JP2010158716A - 高張力鋼用溶接ワイヤ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高張力鋼用溶接ワイヤの成分を、C:0.04乃至0.10質量%、Si:0.20乃至0.60質量%、Mn:1.00乃至1.80質量%、Ni:1.60乃至2.40質量%、Cr:0.10乃至0.50質量%、Mo:0.50乃至0.80質量%、Ti:0.02乃至0.20質量%を含有し、Al:0.010質量%以下、B:10質量ppm以下、V:0.010質量%以下、Nb:0.010質量%以下、P:0.013質量%以下、S:0.013質量%以下、Cu:0.40質量%以下に抑制する。
【選択図】なし
Description
C:0.04乃至0.10質量%、
Si:0.20乃至0.60質量%、
Mn:1.00乃至1.80質量%、
Ni:1.60乃至2.40質量%、
Cr:0.10乃至0.50質量%、
Mo:0.50乃至0.80質量%、
Ti:0.02乃至0.20質量%、を含有し、
かつ、Al:0.010質量%以下、B:10質量ppm以下、V:0.010質量%以下、Nb:0.010質量%以下、P:0.013質量%以下、S:0.013質量%以下、Cu:0.40質量%以下に抑制し、残部がFe及び不可避的不純物からなることを特徴とする。
Cは焼入れ性を高め強度を向上させるのに不可欠な元素である。溶接金属の強度及びアークの安定性を確保するために有効なC含有量は0.04質量%以上である。一方、C含有量が0.10質量%を超えると、耐割れ性を著しく劣化させるほか、アークが不安定になり溶接作業性が劣化する。従って、C含有量は0.04乃至0.10質量%とする。
Siは主要な脱酸元素である。また、Siは溶接時における溶融プールと母材の濡れ性を改善し溶接作業性を改善する作用がある。Si含有量が0.20質量%未満では、脱酸効果が弱く気孔が発生しやすくなり、溶接作業性の改善効果が得られない。一方、Si含有量が0.60質量%を超えると、溶滴の粘性が高くなり、ワイヤ先端からの溶滴の離脱が不安定になり、アークの安定性を劣化させるほか、粒界に低融点酸化物を析出させて耐割れ性及び靭性が劣化する。また、Siの過剰添加はスラグ量を増大させ、その除去に手間がかかる。従って、Si含有量は0.20乃至0.60質量%とする。なお、Si含有量は0.35乃至0.55質量%とすることがより好ましい。
Mnは脱酸元素であるとともに、フェライト変態温度を下げてフェライト粒を微細化し、強度及び靭性を高める元素である。Mn含有量が1.00質量%未満では高強度及び高靱性を得ることができない。一方、Mn含有量が1.80質量%を超えると、ラス状組織を呈し溶接金属の靭性をかえって劣化させる。また、Mnの過剰添加はスラグ量を増大させ、その除去に手間がかかる。従って、Mn含有量は1.00乃至1.80質量%とする。
Niは強度と靭性を高める元素である。Ni含有量が1.60質量%未満では、高靱性を得ることができない。一方、Ni含有量が2.40質量%を超えると、ビード形状が凸になり良好なビードが得られない。従って、Niの含有量は1.60乃至2.40質量%とする。なお、Ni含有量は1.85乃至2.15質量%とすることがより好ましい。
Crは強度を向上させるのに有効な元素である。Cr含有量が0.10質量%未満では、強度向上に十分な効果を得ることができない。一方、Cr含有量が0.50質量%を超えると、ビード形状が凸になり良好なビード形状が得られない。従って、Cr含有量は0.10乃至0.50質量%とする。なお、Cr含有量は0.20乃至0.40質量%とすることがより好ましい。
Moは強度を向上させるのに有効な元素である。Mo含有量が0.50質量%未満では、強度向上に十分な効果を得ることができない。Mo添加によりビード形状に大きな影響は与えないものの、Mo含有量が0.80質量%を超えると、溶接金属がラス状組織になり、靭性が低下する。従って、Mo含有量は0.50乃至0.80質量%とする。
Tiは脱酸性元素であるとともに、強度の向上に有効な元素である。Ti含有量が0.02質量%未満では、十分な脱酸性及び強度の向上の効果を発現しない。一方、Ti含有量が0.20質量%を超えると、溶接金属中のTi量が多くなるため、強度及び硬度が過度に高くなり、靭性が低下する。また、スラグ量が増加するため、除去作業の手間も増大する。従って、Ti含有量は0.02乃至0.20質量%とする。
Alは脱酸性元素である。Al含有量が0.010質量%を超えると、溶滴の粘性を高めて溶滴の離脱を不連続にし、アークの安定性を著しく劣化する。従って、Al含有量は0.010質量%以下に規制する。
