JP2012232334A - サブマージアーク溶接用材料及びサブマージアーク溶接方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】C:0.01〜0.18%、Si:0〜0.15%、Mn:1.7〜2.8%、Al:0.02〜0.1%を含有し、Nを0.01%以下に規制し、残部がFe及び不可避的不純物である組成のソリッドワイヤと、全フラックスに対し、SiO2:4〜22%、Al2O3:2〜12%、TiO2:5〜26%、MgO:8〜42%、CaF2:2〜11%、CaO:2〜9%、金属炭酸塩(CO2換算値):1〜7%、B2O3:0.2〜0.9%、Mo:0.1〜0.7%、Fe:5〜25%、Al:0〜1.2%を含有するボンドフラックスとを使用してサブマージアーク溶接する。
【選択図】図1
Description
全フラックスに対し、SiO2:4乃至22質量%、Al2O3:2乃至12質量%、TiO2:5乃至26質量%、MgO:8乃至42質量%、CaF2:2乃至11質量%、CaO:2乃至9質量%、金属炭酸塩(CO2換算値):1乃至7質量%、B2O3:0.2乃至0.9質量%、Mo:0.1乃至0.7質量%、Fe:5乃至25質量%、Al:0乃至1.2質量%を含有するボンドフラックスと
からなることを特徴とする。
全フラックスに対し、SiO2:4乃至22質量%、Al2O3:2乃至12質量%、TiO2:5乃至26質量%、MgO:8乃至42質量%、CaF2:2乃至11質量%、CaO:2乃至9質量%、CO2:1乃至7質量%、B2O3:0.2乃至0.9質量%、Mo:0.1乃至0.7質量%、Fe:5乃至25質量%、Al:0乃至1.2質量%を含有するボンドフラックスとを使用して、軟鋼又は高張力鋼をサブマージアーク溶接し、Al含有量が0.013乃至0.020質量%の溶接金属を得ることを特徴とする。
「C:0.01乃至0.18質量%」
Cは脱酸元素として極めて重要であり、適切な量のCの添加により、溶接金属中の酸素量を低減し、溶接金属の靭性を向上させることができる。Cが0.01質量%未満であると、その効果が得られず、強度も不足する。また、Cが0.18質量%を超えると、強度が過大となり、靭性が劣化すると共に、溶接金属の凝固時に粒界に偏析しやすく、高温割れが生じる傾向が強くなる。従って、C含有量は、0.01乃至0.18質量%とし、好ましくは、0.05乃至0.18質量%である。
Siは脱酸元素として重要であり、適切な量のCの添加により、溶接金属中の酸素量を低減し、溶接金属の靭性を向上させることができるが、上述のCにより溶接金属を脱酸しているので、Siは積極的に添加する必要はない。このため、本発明は、Siを添加しない場合も含む。一方、Siが0.15質量%を超えると、溶接金属の強度が過大となり、溶接金属の靭性が劣化する。従って、Si含有量は、0乃至0.15質量%、好ましくは、0乃至0.10質量%である。
Mnは溶接金属の靭性を向上させるために、必須の成分である。この靭性向上の効果を得るために、Mnは1.7質量%以上添加することが必要である。一方、Mnが2.8質量%を超えると、強度が過大となり、かえって、靭性が劣化する。よって、Mn含有量は1.7乃至2.8質量%、好ましくは1.7乃至2.5質量%である。
Alは溶接金属の酸素量を低減し、良好な靭性を得るために、重要な添加成分であるが、Alが0.02質量%未満では、溶接金属の酸素低減効果が得られず、靭性が低下する。逆に、Alが0.1質量%を超えると、溶接金属の強度が過大となり、靭性が劣化する。従って、Al含有量は0.02乃至0.1質量%である。
Nは溶接金属の靭性を劣化させるので、可及的に少ないことが望ましいが、Nが0.01質量%以下であれば、溶接金属の靭性に実質的な影響を及ぼさない。
残部の不可避的不純物としては、Cuがあるが、このCuはソリッドワイヤの表面にめっき層がある場合はこのめっき層も含めて、0.4質量%以下であれば、許容される。また、Niは0.25質量%以下、Crは0.15質量%以下、Moは0.15質量%以下、Tiは0.05質量%以下、Pは0.03質量%以下、Sは0.03質量%以下であれば、その含有が許容される。
