JP2023042183A - Submerged arc weld joint and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

To provide a manufacturing method of a multi-electrode submerged arc weld joint.SOLUTION: Steel plates 1 are brought into abutment together, and a submerged arc weld joint is manufactured by multi-electrode submerged arc welding of two or more electrodes. In spraying of a flux 4, the flux 4 is sprayed on a welding line in front of a first electrode in the welding direction from a first flux spraying port 13. Also, at least on one side at a predetermined distance apart horizontally from the weld line from a second flux spraying port 23a, the flux 4 is sprayed in a range from a position in front of a wire tip of the first electrode in the welding direction to a position behind the wire tip of a tail end electrode in the welding direction, and thereby the multi-electrode submerged arc welding is given. As a result, the occurrence of gas blow-up is suppressed to reduce variation of a bead width, and thereby undercut is suppressed. Further, the amount of oxygen and the amount of nitrogen are reduced to predetermined ranges, and thereby the weld joint having a beautiful bead exterior appearance and weld metal with high toughness is obtained.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、厚鋼板を突き合わせ、多電極サブマージアーク溶接法により溶接してなるサブマージアーク溶接継手およびその製造方法に係り、とくに、溶接継手のビード外観美麗化や、溶接金属の酸素量、窒素量の増加抑制を図り、合わせて溶接金属の靭性向上を達成する技術に関する。 The present invention relates to a submerged arc welded joint formed by butting together thick steel plates and welding them by a multi-electrode submerged arc welding method, and a method for manufacturing the same. It also relates to a technology for suppressing the increase in the amount of steel and improving the toughness of the weld metal.

厚鋼板の溶接に用いられるサブマージアーク溶接法は、大電流を用いることで高能率な溶接施工を可能とすることに特徴があり、しかも複数の電極を用いて溶着量を増加させ、さらなる溶接高速化を図ることができる。例えば、大径鋼管の溶接においては、4電極や5電極などの多電極サブマージアーク溶接が適用されている(例えば、特許文献1参照)。 The submerged arc welding method, which is used to weld thick steel plates, is characterized by the fact that it enables highly efficient welding by using a large current. can be improved. For example, in welding large-diameter steel pipes, multi-electrode submerged arc welding such as four-electrode and five-electrode submerged arc welding is applied (see, for example, Patent Document 1).

サブマージアーク溶接法では、鋼板の溶接線上に粒状のフラックスを散布して、そのフラックス内に溶接ワイヤを挿入して、フラックス内でアークを発生させ、鋼板母材、溶接ワイヤおよびフラックスを溶融して溶接接合するが、溶融したフラックスによりビード表面形状を整えるとともに溶融金属を大気から遮断して溶接金属の機械的特性の向上を図っている。 In the submerged arc welding method, granulated flux is dispersed on the weld line of the steel plate, a welding wire is inserted into the flux, an arc is generated in the flux, and the base metal of the steel plate, the welding wire and the flux are melted. Welding is performed, but the melted flux adjusts the bead surface shape and shields the molten metal from the atmosphere to improve the mechanical properties of the weld metal.

通常、多電極サブマージアーク溶接におけるフラックスの散布は、第1電極の溶接方向前方に配置したフラックス散布口から行っているが、ビード外観や溶接金属特性の向上のためには、電極周辺で十分なフラックス散布高さを確保する必要がある。 Normally, flux is sprayed in multi-electrode submerged arc welding from a flux spray port located in front of the first electrode in the welding direction. It is necessary to secure the flux spraying height.

このような問題に対して、例えば、特許文献2には、トーチに走行方向(溶接方向)に間隔をおいて複数の溶接ワイヤ供給部を設けるとともに、トーチの少なくとも走行方向(溶接方向)の前部および後部に、フラックス供給部を設けたサブマージアーク溶接装置が記載されている。 In order to solve such a problem, for example, Patent Document 2 discloses that a torch is provided with a plurality of welding wire supply portions spaced apart in the running direction (welding direction), and at least in front of the torch in the running direction (welding direction). A submerged arc welding apparatus is described with flux feeders at the front and back.

また、特許文献3には、電極トーチを挟み、溶接方向前後に配設したフラックス散布管により、電極トーチの前部より後部が厚くなるように、フラックス厚みを変えて、フラックスを散布するサブマージアーク溶接のフラックス散布方法が記載されている。この方法によれば、傾斜角6°以上の登り傾斜継手に対し、サブマージアーク溶接の施工が可能になり、湯流れのない良好なビードを得ることができるとしている。 Further, in Patent Document 3, an electrode torch is sandwiched between flux distribution pipes arranged in front and rear of the welding direction, so that the thickness of the flux is changed so that the rear part of the electrode torch is thicker than the front part, and the flux is distributed in a submerged arc. A welding flux distribution method is described. According to this method, submerged arc welding can be performed on uphill joints with an inclination angle of 6° or more, and good beads without molten metal flow can be obtained.

また、特許文献4には、溶接中にフラックス表面温度を検出し、その結果に基づきフラックス散布用スクリューコンベヤの回転数を制御し、フラックス散布量を制御するサブマージアーク溶接のフラックス散布方法が記載されている。この方法によれば、溶接条件によらず、フラックス散布量を制御できるとしている。 In addition, Patent Document 4 describes a flux distribution method for submerged arc welding in which the flux surface temperature is detected during welding, the rotation speed of a flux distribution screw conveyor is controlled based on the result, and the flux distribution amount is controlled. ing. According to this method, the amount of flux sprayed can be controlled regardless of the welding conditions.

また、特許文献5には、散布前のフラックス粒子間の大気成分を窒素ガスを含まないガスで置換し、かつフラックス散布位置の前縁から溶融池後方までをシールドカバーで覆うことを特徴とする3電極以上の多電極サブマージアーク溶接方法が記載されている。この方法によれば、高能率サブマージアーク溶接における、溶接金属の窒素量増大を抑制できるとしている。 Further, Patent Document 5 is characterized in that the atmospheric component between flux particles before spraying is replaced with a gas that does not contain nitrogen gas, and the area from the front edge of the flux spraying position to the rear of the molten pool is covered with a shield cover. A multi-electrode submerged arc welding process with three or more electrodes is described. According to this method, it is possible to suppress an increase in the amount of nitrogen in the weld metal in high-efficiency submerged arc welding.

また、特許文献6には、サブマージド溶接アークにフラックスを供給する装置が記載されている。特許文献6に記載されたフラックスを供給する装置では、フラックスを集めたタンクと、該タンクから通路を介しフラックスを重力で供給される分割器と、該分割器から重力で、吊下げられた可動電極の前方および後方にそれぞれフラックスを供給する2本の通路と、を有する。なお、特許文献6に記載された装置では、タンクは溶接アークのうえの所定の高さに取付けられ、また、可動電極の後方の過剰フラックスを集めてタンクへ導くように真空装置を配置するとしている。 Further, Patent Literature 6 describes an apparatus for supplying flux to a submerged welding arc. The flux supplying device described in Patent Document 6 includes a tank in which the flux is collected, a divider to which the flux is supplied by gravity from the tank through a passage, and a movable flux suspended from the divider by gravity. and two passages for supplying flux to the front and back of the electrode, respectively. In addition, in the apparatus described in Patent Document 6, it is assumed that the tank is mounted at a predetermined height above the welding arc, and that a vacuum device is arranged to collect excess flux behind the movable electrode and lead it to the tank. there is

特開昭53-119240号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-119240 実開昭59-120072号公報Japanese Utility Model Laid-Open No. 59-120072 特開昭56-009076号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-009076 特開平03-013274号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 03-013274 特開2010-029931号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-029931 特開昭55-117594号公報JP-A-55-117594

しかしながら、特許文献2~特許文献6に記載された技術によっては、多電極サブマージアーク溶接における各電極周辺でのフラックス散布高さ、とくに後方の電極周辺のフラックス散布高さを、十分な高さに安定して保持できないという問題があった。 However, according to the techniques described in Patent Documents 2 to 6, the flux distribution height around each electrode in multi-electrode submerged arc welding, especially the flux distribution height around the rear electrode, is sufficiently high. There was a problem that it could not be held stably.

