他の元素として、下記（ａ）や（ｂ）に示す元素を含むことが好ましい。 The weld metal of the present invention contains the above-mentioned elements as essential components, but it is preferable that the elements shown in the following (a) and (b) are further contained as other elements as necessary.
（ａ）Ｃｕ：２．０％以下（０％を含まない）、Ｎｂ：０．２％以下（０％を含まない）、Ｖ：０．２０％以下（０％を含まない）よりなる群から選ばれる少なくとも１種
Ｃｕ，Ｎｂ，Ｖは、いずれも溶接金属の強度を一層向上させる元素である。これらの元素は、夫々単独で、或いは任意に選ばれる２種以上を組み合わせて含有させることができる。こうした範囲を規定した理由は次の通りである。
(A) Cu: 2.0% or less (not including 0%), Nb: 0.2% or less (not including 0%), V: 0.20% or less (not including 0%) At least one selected from Cu, Nb, and V is an element that further improves the strength of the weld metal. These elements can be contained alone or in combination of two or more selected arbitrarily. The reason for specifying such a range is as follows.
Ｃｕ：２．０％以下（０％を含まない）
Ｃｕは、Ｎｉと同様の作用を有しており、溶接金属の低温靭性を損なうことなく強度を高めることができる。このような作用は少量の添加で発揮するが、好ましくは０．００５％以上含有させることが推奨され、より好ましくは０．０１％以上である。しかし２．０％を超えると溶接金属の焼入性が増大して低温靭性を劣化させるので、Ｃｕ含有量は２．０％以下に抑えるのがよい。より好ましくは１．８％以下、更に好ましくは１．７％以下である。
Cu: 2.0% or less (excluding 0%)
Cu has the same action as Ni, and can increase the strength without impairing the low temperature toughness of the weld metal. Such an effect is exhibited with a small amount of addition, but it is recommended to contain 0.005% or more, more preferably 0.01% or more. However, if it exceeds 2.0%, the hardenability of the weld metal is increased and the low temperature toughness is deteriorated, so the Cu content is preferably suppressed to 2.0% or less. More preferably, it is 1.8% or less, More preferably, it is 1.7% or less.
Ｎｂ：０．２％以下（０％を含まない）および／またはＶ：０．２０％以下（０％を含まない）
ＮｂやＶは、少量の添加で溶接金属の焼入性を高めて強度を向上させるのに有効な元素である。しかしＮｂ含有量が０．２％を超えるか、Ｖ含有量が０．２０％を超えると溶接金属中に炭化物が析出して低温靭性を劣化させるので、Ｎｂ含有量は０．２％以下、Ｖ含有量は０．２０％以下に抑えることが好ましい。Ｎｂ含有量は、０．１５％以下とすることがより好ましく、更に好ましくは０．１％以下である。Ｖ含有量は、０．１５％以下とすることがより好ましく、更に好ましくは０．１％以下である。ＮｂとＶを併用する場合は、合計で０．３％以下とするのが好ましく、より好ましくは０．２％以下、更に好ましくは０．１％以下である。
Nb: 0.2% or less (not including 0%) and / or V: 0.20% or less (not including 0%)
Nb and V are effective elements for improving the hardenability of the weld metal and improving the strength by adding a small amount. However, if the Nb content exceeds 0.2% or the V content exceeds 0.20%, carbide precipitates in the weld metal and deteriorates the low temperature toughness, so the Nb content is 0.2% or less, The V content is preferably suppressed to 0.20% or less. The Nb content is more preferably 0.15% or less, and still more preferably 0.1% or less. The V content is more preferably 0.15% or less, and still more preferably 0.1% or less. When Nb and V are used in combination, the total content is preferably 0.3% or less, more preferably 0.2% or less, and still more preferably 0.1% or less.