Bは焼入れ性の強い元素である。B含有量が10質量ppmを超えると、ラス状組織を呈して靭性を劣化させる。従って、B含有量は10質量ppm以下に規制する。
Vは強度、特に耐力の向上に有効な元素であるが、V含有量が0.010質量%を超えると、低温における靭性が低下する。従って、V含有量は0.010質量%以下に規制する。
Nbは炭化物を形成して溶接金属の低温靭性を劣化させる元素である。Nb含有量が0.010質量%を超えると、炭化物を形成する作用が顕著になり、靭性が低下する。従って、Nb含有量は0.010質量%以下に規制する。
Pは靭性及び耐凝固割れ性を著しく劣化させる元素である。P含有量が0.013質量%を超えると、靭性及び耐凝固割れ性を著しく劣化させる。従って、P含有量は0.013質量%以下に規制する。
Sは溶滴の表面張力を減少させて、ワイヤ先端の溶滴を細かい状態で連続的に離脱させ低電流でのアークを安定させる元素である。また、溶融金属の粘性を減少させて、鋼材への融合性を向上させる。S含有量が0.013質量%を超えると、溶接金属の靭性が低下し、アークも不安定になる。従って、S含有量は0.013質量%以下に規制する。
Cuは防錆用メッキ分を含む。Cu含有量が0.40質量%を超えると、溶接金属に凝固割れが発生しやすくなる。従って、Cu含有量は0.40質量%以下に規制する。
Siは溶接時に溶融プールと母材の濡れ性を改善し、溶接作業性を改善する元素である。Moは強度を向上させる効果があり、溶接作業性に影響は無いものの他の強度向上元素による溶接作業性低下を抑えることができる元素である。Cは多量に添加するとアークが不安定になり、スパッタ量が増加する元素である。Cr及びNiは多量に添加することでビードが凸になり、溶接作業性が低下する元素である。これらの元素で定めたA値=(1.5[Si]+[Mo])/(20[C]+[Cr]+1.2[Ni])が0.30を下回ると、ビード形状が不良もしくはアークが不安定になり溶接作業性が低下する。よって、A値は0.30以上とする。
なお、本発明における不可避的不純物とは、Sb、As、Sn、N、O、H、W、Mg、Ca、Coを示し、Sb、As、Sn、N、O、Hについては総計で300ppm以下に制限する。Sb、As、Sn、N、O、Hの総量がこれを超えると、靭性低下及び耐割れ性の低下を招く。特に、Nは50ppm以下、Oは100ppm以下に制限することが好ましい。また、W、Mg、Ca、Coは総計で0.1質量%を超えると、靭性低下、耐割れ性の低下、及びスラグ量の増加等を招くため、0.1質量%以下に制限する。これらは強度向上、脱酸剤等の目的で添加される場合もあるが、本発明においては特には添加しない。
シールドガスは、100%CO2による溶接及びArとCO2との混合ガスによる溶接に大別できる。100%CO2の場合、シールドガスが安価であり、コストの点で優れているが、その反面、スラグ及びスパッタの発生量が多い等の欠点がある。100%CO2では、更に、溶接金属の酸素量が多くなり、低温での靱性が低下するという機械的性質上の問題もある。一方、ArとCO2との混合ガスの場合、溶接時のスパッタは少なく、溶接金属の酸素量も低くなるため、優れた低温靱性を得ることができる。そのため、全姿勢溶接での溶接作業性を考慮すると、80%のArガスと20%のCO2ガスとの混合ガスが好ましい。
溶接電源は、パルス電源でのスプレーアークでの溶接もあるが、パイプの全姿勢にわたり良好なスプレーアークを維持することが困難である。従って、電源はDC電源を用い、ショートアークによる溶接が好ましい。
Claims (5)
- C:0.04乃至0.10質量%、
Si:0.20乃至0.60質量%、
Mn:1.00乃至1.80質量%、
Ni:1.60乃至2.40質量%、
Cr:0.10乃至0.50質量%、
Mo:0.50乃至0.80質量%、
Ti:0.02乃至0.20質量%、を含有し、
かつ、Al:0.010質量%以下、B:10質量ppm以下、V:0.010質量%以下、Nb:0.010質量%以下、P:0.013質量%以下、S:0.013質量%以下、Cu:0.40質量%以下に抑制し、残部がFe及び不可避的不純物からなることを特徴とする高張力鋼用溶接ワイヤ。 - Crが0.20乃至0.40質量%であることを特徴とする請求項1に記載の高張力鋼用溶接ワイヤ。
- Siが0.35乃至0.55質量%であることを特徴とする請求項1又は2に記載の高張力鋼用溶接ワイヤ。
- Niが1.85乃至2.15質量%であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の高張力鋼用溶接ワイヤ。
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