JP2007290032A - 疲労強度に優れた鋼アーク溶接継手、その溶接方法及び鋼構造物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鋼を、質量%で、C:0.0001〜0.0600%、Si:0.01〜0.36%、Mn:0.01〜1.20%、P:0.030%以下、S:0.009%以下及びAl:0.001〜0.100%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる組成とすると共に、溶接金属を、質量%で、C:0.0001〜0.0200%、Si:0.01〜0.12%、Mn:0.01〜0.40%、P:0.030%以下、S:0.003%以下及びAl:0.001〜0.100%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる組成とし、更に、溶接金属における少なくとも溶接止端から0.1mmまでの範囲を、平滑界面成長した凝固組織にする。
【選択図】図6
Description
Cは、強度を高める効果があるが、その含有量が0.0001%未満の場合、十分な強度を確保することができない。一方、溶接金属中のC含有量が0.0200%を超えると、セル状界面成長組織、セル樹枝状界面成長組織、柱状樹枝状界面成長組織、及び等軸樹枝状成長組織等が晶出する。よって、C含有量は0.0001〜0.0200%とする。
Siは、強度確保に有用な元素であるが、Si含有量が0.01%未満の場合、その効果が得られない。一方、溶接金属中のSi含有量が0.12%を超えると、セル状界面成長組織、セル樹枝状界面成長組織、柱状樹枝状界面成長組織、及び等軸樹枝状成長組織等が晶出する。よって、Si含有量は0.01〜0.12%とする。
Mnは、安価に強度を上げる元素として有用である。しかしながら、溶接金属中のMn含有量が0.01%未満の場合、十分な強度を確保することができない。一方、溶接金属中のMn含有量が0.40%を超えると、セル状界面成長組織、セル樹枝状界面成長組織、柱状樹枝状界面成長組織、及び等軸樹枝状成長組織等が晶出する。よって、Mn含有量は0.01〜0.40%とする。
Alは、脱酸元素である。しかしながら、溶接金属中のAl含有量が0.001%未満の場合、十分な脱酸効果が得られない。一方、Al含有量が0.100%を超えると、溶接金属の靭性が劣化する。よって、Al含有量は0.001〜0.100%とする。
P及びSは、通常の製鋼工程で不可避的に含有される不純物元素であり、溶接金属中のP含有量が0.030%を超えるか、又はS含有量が0.003%を超えると、セル状界面成長組織、セル樹枝状界面成長組織、柱状樹枝状界面成長組織、及び等軸樹枝状成長組織等が晶出すると共に、溶接金属の割れを助長する。よって、P含有量を0.030%以下に規制すると共に、S含有量を0.003%以下に規制する。
Cは、強度を高める効果があるが、その含有量が0.0001%未満の場合、十分な強度を確保することができない。一方、鋼中のC含有量が0.0600%を超えると、セル状界面成長組織、セル樹枝状界面成長組織、柱状樹枝状界面成長組織、及び等軸樹枝状成長組織等が晶出しやすくなる。よって、C含有量は0.0001〜0.0600%とする。
Siは、強度確保に有用な元素であるが、Si含有量が0.01%未満の場合、その効果が得られない。一方、鋼に0.36%を超えてSiを添加すると、セル状界面成長組織、セル樹枝状界面成長組織、柱状樹枝状界面成長組織、及び等軸樹枝状成長組織等が晶出しやすくなる。よって、Si含有量は0.01〜0.36%とする。
Mnは、安価に強度を上げる元素として有用であるが、その含有量が0.01%未満の場合、十分な強度を確保することができない。一方、鋼に1.20%を超えてMnを添加すると、セル状界面成長組織、セル樹枝状界面成長組織、柱状樹枝状界面成長組織、及び等軸樹枝状成長組織等が晶出しやすくなる。よって、Mn含有量は0.01〜1.20%とする。
P及びSは、通常の製鋼工程で不可避的に含有される不純物であり、鋼中のP含有量が0.030%を超えるか、又はS含有量が0.009%を超えると、セル状界面成長組織、セル樹枝状界面成長組織、柱状樹枝状界面成長組織、及び等軸樹枝状成長組織等が晶出しやすくなるか、又は溶接金属の靭性が著しく低下する。よって、P含有量を0.030%以下に規制すると共に、S含有量を0.009%以下に規制する。
Alは、脱酸元素であるが、その含有量が0.001%未満の場合、十分な脱酸効果が得られない。一方、鋼中のAl含有量が0.100%を超えると、溶接金属の靭性が著しく低下する。よって、Al含有量は0.001〜0.100%とする。
上述したように、Cは、強度を高める効果がある。しかしながら、溶接材料中のC含有量が0.0001%未満の場合、十分な強度を確保することができない。一方、溶接材料中のC含有量が0.0600%を超えると、セル状界面成長組織、セル樹枝状界面成長組織、柱状樹枝状界面成長組織、及び等軸樹枝状成長組織等が晶出しやすくなる。よって、C含有量は0.0001〜0.0600%とする。
Cと同様に、Siも、強度確保に有用な元素であるが、溶接材料中のSi含有量が0.01%未満の場合、その効果が得られない。一方、溶接材料に0.36%を超えてSiを添加すると、セル状界面成長組織、セル樹枝状界面成長組織、柱状樹枝状界面成長組織、及び等軸樹枝状成長組織等が晶出しやすくなる。よって、Si含有量は0.01〜0.36%とする。
