JP3032988B2 - 低水素系被覆アーク溶接棒 - Google Patents
低水素系被覆アーク溶接棒Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｃｒ−Ｍｏ系高温用鋼
用溶接材料に関し、詳しくは２ 1/4Ｃｒ−１Ｍｏおよび
３Ｃｒ−１Ｍｏ鋼等のＣｒ−Ｍｏ系高温用鋼用として長
時間熱処理後でも高温特性に優れた性能を発揮する被覆
アーク溶接棒に関するものである。
用溶接材料に関し、詳しくは２ 1/4Ｃｒ−１Ｍｏおよび
３Ｃｒ−１Ｍｏ鋼等のＣｒ−Ｍｏ系高温用鋼用として長
時間熱処理後でも高温特性に優れた性能を発揮する被覆
アーク溶接棒に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ボイラーのような高温高圧で操業される
機器の設計に際しては、熱効率を高めるために操業時の
温度および圧力を可及的に高めようとする傾向がある。
このような要求に対し、母材については高温用鋼の高強
度化がすでに進められてきており、被覆アーク溶接棒に
ついても長時間熱処理後でも高温特性に優れた性能を発
揮する被覆アーク溶接棒の開発が要望されている。
機器の設計に際しては、熱効率を高めるために操業時の
温度および圧力を可及的に高めようとする傾向がある。
このような要求に対し、母材については高温用鋼の高強
度化がすでに進められてきており、被覆アーク溶接棒に
ついても長時間熱処理後でも高温特性に優れた性能を発
揮する被覆アーク溶接棒の開発が要望されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような状況に対
し、特開昭５９−１７８１９７号公報では、心線中の
Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖの添加量を限定すると
同時に、この心線にＣａＣＯ 3 ，ＣａＦ2 を必須成分と
する被覆剤を塗布したことを特徴とする高温用鋼用被覆
アーク溶接材料が開示されているが、これは高Ｃｒ鋼と
低Ｃｒ鋼とを溶接する際に、高Ｃｒ側の溶接ボンド部に
おける溶接後熱処理時の組織変化を抑制し、健全な異材
溶接部を得るためのものであって、高温強度およびクリ
ープ破断強度などの高温特性を積極的に向上させようと
するものでなく、高温特性に優れた２ 1/4〜３％Ｃｒ−
１％Ｍｏ鋼用被覆アーク溶接棒を提供するに至っていな
い。
し、特開昭５９−１７８１９７号公報では、心線中の
Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖの添加量を限定すると
同時に、この心線にＣａＣＯ 3 ，ＣａＦ2 を必須成分と
する被覆剤を塗布したことを特徴とする高温用鋼用被覆
アーク溶接材料が開示されているが、これは高Ｃｒ鋼と
低Ｃｒ鋼とを溶接する際に、高Ｃｒ側の溶接ボンド部に
おける溶接後熱処理時の組織変化を抑制し、健全な異材
溶接部を得るためのものであって、高温強度およびクリ
ープ破断強度などの高温特性を積極的に向上させようと
するものでなく、高温特性に優れた２ 1/4〜３％Ｃｒ−
１％Ｍｏ鋼用被覆アーク溶接棒を提供するに至っていな
い。
【０００４】また、特開昭６０−４０６８９号公報は、
被覆剤成分としてＣａＣＯ3 ，金属弗化物，ＳｉＯ2 ，
Ｓｉ，Ｍｇを必須成分とし、かつ心線含有量との関係で
ＴｉＯ2 ，Ｃ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖを添加し得る任意
成分とからなる被覆剤を心線成分としてＣ，Ｓｉ，Ｍ
ｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｖを限定し、残部がＦｅおよび
不可避不純物からなる心線に、粘結剤として硅酸ソー
ダ、硅酸カリおよび硅酸リチウムなどの混合物を用いて
被覆せしめた被覆アーク溶接棒により、Ｃｒ−Ｍｏ系高
温用鋼をアーク溶接し、さらに溶接金属成分としてＣ，
Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｖを含ませることによ
