JP2019104026A - Flux-cored wire for gas shielded arc welding, and method for producing weld joint - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ、及び溶接継手の製造方法に関する。 The present invention relates to a flux cored wire for gas shielded arc welding and a method of manufacturing a welded joint.
溶接に関する技術分野において、溶接施工の能率向上を図るために、溶接用ソリッドワイヤを溶接材料として用いた高電流域でのガスシールドアーク溶接が従来から行われている。溶接用ソリッドワイヤを用いた高電流溶接では、１層毎の溶着量を多くすることができるので、溶接の高能率化が可能である。 In the technical field related to welding, gas shielded arc welding in a high current region using a solid wire for welding as a welding material has been conventionally performed in order to improve the efficiency of welding. In high current welding using a solid wire for welding, since the amount of welding per layer can be increased, high efficiency of welding can be achieved.
しかし、溶接用ソリッドワイヤを用いた高電流溶接では、アークが不安定であるためにスパッタ発生量が多く、ビード外観及びビード形状が不良である等の、溶接作業性が悪いという問題がある。また、溶接用ソリッドワイヤを用いた高電流溶接では、スパッタが大粒になるので、鋼板表面に付着したスパッタの除去作業が困難であり、作業効率も不良になるという問題があった。特に１００％ＣＯ２ガスをシールドガスとして用いた溶接においては、スパッタの発生に起因する問題が深刻となる。ＣＯ２ガスは、安価であるので溶接コストの削減に寄与するが、スパッタを発生させやすいという欠点を有する。このような事情により、ＣＯ２ガスをシールドガスとするガスシールドアーク溶接においても、スパッタ発生量を抑制可能な溶接材料の実用化が望まれている。 However, in high current welding using a solid wire for welding, there is a problem that welding workability is poor such that the amount of spatter is large because the arc is unstable and the bead appearance and the bead shape are defective. Further, in high current welding using a solid wire for welding, since spatters become large particles, it is difficult to remove spatters attached to the surface of the steel plate, and there is a problem that the working efficiency also becomes poor. In particular, in welding using 100% CO 2 gas as a shield gas, the problem caused by the generation of spatter becomes serious. Since CO 2 gas is inexpensive, it contributes to the reduction of welding cost, but has the disadvantage that it is easy to cause spatter. Under such circumstances, practical use of a welding material capable of suppressing the generation of spatter is also desired in gas shielded arc welding using CO 2 gas as a shielding gas.
これらの問題を解決する手段として、スパッタ発生量が少ないガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤの開発が試みられている。例えば特許文献１には、ワイヤ表面にワイヤ１０ｋｇ当たり二硫化モリブデンを０．００５〜０．５０ｇ、リン脂質を０．００８〜０．１５ｇ含み残部は常温で液体の潤滑油からなる潤滑剤を合計で０．５〜２．５ｇ有するので、ワイヤ送給性が良好でスパッタ発生量が少なく、さらにチップの摩耗が少なくアークの安定性が良いなど溶接作業性に優れているとされる、高電流炭酸ガスシールドアーク溶接用銅めっきワイヤを提供する技術が開示されている。また特許文献２には、素線中の表面近傍に２種類以上のアルカリ金属が含浸したアルカリ金属含浸部を有することでスパッタ発生量を低減できるとされる溶接用ソリッドワイヤが開示されている。 As a means to solve these problems, development of a solid wire for gas shielded arc welding with a small amount of spatter has been attempted. For example, in Patent Document 1, the wire surface contains 0.005 to 0.50 g of molybdenum disulfide, and 0.008 to 0.15 g of phospholipid per 10 kg of wire, and the remaining portion is a total of a lubricant comprising a lubricating oil which is liquid at normal temperature. High current, which is considered to be excellent in welding workability, such as good wire feedability, low spatter generation, small chip wear and good arc stability. A technique is disclosed to provide a copper plated wire for carbon dioxide shielded arc welding. Further, Patent Document 2 discloses a solid wire for welding in which the generation amount of spatter can be reduced by having an alkali metal impregnated portion in which two or more types of alkali metals are impregnated in the vicinity of the surface in a strand.
上述の技術によるソリッドワイヤは、従来のソリッドワイヤよりもスパッタ量を低減したと認められるものである。しかし、上述の技術によるソリッドワイヤは、Ａｒ−ＣＯ２混合ガス又はＣＯ２ガスをシールドガスとするガスシールドアーク溶接に供することが可能な程度にスパッタ量を低減できるものではない。 It is recognized that the solid wire according to the above-described technology has a reduced amount of sputtering than conventional solid wires. However, the solid wire according to the above-described technology can not reduce the amount of spattering to such an extent that it can be subjected to gas shielded arc welding using Ar—CO 2 mixed gas or CO 2 gas as the shielding gas.
また近年では、更なる溶接施工の高能率化を目的として、大入熱・高パス間温度の溶接施工条件に対応するガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤが開発されており、その具体的な仕様がＪＩＳ Ｚ３３１２ ＹＧＷ１８に規定されている。このようなガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤでは、溶接金属の強度及び靭性の低下を招くことなく溶接施工が可能な条件として、引張強さが４９０ＭＰａ級の高張力鋼に対して、最大入熱４０ｋＪ／ｃｍ、最高パス間温度３５０℃の溶接施工条件が許容される。また、引張強さが５２０ＭＰａ級の高張力鋼に対しては、最大入熱３０ｋＪ／ｃｍ、最高パス間温度２５０℃の溶接施工条件が許容される。 Also, in recent years, solid wires for gas shielded arc welding have been developed to meet the welding conditions of large heat input and high interpass temperature for the purpose of further increasing the efficiency of welding work, and their specific specifications It is defined in JIS Z3312 YGW18. With such a solid wire for gas shielded arc welding, the maximum heat input of 40 kJ for high tensile steel with a tensile strength of 490MPa, as a condition where welding can be performed without reducing the strength and toughness of the weld metal. Weld construction conditions of / cm, maximum inter-pass temperature 350 ° C. are acceptable. In addition, for high tensile steel with a tensile strength of 520 MPa, welding conditions with a maximum heat input of 30 kJ / cm and a maximum interpass temperature of 250 ° C. are acceptable.
このような大入熱・高パス間温度の溶接施工条件に対応したガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤとして、例えば特許文献３〜５等にあるように、ワイヤ中にＭｏ、Ｃｒ等を多く含有したものが提案されている。これらソリッドワイヤによれば、大入熱・高パス間温度の溶接施工条件においても、溶接金属の強度及び靭性を確保することが可能である。 For example, as disclosed in Patent Documents 3 to 5 as a solid wire for gas shielded arc welding corresponding to the welding conditions of such high heat input and high interpass temperature, the wire contained a large amount of Mo, Cr, etc. Things have been proposed. According to these solid wires, it is possible to secure the strength and toughness of the weld metal even under the welding conditions of high heat input and high interpass temperature.
しかし、上述のソリッドワイヤを用いた溶接においても、アークが不安定であるためにスパッタ発生量が多く、ビード外観及びビード形状が不良である等の、溶接作業性が悪いという問題があった。 However, even in the case of welding using the above-mentioned solid wire, there is a problem that welding workability is poor such that the amount of spatter generation is large because the arc is unstable and the bead appearance and the bead shape are defective.
大入熱・高パス間温度の溶接施工条件で溶接金属の強度及び靭性を確保しつつ、溶接作業性が良好なガスシールドアーク溶接用ワイヤとして、例えば特許文献６、７には、大入熱・高パス間温度の溶接施工条件の下で、良好な溶接作業性が得られるとともに、機械的性能に優れた溶接金属が得られるフラックス入りワイヤが開示されている。 As a wire for gas shielded arc welding having good welding workability while securing the strength and toughness of the weld metal under welding conditions of high heat input and high interpass temperature, for example, Patent Documents 6 and 7 have high heat input. A flux cored wire is disclosed which provides good weldability and good weld metal with excellent mechanical performance under high pass temperature welding conditions.
しかし、これらのフラックス入りワイヤでは、従来の溶接用ソリッドワイヤでの高電流溶接と比較するとスパッタ発生量を相対的に低減できるものの、やはりＣＯ２ガスをシールドガスとするガスシールドアーク溶接に供することが可能な程度にスパッタ量を低減できるものではない。また、これらのフラックス入りワイヤでは、スラグ発生量が多くなるので、スラグ巻込み等の溶接欠陥が発生しやすくなるという問題があった。 However, although these flux cored wires can relatively reduce the amount of spatter generation as compared with the conventional high current welding with solid wire for welding, providing them to gas shielded arc welding using CO 2 gas as the shielding gas as well The amount of sputtering can not be reduced to the extent possible. Moreover, in these flux cored wires, since the amount of slag generation increases, there has been a problem that welding defects such as slag inclusion are likely to occur.
上述された溶接の高能率化、及び溶接作業性の確保という課題に加え溶接の高能率化のため、溶接金属には、入熱が大きくても、高い引張強さと適切な靭性値が求められる。 The weld metal is required to have high tensile strength and appropriate toughness value even if the heat input is large, in addition to the problems of high efficiency of welding and securing of weldability mentioned above, and high efficiency of welding. .
さらに、低温割れの抑制をすることも溶接材料に求められる。低温割れとは、溶接後、溶接部の温度が常温付近に低下してから溶接部に発生する割れの総称であり、ビード下割れ、及び止端割れなどは、低温割れに属する。低温割れの発生は、溶接前に溶接部に予熱を行うことによって抑制することができる。例えば、建設機械に用いられる耐摩耗鋼の溶接では５０〜２００℃での予熱が必要とされることが通常である。しかし、予熱工程によって溶接作業に要する時間が多くなり、作業効率及び作業コストが著しく増大する。従って、予熱工程を省略するか、又は軽減することが可能な溶接材料が求められている。 Furthermore, suppression of low temperature cracking is also required of welding materials. The low temperature crack is a generic term for a crack generated in the welded portion after the temperature of the welded portion decreases to near normal temperature after welding, and the under-bead crack, the toe crack and the like belong to the low temperature crack. The occurrence of low temperature cracking can be suppressed by preheating the weld before welding. For example, welding of wear resistant steel used in construction machines usually requires preheating at 50 to 200 ° C. However, the preheating step increases the time required for the welding operation, and significantly increases the operation efficiency and the operation cost. Therefore, there is a need for a welding material that can omit or reduce the preheating step.
