JP3124439B2 - 高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法 - Google Patents
高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は造船や橋梁等の分野で多
用されているショッププライマ塗装鋼板の高速水平すみ
肉溶接において、ビード形状および耐プライマ性が良好
な高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法に関す
る。
用されているショッププライマ塗装鋼板の高速水平すみ
肉溶接において、ビード形状および耐プライマ性が良好
な高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、各種溶接構造物の製造において、
ガスシールドアーク溶接法は溶接能率の向上が図れるこ
とから各分野で広く適用されている。特に造船や橋梁の
分野では全溶接長に占める水平すみ肉溶接の比率が極め
て高く、溶接コスト低減のために高速化の要求が強い。
これに対し、例えば特開昭６３−２３５０７７号公報、
特開平２−２８０９６８号公報等にフラックス入りワイ
ヤを用いた高速水平すみ肉溶接方法が提案されている。
フラックス入りワイヤを用いることは、その高溶着性に
より高速化にともなうビード脚長の確保ができること、
また充填フラックス組成として含有するＴｉＯ2 に代表
されるスラグ形成剤が高速化にともない発生しやすくな
るアンダーカットの防止に効果的であることによる。
ガスシールドアーク溶接法は溶接能率の向上が図れるこ
とから各分野で広く適用されている。特に造船や橋梁の
分野では全溶接長に占める水平すみ肉溶接の比率が極め
て高く、溶接コスト低減のために高速化の要求が強い。
これに対し、例えば特開昭６３−２３５０７７号公報、
特開平２−２８０９６８号公報等にフラックス入りワイ
ヤを用いた高速水平すみ肉溶接方法が提案されている。
フラックス入りワイヤを用いることは、その高溶着性に
より高速化にともなうビード脚長の確保ができること、
また充填フラックス組成として含有するＴｉＯ2 に代表
されるスラグ形成剤が高速化にともない発生しやすくな
るアンダーカットの防止に効果的であることによる。
【０００３】ところで、実用現場における高速水平すみ
肉溶接においては、上記ビード形成性とともに従来に増
して耐プライマ性改善の要求が強い。これは造船や橋梁
分野では溶接構造物製作期間中の防錆および仕上がり後
の塗装性のために一般にショッププライマ塗装鋼板が使
用されており、ビード表面欠陥であるピットは高速化に
ともない発生しやすくなるためである。特に水素ポテン
シャルの比較的高い種類のプライマを使用したり、塗装
膜厚にむらのある鋼板に対してのピット発生は極めて敏
感であり、溶接部の品質を損なうばかりか手直し補修に
長時間を要する。しかし、施工現場においては種々のプ
ライマが使用され膜厚管理にも限界があるのが実状であ
る。
肉溶接においては、上記ビード形成性とともに従来に増
して耐プライマ性改善の要求が強い。これは造船や橋梁
分野では溶接構造物製作期間中の防錆および仕上がり後
の塗装性のために一般にショッププライマ塗装鋼板が使
用されており、ビード表面欠陥であるピットは高速化に
ともない発生しやすくなるためである。特に水素ポテン
シャルの比較的高い種類のプライマを使用したり、塗装
膜厚にむらのある鋼板に対してのピット発生は極めて敏
感であり、溶接部の品質を損なうばかりか手直し補修に
長時間を要する。しかし、施工現場においては種々のプ
ライマが使用され膜厚管理にも限界があるのが実状であ
る。
【０００４】溶接方法や溶接材料面からのピット発生防