り、特に低温靱性に優れたＣｒ−Ｍｏ系高温用鋼のアー
ク溶接方法を開示しているが、高温強度およびクリープ
破断強度を積極的に向上しようというものではなく、高
温特性に優れた２ 1/4〜３％Ｃｒ−１％Ｍｏ鋼用被覆ア
ーク溶接棒を提供するに至っていない。
被覆剤成分としてＣａＣＯ3 ，金属弗化物，ＳｉＯ2 ，
Ｓｉ，Ｍｇを必須成分とし、かつ心線含有量との関係で
ＴｉＯ2 ，Ｃ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖを添加し得る任意
成分とからなる被覆剤を心線成分としてＣ，Ｓｉ，Ｍ
ｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｖを限定し、残部がＦｅおよび
不可避不純物からなる心線に、粘結剤として硅酸ソー
ダ、硅酸カリおよび硅酸リチウムなどの混合物を用いて
被覆せしめた被覆アーク溶接棒により、Ｃｒ−Ｍｏ系高
温用鋼をアーク溶接し、さらに溶接金属成分としてＣ，
Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｖを含ませることによ
り、特に低温靱性に優れたＣｒ−Ｍｏ系高温用鋼のアー
ク溶接方法を開示しているが、高温強度およびクリープ
破断強度を積極的に向上しようというものではなく、高
温特性に優れた２ 1/4〜３％Ｃｒ−１％Ｍｏ鋼用被覆ア
ーク溶接棒を提供するに至っていない。
【０００５】前記問題点に対し、本発明者らが特願平２
−９５３６５号ですでに提案している如く、溶接金属中
の炭化物の過剰生成によるＣの減少を起さない範囲で
Ｖ，Ｔａを添加させることにより高強度化を計るととも
に溶接金属に微細なＶ4 Ｃ3 ，ＴａＣを析出させて、Ｍ
23Ｃ6 ，Ｍ6 Ｃ（Ｍは金属元素を示す）の析出状態を長
時間にわたって粗大化しないようコントロールすること
ができ、４５０〜５００℃における高温強度、クリープ
破断強度を格段に高め得ることを見出している。
−９５３６５号ですでに提案している如く、溶接金属中
の炭化物の過剰生成によるＣの減少を起さない範囲で
Ｖ，Ｔａを添加させることにより高強度化を計るととも
に溶接金属に微細なＶ4 Ｃ3 ，ＴａＣを析出させて、Ｍ
23Ｃ6 ，Ｍ6 Ｃ（Ｍは金属元素を示す）の析出状態を長
時間にわたって粗大化しないようコントロールすること
ができ、４５０〜５００℃における高温強度、クリープ
破断強度を格段に高め得ることを見出している。
【０００６】しかしながら、高温強度およびクリープ破
断強度は圧力容器などを設計する上で重要な特性である
ことから、その安全性を高めるためには、さらに高温強
度およびクリープ破断強度などの高温特性の向上を計る
必要がある。
断強度は圧力容器などを設計する上で重要な特性である
ことから、その安全性を高めるためには、さらに高温強
度およびクリープ破断強度などの高温特性の向上を計る
必要がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、 金属炭酸塩；３０〜７０重量％、 金属弗化物；５〜３０重量％、 Ｍｇ ；０．５〜５重量％、 その他に、上記以外の脱酸剤、アーク安定剤、スラグ生
成剤、粘結剤を含む被覆剤を溶接棒全重量に対して２５
〜３５重量％となるように鋼心線外周に被覆してなる被
覆アーク溶接棒において、前記被覆剤と前記鋼心線中の
いずれかまたは両方に溶接棒全重量に対してＣ；０．０
６〜０．１７重量％、Ｓｉ；０．０２〜０．２４重量
％、Ｍｎ；０．１〜１．５重量％、Ｃｒ；２．０〜３．
５重量％、Ｍｏ；０．８〜１．５重量％、Ｖ；０．４〜
１．０重量％、Ｚｒ；０．０５〜１．０重量％、Ｎｂ；
０．０２〜０．１１重量％、Ｔａ；０．０１〜５．０重
量％、Ｎ；０．０１〜０．０５重量％が含まれているこ
とを特徴とする低水素系被覆アーク溶接棒にある。
ろは、 金属炭酸塩；３０〜７０重量％、 金属弗化物；５〜３０重量％、 Ｍｇ ；０．５〜５重量％、 その他に、上記以外の脱酸剤、アーク安定剤、スラグ生
成剤、粘結剤を含む被覆剤を溶接棒全重量に対して２５