通常、多電極サブマージアーク溶接におけるフラックスの散布は、第1電極の溶接方向前方に配置したフラックス散布口から行っているが、各電極のアークによりフラックスが溶融あるいはさらに飛散させられ、さらに電極の前進によってフラックスが溶接線に対して両側に押しのけられるため、後方の電極ほど電極周辺のフラックス散布高さが低くなる。しかも、サブマージアーク溶接では大電流を用いるため、アーク圧力が高く、フラックス散布高さが低くなった後方の電極では、ガスの吹き上げが強くなり、溶融金属を大気から遮断する効果が得難くなる。そのため、溶接金属中の酸素量や窒素量が増加して、溶接金属の機械的特性を低下させ、また、ガスの吹き上げによって、美麗なビード外観が得難くなる。とくに、電極数が多いほど、その傾向が強くなる。また、特に、嵩密度が低く粒度の粗いフラックスを使用した場合には、アーク圧力をフラックスで抑え込むことができず、ガス吹き上げの発生を抑制することが難しくなる。 Normally, flux is sprayed in multi-electrode submerged arc welding from a flux spray port located in front of the first electrode in the welding direction. Because the flux is displaced to both sides of the weld line by , the height of the flux distribution around the electrode becomes lower in the rear electrode. Moreover, since a large current is used in submerged arc welding, the arc pressure is high and the flux spraying height is low at the rear electrode, which causes strong gas blow-up, making it difficult to obtain the effect of shielding the molten metal from the atmosphere. As a result, the amount of oxygen and nitrogen in the weld metal increases, degrading the mechanical properties of the weld metal, and blowing up the gas makes it difficult to obtain a beautiful bead appearance. In particular, this tendency becomes stronger as the number of electrodes increases. In particular, when a flux with a low bulk density and a coarse particle size is used, the arc pressure cannot be suppressed by the flux, making it difficult to suppress the occurrence of gas blow-up.

本発明は、上記した従来技術の問題を解決し、ガス吹き上げ発生を防止し、美麗なビード外観と、酸素量および窒素量が低い溶接金属を有するサブマージアーク溶接継手を製造できる、機械的特性の優れたサブマージアーク溶接継手の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the problems of the prior art described above, prevents the occurrence of gas blow-up, and has excellent mechanical properties that can produce a submerged arc welded joint having a beautiful bead appearance and a weld metal with low oxygen and nitrogen contents. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an excellent submerged arc welded joint.

本発明者は、上記した目的を達成するために、厚鋼板同士を突き合わせ、多電極サブマージアーク溶接法を用い、フラックス散布方法を種々変更して溶接継手を作製した。溶接中、ガスの吹き上げ状況を観察するとともに、得られた溶接継手について、ビード外観の観察、および、溶接金属中の酸素量、窒素量の測定を行った。 In order to achieve the above-described object, the present inventor produced welded joints by butting thick steel plates together, using the multi-electrode submerged arc welding method, and variously changing the flux distribution method. During welding, the state of blown gas was observed, and the appearance of the bead and the amount of oxygen and nitrogen in the weld metal were measured for the welded joint obtained.

その結果、フラックスを、第1のフラックス散布口から溶接線上で先行電極(第1電極)の溶接方向前方に散布することに加えて、さらに第2のフラックス散布口を配設し、溶接線から水平方向に所定の距離離れた少なくとも片側の位置で、かつ溶接方向に沿った複数の電極の設置範囲に、フラックスを散布することに思い至った。これにより、先行電極周辺から最後尾電極周辺まで所望のフラックス散布厚さを安定して確保でき、溶接中、ガス吹き上げを防止でき、優れたビード外観を有し、酸素量および窒素量が適正範囲に低減した溶接金属を有するサブマージアーク溶接継手を得ることができることを知見した。 As a result, in addition to dispersing the flux from the first flux sprinkling port on the weld line forward in the welding direction of the preceding electrode (first electrode), a second flux sprinkling port is further provided to disperse the flux from the weld line. It occurred to me to distribute the flux at least on one side at a predetermined distance in the horizontal direction and in the installation range of the electrodes along the welding direction. This makes it possible to stably secure the desired flux distribution thickness from the vicinity of the leading electrode to the periphery of the last electrode, prevent gas blow-up during welding, have an excellent bead appearance, and keep the amount of oxygen and nitrogen within the appropriate range. It has been found that submerged arc welded joints with reduced weld metal can be obtained.

