JP2021058921A - Material for welding, weld metal and welding method for electroslag - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶接用材料、溶接金属及びエレクトロスラグ溶接方法に関する。 The present invention relates to welding materials, welding metals and electroslag welding methods.
一般的に、建築物及び造船等の分野においては、構造物の大型化に伴って板厚が増大する傾向にある。これらの構造物は、従来、高能率なエレクトロガスアーク溶接による立向溶接が用いられているが、エレクトロガスアーク溶接は、溶接作業者にとってアーク放射熱、ヒューム及びスパッタの発生等による作業環境上の問題があるとともに、板厚の増大に伴って、シールドが劣化するという問題点もある。 Generally, in the fields of buildings and shipbuilding, the plate thickness tends to increase as the size of the structure increases. Conventionally, vertical welding by highly efficient electrogas arc welding has been used for these structures, but electrogas arc welding has problems in the working environment due to arc radiant heat, fume, spatter, etc. for the welder. At the same time, there is also a problem that the shield deteriorates as the plate thickness increases.
これに対して、溶融スラグのジュール熱を熱源とするエレクトロスラグ溶接は、露出したアークではなく、溶融スラグ内で熱が発生してワイヤ及び母材を溶融するため、アーク放射熱が発生せず、またヒューム及びスパッタの発生も少なく、良好な作業環境が得られる溶接方法である。また、エレクトロスラグ溶接は、溶融スラグで溶接金属を大気から遮蔽するためシールドガスが不要であり、板厚が大きくなってもシールド効果が劣化することがないため、板厚に関係なく、大気に存在する窒素などの溶融金属内への侵入を効果的に防止することができる。 On the other hand, in electroslag welding using Joule heat of molten slag as a heat source, heat is generated in the molten slag instead of an exposed arc to melt the wire and base metal, so arc radiant heat is not generated. In addition, it is a welding method that can obtain a good working environment with less generation of fume and spatter. In addition, electroslag welding does not require a shield gas because it shields the weld metal from the atmosphere with molten slag, and the shielding effect does not deteriorate even if the plate thickness increases, so it can be used in the atmosphere regardless of the plate thickness. It is possible to effectively prevent the invasion of existing molten metal such as nitrogen into the molten metal.
近年、大型建築物の建築部材及び溶接部（溶接金属）の靱性の向上が要求されており、建築用鉄骨等に対して使用されるエレクトロスラグ溶接について、多くの提案がなされている。例えば、特許文献１には、板厚が４０ｍｍ以上である４９０乃至７４０ＭＰａ級の高張力鋼板の溶接により得られる溶接継手であって、溶接入熱が４００ｋＪ／ｃｍ以上１０００ｋＪ／ｃｍ以下の大入熱エレクトロスラグ溶接において、溶接線方向で良好な靱性が得られる溶接継手が開示されている。 In recent years, it has been required to improve the toughness of building members and welded parts (welded metals) of large buildings, and many proposals have been made for electroslag welding used for building steel frames and the like. For example, Patent Document 1 describes a welded joint obtained by welding a high-strength steel plate of 490 to 740 MPa class having a plate thickness of 40 mm or more, and has a large heat input of 400 kJ / cm or more and 1000 kJ / cm or less. In electroslag welding, a welded joint that can obtain good toughness in the direction of the weld line is disclosed.
しかしながら、上記特許文献１に記載のエレクトロスラグ溶接継手は、建築物用鉄骨分野を対象としたものであり、室温では十分な靱性を得られるが、造船等の分野での使用が想定されておらず、例えば−２０℃以下の低温環境下においては、更なる溶接金属の靱性の向上が要求されている。 However, the electroslag welded joint described in Patent Document 1 is intended for the field of steel frames for buildings, and although sufficient toughness can be obtained at room temperature, it is expected to be used in fields such as shipbuilding. However, for example, in a low temperature environment of −20 ° C. or lower, further improvement in toughness of the weld metal is required.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、優れた低温靱性を有する溶接金属を得ることができる溶接用材料、上記溶接用材料を使用した溶接により得られる溶接金属及びエレクトロスラグ溶接方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is a welding material capable of obtaining a welding metal having excellent low temperature toughness, a welding metal obtained by welding using the above welding material, and electroslag welding. The purpose is to provide a method.
本発明の溶接用材料は、エレクトロスラグ溶接に用いられる溶接用材料であって、
エレクトロスラグ溶接用ワイヤは、
ワイヤ全質量あたり、
Ｆｅ：９４質量％以上、
Ｃ：０．０１質量％以上０．０５質量％以下、
Ｓｉ：０．０５質量％以上０．４０質量％以下、
Ｍｎ：１．０質量％以上１．８質量％以下、
Ｍｏ：０．１質量％以上０．８質量％以下、
Ｔｉ：０．０１質量％以上０．０８質量％未満を含有し、
Ａｌ：０．０６質量％未満（０質量％を含む）、
Ｂ：０．００７０質量％未満（０質量％を含む）、
Ｃｕ：１．５質量％未満（０質量％を含む）に規制されており、
溶融フラックスは、
フラックス全質量あたり、
Ｃａ化合物のＣａ換算値：１０質量％以上４５質量％以下、
Ｆ化合物のＦ換算値：０質量％以上２５質量％以下、
Ａｌ２Ｏ３：１０質量％以上５０質量％以下を含有し、
ＳｉＯ２：３５質量％以下（０質量％を含む）、
Ｂ２Ｏ３：１．０質量％以下（０質量％を含む）に規制されており、
前記エレクトロスラグ溶接用ワイヤと前記溶融フラックスとを組み合わせて用いることを特徴とする。
The welding material of the present invention is a welding material used for electroslag welding.
Wires for electroslag welding
Per total wire mass
Fe: 94% by mass or more,
C: 0.01% by mass or more and 0.05% by mass or less,
Si: 0.05% by mass or more and 0.40% by mass or less,
Mn: 1.0% by mass or more and 1.8% by mass or less,
Mo: 0.1% by mass or more and 0.8% by mass or less,
Ti: Contains 0.01% by mass or more and less than 0.08% by mass,
Al: Less than 0.06% by mass (including 0% by mass),
B: Less than 0.0070% by mass (including 0% by mass),
Cu: It is regulated to less than 1.5% by mass (including 0% by mass).
The molten flux is
Per total mass of flux
Ca conversion value of Ca compound: 10% by mass or more and 45% by mass or less,
F conversion value of F compound: 0% by mass or more and 25% by mass or less,
Al 2 O 3 : Contains 10% by mass or more and 50% by mass or less,
SiO 2 : 35% by mass or less (including 0% by mass),
B 2 O 3 : It is regulated to 1.0% by mass or less (including 0% by mass).
It is characterized in that the electroslag welding wire and the molten flux are used in combination.
上記溶接用材料における溶融フラックスは、フラックス全質量あたり、ＭｎＯ：１０質量％未満（０質量％を含む）に規制されていることが好ましい。 The molten flux in the welding material is preferably regulated to less than 10% by mass (including 0% by mass) of MnO: per total mass of the flux.
また、本発明の溶接金属は、上記に記載の溶接用材料を使用したエレクトロスラグ溶接により得られる溶接金属であって、
溶接金属全質量あたり、
Ｃ：０．０３質量％以上０．０８質量％以下、
Ｓｉ：０．１０質量％以上０．４０質量％以下、
Ｍｎ：１．０質量％以上１．７質量％以下、
Ｍｏ：０．１質量％以上０．８質量％以下、
Ｔｉ：０．００１質量％以上０．０４０質量％未満、を含有し、
Ａｌ：０．０１９質量％未満（０質量％を含まない）、
Ｂ：０．００４５質量％未満（０質量％を含まない）、
Ｏ：０．０３００質量％未満（０質量％を含む）、
Ｃｕ：１．４５質量％未満（０質量％を含む）に規制されているとともに、
残部がＦｅ及び不可避的不純物であることを特徴とする。
Further, the welding metal of the present invention is a welding metal obtained by electroslag welding using the welding material described above.
Per total mass of weld metal
C: 0.03% by mass or more and 0.08% by mass or less,
Si: 0.10% by mass or more and 0.40% by mass or less,
Mn: 1.0% by mass or more and 1.7% by mass or less,
Mo: 0.1% by mass or more and 0.8% by mass or less,
Ti: 0.001% by mass or more and less than 0.040% by mass,
Al: Less than 0.019% by mass (not including 0% by mass),
B: Less than 0.0045% by mass (not including 0% by mass),
O: Less than 0.0300% by mass (including 0% by mass),
Cu: It is regulated to less than 1.45% by mass (including 0% by mass), and
The balance is Fe and unavoidable impurities.
さらに、本発明のエレクトロスラグ溶接方法は、上記溶接用材料を使用して溶接することを特徴とする。 Further, the electroslag welding method of the present invention is characterized in that welding is performed using the above welding material.