〜３５重量％となるように鋼心線外周に被覆してなる被
覆アーク溶接棒において、前記被覆剤と前記鋼心線中の
いずれかまたは両方に溶接棒全重量に対してＣ；０．０
６〜０．１７重量％、Ｓｉ；０．０２〜０．２４重量
％、Ｍｎ；０．１〜１．５重量％、Ｃｒ；２．０〜３．
５重量％、Ｍｏ；０．８〜１．５重量％、Ｖ；０．４〜
１．０重量％、Ｚｒ；０．０５〜１．０重量％、Ｎｂ；
０．０２〜０．１１重量％、Ｔａ；０．０１〜５．０重
量％、Ｎ；０．０１〜０．０５重量％が含まれているこ
とを特徴とする低水素系被覆アーク溶接棒にある。
【０００８】なお、本発明で用いる心線はＣ，Ｓｉ，Ｍ
ｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｎ以外の化学
成分が、Ｐ；０．０２重量％以下、Ｓ；０．０２重量％
以下、残部がＦｅおよび不可避不純物からなるものであ
る。２ 1/4〜３％Ｃｒ−１％Ｍｏ鋼の溶接において、溶
接金属の高温強度およびクリープ破断強度の低下原因
は、溶接金属が高温に長時間加熱される過程において、
まず溶接金属中のＣとＦｅが結合してＦｅ3 Ｃを析出
し、次にこの炭化物がＭ 23Ｃ6 ，Ｍ6 Ｃ（Ｍは金属元素
を示す）に変化し、炭化物が粗大化することによるもの
とされている。
ｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｎ以外の化学
成分が、Ｐ；０．０２重量％以下、Ｓ；０．０２重量％
以下、残部がＦｅおよび不可避不純物からなるものであ
る。２ 1/4〜３％Ｃｒ−１％Ｍｏ鋼の溶接において、溶
接金属の高温強度およびクリープ破断強度の低下原因
は、溶接金属が高温に長時間加熱される過程において、
まず溶接金属中のＣとＦｅが結合してＦｅ3 Ｃを析出
し、次にこの炭化物がＭ 23Ｃ6 ，Ｍ6 Ｃ（Ｍは金属元素
を示す）に変化し、炭化物が粗大化することによるもの
とされている。
【０００９】そこで本発明者らは、鋭意研究の結果、溶
接金属中の炭化物の過剰生成による粗大炭化物の析出抑
制効果を有するＣｒ，Ｍｏ，ＮｂおよびＶを溶接材料中
に夫々適量含有せしめ、かつＮを積極的に添加すること
により安定でかつ微細な炭窒化物を形成させることによ
り高温強度および高温クリープ破断強度を鋼材並みに高
めるとともに靱性向上を達成することができた。
接金属中の炭化物の過剰生成による粗大炭化物の析出抑
制効果を有するＣｒ，Ｍｏ，ＮｂおよびＶを溶接材料中
に夫々適量含有せしめ、かつＮを積極的に添加すること
により安定でかつ微細な炭窒化物を形成させることによ
り高温強度および高温クリープ破断強度を鋼材並みに高
めるとともに靱性向上を達成することができた。
【００１０】
【作用】以下に本発明における成分組成限定の理由を詳
細に説明する。まず、本発明において被覆剤中の金属炭
酸塩、金属弗化物、Ｍｇ粉の含有率および被覆率を定め
た理由は次の通りである。 金属炭酸塩；３０〜７０重量％ 本発明でいう金属炭酸塩とは、ＣａＣＯ3 ，ＢａＣ
Ｏ3 ，ＭｇＣＯ3 ，ＭｎＣＯ3 などを指すものである
が、これらの金属炭酸塩はアーク中で分解し、ＣＯ2 ガ
スを発生し、溶融メタルを大気から保護し、アーク雰囲
気中の水素ガス分圧を下げる効果があり、塩基性のスラ
グを生成する。
細に説明する。まず、本発明において被覆剤中の金属炭
酸塩、金属弗化物、Ｍｇ粉の含有率および被覆率を定め
た理由は次の通りである。 金属炭酸塩；３０〜７０重量％ 本発明でいう金属炭酸塩とは、ＣａＣＯ3 ，ＢａＣ
Ｏ3 ，ＭｇＣＯ3 ，ＭｎＣＯ3 などを指すものである
が、これらの金属炭酸塩はアーク中で分解し、ＣＯ2 ガ
スを発生し、溶融メタルを大気から保護し、アーク雰囲
気中の水素ガス分圧を下げる効果があり、塩基性のスラ
グを生成する。
【００１１】これらの添加量が３０重量％未満ではスラ
グの融点が低下し、スラグの被包性が悪くなって良好な
ビードを得ることができない。また大気から溶接金属を
保護するガス発生量が不足するため、ピットやブローホ
ールが発生する。一方、７０重量％を超えて添加した場
