JP2017131912A - 二相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ワイヤ全質量に対して質量%で、Si:0.1〜1.0%、Mn:1.0〜2.5%、Ni:7.0〜10.5%、Cr:20〜24%、Mo:1.0〜3.5%、Ti:0.2〜1.5%、N:0.08〜0.20%を含有し、C:0.04%以下、Cu:0.10%以下であり、TiO2換算値:3〜7%、SiO2換算値:0.5〜5.0%、F換算値:0.3〜0.9%を含有し、Al2O3換算値:0.06%以下、ZrO2換算値:0.06%以下で、Cr、Mo、Nの含有量が下記(1)式から求められるA値で30〜40であり、スラグ剤成分の合計:5〜11%であることを特徴とする。
A=Cr+3.3Mo+16N・・・(1)
【選択図】 なし
Description
Siは、ステンレス鋼外皮、金属Si、Fe−Si及びFe−Si−Mn等から添加され、スラグ被包性やビード形状を改善する効果を有する。Siが0.1%未満では、スラグ量が少なく、スラグ被包性及びビード形状が不良になると共に、ビード表面が酸化してテンパーカラーが付着してビード外観が不良になる。一方、Siが1.0%を超えると、溶融金属の粘性が低下し、ビード形状が不良になる。従って、ステンレス鋼外皮とフラックスの合計でSiは0.1〜1.0%とする。
Mnは、ステンレス鋼外皮、金属Mn、Fe−Mn、Fe−Si−Mn及び窒化Mn等から添加され、溶接金属中のN固溶度を高めて強度を向上する効果があるが、Nの含有量が高くなるにつれてブローホール等の耐気孔欠陥性が劣化する。Mnが1.0%未満では、N固溶度が不十分で、固溶強化によって溶接金属の強度を高める効果が十分に得ることができない。一方、Mnが2.5%を超えると、耐気孔欠陥性が劣化してブローホールが発生する。従って、ステンレス鋼外皮とフラックスの合計でMnは1.0〜2.5%とする。
Niは、ステンレス鋼外皮、金属Ni及びFe−Ni等から添加され、アーク安定性を改善すると共に、オーステナイト組織を安定化させて耐食性を改善する効果を有する。Niが7.0%未満では、アークが不安定になると共に、オーステナイトの晶出量が減少して成分偏析を招き、耐食性が不良になる。一方、Niが10.5%を超えると、アークが不安定となる。従って、ステンレス鋼外皮とフラックスの合計でNiは7.0〜10.5%とする。
Crは、ステンレス鋼外皮、金属Cr、Fe−Cr及び窒化Cr等から添加され、溶接金属の耐食性を改善する目的で添加する。Crが20%未満では、溶接金属の耐食性を十分に得ることができない。一方、Crが24%を超えると、シグマ相が析出して脆化し、溶接金属の靭性が低下する。従って、ステンレス鋼外皮とフラックスの合計でCrは20〜24%とする。
Moは、ステンレス鋼外皮、金属Mo及びFe−Mo等から添加され、溶接金属の耐食性や靭性を改善する効果を有する。Moが1.0%未満では、溶接金属の靭性が低下すると共に、耐食性を十分に得ることができない。一方、Moが3.5%を超えると、溶接金属中にシグマ相が析出して脆化して靭性が低下する。従って、ステンレス鋼外皮とフラックスの合計でMoは1.0〜3.5%とする。
Tiは、ステンレス鋼外皮、金属Ti及びFe−Ti等から添加され、その殆どがアーク中で酸化反応してTiO2となってスラグとして作用し、スラグ流動性を調整してスラグ被包性、スラグ剥離性及びビード形状を良好にする。また、TiO2の融点が1840℃であるのに対し、Tiの融点は1660℃と融点が低いため、早い時点でスラグ化し、特に立向上進溶接でのメタル垂れを防止する効果がある。Tiが0.2%未満では、その効果が十分に得られず、立向上進溶接でメタル垂れが発生し、スラグ被包性、スラグ剥離性及びビード形状が不良となる。一方、Tiが1.5%を超えると、溶接ビードのなじみが悪くなり、凸状のビード形状となる。従って、ステンレス鋼外皮とフラックスの合計でTiは0.2%〜1.5%とする。
Nは、ステンレス鋼外皮、窒化Cr及び窒化Mn等から添加され、固溶強化元素であるので、溶接金属の強度を高めると共に、耐食性を改善する効果がある。Nが0.08%未満では、溶接金属の強度が低下し、耐食性も劣化する。一方、Nが0.20%を超えると、ブローホールが発生すると共に、スラグ剥離性が不良になる。従って、ステンレス鋼外皮とフラックスの合計でNは0.08〜0.20%とする。
Cは、ステンレス鋼外皮、Fe−Mn、Fe−Si−Mn及びグラファイト等から添加され、溶接金属の強度を向上する効果があるが、過剰に添加すると、Cr及びMo等と化合して炭化物を生成して靭性を低下させる。従って、ステンレス鋼外皮とフラックスの合計でCは0.04%以下とし、望ましくは0.01%以下とする。
Cuは、ステンレス鋼用外皮及び金属Cu等から含有され、極微量の添加でオーステナイト組織を安定化させて溶接金属の靭性を改善する効果があるが、Cuが0.10%を超えると、Cuを含む金属間化合物を析出して溶接金属の靭性が低下する。このため、ステンレス鋼外皮とフラックスの合計でCuは0.10%以下とし、望ましくは0.01%以上含有させる。
