JP2534942B2 - パイプのガスシ―ルドア―ク溶接方法 - Google Patents
パイプのガスシ―ルドア―ク溶接方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＣＯ2 を含んだ石油及
び天然ガス、またはＣＯ2 を輸送するラインパイプの円
周溶接方法、特に溶接金属の耐選択腐食性や低温靭性、
耐割れ性に優れた円周溶接方法に関するものである。
び天然ガス、またはＣＯ2 を輸送するラインパイプの円
周溶接方法、特に溶接金属の耐選択腐食性や低温靭性、
耐割れ性に優れた円周溶接方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、低合金鋼の溶接部選択腐食に関す
る公表文献には次のようなものがある。 １）氷海での溶接継手部局部腐食に対して、母材と溶接
金属のＮｉ添加量の差が影響を及ぼすとするもの（阿部
隆ほか；「鉄と鋼」Ｖol.72,Ｎo.12,s1266, 1986年）。 ２）同じく氷海域鋼の溶接部局部腐食で、ＮｉとＣｕが
影響を及ぼし、 3.8 ΔＣｕ＋1.1 ΔＮｉ＋0.3 が選択腐食性を左右するとするもの（伊藤亀太郎ほか；
「鉄と鋼」Ｖol.72,Ｎo.12,s1265,1986 年）。 ３）炭素鋼配管円周溶接部の選択腐食防止に、Ｃｕ及び
Ｎｉを含む低合金溶接棒の使用が有効であるとするもの
（幸英明；「材料」Ｖol.38,Ｎo.424,p62-p68,1989
年）。 ４）溶接鋼管縦シーム溶接部の選択腐食防止に、Ｎｉ及
びＭｏの添加が有効であるとするもの（須賀ほか；特開
平3-170641号）。
る公表文献には次のようなものがある。 １）氷海での溶接継手部局部腐食に対して、母材と溶接
金属のＮｉ添加量の差が影響を及ぼすとするもの（阿部
隆ほか；「鉄と鋼」Ｖol.72,Ｎo.12,s1266, 1986年）。 ２）同じく氷海域鋼の溶接部局部腐食で、ＮｉとＣｕが
影響を及ぼし、 3.8 ΔＣｕ＋1.1 ΔＮｉ＋0.3 が選択腐食性を左右するとするもの（伊藤亀太郎ほか；
「鉄と鋼」Ｖol.72,Ｎo.12,s1265,1986 年）。 ３）炭素鋼配管円周溶接部の選択腐食防止に、Ｃｕ及び
Ｎｉを含む低合金溶接棒の使用が有効であるとするもの
（幸英明；「材料」Ｖol.38,Ｎo.424,p62-p68,1989
年）。 ４）溶接鋼管縦シーム溶接部の選択腐食防止に、Ｎｉ及
びＭｏの添加が有効であるとするもの（須賀ほか；特開
平3-170641号）。
【０００３】以上のように氷海等の酸素を含む海水など
の腐食環境中で溶接金属の選択腐食を改善する方法とし
て、Ｎｉ及びＣｕを添加する方法や、溶接鋼管縦シーム
の選択腐食特性の改善にＮｉ及びＭｏを添加する方法が
見いだされているが、ＣＯ2 を含む腐食環境で使用され
るラインパイプの円周溶接部の選択腐食抑制に、Ｎｉ及
びＭｏ添加が有効であるとの知見や、溶接金属の硬さや
耐割れ性などの実用性を考慮したガスシールドアーク溶
接方法は得られていない。また、母材成分との関係にお
いて具体的にこの問題を解決する方法は見いだされてい
ない。
の腐食環境中で溶接金属の選択腐食を改善する方法とし
て、Ｎｉ及びＣｕを添加する方法や、溶接鋼管縦シーム
の選択腐食特性の改善にＮｉ及びＭｏを添加する方法が
見いだされているが、ＣＯ2 を含む腐食環境で使用され
るラインパイプの円周溶接部の選択腐食抑制に、Ｎｉ及
びＭｏ添加が有効であるとの知見や、溶接金属の硬さや
耐割れ性などの実用性を考慮したガスシールドアーク溶
接方法は得られていない。また、母材成分との関係にお
いて具体的にこの問題を解決する方法は見いだされてい
ない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】溶接鋼管あるいはシー
ムレス鋼管を、ＣＯ2 を含んだ石油及び天然ガスまたは
ＣＯ2 の輸送に使用すると、円周溶接金属が選択的に腐
食する、いわゆる溶接部選択腐食を起こす場合がある。
これは、溶接金属と母材との化学成分や組織が異なり溶
接金属部が電気化学的に卑になり、溶接金属部が選択的
に腐食するものである。前述のような環境で使用される
ラインパイプの場合、従来、この選択腐食を考慮した円
周溶接方法は検討されていなかった。しかしながら、実
環境では、この種の選択腐食が問題となることがしばし
ばあり、この検討が待たれている。
ムレス鋼管を、ＣＯ2 を含んだ石油及び天然ガスまたは
ＣＯ2 の輸送に使用すると、円周溶接金属が選択的に腐
食する、いわゆる溶接部選択腐食を起こす場合がある。
これは、溶接金属と母材との化学成分や組織が異なり溶
接金属部が電気化学的に卑になり、溶接金属部が選択的
に腐食するものである。前述のような環境で使用される
ラインパイプの場合、従来、この選択腐食を考慮した円
周溶接方法は検討されていなかった。しかしながら、実
環境では、この種の選択腐食が問題となることがしばし
ばあり、この検討が待たれている。
【０００５】そこで、本発明者らは円周溶接金属の化学
成分及びその成分値を各種に変化させて、ＣＯ2 と海水
を含む腐食環境中で溶接部の選択腐食特性とその機械的
性質耐割れ性等について、綿密な調査を重ねた。本発明
は、この調査の結果得られた知見に基づくものであり、
溶接金属部の化学成分を調整するため、母材と溶接材料
及び溶接方法を調整することにより、円周溶接金属部の
選択腐食を防止するとともに、十分な強度と靭性及び耐
割れ性を備えた円周溶接金属を得るためのパイプのガス
シールドアーク溶接方法を提供することを目的とする。