本発明は、このような知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである、すなわち、本発明の要旨はつぎのとおりである。
[1]溶接継手の溶接金属が質量%で、酸素:250~350ppm、窒素:30~60ppmを含有し、かつ該溶接金属のビード幅の最大値と最小値の差が3.0mm以下であることを特徴とするサブマージアーク溶接継手。
[2]厚鋼板同士を突き合わせて、多電極サブマージアーク溶接により、サブマージアーク溶接継手を製造するにあたり、第1および第2のフラックス散布口を有するフラックス散布装置を用い、前記第1のフラックス散布口からフラックスを、前記多電極のうちの第1電極の溶接方向前方の溶接線上に散布するとともに、前記第2のフラックス散布口からフラックスを、前記溶接線から水平方向に所定の距離離れた少なくとも片側で、前記第1電極のワイヤ先端より溶接方向前方の位置から、前記多電極のうちの最後尾電極のワイヤ先端より溶接方向後方の位置までの範囲に、散布し、前記多電極サブマージアーク溶接を行うことを特徴とするサブマージアーク溶接継手の製造方法。
[3]前記溶接線から水平方向に所定の距離が、前記溶接線から前記第2のフラックス散布口端部までの距離で20~100mmであることを特徴とする[2]に記載のサブマージアーク溶接継手の製造方法。
[4]前記フラックス散布装置は、フラックスを貯蔵するフラックス貯蔵槽と、該フラックス貯蔵槽に接続され前記フラックスを送給する第1のフラックス送給管と、該第1のフラックス送給管に接続され前記フラックスを散布する第1のフラックス散布口と、さらに、前記フラックス貯蔵槽に接続され前記フラックスを送給する第2のフラックス送給管と、該第2のフラックス送給管に接続され前記フラックスを散布する第2のフラックス散布口と、を有し、前記第1のフラックス散布口が、前記第1電極の溶接方向前方の溶接線上に前記フラックスを散布するフラックス散布口であり、前記第2のフラックス散布口が、前記溶接線から水平方向に所定の距離離れた少なくとも片側で前記フラックスを散布する散布口であり、かつ、前記第2のフラックス散布口の溶接方向前方の端部が、前記第1電極のワイヤ先端の位置より溶接方向前方に、前記第2のフラックス散布口の溶接方向後方の端部が、前記最後尾電極のワイヤ先端の位置より溶接方向後方に、それぞれ位置するように、前記第2のフラックス散布口を配設することを特徴とする[2]または[3]に記載のサブマージアーク溶接継手の製造方法。
[5]前記第1のフラックス送給管および前記第2のフラックス送給管の断面積が、全長にわたり600mm2以上であることを特徴とする[4]に記載のサブマージアーク溶接継手の製造方法。
[6]前記第1のフラックス送給管および前記第2のフラックス送給管の中心軸の水平面に対する傾斜角度が、全長にわたり30°以上であることを特徴とする[4]または[5]に記載のサブマージアーク溶接継手の製造方法。
[7]前記厚鋼板を、板厚:20mm以上で、引張強さ:415MPa以上の厚鋼板とすることを特徴とする[2]ないし[6]のいずれかに記載のサブマージアーク溶接継手の製造方法。
The present invention has been completed based on these findings and further studies. That is, the gist of the present invention is as follows.
[1] The weld metal of the welded joint contains 250 to 350 ppm oxygen and 30 to 60 ppm nitrogen, and the difference between the maximum and minimum bead widths of the weld metal is 3.0 mm or less. A submerged arc welded joint characterized by:
[2] When thick steel plates are butted against each other to manufacture a submerged arc welded joint by multi-electrode submerged arc welding, a flux spraying device having first and second flux spraying ports is used, and the first flux spraying port is used. Disperse the flux from the first electrode of the multiple electrodes onto the weld line ahead of the first electrode in the welding direction, and distribute the flux from the second flux spray port to at least one side that is horizontally away from the weld line by a predetermined distance. In the range from the position in front of the wire tip of the first electrode in the welding direction to the position behind the wire tip of the rearmost electrode of the multi-electrodes in the welding direction, the multi-electrode submerged arc welding is performed. A method for manufacturing a submerged arc welded joint, characterized by:
[3] The submerged arc according to [2], wherein a predetermined distance from the welding line in the horizontal direction is 20 to 100 mm from the welding line to the end of the second flux spraying port. A method for manufacturing a welded joint.
[4] The flux spraying device includes a flux storage tank for storing flux, a first flux supply pipe connected to the flux storage tank for supplying the flux, and a flux supply pipe connected to the first flux supply pipe. a first flux sprinkling port for sprinkling the flux, a second flux feeding pipe connected to the flux storage tank for feeding the flux, and a second flux feeding pipe connected to the second flux feeding pipe a second flux spraying port for spraying flux, wherein the first flux spraying port is a flux spraying port for spraying the flux onto the weld line forward in the welding direction of the first electrode; 2, the flux spraying port is a spraying port that sprays the flux on at least one side that is horizontally away from the welding line by a predetermined distance, and the second flux spraying port has a front end in the welding direction, The welding direction rear end of the second flux spray port is located forward in the welding direction from the position of the wire tip of the first electrode, and the welding direction rearward from the position of the wire tip of the rearmost electrode. The method for manufacturing a submerged arc welded joint according to [2] or [3], characterized in that the second flux spraying port is provided in the above.
[5] The method for manufacturing a submerged arc welded joint according to [4], wherein the cross-sectional area of the first flux feed pipe and the second flux feed pipe is 600 mm 2 or more over the entire length. .
[6] In [4] or [5], characterized in that the inclination angle with respect to the horizontal plane of the central axes of the first flux feeding pipe and the second flux feeding pipe is 30° or more over the entire length. A method of manufacturing the described submerged arc welded joint.
[7] Manufacture of a submerged arc welded joint according to any one of [2] to [6], wherein the thick steel plate is a thick steel plate having a thickness of 20 mm or more and a tensile strength of 415 MPa or more. Method.

本発明によれば、電極周辺におけるガス吹き上げ発生や、ビード幅の変動を抑制でき、さらに酸素量および窒素量を所定の範囲に低減でき、高靭性の溶接金属を有する多電極サブマージアーク溶接継手とすることができ、産業上格段の効果を奏する。また、本発明によれば、ビード幅の変動を抑制することで、アンダーカットの抑制を図ることもできるという効果を奏する。 According to the present invention, a multi-electrode submerged arc welded joint having high-toughness weld metal that can suppress the occurrence of gas blow-up around the electrodes and fluctuations in bead width, can further reduce the oxygen content and nitrogen content to a predetermined range, and It can be done, and there is a remarkable effect in industry. Moreover, according to the present invention, it is possible to suppress the undercut by suppressing the fluctuation of the bead width.

本発明で使用できるフラックス散布装置の一例を模式的に示す説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is explanatory drawing which shows typically an example of the flux distribution apparatus which can be used by this invention. 第1および第2のフラックス散布口の配置例を模式的に示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing an arrangement example of first and second flux spraying ports; 実施例で使用した開先形状を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the groove shape used in the Example. シャルピー衝撃試験片の採取要領を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the sampling point of a Charpy impact test piece.

本発明は、厚鋼板を突き合わせて、2電極以上の多電極サブマージアーク溶接によりサブマージアーク溶接継手を得るサブマージアーク溶接継手の製造方法である。 The present invention is a method for manufacturing a submerged arc welded joint in which thick steel plates are butted together and a submerged arc welded joint is obtained by multi-electrode submerged arc welding with two or more electrodes.

なお、得られるサブマージアーク溶接継手は、使用する厚鋼板の板厚と、所望の溶接条件等により、単層あるいは多層盛溶接継手となる。 The obtained submerged arc welded joint is a single-layer or multi-layer welded joint depending on the plate thickness of the thick steel plate to be used, desired welding conditions, and the like.

本発明で、用いる厚鋼板は、板厚20mm以上で、引張強さ:415MPa以上の鋼板とすることが好ましい。 The thick steel plate used in the present invention is preferably a steel plate having a thickness of 20 mm or more and a tensile strength of 415 MPa or more.

ついで、用意した厚鋼板同士を突き合わせ、突合わせ面に所定形状の開先加工を施し、溶接ワイヤとフラックスとを用いて、2電極以上の多電極サブマージアーク溶接を実施し、サブマージアーク溶接継手を得る。 Next, the prepared thick steel plates are butted against each other, the butted surfaces are grooved in a predetermined shape, and multi-electrode submerged arc welding with two or more electrodes is performed using welding wire and flux to form a submerged arc welded joint. obtain.

使用する溶接ワイヤは、被溶接材である上記した厚鋼板に適合した、JIS Z 3351に規定されるサブマージアーク溶接用ソリッドワイヤ(市販)から選択することが好ましいが、フラックスコアードワイヤも適用できる。なお、用いる溶接ワイヤは、2.4mmΦ以上とすることが溶接安定性の観点から好ましい。 The welding wire to be used is preferably selected from solid wires (commercially available) for submerged arc welding specified in JIS Z 3351 that are suitable for the above-described thick steel plates that are the materials to be welded, but flux cored wires are also applicable. . The welding wire to be used is preferably 2.4 mmΦ or more from the viewpoint of welding stability.

また、使用するフラックスは、上記した厚鋼板に適合した、JIS Z 3352に規定されるサブマージアーク溶接用フラックス(市販)から選択することが好ましい。なお、用いるフラックスは、溶融型、焼成型、焼結型のいずれも使用できる。 Moreover, the flux to be used is preferably selected from submerged arc welding fluxes (commercially available) specified in JIS Z 3352 that are compatible with the above-described thick steel plates. Any of molten type, fired type and sintered type can be used as the flux to be used.

本発明では、多電極サブマージアーク溶接を行う際の溶接条件として、所望の溶接継手が形成できる条件であればとくに限定する必要はなく、常用の多電極サブマージアーク溶接方法で用いる電極数、開先形状、電流、電圧、電流密度等の溶接条件がいずれも適用できる。例えば、隣接する電極同士の間隔としては、鋼板表面において測定したワイヤ先端位置の間隔で、8~30mmとすることが好ましい。電極同士の間隔が8mm未満では、間隔が狭すぎて、給電用のコンタクトチップ同士が接触する場合があり、一方、30mmを超えると、スラグ巻き込み等が発生し、溶接部の品質が低下する。 In the present invention, the welding conditions for multi-electrode submerged arc welding are not particularly limited as long as a desired weld joint can be formed. Any welding conditions such as shape, current, voltage and current density can be applied. For example, the interval between adjacent electrodes is preferably 8 to 30 mm, which is the interval between wire tip positions measured on the surface of the steel plate. If the distance between the electrodes is less than 8 mm, the distance is too narrow, and the contact tips for power supply may come into contact with each other.