「SiO2:4乃至22質量%」
SiO2は酸性成分であり、スラグの粘性及び凝固温度を調整するために有効な成分である。ボンドフラックス中のSiO2の含有量が4質量%未満であると、スラグの粘性が低くなりすぎるために、ビードが蛇行する。一方、ボンドフラックス中のSiO2の含有量が22質量%を超えると、フラックスの塩基度が低下し、溶接金属の酸素量が高くなり、靭性が低下する。従って、SiO2含有量は4乃至22質量%、好ましくは9乃至17質量%である。
Al2O3は中性成分であり、スラグの塩基度を下げることなく、スラグの粘性及び凝固温度を調整するのに有効な成分である。ボンドフラックス中のAl2O3の含有量が2質量%未満であると、アンダカットが発生しやすくなる。一方、ボンドフラックス中のAl2O3の含有量が12質量%を超えると、粘性が高くなりすぎてスラグ巻き込みが発生しやすくなると共に、ビードが凸になりやすい。従って、Al2O3含有量は、2乃至12質量%、好ましくは、5乃至9質量%である。
TiO2は、酸性成分であり、スラグの流動性を調整し、更に溶融時に還元されて溶接金属中にTiとして歩留まるため、溶接金属の靭性向上に有効な成分である。フラックス中のTiO2の含有量が5質量%未満であると、溶接金属中に供給されるTi量が不足し、靭性が低下する。一方、フラックス中のTiO2の含有量が26質量%を超えると、スラグが焼付き、剥離が劣化する。従って、TiO2含有量は、5乃至15質量%とする。
MgOは、塩基成分であり、溶接金属中の酸素量を低減するのに有効な成分であり、粘性調整剤としての作用も有している。フラックス中のMgOの含有量が8質量%未満であると、溶接金属の酸素量が高くなり、靭性が低下すると共に、ビードの蛇行又はアンダカットが発生しやすくなる。一方、ボンドフラックス中のMgOの含有量が42質量%を超えると、スラグは焼付き、剥離性が劣化すると共に、ポックマークが多発する。従って、MgO量は8乃至42質量%、好ましくは17乃至34質量%である。
CaF2は、塩基性成分であり、溶接金属中の酸素量を低下させる効果があると共に、スラグの流動性を調整し、溶接中のスラグ−メタル間の反応を促進させるために有効な成分である。フラックス中のCaF2の含有量が2質量%未満であると、溶接スラグを形成するスラグ量が不足するために、ビードが蛇行すると共に、溶接金属の酸素量が高くなり、靭性が低下する。一方、フラックス中のCaF2の含有量が11質量%を超えると、アークが不安定になり、アーク切れが発生しやすくなる。従って、CaF2量は、2乃至11質量%、好ましくは、4乃至8質量%である。
CaOは、塩基性成分であり、フラックスの塩基度を高め溶接金属の酸素量低減に極めて効果のある成分である。フラックス中のCaOの含有量が2質量%未満であると、溶接金属の酸素量が高くなり、靭性が低下する。一方、フラックス中のCaOの含有量が9質量%を超えると、スラグが焼付き、剥離性が悪くなる。従って、CaO含有量は、2乃至9質量%、好ましくは4乃至7質量%である。
CO2は、溶接金属中の窒素量と拡散性酸水素量の低減に有効な成分である。フラックス中のCO2の含有量が1質量%未満であると溶接金属中の拡散性水素量が高くなり、低温割れを発生しやすくする。一方、フラックス中のCO2の含有量が7質量%を超えるとガス発生量が増えすぎてポックマークが発生しやすくなる。従って、CO2量は、1乃至7質量%、好ましくは3乃至5質量%である。なお、フラックス中のCO2成分は、金属炭酸塩として添加される。
B2O3は、溶接熱で還元され、B(ホウ素)として溶接金属中に歩留まって、溶接金属の靭性を向上させるのに有効な成分である。フラックス中のB2O3の含有量が0.2質量%未満であると、溶接金属に歩留まるBが不足し、靭性が低下する。一方、フラックス中のB2O3の含有量が0.9質量%を超えると、溶接金属中のBが過度に存在することにより、高温割れが発生しやすくなる。従って、B2O3量は、0.2乃至0.9質量%、好ましくは0.4乃至0.7質量%である。