（ｂ）Ｍｏ：１．０％以下（０％を含まない）、Ｃｒ：２．０％以下（０％を含まない）、およびＢ：０．０１０％以下（０％を含まない）よりなる群から選ばれる少なくとも１種
Ｍｏ，Ｃｒ，Ｂは、いずれも溶接金属の低温靭性を一層改善する元素である。これらの元素は、夫々単独で、或いは任意に選ばれる２種以上を組み合わせて含有させることができる。こうした範囲を規定した理由は次の通りである。
(B) Mo: 1.0% or less (not including 0%), Cr: 2.0% or less (not including 0%), and B: 0.010% or less (not including 0%) At least one selected from the group, Mo, Cr and B are all elements that further improve the low temperature toughness of the weld metal. These elements can be contained alone or in combination of two or more selected arbitrarily. The reason for specifying such a range is as follows.
Ｍｏ：１．０％以下（０％を含まない）
Ｍｏは、溶接金属の組織を微細化し、低温靭性を改善する元素である。またフェライトが粒界から生成するのを抑える作用を有し、溶接金属の強度を高めることができる。更に焼戻しによる軟化抵抗を増加させる作用も有する。こうした効果は少量の添加で発揮するが、好ましくは０．０１％以上含有させることが望ましく、より好ましくは０．０５％以上である。しかし１．０％を超えると、溶接金属の強度が高くなり過ぎて低温靭性が劣化するため、上限は１．０％とする。より好ましくは０．８％以下、更に好ましくは０．７％以下である。
Mo: 1.0% or less (excluding 0%)
Mo is an element that refines the structure of the weld metal and improves low-temperature toughness. Moreover, it has the effect | action which suppresses producing | generating a ferrite from a grain boundary, and can raise the intensity | strength of a weld metal. Furthermore, it has the effect | action which increases the softening resistance by tempering. Such an effect is exhibited with a small amount of addition, but it is desirable to contain 0.01% or more, more preferably 0.05% or more. However, if it exceeds 1.0%, the strength of the weld metal becomes too high and the low temperature toughness deteriorates, so the upper limit is made 1.0%. More preferably, it is 0.8% or less, More preferably, it is 0.7% or less.
Ｃｒ：２．０％以下（０％を含まない）
Ｃｒは、溶接金属の焼入性を高めて粒界からのフェライト生成を抑制し、組織を微細化して低温靭性を改善する作用を有している。こうした作用は少量の添加で発揮するが、好ましくは０．０１％以上含有させることが望ましい。より好ましくは０．０２％以上、更に好ましくは０．０３％以上である。しかしＣｒ含有量が２．０％を超えると溶接金属の強度が高くなり過ぎて却って低温靭性を劣化させるので、上限は２．０％とする。好ましくは１．８％以下であり、より好ましくは１．５％以下である。
Cr: 2.0% or less (excluding 0%)
Cr has the effect of enhancing the hardenability of the weld metal to suppress the formation of ferrite from the grain boundaries, and refining the structure to improve the low temperature toughness. Such an effect is exerted by adding a small amount, but it is preferable to contain 0.01% or more. More preferably it is 0.02% or more, and still more preferably 0.03% or more. However, if the Cr content exceeds 2.0%, the strength of the weld metal becomes too high and the low temperature toughness is deteriorated, so the upper limit is made 2.0%. Preferably it is 1.8% or less, More preferably, it is 1.5% or less.
Ｂ：０．０１０以下（０％を含まない）
Ｂは、溶接金属中に固溶したＮを固定する作用と粒界からフェライトが生成するのを抑制する作用を有する元素であり、低温靱性向上に寄与する元素である。こうした効果は少量の添加で発揮されるが、０．０００５％以上含有させることが好ましく、より好ましくは０．００１％以上である。しかし０．０１０％を超えるとアシキュラーフェライトの生成を阻害し、低温靭性を劣化させて溶接割れを起こし易くなるので、Ｂ含有量は０．０１０％以下に抑制することが好ましい。より好ましくは０．００８％以下、更に好ましくは０．００５％以下である。
B: 0.010 or less (excluding 0%)
B is an element that has an effect of fixing N dissolved in the weld metal and an effect of suppressing the formation of ferrite from the grain boundary, and is an element that contributes to improvement of low temperature toughness. Such an effect is exhibited with a small amount of addition, but it is preferable to contain 0.0005% or more, and more preferably 0.001% or more. However, if it exceeds 0.010%, the formation of acicular ferrite is hindered, and the low temperature toughness is deteriorated to easily cause weld cracking. Therefore, the B content is preferably suppressed to 0.010% or less. More preferably, it is 0.008% or less, More preferably, it is 0.005% or less.