また、各電極の傾斜角度としては、鋼板に垂直な線を0°として、溶接方向に対して第1電極の傾斜角度を-20~0°とし、第2電極以降の電極の傾斜角度を直前の電極に対して5~25°の範囲にすることが好ましい。なお、傾斜角度に関し、+側は前進角側、-側は後進角側を意味する。 As for the inclination angle of each electrode, the line perpendicular to the steel plate is 0°, the inclination angle of the first electrode with respect to the welding direction is -20 to 0°, and the inclination angle of the electrodes after the second electrode is immediately before is preferably in the range of 5 to 25° with respect to the electrodes. Regarding the tilt angle, the + side means the forward angle side, and the - side means the backward angle side.

また、多電極サブマージアーク溶接の溶接速度は、とくに限定する必要はなく、必要に応じて適宜決定できるが、500~5000mm/min程度とすることが、溶接施工性の観点から好ましい。 The welding speed of multi-electrode submerged arc welding does not have to be particularly limited and can be determined as needed, but it is preferably about 500 to 5000 mm/min from the viewpoint of welding workability.

そして、本発明では、フラックスの散布は、図1に1例を示すフラックス散布装置100を用いて、行うことが好ましい。本発明で使用するフラックス散布装置100は、図2にその配置の一例を示すように、複数の電極(図2では、5電極31~35)を囲む、第1のフラックス散布口13、および第2のフラックス散布口23aおよび/または23bを配設した装置とすることが好ましい。 In the present invention, the flux is preferably spread using a flux spreading device 100, one example of which is shown in FIG. The flux spraying device 100 used in the present invention has a first flux sprinkling port 13 surrounding a plurality of electrodes (five electrodes 31 to 35 in FIG. 2), and a first Preferably, the device is provided with two flux sprinkling ports 23a and/or 23b.

第1のフラックス散布口13は、フラックスを溶接線上に適正な幅で散布できるように、多電極のうちの第1電極31の溶接方向前方の溶接線上の所定の位置に、配設される。なお、第1のフラックス散布口13の出口側形状は、とくに限定する必要はないが、円形、正方形、長方形、楕円形とすることが好ましい。また、用いる第1のフラックス散布口は、断面積一定の断面形状とする必要はないが、フラックスがフラックス送給管内で詰まらないように、最小断面積で600mm2以上とすることが好ましい。 The first flux sprinkling port 13 is arranged at a predetermined position on the weld line in front of the first electrode 31 of the multiple electrodes in the welding direction so that the flux can be spread on the weld line with an appropriate width. The shape of the outlet side of the first flux sprinkling port 13 is not particularly limited, but is preferably circular, square, rectangular, or elliptical. The first flux sprinkling port to be used does not need to have a constant cross-sectional area, but preferably has a minimum cross-sectional area of 600 mm 2 or more so that the flux does not clog the flux feed pipe.

また、第2のフラックス散布口23a、23bは、例えば、図2(b)に示すように、溶接線に沿って配設された第1電極31から最後尾電極(図2では第5電極35)までの多電極の周辺に適切なフラックス散布高さを維持できるように、溶接線から水平方向に所定の距離Bだけ離れた少なくとも片側に配設される。なお、第2のフラックス散布口は、図2(a)に示すように、溶接線を挟んで両側に配設するほうが、溶接線と直交方向に均一にフラックスを散布することができ、溶接線に対し左右対称な余盛を形成できるという観点から好ましい。ここでいう「所定の距離B」は、溶接線から第2のフラックス散布口23a、23b端部までの距離Bであり、20~100mmとすることが好ましい。溶接線からフラックス散布口端部までの距離Bが、20mm未満では溶接トーチとフラックス散布口とが干渉する恐れが大きく、一方、100mmを超えて大きくなると、溶接線直上のフラックス散布厚さが薄くなる。 Further, the second flux spraying ports 23a and 23b are, for example, as shown in FIG. ) on at least one side a predetermined distance B horizontally from the weld line so as to maintain a proper flux distribution height around the multi-electrode perimeter. In addition, as shown in FIG. 2(a), the second flux spraying port is arranged on both sides of the weld line so that the flux can be uniformly distributed in the direction perpendicular to the weld line. It is preferable from the viewpoint that a left-right symmetrical reinforcement can be formed. The "predetermined distance B" referred to here is the distance B from the welding line to the ends of the second flux distribution ports 23a and 23b, and is preferably 20 to 100 mm. If the distance B from the welding line to the end of the flux sprinkling port is less than 20mm, there is a high risk of interference between the welding torch and the flux sprinkling port. Become.

さらに、第2のフラックス散布口23a、23bは、該第2のフラックス散布口の溶接方向前方の端部が第1電極の溶接ワイヤ先端の位置より溶接方向前方に、該第2のフラックス散布口の溶接方向後方の端部が最後尾の電極の溶接ワイヤ先端の位置より溶接方向後方に、それぞれ位置するように、配設される。これにより、第1電極から最後尾電極までの多電極の周辺に、均一に適切なフラックス散布高さを維持できるようになる。 Further, the second flux spraying ports 23a, 23b are arranged such that the front end portion of the second flux spraying port in the welding direction is located forward in the welding direction from the position of the tip of the welding wire of the first electrode. are positioned rearward in the welding direction from the position of the tip of the welding wire of the rearmost electrode. This makes it possible to maintain a uniform and appropriate flux distribution height around the multiple electrodes from the first electrode to the rearmost electrode.

なお、第2のフラックス散布口23a、23bの出口側形状は、とくに限定する必要はないが、長方形とすることが好ましい。また、用いる第2のフラックス散布口は、断面積一定の断面形状とする必要はないが、フラックスがフラックス送給管内で詰まらないように、最小断面積で600mm2以上とすることが好ましい。 The outlet side shape of the second flux sprinkling ports 23a and 23b is not particularly limited, but is preferably rectangular. The second flux sprinkling port to be used does not need to have a constant cross-sectional area, but preferably has a minimum cross-sectional area of 600 mm 2 or more so that the flux does not clog the flux feed pipe.

本発明で使用するフラックス散布装置100では、上記したフラックス散布口の入側にそれぞれに、フラックス送給管の一方の端を接続する。そして、さらに該フラックス送給管の他方の端をフラックス貯蔵槽に接続して、貯蔵されたフラックスを、フラックス散布口に送給可能とする。 In the flux sprinkling device 100 used in the present invention, one end of the flux feeding pipe is connected to each entrance side of the flux sprinkling port described above. Further, the other end of the flux feeding pipe is connected to the flux storage tank so that the stored flux can be fed to the flux sprinkling port.

第1のフラックス散布口13には、第1のフラックス送給管12の一方の端が接続され、該第1のフラックス送給管12の他方の端は、フラックス貯蔵槽11に接続され、フラックスをフラックス散布口に送給可能とする。同様に、第2のフラックス散布口23a、23bにはそれぞれ、第2のフラックス送給管22a、22bの一方の端が接続され、そして、該第2のフラックス送給管22a、22bの他方の端には、フラックス貯蔵槽21(11)が接続される。 One end of a first flux feed pipe 12 is connected to the first flux sprinkling port 13, and the other end of the first flux feed pipe 12 is connected to the flux storage tank 11. can be fed to the flux spray port. Similarly, one end of the second flux feeding pipes 22a, 22b is connected to the second flux spraying ports 23a, 23b, respectively, and the other end of the second flux feeding pipes 22a, 22b A flux storage tank 21 (11) is connected to the end.