本発明によれば、例えば造船等の分野に好適であり、優れた低温靱性を有する溶接金属を得ることができる溶接用材料、上記溶接用材料を使用した溶接により得られる溶接金属及びエレクトロスラグ溶接方法を提供することができる。 According to the present invention, a welding material suitable for a field such as shipbuilding and capable of obtaining a welding metal having excellent low temperature toughness, a welding metal obtained by welding using the above welding material, and electroslag welding. A method can be provided.
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変更して実施することができる。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail. The present invention is not limited to the embodiments described below, and can be arbitrarily modified and implemented without departing from the gist of the present invention.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、溶接金属の酸素量を低減させるとともに、溶接金属中の介在物種類と含有量を最適化させることで、低温靱性に優れた溶接金属を得ることができることを見出した。 As a result of diligent research to solve the above problems, the present inventors have excellent low temperature toughness by reducing the oxygen content of the weld metal and optimizing the type and content of inclusions in the weld metal. We have found that weld metal can be obtained.
具体的には、溶融フラックス成分を制御して溶接金属中の酸素量を可能な限り低減するとともに、溶接金属中の酸素量に対して最適な含有量となるように、ワイヤ中のＡｌ、Ｔｉ及びＢ等の元素の各含有量を制御することにより、例えば−２０℃以下の低温環境下においても使用することができる低温靱性が優れた溶接金属を得ることができる。すなわち、成分を所定の範囲に制御した溶融フラックスとエレクトロスラグ溶接用ワイヤとを組み合わせた溶接用材料をエレクトロスラグ溶接に用いることによって、低温靱性の優れた溶接金属を得ることが可能である。 Specifically, Al and Ti in the wire are controlled so that the amount of oxygen in the weld metal is reduced as much as possible by controlling the molten flux component and the content is optimal with respect to the amount of oxygen in the weld metal. By controlling the content of each element such as B and B, it is possible to obtain a weld metal having excellent low temperature toughness that can be used even in a low temperature environment of, for example, −20 ° C. or lower. That is, it is possible to obtain a weld metal having excellent low temperature toughness by using a welding material in which a molten flux whose components are controlled within a predetermined range and an electroslag welding wire are combined for electroslag welding.
以下、本実施形態に係る溶接用材料に含まれるエレクトロスラグ溶接用ワイヤ及び溶融フラックス中の各成分について、その成分添加理由及び含有量の限定理由を詳細に説明する。上述の通り、本実施形態の溶接用材料は、ワイヤ成分と溶融フラックス成分の両方を適切に制御することにより、優れた低温靱性を有する溶接金属を得ることができる。 Hereinafter, the reasons for adding the components and the reasons for limiting the contents of each component in the electroslag welding wire and the molten flux contained in the welding material according to the present embodiment will be described in detail. As described above, in the welding material of the present embodiment, a weld metal having excellent low temperature toughness can be obtained by appropriately controlling both the wire component and the molten flux component.
［１．エレクトロスラグ溶接用ワイヤ］
まず、本実施形態に係るエレクトロスラグ溶接用ワイヤについて説明する。このエレクトロスラグ溶接用ワイヤは、ソリッドワイヤ又はフラックス入りワイヤである。本実施形態では、フラックス入りワイヤを用いることが好ましい。また、本実施形態に係るワイヤは、メタル系のフラックス入りワイヤである。
[1. Wire for electroslag welding]
First, the electroslag welding wire according to the present embodiment will be described. This electroslag welding wire is a solid wire or a flux-cored wire. In this embodiment, it is preferable to use a flux-cored wire. Further, the wire according to the present embodiment is a metal-based flux-cored wire.
本実施形態に係るエレクトロスラグ溶接用ワイヤは、
ワイヤ全質量あたり、
Ｆｅ：９４質量％以上、
Ｃ：０．０１質量％以上０．０５質量％以下、
Ｓｉ：０．０５質量％以上０．４０質量％以下、
Ｍｎ：１．０質量％以上１．８質量％以下、
Ｍｏ：０．１質量％以上０．８質量％以下、
Ｔｉ：０．０１質量％以上０．０８質量％未満を含有し、
Ａｌ：０．０６質量％未満（０質量％を含む）、
Ｂ：０．００７０質量％未満（０質量％を含む）、
Ｃｕ：１．５質量％未満（０質量％を含む）に規制されている。
The wire for electroslag welding according to this embodiment is
Per total wire mass
Fe: 94% by mass or more,
C: 0.01% by mass or more and 0.05% by mass or less,
Si: 0.05% by mass or more and 0.40% by mass or less,
Mn: 1.0% by mass or more and 1.8% by mass or less,
Mo: 0.1% by mass or more and 0.8% by mass or less,
Ti: Contains 0.01% by mass or more and less than 0.08% by mass,
Al: Less than 0.06% by mass (including 0% by mass),
B: Less than 0.0070% by mass (including 0% by mass),
Cu: It is regulated to less than 1.5% by mass (including 0% by mass).
＜Ｃ：０．０１質量％以上０．０５質量％以下＞
Ｃは、Ｆｅとともに固溶体又は化合物を形成して、溶接金属の強度確保に寄与する元素である。
ワイヤ中のＣ含有量が０．０１質量％未満では、上記作用を有効に発揮させることができないため、ワイヤ全質量あたりのＣ含有量は０．０１質量％以上とし、好ましくは０．０２質量％以上とする。
一方、ワイヤ中のＣ含有量が０．０５質量％を超えると、化合物粒子数の増加を招き、ＦｅとＣとの化合物粒子がシャルピー試験時のボイド形成の起点として作用するため、溶接金属の低温靱性が低下することから、ワイヤ全質量あたりのＣ含有量は０．０５質量％以下とし、好ましくは０．０４５質量％以下とする。
<C: 0.01% by mass or more and 0.05% by mass or less>
C is an element that forms a solid solution or a compound together with Fe and contributes to ensuring the strength of the weld metal.
If the C content in the wire is less than 0.01% by mass, the above action cannot be effectively exerted. Therefore, the C content per total weight of the wire is 0.01% by mass or more, preferably 0.02% by mass. % Or more.
On the other hand, if the C content in the wire exceeds 0.05% by mass, the number of compound particles increases, and the compound particles of Fe and C act as the starting point of void formation during the Charpy test. Since the low temperature toughness is lowered, the C content per total weight of the wire is set to 0.05% by mass or less, preferably 0.045% by mass or less.
＜Ｓｉ：０．０５質量％以上０．４０質量％以下＞
Ｓｉは、脱酸元素であるため、ワイヤから溶接金属中にＳｉを添加することにより、溶接金属中の酸素濃度を低下させ、低温靱性を向上させる元素である。
ワイヤ中のＳｉ含有量が０．０５質量％未満では、上記作用を有効に発揮させることができないため、ワイヤ全質量あたりのＳｉ含有量は０．０５質量％以上とし、好ましくは０．１０質量％以上とする。
一方、ワイヤ中のＳｉ含有量が０．４０質量％を超えると、溶接金属の強度が過大となり、低温靱性が低下することから、ワイヤ全質量あたりのＳｉ含有量は０．４０質量％以下とし、好ましくは０．３０質量％以下とする。
<Si: 0.05% by mass or more and 0.40% by mass or less>
Since Si is a deoxidizing element, it is an element that reduces the oxygen concentration in the weld metal and improves low temperature toughness by adding Si from the wire to the weld metal.
If the Si content in the wire is less than 0.05% by mass, the above action cannot be effectively exerted. Therefore, the Si content per total weight of the wire is 0.05% by mass or more, preferably 0.10% by mass. % Or more.
On the other hand, if the Si content in the wire exceeds 0.40% by mass, the strength of the weld metal becomes excessive and the low temperature toughness decreases. Therefore, the Si content per total mass of the wire is set to 0.40% by mass or less. , Preferably 0.30% by mass or less.
＜Ｍｎ：１．０質量％以上１．８質量％以下＞
Ｍｎは、Ｆｅとの固溶強化により溶接金属の強度確保に寄与する元素である。
ワイヤ中のＭｎ含有量が１．０質量％未満では、上記作用を有効に発揮させることができないため、ワイヤ全質量あたりのＭｎ含有量は１．０質量％以上とし、好ましくは１．１質量％以上とする。
一方、ワイヤ中のＭｎ含有量が１．８質量％を超えると、溶接金属の強度が過大となり、低温靱性が低下することから、ワイヤ全質量あたりのＭｎ含有量は１．８質量％以下とし、好ましくは１．７質量％以下とする。
<Mn: 1.0% by mass or more and 1.8% by mass or less>
Mn is an element that contributes to ensuring the strength of the weld metal by strengthening the solid solution with Fe.
If the Mn content in the wire is less than 1.0% by mass, the above action cannot be effectively exerted. Therefore, the Mn content per total weight of the wire is 1.0% by mass or more, preferably 1.1% by mass. % Or more.
On the other hand, if the Mn content in the wire exceeds 1.8% by mass, the strength of the weld metal becomes excessive and the low temperature toughness decreases. Therefore, the Mn content per total mass of the wire is set to 1.8% by mass or less. , Preferably 1.7% by mass or less.
