JP2011056562A - 低温用鋼のサブマージアーク溶接方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】Ni基合金ワイヤ及び焼成型フラックスのいずれか一方または両方の、下記(1)式から求められる各金属成分のM含有量を、質量%で、C:0.03〜0.12%、Mn:0.5〜2%、但し、10×C/Mn:1.5以下、Ni:60%以上、Mo及びWのいずれか一方または両方の合計:19〜27%、Al及びTiのいずれか一方または両方の合計:0.3〜3%とし、Si、Cr及びCuの合計:1%以下で、上記Ni基合金ワイヤの残部を不可避不純物とし、上記焼成型フラックスの残部を不可避不純物等としたことを特徴とする低温用鋼のサブマージアーク溶接方法。M=Mw+0.5×Mf・・・(1) Mw:上記Ni基合金ワイヤ中の各金属成分の質量%、Mf:上記焼成型フラックス中の各金属成分の質量%
【選択図】なし
Description
M=Mw+0.5×Mf・・・(1)
Mw:上記Ni基合金ワイヤ中の各金属成分の質量%
Mf:上記焼成型フラックス中の各金属成分の質量%
また、焼成型フラックス中におけるCの含有量を質量%で0.01〜0.20%としたことを特徴とする低温用鋼のサブマージアーク溶接方法であってもよい。
Mw:Ni基合金ワイヤ中の各金属成分の質量%
Mf:焼成型フラックス中の各金属成分の質量%
Cは、溶接金属の引張強さを高める目的並びに脱酸を実現する目的の下でNi基合金ワイヤおよび焼成型フラックスに含有されるフェロマンガン、フェロシリコンマンガン及びグラファイト等から添加する。上述した(1)式で求められるCのM含有量が0.03%未満では、引張強さを十分に向上させることができずれ得られる溶接金属の引張強さが低くなってしまう。一方、(1)式で求められるCのM含有量が0.12%を超える場合、Cが過剰であり、固溶できないCが炭化鉄として分散析出し、これが溶接金属の靭性を著しく劣化させる。したがって、CのM含有量は0.03〜0.12%とする。
Mnは、溶接金属中の低融点硫化物のSを固定し、MnSとなって溶接金属の耐割れ性を高める目的でNi基合金ワイヤおよび焼成型フラックスに含有されるフェロマンガン、フェロシリコンマンガン及び金属マンガン等から添加する。上述した(1)式で求められるMnのM含有量が0.5%未満では、その効果が十分に得られず、溶接金属の耐割れ性が低い。一方、MnのM含有量が2%を超えてしまうとMn酸化物が多く溶接金属に内在することとなり、曲げ応力が負荷された場合にこれが亀裂の起点となって開口し、曲げ延性を劣化させる。したがって、MnのM含有量は0.5〜2%とする。
上述したCのM換算値とMnのM換算値の10×C/Mnを1.5以下にすることによって溶接金属の靭性を劣化させることなく引張強さを高めることができる。CのM含有量は増加するほど溶接金属に固溶して引張強さを向上させることができるが、このC量を過剰に添加すると固溶できないCが炭化鉄として分散析出し、亀裂の伝播を容易にして溶接金属の靭性を損なう。このため、MnのM含有量を適正量添加することにより溶接金属の引張強さを向上させつつ、固溶できないCをMnにより炭化マンガンとさせ、機械的特性、耐割れ性等に影響がない炭化物にすることで、溶接金属の引張強さを高めたまま、靭性を高めることができる。なお、この10×C/Mnが1.5を超えるとMnのM含有量と比較してCのM含有量が過剰となり、溶接金属の引張強さは高くすることができるものの、過剰なCをMnにより炭化マンガン化しきれずに残存してしまい、炭化鉄の析出により靭性が低くなる。