TiO2は、アークを安定にしてビード形状を良好にする。Ti酸化物のTiO2換算値の合計が3%未満では、アークが不安定になり、ビード形状が不良になる。一方、Ti酸化物のTiO2換算値の合計が7%を超えると、母材と溶接ビードとのなじみが悪くなり、凸状のビード形状となる。従って、フラックス中のTi酸化物のTiO2換算値の合計は3〜7%とする。なお、Ti酸化物は、フラックスからのルチール、チタンスラグ、イルミナイト、チタン酸カリ及びチタン酸ソーダ等から添加できる。
SiO2は、アークを安定にすると共に、スラグの流動性を調整してスラグ剥離性及びビード形状を良好にする効果がある。Si酸化物のSiO2換算値の合計が0.5%未満では、アークが不安定となり、スラグ剥離性及びビード形状が不良となる。一方、Si酸化物のSiO2換算値の合計が5.0%を超えると、スラグが流れやすくなり、スラグ被包性が不良となる。従って、フラックス中のSi酸化物のSiO2換算値の合計は0.5〜5.0%とする。なお、Si酸化物は、フラックスからの硅砂、硅石の他、カリ長石等から添加できる。
弗素化合物は、スラグ融点を調整し、スラグ被包性、スラグ剥離性及びビード形状を良好とする効果がある。弗素化合物のF換算値の合計が0.3%未満では、スラグ被包性、スラグ剥離性及びビード形状が不良になる。一方、弗素化合物のF換算値の合計が0.9%を超えると、スラグの融点が著しく低下し、ビード形状が不良となる。従って、フラックス中の弗素化合物のF換算値の合計は0.3〜0.9%とする。なお、弗素化合物は、フラックスからのNaF、LiF、CaF2、AlF3、K2ZrF6、K2SiF6等から添加でき、F換算値の合計はそれらに含有するFの含有量の合計である。
Al2O3は、フラックス中のTi酸化物、カリ長石、硅砂等の不純物として不可避に含有される。Al2O3が過度に含有すると、母材または溶接金属中のC、N、Sと結合して固いスラグを生成し、ビード表面にスラグが焼付いてスラグ剥離性を不良にする。このため、フラックス中のAl酸化物のAl2O3換算値の合計は0.06%以下とする。なお、Al2O3は、必須の成分ではなく、含まれていないものであってもよい。
ZrO2は、Ti酸化物、カリ長石、硅砂の不純物として不可避に含有される。ZrO2は、Nとの親和力が高いので、Nを多量添加した二相ステンレス鋼の溶接に用いた場合、Nと結合して強固なスラグを生成し、ビード表面にスラグが焼付いてスラグ剥離性を不良にする。また、溶接金属中にNと反応して窒化物を生成するので、溶接金属中の固溶Nが減少して耐食性が不良になり、靭性も低下する。このため、フラックス中のZr酸化物のZrO2換算値の合計は0.06%以下とする。
前記Cr、Mo及びNの含有量が下記(1)式で求められるA値で30〜40の範囲に限定することにより、安定した不動態被膜が生成され、溶接金属の耐食性を向上できる。A値が30未満では、この効果が十分得られず、溶接金属の耐食性が不良になる。一方、A値が40を超えると、Cr、Moの含有量が増加し、シグマ相が析出して脆化し、溶接金属の靭性が低下する。従って、A値は30〜40とする。
A=Cr+3.3Mo+16N・・・(1)
(但し、Cr、Mo、Nはワイヤ全質量に対する質量%)
フラックス中の酸化物及び弗素化合物からなるスラグ剤成分の合計は、特に立向上進溶接でのメタル垂れを防止すると共に、スラグ被包性及びスラグ剥離性を良好にし、ビード形状を良好にする。スラグ剤成分の合計が5%未満では、スラグ量が少なので、立向上進溶接でメタル垂れが発生し、スラグ被包性、スラグ剥離性及びビード形状が不良となる。一方、スラグ剤成分の合計が11%を超えると、スラグ生成量が過剰となり、スラグ被包が不均一となってスラグ被包性が不良になると共に、スラグ剥離性も不良になる。従って、フラックス中のスラグ剤成分の合計は5〜11%とする。
Claims (1)
- ステンレス鋼外皮内にフラックスが充填された二相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤにおいて、
ワイヤ全質量に対して質量%で、ステンレス鋼外皮とフラックスとの合計で、
Si:0.1〜1.0%、
Mn:1.0〜2.5%、
Ni:7.0〜10.5%、
Cr:20〜24%、
Mo:1.0〜3.5%、
Ti:0.2〜1.5%、
N:0.08〜0.20%を含有し、
C:0.04%以下、
Cu:0.10%以下であり、
さらに、ワイヤ全質量に対して質量%で、フラックス中に、
Ti酸化物のTiO2換算値の合計:3〜7%、
Si酸化物のSiO2換算値の合計:0.5〜5.0%、
弗素化合物のF換算値の合計:0.3〜0.9%を含有し、
Al酸化物のAl2O3換算値の合計:0.06%以下、
Zr酸化物のZrO2換算値の合計:0.06%以下であり、
前記Cr、Mo、Nの含有量が下記(1)式から求められるA値で30〜40であり、
かつ、スラグ剤成分の合計:5〜11%であり、
残部はステンレス鋼外皮のFe分、フラックスの鉄粉、鉄合金からのFe分及び不可避不純物であることを特徴とする二相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ。
A=Cr+3.3Mo+16N・・・(1)
(但し、Cr、Mo、Nはワイヤ全質量に対する質量%)
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