しかしながら、溶接の高能率化及び溶接作業性の確保を行いながら低温割れを可能である溶接材料は得られていない。例えば、特許文献８では、大電流の溶接施工条件においてもアークが安定しスパッタ発生量が少なく、優れた機械的性能の溶接金属が得られるとされるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤが開示されている。しかしながら、特許文献８においては低温割れの抑制に関してなんら検討されていない。特許文献８に記載のフラックス入りワイヤの化学成分によれば、低温割れ発生因子である溶接金属中の拡散性水素量を減少させることができないと考えられる。 However, a welding material capable of low temperature cracking while achieving high efficiency of welding and securing welding workability has not been obtained. For example, Patent Document 8 discloses a flux cored wire for gas shielded arc welding, in which a stable arc and a small amount of spatter are generated even under high-current welding conditions, and a weld metal having excellent mechanical performance is obtained. ing. However, in patent document 8, nothing is considered about suppression of a low temperature crack. According to the chemical composition of the flux cored wire described in Patent Document 8, it is considered that the amount of diffusible hydrogen in the weld metal, which is a low temperature crack generation factor, can not be reduced.
そこで本発明は、上述した問題点を解決するために案出されたものであり、溶接作業性に優れ、低温割れを抑制し、さらに、入熱が大きくても引張強さが５５０ＭＰａ以上の引張強さと適切な靭性とを有する溶接金属が得られるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is devised to solve the above-mentioned problems, and is excellent in welding workability, suppresses low temperature cracking, and has a tensile strength of 550 MPa or more even if the heat input is large. It is an object of the present invention to provide a flux cored wire for gas shielded arc welding, which can provide a weld metal having strength and appropriate toughness.
本発明の要旨は、以下の通りである。
（１）本発明の一態様に係るガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、鋼製外皮と、前記鋼製外皮に充填されたフラックスとを備え、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、合金成分としてＣ：０．０３〜０．１６０％、Ｓｉ：０．４０〜１．６０％、Ｍｎ：２．５０〜３．５０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｕ：０．０５〜０．５０％、Ｔｉ：０．０４〜０．３０％、及びＡｌ：０．２００％以下を含有し、さらに、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で、弗化物：Ｆ換算値の合計で０．１００％超０．３００％以下、Ｓｉ酸化物：ＳｉＯ２換算値で０．０１〜０．４０％、及びＮａ化合物及びＫ化合物：Ｎａ換算値及びＫ換算値の合計で０．０６０〜０．３５０％を含有し、残部が前記鋼製外皮、鉄粉、及び鉄合金粉のいずれか一種以上の形態としてのＦｅと不純物とからなる。
（２）上記（１）に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で、前記合金成分としてＮｉ：０％以上０．８０％未満、Ｍｏ：０〜０．７０％、Ｃｒ：０〜１．４０％、Ｂ：０〜０．０１００％、Ｍｇ：０〜０．５０％、及びＳｎ：０〜０．４０％からなる群から選択される一種以上をさらに含有してもよい。
（３）上記（１）又は（２）に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤでは、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で、Ｃａ化合物：Ｃａ換算値で０〜０．３００％であってもよい。
（４）上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤでは、前記鋼製外皮が、前記鋼製外皮の前記全質量に対する質量％で、前記合金成分としてＡｌ：０．００３〜０．２００％を含有してもよい。
（５）上記（１）〜（４）のいずれか一項に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で、Ｚｒ化合物：Ｚｒ換算値で０〜０．３０％をさらに含有してもよい。
（６）上記（１）〜（５）のいずれか一項に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤでは、前記鋼製外皮がシームレス形状であってもよい。
（７）上記（１）〜（６）のいずれか一項に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、前記鋼製外皮の外表面に送給潤滑剤をさらに備え、前記送給潤滑剤の、前記フラックス入りワイヤ１０ｋｇ当たりの量が０．２０〜１．００ｇであってもよい。
（８）本発明の別の態様に係る溶接継手の製造方法は、上記（１）〜（７）のいずれか一項に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを用いて鋼板をガスシールドアーク溶接する。
The gist of the present invention is as follows.
(1) A flux-cored wire for gas shielded arc welding according to an aspect of the present invention includes a steel shell and a flux filled in the steel shell, and the percentage by mass with respect to the total mass of the flux-cored wire is As an alloy component C: 0.03 to 0.160%, Si: 0.40 to 1.60%, Mn: 2.50 to 3.50%, P: 0.030% or less, S: 0.030% Hereinafter, Cu: 0.05 to 0.50%, Ti: 0.04 to 0.30%, and Al: 0.200% or less are further contained, and further, by mass% with respect to the total mass of the flux cored wire Fluoride: more than 0.100% and 0.300% or less in total of F converted value, Si oxide: 0.01 to 0.40% in SiO 2 converted value, Na compound and K compound: Na converted value and 0.060 to 0.350% in the total of K conversion value And the balance is composed of Fe and impurities in the form of any one or more of the steel shell, iron powder, and iron alloy powder.
(2) The flux cored wire for gas shielded arc welding as described in (1) above is Ni in an amount of 0% or more and less than 0.80% as the alloy component in mass% with respect to the total mass of the flux cored wire It is selected from the group consisting of 0 to 0.70%, Cr: 0 to 1.40%, B: 0 to 0.0100%, Mg: 0 to 0.50%, and Sn: 0 to 0.40%. It may further contain one or more.
(3) In the flux-cored wire for gas shielded arc welding according to the above (1) or (2), Ca compound: 0 to 0.300% in terms of Ca in terms of mass% with respect to the total mass of the flux-cored wire It may be
(4) In the flux-cored wire for gas shield arc welding according to any one of the above (1) to (3), the steel shell is the alloy in mass% with respect to the total mass of the steel shell. You may contain Al: 0.003-0.200% as a component.
(5) The flux-cored wire for gas shielded arc welding according to any one of the above (1) to (4), in mass% with respect to the total mass of the flux-cored wire, Zr compound: 0 in terms of Zr conversion value You may further contain -0.30%.
(6) In the flux cored wire for gas shielded arc welding according to any one of the above (1) to (5), the steel shell may have a seamless shape.
(7) The flux-cored wire for gas shielded arc welding according to any one of the above (1) to (6), further comprising a delivery lubricant on the outer surface of the steel sheath, the delivery lubricant The amount per 10 kg of the flux cored wire may be 0.20 to 1.00 g.
(8) A method of manufacturing a welded joint according to another aspect of the present invention is a method of manufacturing a steel plate by using a flux-cored wire for gas shield arc welding according to any one of the above (1) to (7) Weld.
上述した構成からなる本発明に係るガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤによれば、ビード外観・形状が優れ、スパッタ発生量が少なく、スラグ量が少なく溶接欠陥が防止できるなど溶接作業性が良好で、低温割れ防止のための予熱工程を軽減又は省略することができ、さらに、大入熱・高パス間温度の溶接施工条件においても溶接金属の引張強さ及び靭性を十分に確保し、高品質な溶接金属を得ることができる。 According to the flux cored wire for gas shielded arc welding of the present invention having the above-mentioned configuration, the welding appearance is excellent, such as excellent bead appearance and shape, small amount of spatter generation, small amount of slag and prevention of welding defects. , The preheating process for preventing low temperature cracking can be reduced or omitted, and furthermore, the tensile strength and toughness of the weld metal can be sufficiently secured even under welding conditions of high heat input and high interpass temperature, and high quality Weld metal can be obtained.
本発明者らは、ＣＯ２ガスのようなスパッタを生じさせやすいガスをシールドガスとして用いた場合でもスパッタ発生量を抑制可能であり、予熱を省略又は軽減した場合でも低温割れを抑制可能であり、且つ十分な機械特性を有する溶接金属を作製可能である溶接材料について鋭意検討した。その結果、以下の知見を得た。 The present inventors can suppress the spatter generation amount even when using a gas that easily causes spatter such as CO 2 gas as a shield gas, and can suppress low temperature cracking even when preheating is omitted or reduced. The present inventors diligently studied a weld material capable of producing a weld metal having sufficient mechanical properties. As a result, the following findings were obtained.
溶接金属の機械特性に関しては、Ｍｎ含有量を増加させることによって大入熱条件でも５５０ＭＰａ以上の強度を安価な成分系で得られることを知見した。具体的には、合金成分として含まれるＭｎの含有量を、溶接材料であるフラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で２．５０％以上３．５０％以下とすることで、２．０ｋＪ／ｍｍを越える大入熱条件の溶接においても５５０ＭＰａ以上の強度を確保し、靭性の低下を抑制することが可能であることを知見した。 With respect to the mechanical properties of the weld metal, it has been found that by increasing the Mn content, a strength of 550 MPa or more can be obtained with an inexpensive component system even under high heat input conditions. Specifically, the content of Mn contained as an alloy component is set to 2.50% or more and 3.50% or less by mass% with respect to the total mass of the flux cored wire which is a welding material, to be 2.0 kJ / mm. It has been found that it is possible to secure a strength of 550 MPa or more and to suppress a decrease in toughness even in welding at high heat input conditions exceeding.
低温割れ防止に関し、本発明者らは、フラックスに弗化物を含有させることが有効である旨を知見した。溶接時にＨＡＺに低温割れを生じさせる因子は、ＨＡＺの硬さ、継手拘束力、及び溶接金属中の拡散性水素量である。本発明者らは、フラックス中の弗化物が、低温割れを生じさせる因子の一つである溶接金属の拡散性水素量を減少させて、溶接金属の耐低温割れ性を顕著に向上させる働きを有することを知見した。この理由は明らかではないが、弗化物中のＦと水素（Ｈ）とが溶接中に結合して弗化水素（ＨＦ）となり、このＨＦが溶接金属外に放出されるからであると推測される。ただし、フラックス中の弗化物は、溶接時にスパッタ量を増大させる。 With regard to the prevention of low temperature cracking, the present inventors have found that it is effective to include fluoride in the flux. The factors that cause cold cracking in the HAZ during welding are the hardness of the HAZ, joint restraint, and the amount of diffusible hydrogen in the weld metal. The inventors of the present invention have the function of reducing the diffusible hydrogen content of the weld metal, which is one of the factors causing low temperature cracking, of fluoride in the flux to significantly improve the low temperature cracking resistance of the weld metal. We have found that it has. Although the reason for this is not clear, it is speculated that F in the fluoride and hydrogen (H) combine during welding to form hydrogen fluoride (HF), and this HF is released out of the weld metal. Ru. However, fluoride in the flux increases the amount of spatter at the time of welding.