なお、本発明では、フラックス散布口、フラックス送給管、フラックス貯蔵槽の接続は、上記した接続方法に限定されることはない。フラックス貯蔵槽には、1つのフラックス送給管を接続し、接続されたフラックス送給管を途中で枝分かれしたフラックス送給管とし、枝分かれしたそれぞれの端に、2つのフラックス散布口をそれぞれ接続してもよい。たとえば、本発明で使用するフラックス散布装置を、フラックスを貯蔵するフラックス貯蔵槽と、該フラックス貯蔵槽に接続され前記フラックスを送給する1つのフラックス送給管と、該1つのフラックス送給管を途中で枝分かれしたフラックス送給管とし、前記枝分かれした前記フラックス送給管の一方の端に接続し前記フラックスを散布する第1のフラックス散布口と、前記枝分かれした前記フラックス送給管の他方の端に接続し前記フラックスを散布する第2のフラックス散布口と、を有する装置としてもよい。 In the present invention, connection of the flux spraying port, the flux feed pipe, and the flux storage tank is not limited to the connection method described above. One flux feeding pipe is connected to the flux storage tank, and the connected flux feeding pipe is branched in the middle, and two flux sprinkling ports are connected to each branched end. may For example, the flux spraying device used in the present invention comprises a flux storage tank for storing flux, one flux feeding pipe connected to the flux storage tank for feeding the flux, and the one flux feeding pipe. A flux feeding pipe branched in the middle, a first flux spraying port connected to one end of the branched flux feeding pipe to spray the flux, and the other end of the branched flux feeding pipe and a second flux sprinkling port connected to and sprinkling the flux.

なお、フラックス送給管では、その断面形状はとくに限定されないが、円形とすることが好ましい。さらに、送給管内でのフラックスの詰まりを防止するため、フラックス送給管の最小断面積は、600mm2以上とすることが好ましい。なお、より好ましくは1200mm2以上である。また、フラックス送給管は、比較的自在に曲げることができる材料製、例えば塩化ビニール製、シリコンゴム製とすることが、作業性の観点から好ましい。 The cross-sectional shape of the flux feed pipe is not particularly limited, but a circular shape is preferable. Furthermore, the minimum cross-sectional area of the flux feed pipe is preferably 600 mm 2 or more in order to prevent clogging of the flux in the feed pipe. In addition, it is more preferably 1200 mm 2 or more. From the viewpoint of workability, the flux feed pipe is preferably made of a material that can be bent relatively freely, such as vinyl chloride or silicone rubber.

また、フラックス送給管12、22は、フラックス貯蔵槽11(21)からフラックス散布口13、23までの全長にわたり、管の中心線に沿って測定した水平面に対する角度α(°)で、α:30°以上に保つように配置することが好ましい。水平面に対してα:30°未満と、フラックス送給管の水平面に対する傾きが小さくなると、フラックスが管内部で滞留し、電極周辺でのフラックス散布高さが小さくなり、ガスの吹き上げが発生しやすくなる。 Further, the flux feed pipes 12, 22 extend over the entire length from the flux storage tank 11 (21) to the flux sprinkling ports 13, 23 at an angle α (°) with respect to the horizontal plane measured along the center line of the pipe, α: It is preferable to arrange it so that it is kept at 30° or more. If the angle of the flux feed pipe with respect to the horizontal plane is small, such as when α is less than 30° relative to the horizontal plane, the flux will stay inside the pipe, and the height of the flux distribution around the electrode will become smaller, making it easier for gas to blow up. Become.

フラックス貯蔵槽11(21)は、フラックス4を貯蔵する貯蔵容器であり、サブマージアーク溶接時に必要なフラックス量が貯蔵できるものであればよく、その大きさ等はとくに限定されない。フラックス貯蔵槽は、第1のフラックス散布口13用、第2のフラックス散布口23用と別々に配置してもよいが、設置場所の関係から共用としても何ら問題はない。 The flux storage tank 11 (21) is a storage container for storing the flux 4, and is not particularly limited as long as it can store the amount of flux required for submerged arc welding. The flux storage tanks may be separately arranged for the first flux sprinkling port 13 and the second flux sprinkling port 23, but there is no problem in using them in common due to the installation location.

なお、図1では、フラックス散布装置100と、複数の電極(コンタクトチップ)3と溶接ワイヤ2のみを記載し、各電極に接続される溶接ワイヤ供給手段、溶接電源等については図示を省略しているが、常用の溶接装置(溶接電源、制御装置、溶接機等)がいずれも適用できる。なお、フラックスの散布は、溶接前に予め溶接線に沿って散布しておくか、溶接機と連動して溶接点より溶接方向前方に散布することが好ましい。 FIG. 1 shows only the flux spraying device 100, the plurality of electrodes (contact tips) 3, and the welding wire 2, and the welding wire supply means, welding power source, etc. connected to each electrode are omitted from the illustration. However, any conventional welding device (welding power source, control device, welding machine, etc.) can be applied. In addition, it is preferable to scatter the flux along the welding line before welding, or to scatter the flux ahead of the welding point in the welding direction in conjunction with the welding machine.

また、多電極サブマージアーク溶接に際しては、適切なフラックスの散布高さは、各電極のコンタクトチップがフラックスで覆われる程度に十分な散布高さ、すなわち被溶接材(鋼板)表面から略30~40mm程度、とすることが好ましい。 Also, for multi-electrode submerged arc welding, the proper height of flux distribution is a height sufficient to cover the contact tip of each electrode with flux, that is, approximately 30 to 40 mm from the surface of the material to be welded (steel plate). It is preferable to set it as a degree.

本発明では、図1に示すような多電極サブマージアーク溶接用フラックス散布装置を用いて、多電極サブマージアーク溶接する際には、フラックス散布口13、23a、23bの下面高さが、被溶接材(鋼板)表面から上記した高さとなるように、調整しておくことが好ましい。これにより、複数の電極のアークをフラックスで覆うことができ、溶接中のガス吹き上げもなく、ビード幅の安定性に優れ、優れた品質の溶接金属が得られるという効果を奏する。 In the present invention, when performing multi-electrode submerged arc welding using a flux spraying device for multi-electrode submerged arc welding as shown in FIG. (Steel plate) It is preferable to adjust the height from the surface to the height described above. As a result, the arc of a plurality of electrodes can be covered with flux, there is no blow-up of gas during welding, the bead width is excellent in stability, and excellent quality weld metal can be obtained.

上記した厚鋼板を突き合わせて、上記した溶接条件で多電極サブマージアーク溶接により得られるサブマージアーク溶接継手は、質量%で、酸素:250~350ppm、窒素:30~60ppmを含有する組成と、ビード幅の最大値と最小値の差が3.0mm以下である溶接金属を有する。 The submerged arc welded joint obtained by butting the above thick steel plates and by multi-electrode submerged arc welding under the above welding conditions has a composition containing 250 to 350 ppm of oxygen and 30 to 60 ppm of nitrogen, and a bead width The weld metal has a difference of 3.0 mm or less between the maximum and minimum values of

溶接金属の酸素量が350質量ppm超え、あるいは窒素量が60質量ppmを超えると、粒界フェライトが生成し、溶接金属の靭性が低下する。一方、溶接金属の酸素量が250質量ppm未満、窒素量が30質量ppm未満と低くなると、粒内のアシキュラーフェライトに代わりベイナイトが生成して溶接金属靭性が低下する。このような溶接金属の酸素量、窒素量を得るためには、ガス吹き上げのない安定した溶接を行う必要があり、そのためには、電極周辺のフラックス散布高さを十分な高さとすることができる、本発明におけるようなフラックス散布方法を採用する必要がある。 If the amount of oxygen in the weld metal exceeds 350 mass ppm or the amount of nitrogen exceeds 60 mass ppm, intergranular ferrite is formed and the toughness of the weld metal is lowered. On the other hand, when the oxygen content of the weld metal is less than 250 mass ppm and the nitrogen content is less than 30 mass ppm, bainite is formed instead of intragranular acicular ferrite, resulting in a decrease in weld metal toughness. In order to obtain such oxygen and nitrogen contents in the weld metal, it is necessary to perform stable welding without blowing up of gas. , it is necessary to adopt a flux distribution method as in the present invention.