合はガス発生量が過剰となり、スラグの融点が上昇して
スラグの流動性が悪くなるために母材とのなじみが不均
一となりビード形状が悪くなる。
グの融点が低下し、スラグの被包性が悪くなって良好な
ビードを得ることができない。また大気から溶接金属を
保護するガス発生量が不足するため、ピットやブローホ
ールが発生する。一方、７０重量％を超えて添加した場
合はガス発生量が過剰となり、スラグの融点が上昇して
スラグの流動性が悪くなるために母材とのなじみが不均
一となりビード形状が悪くなる。
【００１２】金属弗化物；５〜３０重量％ 本発明でいう金属弗化物とはＣａＦ2 ，ＢａＦ2 ，Ｍｇ
Ｆ2 ，ＭｎＦ2 ，ＬｉＦなどを指すものであるが、いず
れもスラグの融点を下げて流動性の良いスラグを作る。
またアーク中で分解した弗素は、溶融メタルや溶融スラ
グの水素と反応し、溶接金属の水素分圧を下げて耐割れ
性の良好な溶接金属をつくる。
Ｆ2 ，ＭｎＦ2 ，ＬｉＦなどを指すものであるが、いず
れもスラグの融点を下げて流動性の良いスラグを作る。
またアーク中で分解した弗素は、溶融メタルや溶融スラ
グの水素と反応し、溶接金属の水素分圧を下げて耐割れ
性の良好な溶接金属をつくる。
【００１３】これらの添加量が５重量％未満では適当な
スラグの流動性が得られず、ビード形状が悪く、ピット
が発生したりする。一方、３０重量％を超えて添加する
とスラグの粘性が不足してビード形状が悪くなったり、
被覆筒が弱くなり溶接作業性が劣化する。 Ｍｇ；０．５〜５．０重量％ Ｍｇは溶接金属中の酸素量を低減し、微細炭化物の析出
促進によるＣの固定により溶接金属の耐割れ性を向上さ
せるとともに延性の向上に効果があるが、０．５重量％
未満ではその効果が不充分である。一方、５．０重量％
を超えて添加しても耐割れ性は向上せず、かえって溶接
時のアークが不安定となり、スパッタ量が増加し、溶接
作業性が悪い。
スラグの流動性が得られず、ビード形状が悪く、ピット
が発生したりする。一方、３０重量％を超えて添加する
とスラグの粘性が不足してビード形状が悪くなったり、
被覆筒が弱くなり溶接作業性が劣化する。 Ｍｇ；０．５〜５．０重量％ Ｍｇは溶接金属中の酸素量を低減し、微細炭化物の析出
促進によるＣの固定により溶接金属の耐割れ性を向上さ
せるとともに延性の向上に効果があるが、０．５重量％
未満ではその効果が不充分である。一方、５．０重量％
を超えて添加しても耐割れ性は向上せず、かえって溶接
時のアークが不安定となり、スパッタ量が増加し、溶接
作業性が悪い。
【００１４】尚、被覆剤に添加するＭｇは、Ｍｇ単体の
他、Ａｌ−Ｍｇ，Ｎｉ−Ｍｇなどの合金として添加する
ことができる。この場合、合金中のＭｇの量が上記範囲
内であれば同様の効果を示すことを確認している。 被覆率；２５〜３５重量％ 被覆率とは、溶接棒全重量に対する被覆剤の重量％を意
味し、２５重量％未満では保護筒としての機能が不充分
になってスパッタが増加したり、生成スラグ量の不足に
よってビード外観が悪化し、一方、３５重量％を超える
と、スラグ量が多くなりすぎるためにスラグ巻込み等の
欠陥が発生し易くなるとともに、開先幅の狭い溶接継手
に適用した場合に運棒が困難になる。
他、Ａｌ−Ｍｇ，Ｎｉ−Ｍｇなどの合金として添加する
ことができる。この場合、合金中のＭｇの量が上記範囲
内であれば同様の効果を示すことを確認している。 被覆率；２５〜３５重量％ 被覆率とは、溶接棒全重量に対する被覆剤の重量％を意
味し、２５重量％未満では保護筒としての機能が不充分
になってスパッタが増加したり、生成スラグ量の不足に
よってビード外観が悪化し、一方、３５重量％を超える
と、スラグ量が多くなりすぎるためにスラグ巻込み等の
欠陥が発生し易くなるとともに、開先幅の狭い溶接継手
に適用した場合に運棒が困難になる。
【００１５】次に被覆剤および鋼心線のいずれかに含有
させる必須元素について詳述する。 Ｃ；０．０６〜０．１７重量％ Ｃは溶接金属中の酸素量低減と同時に炭化物の析出によ
って強度を向上させ、かつ粗大フェライトの生成を抑制
する効果があるが、０．０６重量％未満ではその効果が
得られない。しかし多すぎると溶接金属に高温割れが発