溶接作業性の確保に関し、本発明者らは、上述の拡散性水素量の低減効果を確保できる範囲内で、スパッタ量増大因子である弗化物、酸化物、及び一部の合金元素の量を可能な限り低減することにより、スパッタ量を許容範囲内まで低減できることを知見した。溶接金属の機械特性に関し、本発明者らは、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔｉ等の元素を活用してＣの不足を補填し、且つ靱性を確保することが可能であることを知見した。 With regard to securing weldability, the present inventors have made the amount of fluoride, oxide, and some alloying elements, which are factors for increasing the amount of sputtering, within the range where the reduction effect of the amount of diffusible hydrogen can be secured. It has been found that the amount of sputtering can be reduced to an acceptable range by reducing it as much as possible. With regard to the mechanical properties of the weld metal, the present inventors have found that elements such as Mn, Si, and Ti can be used to compensate for the deficiency of C and secure toughness.
本発明の実施形態に係るガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、上述の本発明者らの知見に基づき、各成分組成それぞれの単独及び共存による相乗効果によりなし得たもので、以下にそれぞれの各成分組成の限定理由を述べる。なお、各成分組成の含有量は、特に断りが無い限り、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で表すものとし、その質量％に関する記載を単に％と記載して表すこととする。 The flux-cored wire for gas shielded arc welding according to an embodiment of the present invention is obtained based on the above-mentioned findings of the present inventors, and is obtained by the synergistic effect of each component composition alone and in combination. The reasons for limitation of each component composition are described. In addition, unless there is particular notice, content of each component composition shall be represented by mass% with respect to the total mass of a flux-cored wire, and suppose that the description regarding the mass% is described only as%.
本実施形態に係るフラックス入りワイヤは、鋼製外皮と、この鋼製外皮に充填されたフラックスとを備え、「フラックス入りワイヤの全質量」とは、鋼製外皮の質量とフラックスの質量との合計値である。以下に挙げる成分は、合金成分として（即ち、酸化物又は弗化物ではない状態として）フラックス入りワイヤに含まれる場合、鋼製外皮に含まれても、鋼製外皮の表面のめっきとして含まれても、金属粉又は合金粉としてフラックスに含まれても良い。一方、酸化物又は弗化物としてフラックス入りワイヤに含まれる成分は、フラックス中に含まれる。 The flux cored wire according to the present embodiment comprises a steel shell and a flux filled in the steel shell, and "the total mass of the flux cored wire" means the mass of the steel shell and the mass of the flux. It is a total value. The components listed below, when included in the flux cored wire as an alloy component (that is, in the state of not being an oxide or a fluoride), are included as plating on the surface of the steel sheath even if included in the steel sheath. Also, it may be contained in the flux as metal powder or alloy powder. On the other hand, the component contained in the flux cored wire as an oxide or fluoride is contained in the flux.
まず、フラックス入りワイヤの合金成分について説明する。以下に説明するＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂ、及びＭｇの含有量は、合金成分（即ち、酸化物、弗化物、又は炭酸塩の形態ではなく、単体金属または合金として存在する成分。Ｐ及びＳも、便宜上、合金成分に含まれるものとする）としてフラックス入りワイヤ中に存在するこれら元素の含有量を意味する。特に断りが無い限り、以下に説明する合金成分の数値範囲は、酸化物及び弗化物の形態でフラックス入りワイヤに含まれる元素の含有量を含まない。 First, the alloy component of the flux cored wire will be described. The contents of C, Si, Mn, P, S, Cu, Ni, Mo, Ti, Al, B, and Mg described below are the alloy components (ie, in the form of oxides, fluorides, or carbonates) (P and S are also included in the alloy components for convenience), meaning the contents of these elements present in the flux cored wire. Unless otherwise noted, the numerical ranges of the alloy components described below do not include the content of elements contained in the flux cored wire in the form of oxides and fluorides.
［Ｃ：０．０３０〜０．１６０％］
Ｃは、合金元素としてフラックス入りワイヤに含まれた場合、固溶強化により溶接金属の強度を向上させる。溶接金属の引張強さを５５０ＭＰａ以上とするためには、Ｃ含有量を０．０３０％以上とする必要がある。一方、Ｃ含有量が過剰であると、溶接金属の強度が過剰に高くなり、靭性が低下する。靭性の低下を防止するためにはフラックス入りワイヤのＣ含有量を０．１６０％以下に抑制する必要がある。従って、Ｃ含有量は０．０３〜０．１６０％とする。溶接金属の強度を高める必要がある場合、Ｃ含有量の下限値を０．０４０％、又は０．０５０％としてもよい。一方、靭性低下の防止を一層確実とする必要がある場合、Ｃ含有量の上限値を０．１５０％、又は０．１４０％としてもよい。
[C: 0.030 to 0.160%]
When C is contained in the flux cored wire as an alloy element, C improves the strength of the weld metal by solid solution strengthening. In order to set the tensile strength of the weld metal to 550 MPa or more, the C content needs to be 0.030% or more. On the other hand, if the C content is excessive, the strength of the weld metal becomes excessively high, and the toughness decreases. In order to prevent the decrease in toughness, it is necessary to suppress the C content of the flux cored wire to 0.160% or less. Therefore, the C content is set to 0.03 to 0.160%. If it is necessary to increase the strength of the weld metal, the lower limit value of the C content may be 0.040% or 0.050%. On the other hand, the upper limit value of the C content may be set to 0.150% or 0.140%, when it is necessary to make the prevention of the toughness decrease more reliable.
［Ｓｉ：０．４０〜１．６０％］
Ｓｉは、合金元素、酸化物、及び弗化物からなる群から選択される一種以上の態様でフラックス入りワイヤに含まれ、合金成分としてフラックス入りワイヤに含まれた場合、溶接金属の脱酸元素として働く。さらに合金元素としてのＳｉは、溶接金属に溶け込んで強度向上元素としても働く。合金成分としてのＳｉのうち脱酸元素として働いたものはＳｉＯ２等として溶接金属の外部に排出されるが、本実施形態に係るフラックス入りワイヤでは、さらに適量のＳｉを溶接金属に歩留まらせて、溶接金属の強度を確保する必要があるのである。
[Si: 0.40 to 1.60%]
Si is contained in the flux cored wire in one or more modes selected from the group consisting of alloying elements, oxides, and fluorides, and when it is contained in the flux cored wire as an alloy component, as a deoxidizing element of the weld metal work. Furthermore, Si as an alloying element dissolves in the weld metal and also works as a strength improving element. Of the Si as an alloy component, the one that functions as a deoxidizing element is discharged to the outside of the weld metal as SiO 2 etc. However, in the flux cored wire according to the present embodiment, an appropriate amount of Si is retained by the weld metal. It is necessary to secure the strength of the weld metal.
以上の事情に鑑みて、本実施形態に係るフラックス入りワイヤでは、Ｓｉ含有量が０．４０〜１．６０％の範囲内とされる。Ｓｉが０．４０％未満であると、溶接金属中の酸素量が増大し、さらに溶接金属の焼入れ性が不足するので、溶接金属の強度及び靭性が低下する。一方、Ｓｉが１．６０％を超えると、溶接金属の強度が過剰に高くなり、靭性が安定して得られない。Ｓｉ含有量の下限値を０．５０％、又は０．６０％としてもよい。Ｓｉ含有量の上限値を１．４０％、又は１．５０％としてもよい。 In view of the above circumstances, in the flux cored wire according to the present embodiment, the Si content is in the range of 0.40 to 1.60%. If the Si content is less than 0.40%, the amount of oxygen in the weld metal is increased, and the hardenability of the weld metal is insufficient, so the strength and toughness of the weld metal are reduced. On the other hand, when Si exceeds 1.60%, the strength of the weld metal becomes excessively high, and toughness can not be stably obtained. The lower limit value of the Si content may be 0.50% or 0.60%. The upper limit of the Si content may be 1.40% or 1.50%.
［Ｍｎ：２．５０〜３．５０％］
Ｍｎは、合金元素としてフラックス入りワイヤに含まれた場合、溶接金属の靭性確保及び強度向上に寄与する。Ｍｎ含有量が２．５０％未満であると、溶接金属の強度が不足する。特に入熱量が大きいときはＭｎの消耗による強度低下が起きやすくなる。一方、Ｍｎ含有量が３．５０％を超えると、スパッタが過剰になるとともに、スラグ巻込みの増加、及び溶接金属の靭性の低下が生じる。従って、Ｍｎ含有量は２．５０〜３．５０％とする。Ｍｎ含有量の下限値を２．６０％、又は２．７０％としてもよい。また、Ｍｎ含有量の上限値を３．３０％、又は３．４０％としてもよい。
[Mn: 2.50 to 3.50%]
Mn, when included in the flux cored wire as an alloy element, contributes to securing the toughness and improving the strength of the weld metal. If the Mn content is less than 2.50%, the strength of the weld metal is insufficient. In particular, when the amount of heat input is large, strength reduction due to consumption of Mn tends to occur. On the other hand, when the Mn content exceeds 3.50%, spatter becomes excessive, and increase in slag inclusion and decrease in toughness of the weld metal occur. Therefore, the Mn content is set to 2.50 to 3.50%. The lower limit value of the Mn content may be 2.60% or 2.70%. Further, the upper limit value of the Mn content may be 3.30% or 3.40%.
［Ｐ：０．０３０％以下］
［Ｓ：０．０３０％以下］
Ｐ及びＳは、溶接金属の靱性を損ね、溶接金属の割れ発生を助長する一方で、有利な効果を有しない。従って、本実施形態に係るフラックス入りワイヤはＰ及びＳを含む必要がなく、Ｐ及びＳの含有量の下限値は０％である。しかしながら、鋼製外皮及びフラックス中に不純物としてＰ及びＳが含まれる場合がある。Ｐ及びＳは可能な限り除去されるべきであるが、０．０３０％以下のＰ及び０．０３０％以下のＳの含有は許容される。Ｐ及びＳそれぞれの上限値を０．０２０％、又は０．０２５％としてもよい。
[P: 0.030% or less]
[S: 0.030% or less]
P and S impair the toughness of the weld metal and promote cracking of the weld metal while having no beneficial effect. Therefore, the flux cored wire according to the present embodiment does not need to contain P and S, and the lower limit value of the content of P and S is 0%. However, P and S may be contained as impurities in the steel shell and flux. P and S should be removed as much as possible, but the inclusion of less than 0.030% P and less than 0.030% S is acceptable. The upper limit value of each of P and S may be 0.020% or 0.025%.