＜Ｍｏ：０．１質量％以上０．８質量％以下＞
Ｍｏは、Ｆｅとの固溶強化により溶接金属の強度確保に寄与する元素である。
ワイヤ中のＭｏ含有量が０．１質量％未満では、上記作用を有効に発揮させることができないため、ワイヤ全質量あたりのＭｎ含有量は０．１質量％以上とし、好ましくは０．２質量％以上とする。
一方、ワイヤ中のＭｏ含有量が０．８質量％を超えると、溶接金属の強度が過大となり、低温靱性が低下することから、ワイヤ全質量あたりのＭｏ含有量は０．８質量％以下とし、好ましくは０．７質量％以下とする。
<Mo: 0.1% by mass or more and 0.8% by mass or less>
Mo is an element that contributes to ensuring the strength of the weld metal by strengthening the solid solution with Fe.
If the Mo content in the wire is less than 0.1% by mass, the above action cannot be effectively exerted. Therefore, the Mn content per total weight of the wire is 0.1% by mass or more, preferably 0.2% by mass. % Or more.
On the other hand, if the Mo content in the wire exceeds 0.8% by mass, the strength of the weld metal becomes excessive and the low temperature toughness decreases. Therefore, the Mo content per total mass of the wire is set to 0.8% by mass or less. , Preferably 0.7% by mass or less.
＜Ｔｉ：０．０１質量％以上０．０８質量％未満＞
Ｔｉは、Ｔｉ酸化物としてアシキュラーフェライトを生成する核となり、溶接金属中に粗大な粒界フェライトが生成されることを防止するために必要な元素である。
ワイヤ中のＴｉ含有量が０．０１質量％未満では、Ｔｉ酸化物の生成が不十分となり、溶接金属の靱性を向上させる効果を得ることができないため、ワイヤ全質量あたりのＴｉ含有量は０．０１質量％以上とし、好ましくは０．０１５質量％以上とし、より好ましくは０．０２０質量％以上とする。
一方、ワイヤ中のＴｉ含有量が０．０８質量％以上であると、溶接金属中のＴｉ析出物が多くなりすぎて、かえって溶接金属の靱性が低下することから、ワイヤ全質量あたりのＴｉ含有量は０．０８質量％未満とし、好ましくは０．０７５質量％未満とし、より好ましくは０．０７０質量％未満とする。
<Ti: 0.01% by mass or more and less than 0.08% by mass>
Ti is a core that produces acicular ferrite as a Ti oxide, and is an element necessary to prevent the formation of coarse grain boundary ferrite in the weld metal.
If the Ti content in the wire is less than 0.01% by mass, the formation of Ti oxide is insufficient and the effect of improving the toughness of the weld metal cannot be obtained. Therefore, the Ti content per total mass of the wire is 0. It is 0.01% by mass or more, preferably 0.015% by mass or more, and more preferably 0.020% by mass or more.
On the other hand, if the Ti content in the wire is 0.08% by mass or more, the amount of Ti precipitates in the weld metal becomes too large, and the toughness of the weld metal is rather lowered. The amount is less than 0.08% by mass, preferably less than 0.075% by mass, and more preferably less than 0.070% by mass.
＜Ａｌ：０．０６質量％未満（０質量％を含む）＞
Ａｌは、脱酸元素であるため、溶接金属中にＡｌを含有させることにより、溶接金属中の酸素濃度を低下させて、溶接金属の低温靱性を向上させる元素である。また、Ａｌは、本実施形態に係るワイヤにおいては任意成分である。
ただし、上述の通り、溶接金属中の酸素量をより一層低減させることを目的として、脱酸元素であるワイヤ中のＡｌを過剰に添加した場合には、溶接金属の金属組織に粗大な介在物が形成され、かえって溶接金属の靱性が低下することから、任意成分としてワイヤ中にＡｌを含有させる場合には、ワイヤ全質量あたりのＡｌ含有量は０．０６質量％未満とし、好ましくは０．０５５質量％未満とし、より好ましくは０．０５０質量％未満とする。
<Al: Less than 0.06% by mass (including 0% by mass)>
Since Al is a deoxidizing element, by containing Al in the welding metal, the oxygen concentration in the welding metal is lowered and the low temperature toughness of the welding metal is improved. Further, Al is an optional component in the wire according to the present embodiment.
However, as described above, when Al in the wire, which is a deoxidizing element, is excessively added for the purpose of further reducing the amount of oxygen in the weld metal, coarse inclusions are added to the metal structure of the weld metal. When Al is contained in the wire as an optional component, the Al content per total weight of the wire is less than 0.06% by mass, preferably 0. It is less than 055% by mass, more preferably less than 0.050% by mass.
＜Ｂ：０．００７０質量％未満（０質量％を含む）＞
Ｂは、溶接金属の焼入れ性を向上させる元素であり、初析フェライトの成長の抑制により、靱性を向上させる元素であり、特に、溶接金属中のＯ含有量が約０．０３５０質量％の場合、効果が著しい。ただし、溶接金属中のＯ含有量が０．０３００質量％以下、金属組織が十分に微細化された場合、Ｂ含有量が靱性に及ぼす影響が小さい。そのため、Ｂは、本実施形態に係るワイヤにおいては任意成分である。
ただし、溶接金属の靱性の向上を目的として、ワイヤ中のＢを過剰に添加した場合には、溶接金属の焼入れ性が過剰となるため、島状マルテンサイトの生成により、かえって溶接金属の靱性が劣化することから、任意成分としてワイヤ中にＢを含有させる場合には、ワイヤ全質量あたりのＢ含有量は０．００７０質量％未満とし、好ましくは０．００６５質量％未満とし、より好ましくは０．００６０質量％未満とする。
<B: Less than 0.0070% by mass (including 0% by mass)>
B is an element that improves the hardenability of the weld metal, and is an element that improves the toughness by suppressing the growth of proeutectoid ferrite, especially when the O content in the weld metal is about 0.0350% by mass. , The effect is remarkable. However, when the O content in the weld metal is 0.0300% by mass or less and the metal structure is sufficiently miniaturized, the influence of the B content on the toughness is small. Therefore, B is an optional component in the wire according to the present embodiment.
However, if B in the wire is excessively added for the purpose of improving the toughness of the weld metal, the hardenability of the weld metal becomes excessive. Since it deteriorates, when B is contained in the wire as an optional component, the B content per total weight of the wire is less than 0.0070% by mass, preferably less than 0.0065% by mass, and more preferably 0. .0060 The weight shall be less than%.
＜Ｃｕ：１．５質量％未満（０質量％を含む）＞
Ｃｕは、強度調整に用いられる元素である。
ただし、ワイヤ中のＣｕ含有量を１．５質量％以上含有すると、強度の面で劣化することがあるため、ワイヤ全質量あたりのＣｕ含有量は１．５質量％未満とし、好ましくは１．０質量％未満とし、より好ましくは０．５質量％未満とする。
<Cu: less than 1.5% by mass (including 0% by mass)>
Cu is an element used for strength adjustment.
However, if the Cu content in the wire is 1.5% by mass or more, the strength may be deteriorated. Therefore, the Cu content per total mass of the wire is set to less than 1.5% by mass, preferably 1. It is less than 0% by mass, more preferably less than 0.5% by mass.
＜Ｆｅ：９４質量％以上＞
Ｆｅは、本実施形態に係るエレクトロスラグ溶接用ワイヤの主成分である。溶着量や、他の成分組成の関係から、ワイヤ全質量あたりのＦｅ含有量は９４質量％以上であり、９５質量％以上であることが好ましく、９７質量％以上であることがより好ましい。Ｆｅは、９９質量％以下であることが実際的である。
ここで、本実施形態に係るエレクトロスラグ溶接用ワイヤは、前述のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂ、Ｃｕ及びＦｅを合計で、９６質量％以上含有する。この合計は、９８質量％以上であることが好ましい。
<Fe: 94% by mass or more>
Fe is the main component of the electroslag welding wire according to the present embodiment. From the relationship of the amount of welding and other component compositions, the Fe content per total weight of the wire is 94% by mass or more, preferably 95% by mass or more, and more preferably 97% by mass or more. It is practical that Fe is 99% by mass or less.
Here, the electroslag welding wire according to the present embodiment contains 96% by mass or more of the above-mentioned C, Si, Mn, Mo, Ti, Al, B, Cu and Fe in total. This total is preferably 98% by mass or more.
