JP2007229759A - 継手靭性に優れた高張力溶接継手およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】質量%で、C:0.03〜0.15%、Si:0.01〜1.0%、Mn:0.1〜2.0%、P:0.015%以下、S:0.01%以下及びAl:0.005〜0.1%を含有し、残部Feおよび不純物からなる鋼を母材としてアーク溶接した溶接継手であって、板厚方向平均層密度が0.22pass/mm以上であるとともに、溶接部を断面からみた時の各層の溶け込み深さdの平均値daveと各層の幅wの平均値waveが(1)式を満足することを特徴とする、780MPa以上の引張強さを有する高張力溶接継手。
dave<wave・・・・・・・・・・・・・・・・(1)式
ここで、板厚方向平均層密度とは、靭性の評価対象としている溶融線に関して、溶接接合されている板厚方向の領域の長さ(mm)に対する溶接層数の比の平均値をいう。
【選択図】なし
Description
ここで、各層の溶け込み深さと幅の平均値は、着目すべき溶接部に対し、その溶接部の任意の断面におけるビード各層の溶け込み深さdと、各層の幅wを測定し、それらの平均値を採用すればよい。溶接部の長さが短い場合には、測定位置による誤差は小さいため、1ヶ所での測定でもよいが、溶接部の長さが長い場合には、複数の位置で測定を行ない、さらにそれらの平均値を取ることが好ましい。具体的には、溶接部の溶接方向20mmごとに測定し、それらの平均値をdave、waveとすることが好ましい。。
ここで、板厚方向平均層密度とは、靭性の評価対象としている溶融線に関して、溶接接合されている板厚方向の領域の長さ(mm)に対する溶接層数の比(pass/mm)の平均値をいう。
C:
Cは、靱性を確保するために上限を0.15%以下、好ましくは0.10%以下とする。一方、強度確保の観点から0.03%以上、好ましくは0.05%以上とする。
Siは、脱酸のためと強度確保の点から、0.01%以上含有させることが必要である。好ましくは0.10%以上である。一方、多すぎると溶接継手靱性などを劣化させるため、上限を1.0%とする。好ましくは0.50%以下が望ましい。
Mnは、強度および靱性向上のため、0.1%以上含有させる必要がある。好ましくは0.5%以上、より好ましくは0.8%以上である。しかし、多すぎると溶接性を劣化させ、また、母材および溶接継手部の特性上の不均一性を助長することにもつながるため、上限を2.0%とする。好ましくは1.5%以下である。
Pは、鋼中に混入してくる不純物であり、多量に含有するとHAZにおける粒界破壊を助長するため、0.015%以下とする。
Sは、鋼中に混入してくる不純物であり、多量に含有するとMnS系介在物を形成し、それが、熱間圧延により進展されて割れ発生の起点となるため、0.01%を上限とする。
Alは、脱酸元素として鋼の清浄性を確保するために0.005%以上含有させる必要がある。しかし、多すぎると粗大なAl2O3を生成することから0.1%以下とする。また、多すぎると溶接継手部が劣化することからも0.1%以下とする。Al含有量が低いほど継手靱性がよくなるので、Alの上限は0.05%とするのが好ましい。また、このようにAlの添加量を低く抑えることによってAlN起因の連続鋳造時のスラブ表面品質劣化を防止することができる。
Cuは、添加すれば強度向上に有効であるので、必要に応じて含有させてもよい。ただし、多すぎると溶接性を損なうことから上限を1.0%とする。より好ましくは0.85%以下である。強度を確実に向上させるためには、0.2%以上含有させるのが好ましい。
Niは、添加すれば靭性と強度を向上させることができるので、必要に応じて含有させてもよい。ただし、多量の添加はコストアップにつながるため上限を10.0%とする。好ましくは7.0%以下、より好ましくは5.0%以下である。靭性と強度を確実に向上させるためには、0.3%以上含有させるのが好ましい。
Crは、強度向上に有効であるので、必要に応じて含有させてもよい。ただし、多すぎると溶接性を損なうことから上限を1.0%とする。より好ましくは0.85%以下である。強度を確実に向上させるためには、0.2%以上含有させるのが好ましい。
Moは、強度向上に有効であるので、必要に応じて含有させてもよい。ただし、多すぎると溶接性を損なうことから上限を1.0%とする。より好ましくは0.85%以下である。強度を確実に向上させるためには、0.2%以上含有させるのが好ましい。