［Ｃｕ：０．０５〜０．５０％］
Ｃｕは、合金元素としてフラックス入りワイヤに含まれた場合、析出強化作用を有し、溶接金属の変態温度を低下させることにより溶接金属の組織を微細化して、溶接金属の靭性を安定させる。Ｃｕ含有量が０．０５％未満であると、溶接金属の靭性が不足する。一方、Ｃｕ含有量が０．５０％を超えると、析出脆化が生じて溶接金属の靭性が低下し、また、高温割れが発生しやすくなる。従って、Ｃｕ含有量は０．０５〜０．５０％とする。Ｃｕ含有量の下限値を０．１０％、又は０．１５％としてもよい。また、Ｃｕ含有量の上限値を０．４０％、又は０．４５％としてもよい。
[Cu: 0.05 to 0.50%]
When Cu is contained in the flux cored wire as an alloying element, it has a precipitation strengthening action, and by reducing the transformation temperature of the weld metal, the structure of the weld metal is refined to stabilize the toughness of the weld metal. If the Cu content is less than 0.05%, the toughness of the weld metal is insufficient. On the other hand, when the Cu content exceeds 0.50%, precipitation embrittlement occurs to lower the toughness of the weld metal, and high temperature cracking tends to occur. Therefore, the Cu content is made 0.05 to 0.50%. The lower limit value of the Cu content may be 0.10% or 0.15%. Further, the upper limit value of the Cu content may be 0.40% or 0.45%.
［Ｔｉ：０．０４〜０．３０％］
Ｔｉは、合金元素としてフラックス入りワイヤに含まれた場合、脱酸剤として作用するとともに、溶接金属中にＴｉの微細酸化物を生成し、この微細酸化物が溶接金属の組織を微細化して溶接金属の靭性を一層向上させる。Ｔｉ含有量が０．０４％未満であると、溶接金属の靭性が不足する。一方、Ｔｉ含有量が０．３０％を超えると、溶接金属中の固溶Ｔｉが多くなり、溶接金属の靭性が不足する。また、Ｔｉが０．３０％を超えると溶接時に生成するスラグ量が増加してスラグ巻込み等の溶接欠陥が発生しやすくなる。従って、Ｔｉ含有量は０．０４〜０．３０％とする。Ｔｉ含有量の下限値を０．０８％、又は０．１２％としてもよい。また、Ｔｉ含有量の上限値を０．２５％、又は０．２７％としてもよい。
[Ti: 0.04 to 0.30%]
When Ti is contained in the flux cored wire as an alloying element, it acts as a deoxidizer and forms a fine oxide of Ti in the weld metal, and the fine oxide refines the structure of the weld metal to perform welding. Further improve the toughness of the metal. If the Ti content is less than 0.04%, the toughness of the weld metal is insufficient. On the other hand, when the Ti content exceeds 0.30%, the amount of solid solution Ti in the weld metal increases, and the toughness of the weld metal is insufficient. In addition, when Ti exceeds 0.30%, the amount of slag formed at the time of welding increases, and it becomes easy to generate welding defects such as slag inclusion. Therefore, the Ti content is set to 0.04 to 0.30%. The lower limit of the Ti content may be 0.08% or 0.12%. Further, the upper limit value of the Ti content may be 0.25% or 0.27%.
［Ｎｉ：０％以上０．８０％未満］
本実施形態に係るフラックス入りワイヤにおいてＮｉの含有は必須ではなく、従ってその含有量の下限値は０％である。しかしＮｉは、合金元素としてフラックス入りワイヤに含まれた場合、溶接金属の靱性を高める効果を有する。従って、Ｎｉ含有量の下限値を０．１５％、又は０．２０％としてもよい。一方、０．８０％以上のＮｉの含有は、コスト増大を招く。従って、Ｎｉ含有量は０．８０％未満とすることが好ましい。Ｎｉ含有量の上限値を０．６０％、又は０．７０％としてもよい。
[Ni: 0% or more and less than 0.80%]
In the flux cored wire according to the present embodiment, the content of Ni is not essential, so the lower limit of the content is 0%. However, Ni, when included in the flux cored wire as an alloying element, has the effect of enhancing the toughness of the weld metal. Therefore, the lower limit value of the Ni content may be 0.15% or 0.20%. On the other hand, the content of Ni of 0.80% or more causes cost increase. Therefore, the Ni content is preferably less than 0.80%. The upper limit value of the Ni content may be 0.60% or 0.70%.
［Ｍｏ：０〜０．７０％］
本実施形態に係るフラックス入りワイヤにおいてＭｏの含有は必須ではなく、従ってその含有量の下限値は０％である。しかしＭｏは、合金元素としてフラックス入りワイヤに含まれた場合、溶接金属の焼入れ性を高め、溶接金属の引張強さの確保に寄与する。従って、Ｍｏ含有量の下限値を０．０５％、又は０．１０％としてもよい。一方、０．５０％超のＭｏは、溶接金属を過剰に硬化させることにより、溶接金属の靱性を損なう場合がある。従って、Ｍｏ含有量の上限値は０．７０％とすることが好ましい。Ｍｏ含有量の上限値を０．５０％、又は０．６０％としてもよい。
[Mo: 0 to 0.70%]
In the flux cored wire according to the present embodiment, the content of Mo is not essential, so the lower limit of the content is 0%. However, Mo, when included in the flux cored wire as an alloying element, improves the hardenability of the weld metal and contributes to securing the tensile strength of the weld metal. Therefore, the lower limit of the Mo content may be 0.05% or 0.10%. On the other hand, Mo exceeding 0.50% may impair the toughness of the weld metal by excessively hardening the weld metal. Accordingly, the upper limit of the Mo content is preferably 0.70%. The upper limit of the Mo content may be 0.50% or 0.60%.
［Ｃｒ：０〜１．４０％］
本実施形態に係るフラックス入りワイヤにおいてＣｒの含有は必須ではなく、従ってその含有量の下限値は０％である。しかしＣｒは、合金元素としてフラックス入りワイヤに含まれた場合、溶接金属の焼入れ性を高め、溶接金属の引張強さの確保に寄与する。一方、Ｃｒ含有量が１．４０％を超えると、溶接金属の硬化が著しくなり靭性が低下する。従って、Ｃｒは０〜１．４０％とする。Ｃｒ含有量の下限値を０．０１％、又は０．０２％としてもよい。また、Ｃｒ含有量の上限値を１．２０％、又は１．３０％としてもよい。
[Cr: 0 to 1.40%]
In the flux cored wire according to the present embodiment, the content of Cr is not essential, so the lower limit of the content is 0%. However, when Cr is contained in the flux cored wire as an alloying element, it improves the hardenability of the weld metal and contributes to securing the tensile strength of the weld metal. On the other hand, if the Cr content exceeds 1.40%, hardening of the weld metal becomes remarkable and the toughness decreases. Therefore, Cr is set to 0 to 1.40%. The lower limit value of the Cr content may be 0.01% or 0.02%. In addition, the upper limit value of the Cr content may be 1.20% or 1.30%.
［Ｂ：０〜０．０１００％］
本実施形態に係るフラックス入りワイヤにおいてＢの含有は必須ではなく、従ってその含有量の下限値は０％である。しかしＢは、合金元素としてフラックス入りワイヤに含まれた場合、溶接金属の焼入れ性を高め、溶接金属の引張強さの確保に寄与する。従って、Ｂ含有量の下限値を０．００００９％、又は０．０００１３％としてもよい。一方、０．０１００％超のＢは、溶接金属を過剰に硬化させることにより、溶接金属の靱性を損なう場合がある。従って、Ｂ含有量の上限値は０．０１００％とすることが好ましい。Ｂ含有量の上限値を０．００６０％、又は０．００８０％としてもよい。
[B: 0 to 0.0100%]
The content of B is not essential in the flux cored wire according to the present embodiment, so the lower limit of the content is 0%. However, when B is contained in the flux cored wire as an alloying element, B improves the hardenability of the weld metal and contributes to securing the tensile strength of the weld metal. Therefore, the lower limit value of the B content may be 0.00009% or 0.00013%. On the other hand, B exceeding 0.0100% may impair the toughness of the weld metal by excessively hardening the weld metal. Therefore, the upper limit of the B content is preferably set to 0.0100%. The upper limit of the B content may be 0.0060% or 0.0080%.
［Ａｌ：０．２００％以下］
本実施形態に係るフラックス入りワイヤにおいてＡｌの含有は必須ではない。従ってその含有量の下限値は０％である。Ａｌ含有量が０．２００％を超えると、アークが不安定となり、スパッタ発生量が増加する。従って、Ａｌの含有量は０．２００％以下とする。ただし、極少量含まれるＡｌは、ビード形状を改善する効果を有するので、Ａｌ含有量の下限値を０．００４％、又は０．００６％としてもよい。なお、鋼製外皮の全質量に対する質量％で、鋼製外皮が０．００３〜０．１００％、又は０．００３〜０．２００％のＡｌを含む場合がある。鋼製外皮に含まれるＡｌはビード形状を改善する効果を有する。
[Al: 0.200% or less]
The content of Al is not essential in the flux cored wire according to the present embodiment. Therefore, the lower limit value of the content is 0%. When the Al content exceeds 0.200%, the arc becomes unstable and the spatter generation amount increases. Therefore, the content of Al is 0.200% or less. However, since Al contained in a very small amount has the effect of improving the bead shape, the lower limit value of the Al content may be 0.004% or 0.006%. The steel shell may contain 0.003 to 0.100%, or 0.003 to 0.200% of Al by mass% with respect to the total mass of the steel shell. Al contained in the steel shell has an effect of improving the bead shape.
［Ｍｇ：０〜０．５０％］
本実施形態に係るフラックス入りワイヤにおいてＭｇの含有は必須ではない。従ってＭｇの含有量の下限値は０％である。しかしＭｇは、合金元素としてフラックス入りワイヤに含まれる場合、脱酸効果を有し、これにより溶接金属の酸素量を低減して溶接金属の靱性を向上させるため、０．０６％以上含有させることが望ましい。従って、Ｍｇ含有量の下限値を０．０３％、又は０．０６％としてもよい。一方、Ｍｇ含有量が０．５０％を超えると、生成スラグ量が増加してスラグ巻込み等の溶接欠陥が発生しやすくなる。従って、Ｍｇ含有量の上限値を０．５０％とする。Ｍｇ含有量の上限値を０．２０％、又は０．３５％としてもよい。
[Mg: 0 to 0.50%]
The content of Mg is not essential in the flux cored wire according to the present embodiment. Therefore, the lower limit of the content of Mg is 0%. However, when Mg is contained in the flux cored wire as an alloy element, it has a deoxidizing effect, thereby reducing the oxygen content of the weld metal and improving the toughness of the weld metal, so that it should be contained 0.06% or more Is desirable. Therefore, the lower limit value of the Mg content may be 0.03% or 0.06%. On the other hand, when the Mg content exceeds 0.50%, the amount of generated slag increases and welding defects such as slag inclusion are likely to occur. Therefore, the upper limit value of the Mg content is set to 0.50%. The upper limit value of the Mg content may be 0.20% or 0.35%.