Moは、焼入れ性を向上させて、強度及び靭性を高めるのに有効な成分である、フラックス中のMoの含有量が0.1質量%未満であると、大入熱溶接時の焼入れ性が不足し、靭性が低下する。一方、フラックス中のMoの含有量が0.7質量%を超えると、スラグが焼き付き、スラグ剥離性が劣化する。従って、Mo含有量は0.1乃至0.7質量%、好ましくは0.3乃至0.6質量%である。なお、MoはMo単体の他、Fe−Mo等で添加することができる。
Feは、一度に多量の溶着金属を必要とする片面サブマージアーク溶接の場合、溶着金属量を補うのに必要な成分である。フラックス中のFeの含有量が5質量%未満であると溶着着金属を補う効果が得られない。一方、フラックス中のFeの含有量が25質量%を超えると、溶融スラグの流動性が阻害され、ビード幅が不安定になり、アンダカットも発生しやすくなる。従って、Fe含有量は15乃至25質量%、好ましくは10乃至20質量%である。なお、Feは鉄粉等のFe単体の他、Fe−Mo又はFe−Al等で添加することができる。
Alは、溶接金属のミクロ組織を微細にして、靭性を高めるのに有効な成分である。特に、大入熱溶接時に溶接金属に着実に歩留まり、効果を発揮する。Alはソリッドワイヤ中のAl含有量を補うものであるから、積極的に添加しなくても良い。一方,ボンドフラックス中のAlの含有量が1.2質量%を超えると、ワイヤ中のAl含有量を適正範囲の下限である0.02質量%に抑制しても、焼入れが過度になり、強度が上昇し、靭性が低下する。従って、Al含有量は0乃至1.2質量%とする。なお、Alは、Al単体の他、Fe−Al等で添加することができる。
上記成分の他にフラックス中には、Na2O、K2O、BaO、FeO、ZrO2及びMnO等の成分を含有することができ、その含有量は全ての総量で15質量%以下とする。
1a:裏面
Claims (3)
- C:0.01乃至0.18質量%、Si:0乃至0.15質量%、Mn:1.7乃至2.8質量%、Al:0.02乃至0.1質量%を含有し、Nを0.01質量%以下に規制し、残部がFe及び不可避的不純物である組成のソリッドワイヤと、
全フラックスに対し、SiO2:4乃至22重量%、Al2O3:2乃至12重量%、TiO2:5乃至26重量%、MgO:8乃至42重量%、CaF2:2乃至11重量%、CaO:2乃至9重量%、CO2:1乃至7重量%、B2O3:0.2乃至0.9質量%、Mo:0.1乃至0.7質量%、Fe:5乃至25質量%、Al:0乃至1.2質量%を含有するボンドフラックスと、
からなることを特徴とするサブマージアーク溶接用材料。 - Al含有量が0.013乃至0.020質量%の溶接金属を得るための溶接用材料であることを特徴とする請求項1に記載のサブマージアーク溶接用材料。
- C:0.01乃至0.18質量%、Si:0乃至0.15質量%、Mn:1.7乃至2.8質量%、A:0.02乃至0.1質量%を含有し、Nを0.01質量%以下に規制し、残部がFe及び不可避的不純物である組成のソリッドワイヤと、
全フラックスに対し、SiO2:4乃至22重量%、Al2O3:2乃至12重量%、TiO2:5乃至26重量%、MgO:8乃至42重量%、CaF2:2乃至11重量%、CaO:2乃至9重量%、金属炭酸塩(CO2換算値):1乃至7重量%、B2O3:0.2乃至0.9質量%、Mo:0.1乃至0.7質量%、Fe:5乃至25質量%、Al:0乃至1.2質量%を含有するボンドフラックスと、
を使用して、軟鋼又は高張力鋼をサブマージアーク溶接し、Al含有量が0.013乃至0.020質量%の溶接金属を得ることを特徴とするサブマージアーク溶接方法。
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