本発明の溶接金属は、Ａｌ：０．０１％以下（０％を含む）および／またはＮ：０．０１％以下（０％を含む）に抑えたものであることが好ましい。こうした範囲を規定した理由は、次の通りである。 It is preferable that the weld metal of the present invention is suppressed to Al: 0.01% or less (including 0%) and / or N: 0.01% or less (including 0%). The reason for specifying this range is as follows.
Ａｌ：０．０１％以下（０％を含む）
Ａｌは、溶接金属内に粗大な酸化物を形成しやすく、却って低温靭性を低下させるため、極力抑えることが好ましい。こうしたことから上限を０．０１％と定めた。より好ましくは０．００９％以下、更に好ましくは０．００８％以下である。
Al: 0.01% or less (including 0%)
Since Al tends to form a coarse oxide in the weld metal and lowers the low temperature toughness, it is preferable to suppress it as much as possible. For these reasons, the upper limit was set to 0.01%. More preferably, it is 0.009% or less, More preferably, it is 0.008% or less.
Ｎ：０．０１％以下（０％を含む）
Ｎは、溶接金属内に固溶し、歪時効効果により低温靭性を劣化させるため、極力抑えることが好ましい。こうしたことから上限を０．０１％と定めた。より好ましくは０．００９％以下、更に好ましくは０．００８％以下である。
N: 0.01% or less (including 0%)
N is preferably dissolved as much as possible because it dissolves in the weld metal and degrades the low temperature toughness due to the strain aging effect. For these reasons, the upper limit was set to 0.01%. More preferably, it is 0.009% or less, More preferably, it is 0.008% or less.
本発明の溶接金属の成分組成は上述した通りであり、残部はＦｅおよび不可避不純物である。不可避不純物としては、例えばＡｓ、Ｓｂ、Ｓｎ等が挙げられる。 The component composition of the weld metal of the present invention is as described above, and the balance is Fe and inevitable impurities. Examples of inevitable impurities include As, Sb, and Sn.
本発明の溶接金属は、上記成分組成の範囲を満足すると共に、溶接金属中に酸化物が適正に分散しているものであり、該溶接金属の形成方法は特に限定されないが次の方法を採用できる。 The weld metal of the present invention satisfies the above component composition range, and the oxide is appropriately dispersed in the weld metal. The method for forming the weld metal is not particularly limited, but the following method is adopted. it can.
上記要件を満足する溶接金属を得るには、ガスシールドアーク溶接時にフラックス入りワイヤを用いると共に、該フラックス入りワイヤの成分組成を適切に制御すればよい。 In order to obtain a weld metal that satisfies the above requirements, a flux-cored wire may be used during gas shielded arc welding, and the component composition of the flux-cored wire may be appropriately controlled.
フラックス入りワイヤを用いることで、全姿勢溶接が可能となり、溶接作業性を改善できる。 By using the flux-cored wire, all-position welding becomes possible and welding workability can be improved.
上記フラックス入りワイヤの成分組成は、フラックス入りワイヤ全体の質量に対してＭｇを０．４％以上含有すると共に、フラックス入りワイヤに含まれるＴｉ，Ｓｉ，ＭｎおよびＡｌ（以下、酸化物形成元素ということがある）のバランスを適正に調整することが重要である。 The component composition of the flux-cored wire contains 0.4% or more of Mg with respect to the mass of the entire flux-cored wire, and Ti, Si, Mn, and Al (hereinafter referred to as oxide forming elements) contained in the flux-cored wire. It is important to adjust the balance appropriately.