Mnは、安価に強度を上げるために有用な元素である。しかしながら、溶接材料中のMn含有量が0.01%未満の場合、十分な強度を確保することができない。一方、溶接材料に1.20%を超えてMnを添加すると、セル状界面成長組織、セル樹枝状界面成長組織、柱状樹枝状界面成長組織、及び等軸樹枝状成長組織等が晶出しやすくなる。よって、Mn含有量は0.01〜1.20%とする。
P及びSは、通常の製鋼工程で不可避的に含有される不純物元素である。そして、溶接材料中のP含有量が0.030%を超えるか、又はS含有量が0.009%を超えると、セル状界面成長組織、セル樹枝状界面成長組織、柱状樹枝状界面成長組織、及び等軸樹枝状成長組織等が晶出しやすくなるか、又は溶接金属の靭性が著しく低下する。よって、P含有量は0.030%以下に規制し、S含有量は0.009%以下に規制する。
Alは、脱酸元素である。しかしながら、溶接材料中のAl含有量が0.001%未満の場合、十分な脱酸効果が得られず、また、Al含有量が0.100%を超えると、溶接金属の靭性が著しく低下する。よって、Al含有量は0.001〜0.100%とする。
2 溶接金属
3 凝固組織(平滑界面成長組織)
3a 凝固組織(セル状界面成長組織)
3b 凝固組織(セル樹枝状界面成長組織)
3c 凝固組織(柱状樹枝状界面成長組織)
3d 凝固組織(等軸樹枝状成長組織)
4 液相
5 固相−液相界面
6 溶接止端
7 液相中の温度分布
8 液相の元素濃度と平衡する液相線の温度分布
9 組成的過冷領域
10 添加元素の公称濃度
11 平衡状態図の液相線
12 平衡状態図の固相線
13 液相中の元素濃度分布
14 溶接止端から溶接金属方向の距離(範囲)
15 溶接線
16 揺動幅
17、17a、17b 溶接トーチ又は溶接棒の位置の軌跡
Claims (8)
- 質量%で、C:0.0001〜0.0600%、Si:0.01〜0.36%、Mn:0.01〜1.20%、P:0.030%以下、S:0.009%以下及びAl:0.001〜0.100%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼と、
質量%で、C:0.0001〜0.0200%、Si:0.01〜0.12%、Mn:0.01〜0.40%、P:0.030%以下、S:0.003%以下及びAl:0.001〜0.100%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる溶接金属とからなり、
前記溶接金属は、少なくとも溶接止端から0.1mmまでの範囲が、平滑界面成長した凝固組織であることを特徴とする疲労強度に優れた鋼アーク溶接継手。 - 前記溶接金属は、更に、質量%で、Cu:0.10〜1.00%、Mo:0.10〜5.00%、Nb:0.005〜1.000%、V:0.005〜5.000%、Ti:0.005〜0.100%、B:0.0001〜0.0050%、Ni:0.10〜0.50%及びCr:0.10〜7.00%からなる群から選択された1種又は2種以上の元素を含有することを特徴とする請求項1に記載の疲労強度に優れた鋼アーク溶接継手。
- 前記鋼は、更に、質量%で、Cu:0.10〜3.00%、Mo:0.10〜5.00%、Nb:0.005〜1.000%、V:0.005〜5.000%、Ti:0.005〜0.300%、B:0.0001〜0.0050%、Ni:0.10〜1.50%及びCr:0.10〜7.00%からなる群から選択された1種又は2種以上の元素を含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の疲労強度に優れた鋼アーク溶接継手。
- 質量%で、C:0.0001〜0.0600%、Si:0.01〜0.36%、Mn:0.01〜1.20%、P:0.030%以下、S:0.009%以下、Al:0.001〜0.100%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる溶接材料を使用して溶接して、請求項1〜3のいずれか1項に記載の鋼アーク溶接継手を得ることを特徴とする疲労強度に優れた鋼アーク溶接継手の溶接方法。
- 前記溶接材料は、更に、質量%で、Cu:0.10〜3.00%、Mo:0.10〜5.00%、Nb:0.005〜1.000%、V:0.005〜5.000%、Ti:0.005〜0.300%、B:0.0001〜0.0050%、Ni:0.10〜1.50%及びCr:0.10〜7.00%からなる群から選択された1種又は2種以上の元素を含有することを特徴とする請求項4に記載の疲労強度に優れた鋼アーク溶接継手の溶接方法。
- 10〜50cm/分の溶接速度で溶接することを特徴とする請求項4又は5に記載の疲労強度に優れた鋼アーク溶接継手の溶接方法。
- アーク溶接トーチ又は溶接棒を、溶接方向に対して垂直な方向に周波数1〜4Hz、幅2〜6mmで揺動させながら溶接することを特徴とする請求項6に記載の疲労強度に優れた鋼アーク溶接継手の溶接方法。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の鋼アーク溶接継手を有することを特徴とする疲労強度に優れた鋼構造物。
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