成分及びその成分値を各種に変化させて、ＣＯ2 と海水
を含む腐食環境中で溶接部の選択腐食特性とその機械的
性質耐割れ性等について、綿密な調査を重ねた。本発明
は、この調査の結果得られた知見に基づくものであり、
溶接金属部の化学成分を調整するため、母材と溶接材料
及び溶接方法を調整することにより、円周溶接金属部の
選択腐食を防止するとともに、十分な強度と靭性及び耐
割れ性を備えた円周溶接金属を得るためのパイプのガス
シールドアーク溶接方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の第１は、溶接金
属の化学成分組成（重量％）が、 Ｃ ；０．０１〜０．１５％ Ｓｉ；０．２０〜１．００％ Ｍｎ；０．４０〜２．００％ Ｃｕ；≦２．５０％ Ｎｉ；０．５０〜２．５０％ ΔＣｕ＋ΔＮｉ；≧０．５０％（Δ：溶接金属含有量−
母材含有量） ＰCM；≦０．２５％(ＰCM=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+
Cr/20+Mo/15+V/10+5B (1)) 残部はＦｅ及び不可避不純物からなり、不可避不純物は
下記の範囲を満足するパイプのガスシールドアーク溶接
方法である。 Ｐ ；≦０．０３０％ Ｓ ；≦０．０３０％ Ａｌ；
≦０．０５％ Ｎ ；≦０．０５０％ Ｎｂ；≦０．１０％ Ｖ ；
≦０．１０％ Ｃｒ；≦１．００％ Ｃａ；≦０．００２５％ Ｏ；
≦０．１０％ Ｚｒ；≦０．０５％ Ｂ ；≦０．００２％
属の化学成分組成（重量％）が、 Ｃ ；０．０１〜０．１５％ Ｓｉ；０．２０〜１．００％ Ｍｎ；０．４０〜２．００％ Ｃｕ；≦２．５０％ Ｎｉ；０．５０〜２．５０％ ΔＣｕ＋ΔＮｉ；≧０．５０％（Δ：溶接金属含有量−
母材含有量） ＰCM；≦０．２５％(ＰCM=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+
Cr/20+Mo/15+V/10+5B (1)) 残部はＦｅ及び不可避不純物からなり、不可避不純物は
下記の範囲を満足するパイプのガスシールドアーク溶接
方法である。 Ｐ ；≦０．０３０％ Ｓ ；≦０．０３０％ Ａｌ；
≦０．０５％ Ｎ ；≦０．０５０％ Ｎｂ；≦０．１０％ Ｖ ；
≦０．１０％ Ｃｒ；≦１．００％ Ｃａ；≦０．００２５％ Ｏ；
≦０．１０％ Ｚｒ；≦０．０５％ Ｂ ；≦０．００２％
【０００７】本発明の第２は、溶接金属の化学成分組成
（重量％）が、上記化学成分に加えて、ＭｏまたはＴｉ
のいずれか一方あるいは両方を含有することをを特徴と
するパイプのガスシールドアーク溶接方法である。 Ｍｏ ；≦１．０５％ ΔＭｏ；≧０．０３％ Ｔｉ ；≦０．２５％
（重量％）が、上記化学成分に加えて、ＭｏまたはＴｉ
のいずれか一方あるいは両方を含有することをを特徴と
するパイプのガスシールドアーク溶接方法である。 Ｍｏ ；≦１．０５％ ΔＭｏ；≧０．０３％ Ｔｉ ；≦０．２５％
【０００８】また、第１及び第２発明に適用されるパイ
プ母材及び溶接ワイヤの各化学成分と溶接条件を
下記のとおりとしたものである。 母材の化学成分（重量％） Ｃ ；０．０３〜０．１５％ Ｓｉ；０．０５〜０．５０％ Ｍｎ；０．５０〜２．００％ Ａｌ；０．００５〜０．１０％ を含有し、または上記化学成分に加え、さらに下記の成
分の中から１種または２種以上を含有し、 Ｃｕ；０．０５〜２．０％ Ｎｉ；０．０５〜２．０％ Ｃｒ；０．０５〜２．０％ Ｍｏ；０．０５〜１．０％ Ｎｂ；０．００５〜０．２０％ Ｖ ；０．００５〜０．２０％ Ｔｉ；０．００５〜０．２０％ Ｂ ；０．０００５〜０．００２０％ Ｃａ；０．０００５〜０．００５０％ 残部がＦｅ及び不可避不純物を含むものとする。 溶接ワイヤの化学成分（重量％） Ｃ ；０．０１〜０．１５％ Ｓｉ；０．２０〜１．２０％ Ｍｎ；０．６０〜２．５０％ Ｃｕ；≦３．００％ Ｎｉ；０．５０〜３．００％ を含有し、または上記化学成分に加えて、下記成分を１
種または２種以上含有し 、Ｍｏ；≦１．１０％ Ｔｉ；≦０．３０％ 残部がＦｅ及び不可避不純物からなり、不可避不純物の
含有量としては下記範囲を満足するものとする。 Ｐ ；≦０．０３０％ Ｓ ；≦０．０３０％ Ａｌ；
≦０．０５％ Ｎ ；≦０．０１％ Ｎｂ；≦０．０２％ Ｖ ；
≦０．０２％ Ｃｒ；≦０．０５％ Ｚｒ；≦０．０５％ Ｏ ；
≦０．０２％ Ｂ ；≦０．００２％ 溶接条件 シールドガス：１００％ＣＯ2 あるいはＡｒ＋（５〜４
０％）ＣＯ2 ワイヤ径 ：０．８〜１．６mm 溶接電流 ：１００〜５００Ａ アーク電圧 ：１５〜４５Ｖ 溶接速度 ：５〜１５０cm／min. 溶接姿勢 ：全姿勢
プ母材及び溶接ワイヤの各化学成分と溶接条件を
下記のとおりとしたものである。 母材の化学成分（重量％） Ｃ ；０．０３〜０．１５％ Ｓｉ；０．０５〜０．５０％ Ｍｎ；０．５０〜２．００％ Ａｌ；０．００５〜０．１０％ を含有し、または上記化学成分に加え、さらに下記の成
分の中から１種または２種以上を含有し、 Ｃｕ；０．０５〜２．０％ Ｎｉ；０．０５〜２．０％ Ｃｒ；０．０５〜２．０％ Ｍｏ；０．０５〜１．０％ Ｎｂ；０．００５〜０．２０％ Ｖ ；０．００５〜０．２０％ Ｔｉ；０．００５〜０．２０％ Ｂ ；０．０００５〜０．００２０％ Ｃａ；０．０００５〜０．００５０％ 残部がＦｅ及び不可避不純物を含むものとする。 溶接ワイヤの化学成分（重量％） Ｃ ；０．０１〜０．１５％ Ｓｉ；０．２０〜１．２０％ Ｍｎ；０．６０〜２．５０％ Ｃｕ；≦３．００％ Ｎｉ；０．５０〜３．００％ を含有し、または上記化学成分に加えて、下記成分を１