Niは、溶接金属の靭性を高める目的でNi基合金ワイヤおよび焼成型フラックスに含有されるフェロニッケル及び金属ニッケル等から添加する。前記(1)式で求められるNiのM含有量が60%未満では、溶接金属の靭性が低くなってしまう。したがって、NiのM含有量は60%以上とする。一方、上限は特に限定しないが、溶接金属の引張強さを高めることや、耐割れ性、耐ブローホール性等を考慮して、Mo、W、Mn、Al、Ti等を添加するため、これらの合計量を考えると、上限は85%程度になる。
Mo及びWは、溶接金属に固溶し引張強さを高める目的でNi基合金ワイヤおよび焼成型フラックスに含有されるフェロモリブデン及び金属タングステン等から添加する。前記(1)式で求められるMoのM含有量及びWのM含有量のいずれか一方または両方の合計が19%未満では、その効果が十分に得られず、溶接金属の引張強さが低くなってしまう。一方、27%を超えて添加すると、溶接金属の伸びが低くなってしまう。したがって、MoのM含有量及びWのM含有量のいずれか一方または両方の合計は15〜27%とする。MoとWの効果は同じであるが、経済性やワイヤの生産性を考慮するとMoのM含有量が15〜25%、WのM含有量が1〜4%の範囲であることが好ましい。
Al及びTiは、脱酸及び脱窒素を行い、溶接金属中の耐ブローホール性改善を目的にNi基合金ワイヤおよび焼成型フラックスに含有されるフェロアルミ、金属アルミ、フェロチタン及び金属チタン等から添加する。前記(1)式で求められるAlのM含有量及びTiのM含有量のいずれか一方または両方の合計が0.3%未満では、その効果が得られず、ブローホールが発生する。一方、3%を超えて添加するとAl及びTiの窒化物が溶接金属に多く内在し、曲げ応力が負荷された際に亀裂の起点となって開口し、曲げ延性を劣化する。したがって、AlのM含有量及びTiのM含有量のいずれか一方または両方の合計は0.1〜3%とする。AlとTiは、共に脱酸及び脱窒素の効果があるが、脱酸能はAlの方が高く、Tiはやや劣る。一方、脱窒素能は、Tiの方が高く、Alはやや劣る。したがって、脱酸及び脱窒素の両方を行うためには、両元素の添加が好ましく、AlのM含有量は0.3〜2%、TiのM含有量は0.05〜1.5%の範囲であることが好ましい。
Si、Cr及びCuは、凝固温度幅を増加させ、PやSなどの低融点介在物の生成を促進させて高温割れを生じやすくするため、低いほうが好ましい。したがって、SiのM含有量、CrのM含有量及びCuのM含有量の合計は1%以下とする。
Claims (2)
- Ni基合金ワイヤと焼成型フラックスとを組合せて低温用鋼を溶接するサブマージアーク溶接方法において、
Ni基合金ワイヤ及び焼成型フラックスのいずれか一方または両方の、下記(1)式から求められる各金属成分のM含有量を、質量%で、
C:0.03〜0.12%、
Mn:0.5〜2%、
但し、10×C/Mn:1.5以下、
Ni:60%以上、
Mo及びWのいずれか一方または両方の合計:19〜27%、
Al及びTiのいずれか一方または両方の合計:0.3〜3%とし、
Si、Cr及びCuの合計:1%以下で、
上記Ni基合金ワイヤの残部を不可避不純物とし、
上記焼成型フラックスの残部を酸化物、金属炭酸塩、金属フッ化物及び不可避不純物としたことを特徴とする低温用鋼のサブマージアーク溶接方法。
M=Mw+0.5×Mf・・・(1)
Mw:上記Ni基合金ワイヤ中の各金属成分の質量%
Mf:上記焼成型フラックス中の各金属成分の質量% - 上記焼成型フラックス中におけるCの含有量を質量%で0.01〜0.20%としたこと
を特徴とする請求項1に記載の低温用鋼のサブマージアーク溶接方法。
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