止対策として、例えば特開昭６２−１１０８７３号公報
は多電極溶接においてプライマ燃焼電極を先行させるこ
とを提案したものである。しかし、プライマ燃焼電極の
設置は装置が複雑になるという問題がある。また前記特
開昭６３−２３５０７７号公報は最終電極にチタニア系
（ＴｉＯ2 系）のフラックス入りワイヤを用いる多電極
ガスシールドアーク溶接法を提案したものであるが、同
ワイヤには耐プライマ性改善のための考慮がなされてい
ない。特開平２−２８０９６８号公報においては、ピッ
ト発生防止のために金属弗化物および金属炭酸塩を含有
するルチル系フラックス入りワイヤを用いることを提案
しているが、ワイヤに付与した耐プライマ性が十分でな
くプライマの管理状態によってはピット発生が問題にな
る場合がある。
止対策として、例えば特開昭６２−１１０８７３号公報
は多電極溶接においてプライマ燃焼電極を先行させるこ
とを提案したものである。しかし、プライマ燃焼電極の
設置は装置が複雑になるという問題がある。また前記特
開昭６３−２３５０７７号公報は最終電極にチタニア系
（ＴｉＯ2 系）のフラックス入りワイヤを用いる多電極
ガスシールドアーク溶接法を提案したものであるが、同
ワイヤには耐プライマ性改善のための考慮がなされてい
ない。特開平２−２８０９６８号公報においては、ピッ
ト発生防止のために金属弗化物および金属炭酸塩を含有
するルチル系フラックス入りワイヤを用いることを提案
しているが、ワイヤに付与した耐プライマ性が十分でな
くプライマの管理状態によってはピット発生が問題にな
る場合がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明はショ
ッププライマ塗装鋼板の水平すみ肉溶接において、ビー
ド形状が良好で、かつ耐プライマ性を向上させピットが
発生しない高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法
の提供を目的とする。
ッププライマ塗装鋼板の水平すみ肉溶接において、ビー
ド形状が良好で、かつ耐プライマ性を向上させピットが
発生しない高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法
の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するものであって、プライマ塗装鋼板の２電極水平すみ
肉ガスシールドアーク溶接方法において、先行電極と後
行電極との間に湯溜りを有する１プールを形成し、ワイ
ヤ全重量に対して重量％で（以下同じ）、ＴｉＯ2 ：
２．０〜３．５％、スラグ形成剤（ＴｉＯ2 を含む）：
３．０〜６．５％、脱酸剤（外皮成分を含む）：１．５
〜５．０％、酸化鉄：０．３〜１．０％、Ｆ：０．１０
〜０．５０％、Ｎｉ：０．１０〜０．４０％を含有する
フラックス入りワイヤを、少なくとも後行電極に用いて
溶接することを特徴とする高速水平すみ肉ガスシールド
アーク溶接方法にある。
するものであって、プライマ塗装鋼板の２電極水平すみ
肉ガスシールドアーク溶接方法において、先行電極と後
行電極との間に湯溜りを有する１プールを形成し、ワイ
ヤ全重量に対して重量％で（以下同じ）、ＴｉＯ2 ：
２．０〜３．５％、スラグ形成剤（ＴｉＯ2 を含む）：
３．０〜６．５％、脱酸剤（外皮成分を含む）：１．５
〜５．０％、酸化鉄：０．３〜１．０％、Ｆ：０．１０
〜０．５０％、Ｎｉ：０．１０〜０．４０％を含有する
フラックス入りワイヤを、少なくとも後行電極に用いて
溶接することを特徴とする高速水平すみ肉ガスシールド
アーク溶接方法にある。
【０００７】
【作用】本発明者らは、プライマ塗装鋼板の水平すみ肉
溶接を溶接速度１．５ｍ／ｍｉｎ以上の高速で行うこと