種または２種以上含有し 、Ｍｏ；≦１．１０％ Ｔｉ；≦０．３０％ 残部がＦｅ及び不可避不純物からなり、不可避不純物の
含有量としては下記範囲を満足するものとする。 Ｐ ；≦０．０３０％ Ｓ ；≦０．０３０％ Ａｌ；
≦０．０５％ Ｎ ；≦０．０１％ Ｎｂ；≦０．０２％ Ｖ ；
≦０．０２％ Ｃｒ；≦０．０５％ Ｚｒ；≦０．０５％ Ｏ ；
≦０．０２％ Ｂ ；≦０．００２％ 溶接条件 シールドガス：１００％ＣＯ2 あるいはＡｒ＋（５〜４
０％）ＣＯ2 ワイヤ径 ：０．８〜１．６mm 溶接電流 ：１００〜５００Ａ アーク電圧 ：１５〜４５Ｖ 溶接速度 ：５〜１５０cm／min. 溶接姿勢 ：全姿勢
【０００９】
【作用】本発明は、以上のごとく、溶接金属の化学成分
を母材と溶接ワイヤの化学成分及び溶接条件の範囲を限
定することにより限定し、耐選択腐食性に富む十分な強
度と高靭性を備え、耐割れ性に優れた円周溶接方法であ
る。
を母材と溶接ワイヤの化学成分及び溶接条件の範囲を限
定することにより限定し、耐選択腐食性に富む十分な強
度と高靭性を備え、耐割れ性に優れた円周溶接方法であ
る。
【００１０】次に、溶接金属中の各々の化学成分を限定
した理由について述べる。 Ｃ；０．０１〜０．１５％ Ｃは良好な作業性及び溶接金属の機械的性質を得るため
に溶接金属中で０．０１〜０．１５％とする。０．０１
％未満では、溶接金属中のフェライト粒が粗大化するた
め強度及び靭性が低下し、機械的性能が母材に対して不
十分となる。０．１５％を超えると、溶接金属の強度が
母材に対して過大となり、それによる靭性不足が生じ
る。さらに硬さが上昇するため溶接割れや応力腐食割れ
感受性が増大する。 Ｓｉ；０．２０〜１．００％ Ｓｉは良好な作業性及び溶接金属の機械的性質を得るた
めに溶接金属中で０．２０〜１．００％とする。０．２
０％未満では、母材に対する溶融金属のなじみが低下す
るためにビード形状が不良となり、融合不良等の欠陥の
原因となる。特に含有量が極端に少ない場合には、脱酸
不足となりブローホールが発生する。また、機械的性能
では、溶接金属の強度が母材に対して不足する。１．０
０％を超えて溶接金属に添加すると溶接金属の強度が母
材に対して過大となり、それによる靭性不足が生じる。
また、硬さが上昇するため溶接割れや応力腐食割れ感受
性が増大する。 Ｍｎ；０．４０〜２．００％ Ｍｎも良好な溶接作業性と機械的性質を得るために溶接
金属中で０．４０〜２．００％とする。０．４０％未満
では、Ｍｎ／Ｓｉの値が１に近づくほど、あるいは１を
下回るほどスラグ量が増加し、スラグ巻き込み等の原因
となる。特に含有量が極端に少ない場合には、脱酸不足
によるブローホールが発生する。また、機械的性能に関
しては、溶接金属の強度が母材に対して不足したり、焼
入れ性が低下するために靭性が劣化する。２．００％を
超えて溶接金属に添加すると、溶接金属の強度が母材に
対して過大となり、それによる靭性不足が生じる。ま
た、硬さが上昇するため溶接割れや応力腐食割れ感受性
が増大する。 Ｃｕ；≦２．５０％ Ｎｉ；０．５０〜２．５０％ Ｃｕ及びＮｉは溶接金属の靭性改善と選択腐食特性を向
上させるため（図１参照）に、溶接金属中に２．５０％
以下（Ｃｕ），０．５０〜２．５０％（Ｎｉ）添加す
る。Ｃｕは溶接金属の選択腐食特性を向上させる効果を
有するが、２．５０％を超えると高温割れに対する感受
性が増大する。Ｎｉも選択腐食特性向上に効果を有す
る。Ｃｕ無添加の場合、Ｎｉ添加で良好な選択腐食特性
を得るためには０．５０％以上添加する必要がある。
２．５０％を超えて添加すると溶接金属の強度が母材に
対して過大となり、それによる靭性不足が生じる。ま
た、硬さが上昇するため溶接割れや応力腐食割れ感受性
が増大する。また、特に応力腐食割れの発生を抑制する
場合には、Ｎｉ量を１．００％未満とする。なお、ワイ
ヤへのＣｕ及びＮｉの添加方法としては、メッキ、溶融
のいずれでもよい。さらに、より良好な選択腐食特性を
得るためには、図１に示すようにＣｕとＮｉの溶接金属
と母材との含有量の差Δ（Ｃｕ＋Ｎｉ）が０．５％以上
であることが望ましい。なお、図１は選択腐食特性に及
ぼすΔ（Ｃｕ＋Ｎｉ）の影響をあらわしたグラフであ
り、縦軸に母材と溶接金属との間に流れた選択腐食電流
（μＡ）を、横軸にΔ（Ｃｕ＋Ｎｉ）（％）をとって示
したものである。選択腐食電流がプラスのとき、溶接金
属の選択腐食は起こらない。Δ（Ｃｕ＋Ｎｉ）が０．５
％以上になると選択腐食電流はプラスに転じている。 ＰCM；≦０．２５％ 式（１）で示されるＰCM値が０．２５％を超えると、溶
接金属の強度が母材に対して過大となり、それによる靭
性不足が生じる。また、硬さが上昇するため溶接割れや
応力腐食割れ感受性が増大する。
した理由について述べる。 Ｃ；０．０１〜０．１５％ Ｃは良好な作業性及び溶接金属の機械的性質を得るため
に溶接金属中で０．０１〜０．１５％とする。０．０１
％未満では、溶接金属中のフェライト粒が粗大化するた
め強度及び靭性が低下し、機械的性能が母材に対して不
十分となる。０．１５％を超えると、溶接金属の強度が
母材に対して過大となり、それによる靭性不足が生じ
る。さらに硬さが上昇するため溶接割れや応力腐食割れ
感受性が増大する。 Ｓｉ；０．２０〜１．００％ Ｓｉは良好な作業性及び溶接金属の機械的性質を得るた
めに溶接金属中で０．２０〜１．００％とする。０．２
０％未満では、母材に対する溶融金属のなじみが低下す
るためにビード形状が不良となり、融合不良等の欠陥の
原因となる。特に含有量が極端に少ない場合には、脱酸