また、溶接金属のビード幅の最大値と最小値の差が3.0mmを超えると、深さ:0.5mm以上のアンダーカットが発生し、ビード外観が低下する。 Moreover, if the difference between the maximum and minimum values of the bead width of the weld metal exceeds 3.0 mm, an undercut with a depth of 0.5 mm or more occurs and the bead appearance deteriorates.

以下、さらに実施例に基づき、さらに本発明について説明する。 The present invention will be further described below based on examples.

表1に示す化学成分を有する厚鋼板(板厚:38mm、引張強さ590MPa)を用意した。用意した厚鋼板から2枚(一対)の試験板(長さ:1200mm)1,1'を採取し、開先として図3に示す、角度:70°、開先深さ:15mmの片面Y開先を開先加工し、突き合わせて試験体とした。ついで、これら試験体を用いて、多電極サブマージアーク溶接法によりサブマージアーク溶接継手(正常状態の溶接部長さ:1000mm)を作製した。 A thick steel plate (plate thickness: 38 mm, tensile strength 590 MPa) having the chemical composition shown in Table 1 was prepared. Two (pair) test plates (length: 1200 mm) 1, 1' were sampled from the prepared thick steel plate, and as shown in Fig. 3, the angle: 70 °, groove depth: 15 mm single-sided Y opening The ends were beveled and butted together to form a test piece. Then, using these specimens, submerged arc welded joints (normal weld length: 1000 mm) were produced by multi-electrode submerged arc welding.

なお、多電極サブマージアーク溶接は、表4に示す電極配置の、5電極サブマージアーク溶接とし、図1に構成の1例を示す第1および第2のフラックス散布口を有する多電極サブマージアーク溶接用フラックス散布装置を用いてフラックス散布を行った。フラックスは、上記厚鋼版に適合したJIS Z 3351に規定される、表2に示す組成の市販の焼成型フラックス(嵩密度:1.2g/ml、平均粒径:800μm)を使用し、溶接ワイヤは、上記厚鋼版に適合したJIS Z 3352に規定される、表3に示す組成の市販の溶接ワイヤ(径:4.0mmΦ)を使用した。 In addition, multi-electrode submerged arc welding is performed by five-electrode submerged arc welding with the electrode arrangement shown in Table 4, and for multi-electrode submerged arc welding having first and second flux spray ports, one example of which is shown in FIG. Flux was sprayed using a flux sprayer. As the flux, a commercially available sintered flux (bulk density: 1.2 g/ml, average particle size: 800 µm) having the composition shown in Table 2, which is specified in JIS Z 3351 and conforms to the thick steel plate, was used. used a commercially available welding wire (diameter: 4.0 mmΦ) having the composition shown in Table 3, which is specified in JIS Z 3352 and conforms to the thick steel plate.

Figure 2023042183000002
Figure 2023042183000002

Figure 2023042183000003
Figure 2023042183000003

Figure 2023042183000004
Figure 2023042183000004

Figure 2023042183000005
Figure 2023042183000005

なお、多電極サブマージアーク溶接を実施するにあたり、表5に示すように、フラックス散布装置におけるフラックス送給管の最小断面積および最小傾斜角度、さらにフラックス散布口の配置を変化して、フラック散布の条件を種々変化した。用いたフラックス散布口の配置は、図2(a)~(f)に示す各配置とした。 In carrying out multi-electrode submerged arc welding, as shown in Table 5, the minimum cross-sectional area and minimum inclination angle of the flux feed pipe in the flux spraying device, and the arrangement of the flux spraying port were changed to achieve flux spraying. Conditions were varied. The arrangement of the flux sprinkling ports used was as shown in FIGS. 2(a) to 2(f).

図2(a)は、溶接線上に第1のフラックス散布口13を配置し、溶接線を挟んで両側に水平方向に所定の距離Bだけ離れて、第2のフラックス散布口23a、23bを配置した場合であり、図2(b)は、溶接線上に第1のフラックス散布口13を配置し、溶接線から水平方向に所定の距離Bだけ離れた片側に第2のフラックス散布口23aを配置した場合である。図2(a)、図2(b)ではともに、第2のフラックス散布口23の溶接方向前方の端部が第1電極31の溶接ワイヤより溶接方向前方の位置となるように、かつ第2のフラックス散布口23の溶接方向後方の端部が最後尾電極35の溶接ワイヤより溶接方向後方の位置となるように、配置した。 In FIG. 2(a), the first flux spraying port 13 is arranged on the weld line, and the second flux spraying ports 23a and 23b are arranged on both sides of the weld line with a predetermined distance B in the horizontal direction. FIG. 2B shows the case where the first flux sprinkling port 13 is arranged on the weld line, and the second flux sprinkling port 23a is arranged on one side horizontally away from the weld line by a predetermined distance B. is the case. 2(a) and 2(b), the end portion of the second flux spraying port 23 forward in the welding direction is positioned forward in the welding direction from the welding wire of the first electrode 31, and the second The rear end of the flux spraying port 23 in the welding direction is positioned rearward in the welding direction from the welding wire of the rearmost electrode 35 .

また、図2(c)は、溶接線上に第1のフラックス散布口13のみを配置した比較例であり、図2(d)は、溶接線を挟んで水平方向に所定の距離Bだけ離れた両側に第2のフラックス散布口23aおよび23bのみを配置した場合であり、図2(e)および図2(f)は、溶接線上に第1のフラックス散布口13、および溶接線を挟んで水平方向に所定の距離Bだけ離れた両側に第2のフラックス散布口23aおよび23bを配置した場合で、図2(e)では、さらに第2のフラックス散布口23a、23bの溶接方向後方の端部が最後尾電極35の溶接ワイヤより前方の位置となるように、また、図2(f)では、さらに第2のフラックス散布口23a、23bの溶接方向前方の端部が第1電極の溶接ワイヤより後方の位置となるように、配置した比較例である。 Moreover, FIG. 2(c) is a comparative example in which only the first flux spraying port 13 is arranged on the weld line, and FIG. FIG. 2(e) and FIG. 2(f) show the case where only the second flux spraying ports 23a and 23b are arranged on both sides, and FIG. 2(e) and FIG. In the case where the second flux spraying ports 23a and 23b are arranged on both sides separated by a predetermined distance B in the welding direction, in FIG. is positioned forward of the welding wire of the rearmost electrode 35, and in FIG. It is a comparative example arranged so as to be in a more rearward position.

なお、第1のフラックス散布口13は、円形断面とし、散布口出口側の断面が、フラックス送給管の最小断面積以上の断面積を有する散布口とした。また、第2のフラックス散布口23aは、散布口出口側の断面が、フラックス送給管の最小断面積以上の断面積を有する散布口とした。 The first flux sprinkling port 13 has a circular cross section, and the cross section on the sprinkling port outlet side has a cross-sectional area equal to or larger than the minimum cross-sectional area of the flux feed pipe. The second flux sprinkling port 23a has a cross-sectional area on the outlet side of the sprinkling port that is equal to or larger than the minimum cross-sectional area of the flux feed pipe.