を目標とし、この場合のビード形成性および耐プライマ
性改善について種々実験により検討した。まず、溶接速
度１．５ｍ／ｍｉｎ以上の高速水平すみ肉溶接におい
て、アンダーカットがなく安定して良好なビード形状を
得るためには、脚長に見合った溶着金属量を確保するた
めにワイヤ溶融速度の速いフラックス入りワイヤを用い
た場合でも２電極以上の多電極化が必要であり、さらに
溶融プールが１プールになるように各電極を配置した場
合に平滑でアンダーカットのない良好なすみ肉ビードが
得られることがわかった。
溶接を溶接速度１．５ｍ／ｍｉｎ以上の高速で行うこと
を目標とし、この場合のビード形成性および耐プライマ
性改善について種々実験により検討した。まず、溶接速
度１．５ｍ／ｍｉｎ以上の高速水平すみ肉溶接におい
て、アンダーカットがなく安定して良好なビード形状を
得るためには、脚長に見合った溶着金属量を確保するた
めにワイヤ溶融速度の速いフラックス入りワイヤを用い
た場合でも２電極以上の多電極化が必要であり、さらに
溶融プールが１プールになるように各電極を配置した場
合に平滑でアンダーカットのない良好なすみ肉ビードが
得られることがわかった。
【０００８】図１は２電極１プール溶接の場合の溶接状
況を模式的に示す側面図である。１プール溶接法におい
て高速すみ肉溶接性を得るためには、先行電極１と後行
電極２との間に安定した湯留り３を形成させることが必
要である。即ち、後退角をもたせた先行電極により生じ
た溶融金属は先行電極のアーク４により後方に吹かれる
が、前進角をもたせて配置した後行電極のアーク５によ
り前向きの力を作用させて、電極間に湯留りを形成させ
後行電極後方の溶融プールの後退を抑制し、これにより
アンダーカットのないすみ肉ビードが得られる。３電極
以上の多電極溶接においても良好なビード形状を得るた
めには、同様に１プール溶接とし最終電極は前進角をも
たせ溶融プールの後退を抑制して行う。
況を模式的に示す側面図である。１プール溶接法におい
て高速すみ肉溶接性を得るためには、先行電極１と後行
電極２との間に安定した湯留り３を形成させることが必
要である。即ち、後退角をもたせた先行電極により生じ
た溶融金属は先行電極のアーク４により後方に吹かれる
が、前進角をもたせて配置した後行電極のアーク５によ
り前向きの力を作用させて、電極間に湯留りを形成させ
後行電極後方の溶融プールの後退を抑制し、これにより
アンダーカットのないすみ肉ビードが得られる。３電極
以上の多電極溶接においても良好なビード形状を得るた
めには、同様に１プール溶接とし最終電極は前進角をも
たせ溶融プールの後退を抑制して行う。
【０００９】このような１プール溶接法において、ピッ
トは水素ポテンシャルの高い種類のプライマを用いたり
塗装膜厚が厚い場合に発生しやすくなる。またプライマ
の種類を同じにしほぼ一定の膜厚の場合、先行電極によ
る立板と下板のコーナー部の溶込みが大きい程発生しや
すくなる傾向を示した。また、溶接中の走行振動や立板
と下板間のギャップの変動によりワイヤ狙い位置がずれ
アークが不安定になった場合にも発生しやすくなること
がわかった。しかし、立板と下板とのギャップを大きく
した場合にはピットはほとんど発生しない。
トは水素ポテンシャルの高い種類のプライマを用いたり
塗装膜厚が厚い場合に発生しやすくなる。またプライマ
の種類を同じにしほぼ一定の膜厚の場合、先行電極によ
る立板と下板のコーナー部の溶込みが大きい程発生しや
すくなる傾向を示した。また、溶接中の走行振動や立板
と下板間のギャップの変動によりワイヤ狙い位置がずれ
アークが不安定になった場合にも発生しやすくなること
がわかった。しかし、立板と下板とのギャップを大きく
した場合にはピットはほとんど発生しない。