生し易くなるので０．１７重量％を上限とした。
させる必須元素について詳述する。 Ｃ；０．０６〜０．１７重量％ Ｃは溶接金属中の酸素量低減と同時に炭化物の析出によ
って強度を向上させ、かつ粗大フェライトの生成を抑制
する効果があるが、０．０６重量％未満ではその効果が
得られない。しかし多すぎると溶接金属に高温割れが発
生し易くなるので０．１７重量％を上限とした。
【００１６】Ｓｉ；０．０２〜０．２４重量％ Ｓｉは溶接金属中の酸素量低減に効果的な成分であり、
溶接作業性確保のうえからも必要である。溶接棒中の含
有率が０．０２重量％未満ではその効果が得られない。
一方、０．２４重量％を超えると特に長時間熱処理後の
靱性や長時間使用中脆化特性が劣化するので０．２４重
量％を上限とした。
溶接作業性確保のうえからも必要である。溶接棒中の含
有率が０．０２重量％未満ではその効果が得られない。
一方、０．２４重量％を超えると特に長時間熱処理後の
靱性や長時間使用中脆化特性が劣化するので０．２４重
量％を上限とした。
【００１７】Ｍｎ；０．１〜１．５重量％ Ｍｎは溶接金属中の酸素量低減に有効であると同時に、
鋼の焼入性を向上させ、強度維持に不可欠の成分である
が、０．１％未満ではその作用効果が得られない。一
方、１．５％を超えると高温における強度および耐酸化
性が低下する。 Ｃｒ；２．０〜３．５重量％ Ｃｒは、母材共金系として、同等量添加し、溶接金属の
耐酸化性、耐食性および高温強度を高めるのに不可欠の
元素で、この種の成分系における主成分であり、少なく
とも２．０％含有させなければならない。一方、３．５
％を超えると、粗大フェライトが生成して靱性が低下す
る。
鋼の焼入性を向上させ、強度維持に不可欠の成分である
が、０．１％未満ではその作用効果が得られない。一
方、１．５％を超えると高温における強度および耐酸化
性が低下する。 Ｃｒ；２．０〜３．５重量％ Ｃｒは、母材共金系として、同等量添加し、溶接金属の
耐酸化性、耐食性および高温強度を高めるのに不可欠の
元素で、この種の成分系における主成分であり、少なく
とも２．０％含有させなければならない。一方、３．５
％を超えると、粗大フェライトが生成して靱性が低下す
る。
【００１８】Ｍｏ；０．８〜１．５重量％ Ｍｏはクリープ破断強度を高める成分であるが、０．８
％未満ではその効果が得られない。一方、１．５％を超
えると焼戻し脆化特性が劣化するので１．５％を上限と
した。 Ｖ；０．４〜１．０重量％ Ｖは高温強度を著しく高める成分であり、析出の場合に
は、Ｖ4 Ｃ3 としての他、Ｍ23Ｃ6 ，Ｍ6 Ｃの一部に入
り析出物の粗大化の抑制に優れた効果を発揮するが、
０．４％未満ではその効果が得られない。一方、１．０
％を超えると、炭化物が過剰に析出して靱性が低下す
る。
％未満ではその効果が得られない。一方、１．５％を超
えると焼戻し脆化特性が劣化するので１．５％を上限と
した。 Ｖ；０．４〜１．０重量％ Ｖは高温強度を著しく高める成分であり、析出の場合に
は、Ｖ4 Ｃ3 としての他、Ｍ23Ｃ6 ，Ｍ6 Ｃの一部に入
り析出物の粗大化の抑制に優れた効果を発揮するが、
０．４％未満ではその効果が得られない。一方、１．０
％を超えると、炭化物が過剰に析出して靱性が低下す
る。
【００１９】Ｚｒ；０．０５〜１．０重量％ Ｚｒは強力な脱酸剤としての作用効果と、溶接金属結晶
粒の微細化に有効であるが、その量が０．０５％未満で
は効果がなく、１．０％を超えると溶接作業性が悪化す
る。 Ｎｂ；０．０２〜０．１１重量％ ＮｂはＮｂＣの析出によって高温強度を高め、Ｍ23Ｃ
6 ，Ｍ6 Ｃ等の析出状態をコントロールするためにクリ
ープ破断強度改善に効果がある。しかしその量が０．０
２％未満では効果がなく、０．１１％を超えると炭化物
が凝集粗大化し、強度を低下させる。
粒の微細化に有効であるが、その量が０．０５％未満で
は効果がなく、１．０％を超えると溶接作業性が悪化す
る。 Ｎｂ；０．０２〜０．１１重量％ ＮｂはＮｂＣの析出によって高温強度を高め、Ｍ23Ｃ
6 ，Ｍ6 Ｃ等の析出状態をコントロールするためにクリ