なお、フラックス送給管12、22は、フラックスの重力送給が可能なように、送給管の断面積を表5に示す適正な範囲内とし、かつ全経路おける水平面に対する最小傾斜角度αを表5に示す角度に調整した。なお、フラックス送給管は、シリコンゴム製とした。 The cross-sectional areas of the flux feed pipes 12 and 22 are set within the appropriate range shown in Table 5 so that the flux can be fed by gravity, and the minimum inclination angle α with respect to the horizontal plane in the entire route is set to The angles shown in Table 5 were adjusted. The flux feed pipe was made of silicon rubber.

そして、多電極サブマージアーク溶接を実施した。溶接条件は、表6に示す通りとした。なお、溶接速度は1000mm/minとし、溶接入熱量は9.83kJ/mmであった。なお、溶接継手No.13では、溶接前にフラックス貯蔵槽内にArガスを吹き込み、フラックス粒間に存在する大気を追い出すガスパージを行った。 Then, multi-electrode submerged arc welding was performed. Welding conditions were as shown in Table 6. The welding speed was 1000 mm/min and the welding heat input was 9.83 kJ/mm. In welded joint No. 13, Ar gas was blown into the flux storage tank before welding to perform gas purging to drive out the air existing between flux grains.

Figure 2023042183000006
Figure 2023042183000006

Figure 2023042183000007
Figure 2023042183000007

溶接中に、ガス吹き上げの発生時間を測定した。得られたガス吹き上げの発生時間から、ガス吹き上げが発生しなかった場合を◎、ガス吹き上げの発生が連続3秒未満の場合を〇、ガス吹き上げの発生が連続3秒以上の場合を×として、ガス吹き上げ性を評価した。 During welding, the occurrence time of gas blow-up was measured. From the obtained occurrence time of gas blow-up, ◎ indicates that gas blow-up does not occur, ○ indicates that gas blow-up occurs continuously for less than 3 seconds, and x indicates that gas blow-up occurs continuously for 3 seconds or more. The gas blowing property was evaluated.

また、得られた溶接継手の定常部についてビードを観察し、アンダーカットがあった場合は、当該箇所からサンプルを採取して断面マクロ形状を観察してアンダーカットの深さを測定した。アンダーカット無しの場合を◎、アンダーカット有りで、その深さが0.5mm未満の場合を〇、アンダーカット有りで、その深さが0.5mm以上の場合を×として、アンダーカットの生成状況を評価した。 In addition, the bead was observed in the stationary portion of the obtained welded joint, and if there was an undercut, a sample was taken from the portion and the macroscopic shape of the cross section was observed to measure the depth of the undercut. ◎ indicates no undercut, ○ indicates that there is an undercut and the depth is less than 0.5 mm, and x indicates that there is an undercut and the depth is 0.5 mm or more. bottom.

さらに、得られた溶接継手の定常部について、表面からノギスを用いて、溶接ビードに沿って10mm間隔でビード幅を測定し、その最大値と最小値を求め、その差を算出した。そして、得られたビード幅の最大値と最小値の差が、2.0mm未満の場合を◎、2.0mm以上3.0mm以下の場合を〇、3.0mmを超えた場合を×として、ビード幅安定性を評価した。 Furthermore, for the steady portion of the obtained welded joint, the bead width was measured at intervals of 10 mm along the weld bead using a vernier caliper from the surface, the maximum and minimum values were obtained, and the difference was calculated. If the difference between the maximum and minimum values of the obtained bead width is less than 2.0 mm, the bead width stability is indicated by ◎, if it is 2.0 mm or more and 3.0 mm or less, and x if it exceeds 3.0 mm. evaluated.

さらに、得られた溶接継手の溶接金属部から、溶接方向に沿って100mm間隔で分析用サンプルを採取して、溶接金属に含まれる酸素量および窒素量を、赤外線吸収分析法を用いて分析し、当該溶接継手における酸素量、窒素量の最大値と最小値を求めた。 Furthermore, samples for analysis were taken from the weld metal part of the obtained welded joint at intervals of 100 mm along the welding direction, and the amount of oxygen and nitrogen contained in the weld metal was analyzed using infrared absorption analysis. , the maximum and minimum values of oxygen content and nitrogen content in the welded joint were obtained.

また、得られた溶接継手の溶接金属部からノッチ位置が溶接金属中央となるように、溶接方向に沿って100mm間隔で、鋼板表層下2mm位置からシャルピー衝撃試験片(Vノッチ)を採取した。そして、試験温度:-30℃でシャルピー衝撃試験を実施し、吸収エネルギーvE-30(J)を求め、衝撃特性を評価した。シャルピー衝撃試験片(Vノッチ)の採取位置を図4に示す。 In addition, Charpy impact test pieces (V notch) were taken from a position 2 mm below the surface layer of the steel plate at intervals of 100 mm along the welding direction so that the notch position was at the center of the weld metal from the weld metal part of the welded joint obtained. Then, a Charpy impact test was carried out at a test temperature of -30°C to determine the absorbed energy vE -30 (J) and evaluate the impact properties. Fig. 4 shows the sampling position of the Charpy impact test piece (V notch).

得られた結果を表7に示す。 Table 7 shows the results obtained.

Figure 2023042183000008
Figure 2023042183000008

本発明例はいずれも、溶接中に連続3秒以上のガス吹き上げが発生せず(評価:◎及び〇)、ガスの吹き上げを防止でき、また、溶接金属のビード幅の最大値と最小値の差が3.0mm以下(評価:◎及び〇)で、優れたビード幅安定性を示し、さらに溶接金属中の酸素量が250質量ppm以上350質量ppm以下、窒素量が30質量ppm以上60質量ppm以下と、溶接金属中の酸素量、窒素量が適正範囲内に低減しており、溶接金属の靭性が向上している。 In all of the present invention examples, no gas blow-up occurred continuously for 3 seconds or more during welding (evaluation: ⊙ and ◯), gas blow-up could be prevented, and the maximum and minimum values of the bead width of the weld metal The difference is 3.0 mm or less (evaluation: ◎ and ○), showing excellent bead width stability, and the oxygen content in the weld metal is 250 mass ppm to 350 mass ppm, and the nitrogen content is 30 mass ppm to 60 mass ppm. As shown below, the oxygen content and nitrogen content in the weld metal are reduced to within the appropriate range, and the toughness of the weld metal is improved.

さらに、本発明例のうち、フラックス送給管12、22の断面積がいずれも全長にわたり600mm2以上、フラックス送給管12、22の水平面に対する最小傾斜角度がいずれも30°以上、および第2のフラックス散布口23が溶接線を挟んで両側に設けられしかも溶接線からの水平方向の所定の距離Bが20~100mmの範囲内、を満足する溶接継手No.6~No.8の場合は、ガス吹き上げの発生がなく(◎)、ビード幅の最大値と最小値の差が2.0mm未満(◎)でとくにビード幅安定性に優れ、アンダーカットの発生もなく、しかも溶接金属中の酸素量、窒素量が適正範囲内に低く抑えられ、溶接金属の靭性が向上している。 Furthermore, among the examples of the present invention, the cross-sectional areas of the flux feed pipes 12 and 22 are both 600 mm 2 or more over the entire length, the minimum inclination angles of the flux feed pipes 12 and 22 with respect to the horizontal plane are both 30° or more, and the second In the case of welded joints No. 6 to No. 8 satisfying the condition that the flux spraying ports 23 are provided on both sides of the weld line and the predetermined distance B in the horizontal direction from the weld line is within the range of 20 to 100 mm , there is no gas blow-up (◎), the difference between the maximum and minimum bead width is less than 2.0 mm (◎), and the bead width stability is particularly excellent. The amount of nitrogen and the amount of nitrogen are kept low within the appropriate range, and the toughness of the weld metal is improved.