【００１０】図２、図３は従来のルチル系フラックス入
りワイヤを用いた高速水平すみ肉溶接方法におけるピッ
トの発生状況を観察したものである。図２のビード表面
の概念図に示すように溶接後、スラグの被包むら１１が
生じスラグがやや厚くなっている部分のビードにはピッ
ト１２が発生しやすい。図３にピットが発生した部分を
含むすみ肉ビードの連続断面観察結果の概況を示す。ピ
ット１２はある間隔をおいて発生し、ピットが発生した
部分に近くなると下部に小さい丸状の気孔（ブローホー
ル核）１３は目立つようになる。この気孔が次第に明ら
かなブローホール１４に成長し、ついにはビード表面に
開口したピットとなる。その溶接進行後方の断面にはし
ばらくブローホール、ピットともほとんど見られない。
りワイヤを用いた高速水平すみ肉溶接方法におけるピッ
トの発生状況を観察したものである。図２のビード表面
の概念図に示すように溶接後、スラグの被包むら１１が
生じスラグがやや厚くなっている部分のビードにはピッ
ト１２が発生しやすい。図３にピットが発生した部分を
含むすみ肉ビードの連続断面観察結果の概況を示す。ピ
ット１２はある間隔をおいて発生し、ピットが発生した
部分に近くなると下部に小さい丸状の気孔（ブローホー
ル核）１３は目立つようになる。この気孔が次第に明ら
かなブローホール１４に成長し、ついにはビード表面に
開口したピットとなる。その溶接進行後方の断面にはし
ばらくブローホール、ピットともほとんど見られない。
【００１１】本発明者らはこれらの実験結果より、高速
水平すみ肉溶接におけるピット発生機構および防止対策
について以下のように考察した。先行電極の溶込みによ
りプライマが燃焼あるいはアーク熱により分解し生成し
たガスは、一部は溶融金属に侵入するが立板と下板間の
ギャップに閉じこめられたガスは溶接の進行にともない
ガス圧力を増し、あるガス圧力になると鋼板との境界に
生成している気孔に侵入し、ブローホールを成長させ、
ピットに到らしめる。ピット発生後はガス圧力が低くな
るので、またしばらくの間ピットは発生しなくなる。ま
たアーク状態が不安定になった場合のピット発生は、こ
のガス圧力の均衡が破れることと湯留りの安定性が崩
れ、図２に示すように溶融スラグが不規則に後方に流れ
てスラグの被包むらが生じ、スラグの厚めの部分で外部
へのガス放出が阻害されたことによる。
水平すみ肉溶接におけるピット発生機構および防止対策
について以下のように考察した。先行電極の溶込みによ
りプライマが燃焼あるいはアーク熱により分解し生成し
たガスは、一部は溶融金属に侵入するが立板と下板間の
ギャップに閉じこめられたガスは溶接の進行にともない
ガス圧力を増し、あるガス圧力になると鋼板との境界に
生成している気孔に侵入し、ブローホールを成長させ、
ピットに到らしめる。ピット発生後はガス圧力が低くな
るので、またしばらくの間ピットは発生しなくなる。ま
たアーク状態が不安定になった場合のピット発生は、こ
のガス圧力の均衡が破れることと湯留りの安定性が崩
れ、図２に示すように溶融スラグが不規則に後方に流れ
てスラグの被包むらが生じ、スラグの厚めの部分で外部
へのガス放出が阻害されたことによる。
【００１２】従って、ピット発生防止対策としてはブロ
ーホール核となる気孔生成を少なくし、これによりブロ
ーホールの数を減少させ、成長するブローホールについ
てはギャップからのガスの侵入を激しく行わせその成長
速度を速くして、溶融金属が凝固する前に外部にガスを
放出させ空洞を収縮させてしまうこと、さらにガスの外
部への放出を妨げるスラグの被包むらが生じないように
することが有効であるとの結論に達した。
ーホール核となる気孔生成を少なくし、これによりブロ
ーホールの数を減少させ、成長するブローホールについ