ープ破断強度改善に効果がある。しかしその量が０．０
２％未満では効果がなく、０．１１％を超えると炭化物
が凝集粗大化し、強度を低下させる。
【００２０】Ｔａ；０．０１〜５．０重量％ Ｔａは高温強度およびクリープ破断強度を著しく高める
成分であり、ＴａＣが析出し、特に高温長時間側でのク
リープ破断強度向上への効果が大きい。しかしながら
０．０１％未満ではその効果が得られない。一方、５．
０％を超えると靱性が大幅に劣化する。
成分であり、ＴａＣが析出し、特に高温長時間側でのク
リープ破断強度向上への効果が大きい。しかしながら
０．０１％未満ではその効果が得られない。一方、５．
０％を超えると靱性が大幅に劣化する。
【００２１】Ｎ；０．０１〜０．０５重量％ Ｎはオーステナイト化安定元素の１つであり、微細な炭
窒化物を析出させることにより高温強度、クリープ破断
強度および靱性を向上させる。しかし０．０１重量％未
満ではその効果がなく、一方、０．０５重量％を超える
と、溶接金属の凝固時に非固溶窒素がブローホール等の
気孔欠陥として発生し易くなる。
窒化物を析出させることにより高温強度、クリープ破断
強度および靱性を向上させる。しかし０．０１重量％未
満ではその効果がなく、一方、０．０５重量％を超える
と、溶接金属の凝固時に非固溶窒素がブローホール等の
気孔欠陥として発生し易くなる。
【００２２】本発明の被覆アーク溶接棒は、被覆剤中に
前述の成分の他、脱酸剤としてＴｉ，Ａｌなどの単体金
属やＦｅ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｍｎ，Ｆｅ−Ｔｉ，Ｆｅ−Ａｌ
などの鉄合金などのいずれかを含有せしめるが、前述の
Ｍｇを含め２５％以下の範囲が脱酸および溶接作業性の
面で望ましい。なお、これら脱酸剤の添加範囲は特に規
定するものではない。
前述の成分の他、脱酸剤としてＴｉ，Ａｌなどの単体金
属やＦｅ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｍｎ，Ｆｅ−Ｔｉ，Ｆｅ−Ａｌ
などの鉄合金などのいずれかを含有せしめるが、前述の
Ｍｇを含め２５％以下の範囲が脱酸および溶接作業性の
面で望ましい。なお、これら脱酸剤の添加範囲は特に規
定するものではない。
【００２３】次に、アーク安定剤、スラグ生成剤として
は被覆剤中にチタンスラグ、ルチール、鉄粉、アルカリ
成分などを添加するが、その添加範囲は合計４５％以下
が望ましい。さらに粘結剤としては主に硅酸ソーダ、硅
酸カリを含有する水硝子を用いるが、水硝子中のＳｉＯ
2 のモル分率のＮａ2 Ｏ，Ｋ2 Ｏなどのアルカリ成分の
モル分率に対する比が１．５〜３．５の範囲の水硝子を
使用することが望ましい。
は被覆剤中にチタンスラグ、ルチール、鉄粉、アルカリ
成分などを添加するが、その添加範囲は合計４５％以下
が望ましい。さらに粘結剤としては主に硅酸ソーダ、硅
酸カリを含有する水硝子を用いるが、水硝子中のＳｉＯ
2 のモル分率のＮａ2 Ｏ，Ｋ2 Ｏなどのアルカリ成分の
モル分率に対する比が１．５〜３．５の範囲の水硝子を
使用することが望ましい。
【００２４】本発明の被覆アーク溶接棒は、以上述べた
被覆剤を心線の周囲に被覆剤重量が溶接棒重量に対して
２５〜３５％となるように、通常の溶接棒塗装機により
被覆塗装した後、水分を除去するため３００〜５５０℃
で焼成して製造する。
被覆剤を心線の周囲に被覆剤重量が溶接棒重量に対して
２５〜３５％となるように、通常の溶接棒塗装機により
被覆塗装した後、水分を除去するため３００〜５５０℃
で焼成して製造する。
【００２５】
【実施例】以下に実施例により本発明の効果をさらに具
体的に示す。表１に示す成分組成の心線に、表２および
表３（表２のつづき）に示す成分組成の被覆剤を、溶接
棒全重量に対して３０重量％塗布して得た被覆アーク溶
接棒（各溶接棒中の合金元素含有率は表４の通り）を使
用し、ＡＷＳ Ａ５．４に基づき、予熱、パス間温度２
００〜２５０℃、溶接電流１６０Ａ、溶接入熱２５KJ/c
m で溶着金属を作製した。また、溶着金属は溶接後７１