Ｍｇは、脱酸剤として作用し、溶接金属内に生成する酸化物の形態を制御するのに作用する元素である。０．４％未満では、溶接時における溶接金属の脱酸が不充分となり、酸化物が多く生成し、この酸化物が凝集して粗大化する。その結果、低温靭性を高めることができない。Ｍｇは０．４３％以上含有させることが好ましく、より好ましくは０．４５％以上である。 Mg is an element that acts as a deoxidizer and acts to control the form of oxides formed in the weld metal. If it is less than 0.4%, the deoxidation of the weld metal at the time of welding becomes insufficient, a large amount of oxide is formed, and this oxide aggregates and becomes coarse. As a result, the low temperature toughness cannot be increased. Mg is preferably contained in an amount of 0.43% or more, more preferably 0.45% or more.
フラックス入りワイヤにＭｇを添加する部位は特に限定されず、鋼外皮（フープ）に含有させてもよいし、フラックスに含有させてもよい。Ｍｇを添加する形態についても特に限定されず、金属Ｍｇのまま添加してもよいし、ＭｇＯなどの化合物として添加してもよい。 The part where Mg is added to the flux-cored wire is not particularly limited, and may be contained in a steel outer shell (hoop) or may be contained in the flux. The form of adding Mg is not particularly limited, and it may be added as metal Mg or may be added as a compound such as MgO.
上記フラックス入りワイヤに含まれる酸化物形成元素は、下記（１）式を用いて上記フラックス入りワイヤに含まれるＴｉ，Ｓｉ，ＭｎおよびＡｌの量から算出されるＺ値が９０〜２２０の範囲となるように調整する。
Ｚ値＝７×（Ｔｉ）＋１５０×（Ｓｉ）＋３５×（Ｍｎ）−１８０×（Ａｌ）…（１）
The oxide-forming element contained in the flux-cored wire has a Z value calculated from the amount of Ti, Si, Mn, and Al contained in the flux-cored wire using the following formula (1): Adjust so that
Z value = 7 × (Ti) + 150 × (Si) + 35 × (Mn) −180 × (Al) (1)
Ｚ値が９０未満では、溶接金属内に形成される酸化物量が少なくなり、アシキュラーフェライトが生成し難くなる。そのため溶接金属の低温靭性を向上させることができない。より好ましくは１１０以上であり、更に好ましくは１３０以上である。しかしＺ値が２２０を超えると、溶接金属内に形成される酸化物量が多くなり、酸化物同士が凝集して粗大な酸化物が多くなる。そのため溶接金属の低温靭性が却って劣化する。より好ましくは２１０以下であり、更に好ましくは２００以下である。 If the Z value is less than 90, the amount of oxide formed in the weld metal decreases, and acicular ferrite is difficult to be generated. Therefore, the low temperature toughness of the weld metal cannot be improved. More preferably, it is 110 or more, More preferably, it is 130 or more. However, when the Z value exceeds 220, the amount of oxide formed in the weld metal increases, and the oxides aggregate to increase the amount of coarse oxide. Therefore, the low temperature toughness of the weld metal is deteriorated. More preferably, it is 210 or less, More preferably, it is 200 or less.
式中、（Ｔｉ），（Ｓｉ），（Ｍｎ），（Ａｌ）は、フラックス入りワイヤ全体に含まれる各元素の全量（トータル量。単位は質量％。）を意味している。即ち、フラックス入りワイヤは、鋼外皮（フープ）とフラックスから構成されており、その両方に、ＴｉやＳｉ，Ｍｎ，Ａｌを夫々単独元素として、或いはＴｉＯ2やＳｉＯ2等の化合物として含有させる。そこで本発明の溶接金属を得るには、こうした化合物に含まれる元素も換算して全量を求める。具体的には、（Ｔｉ）には、Ｔｉ元素としての配合量に、ＴｉＯ2等の化合物量からＴｉ元素相当量を算出した値を足したものを代入する。（Ｓｉ）には、Ｓｉ元素としての配合量に、ＳｉＯ2等の化合物量からＳｉ元素相当量を算出した値を足したものを代入する。（Ｍｎ）には、Ｍｎ元素としての配合量に、ＭｎＯやＭｎＯ2等の化合物量からＭｎ元素相当量を算出した値を足したものを代入する。（Ａｌ）には、Ａｌ元素としての配合量に、ＡｌＯ2等の化合物量からＡｌ元素相当量を算出した値を足したものを代入する。 In the formula, (Ti), (Si), (Mn), and (Al) mean the total amount (total amount. The unit is mass%) of each element contained in the entire flux-cored wire. That is, the flux-cored wire is composed of a steel shell (hoop) and a flux, and both of them contain Ti, Si, Mn, and Al as a single element or a compound such as TiO 2 and SiO 2 . Therefore, in order to obtain the weld metal of the present invention, the total amount is obtained by converting the elements contained in these compounds. Specifically, for (Ti), a value obtained by adding a value obtained by calculating a Ti element equivalent amount from a compound amount such as TiO 2 to the blending amount as the Ti element is substituted. For (Si), a value obtained by adding the value obtained by calculating the equivalent amount of Si element from the amount of compound such as SiO 2 to the blending amount as Si element is substituted. For (Mn), a value obtained by adding the value obtained by calculating the equivalent amount of Mn element from the amount of compound such as MnO or MnO 2 to the blending amount as Mn element is substituted. For (Al), a value obtained by adding the value obtained by calculating the equivalent amount of Al element from the amount of compound such as AlO 2 to the blending amount as Al element is substituted.