てはギャップからのガスの侵入を激しく行わせその成長
速度を速くして、溶融金属が凝固する前に外部にガスを
放出させ空洞を収縮させてしまうこと、さらにガスの外
部への放出を妨げるスラグの被包むらが生じないように
することが有効であるとの結論に達した。
【００１３】本発明者らはこのような観点からプライマ
塗装鋼板の高速水平すみ肉溶接方法について種々検討し
た結果、特定する成分系のフラックス入りワイヤを少な
くとも後行電極に用いるという、前記本発明の構成を得
て初期の目的を達成したものである。以下に本発明に用
いるフラックス入りワイヤの成分限定理由を述べる。
塗装鋼板の高速水平すみ肉溶接方法について種々検討し
た結果、特定する成分系のフラックス入りワイヤを少な
くとも後行電極に用いるという、前記本発明の構成を得
て初期の目的を達成したものである。以下に本発明に用
いるフラックス入りワイヤの成分限定理由を述べる。
【００１４】ＴｉＯ2 を２．０〜３．５％含有させるの
はアークの安定化とスラグ被包性を良好にするためであ
る。ＴｉＯ2 が２．０％未満ではアーク安定化効果が期
待できず、スパッタが多発したりスラグ被包性が劣化し
て平滑ビードを形成する効果が得られない。一方、３．
５％を超えるとスラグの粘性が増しスラグの被包むらが
生じやすくなり耐プライマ性が低下する。
はアークの安定化とスラグ被包性を良好にするためであ
る。ＴｉＯ2 が２．０％未満ではアーク安定化効果が期
待できず、スパッタが多発したりスラグ被包性が劣化し
て平滑ビードを形成する効果が得られない。一方、３．
５％を超えるとスラグの粘性が増しスラグの被包むらが
生じやすくなり耐プライマ性が低下する。
【００１５】スラグ形成剤としてＴｉＯ2 、ＳｉＯ2 、
ＺｒＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｋ2 Ｏ、Ｎａ
2 Ｏ等の酸化物を合計で３．０％以上含有させる。３．
０％未満ではスラグ生成量が不足してスラグがビード全
体を被包せず外観の悪い露出ビードとなり、スラグ剥離
性も不良となる。このときビードは凸状となりアンダー
カットが発生しやすくなる。一方、６．５％を超えると
スラグ生成量が過剰となって、プライマから発生したガ
スの外部への放出を妨げてピットが発生しやすくなる。
ＺｒＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｋ2 Ｏ、Ｎａ
2 Ｏ等の酸化物を合計で３．０％以上含有させる。３．
０％未満ではスラグ生成量が不足してスラグがビード全
体を被包せず外観の悪い露出ビードとなり、スラグ剥離
性も不良となる。このときビードは凸状となりアンダー
カットが発生しやすくなる。一方、６．５％を超えると
スラグ生成量が過剰となって、プライマから発生したガ
スの外部への放出を妨げてピットが発生しやすくなる。
【００１６】脱酸剤は溶接金属の機械的性質の確保およ
び脱酸不足によるピット防止のためにＣ（０．０３〜
０．１０％）、Ｓｉ（０．２〜１．０％）、Ｍｎ（０．
５〜３．５％）、Ｔｉ（０．５％以下）、Ａｌ（０．５
％以下）、Ｍｇ（１．０％以下）等を外皮成分を含む合
計で１．５％以上含有させる。しかし、５．０％を超え
ると強度が高くなりすぎて耐ビード割れ性が低下する。
なお、脱酸剤は溶接金属中に歩留まり合金剤として働く
以外にスラグ化しスラグ組成および生成量にも影響する
ので、上記各成分は（ ）内の範囲に抑えることが好ま
しい。
び脱酸不足によるピット防止のためにＣ（０．０３〜
０．１０％）、Ｓｉ（０．２〜１．０％）、Ｍｎ（０．
５〜３．５％）、Ｔｉ（０．５％以下）、Ａｌ（０．５
％以下）、Ｍｇ（１．０％以下）等を外皮成分を含む合
計で１．５％以上含有させる。しかし、５．０％を超え