＜残部＞
本実施形態に係るエレクトロスラグ溶接用ワイヤの残部は、本実施形態の効果を逸脱しない範囲で、４質量％以下の他の成分を含むことができる。その他に残部として不可避的不純物が含まれる。不可避的不純物としては、Ｐ、Ｓ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｏ及びＮ等が挙げられる。例えば、Ｐ、Ｓは０．０５質量％以下、Ｖ、Ｎｂは０．１０質量％以下、Ｓｎ、Ｚｒは０．０１０質量％以下、Ｎは０．０１０質量％以下で含有できる。また、ＣｒやＮｉは、強度を調整するための元素として、例えば１．５質量％以下で含有することができる。
<Remaining>
The remainder of the electroslag welding wire according to the present embodiment may contain other components of 4% by mass or less without departing from the effect of the present embodiment. In addition, unavoidable impurities are included as the balance. Examples of unavoidable impurities include P, S, Ni, Cr, V, Nb, Sn, Zr, O and N and the like. For example, P and S can be contained in an amount of 0.05% by mass or less, V and Nb can be contained in an amount of 0.10% by mass or less, Sn and Zr can be contained in an amount of 0.010% by mass or less, and N can be contained in an amount of 0.010% by mass or less. Further, Cr and Ni can be contained, for example, in an amount of 1.5% by mass or less as an element for adjusting the strength.
＜ワイヤの製造方法＞
なお、上述した本実施形態に係るワイヤは、含有される成分の含有量が上記の範囲内であれば、製造方法等について特に限定されるものではなく、公知の方法により製造することができる。
<Wire manufacturing method>
The wire according to the present embodiment described above is not particularly limited in terms of manufacturing method or the like as long as the content of the contained components is within the above range, and can be manufactured by a known method.
［２．溶融フラックス］
次に、本実施形態に係る溶融フラックスについて説明する。エレクトロスラグ溶接では、溶融スラグを熱源とする溶接であるため、溶融フラックスが使用される。
[2. Flux]
Next, the molten flux according to this embodiment will be described. In electroslag welding, molten flux is used because the welding uses molten slag as a heat source.
本実施形態に係る溶融フラックスは、
フラックス全質量あたり、
Ｃａ化合物のＣａ換算値：１０質量％以上４５質量％以下、
Ｆ化合物のＦ換算値：０質量％以上２５質量％以下、
Ａｌ２Ｏ３：１０質量％以上５０質量％以下を含有し、
ＳｉＯ２：３５質量％以下（０質量％を含む）、
Ｂ２Ｏ３：１．０質量％以下（０質量％を含む）に規制されている。
The molten flux according to this embodiment is
Per total mass of flux
Ca conversion value of Ca compound: 10% by mass or more and 45% by mass or less,
F conversion value of F compound: 0% by mass or more and 25% by mass or less,
Al 2 O 3 : Contains 10% by mass or more and 50% by mass or less,
SiO 2 : 35% by mass or less (including 0% by mass),
B 2 O 3 : It is regulated to 1.0% by mass or less (including 0% by mass).
＜Ｃａ化合物のＣａ換算値：１０質量％以上４５質量％以下＞
溶融フラックス中に含まれるＣａは塩基性成分であり、溶融スラグの粘性及び融点を調節するために有効な成分である。また、Ｃａは溶接金属の酸素量を低減させる効果が高い成分でもある。溶融フラックス中におけるＣａは、ＣａＦ２及びＣａＯ等のＣａ化合物として添加されるため、本実施形態では溶融フラックス中のＣａ化合物をＣａに換算した値として規定する。
溶融フラックス中のＣａ化合物のＣａ換算値が１０質量％未満では、上記作用を有効に発揮させることができないため、溶融フラックス全質量あたりのＣａ化合物のＣａ換算値は１０質量％以上とし、好ましくは１２質量％以上とし、より好ましくは１５質量％以上とする。
一方、溶融フラックス中のＣａ化合物のＣａ換算値が４５質量％を超えると、アンダーカット及びスラグ巻き込みが発生することから、溶融フラックス全質量あたりのＣａ化合物のＣａ換算値は４５質量％以下とし、好ましくは４３質量％以下とし、より好ましくは４０質量％以下とする。
<Ca conversion value of Ca compound: 10% by mass or more and 45% by mass or less>
Ca contained in the molten flux is a basic component and is an effective component for adjusting the viscosity and melting point of the molten slag. Ca is also a component having a high effect of reducing the amount of oxygen in the weld metal. Since Ca in the molten flux is added as a Ca compound such as CaF 2 and CaO, in this embodiment, the Ca compound in the molten flux is defined as a value converted into Ca.
If the Ca conversion value of the Ca compound in the molten flux is less than 10% by mass, the above action cannot be effectively exerted. Therefore, the Ca conversion value of the Ca compound per total mass of the molten flux is preferably 10% by mass or more. It is 12% by mass or more, more preferably 15% by mass or more.
On the other hand, if the Ca conversion value of the Ca compound in the molten flux exceeds 45% by mass, undercut and slag entrainment occur. Therefore, the Ca conversion value of the Ca compound per total mass of the molten flux is set to 45% by mass or less. It is preferably 43% by mass or less, and more preferably 40% by mass or less.
＜Ｆ化合物のＦ換算値：０質量％以上２５質量％以下＞
溶融フラックス中に含まれるＦもＣａと同様に塩基性成分であり、溶融スラグの粘性及び融点を調節するために有効な成分である。また、Ｆは溶接金属の酸素量を低減させる効果が高い成分でもある。溶融フラックス中におけるＦは、ＣａＦ２等のフッ素化合物（Ｆ化合物）として添加されるため、本実施形態では溶融フラックス中のＦ化合物をＦに換算した値として規定する。
溶融フラックス全質量あたりのＦ化合物のＦ換算値は０質量％以上とし、好ましくは２質量％以上とし、より好ましくは４質量％以上とする。
一方、溶融フラックス中のＦ化合物のＦ換算値が２５質量％を超えると、アンダーカット及びスラグ巻き込みが発生しやすくなるとともに、溶接時にフッ化ガスが発生して溶接の安定性が低下することから、溶融フラックス全質量あたりのＦ化合物のＦ換算値は２５質量％以下とし、好ましくは２３質量％以下とし、より好ましくは２０質量％以下とする。
<F conversion value of F compound: 0% by mass or more and 25% by mass or less>
Like Ca, F contained in the molten flux is also a basic component and is an effective component for adjusting the viscosity and melting point of the molten slag. Further, F is also a component having a high effect of reducing the amount of oxygen in the weld metal. Since F in the molten flux is added as a fluorine compound (F compound) such as CaF 2 , in the present embodiment, the F compound in the molten flux is defined as a value converted to F.
The F conversion value of the F compound per total mass of the molten flux is 0% by mass or more, preferably 2% by mass or more, and more preferably 4% by mass or more.
On the other hand, if the F conversion value of the F compound in the molten flux exceeds 25% by mass, undercut and slag entrainment are likely to occur, and fluorinated gas is generated during welding to reduce the stability of welding. The F conversion value of the F compound per total mass of the molten flux is 25% by mass or less, preferably 23% by mass or less, and more preferably 20% by mass or less.
＜Ａｌ２Ｏ３：１０質量％以上５０質量％以下＞
Ａｌ２Ｏ３は、溶融スラグの粘性及び融点を調整するとともに、溶接金属の酸素量を低減させる効果を有する成分である。
溶融フラックス中のＡｌ２Ｏ３含有量が１０質量％未満では、十分な脱酸効果を得ることが困難となるため、溶融フラックス全質量あたりのＡｌ２Ｏ３含有量は１０質量％以上とし、好ましくは１５質量％以上とする。
一方、溶融フラックス中のＡｌ２Ｏ３含有量が５０質量％を超えると、溶融スラグの粘性が高くなり、溶込み不良が生じるおそれがあるため、溶融フラックス全質量あたりのＡｌ２Ｏ３含有量は４８質量％以下とし、好ましくは４５質量％以下とする。
なお、本実施形態においては、溶融フラックス中の全てのＡｌ酸化物の含有量をＡｌ２Ｏ３に換算した値で規定し、この換算値を単にＡｌ２Ｏ３含有量と記載する。
<Al 2 O 3 : 10% by mass or more and 50% by mass or less>
Al 2 O 3 is a component having an effect of adjusting the viscosity and melting point of the molten slag and reducing the amount of oxygen in the weld metal.
If the Al 2 O 3 content in the molten flux is less than 10% by mass, it is difficult to obtain a sufficient deoxidizing effect. Therefore, the Al 2 O 3 content per total mass of the molten flux should be 10% by mass or more. It is preferably 15% by mass or more.
On the other hand, if the Al 2 O 3 content in the molten flux exceeds 50% by mass, the viscosity of the molten slag becomes high and there is a risk of poor penetration. Therefore, the Al 2 O 3 content per total mass of the molten flux Is 48% by mass or less, preferably 45% by mass or less.
In this embodiment, the content of all Al oxides in the molten flux is defined by a value converted to Al 2 O 3 , and this converted value is simply referred to as the Al 2 O 3 content.