［Ｓｎ：０〜０．４０％］
本実施形態に係るフラックス入りワイヤにおいてＳｎの含有は必須ではなく、従ってその含有量の下限値は０％である。しかし、Ｓｎは溶接金属の耐食性を向上させる働きがあるので、Ｓｎ含有量の下限値を０．０７％としてもよい。一方、Ｓｎ含有量が０．４０％を超える場合、液体金属脆化割れが生じるおそれがある。従って、Ｓｎ含有量の上限値を０．４０％とする。Ｓｎ含有量の上限を０．３５％、又は０．３０％としてもよい。
[Sn: 0 to 0.40%]
The content of Sn is not essential in the flux cored wire according to the present embodiment, so the lower limit of the content is 0%. However, since Sn has the function of improving the corrosion resistance of the weld metal, the lower limit value of the Sn content may be set to 0.07%. On the other hand, when the Sn content exceeds 0.40%, liquid metal embrittlement cracking may occur. Therefore, the upper limit value of the Sn content is set to 0.40%. The upper limit of the Sn content may be 0.35% or 0.30%.
次に、フラックス入りワイヤの化合物成分について説明する。 Next, the compound component of the flux cored wire will be described.
［Ｓｉ酸化物：ＳｉＯ２換算値で０．０１〜０．４０％］
また、Ｓｉは、珪砂（ＳｉＯ２）、ジルコンサンド（ＺｒＳｉＯ４）、珪酸ソーダ（Ｎａ２ＳｉＯ３、及び珪酸カリウム（Ｋ２ＳｉＯ３）等のＳｉ酸化物としてフラックス入りワイヤのフラックスに含まれた場合、溶融スラグの粘性を高めてスラグ被包性を向上させてビード止端部のなじみを良好にし、ビード外観及び形状を良好にする働きを有する。
[Si oxide: 0.01 to 0.40% in SiO 2 conversion value]
In addition, Si was contained in the flux of the flux cored wire as Si oxide such as silica sand (SiO 2 ), zircon sand (ZrSiO 4 ), sodium silicate (Na 2 SiO 3 , and potassium silicate (K 2 SiO 3 ). In this case, it has the functions of increasing the viscosity of the molten slag to improve the slag encapsulation property, improving the conformity of the bead toe, and improving the bead appearance and shape.
以上の事情に鑑みて、本実施形態に係るフラックス入りワイヤでは、Ｓｉ酸化物の量がＳｉＯ２換算値で０．０１〜０．４０％の範囲内とされる。Ｓｉ酸化物の量がＳｉＯ２換算値で０．０１％未満であると、溶接ビードのビード止端部のなじみが悪くなり、ビード外観及びビード形状が悪くなる。Ｓｉ酸化物の量がＳｉＯ２換算値で０．４０％を超えると、溶接時に生成するスラグ量が増加してスラグ巻込み等の溶接欠陥が発生しやすくなる。Ｓｉ酸化物含有量の下限値をＳｉＯ２換算値で０．０２％、又は０．０５％としてもよい。Ｓｉ酸化物含有量の上限値をＳｉＯ２換算値で０．３５％、又は０．３０％としてもよい。 In view of the above circumstances, in the flux cored wire according to the present embodiment, the amount of Si oxide is in the range of 0.01 to 0.40% in terms of SiO 2 conversion value. If the amount of Si oxide is less than 0.01% in terms of SiO 2 , the conformability of the bead toe portion of the weld bead is deteriorated, and the bead appearance and the bead shape are deteriorated. When the amount of Si oxide exceeds 0.40% in terms of SiO 2 value, the amount of slag generated at the time of welding increases, and it becomes easy to generate welding defects such as slag inclusion. The lower limit value of the Si oxide content may be 0.02% or 0.05% in terms of SiO 2 conversion value. The upper limit value of the Si oxide content may be 0.35% or 0.30% in terms of SiO 2 conversion value.
なお、「フラックス入りワイヤ中のＳｉ酸化物のＳｉＯ２換算値」とは、フラックス入りワイヤ中のＳｉ酸化物に含まれるＳｉが全てＳｉＯ２であると見なした場合の、ＳｉＯ２のフラックス入りワイヤの全質量に対する質量％での含有量を意味する。フラックス入りワイヤ中のＳｉ酸化物のＳｉＯ２換算値は、フラックス入りワイヤに含まれるＳｉ酸化物を構成するＳｉの量を求め、これに２．１４（＝（２８．１＋１６．０×２）／２８．１、２８．１はＳｉの原子量であり、１６．０は酸素の原子量である）を乗じることにより得られる。 Note that "SiO 2 converted value of Si oxide in the flux-cored wire", in the case of Si contained in the Si oxide in the flux cored wire is considered that all of the SiO 2, the SiO 2 flux cored The content in mass% relative to the total mass of the wire is meant. The SiO 2 conversion value of the Si oxide in the flux cored wire determines the amount of Si constituting the Si oxide contained in the flux cored wire, and it is 2.14 (= (28.1 + 16.0 × 2) / 28.1 and 28.1 are atomic weights of Si, and 16.0 is an atomic weight of oxygen.
［Ｎａ化合物及びＫ化合物：Ｎａ換算値とＫ換算値との合計で０．０６０〜０．３５０％］
Ｎａ２Ｏ、及びＮａ２ＳｉＯ３等の酸化物としてフラックス入りワイヤに含有されたＮａ、並びにＫ２Ｏ、及びＫ２ＳｉＯ３等の酸化物としてフラックス入りワイヤに含有されたＫは、アークを安定化して、スパッタ量を抑制する働きを有する。また、Ｎａは後述するＮａＦ等の弗化物として、Ｋは後述するＫ２ＳｉＦ６等の弗化物として含まれた場合はアークを安定化する働きを持つ。また、Ｎａ弗化物及びＫ弗化物は拡散性水素量の低減にも寄与するが、これは後述されるＦの効果として理解される。Ｎａ化合物及びＫ化合物は、珪酸ソーダ及び珪酸カリウムからなる水ガラスの固質成分、Ｋ２ＳｉＯ３、Ｎａ２ＳｉＯ３、ＮａＦ、及びＫ２ＳｉＦ６等の粉末の形態で含有させることができる。
[Na compound and K compound: 0.060 to 0.350% in total of Na converted value and K converted value]
Na contained in the flux cored wire as oxides such as Na 2 O and Na 2 SiO 3 , and K contained in the flux cored wire as oxides such as K 2 O and K 2 SiO 3 are arcs. It has the function of stabilizing and suppressing the amount of sputtering. In addition, Na has a function of stabilizing the arc when it is contained as a fluoride such as NaF described later and K is contained as a fluoride such as K 2 SiF 6 described later. In addition, Na fluoride and K fluoride also contribute to the reduction of the amount of diffusible hydrogen, which is understood as the effect of F described later. The Na compound and the K compound can be contained in the form of a solid component of water glass composed of sodium silicate and potassium silicate, or in the form of powder such as K 2 SiO 3 , Na 2 SiO 3 , NaF, and K 2 SiF 6 .
以上の効果を得るために、本実施形態に係るフラックス入りワイヤにおいては、Ｎａ化合物及びＫ化合物の合計含有量（Ｎａ＋Ｋ）をＮａ換算値とＫ換算値との合計で０．０６０％以上とする必要がある。一方、Ｎａ換算値とＫ換算値との合計が０．３５０％を超える場合、アークが強くなりすぎてスパッタ量が増加する。また、Ｎａ換算値とＫ換算値との合計が０．３５０％を超える場合、ビード止端部のなじみが悪くなり、ビード外観及びビード形状が不良となる。さらに、Ｎａ換算値とＫ換算値との合計が０．３５０％を超える場合、生成スラグ量が多くなり、スラグ巻込み等の溶接欠陥が発生しやすくなる。従って、Ｎａ換算値とＫ換算値との合計値を０．３５０％とする。Ｎａ換算値及びＫ換算値の合計の下限値を０．０８０％、０．１００％、又は０．１２０％としてもよい。また、Ｎａ換算値及びＫ換算値の合計の上限値を０．２５０％、又は０．３００％としてもよい。 In order to obtain the above effects, in the flux cored wire according to the present embodiment, the total content (Na + K) of the Na compound and the K compound is set to 0.060% or more in total of the Na conversion value and the K conversion value. There is a need. On the other hand, if the sum of the Na conversion value and the K conversion value exceeds 0.350%, the arc becomes too strong and the amount of sputtering increases. Moreover, when the sum total of Na conversion value and K conversion value exceeds 0.350%, the familiarity of a bead toe part worsens, and bead appearance and bead shape become defect. Furthermore, when the sum of the Na conversion value and the K conversion value exceeds 0.350%, the amount of generated slag increases, and welding defects such as slag inclusion are likely to occur. Therefore, the total value of the Na converted value and the K converted value is 0.350%. The lower limit value of the sum of the Na conversion value and the K conversion value may be 0.080%, 0.100%, or 0.120%. Further, the upper limit value of the sum of the Na converted value and the K converted value may be set to 0.250% or 0.300%.
なお、「フラックス入りワイヤ中のＮａ化合物のＮａ換算値」とは、フラックス入りワイヤ中のＮａ化合物に含まれるＮａの、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％での含有量を意味し、「フラックス入りワイヤ中のＫ化合物のＫ換算値」とは、フラックス入りワイヤ中のＫ化合物に含まれるＫの、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％での含有量を意味する。後述する「フラックス入りワイヤ中の弗化物のＦ換算値」、「フラックス入りワイヤ中のＣａ化合物のＣａ換算値」、及び「フラックス入りワイヤ中の弗化物のＦ換算値」及び「フラックス入りワイヤ中のＺｒ化合物のＺｒ換算値」も、同様に、フラックス入りワイヤ中の弗化物に含まれるＦのフラックス入りワイヤの全質量に対する質量％での含有量、フラックス入りワイヤ中のＣａ化合物に含まれるＣａのフラックス入りワイヤの全質量に対する質量％での含有量、及びフラックス入りワイヤ中のＺｒ化合物に含まれるＺｒのフラックス入りワイヤの全質量に対する質量％での含有量を示す。 In addition, "the Na conversion value of the Na compound in the flux cored wire" means the content by mass% of Na contained in the Na compound in the flux cored wire with respect to the total mass of the flux cored wire, "flux The “K equivalent value of the K compound in the cored wire” means the content by mass of K contained in the K compound in the flux cored wire with respect to the total mass of the flux cored wire. "F converted value of fluoride in flux cored wire", "Ca converted value of Ca compound in flux cored wire", and "F converted value of fluoride in flux cored wire" described later and "in flux cored wire" Similarly, the content of F contained in the fluoride in the flux cored wire in terms of mass% with respect to the total mass of the flux cored wire, the Ca equivalent value of the Zr compound in the flux cored wire, Ca contained in the Ca compound in the flux cored wire The content in mass% with respect to the total mass of the flux cored wire, and the content in mass% with respect to the total mass of the flux cored wire of Zr contained in the Zr compound in the flux cored wire.