ると強度が高くなりすぎて耐ビード割れ性が低下する。
なお、脱酸剤は溶接金属中に歩留まり合金剤として働く
以外にスラグ化しスラグ組成および生成量にも影響する
ので、上記各成分は（ ）内の範囲に抑えることが好ま
しい。
【００１７】酸化鉄は溶融スラグの粘性を低くし、凝固
温度も低下させるのでスラグの流動性を高める作用をも
つ。これにより生成スラグを後退させて溶融プールの露
出面が大きくなりガスの外部への放出を容易にし、かつ
スラグの被包むらも生じにくくなるので耐ピット性が向
上する。また溶融スラグがビード止端部もよく被包する
ようになり高速化にともない発生しやすくなるアンダー
カットを防止できる。この効果を得るためにＦｅＯ、Ｆ
ｅ2 Ｏ3 等の酸化鉄を０．３〜１．０％含有させる。酸
化鉄の含有量が０．３％未満では上記効果を得られず、
ピットが発生しやすくビード形状も劣化する。一方、
１．０％を超えるとスラグの流動性が過剰となる結果、
ビードの立板側のスラグ被包性が損なわれ凝固スラグが
薄く残りこれの除去が困難となり、また溶融スラグの後
退距離が大きくなりすぎてビードが凸状になる。
温度も低下させるのでスラグの流動性を高める作用をも
つ。これにより生成スラグを後退させて溶融プールの露
出面が大きくなりガスの外部への放出を容易にし、かつ
スラグの被包むらも生じにくくなるので耐ピット性が向
上する。また溶融スラグがビード止端部もよく被包する
ようになり高速化にともない発生しやすくなるアンダー
カットを防止できる。この効果を得るためにＦｅＯ、Ｆ
ｅ2 Ｏ3 等の酸化鉄を０．３〜１．０％含有させる。酸
化鉄の含有量が０．３％未満では上記効果を得られず、
ピットが発生しやすくビード形状も劣化する。一方、
１．０％を超えるとスラグの流動性が過剰となる結果、
ビードの立板側のスラグ被包性が損なわれ凝固スラグが
薄く残りこれの除去が困難となり、また溶融スラグの後
退距離が大きくなりすぎてビードが凸状になる。
【００１８】Ｆは０．１０〜０．５０％含有させる。Ｆ
も溶融スラグの粘性を低くし、凝固温度を低下させるの
でスラグの流動性を高める作用をもち、酸化鉄と同様に
ピットを発生しにくくするとともにビード形状を良好に
する。特にピット発生防止への効果は大きく、これはス
ラグ粘性低下によりスラグ被包むらがなくなる以外に、
プライマ塗装鋼板の溶接において多量に発生する水素に
対しても、アーク雰囲気中の水素分圧を下げ溶融プール
へのアーク側からの水素の侵入量を少なくし、かつ溶融
金属を攪拌し侵入したガスの外部への放出および成長過
程のブローホールの離脱、浮上を促進させる作用をもつ
ことによると考えれらる。このようなＦの効果は０．１
０％未満では発揮し得ず、一方、０．５０％を超えると
アークの広がりが小さくなり安定した湯溜りの形成がで
きなくなりビード形状が劣化するとともに溶融スラグの
流動性が過剰となってビード立板側のスラグ被包性が不
十分となりスラグ剥離、外観が不良となる。なお、Ｆを
含有させる原料としてＬｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａ
ｌ等の金属弗化物を用いることができる。
も溶融スラグの粘性を低くし、凝固温度を低下させるの
でスラグの流動性を高める作用をもち、酸化鉄と同様に
ピットを発生しにくくするとともにビード形状を良好に
する。特にピット発生防止への効果は大きく、これはス
ラグ粘性低下によりスラグ被包むらがなくなる以外に、
プライマ塗装鋼板の溶接において多量に発生する水素に
対しても、アーク雰囲気中の水素分圧を下げ溶融プール
へのアーク側からの水素の侵入量を少なくし、かつ溶融
金属を攪拌し侵入したガスの外部への放出および成長過