＜ＳｉＯ２：３５質量％以下（０質量％を含む）＞
ＳｉＯ２は、酸性成分であり、溶融スラグの粘性及び融点を調整する成分であるが、溶接金属の脱酸をしにくくする成分でもある。本実施形態においては、ＳｉＯ２以外の成分により粘性及び融点の調整が可能であるため、必ずしも溶融フラックス中にＳｉＯ２を含有させる必要はない。すなわち、ＳｉＯ２は、本実施形態に係る溶融フラックスにおいては任意成分である。
任意成分として溶融フラックス中にＳｉＯ２を含有させる場合において、ＳｉＯ２含有量が３５質量％を超えると、溶融スラグの粘性が高くなり、溶込み不良が生じるとともに、溶接金属中の酸素量が増加して、靱性が低下することから、溶融フラックス全質量あたりのＳｉＯ２含有量は３５質量％以下とし、好ましくは３０質量％以下とする。
なお、本実施形態においては、溶融フラックス中の全てのＳｉ酸化物の含有量をＳｉＯ２に換算した値で規定し、この換算値を単にＳｉＯ２含有量と記載する。
<SiO 2 : 35% by mass or less (including 0% by mass)>
SiO 2 is an acidic component, which adjusts the viscosity and melting point of the molten slag, but is also a component that makes it difficult to deoxidize the weld metal. In the present embodiment, since the viscosity and melting point can be adjusted by components other than SiO 2 , it is not always necessary to include SiO 2 in the molten flux. That is, SiO 2 is an optional component in the molten flux according to the present embodiment.
When SiO 2 is contained in the molten flux as an optional component, if the SiO 2 content exceeds 35% by mass, the viscosity of the molten slag becomes high, causing poor penetration and increasing the amount of oxygen in the weld metal. As a result, the toughness is lowered, so that the SiO 2 content per total mass of the molten flux is 35% by mass or less, preferably 30% by mass or less.
In the present embodiment, the content of all Si oxides in the molten flux is defined by a value converted to SiO 2 , and this converted value is simply referred to as the SiO 2 content.
＜Ｂ２Ｏ３：１．０質量％以下（０質量％を含む）＞
上述の通り、Ｂは、溶接金属の焼入れ性を向上させる元素であり、初析フェライトの成長の抑制により、靱性を向上させる元素であり、特に、溶接金属中のＯ含有量が約０．０３５０質量％の場合、効果が著しい。ただし、溶接金属中のＯ含有量が０．０３００質量％以下、金属組織が十分に微細化された場合、Ｂ含有量が靱性に及ぼす影響が小さい。なお、溶接金属中へのＢの供給を安定化するために補助的に溶融フラックス中に含有されていてもよい。すなわち、Ｂ２Ｏ３は、本実施形態に係る溶融フラックスにおいては任意成分である。
ただし、溶融フラックス中にＢを過剰に添加した場合には、溶接金属の焼入れ性が過剰となるため、島状マルテンサイトの生成により、かえって溶接金属の靱性が劣化することから、溶融フラックス中のＢ２Ｏ３含有量を制限する必要がある。
任意成分として溶融フラックス中にＢ２Ｏ３を含有させる場合において、溶融フラックス中のＢ２Ｏ３含有量が１．０質量％を超えると、安定な靱性を得ることが困難となることから、溶融フラックス全質量あたりのＢ２Ｏ３含有量は１．０質量％以下とし、好ましくは０．５質量％以下とし、より好ましくは０．３質量％以下、更に好ましくは０．２５質量％以下とする。
なお、本実施形態においては、溶融フラックス中の全てのＢ酸化物の含有量をＢ２Ｏ３に換算した値で規定し、この換算値を単にＢ２Ｏ３含有量と記載する。
<B 2 O 3 : 1.0% by mass or less (including 0% by mass)>
As described above, B is an element that improves the hardenability of the weld metal and improves the toughness by suppressing the growth of proeutectoid ferrite. In particular, the O content in the weld metal is about 0.0350. In the case of% by mass, the effect is remarkable. However, when the O content in the weld metal is 0.0300% by mass or less and the metal structure is sufficiently miniaturized, the influence of the B content on the toughness is small. In addition, in order to stabilize the supply of B into the weld metal, it may be supplementarily contained in the molten flux. That is, B 2 O 3 is an optional component in the molten flux according to the present embodiment.
However, when B is excessively added to the molten flux, the hardenability of the weld metal becomes excessive, and the toughness of the weld metal deteriorates due to the formation of island-shaped martensite. It is necessary to limit the B 2 O 3 content.
When B 2 O 3 is contained in the molten flux as an optional component, if the B 2 O 3 content in the molten flux exceeds 1.0% by mass, it becomes difficult to obtain stable toughness. The B 2 O 3 content per total mass of the molten flux is 1.0% by mass or less, preferably 0.5% by mass or less, more preferably 0.3% by mass or less, still more preferably 0.25% by mass or less. And.
In this embodiment, the content of all B oxides in the molten flux is defined by a value converted to B 2 O 3 , and this converted value is simply referred to as the B 2 O 3 content.
ここで、本実施形態に係る溶融フラックスは、前述のＣａ換算値、Ｆ換算値、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２及びＢ２Ｏ３を合計で、８０質量％以上含有する。この合計は、８５質量％以上であることが好ましい。 Here, the molten flux according to the present embodiment contains the above-mentioned Ca conversion value, F conversion value, Al 2 O 3 , SiO 2 and B 2 O 3 in total of 80% by mass or more. This total is preferably 85% by mass or more.
＜その他の成分＞
本実施形態に係る溶融フラックスは、上記成分以外のフラックス成分を含んでいてもよいが、上記成分以外の成分の合計が、溶融フラックス全質量あたり、１２質量％以下であることが好ましく、８質量％以下であることがより好ましく、５質量％以下であることが更に好ましい。
なお、上記成分以外のフラックス成分としては、Ｃａ化合物に含まれるＯの他、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＦｅＯ、不可避的不純物等がある。
ここで、溶融フラックスがＭｎＯを含有する場合には、ＭｎＯ含有量が１０質量％未満の場合、溶融スラグの融点及び粘性を適正に保ち、溶接作業性が向上する。また、この場合、溶接金属中の酸素量も抑制し、靱性を向上させることから、溶融フラックス全質量あたりのＭｎＯ含有量が１０質量％未満とされることが好ましく、５質量％未満とされることがより好ましく、１質量％未満とされることが更に好ましい。
<Other ingredients>
The molten flux according to the present embodiment may contain a flux component other than the above components, but the total of the components other than the above components is preferably 12% by mass or less, preferably 8% by mass, based on the total mass of the molten flux. It is more preferably% or less, and further preferably 5% by mass or less.
In addition to O contained in the Ca compound, flux components other than the above components include TiO 2 , MgO, MnO, FeO, unavoidable impurities, and the like.
Here, when the molten flux contains MnO, when the MnO content is less than 10% by mass, the melting point and viscosity of the molten slag are maintained appropriately, and the welding workability is improved. Further, in this case, since the amount of oxygen in the weld metal is also suppressed and the toughness is improved, the MnO content per total mass of the molten flux is preferably less than 10% by mass and less than 5% by mass. More preferably, it is more preferably less than 1% by mass.
＜溶融フラックスの製造方法＞
なお、上述した本実施形態に係る溶融フラックスは、含有される成分の含有量が上記の範囲内であれば、製造方法等について特に限定されるものではなく、公知の方法により製造することができる。
<Manufacturing method of molten flux>
The molten flux according to the present embodiment described above is not particularly limited in terms of production method or the like as long as the content of the contained components is within the above range, and can be produced by a known method. ..
［３．溶接金属］
さらに、本実施形態に係る溶接金属について説明する。本実施形態に係る溶接金属は、上記溶接用材料を使用したエレクトロスラグ溶接により得られる溶接金属であり、各成分の含有量が限定されることにより、優れた低温靱性を得ることができる。以下、溶接金属中の成分及び含有量の限定理由を詳細に説明する。
[3. Welded metal]
Further, the weld metal according to the present embodiment will be described. The welding metal according to the present embodiment is a welding metal obtained by electroslag welding using the above welding material, and excellent low temperature toughness can be obtained by limiting the content of each component. Hereinafter, the reasons for limiting the components and contents in the weld metal will be described in detail.
本実施形態に係る溶接金属は、上記に記載の溶接用材料を使用したエレクトロスラグ溶接により得られる溶接金属であって、
溶接金属全質量あたり、
Ｃ：０．０３質量％以上０．０８質量％以下、
Ｓｉ：０．１０質量％以上０．４０質量％以下、
Ｍｎ：１．０質量％以上１．７質量％以下、
Ｍｏ：０．１質量％以上０．８質量％以下、
Ｔｉ：０．００１質量％以上０．０４０質量％未満、を含有し、
Ａｌ：０．０１９質量％未満（０質量％を含まない）、
Ｂ：０．００４５質量％未満（０質量％を含まない）、
Ｏ：０．０３００質量％未満（０質量％を含む）、
Ｃｕ：１．４５質量％未満（０質量％を含む）に規制されているとともに、
残部がＦｅ及び不可避的不純物である。
The welding metal according to the present embodiment is a welding metal obtained by electroslag welding using the welding material described above.