（Ｔｉ），（Ｓｉ），（Ｍｎ）および（Ａｌ）は、上記Ｚ値を満足する範囲でフラックス入りワイヤに配合すればよいが、具体的には次の範囲で配合すればよい。（Ｔｉ）は６．０％以下（０％を含まない）、（Ｓｉ）は１．４％以下（０％を含まない）、（Ｍｎ）は３．８％以下（０％を含まない）、（Ａｌ）は１％以下（０％を含む）の範囲である。 (Ti), (Si), (Mn), and (Al) may be added to the flux-cored wire within a range that satisfies the above Z value, and specifically, may be added within the following range. (Ti) is 6.0% or less (not including 0%), (Si) is 1.4% or less (not including 0%), and (Mn) is 3.8% or less (not including 0%) , (Al) is in the range of 1% or less (including 0%).
フラックス入りワイヤは、上述したように、Ｍｇ，Ｔｉ，ＳｉおよびＡｌ量を調整したものを用いればよく、残部の成分組成は特に限定されない。他の元素としては、Ｃ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｖ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｂ等を配合すればよい。残部はＦｅおよび不可避不純物（例えばＡｓ、Ｓｂ、Ｓｎ等）である。こうした元素は、溶接後に得られる溶接金属の成分組成が上記範囲を満足するようにフラックス入りワイヤに配合すればよい。具体的には次の範囲で配合すればよい。Ｃは０．１５％以下（０％を含まない）、Ｎｉは３．７％以下（０％を含まない）、Ｃｕは２．１％以下（０％を含む）、Ｎｂは０．２５％以下（０％を含む）、Ｖは０．２５％以下（０％を含む）、Ｍｏは１．３％以下（０％を含む）、Ｃｒは２．１％以下（０％を含む）、Ｂは０．０１２％以下（０％を含む）の範囲である。 As described above, the flux-cored wire may be prepared by adjusting the amount of Mg, Ti, Si, and Al, and the remaining component composition is not particularly limited. What is necessary is just to mix | blend C, Ni, Cu, Nb, V, Mo, Cr, B etc. as another element. The balance is Fe and inevitable impurities (for example, As, Sb, Sn, etc.). What is necessary is just to mix | blend such an element with a flux cored wire so that the component composition of the weld metal obtained after welding may satisfy the said range. Specifically, it may be blended within the following range. C is 0.15% or less (not including 0%), Ni is 3.7% or less (not including 0%), Cu is 2.1% or less (including 0%), Nb is 0.25% (Including 0%), V is 0.25% or less (including 0%), Mo is 1.3% or less (including 0%), Cr is 2.1% or less (including 0%), B is in the range of 0.012% or less (including 0%).