不足となりブローホールが発生する。また、機械的性能
では、溶接金属の強度が母材に対して不足する。１．０
０％を超えて溶接金属に添加すると溶接金属の強度が母
材に対して過大となり、それによる靭性不足が生じる。
また、硬さが上昇するため溶接割れや応力腐食割れ感受
性が増大する。 Ｍｎ；０．４０〜２．００％ Ｍｎも良好な溶接作業性と機械的性質を得るために溶接
金属中で０．４０〜２．００％とする。０．４０％未満
では、Ｍｎ／Ｓｉの値が１に近づくほど、あるいは１を
下回るほどスラグ量が増加し、スラグ巻き込み等の原因
となる。特に含有量が極端に少ない場合には、脱酸不足
によるブローホールが発生する。また、機械的性能に関
しては、溶接金属の強度が母材に対して不足したり、焼
入れ性が低下するために靭性が劣化する。２．００％を
超えて溶接金属に添加すると、溶接金属の強度が母材に
対して過大となり、それによる靭性不足が生じる。ま
た、硬さが上昇するため溶接割れや応力腐食割れ感受性
が増大する。 Ｃｕ；≦２．５０％ Ｎｉ；０．５０〜２．５０％ Ｃｕ及びＮｉは溶接金属の靭性改善と選択腐食特性を向
上させるため（図１参照）に、溶接金属中に２．５０％
以下（Ｃｕ），０．５０〜２．５０％（Ｎｉ）添加す
る。Ｃｕは溶接金属の選択腐食特性を向上させる効果を
有するが、２．５０％を超えると高温割れに対する感受
性が増大する。Ｎｉも選択腐食特性向上に効果を有す
る。Ｃｕ無添加の場合、Ｎｉ添加で良好な選択腐食特性
を得るためには０．５０％以上添加する必要がある。
２．５０％を超えて添加すると溶接金属の強度が母材に
対して過大となり、それによる靭性不足が生じる。ま
た、硬さが上昇するため溶接割れや応力腐食割れ感受性
が増大する。また、特に応力腐食割れの発生を抑制する
場合には、Ｎｉ量を１．００％未満とする。なお、ワイ
ヤへのＣｕ及びＮｉの添加方法としては、メッキ、溶融
のいずれでもよい。さらに、より良好な選択腐食特性を
得るためには、図１に示すようにＣｕとＮｉの溶接金属
と母材との含有量の差Δ（Ｃｕ＋Ｎｉ）が０．５％以上
であることが望ましい。なお、図１は選択腐食特性に及
ぼすΔ（Ｃｕ＋Ｎｉ）の影響をあらわしたグラフであ
り、縦軸に母材と溶接金属との間に流れた選択腐食電流
（μＡ）を、横軸にΔ（Ｃｕ＋Ｎｉ）（％）をとって示
したものである。選択腐食電流がプラスのとき、溶接金
属の選択腐食は起こらない。Δ（Ｃｕ＋Ｎｉ）が０．５
％以上になると選択腐食電流はプラスに転じている。 ＰCM；≦０．２５％ 式（１）で示されるＰCM値が０．２５％を超えると、溶
接金属の強度が母材に対して過大となり、それによる靭
性不足が生じる。また、硬さが上昇するため溶接割れや
応力腐食割れ感受性が増大する。
【００１１】次に、本発明の第２発明においては、上記
成分のほか、さらに前述のような選択成分及びその組成
を限定する。Ｍｏ；≦１．０５％ ΔＭｏ≧０．０３％ Ｍｏは溶接金属の選択腐食を防止するためにΔＭｏが
０．０３％以上となるように溶接金属中に１．０５％以
下で添加する。図２に示すように溶接金属と母材とのＭ
ｏ含有量の差ΔＭｏを０．０３％以上とすれば、ＣＯ2
を含む腐食環境中において溶接金属の選択腐食は防止で
きる。しかし、１．０５％を超えて添加すると溶接金属
の硬さが増加し溶接低温割れや応力腐食割れ感受性を増
大させる。なお、図２は選択腐食特性に及ぼすΔＭｏの
影響をあらわしたグラフであり、縦軸に母材と溶接金属
との間に流れた選択腐食電流（μＡ）を、横軸にΔＭｏ
（％）をとって示したものである。選択腐食電流がプラ
スのとき、溶接金属の選択腐食は起こらない。ΔＭｏが
０．０３％以上になると選択腐食電流はプラスに転じて
いる。 Ｔｉ；≦０．２５％ Ｔｉは初析フェライトの微細化による溶接金属の靭性を
目的として必要に応じて０．２５％以下の範囲で溶接金
属に添加してもよい。０．２５％を超えるとスラグ量が
増加するため、スラグ巻込み等の欠陥の原因となる。ま
た、溶接金属の強度が母材に対して過大となり、それに
よる靭性不足が生じる。また、硬さが上昇するため溶接
割れや応力腐食割れ感受性が増大する。不可避不純物；
不可避不純物の含有量が前記範囲内であれば、溶接金属
の耐選択腐食特性及び機械的性能を阻害しない。各成分
の含有量が前記範囲を超える場合には、溶接作業性の低
下（Ａｌ，Ｚｒ，Ｃａ），溶接欠陥の発生（Ｐ，Ｓ，
Ｂ，Ｎ），機械的性能の劣化（Ａｌ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖ，
Ｏ，Ｎ）等の不具合が生じる。
成分のほか、さらに前述のような選択成分及びその組成
を限定する。Ｍｏ；≦１．０５％ ΔＭｏ≧０．０３％ Ｍｏは溶接金属の選択腐食を防止するためにΔＭｏが
０．０３％以上となるように溶接金属中に１．０５％以
下で添加する。図２に示すように溶接金属と母材とのＭ
ｏ含有量の差ΔＭｏを０．０３％以上とすれば、ＣＯ2
を含む腐食環境中において溶接金属の選択腐食は防止で
きる。しかし、１．０５％を超えて添加すると溶接金属
の硬さが増加し溶接低温割れや応力腐食割れ感受性を増
大させる。なお、図２は選択腐食特性に及ぼすΔＭｏの
影響をあらわしたグラフであり、縦軸に母材と溶接金属
との間に流れた選択腐食電流（μＡ）を、横軸にΔＭｏ
（％）をとって示したものである。選択腐食電流がプラ
スのとき、溶接金属の選択腐食は起こらない。ΔＭｏが
０．０３％以上になると選択腐食電流はプラスに転じて
いる。 Ｔｉ；≦０．２５％ Ｔｉは初析フェライトの微細化による溶接金属の靭性を
目的として必要に応じて０．２５％以下の範囲で溶接金