Per total mass of weld metal
C: 0.03% by mass or more and 0.08% by mass or less,
Si: 0.10% by mass or more and 0.40% by mass or less,
Mn: 1.0% by mass or more and 1.7% by mass or less,
Mo: 0.1% by mass or more and 0.8% by mass or less,
Ti: 0.001% by mass or more and less than 0.040% by mass,
Al: Less than 0.019% by mass (not including 0% by mass),
B: Less than 0.0045% by mass (not including 0% by mass),
O: Less than 0.0300% by mass (including 0% by mass),
Cu: It is regulated to less than 1.45% by mass (including 0% by mass), and
The balance is Fe and unavoidable impurities.
＜Ｃ：０．０３質量％以上０．０８質量％以下＞
Ｃは、Ｆｅとともに固溶体又は化合物を形成して、溶接金属の強度確保に寄与する元素である。
溶接金属中のＣ含有量が０．０３質量％未満では、上記作用を有効に発揮させることができないため、溶接金属全質量あたりのＣ含有量は０．０３質量％以上とし、好ましくは０．０３５質量％以上とする。
一方、溶接金属中のＣ含有量が０．０８質量％を超えると、化合物粒子数の増加を招き、ＦｅとＣとの化合物粒子がシャルピー試験時のボイド形成の起点として作用するため、溶接金属の低温靱性が低下することから、溶接金属全質量あたりのＣ含有量は０．０８質量％以下とし、好ましくは０．０７５質量％以下とする。
<C: 0.03% by mass or more and 0.08% by mass or less>
C is an element that forms a solid solution or a compound together with Fe and contributes to ensuring the strength of the weld metal.
If the C content in the weld metal is less than 0.03% by mass, the above action cannot be effectively exerted. Therefore, the C content per total mass of the weld metal is 0.03% by mass or more, preferably 0. 035% by mass or more.
On the other hand, if the C content in the weld metal exceeds 0.08% by mass, the number of compound particles increases, and the compound particles of Fe and C act as the starting point of void formation during the Charpy test. The C content per total mass of the weld metal is 0.08% by mass or less, preferably 0.075% by mass or less, because the low temperature toughness of the metal is lowered.
＜Ｓｉ：０．１０質量％以上０．４０質量％以下＞
Ｓｉは、脱酸元素であるため、溶接金属中にＳｉが添加されることにより、溶接金属中の酸素濃度を低下させ、低温靱性を向上させる元素である。
溶接金属中のＳｉ含有量が０．１０質量％未満では、上記作用を有効に発揮させることができないため、溶接金属全質量あたりのＳｉ含有量は０．１０質量％以上とし、好ましくは０．１２質量％以上とする。
一方、溶接金属中のＳｉ含有量が０．４０質量％を超えると、溶接金属の強度が過大となり、低温靱性が低下することから、溶接金属全質量あたりのＳｉ含有量は０．４０質量％以下とし、好ましくは０．３５質量％以下とする。
<Si: 0.10% by mass or more and 0.40% by mass or less>
Since Si is a deoxidizing element, it is an element that reduces the oxygen concentration in the weld metal and improves the low temperature toughness by adding Si to the weld metal.
If the Si content in the weld metal is less than 0.10% by mass, the above action cannot be effectively exerted. Therefore, the Si content per total mass of the weld metal is 0.10% by mass or more, preferably 0. It shall be 12% by mass or more.
On the other hand, if the Si content in the weld metal exceeds 0.40 mass%, the strength of the weld metal becomes excessive and the low temperature toughness decreases. Therefore, the Si content per total mass of the weld metal is 0.40 mass%. It is set to the following, preferably 0.35% by mass or less.
＜Ｍｎ：１．０質量％以上１．７質量％以下＞
Ｍｎは、Ｆｅとの固溶強化により溶接金属の強度確保に寄与する元素である。
溶接金属中のＭｎ含有量が１．０質量％未満では、上記作用を有効に発揮させることができないため、溶接金属全質量あたりのＭｎ含有量は１．０質量％以上とし、好ましくは１．１質量％以上とする。
一方、溶接金属中のＭｎ含有量が１．７質量％を超えると、溶接金属の強度が過大となり、低温靱性が低下することから、溶接金属全質量あたりのＭｎ含有量は１．７質量％以下とし、好ましくは１．６質量％以下とする。
<Mn: 1.0% by mass or more and 1.7% by mass or less>
Mn is an element that contributes to ensuring the strength of the weld metal by strengthening the solid solution with Fe.
If the Mn content in the weld metal is less than 1.0% by mass, the above action cannot be effectively exerted. Therefore, the Mn content per total mass of the weld metal is set to 1.0% by mass or more, preferably 1. 1% by mass or more.
On the other hand, if the Mn content in the weld metal exceeds 1.7% by mass, the strength of the weld metal becomes excessive and the low temperature toughness decreases. Therefore, the Mn content per total mass of the weld metal is 1.7% by mass. It is set to the following, preferably 1.6% by mass or less.
＜Ｍｏ：０．１質量％以上０．８質量％以下＞
Ｍｏは、Ｆｅとの固溶強化により溶接金属の強度確保に寄与する元素である。
溶接金属中のＭｏ含有量が０．１質量％未満では、上記作用を有効に発揮させることができないため、溶接金属全質量あたりのＭｎ含有量は０．１質量％以上とし、好ましくは０．２質量％以上とする。
一方、溶接金属中のＭｏ含有量が０．８質量％を超えると、溶接金属の強度が過大となり、低温靱性が低下することから、溶接金属全質量あたりのＭｏ含有量は０．８質量％以下とし、好ましくは０．７質量％以下とする。
<Mo: 0.1% by mass or more and 0.8% by mass or less>
Mo is an element that contributes to ensuring the strength of the weld metal by strengthening the solid solution with Fe.
If the Mo content in the weld metal is less than 0.1% by mass, the above action cannot be effectively exerted. Therefore, the Mn content per total mass of the weld metal is 0.1% by mass or more, preferably 0. 2% by mass or more.
On the other hand, if the Mo content in the weld metal exceeds 0.8% by mass, the strength of the weld metal becomes excessive and the low temperature toughness decreases. Therefore, the Mo content per total mass of the weld metal is 0.8% by mass. It is set to the following, preferably 0.7% by mass or less.
＜Ｔｉ：０．００１質量％以上０．０４０質量％未満＞
Ｔｉは、Ｔｉ酸化物としてアシキュラーフェライトを生成する核となり、溶接金属中に粗大な粒界フェライトが生成されることを防止するために必要な元素である。
溶接金属中のＴｉ含有量が０．００１質量％未満では、アシキュラーフェライトを生成するためのＴｉ酸化物量が不足し、溶接金属の靱性を向上させる効果を得ることができないため、溶接金属全質量あたりのＴｉ含有量は０．００１質量％以上とし、好ましくは０．００２質量％以上とし、より好ましくは０．００３質量％以上とする。
一方、溶接金属中のＴｉ含有量が０．０４０質量％以上であると、溶接金属中のＴｉ析出物が多くなりすぎて、かえって溶接金属の靱性が低下することから、溶接金属全質量あたりのＴｉ含有量は０．０４０質量％未満とし、好ましくは０．０３５質量％未満とし、より好ましくは０．０３０質量％未満とする。
<Ti: 0.001% by mass or more and less than 0.040% by mass>
Ti is a core that produces acicular ferrite as a Ti oxide, and is an element necessary to prevent the formation of coarse grain boundary ferrite in the weld metal.
If the Ti content in the weld metal is less than 0.001% by mass, the amount of Ti oxide for producing cyclic ferrite is insufficient and the effect of improving the toughness of the weld metal cannot be obtained. Therefore, the total mass of the weld metal The Ti content per unit is 0.001% by mass or more, preferably 0.002% by mass or more, and more preferably 0.003% by mass or more.
On the other hand, if the Ti content in the weld metal is 0.040% by mass or more, the amount of Ti precipitates in the weld metal becomes too large, and the toughness of the weld metal is rather lowered. The Ti content is less than 0.040% by mass, preferably less than 0.035% by mass, and more preferably less than 0.030% by mass.
＜Ａｌ：０．０１９質量％未満（０質量％を含まない）＞
Ａｌは、脱酸元素であるため、溶接金属中にＡｌを含有させることにより、溶接金属中の酸素濃度を低下させて、溶接金属の低温靱性を向上させる元素である。
ただし、上述の通り、溶接金属中の酸素量をより一層低減させることを目的として、脱酸元素である溶接金属中のＡｌが過剰に含有される場合には、溶接金属の金属組織に粗大な介在物が形成され、かえって溶接金属の靱性が低下することから、溶接金属全質量あたりのＡｌ含有量は０．０１９質量％未満とし、好ましくは０．０１８質量％未満とし、より好ましくは０．０１６質量％未満とする。
<Al: Less than 0.019% by mass (excluding 0% by mass)>
Since Al is a deoxidizing element, by containing Al in the welding metal, the oxygen concentration in the welding metal is lowered and the low temperature toughness of the welding metal is improved.
However, as described above, for the purpose of further reducing the amount of oxygen in the welding metal, when Al in the welding metal, which is a deoxidizing element, is excessively contained, the metal structure of the welding metal is coarse. Since inclusions are formed and the toughness of the weld metal is rather lowered, the Al content per total mass of the weld metal is less than 0.019% by mass, preferably less than 0.018% by mass, and more preferably 0. It shall be less than 016% by mass.