Nbは、細粒化元素として作用するので、必要に応じて含有させてもよい。特に、オンライン加速冷却を活用する際には有効である。ただし、多すぎると継手靱性を劣化させることから上限を0.1%とする。細粒化元素として確実に作用させるためには、0.01%以上含有させるのが好ましい。
Vは、細粒化元素として作用するので、必要に応じて含有させてもよい。特に、オンライン加速冷却を活用する際には有効である。ただし、多すぎると継手靱性を劣化させることから上限を0.1%とする。細粒化元素として確実に作用させるためには、0.01%以上含有させるのが好ましい。
Tiは、細粒化元素として作用するので、必要に応じて含有させてもよい。特に、オンライン加速冷却を活用する際には有効である。ただし、多すぎると継手靱性を劣化させることから上限を0.1%とする。細粒化元素として確実に作用させるためには、0.01%以上含有させるのが好ましい。
Bは、粒界に偏析して強度向上に効果的であるので、必要に応じて含有させてもよい。ただし、過剰な添加は靭性を損ねるため、0.005%を上限とする。強度を確実向上させるには、0.0003%以上含有させるのが好ましい。
Caは、MnSの生成を防止して母材の板厚方向特性を向上させ、さらに、シャルピー吸収エネルギーを増大させるので、必要に応じて含有させてもよい。ただし、多すぎると清浄性を損なうため0.005%以下とする。母材の板厚方向特性を確実に向上させ、そして、シャルピー吸収エネルギーを確実に増大させるには、0.001%以上含有させるのが好ましい。
Zrは、NbやTiと同様に、細粒化元素として作用するので、必要に応じて含有させてもよい。ただし、多すぎると母材および継手の靱性を劣化させることから上限を0.05%とする。細粒化元素として確実に作用させるためには、0.005%以上含有させるのが好ましい。
希土類元素(REM)は、溶接熱影響部の高靭性化の作用を有するので、必要に応じて含有させてもよい。ただし、過剰に添加すると母材および継手の靭性低下が顕著となるため、上限を0.03%とする。溶接熱影響部の高靭性化の作用を確実にするためには、0.0003%以上含有させるのが好ましい。REMを含有させる場合は、LaやCeを主成分とするミッシュメタルを用いてもよい。なお、本発明でいう希土類元素とは、Sc、Y及びランタノイドの合計17元素の総称であり、希土類元素の含有量はこれらの元素の合計含有量を指す。
成分調整を終えた溶鋼を一般的な条件の連続鋳造にてスラブとし、厚板工場へ搬送する。厚板工場へ到着したスラブは1120℃の加熱条件にて再加熱される。加熱炉から抽出されたスラブを熱間圧延機でリバース圧延を行いながら、所望の板厚まで圧延を実施する。圧延を終えた鋼板は、成品サイズにシャー切断された後、熱処理される。熱処理条件はまず焼き入れ温度として900℃、焼き戻し温度として600℃を設定する。
Claims (5)
- 質量%で、C:0.03〜0.15%、Si:0.01〜1.0%、Mn:0.1〜2.0%、P:0.015%以下、S:0.01%以下及びAl:0.005〜0.1%を含有し、残部Feおよび不純物からなる鋼を母材としてアーク溶接した溶接継手であって、板厚方向平均層密度(pass/mm)が0.22以上であるとともに、溶接部を断面からみた時の各層の溶け込み深さdの平均値daveと各層の幅wの平均値waveが(1)式を満足することを特徴とする、780MPa以上の引張強さを有する高張力溶接継手。
dave<wave・・・・・・・・・・・・・・・・(1)式
ここで、板厚方向平均層密度とは、靭性の評価対象としている溶融線に関して、溶接接合されている板厚方向の領域の長さ(mm)に対する溶接層数の比(pass/mm)の平均値をいう。 - Feの一部に代えて、質量%で、Cu:1.0%以下、Ni:10.0%以下、Cr:1.0%以下、Mo:1.0%以下、V:0.1%以下、Nb:0.1%以下、Ti:0.1%以下、Ca:0.005%以下、B:0.005%以下、Zr:0.05%以下及びREM:0.03%以下、から選択される1種又は2種以上を含有する鋼を母材とすることを特徴とする、請求項1に記載の溶接継手。
- 炭酸ガス及び酸素の合計量が容積%にて15%以下であり、残部が不活性ガスからなるシールドガス中でアーク溶接することを特徴とする、請求項1又は2に記載の溶接継手の製造方法。
- 溶接法としてウィービング法を用いることを特徴とする、請求項1又は2に記載の溶接継手の製造方法。
- 炭酸ガス及び酸素の合計量が容積%にて15%以下であり、残部が不活性ガスからなるシールドガス中でウィービング法を用いてアーク溶接することを特徴とする、請求項1又は2に記載の溶接継手の製造方法。
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