但し、フラックス入りワイヤの成分組成を厳密に規定しても、溶接金属内に形成される酸化物の形態は、溶接条件にも大きく影響を受けるため、本発明の溶接金属を得るには、上記フラックス入りワイヤを用い、シールドガスとして、ＣＯ2：Ａｒ＝２０体積％：８０体積％の混合ガスを用い、電流：２８０Ａ，電圧：２８〜３０Ｖ，溶接速度：３０ｃｍ／ｍｉｎ程度でガスシールドアーク溶接する。即ち、成分組成が上記Ｚ値を満足するフラックス入りワイヤを用い、上記条件でガスシールドアーク溶接すれば、溶接金属内に存在する酸化物の形態を適切に制御できる。但し、ＣＯ2ガスの比率を高くすると、溶接金属中の酸素源が多くなるため、酸化物の生成量が増える。そのため上記Ｚ値は低めに調整すればよい。一方、ＣＯ2ガスの比率を低くすると、溶接金属中の酸素源が少なくなるため、酸化物の生成量が減少する。そのため上記Ｚ値は高めに調整すればよい。また、電流や電圧を高める場合や、溶接速度を小さくすると、酸化物は粗大化する傾向を示すため、上記Ｚ値は低めに調整すればよい。 However, even if the component composition of the flux-cored wire is strictly defined, the form of the oxide formed in the weld metal is greatly affected by the welding conditions. Therefore, in order to obtain the weld metal of the present invention, Gas shielded arc welding using a flux-cored wire, using a mixed gas of CO 2 : Ar = 20% by volume: 80% by volume as a shielding gas, current: 280 A, voltage: 28-30 V, welding speed: about 30 cm / min To do. That is, if a flux-cored wire whose component composition satisfies the Z value described above and gas shielded arc welding is performed under the above conditions, the form of oxide present in the weld metal can be appropriately controlled. However, when the ratio of the CO 2 gas is increased, the amount of oxygen generated in the weld metal increases, so that the amount of oxide generated increases. Therefore, the Z value may be adjusted lower. On the other hand, when the ratio of the CO 2 gas is lowered, the amount of oxygen generated in the weld metal decreases, so that the amount of oxide generated decreases. Therefore, the Z value may be adjusted higher. Further, when the current or voltage is increased or when the welding speed is decreased, the oxide tends to be coarsened. Therefore, the Z value may be adjusted to be low.
なお、従来ではガスシールドアーク溶接時のシールドガスとしては、ＣＯ2ガスを単独で用いることが一般的であったが、本発明の溶接金属を形成する際には、上述した様にシールドガスとしてＣＯ2とＡｒの混合ガスを用いる。 Conventionally, as a shielding gas at the time of gas shielded arc welding, it is common to use CO 2 gas alone, but when forming the weld metal of the present invention, as described above, as the shielding gas, A mixed gas of CO 2 and Ar is used.
上記要件を満足する本発明の溶接金属は、７００ＭＰａ以上の高強度で、且つ−４０℃域での低温靭性にも優れているので、例えば、海洋構造物や液化ガスタンク，ラインパイプなど低温環境下で使用される構造物を溶接したときの溶接金属として好適に用いることができる。 Since the weld metal of the present invention that satisfies the above requirements has a high strength of 700 MPa or more and excellent low temperature toughness in the −40 ° C. region, for example, in a low temperature environment such as an offshore structure, a liquefied gas tank, or a line pipe. Can be suitably used as a weld metal when welding the structure used in the above.
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the following examples are not intended to limit the present invention, and may be implemented with appropriate modifications within a range that can meet the purpose described above and below. These are all possible and are within the scope of the present invention.
フラックス入りワイヤを用いて、鋼材同士をガスシールドアーク溶接して溶接金属を形成した。 Using a flux-cored wire, steel materials were gas shielded arc welded together to form a weld metal.
