JP2009090312A - 溶接用ソリッドワイヤ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】質量%で、炭素:0.10%以下(0%を含まない)、珪素:0.15%以下(0%を含まない)、ニッケル:8.0〜15.0%,マンガン:0.10%〜0.80%を含み、酸素が200ppm以下(0を含む)である鉄基の溶接ワイヤにおいて、クロムが5.0%以下(0%を含まない)含有することを特徴とする溶接用ソリッドワイヤ。
【選択図】なし
Description
(1)質量%で、炭素:0.10%以下(0%を含まない)、珪素:0.15%以下(0%を含まない)、ニッケル:8.0〜15.0%,マンガン:0.10%〜0.80%を含み、酸素が200ppm以下(0を含む)である鉄基の溶接ワイヤにおいて、クロムが5.0%以下(0%を含まない)含有することを特徴とする溶接用ソリッドワイヤ(請求項1)。
(2)上記1に記載の溶接用ソリッドワイヤを用いて形成されたことを特徴とする溶接金属(請求項2)。
炭素は少量でも引張強さを高める上で有効であるが、多量に含まれると低温靭性を著しく低下させるためその上限を0.10%とする。
珪素は溶接作業性の向上に有効に作用するものの、低温靭性を悪化させかつ高温割れ感受性を著しく高めるのでその上限を0.15%とする。
ニッケルは本発明ワイヤの使用対象となる極低温用鋼(高ニッケル鋼)と同様に低温靭性を確保する上で重要な成分であり、ニッケルが8.0%未満では溶接継手に対して十分な低温靭性を付与することができない。一方ニッケルが15.0%を越えると、溶接継手の機械的強度が高くなりすぎて延性が極端に低下し、更には不安定な残留オーステナイト生じることで極低温下ではマルテンサイトに変態して低温靭性の低下を招くので好ましくない。従って、ニッケルの含有量は8.0〜15.0%とする。
マンガンは溶接作業性を改善するとともに脱酸剤あるいは硫黄捕捉剤として卓越した効果を発揮するため、本発明においてやはり重要な基本成分となる。マンガンが0.10%未満では溶接作業性が著しく低下する問題が生じ、一方0.80%を越えると安定な残留オーステナイトが生じやすくなり、上記ニッケルと同様に低温靭性が損なわれる。従って、マンガンの含有量は0.10%〜0.80%とする。また、好ましい含有量は0.10%〜0.50%である。
酸素は基本成分である上記マンガンや不可避不純物と反応して結晶粒界等に粗大な酸化物を析出させ低温靭性を損なう可能性があるため、溶接金属中の酸素量が100ppm以下となるように溶接ワイヤ中の酸素量を管理する必要がある。こうした観点からすれば溶接ワイヤ中の酸素含有量を100ppm以下に管理するのが好ましいが、溶接ワイヤ中の酸素はマンガンなどの脱酸剤によって除去されるので、本発明のような化学成分の溶接ワイヤであれば、ワイヤ中の酸素量が200ppm以下であれば溶接金属中の酸素量は100ppm以下に抑えられる。従って、酸素量の上限は200ppmとする。
クロムは本発明において重要かつ特徴的な成分として位置付けられものである。多層盛り溶接に際しては開先の中央部即ち下層部は上層部溶接時の熱サイクルによって熱処理効果を受けるが、この時、溶接後にベイナイトやマルテンサイト組織となった初期組織がオーステナイトに逆変態すれば、溶接金属の組織は細かくなりやすい。前記のようなニッケル−マンガンを含有する基本成分系において、クロムは、フェライト/オーステナイトの変態温度を低下させる優れた作用がある。このクロムの特異な性質を活用し、これを必須成分として共金系ワイヤに含有させることで溶接金属組織を微細化することができ、本発明が注目する溶接継手部の耐亀裂発生強度を高めることが可能となる。この特性を特に有効に高めるにはCrの含有量を1.0%以上とすることが好ましい。しかしながら、このクロムが5.0%を超えて過剰に含有すると残留オーステナイトの生成を促進してしまい、耐亀裂発生強度が逆に低下するとともに、その低温靭性そのものも低下することになり、本発明が目的とする極低温特性が得られなくなる。従って、ワイヤ中のクロムの含有量の上限は5.0%とする。
その他の成分として、アルミニウムを0.1質量%以下(0%を含まない)含有させることができる。アルミニウムは脱酸剤として機能し、ブローホール等の溶接欠陥の防止に有効に作用するため、含有させることが好ましいが、過剰に含有させると耐割れ性を著しく損なうことになる。従って、アルミニウム含有させる場合には上限を0.1%とする。
表1に示す化学成分(0=酸素以外は質量% 残部:鉄及び不可避的不純物)の9%ニッケル鋼母材(板厚:16mm)を用い、図1に示す形状の開先加工を施した。次いで表2に示す化学成分(0=酸素以外は質量% 残部:鉄及び不可避的不純物)の溶接ワイヤを用いて、表3に示す2条件でTIG溶接を行った。なお、溶接は自動アーク制御装置付きの全自動TIG溶接装置を用い、溶接姿勢は下向きで行った。
これらの試験結果を、表4に示した。表4に示す結果より、以下のように考察することができる。
Claims (2)
- 質量%で、炭素:0.10%以下(0%を含まない)、珪素:0.15%以下(0%を含まない)、ニッケル:8.0〜15.0%,マンガン:0.10%〜0.80%を含み、酸素が200ppm以下(0を含む)である鉄基の溶接ワイヤにおいて、クロムが5.0%以下(0%を含まない)含有することを特徴とする溶接用ソリッドワイヤ。
- 請求項1に記載の溶接用ソリッドワイヤを用いて形成された溶接金属。
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