０℃、３０hrの後熱処理を施した後、各種物性試験を行
った。結果を表５に示す。
体的に示す。表１に示す成分組成の心線に、表２および
表３（表２のつづき）に示す成分組成の被覆剤を、溶接
棒全重量に対して３０重量％塗布して得た被覆アーク溶
接棒（各溶接棒中の合金元素含有率は表４の通り）を使
用し、ＡＷＳ Ａ５．４に基づき、予熱、パス間温度２
００〜２５０℃、溶接電流１６０Ａ、溶接入熱２５KJ/c
m で溶着金属を作製した。また、溶着金属は溶接後７１
０℃、３０hrの後熱処理を施した後、各種物性試験を行
った。結果を表５に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【表２】
【００２８】
【表３】
【００２９】
【表４】
【００３０】
【表５】
【００３１】溶接棒No. Ｅ１〜Ｅ５は本発明の範囲内で
あるため、高温での引張強さ、クリープ破断強度がいず
れも高く、シャルピー吸収エネルギーについても良好な
値を示した。溶接棒No. Ｅ６はＣ量、Ｓｉ量が不足して
いるため、適正な炭化物生成効果による高強度が得られ
ていないとともに脱酸不足による酸素量増加から、溶接
金属の延性低下が認められた。
あるため、高温での引張強さ、クリープ破断強度がいず
れも高く、シャルピー吸収エネルギーについても良好な
値を示した。溶接棒No. Ｅ６はＣ量、Ｓｉ量が不足して
いるため、適正な炭化物生成効果による高強度が得られ
ていないとともに脱酸不足による酸素量増加から、溶接
金属の延性低下が認められた。
【００３２】溶接棒No. Ｅ７はＳｉ量が過剰であると同
時にＶ量が不足しているため、靱性の劣化とともに高温
強度が得られていない。 溶接棒No. Ｅ８はＭｎ量が不足しているため脱酸不足に
なり、引張強さが劣化した。 溶接棒No. Ｅ９はＣｒ量が不足しているため、充分な高
温強度が得られなかった。
時にＶ量が不足しているため、靱性の劣化とともに高温
強度が得られていない。 溶接棒No. Ｅ８はＭｎ量が不足しているため脱酸不足に
なり、引張強さが劣化した。 溶接棒No. Ｅ９はＣｒ量が不足しているため、充分な高
温強度が得られなかった。
【００３３】溶接棒No. Ｅ１０はＭｏ量が不足している
ため、クリープ破断強度が得られなかった。 溶接棒No. Ｅ１１はＶ量が過剰なため炭化物が多くな
り、靱性が劣化した。 溶接棒No. Ｅ１２はＺｒ量が過剰なため、靱性が劣化し
た。 溶接棒No. Ｅ１３はＮｂ量が過剰なため、炭化物が粗大
化し、高温強度、クリープ破断強度が得られなかった。
ため、クリープ破断強度が得られなかった。 溶接棒No. Ｅ１１はＶ量が過剰なため炭化物が多くな
り、靱性が劣化した。 溶接棒No. Ｅ１２はＺｒ量が過剰なため、靱性が劣化し
た。 溶接棒No. Ｅ１３はＮｂ量が過剰なため、炭化物が粗大
化し、高温強度、クリープ破断強度が得られなかった。
【００３４】溶接棒No. Ｅ１４はＴａ量が不足している
ため、高温強度、クリープ破断強度が得られなかった。 溶接棒No. Ｅ１５はＮ量が過剰であるため、炭窒化物の
過剰生成により高温強度、クリープ破断強度が低下し
た。
ため、高温強度、クリープ破断強度が得られなかった。 溶接棒No. Ｅ１５はＮ量が過剰であるため、炭窒化物の
過剰生成により高温強度、クリープ破断強度が低下し
た。
【００３５】
【発明の効果】以上のように、本発明溶接棒は従来の２
1/4〜３％Ｃｒ−１％Ｍｏ鋼の被覆アーク溶接棒に比べ
て、４８２℃短時間高温引張強度、高温延性および４５
０〜５００℃におけるクリープ破断強度を著しく向上か
つ安定させたものであり、従来の２ 1/4〜３％Ｃｒ−１
％Ｍｏ鋼溶接棒では到底達成し得ないもので、各種産業
の発展に貢献するところ極めて大である。
1/4〜３％Ｃｒ−１％Ｍｏ鋼の被覆アーク溶接棒に比べ
て、４８２℃短時間高温引張強度、高温延性および４５
０〜５００℃におけるクリープ破断強度を著しく向上か
つ安定させたものであり、従来の２ 1/4〜３％Ｃｒ−１
％Ｍｏ鋼溶接棒では到底達成し得ないもので、各種産業