［弗化物：Ｆ換算値の合計で０．１００％超０．３００％以下］
Ｆは、ＣａＦ２、ＮａＦ、ＬｉＦ、ＭｇＦ２、Ｋ２ＳｉＦ６、Ｋ２ＺｒＦ６、Ｎａ３ＡｌＦ６、ＡｌＦ３等の弗化物としてフラックス入りワイヤに含有され、溶接金属の拡散性水素量を低減して低温割れを防止する効果を有する。Ｆ含有量が０．１０％以下である場合、低温割れを十分に抑制することができない。また、ＮａＦ、Ｎａ３ＡｌＦ６、ＡｌＦ３、Ｋ２ＳｉＦ６、及びＭｇＦ２等は、含有量が適切であれば、アーク安定剤としての働きも有する。一方、弗化物はスパッタを増大させる働きを有し、特にＦ含有量が０．３００％を超えると、アークが荒く不安定になり、スパッタ発生量が許容上限を超える。従って、Ｆ含有量は０．１００％超０．３００％以下とする。Ｆ含有量の下限値を０．１１０％、または０．１２０％としてもよい。Ｆ含有量の上限値を０．２５０％、または０．２７０％としてもよい。
[Fluoride: more than 0.100% and 0.300% or less in the total of F conversion value]
F is contained in the flux cored wire as a fluoride such as CaF 2 , NaF, LiF, MgF 2 , K 2 SiF 6 , K 2 ZrF 6, Na 3 AlF 6 , AlF 3 etc. It has the effect of reducing and preventing low temperature cracking. When the F content is 0.10% or less, low temperature cracking can not be sufficiently suppressed. In addition, NaF, Na 3 AlF 6 , AlF 3 , K 2 SiF 6 , MgF 2 and the like also function as an arc stabilizer if the content is appropriate. On the other hand, fluoride has the function of increasing spatter, and particularly when the F content exceeds 0.300%, the arc becomes rough and unstable, and the spatter generation amount exceeds the allowable upper limit. Therefore, the F content is made more than 0.100% and 0.300% or less. The lower limit value of the F content may be 0.110% or 0.120%. The upper limit of the F content may be 0.250% or 0.270%.
［Ｃａ化合物：好ましくはＣａ換算値で０〜０．３００％］
Ｃａは、上述のように弗化物、又はＣａ酸化物のようなＣａ化合物としてフラックス入りワイヤに含まれる場合がある。ただし、Ｃａ化合物はスパッタ量を特に増大させやすい化合物である。Ｃａ化合物がフラックス入りワイヤに含まれないことが好ましく、その含有量の下限値は、フラックスワイヤの全質量に対するＣａ換算値で０％である。但し、Ｃａ化合物が不純物としてフラックス中に混入する場合がある。不純物としてのＣａ化合物は、フラックスワイヤの全質量に対するＣａ換算値で約０．３００％まで含有を許容される。Ｃａ化合物の含有量の上限値をフラックスワイヤの全質量に対するＣａ換算値で０．２００％、又は０．１５０％としてもよい。
[Ca compound: preferably 0 to 0.300% in terms of Ca conversion value]
Ca may be contained in the flux cored wire as a fluoride or a Ca compound such as Ca oxide as described above. However, the Ca compound is a compound which is particularly likely to increase the amount of sputtering. It is preferable that the Ca compound is not contained in the flux cored wire, and the lower limit value of the content thereof is 0% in terms of Ca based on the total mass of the flux wire. However, a Ca compound may be mixed in the flux as an impurity. The Ca compound as an impurity can be contained up to about 0.300% in terms of Ca based on the total mass of the flux wire. The upper limit of the content of the Ca compound may be 0.200% or 0.150% in terms of Ca based on the total mass of the flux wire.
［Ｚｒ化合物：Ｚｒ換算値で０〜０．３０％］
本実施形態に係るフラックス入りワイヤにおいてＺｒ化合物の含有は必須ではない。従ってＺｒ化合物の含有量の下限値は０％である。しかし、Ｚｒ化合物は、フラックス入りワイヤに含まれる場合、脱酸効果を有しておりこれにより溶接金属の酸素量を低減させる。また、Ｚｒ化合物にはビード止端部の形状を改善する効果がある。このため、０．０６％以上のＺｒ化合物を含有させても良い。一方、Ｚｒ化合物の含有量が０．３０％を超えると、生成スラグ量が増加してスラグ巻込み等の溶接欠陥が発生しやすくなる。従って、Ｚｒ化合物の含有量の上限値は０．３０％とされる。Ｚｒ化合物の含有量の上限値を０．２０％、又は０．２５％としてもよい。Ｚｒ化合物は、ＺｒＳｉＯ４やＫ２ＺｒＦ６などとして含有される。なお、ＺｒＳｉＯ４はＺｒの酸化物であり、且つＳｉの酸化物でもあるが、ＺｒＳｉＯ４がフラックス入りワイヤに含まれる場合、ＺｒＳｉＯ４の含有量は、Ｚｒ化合物の含有量（Ｚｒ換算値）、及びＳｉ酸化物の含有量（ＳｉＯ２換算値）のいずれにも算入するものとする。同様に、Ｋ２ＺｒＦ６がフラックス入りワイヤに含まれる場合、Ｋ２ＺｒＦ６の含有量は、Ｚｒ化合物の含有量（Ｚｒ換算値）、及び弗化物の含有量（Ｆ換算値）のいずれにも算入するものとする。
[Zr compound: 0 to 0.30% in terms of Zr value]
The content of the Zr compound is not essential in the flux cored wire according to the present embodiment. Therefore, the lower limit of the content of the Zr compound is 0%. However, the Zr compound, when included in the flux cored wire, has a deoxidizing effect, thereby reducing the oxygen content of the weld metal. The Zr compound also has the effect of improving the shape of the bead toe. Therefore, a Zr compound of 0.06% or more may be contained. On the other hand, when the content of the Zr compound exceeds 0.30%, the amount of generated slag increases and welding defects such as inclusion of slag are easily generated. Therefore, the upper limit of the content of the Zr compound is 0.30%. The upper limit of the content of the Zr compound may be 0.20% or 0.25%. The Zr compound is contained as ZrSiO 4 or K 2 ZrF 6 or the like. Although ZrSiO 4 is an oxide of Zr and is also an oxide of Si, when ZrSiO 4 is contained in a flux cored wire, the content of ZrSiO 4 is the content of the Zr compound (Zr conversion value), And it shall be included in any of the content (SiO 2 equivalent value) of Si oxide. Similarly, when K 2 ZrF 6 is contained in the flux cored wire, the content of K 2 ZrF 6 is either the content of Zr compound (in terms of Zr) or the content of fluoride (in terms of F). It shall be included.
［残部：Ｆｅ及び不純物］
本実施形態に係るガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの成分の残部は、Ｆｅ及び不純物である。Ｆｅは、鋼製外皮、充填率調整用の鉄粉、及び合金元素量制御用の鉄合金粉からなる群から選択されるいずれか一種以上の形態としてフラックス入りワイヤに含まれることとなる。鉄粉の種類は特に限定されないが、溶接金属の酸素量の増加を抑制するためにアトマイズ鉄粉が望ましい。不純物とは、本実施形態に係るフラックス入りワイヤを工業的に製造する際に、原料、又は製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本実施形態に係るフラックス入りワイヤに悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。例えば不純物として鋼製外皮の製鋼時に含有されうるＡｌは、上述されたように溶接金属中に非金属介在物を形成して靭性を低下させるので少ない方が好ましいが、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で０．２００％以下であれば許容される。Ｐ及びＳは、上述されたように溶接金属の靭性を低下させるが、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で０．０３０％以下であれば許容される。Ｎは、固溶Ｎとして溶接金属に含まれた場合に溶接金属の靭性を損なうが、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で０．０１％以下であれば許容される。
[The rest: Fe and impurities]
The remainder of the components of the flux cored wire for gas shielded arc welding according to this embodiment is Fe and impurities. Fe is contained in the flux cored wire as one or more forms selected from the group consisting of steel shells, iron powders for adjusting the filling rate, and iron alloy powders for controlling the amount of alloy elements. Although the type of iron powder is not particularly limited, atomized iron powder is desirable in order to suppress an increase in the oxygen content of the weld metal. Impurities are components that are mixed in due to various factors of the raw material or the manufacturing process when industrially manufacturing the flux cored wire according to the present embodiment, and adversely affect the flux cored wire according to the present embodiment. It means something that is acceptable without. For example, Al, which can be contained as an impurity during steel making of steel shell, is preferably as small as possible because it forms non-metallic inclusions in the weld metal and lowers the toughness as described above. It is acceptable if it is 0.200% or less by mass%. P and S lower the toughness of the weld metal as described above, but it is acceptable if it is not more than 0.030% by mass with respect to the total mass of the flux cored wire. N impairs the toughness of the weld metal when it is contained in the weld metal as solid solution N, but it is acceptable if it is 0.01% or less by mass% with respect to the total mass of the flux cored wire.
本実施形態に係るフラックス入りワイヤにおいて、フラックス充填率（フラックス入りワイヤの全質量に対するフラックスの全質量の割合）は特に限定しないが、生産性の観点から８〜２０％とするのが好ましい。 In the flux cored wire according to the present embodiment, the flux filling rate (the ratio of the total mass of the flux to the total mass of the flux cored wire) is not particularly limited, but is preferably 8 to 20% from the viewpoint of productivity.