＜Ｂ：０．００４５質量％未満（０質量％を含まない）＞
Ｂは、溶接金属の焼入れ性を向上させる元素であり、初析フェライトの成長の抑制により、靱性を向上させる元素である。
ただし、溶接金属の靱性の向上を目的として、溶接金属中のＢが過剰に含有される場合には、溶接金属の焼入れ性が過剰となるため、島状マルテンサイトの生成により、かえって溶接金属の靱性が劣化することから、溶接金属全質量あたりのＢ含有量は０．００４５質量％未満とし、好ましくは０．００４０質量％未満とし、より好ましくは０．００３５質量％未満とする。
<B: Less than 0.0045% by mass (not including 0% by mass)>
B is an element that improves the hardenability of the weld metal, and is an element that improves toughness by suppressing the growth of proeutectoid ferrite.
However, for the purpose of improving the toughness of the weld metal, if B in the weld metal is excessively contained, the hardenability of the weld metal becomes excessive. Since the toughness deteriorates, the B content per total mass of the weld metal is set to less than 0.0045% by mass, preferably less than 0.0040% by mass, and more preferably less than 0.0035% by mass.
＜Ｏ：０．０３００質量％未満（０質量％を含む）＞
溶接金属中のＯ含有量が増加すると、酸化物となる介在物が増加する。その結果、溶接金属の清浄度が低下し、靱性も低下するため、溶接金属中のＯ含有量はできるだけ低減させることが好ましい。
溶接金属全質量あたりのＯ含有量が０．０３００質量％未満であれば、靱性が優れた溶接金属を得ることができる。溶接金属全質量あたりのＯ含有量は、好ましくは０．０２５０質量％未満であり、より好ましくは０．０２００質量％未満である。
<O: Less than 0.0300% by mass (including 0% by mass)>
As the O content in the weld metal increases, the inclusions that become oxides increase. As a result, the cleanliness of the weld metal is lowered and the toughness is also lowered. Therefore, it is preferable to reduce the O content in the weld metal as much as possible.
When the O content per total mass of the weld metal is less than 0.0300% by mass, a weld metal having excellent toughness can be obtained. The O content per total mass of the weld metal is preferably less than 0.0250% by mass, more preferably less than 0.0200% by mass.
＜Ｃｕ：１．４５質量％未満（０質量％を含む）＞
Ｃｕは、強度に寄与する元素である。
ただし、Ｃｕ含有量が多すぎると強度が劣化することがあることから、溶接金属全質量あたりのＣｕ含有量は１．４５質量％未満とし、好ましくは１．０質量％未満とし、より好ましくは０．５質量％未満とする。
<Cu: less than 1.45% by mass (including 0% by mass)>
Cu is an element that contributes to strength.
However, if the Cu content is too large, the strength may deteriorate. Therefore, the Cu content per total mass of the weld metal is set to less than 1.45% by mass, preferably less than 1.0% by mass, more preferably. It shall be less than 0.5% by mass.
＜残部＞
本実施形態に係る溶接金属の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。不可避的不純物としては、Ｎｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｓｎ、Ｚｒ及びＮ等が挙げられる。例えば、Ｎｉは１．５質量％以下、Ｐ及びＳが各々０．０５質量％以下、Ｃｒが１．５質量％以下、Ｖ及びＮｂが各々０．１０質量％以下、Ｓｎ及びＺｒが各々０．０１０質量％以下、Ｎが０．０１０質量％以下で含有してもよい。
<Remaining>
The balance of the weld metal according to this embodiment is Fe and unavoidable impurities. Examples of unavoidable impurities include Ni, P, S, Cr, V, Nb, Sn, Zr and N. For example, Ni is 1.5% by mass or less, P and S are 0.05% by mass or less, Cr is 1.5% by mass or less, V and Nb are 0.10% by mass or less, and Sn and Zr are 0, respectively. It may be contained in an amount of .010% by mass or less and N of 0.010% by mass or less.
［４．エレクトロスラグ溶接方法］
本実施形態に係るエレクトロスラグ溶接方法は、上記で説明した溶接用材料を使用して溶接するエレクトロスラグ溶接方法に係るものである。なお、エレクトロスラグ溶接における溶接条件等は特に限定されるものではなく、公知の方法により溶接することができる。
[4. Electroslag welding method]
The electroslag welding method according to the present embodiment relates to an electroslag welding method for welding using the welding material described above. The welding conditions and the like in electroslag welding are not particularly limited, and welding can be performed by a known method.
以下、発明例及び比較例を挙げて本発明についてより詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples of the invention and comparative examples, but the present invention is not limited thereto.
図１に示すように、裏当て材（開先の裏側）及び摺動式銅当て金（開先の表側）に囲まれた開先の幅は１０ｍｍであり、２０°Ｖ開先溶接を行った。 As shown in FIG. 1, the width of the groove surrounded by the backing material (the back side of the groove) and the sliding copper pad (the front side of the groove) is 10 mm, and 20 ° V groove welding is performed. It was.
母材の成分（質量％）を下記表１に示す。なお、表１に示す各化学成分の含有量は、母材全質量あたりの含有量（質量％）である。また、残部はＦｅ及び不可避的不純物である。さらに、表１において、各成分組成における“−”なる表記は、組成分析における検出限界値以下であることを意味する。 The components (mass%) of the base material are shown in Table 1 below. The content of each chemical component shown in Table 1 is the content (mass%) per total mass of the base material. The balance is Fe and unavoidable impurities. Further, in Table 1, the notation "-" in each component composition means that it is below the detection limit value in the composition analysis.
そして、下記表２に示す溶接条件で、線径が１．６ｍｍのエレクトロスラグ溶接用ワイヤを使用して、エレクトロスラグ溶接を実施した。なお、スラグ浴深さが２５ｍｍとなるように溶融フラックスを投入した。 Then, under the welding conditions shown in Table 2 below, electroslag welding was performed using an electroslag welding wire having a wire diameter of 1.6 mm. The molten flux was added so that the slag bath depth was 25 mm.
各発明例及び比較例において使用した母材の板厚（ｍｍ）及びルートギャップ（ｍｍ）、並びに溶融フラックスの組成及びエレクトロスラグ溶接用ワイヤの組成を、下記表３にまとめて示す。エレクトロスラグ溶接用ワイヤの組成の残部は、Ｆｅを９５〜９８質量％含む。また、得られた溶接金属の組成を下記表４に示す。 The plate thickness (mm) and root gap (mm) of the base metal used in each of the invention examples and the comparative examples, the composition of the molten flux, and the composition of the electroslag welding wire are summarized in Table 3 below. The balance of the composition of the electroslag welding wire contains 95 to 98% by mass of Fe. The composition of the obtained weld metal is shown in Table 4 below.
なお、表３及び表４に示す各化学成分の含有量は、溶融フラックスについてはフラックス全質量あたりの含有量（質量％）であり、エレクトロスラグ溶接用ワイヤについてはワイヤ全質量あたりの含有量（質量％）であり、溶接金属については溶接金属全質量あたりの含有量（質量％）である。また、エレクトロスラグ溶接用ワイヤ及び溶接金属における残部はＦｅ及び不可避的不純物である。さらに、表３において、各成分組成における“−”なる表記は、組成分析における検出限界値以下であることを意味する。 The content of each chemical component shown in Tables 3 and 4 is the content (mass%) per total flux mass for molten flux, and the content per total wire mass (mass%) for electroslag welding wires. (Mass%), and for weld metal, it is the content (mass%) per total mass of weld metal. Further, the balance in the electroslag welding wire and the weld metal is Fe and unavoidable impurities. Further, in Table 3, the notation "-" in each component composition means that it is below the detection limit value in the composition analysis.
溶接終了後、得られた溶接金属からシャルピー衝撃試験片及び引張試験片を採取し、溶接金属の靱性及び強度を評価した。シャルピー衝撃試験及び引張試験の試験方法を以下に示す。 After the welding was completed, Charpy impact test pieces and tensile test pieces were collected from the obtained weld metal, and the toughness and strength of the weld metal were evaluated. The test methods for the Charpy impact test and the tensile test are shown below.
＜シャルピー衝撃試験＞
採取した試験片に対して、ＪＩＳ Ｚ２２４２に準じて−２０℃でシャルピー衝撃試験を実施することにより、吸収エネルギーｖＥ−２０℃（Ｊ）を測定し、溶接金属の靱性を評価した。試験片は３箇所で採取し、平均値を算出した。なお、測定により得られた吸収エネルギーが１１５Ｊ以上となる溶接金属を靱性が良好であると評価した。
<Charpy impact test>
The collected test piece was subjected to a Charpy impact test at −20 ° C. according to JIS Z2242 to measure the absorbed energy vE-20 ° C. (J) and evaluate the toughness of the weld metal. The test pieces were collected at three locations, and the average value was calculated. The weld metal having an absorbed energy of 115 J or more obtained by the measurement was evaluated as having good toughness.