一方、本発明の範囲を外れたフラックス散布を行った比較例は、溶接中、ガス吹き上げが激しく発生し、ビード幅が不安定になるとともに、深いアンダーカットが発生し、しかも溶接金属中の酸素量が350質量ppm超え、窒素量が60質量ppmを超えて高くなり、試験温度:-30℃でシャルピー衝撃試験吸収エネルギーvE-30が100J未満となり、溶接金属靭性が低下している。溶接継手No.13では、ガスパージのため、溶接金属の酸素量が250質量ppm未満、窒素量が30質量ppm未満となり、溶接金属のvE-30が100J未満と、溶接金属靭性が低下している。 On the other hand, in the comparative example in which the flux was sprayed outside the scope of the present invention, during welding, gas blow-up occurred violently, the bead width became unstable, deep undercuts occurred, and oxygen in the weld metal was reduced. The amount of nitrogen exceeds 350 mass ppm, the nitrogen content exceeds 60 mass ppm, and the Charpy impact test absorbed energy vE -30 is less than 100 J at the test temperature: -30°C, and the weld metal toughness is reduced. In welded joint No. 13, due to gas purging, the oxygen content in the weld metal is less than 250 mass ppm, the nitrogen content is less than 30 mass ppm, and vE -30 of the weld metal is less than 100 J, indicating that the weld metal toughness is low. .

1 厚鋼板
2 溶接ワイヤ
3 コンタクトチップ(電極)
4 フラックス
7 溶接金属
8 シャルピー衝撃試験片
11 フラックス貯蔵槽(フラックスホッパー)
12 第1のフラックス送給管
13 第1のフラックス散布口
21 フラックス貯蔵槽(フラックスホッパー)
22、22a、22b 第2のフラックス送給管
23、23a、23b 第2のフラックス散布口
31 第1電極
35 最後尾電極(第5電極)
100 多電極サブマージアーク溶接用フラックス散布装置(フラックス散布装置)
1 thick steel plate 2 welding wire 3 contact tip (electrode)
4 Flux 7 Weld metal 8 Charpy impact test piece 11 Flux storage tank (flux hopper)
12 first flux feeding pipe 13 first flux sprinkling port 21 flux storage tank (flux hopper)
22, 22a, 22b Second flux feed pipes 23, 23a, 23b Second flux sprinkling port 31 First electrode 35 Last electrode (fifth electrode)
100 Flux spraying device for multi-electrode submerged arc welding (flux spraying device)

Claims (7)

溶接継手の溶接金属が質量%で、酸素:250~350ppm、窒素:30~60ppmを含有し、かつ該溶接金属のビード幅の最大値と最小値の差が3.0mm以下であることを特徴とするサブマージアーク溶接継手。 The weld metal of the weld joint contains 250 to 350 ppm oxygen and 30 to 60 ppm nitrogen, and the difference between the maximum and minimum bead widths of the weld metal is 3.0 mm or less. submerged arc welded fittings. 厚鋼板同士を突き合わせて、多電極サブマージアーク溶接により、サブマージアーク溶接継手を製造するにあたり、第1および第2のフラックス散布口を有するフラックス散布装置を用い、前記第1のフラックス散布口からフラックスを、前記多電極のうちの第1電極の溶接方向前方の溶接線上に散布するとともに、前記第2のフラックス散布口からフラックスを、前記溶接線から水平方向に所定の距離離れた少なくとも片側で、前記第1電極のワイヤ先端より溶接方向前方の位置から、前記多電極のうちの最後尾電極のワイヤ先端より溶接方向後方の位置までの範囲に、散布し、前記多電極サブマージアーク溶接を行うことを特徴とするサブマージアーク溶接継手の製造方法。 In manufacturing a submerged arc welded joint by butting together thick steel plates by multi-electrode submerged arc welding, a flux spraying device having first and second flux spraying ports is used, and flux is supplied from the first flux spraying port. , the first electrode of the multi-electrode is sprayed onto the weld line in front of the welding direction, and the second flux sprinkling port distributes the flux on at least one side horizontally away from the weld line by a predetermined distance, the The multi-electrode submerged arc welding is performed by dispersing in a range from a position in front of the wire tip of the first electrode in the welding direction to a position behind the wire tip of the rearmost electrode of the multi-electrodes in the welding direction. A method of manufacturing a submerged arc welded joint, comprising: 前記溶接線から水平方向の所定の距離が、前記溶接線から前記第2のフラックス散布口端部までの距離で20~100mmであることを特徴とする請求項2に記載のサブマージアーク溶接継手の製造方法。 3. The submerged arc welded joint according to claim 2, wherein the predetermined horizontal distance from the weld line is 20 to 100 mm from the weld line to the end of the second flux spray port. Production method. 前記フラックス散布装置は、フラックスを貯蔵するフラックス貯蔵槽と、該フラックス貯蔵槽に接続され前記フラックスを送給する第1のフラックス送給管と、該第1のフラックス送給管に接続され前記フラックスを散布する第1のフラックス散布口と、さらに、前記フラックス貯蔵槽に接続され前記フラックスを送給する第2のフラックス送給管と、該第2のフラックス送給管に接続され前記フラックスを散布する第2のフラックス散布口と、を有し、前記第1のフラックス散布口が、前記第1電極の溶接方向前方の溶接線上に前記フラックスを散布するフラックス散布口であり、前記第2のフラックス散布口が、前記溶接線から水平方向に所定の距離離れた少なくとも片側で前記フラックスを散布する散布口であり、かつ、前記第2のフラックス散布口の溶接方向前方の端部が、前記第1電極のワイヤ先端の位置より溶接方向前方に、前記第2のフラックス散布口の溶接方向後方の端部が、前記最後尾電極のワイヤ先端の位置より溶接方向後方に、それぞれ位置するように、前記第2のフラックス散布口を配設することを特徴とする請求項2または3に記載のサブマージアーク溶接継手の製造方法。 The flux spraying device includes a flux storage tank for storing flux, a first flux supply pipe connected to the flux storage tank for supplying the flux, and a flux supply pipe connected to the first flux supply pipe for supplying the flux. further, a second flux feeding pipe connected to the flux storage tank for feeding the flux; and a second flux feeding pipe connected to the second flux feeding pipe for spraying the flux and a second flux sprinkling port, wherein the first flux sprinkling port is a flux sprinkling port for spraying the flux on the weld line ahead of the welding direction of the first electrode, and the second flux The spray port is a spray port that sprays the flux on at least one side that is horizontally away from the weld line by a predetermined distance, and the front end of the second flux spray port in the welding direction is the first flux spray port. The above-described 4. A method for manufacturing a submerged arc welded joint according to claim 2 or 3, wherein a second flux distribution port is provided. 前記第1のフラックス送給管および前記第2のフラックス送給管の断面積が、全長にわたり600mm2以上であることを特徴とする請求項4に記載のサブマージアーク溶接継手の製造方法。 5. The method for manufacturing a submerged arc welded joint according to claim 4, wherein the cross-sectional area of said first flux feed pipe and said second flux feed pipe is 600 mm <2> or more over the entire length. 前記第1のフラックス送給管および前記第2のフラックス送給管の中心軸の水平面に対する傾斜角度が、全長にわたり30°以上であることを特徴とする請求項4または5に記載のサブマージアーク溶接継手の製造方法。 6. The submerged arc welding according to claim 4 or 5, characterized in that the inclination angle of the central axes of the first flux feed pipe and the second flux feed pipe with respect to the horizontal plane is 30° or more over the entire length. Method for manufacturing fittings. 前記厚鋼板を、板厚:20mm以上で、引張強さ:419MPa以上の厚鋼板とすることを特徴とする請求項2ないし6のいずれかに記載のサブマージアーク溶接継手の製造方法。 The method for manufacturing a submerged arc welded joint according to any one of claims 2 to 6, wherein the thick steel plate has a thickness of 20 mm or more and a tensile strength of 419 MPa or more.
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