フラックス入りワイヤとしては、溶製して得られたシースの中に、フラックスを入れてワイヤを作製し、このフラックス入りワイヤをφ１．２ｍｍに伸線加工した。フラックス入りワイヤの成分組成（残部はＦｅおよび不可避不純物）を下記表１に示す。なお、下記表１に示したフラックス入りワイヤの成分組成は、シースとフラックスの成分組成を併せたものを示している。Ｔｉ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ａｌについては、フラックス入りワイヤに含まれている夫々の元素の含有量の全量を示している。Ｔｉ，Ｓｉ，ＭｎおよびＡｌ量から上記（１）を用いてパラメータ値（Ｚ値）を算出したものを表１に併せて示す。 As the flux-cored wire, a flux was put in a sheath obtained by melting to produce a wire, and the flux-cored wire was drawn to φ1.2 mm. The component composition of the flux-cored wire (the balance is Fe and inevitable impurities) is shown in Table 1 below. In addition, the component composition of the flux-cored wire shown in Table 1 below is a combination of the sheath and flux component compositions. About Ti, Si, Mn, and Al, the total content of each element contained in the flux-cored wire is shown. Table 1 shows the parameter values (Z values) calculated from the amounts of Ti, Si, Mn and Al using (1) above.
鋼材としては、板厚：２０ｍｍ，開先形状：４５°Ｖ型開先のものを用い、該鋼材同士を溶接した。溶接条件は、溶接電流：２８０Ａ，電圧：２８〜３０Ｖ，溶接速度：３０ｃｍ／ｍｉｎ程度とし、６層１２パスのガスシールドアーク溶接を行なった。シールドガスとしては、ＣＯ2とＡｒを体積比で２０体積％：８０体積％で混合した混合ガスを用いた。得られた溶接金属の成分組成を下記表２に示す。 As the steel material, a steel plate having a plate thickness of 20 mm and a groove shape of 45 ° V-shaped groove was used, and the steel materials were welded to each other. The welding conditions were welding current: 280 A, voltage: 28-30 V, welding speed: about 30 cm / min, and 6-layer 12-pass gas shielded arc welding was performed. As the shielding gas, a mixed gas in which CO 2 and Ar were mixed at a volume ratio of 20% by volume: 80% by volume was used. The component composition of the obtained weld metal is shown in Table 2 below.
得られた溶接金属中に含まれる酸化物の個数を次の手順で測定した。最大径が０．１μｍ以上、１μｍ未満の酸化物の個数は、走査型電子顕微鏡を用いて５０００倍で観察視野４００μｍ2の範囲を５箇所測定し、測定した値を平均したものを１ｍｍ2当たりに換算して算出した。最大径が１μｍ以上の酸化物の個数は、走査型電子顕微鏡を用いて１０００倍で観察視野１ｍｍ2の範囲を５箇所測定し、測定した値を平均して算出した。測定位置は、溶接金属の断面とした。算出結果を下記表３に示す。 The number of oxides contained in the obtained weld metal was measured by the following procedure. The number of oxides having a maximum diameter of 0.1 μm or more and less than 1 μm was measured by measuring 5 points in the observation field of view of 400 μm 2 using a scanning electron microscope at a magnification of 5000 times, and averaging the measured values per 1 mm 2 . Calculated in terms of. The number of oxides having a maximum diameter of 1 μm or more was calculated by measuring five points in an observation visual field of 1 mm 2 at 1000 times using a scanning electron microscope and averaging the measured values. The measurement position was a cross section of the weld metal. The calculation results are shown in Table 3 below.
次に、溶接金属の機械的性質として引張特性と衝撃特性について評価した。試験片はＪＩＳ−Ｚ２２０２に準じて溶接金属から切り出したものを用いた。 Next, tensile properties and impact properties were evaluated as mechanical properties of the weld metal. The test piece used was cut from a weld metal according to JIS-Z2202.
引張特性は引張試験を行って引張強度（ＴＳ）を測定して評価した。７００ＭＰａ以上を合格とする。測定結果を下記表３に示す。なお、降伏強度（ＹＳ）についても測定し、参考値として下記表３に示した。 Tensile properties were evaluated by conducting a tensile test and measuring the tensile strength (TS). 700 MPa or more is regarded as acceptable. The measurement results are shown in Table 3 below. The yield strength (YS) was also measured and shown in Table 3 below as a reference value.