属に添加してもよい。０．２５％を超えるとスラグ量が
増加するため、スラグ巻込み等の欠陥の原因となる。ま
た、溶接金属の強度が母材に対して過大となり、それに
よる靭性不足が生じる。また、硬さが上昇するため溶接
割れや応力腐食割れ感受性が増大する。不可避不純物；
不可避不純物の含有量が前記範囲内であれば、溶接金属
の耐選択腐食特性及び機械的性能を阻害しない。各成分
の含有量が前記範囲を超える場合には、溶接作業性の低
下（Ａｌ，Ｚｒ，Ｃａ），溶接欠陥の発生（Ｐ，Ｓ，
Ｂ，Ｎ），機械的性能の劣化（Ａｌ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖ，
Ｏ，Ｎ）等の不具合が生じる。
【００１２】次に、鋼管母材の化学成分を限定した理由
について述べる。 Ｃ；０．０３〜０．１５％ 鋼中の炭素は、鋼の強度を上昇させる上で有効な元素で
あるが、過度の添加は靭性の劣化を招く。したがって、
強度並びに靭性とも良好な鋼管を製造するために炭素量
の上限は０．１５％とする。炭素量の低減は靭性を向上
させるが、０．０３％以下になると靭性は劣化する。ま
た、安定したＮｂ，Ｖ，Ｔｉなどの析出硬化を有効に利
用するためにも０．０３％の炭素は必要となるので、炭
素量の下限は０．０３％とする。他の成分の限定理由は
以下のとおりである。 Ｓｉ；０．０５〜０．５０％ Ｓｉは脱酸のため必要であるが、過多に添加すると靭性
を劣化させるので下限を０．０５％，上限を０．５０％
とする。 Ｍｎ；０．５０〜２．００％ Ｍｎは脱酸のため０．５０％以上必要であるが、２．０
０％を超えると溶接性を劣化させるので上限を２．００
％とする。 Ａｌ；０．００５〜０．１０％ Ａｌは脱酸のため必要であるが、０．００５％未満では
脱酸が不十分となるので下限を０．００５％とする。一
方０．１０％を超えると鋼の清浄度並びにＨＡＺ靭性を
劣化させるので上限を０．１０％とする。 Ｃｕ；０．０５〜２．０％ Ｎｉ；０．０５〜２．０％ Ｃｕ並びにＮｉはＨＡＺ靭性に悪影響を及ぼすことなく
母材の強度、靭性を改善させるが、２．０％を超えると
ＨＡＺの硬化性並びに靭性に悪影響を及ぼすので上限を
２．０％とする。 Ｃｒ；０．０５〜２．０％ Ｃｒは母材及び溶接部の強度を高めるが、２．０％を超
えるとＨＡＺの硬化性並びに靭性を劣化させるので上限
を２．０％とする。 Ｍｏ；０．０５〜１．０％ Ｍｏは母材の強度並びに靭性を向上させるが、１．０％
を超えるとＨＡＺの焼き入れ性を増して溶接性を劣化さ
せるので上限を１．０％とする。これら元素添加量の下
限は材質上の効果が得られる最小必要量とし、０．０５
％とする。 Ｎｂ；０．００５〜０．２０％ Ｖ；０．００５〜０．２０％ Ｎｂ並びにＶは強度・靭性に効果が認められるが、０．
２０％を超えると母材並びに溶接部の靭性を劣化させる
ので上限は０．２０％とする。下限は材質上の向上の認
められる０．００５％とする。 Ｔｉ；０．００５〜０．２０％ Ｔｉは０．００５％以上の添加によりスラブ加熱時のオ
ーステナイトの粗大化を防止する効果を有するので下限
を０．００５％とし、過度に添加すると溶接部の靭性を
劣化させるので上限を０．２０％とする。 Ｂ；０．０００５〜０．００２０％ Ｂは母材の強度上昇に有効であるが、過度の添加は溶接
性並びにＨＡＺ靭性の劣化を招くので上限は０．００２
０％とし、下限は強度上昇に効果が認められる０．００
０５％とする。 Ｃａ；０．０００５〜０．００５０％ Ｃａの添加は、耐水素誘起割れ性を改善し、下限はその
効果の認められる０．０００５％とする。過度の添加は
酸化物を形成して有害であるので上限を０．００５０％
とする。
について述べる。 Ｃ；０．０３〜０．１５％ 鋼中の炭素は、鋼の強度を上昇させる上で有効な元素で
あるが、過度の添加は靭性の劣化を招く。したがって、
強度並びに靭性とも良好な鋼管を製造するために炭素量
の上限は０．１５％とする。炭素量の低減は靭性を向上
させるが、０．０３％以下になると靭性は劣化する。ま
た、安定したＮｂ，Ｖ，Ｔｉなどの析出硬化を有効に利
用するためにも０．０３％の炭素は必要となるので、炭
素量の下限は０．０３％とする。他の成分の限定理由は
以下のとおりである。 Ｓｉ；０．０５〜０．５０％ Ｓｉは脱酸のため必要であるが、過多に添加すると靭性
を劣化させるので下限を０．０５％，上限を０．５０％
とする。 Ｍｎ；０．５０〜２．００％ Ｍｎは脱酸のため０．５０％以上必要であるが、２．０
０％を超えると溶接性を劣化させるので上限を２．００
％とする。 Ａｌ；０．００５〜０．１０％ Ａｌは脱酸のため必要であるが、０．００５％未満では
脱酸が不十分となるので下限を０．００５％とする。一
方０．１０％を超えると鋼の清浄度並びにＨＡＺ靭性を
劣化させるので上限を０．１０％とする。 Ｃｕ；０．０５〜２．０％ Ｎｉ；０．０５〜２．０％ Ｃｕ並びにＮｉはＨＡＺ靭性に悪影響を及ぼすことなく
母材の強度、靭性を改善させるが、２．０％を超えると
ＨＡＺの硬化性並びに靭性に悪影響を及ぼすので上限を
２．０％とする。 Ｃｒ；０．０５〜２．０％ Ｃｒは母材及び溶接部の強度を高めるが、２．０％を超
えるとＨＡＺの硬化性並びに靭性を劣化させるので上限
を２．０％とする。 Ｍｏ；０．０５〜１．０％ Ｍｏは母材の強度並びに靭性を向上させるが、１．０％
を超えるとＨＡＺの焼き入れ性を増して溶接性を劣化さ
せるので上限を１．０％とする。これら元素添加量の下
限は材質上の効果が得られる最小必要量とし、０．０５
％とする。 Ｎｂ；０．００５〜０．２０％ Ｖ；０．００５〜０．２０％ Ｎｂ並びにＶは強度・靭性に効果が認められるが、０．