本実施形態に係るフラックス入りワイヤは、鋼製外皮をパイプ状に成型し、その内部にフラックスを充填し、次いで鋼製外皮の継ぎ目を溶接するか又はかしめることにより得られる。従って、フラックス入りワイヤの種類としては、成形した鋼製外皮の合わせ目を溶接して得られる鋼製外皮に継目の無い形状（いわゆるシームレス形状）であるフラックス入りワイヤと、鋼製外皮に合わせ目の溶接を行わないままとした鋼製外皮に継目を有するフラックス入りワイヤとに大別できる。 The flux cored wire according to the present embodiment is obtained by forming a steel sheath into a pipe shape, filling the inside with a flux, and then welding or caulking a joint of the steel sheath. Therefore, as a type of flux cored wire, a flux cored wire having a seamless shape (so-called seamless shape) on a steel outer skin obtained by welding a joint of a formed steel outer skin, and a steel outer skin The steel shell which is left unwelded is roughly classified into a flux-cored wire having a seam.
本実施形態に係るフラックス入りにおいては、何れの断面構造のワイヤをも採用することができる。しかし、鋼製外皮に継目を有するワイヤは低温割れを生じさせやすい。継ぎ目からフラックス入りワイヤ中に水分が侵入し、この水分が水素源となって溶接金属の拡散性水素量を増大させる場合があるからである。一方、鋼製外皮に継目が無いワイヤは、ワイヤ中の全水素量を低減することを目的とした熱処理が可能であり、また製造後のフラックスの吸湿が無いため、溶接金属の拡散性水素量を低減し、耐低温割れ性の向上を図ることができるので、一層好ましい。 In the fluxing according to the present embodiment, a wire of any cross-sectional structure can be adopted. However, a wire having a seam in a steel shell is susceptible to low temperature cracking. This is because water may infiltrate into the flux cored wire from the joint and this water may serve as a hydrogen source to increase the amount of diffusible hydrogen of the weld metal. On the other hand, a seamless steel wire can be heat treated to reduce the total amount of hydrogen in the wire, and there is no moisture absorption of the flux after production, so the amount of diffusible hydrogen of the weld metal can be reduced. It is more preferable because the low temperature cracking resistance can be improved and the low temperature cracking resistance can be improved.
本実施形態に係るフラックス入りワイヤは、鋼製外皮の外表面に送給潤滑剤をさらに備えてもよい。フラックス入りワイヤの表面の送給潤滑剤は、特に半自動溶接の場合にフラックス入りワイヤの送給性を良好にして、アークが安定でスパッタの発生量を少なくするとともに、溶接欠陥の発生を防止する。送給潤滑剤の塗布量は特に限定されないが、例えばワイヤ１０ｋｇあたり０．２０〜１．００ｇとすることが好ましい。フラックス入りワイヤの表面の送給潤滑剤の量がワイヤ１０ｋｇ当たり０．２０ｇ未満であると、ワイヤ送給性が不良となりアークが不安定でスパッタ発生量が多くなる場合がある。また、この場合、スラグ巻込み欠陥が生じやすくなる場合がある。一方、フラックス入りワイヤ表面の送給潤滑剤がワイヤ１０ｋｇ当たり１．００ｇを超えると、送給ローラ部でフラックス入りワイヤがスリップして、アークが不安定となってスパッタ発生量が多くなる場合がある。また、この場合、溶接金属の拡散性水素量が多くなって低温割れが生じやすくなる場合がある。 The flux cored wire according to the present embodiment may further include a feeding lubricant on the outer surface of the steel sheath. The feed lubricant on the surface of the flux cored wire improves the flux feedability of the flux cored wire particularly in the case of semi-automatic welding, stabilizes the arc and reduces the generation of spatter, and prevents the occurrence of welding defects. . Although the application amount of the feed lubricant is not particularly limited, for example, 0.20 to 1.00 g per 10 kg of wire is preferable. If the amount of feed lubricant on the surface of the flux cored wire is less than 0.20 g per 10 kg of wire, the wire feedability may be poor, the arc may be unstable, and the spatter generation amount may increase. In addition, in this case, a slag inclusion defect may easily occur. On the other hand, if the feed lubricant on the surface of the flux cored wire exceeds 1.00 g per 10 kg of wire, the flux cored wire slips at the feed roller portion and the arc becomes unstable, which may increase the spatter generation amount. is there. Further, in this case, the amount of diffusible hydrogen of the weld metal may be increased to easily cause low temperature cracking.
送給潤滑剤は、動植物油、鉱物油あるいは合成油の何れでもよい。動植物油としてはパーム油、菜種油、ひまし油、豚油、牛油、魚油等を、鉱物油としてはマシン油、タービン油、スピンドル油等を用いることができる。合成油としては炭化水素系、エステル系、ポリグリコール系、ポリフェノール系、シリコーン系、フロロカーボン系を用いることができる。さらに、油脂またはエステルの１種以上の基油に硫黄を含有する硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンの１種または２種以上である硫黄含有の潤滑油を用いることもできる。なお、上述したフラックス入りワイヤの成分規定は、フラックス入りワイヤの鋼製外皮及びフラックスに関するものであり、送給潤滑剤の成分は含まない。送給潤滑剤の塗布量はフラックス入りワイヤの質量に対して非常に小さいので、フラックス入りワイヤの成分を規定するにあたり、送給潤滑剤は実質的な影響を有しない。 The feed lubricant may be any of animal and vegetable oils, mineral oils or synthetic oils. As animal and vegetable oils, palm oil, rapeseed oil, castor oil, pig oil, cow oil, fish oil and the like can be used, and as mineral oil, machine oil, turbine oil, spindle oil and the like can be used. As the synthetic oil, hydrocarbon type, ester type, polyglycol type, polyphenol type, silicone type, fluorocarbon type can be used. Furthermore, it is also possible to use a sulfurized oil or fat containing sulfur in one or more base oils of oils or fats or esters, and a sulfur-containing lubricating oil which is one or more of sulfurized esters, sulfurized fatty acids or sulfurized olefins. The above-mentioned component definition of the flux cored wire relates to the steel sheath of the flux cored wire and the flux, and does not include the component of the feeding lubricant. Since the amount of delivery lubricant applied is very small relative to the mass of the flux cored wire, the delivery lubricant has no substantial effect in defining the composition of the flux cored wire.
次に、本実施形態に係る溶接継手の製造方法について説明する。本実施形態に係る溶接継手の製造方法は、上述された本実施形態に係るフラックス入りワイヤを用いてガスシールドアーク溶接することを特徴とする。本実施形態に係る溶接継手の製造方法は、溶接作業性が良好であり、低温割れ防止のための予熱工程を軽減又は省略することができ、溶接金属の強度及び靭性を十分に確保することができる。 Next, a method of manufacturing a welded joint according to the present embodiment will be described. The method of manufacturing a weld joint according to the present embodiment is characterized in that gas shielded arc welding is performed using the flux cored wire according to the present embodiment described above. The method for manufacturing a welded joint according to the present embodiment has good welding workability, can reduce or omit the preheating step for preventing low temperature cracking, and sufficiently secure the strength and toughness of the weld metal. it can.
本実施形態に係る溶接継手の製造方法において、溶接条件は特に限定されず、通常の範囲内から適宜選択可能である。例えば、シールドガス種は特に限定されずＡｒとＣＯ２との混合ガスでも効果はあるが、安価な１００％ＣＯ２ガスとした場合、特に従来技術に対する顕著な効果を奏する。スパッタ量を許容範囲内に抑制しながら、溶接コストを削減することができるからである。また、溶接継手の母材は特に限定されないが、引張強さが５５０ＭＰａ級以上の鋼材である場合、特に従来技術に対する顕著な効果を奏する。本実施形態に係る溶接継手の製造方法は、従来の方法よりも効果的に低温割れを抑制することができるからである。 In the method of manufacturing a welded joint according to the present embodiment, the welding conditions are not particularly limited, and can be appropriately selected from the ordinary range. For example, the kind of shield gas is not particularly limited, and a mixed gas of Ar and CO 2 is effective, but the inexpensive 100% CO 2 gas has a remarkable effect particularly on the prior art. This is because the welding cost can be reduced while suppressing the amount of sputtering within the allowable range. Further, the base material of the welded joint is not particularly limited, but when the steel is a steel material having a tensile strength of 550 MPa grade or more, a remarkable effect to the prior art can be particularly exerted. It is because the manufacturing method of the weld joint concerning this embodiment can control a low temperature crack more effectively than the conventional method.
以下、本発明の効果を実施例により具体的に説明する。 Hereinafter, the effects of the present invention will be specifically described by way of examples.
低炭素鋼又は極低炭素鋼（Ｃ :０．００１〜０．０８％）を鋼製外皮として使用し、鋼製外皮を成形する工程でＵ字型に成形した後、鋼製外皮の合わせ目を溶接した継目が無いワイヤ（シームレスワイヤ）を造管して伸線し、表に示す各種成分のフラックス入りワイヤを試作した。鋼製外皮のＡｌ含有量は、鋼製外皮の全質量に対する質量％で０．２００％以下であった。鋼製外皮の外表面には、フラックス入りワイヤ１０ｋｇ当たりの量が０．２０〜０．６０ｇとなるように送給潤滑剤を塗布した。フラックスには、充填率調整のために鉄粉（アトマイズ鉄粉）を適宜添加した。ワイヤ径は１．２ｍｍとした。また、フラックスを含まない中実のソリッドワイヤも、本発明の効果を確認するために作成し、評価した。ソリッドワイヤは、所定の化学成分を有する原材料を伸線及び焼鈍することによって得られた。 A low carbon steel or a very low carbon steel (C: 0.001 to 0.08%) is used as a steel shell, and after being formed into a U-shape in the process of forming the steel shell, the seams of the steel shell A seamless wire (seamless wire) welded was welded and drawn to make a flux-cored wire of various components shown in the table. The Al content of the steel shell was 0.200% or less by mass% with respect to the total mass of the steel shell. The feed lubricant was applied to the outer surface of the steel shell so that the amount per 10 kg of the flux-cored wire was 0.20 to 0.60 g. Iron powder (atomized iron powder) was appropriately added to the flux in order to adjust the filling rate. The wire diameter was 1.2 mm. Moreover, a solid solid wire containing no flux was also prepared and evaluated to confirm the effect of the present invention. A solid wire was obtained by drawing and annealing a raw material having a predetermined chemical composition.