の発展に貢献するところ極めて大である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−291190（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−294089（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−224497（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−161496（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−180695（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−242491（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−220300（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−137196（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 35/365 B23K 35/30 330
Claims (1)
- 【請求項１】 金属炭酸塩；３０〜７０重量％、 金属弗化物；５〜３０重量％、 Ｍｇ ；０．５〜５重量％、 その他に、上記以外の脱酸剤、アーク安定剤、スラグ生
成剤、粘結剤を含む被覆剤を溶接棒全重量に対して２５
〜３５重量％となるように鋼心線外周に被覆してなる被
覆アーク溶接棒において、前記被覆剤と前記鋼心線中の
いずれかまたは両方に溶接棒全重量に対してＣ；０．０
６〜０．１７重量％、Ｓｉ；０．０２〜０．２４重量
％、Ｍｎ；０．１〜１．５重量％、Ｃｒ；２．０〜３．
５重量％、Ｍｏ；０．８〜１．５重量％、Ｖ；０．４〜
１．０重量％、Ｚｒ；０．０５〜１．０重量％、Ｎｂ；
０．０２〜０．１１重量％、Ｔａ；０．０１〜５．０重
量％、Ｎ；０．０１〜０．０５重量％が含まれているこ
とを特徴とする低水素系被覆アーク溶接棒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3028966A JP3032988B2 (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | 低水素系被覆アーク溶接棒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3028966A JP3032988B2 (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | 低水素系被覆アーク溶接棒 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04266494A JPH04266494A (ja) | 1992-09-22 |
| JP3032988B2 true JP3032988B2 (ja) | 2000-04-17 |
Family
ID=12263159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3028966A Expired - Fee Related JP3032988B2 (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | 低水素系被覆アーク溶接棒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3032988B2 (ja) |
-
1991
- 1991-02-22 JP JP3028966A patent/JP3032988B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04266494A (ja) | 1992-09-22 |
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