２０％を超えると母材並びに溶接部の靭性を劣化させる
ので上限は０．２０％とする。下限は材質上の向上の認
められる０．００５％とする。 Ｔｉ；０．００５〜０．２０％ Ｔｉは０．００５％以上の添加によりスラブ加熱時のオ
ーステナイトの粗大化を防止する効果を有するので下限
を０．００５％とし、過度に添加すると溶接部の靭性を
劣化させるので上限を０．２０％とする。 Ｂ；０．０００５〜０．００２０％ Ｂは母材の強度上昇に有効であるが、過度の添加は溶接
性並びにＨＡＺ靭性の劣化を招くので上限は０．００２
０％とし、下限は強度上昇に効果が認められる０．００
０５％とする。 Ｃａ；０．０００５〜０．００５０％ Ｃａの添加は、耐水素誘起割れ性を改善し、下限はその
効果の認められる０．０００５％とする。過度の添加は
酸化物を形成して有害であるので上限を０．００５０％
とする。
【００１３】本発明における溶接ワイヤの化学成分（重
量％）の限定理由は次のとおりである。 Ｃ；良好な溶接作業性を確保し、かつ母材に対して適切
な強度、靭性及び硬さを得るために０．０１〜０．１５
％添加する。 Ｓｉ；脱酸作用によってブローホールの発生を抑制する
とともに、良好な溶接作業性及び適切な溶接金属の機械
的性質を得るために０．２０〜１．２０％添加する。 Ｍｎ；Ｓｉと同様の理由により、０．６０〜２．５０％
添加する。 Ｃｕ；溶接割れの発生を抑制しつつ、溶接金属の耐選択
腐食特性を向上させるために３．００％を上限として添
加する。 Ｎｉ；母材に対して適切な靭性、強度及び硬さを確保し
つつ、溶接金属の耐選択腐食特性を向上させるために
０．５０〜３．００％添加する。 Ｍｏ；Ｎｉと同様の理由により、１．１０％を上限とし
て添加する。 Ｔｉ；溶接作業性を阻害しない範囲で溶接金属の靭性を
向上させるために０．３０％を上限として添加する。 不可避不純物；各成分の含有量が前記範囲を超える場合
には、溶接欠陥の発生（Ｐ，Ｓ，Ｂ，Ｎ），溶接作業性
の低下（Ａｌ，Ｚｒ），機械的性能の劣化（Ａｌ，Ｃ
ｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｏ，Ｎ）等の不具合が生じる。
量％）の限定理由は次のとおりである。 Ｃ；良好な溶接作業性を確保し、かつ母材に対して適切
な強度、靭性及び硬さを得るために０．０１〜０．１５
％添加する。 Ｓｉ；脱酸作用によってブローホールの発生を抑制する
とともに、良好な溶接作業性及び適切な溶接金属の機械
的性質を得るために０．２０〜１．２０％添加する。 Ｍｎ；Ｓｉと同様の理由により、０．６０〜２．５０％
添加する。 Ｃｕ；溶接割れの発生を抑制しつつ、溶接金属の耐選択
腐食特性を向上させるために３．００％を上限として添
加する。 Ｎｉ；母材に対して適切な靭性、強度及び硬さを確保し
つつ、溶接金属の耐選択腐食特性を向上させるために
０．５０〜３．００％添加する。 Ｍｏ；Ｎｉと同様の理由により、１．１０％を上限とし
て添加する。 Ｔｉ；溶接作業性を阻害しない範囲で溶接金属の靭性を
向上させるために０．３０％を上限として添加する。 不可避不純物；各成分の含有量が前記範囲を超える場合
には、溶接欠陥の発生（Ｐ，Ｓ，Ｂ，Ｎ），溶接作業性
の低下（Ａｌ，Ｚｒ），機械的性能の劣化（Ａｌ，Ｃ
ｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｏ，Ｎ）等の不具合が生じる。
【００１４】本発明における溶接条件の限定の理由は次
のとおりである。 シールドガス：ＣＯ2 溶接用あるいはマグ溶接用として
一般に使用されているシールドガスの組成とする。 ワイヤ径：開先形状及び溶接姿勢に応じて一般に使用さ
れている溶接用ワイヤ径とする。 溶接電流、アーク電圧、溶接速度：開先形状、溶接姿
勢、及びワイヤ径に応じて一般に使用される溶接電流、
アーク電圧、溶接速度とする。 溶接姿勢：全姿勢 パイプの円周溶接を考慮して全姿勢とする。
のとおりである。 シールドガス：ＣＯ2 溶接用あるいはマグ溶接用として
一般に使用されているシールドガスの組成とする。 ワイヤ径：開先形状及び溶接姿勢に応じて一般に使用さ
れている溶接用ワイヤ径とする。 溶接電流、アーク電圧、溶接速度：開先形状、溶接姿
勢、及びワイヤ径に応じて一般に使用される溶接電流、
アーク電圧、溶接速度とする。 溶接姿勢：全姿勢 パイプの円周溶接を考慮して全姿勢とする。
【００１５】
【実施例】本発明の実施例について述べる。表１に供試
母材の化学成分（重量％）を示す。表１に示すＡ〜Ｄ鋼
を用いて外径３８インチ×全長１２ｍの溶接鋼管を製造
した後、ガスシールドアーク溶接により円周溶接を行
い、溶接金属の強度、靭性、海水環境（ＣＯ2 バブリン
グ）での選択腐食速度をそれぞれ測定した。表２，表３
に溶接金属の選択腐食速度、強度、靭性、割れ発生の有
無を示す。強度ＹＳはＪＩＳ Ｚ２２０１ ３号（６mm
φ）試験片、靭性はＪＩＳ Ｚ３１２８ ４号試験片を
用いて、０℃での吸収エネルギーで評価した。溶接割れ
発生の有無は溶接後５断面の観察により判定し、選択腐
食速度は円周溶接部を含む全長５０cm鋼管の内部に、人
工海水を入れ、これにＣＯ2 ガスを吹き込んで、母材と
溶接金属部の板厚の差を求めることにより、測定した値
である。
母材の化学成分（重量％）を示す。表１に示すＡ〜Ｄ鋼
を用いて外径３８インチ×全長１２ｍの溶接鋼管を製造
した後、ガスシールドアーク溶接により円周溶接を行
い、溶接金属の強度、靭性、海水環境（ＣＯ2 バブリン
グ）での選択腐食速度をそれぞれ測定した。表２，表３
に溶接金属の選択腐食速度、強度、靭性、割れ発生の有