表に記載の「Ｆ換算値」は、溶接材料に含まれる弗化物のＦ換算値であり、「ＳｉＯ２」は、溶接材料に含まれるＳｉ酸化物のＳｉＯ２換算値であり、「Ｎａ＋Ｋ」は、溶接材料に含まれるＮａ化合物のＮａ換算値と、Ｋ化合物のＫ換算値との合計値であり、「Ｃａ」は、溶接材料に含まれるＣａ化合物のＣａ換算値であり、「Ｚｒ」は、溶接材料に含まれるＺｒ化合物のＺｒ換算値である。なお、上述の項目のうち２以上に該当する物質の含有量は、その物質が属する項目それぞれの値に算入した。例えば、Ｚｒ化合物及びＳｉ酸化物の何れにも該当するＺｒＳｉＯ４の含有量は、Ｚｒ化合物のＺｒ換算値にもＳｉ酸化物のＳｉＯ２換算値にも算入した。本発明で規定される範囲から外れる数値、又は本発明の合否基準に満たない値には下線を付した。また、化学成分や化合物などの含有量に係る表中の空欄は、その化学成分や化合物などが意図的に添加されていないことを意味する。 The “F converted value” described in the table is the F converted value of the fluoride contained in the welding material, “SiO 2 ” is the SiO 2 converted value of the Si oxide contained in the welding material, “Na + K” Is the total value of the Na converted value of the Na compound contained in the welding material and the K converted value of the K compound, "Ca" is the Ca converted value of the Ca compound contained in the welding material, "Zr" Is a Zr conversion value of the Zr compound contained in the welding material. In addition, content of the substance applicable to 2 or more of the above-mentioned items was included in the value of each item to which the substance belongs. For example, the content of ZrSiO 4 , which corresponds to any of the Zr compound and the Si oxide, is included in the Zr conversion value of the Zr compound as well as the SiO 2 conversion value of the Si oxide. Numerical values outside the scope defined by the present invention or values below the acceptance criteria of the present invention are underlined. Moreover, the blank in the table | surface which concerns on content of a chemical component, a compound, etc. means that the chemical component, a compound, etc. are not added intentionally.
表に示す試作した溶接材料（フラックス入りワイヤ及びソリッドワイヤ）を用いて、溶接作業性、スパッタ発生量の測定、溶接欠陥の有無及び溶接金属性能の調査を行った。 Using the prototype welding materials (flux cored wire and solid wire) shown in the table, measurement of welding workability, spatter generation amount, presence of welding defects, and investigation of weld metal performance were conducted.
溶接金属性能は、表に示す溶着金属試験条件に従った溶接を実施することにより実施した。なお、溶接時のワイヤ送給は６ｍ長さのコンジットケーブルを用いた。各項目の具体的な評価方法は以下の通りである。
引張強さは、ＪＩＳ Ｚ３１１１に準じて製造した溶着金属からＡ０号引張試験片を採取し、これに引張試験を行うことによって測定した。５５０ＭＰａ以上の引張強さを有する溶着金属が得られる溶接材料を、引張強さに関して合格と判定した。
溶接金属の靱性は、上述の手順で得られた溶着金属部から衝撃試験片を採取し、−５℃でシャルピー衝撃試験を行うことによって評価した。３回のシャルピー衝撃試験を行い、全ての試験において吸収エネルギーが６０Ｊ以上であり、且つ３回の試験結果の平均値が８０Ｊ以上である溶接金属が得られる溶接材料を、低温靱性に関して合格と判定した。
Weld metal performance was performed by performing welding according to the weld metal test conditions shown in the table. In addition, the wire feeding at the time of welding used the conduit cable of 6 m length. The specific evaluation method of each item is as follows.
The tensile strength was measured by collecting a tensile test specimen of No. A0 from a deposited metal manufactured according to JIS Z3111 and performing a tensile test on this. The welding material from which the deposited metal having a tensile strength of 550 MPa or more was obtained was determined to pass as to tensile strength.
The toughness of the weld metal was evaluated by collecting impact test pieces from the deposited metal portion obtained by the above-described procedure and performing a Charpy impact test at -5 ° C. Three Charpy impact tests were conducted, and weld materials from which a weld metal having an absorbed energy of 60 J or more in all tests and an average value of three test results of 80 J or more was obtained as acceptable for low temperature toughness did.
耐低温割れ性を評価するための耐割れ性の試験は、引張強さが７８０ＭＰａ級の板厚８０ｍｍの鋼板を用いて、ＪＩＳ Ｚ３１５８に準拠して表に示す溶接割れ試験条件でｙ形溶接割れ試験を実施した。試験温度は５度、予熱はなしで、溶接後４８時間経過した試験体について、表面割れ及び断面割れ（５断面）で低温割れの割れ発生有無を調査した。 The crack resistance test for evaluating the low temperature cracking resistance was performed using a steel plate having a thickness of 80 mm and having a tensile strength of 780 MPa class, under the conditions of weld cracking test shown in the table in accordance with JIS Z3158. The test was conducted. The test temperature was 5 ° C., without preheating, and for a test body which had been passed for 48 hours after welding, occurrence of cracking of low temperature cracking was investigated as surface cracking and cross sectional cracking (5 cross sections).
さらに、スパッタの発生量及びスラグ状態の評価は、銅製の捕集箱を用いて、表に示すスラグ、スパッタ試験条件でビードオンプレート溶接を３０秒×５回繰り返し行うことにより実施した。１分間当たりのスパッタ発生量において粒径１ｍｍ以上が０．４０ｇ以下となる溶接材料を、スパッタ抑制能に関して良好と判断した。また、溶接部において、不適切な量のスラグ等に起因したスラグ巻込みやスラグ剥離不良、又はアーク不安定等のその他の溶接作業性不良を生じさせた溶接材料を、スラグ等に関して不合格と判定し「ビード」列にその旨を記載した。 Furthermore, evaluation of the generation amount of spatter and the state of slag was carried out by repeatedly performing bead on plate welding for 30 seconds x 5 times under the conditions of slag and spatter shown in the table using a copper collection box. A welding material having a particle diameter of 1 mm or more but not more than 0.40 g in the amount of spatter generated per minute was judged to be good with respect to the ability to suppress sputtering. In addition, welding materials that cause slag inclusions and slag detachment defects due to an inappropriate amount of slag etc. or other weldability defects such as arc instability etc. It judged and indicated that in the "bead" column.
本発明の範囲内である発明例Ａ１〜Ａ１９は、溶接作業性（ビード形状及びスパッタ量）に優れ、低温割れを抑制し、さらに、適正な引張強さ及び靭性を有する溶接金属が得られた。一方、本発明の範囲外である比較例Ｂ１〜Ｂ１７については、評価項目の１つ以上に関し不合格となり、総合評価が不合格と判定された。 Invention Examples A1 to A19 within the scope of the present invention were excellent in welding workability (bead shape and spatter amount), suppressed low temperature cracking, and obtained a weld metal having appropriate tensile strength and toughness. . On the other hand, with regard to Comparative Examples B1 to B17 which are out of the scope of the present invention, one or more of the evaluation items failed, and the comprehensive evaluation was determined to be a failure.
Claims (8)
前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、合金成分として
Ｃ：０．０３０〜０．１６０％、
Ｓｉ：０．４０〜１．６０％、
Ｍｎ：２．５０〜３．５０％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｃｕ：０．０５〜０．５０％、
Ｔｉ：０．０４〜０．３０％、及び
Ａｌ：０．２００％以下を含有し、
さらに、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で、
弗化物：Ｆ換算値の合計で０．１００％超０．３００％以下、
Ｓｉ酸化物：ＳｉＯ２換算値で０．０１〜０．４０％、及び
Ｎａ化合物及びＫ化合物：Ｎａ換算値及びＫ換算値の合計で０．０６０〜０．３５０％
を含有し、
残部が前記鋼製外皮、鉄粉、及び鉄合金粉のいずれか一種以上の形態としてのＦｅと不純物とからなる
ことを特徴するガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。 A flux cored wire for gas shielded arc welding, comprising: a steel shell; and a flux filled in the steel shell,
C: 0.030 to 0.160% as an alloy component in mass% with respect to the total mass of the flux cored wire
Si: 0.40 to 1.60%,
Mn: 2.50 to 3.50%,
P: 0.030% or less,
S: 0.030% or less,
Cu: 0.05 to 0.50%,
Ti: 0.04 to 0.30%, and Al: not more than 0.200%,
Furthermore, in% by mass with respect to the total mass of the flux-cored wire,
Fluoride: more than 0.100% and 0.300% or less in total of F conversion value,
Si oxide: 0.01 to 0.40% in terms of SiO 2 conversion value, and Na compound and K compound: 0.060 to 0.350% in terms of sum of Na conversion value and K conversion value
Contains
A flux cored wire for gas shielded arc welding, characterized in that the remaining portion is composed of Fe and impurities in the form of any one or more of the steel shell, iron powder, and iron alloy powder.
Ｎｉ：０％以上０．８０％未満、
Ｍｏ：０〜０．７０％、
Ｃｒ：０〜１．４０％、
Ｂ：０〜０．０１００％、
Ｍｇ：０〜０．５０％、及び
Ｓｎ：０〜０．４０％
からなる群から選択される一種以上をさらに含有する
ことを特徴とする請求項１に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。 Ni: 0% or more and less than 0.80% as the alloy component in mass% with respect to the total mass of the flux cored wire
Mo: 0 to 0.70%,
Cr: 0 to 1.40%,
B: 0 to 0.0100%,
Mg: 0 to 0.50%, and Sn: 0 to 0.40%
The flux cored wire for gas shielded arc welding according to claim 1, further comprising one or more selected from the group consisting of
Ｃａ化合物：Ｃａ換算値で０〜０．３００％
であることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。 % By mass relative to the total mass of the flux cored wire,
Ca compound: 0 to 0.300% in terms of Ca
The flux cored wire for gas shielded arc welding according to claim 1 or 2, characterized in that
Ａｌ：０．００３〜０．２００％を含有する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。 4. The steel shell according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it contains Al: 0.003 to 0.200% as the alloy component by mass% with respect to the total mass of the steel shell. A flux-cored wire for gas shielded arc welding as described in Item.
Ｚｒ化合物：Ｚｒ換算値で０〜０．３０％
をさらに含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。 % By mass relative to the total mass of the flux cored wire,
Zr compound: 0 to 0.30% in terms of Zr
The flux-cored wire for gas shielded arc welding according to any one of claims 1 to 4, further comprising
前記送給潤滑剤の、前記フラックス入りワイヤ１０ｋｇ当たりの量が０．２０〜１．００ｇである
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。 The outer surface of the steel shell is further provided with a feeding lubricant,
The flux-containing gas-shielded arc welding according to any one of claims 1 to 6, wherein an amount of the feed lubricant per 10 kg of the flux-cored wire is 0.20 to 1.00 g. Wire.
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