＜引張試験＞
採取した試験片に対して、ＪＩＳ Ｚ２２４１に準じて引張試験を実施することにより、０．２％耐力（ＭＰａ）及び引張強さ（ＭＰａ）を測定し、溶接金属の強度を評価した。
<Tensile test>
The collected test piece was subjected to a tensile test according to JIS Z2241 to measure 0.2% proof stress (MPa) and tensile strength (MPa) to evaluate the strength of the weld metal.
シャルピー衝撃試験及び引張試験の測定結果を、まとめて下記表５に示す。 The measurement results of the Charpy impact test and the tensile test are summarized in Table 5 below.
上記表３〜５に示すように、発明例Ｎｏ．１〜１３は、溶接用材料に含まれるエレクトロスラグ溶接用ワイヤ及び溶融フラックスの成分含有量が、本発明の範囲内であるため、優れた低温靱性を有する溶接金属を得ることができた。また、引張強さに関しても、５００ＭＰａ以上の高張力鋼板のエレクトロスラグ溶接に好適な高い強度を得ることができた。 As shown in Tables 3 to 5 above, Invention Example No. In Nos. 1 to 13, since the component contents of the electroslag welding wire and the molten flux contained in the welding material were within the range of the present invention, a weld metal having excellent low temperature toughness could be obtained. Further, regarding the tensile strength, it was possible to obtain a high strength suitable for electroslag welding of a high-strength steel plate of 500 MPa or more.
一方、比較例Ｎｏ．１４及び２１は、ワイヤ中のＢ含有量が本発明範囲の上限を超えているため、溶接金属中のＢ含有量も本発明範囲の上限を超え、溶接金属の靱性が低いものとなった。 On the other hand, Comparative Example No. In 14 and 21, since the B content in the wire exceeded the upper limit of the range of the present invention, the B content in the weld metal also exceeded the upper limit of the range of the present invention, and the toughness of the weld metal was low.
比較例Ｎｏ．１５及び１６は、ワイヤ中のＡｌ含有量が本発明範囲の上限を超えているため、溶接金属中のＡｌ含有量も本発明範囲の上限を超え、溶接金属の靱性が低いものとなった。 Comparative Example No. In Nos. 15 and 16, since the Al content in the wire exceeded the upper limit of the range of the present invention, the Al content in the weld metal also exceeded the upper limit of the range of the present invention, and the toughness of the weld metal was low.
比較例Ｎｏ．１７〜２０及びＮｏ．２２〜２７は、ワイヤ中のＴｉ含有量及びＢ含有量が本発明範囲の上限を超えているため、溶接金属中のＢ含有量も本発明範囲の上限を超え、溶接金属の靱性が低いものとなった。 Comparative Example No. 17-20 and No. In Nos. 22 to 27, since the Ti content and the B content in the wire exceed the upper limit of the range of the present invention, the B content in the weld metal also exceeds the upper limit of the range of the present invention, and the toughness of the weld metal is low. It became.
また、比較例Ｎｏ．２８は、エレクトロガスアーク溶接を実施した例であり、フラックスを使用せず、ワイヤ中のＣ含有量が本発明範囲の上限を超えているとともに、溶接金属中のＢ含有量が本発明範囲の上限を超えているため、溶接金属の靱性が低いものとなった。 In addition, Comparative Example No. Reference numeral 28 denotes an example in which electrogas arc welding is performed, in which flux is not used, the C content in the wire exceeds the upper limit of the range of the present invention, and the B content in the weld metal is the upper limit of the range of the present invention. Therefore, the toughness of the weld metal was low.
比較例Ｎｏ．２９〜３１は、フラックス中にＡｌ２Ｏ３を含有しておらず、本発明範囲の下限未満であるため、溶接金属に対して十分な脱酸効果を得ることができず、溶接金属中のＯ含有量が本発明範囲の上限を超えているため、溶接金属の靱性が低いものとなった。 Comparative Example No. Since Nos. 29 to 31 do not contain Al 2 O 3 in the flux and are less than the lower limit of the range of the present invention, a sufficient deoxidizing effect on the weld metal cannot be obtained, and the weld metal has a sufficient deoxidizing effect. Since the O content exceeds the upper limit of the range of the present invention, the toughness of the weld metal is low.
比較例Ｎｏ．３２は、ワイヤ中のＣｕ含有量が本発明範囲の上限を超えているため、溶接金属中のＣｕ含有量も本発明範囲の上限を超え、溶接金属の靱性が低いものとなった。 Comparative Example No. In No. 32, since the Cu content in the wire exceeded the upper limit of the range of the present invention, the Cu content in the weld metal also exceeded the upper limit of the range of the present invention, and the toughness of the weld metal became low.
Claims (4)
エレクトロスラグ溶接用ワイヤは、
ワイヤ全質量あたり、
Ｆｅ：９４質量％以上、
Ｃ：０．０１質量％以上０．０５質量％以下、
Ｓｉ：０．０５質量％以上０．４０質量％以下、
Ｍｎ：１．０質量％以上１．８質量％以下、
Ｍｏ：０．１質量％以上０．８質量％以下、
Ｔｉ：０．０１質量％以上０．０８質量％未満を含有し、
Ａｌ：０．０６質量％未満（０質量％を含む）、
Ｂ：０．００７０質量％未満（０質量％を含む）、
Ｃｕ：１．５質量％未満（０質量％を含む）に規制されており、
溶融フラックスは、
フラックス全質量あたり、
Ｃａ化合物のＣａ換算値：１０質量％以上４５質量％以下、
Ｆ化合物のＦ換算値：０質量％以上２５質量％以下、
Ａｌ２Ｏ３：１０質量％以上５０質量％以下を含有し、
ＳｉＯ２：３５質量％以下（０質量％を含む）、
Ｂ２Ｏ３：１．０質量％以下（０質量％を含む）に規制されており、
前記エレクトロスラグ溶接用ワイヤと前記溶融フラックスとを組み合わせて用いることを特徴とする溶接用材料。 A welding material used for electroslag welding.
Wires for electroslag welding
Per total wire mass
Fe: 94% by mass or more,
C: 0.01% by mass or more and 0.05% by mass or less,
Si: 0.05% by mass or more and 0.40% by mass or less,
Mn: 1.0% by mass or more and 1.8% by mass or less,
Mo: 0.1% by mass or more and 0.8% by mass or less,
Ti: Contains 0.01% by mass or more and less than 0.08% by mass,
Al: Less than 0.06% by mass (including 0% by mass),
B: Less than 0.0070% by mass (including 0% by mass),
Cu: It is regulated to less than 1.5% by mass (including 0% by mass).
The molten flux is
Per total mass of flux
Ca conversion value of Ca compound: 10% by mass or more and 45% by mass or less,
F conversion value of F compound: 0% by mass or more and 25% by mass or less,
Al 2 O 3 : Contains 10% by mass or more and 50% by mass or less,
SiO 2 : 35% by mass or less (including 0% by mass),
B 2 O 3 : It is regulated to 1.0% by mass or less (including 0% by mass).
A welding material characterized in that the electroslag welding wire and the molten flux are used in combination.
フラックス全質量あたり、
ＭｎＯ：１０質量％未満（０質量％を含む）に規制されていることを特徴とする請求項１に記載の溶接用材料。 The molten flux is
Per total mass of flux
MnO: The welding material according to claim 1, wherein the welding material is regulated to less than 10% by mass (including 0% by mass).
溶接金属全質量あたり、
Ｃ：０．０３質量％以上０．０８質量％以下、
Ｓｉ：０．１０質量％以上０．４０質量％以下、
Ｍｎ：１．０質量％以上１．７質量％以下、
Ｍｏ：０．１質量％以上０．８質量％以下、
Ｔｉ：０．００１質量％以上０．０４０質量％未満、を含有し、
Ａｌ：０．０１９質量％未満（０質量％を含まない）、
Ｂ：０．００４５質量％未満（０質量％を含まない）、
Ｏ：０．０３００質量％未満（０質量％を含む）、
Ｃｕ：１．４５質量％未満（０質量％を含む）に規制されているとともに、
残部がＦｅ及び不可避的不純物であることを特徴とする溶接金属。 A weld metal obtained by electroslag welding using the welding material according to claim 1 or 2.
Per total mass of weld metal
C: 0.03% by mass or more and 0.08% by mass or less,
Si: 0.10% by mass or more and 0.40% by mass or less,
Mn: 1.0% by mass or more and 1.7% by mass or less,
Mo: 0.1% by mass or more and 0.8% by mass or less,
Ti: 0.001% by mass or more and less than 0.040% by mass,
Al: Less than 0.019% by mass (not including 0% by mass),
B: Less than 0.0045% by mass (not including 0% by mass),
O: Less than 0.0300% by mass (including 0% by mass),
Cu: It is regulated to less than 1.45% by mass (including 0% by mass), and
A weld metal characterized in that the balance is Fe and unavoidable impurities.
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