無を示す。強度ＹＳはＪＩＳ Ｚ２２０１ ３号（６mm
φ）試験片、靭性はＪＩＳ Ｚ３１２８ ４号試験片を
用いて、０℃での吸収エネルギーで評価した。溶接割れ
発生の有無は溶接後５断面の観察により判定し、選択腐
食速度は円周溶接部を含む全長５０cm鋼管の内部に、人
工海水を入れ、これにＣＯ2 ガスを吹き込んで、母材と
溶接金属部の板厚の差を求めることにより、測定した値
である。
【００１６】表２，表３に示すように、溶接金属の化学
成分が特許請求の範囲を満足する円周溶接部では、降伏
強度（３５０Ｎ／mm2 以上），靭性（５０Ｊ以上），選
択腐食性（溶接金属部が選択的に腐食しない、表２中０
で表示）に優れ、硬さが低く（Ｈｖ３００以下），耐割
れ性にも優れた円周溶接部であることが確認された。
成分が特許請求の範囲を満足する円周溶接部では、降伏
強度（３５０Ｎ／mm2 以上），靭性（５０Ｊ以上），選
択腐食性（溶接金属部が選択的に腐食しない、表２中０
で表示）に優れ、硬さが低く（Ｈｖ３００以下），耐割
れ性にも優れた円周溶接部であることが確認された。
【表１】
【表２】
【表３】
【００１７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、溶接金属
部の化学成分を母材と溶接材料及び溶接方法により調整
するものであるから、ＣＯ2 を含む海水環境など腐食環
境にさらされた円周溶接部の選択腐食において、溶接金
属部と母材とのＣｕ，Ｎｉ，Ｍｏ差を前述のように特定
することにより、十分な強度及び高靭性を有し、かつ耐
溶接割れ性と耐選択腐食性に優れた円周溶接金属部を得
ることができる。
部の化学成分を母材と溶接材料及び溶接方法により調整
するものであるから、ＣＯ2 を含む海水環境など腐食環
境にさらされた円周溶接部の選択腐食において、溶接金
属部と母材とのＣｕ，Ｎｉ，Ｍｏ差を前述のように特定
することにより、十分な強度及び高靭性を有し、かつ耐
溶接割れ性と耐選択腐食性に優れた円周溶接金属部を得
ることができる。
【図１】母材と溶接金属との間に流れた選択腐食電流
（μＡ）とΔ（Ｃｕ＋Ｎｉ）との関係を示すグラフであ
る。
（μＡ）とΔ（Ｃｕ＋Ｎｉ）との関係を示すグラフであ
る。
【図２】母材と溶接金属との間に流れた選択腐食電流
（μＡ）とΔＭｏとの関係を示すグラフである。
（μＡ）とΔＭｏとの関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 元清 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 中野 利彦 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100−１ 株式会社神戸製鋼所藤沢事業所内 (72)発明者 小西 正人 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100−１ 株式会社神戸製鋼所藤沢事業所内 (56)参考文献 特開 平１−201496（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−182377（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−295070（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 パイプの円周溶接において、下記化学成
分（重量％）の溶接金属が得られるような、パイプ母材
と溶接ワイヤと溶接条件との組合せによるパイプ
のガスシールドアーク溶接方法。 Ｃ ；０．０１〜０．１５％ Ｓｉ；０．２０〜１．００％ Ｍｎ；０．４０〜２．００％ Ｃｕ；≦２．５０％ Ｎｉ；０．５０〜２．５０％ ΔＣｕ＋ΔＮｉ；≧０．５０％（Δ：溶接金属含有量−
母材含有量） ＰCM；≦０．２５％ (ＰCM=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60
+Cr/20+Mo/15+V/10+5B) 残部はＦｅ及び不可避不純物からなり、不可避不純物は
下記の範囲を満足するものとする。 Ｐ ；≦０．０３０％ Ｓ ；≦０．０３０％ Ａｌ；
≦０．０５％ Ｎ ；≦０．０５０％ Ｎｂ；≦０．１０％ Ｖ ；
≦０．１０％ Ｃｒ；≦１．００％ Ｃａ；≦０．００２５％ Ｏ；
≦０．１０％ Ｚｒ；≦０．０５％ Ｂ ；≦０．００２％ 母材の化学成分（重量％） Ｃ ；０．０３〜０．１５％ Ｓｉ；０．０５〜０．５０％ Ｍｎ；０．５０〜２．００％ Ａｌ；０．００５〜０．１０％ を含有し、または上記化学成分に加え、さらに下記の成
分の中から１種または２種以上を含有し、 Ｃｕ；０．０５〜２．０％ Ｎｉ；０．０５〜２．０％ Ｃｒ；０．０５〜２．０％ Ｍｏ；０．０５〜１．０％ Ｎｂ；０．００５〜０．２０％ Ｖ ；０．００５〜０．２０％ Ｔｉ；０．００５〜０．２０％ Ｂ ；０．０００５〜０．００２０％ Ｃａ；０．０００５〜０．００５０％ 残部がＦｅ及び不可避不純物を含むものとする。 溶接ワイヤの化学成分（重量％） Ｃ ；０．０１〜０．１５％ Ｓｉ；０．２０〜１．２０％ Ｍｎ；０．６０〜２．５０％ Ｃｕ；≦３．００％ Ｎｉ；０．５０〜３．００％ を含有し、または上記化学成分に加えて、下記成分を１
種または２種以上含有し 、Ｍｏ；≦１．１０％ Ｔｉ；≦０．３０％ 残部がＦｅ及び不可避不純物からなり、不可避不純物の
含有量としては下記範囲を満足するものとする。 Ｐ ；≦０．０３０％ Ｓ ；≦０．０３０％ Ａｌ；