衝撃特性はシャルピー衝撃試験を行って評価した。シャルピー衝撃試験は、−４０℃における吸収エネルギー（ｖＥ-40）を測定し、１００Ｊ以上を合格とする。測定結果を下記表３に示す。 The impact characteristics were evaluated by performing a Charpy impact test. The Charpy impact test measures the absorbed energy (vE -40 ) at -40 ° C and passes 100 J or more. The measurement results are shown in Table 3 below.
表２〜３から次の様に考察できる。Ｎｏ．１〜１５，Ｎｏ．３３は、本発明で規定する要件を満足する例であり、７００ＭＰａ以上の高強度（ＴＳ）と−４０℃域での良好な低温靭性を有している。一方、Ｎｏ．１６〜２２、２９〜３２は、本発明で規定する何れかの要件を満足しない例であり、強度または低温靭性の少なくとも一方が劣る。Ｎｏ．２３〜２８は参考例であり、Ｍｏ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｂよりなる群から選ばれる何れかの元素を過剰に含有しているので、低温靭性が低下している。 The following can be considered from Tables 2-3. No. 1-15, No. 1 No. 33 is an example that satisfies the requirements defined in the present invention, and has a high strength (TS) of 700 MPa or more and good low temperature toughness in the −40 ° C. region. On the other hand, no. 16-22 and 29-32 are examples which do not satisfy any requirement prescribed | regulated by this invention, and at least one of intensity | strength or low-temperature toughness is inferior. No. Reference numerals 23 to 28 are reference examples, and any one element selected from the group consisting of Mo, Cu, Cr, Nb, V, and B is excessively contained, so that the low temperature toughness is lowered.
Claims (4)
質量％で、
Ｃ ：０．０２〜０．１２％、
Ｓｉ：０．１〜１．００％、
Ｍｎ：０．３〜３．０％、
Ｎｉ：０．５〜３．５％、
Ｔｉ：０．００５〜０．２０％、および
Ｏ ：０．０２〜０．０７％を夫々含み、且つ
前記溶接金属断面を電子顕微鏡で観察したときに、最大径が０．１μｍ以上、１μｍ未満の酸化物が観察視野１ｍｍ2換算で１０×１０3〜５００×１０3個存在し、更に最大径が１μｍ以上の酸化物が観察視野１ｍｍ2換算で１５０個以下に抑えられたものであることを特徴とする低温靭性に優れた高強度溶接金属。 A welded metal formed by gas shielded arc welding using flux-cored wire,
% By mass
C: 0.02 to 0.12%,
Si: 0.1 to 1.00%,
Mn: 0.3-3.0%
Ni: 0.5 to 3.5%,
When Ti: 0.005 to 0.20% and O 2: 0.02 to 0.07% are included, respectively, and when the weld metal cross section is observed with an electron microscope, the maximum diameter is 0.1 μm or more and less than 1 μm. oxides of observation view 1mm 2 10 × 10 3 ~500 × 10 3 cells present in terms of, and further a maximum diameter has been reduced to oxides or 1μm or less 150 in the observation field of view 1 mm 2 in terms of High strength weld metal with excellent low temperature toughness characterized by
Ｃｕ：２．０％以下（０％を含まない）、
Ｎｂ：０．２％以下（０％を含まない）、および
Ｖ ：０．２０％以下（０％を含まない）よりなる群から選ばれる少なくとも１種を含むものである請求項１に記載の溶接金属。 As other elements,
Cu: 2.0% or less (excluding 0%),
The weld metal according to claim 1, comprising at least one selected from the group consisting of Nb: 0.2% or less (not including 0%) and V: 0.20% or less (not including 0%). .
Ｍｏ：１．０％以下（０％を含まない）、
Ｃｒ：２．０％以下（０％を含まない）、および
Ｂ ：０．０１０％以下（０％を含まない）よりなる群から選ばれる少なくとも１種を含むものである請求項１または２に記載の溶接金属。 As other elements,
Mo: 1.0% or less (excluding 0%),
3. The composition according to claim 1, comprising at least one selected from the group consisting of Cr: 2.0% or less (not including 0%) and B 2: 0.010% or less (not including 0%). Weld metal.
The weld metal according to any one of claims 1 to 3, wherein Al: 0.01% or less (including 0%) and / or N: 0.01% or less (including 0%).
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