≦０．０５％ Ｎ ；≦０．０１％ Ｎｂ；≦０．０２％ Ｖ ；
≦０．０２％ Ｃｒ；≦０．０５％ Ｚｒ；≦０．０５％ Ｏ ；
≦０．０２％ Ｂ ；≦０．００２％ 溶接条件 シールドガス：１００％ＣＯ2 あるいはＡｒ＋（５〜４
０％）ＣＯ2 ワイヤ径 ：０．８〜１．６mm 溶接電流 ：１００〜５００Ａ アーク電圧 ：１５〜４５Ｖ 溶接速度 ：５〜１５０cm／min. 溶接姿勢 ：全姿勢 - 【請求項２】 上記溶接金属が上記化学成分に加えて、
ＭｏまたはＴｉのいずれか一方あるいは両方を含有する
ことを特徴とする請求項１記載のパイプのガスシールド
アーク溶接方法。 Ｍｏ ；≦１．０５％ ΔＭｏ；≧０．０３％ Ｔｉ ；≦０．２５％
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21995591A JP2534942B2 (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | パイプのガスシ―ルドア―ク溶接方法 |
| GB9217614A GB2259881B (en) | 1991-08-30 | 1992-08-19 | Method for gas-shield arc welding of a pipe and weld wire for use in the welding method |
| CA002076435A CA2076435A1 (en) | 1991-08-30 | 1992-08-19 | Method for gas-shield arc welding of a pipe and weld wire for use in the welding method |
| US07/935,523 US5300751A (en) | 1991-08-30 | 1992-08-25 | Method for gas-shield arc welding of a pipe and weld wire for use in the welding method |
| DE4228249A DE4228249A1 (de) | 1991-08-30 | 1992-08-25 | Verfahren zum elektroschweissen unter schutzgas eines rohres und schweissdraht zur verwendung bei dem schweissverfahren |
| NO923354A NO305689B1 (no) | 1991-08-30 | 1992-08-27 | FremgangsmÕte for gassdekket buesveising av r°r samt sveisetrÕd for anvendelse ved fremgangsmÕten |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21995591A JP2534942B2 (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | パイプのガスシ―ルドア―ク溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0569141A JPH0569141A (ja) | 1993-03-23 |
| JP2534942B2 true JP2534942B2 (ja) | 1996-09-18 |
Family
ID=16743657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21995591A Expired - Lifetime JP2534942B2 (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | パイプのガスシ―ルドア―ク溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2534942B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3877940B2 (ja) * | 2000-07-06 | 2007-02-07 | Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 | 炭素鋼鋼管周溶接用ソリッドワイヤ及びそれを使用する溶接方法 |
| JP3878105B2 (ja) * | 2002-10-31 | 2007-02-07 | Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 | 鋼管周溶接用ソリッドワイヤ |
| JP4771651B2 (ja) * | 2003-02-26 | 2011-09-14 | 新日本製鐵株式会社 | 耐食性および耐スラッジ性に優れた溶接継手を有する原油油槽 |
| CN116137872A (zh) * | 2020-08-03 | 2023-05-19 | 杰富意钢铁株式会社 | 气体保护金属极电弧焊用实芯焊丝 |
-
1991
- 1991-08-30 JP JP21995591A patent/JP2534942B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0569141A (ja) | 1993-03-23 |
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