程のブローホールの離脱、浮上を促進させる作用をもつ
ことによると考えれらる。このようなＦの効果は０．１
０％未満では発揮し得ず、一方、０．５０％を超えると
アークの広がりが小さくなり安定した湯溜りの形成がで
きなくなりビード形状が劣化するとともに溶融スラグの
流動性が過剰となってビード立板側のスラグ被包性が不
十分となりスラグ剥離、外観が不良となる。なお、Ｆを
含有させる原料としてＬｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａ
ｌ等の金属弗化物を用いることができる。
【００１９】Ｎｉは０．１０〜０．４０％含有させる。
Ｎｉを０．１０％以上含有させることにより、前記図３
に示すすみ肉ビードの連続断面観察で見られる小さい丸
状の気孔の生成数を格段に少なくすることができる。こ
の機構は不明であるが、Ｎｉを含有させることにより鋼
板との境界部における溶融金属のなじみ性を良好にし、
またＦｅ−Ｎｉ合金は水素溶解度が高めになることにな
ることなどから初期の微小な気孔を生じにくくする作用
をもつものと考えられる。このブローホールの生成核と
なる気孔が激減した結果、ギャップからのガスは成長を
開始したブローホールに集中し、その成長速度が速くな
り溶融金属の凝固前にブローホール中のガスが外部に放
出されピットとして残らなくなる。Ｎｉ量の上限につい
ては、高速で行う水平すみ肉溶接におけるビードの耐割
れ性を考慮して０．４０％とした。
Ｎｉを０．１０％以上含有させることにより、前記図３
に示すすみ肉ビードの連続断面観察で見られる小さい丸
状の気孔の生成数を格段に少なくすることができる。こ
の機構は不明であるが、Ｎｉを含有させることにより鋼
板との境界部における溶融金属のなじみ性を良好にし、
またＦｅ−Ｎｉ合金は水素溶解度が高めになることにな
ることなどから初期の微小な気孔を生じにくくする作用
をもつものと考えられる。このブローホールの生成核と
なる気孔が激減した結果、ギャップからのガスは成長を
開始したブローホールに集中し、その成長速度が速くな
り溶融金属の凝固前にブローホール中のガスが外部に放
出されピットとして残らなくなる。Ｎｉ量の上限につい
ては、高速で行う水平すみ肉溶接におけるビードの耐割
れ性を考慮して０．４０％とした。
【００２０】なお、本発明で用いるフラックス入りワイ
ヤのその他の成分として、必要に応じ溶着速度を高める
ために鉄粉（２０％以下）、溶接金属の機械的性質や耐
候性を向上させるためにＭｏ（０．５％以下）、Ｃｒ
（０．５％以下）、Ｃｕ（０．５％以下）、Ｂ（０．０
１０％以下）などの各種合金元素、溶融プールを攪拌し
耐プライマ性を向上させるＣａＣＯ3 などの炭酸塩
（０．５％以下）を（ ）内に示す範囲で添加してもよ
い。
ヤのその他の成分として、必要に応じ溶着速度を高める
ために鉄粉（２０％以下）、溶接金属の機械的性質や耐
候性を向上させるためにＭｏ（０．５％以下）、Ｃｒ
（０．５％以下）、Ｃｕ（０．５％以下）、Ｂ（０．０
１０％以下）などの各種合金元素、溶融プールを攪拌し
耐プライマ性を向上させるＣａＣＯ3 などの炭酸塩
（０．５％以下）を（ ）内に示す範囲で添加してもよ
い。
【００２１】フラックス入りワイヤの外皮金属について
はワイヤの生産性の面から軟鋼（Ｃ：０．０７％以下、
Ｓｉ：０．３％以下、Ｍｎ：０．５％以下、Ｐ：０．０
２０％以下、Ｓ：０．０２０％以下）が好ましいが、高
溶着が得られる合金鋼（Ｃ：０．０７％以下、Ｓｉ：
０．３〜１．５％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｐ：０．
０２０％以下、Ｓ、０．０２０％以下）を使用すること
ができる。フラックス充填率は１０〜３０重量％の範囲
が溶着速度およびワイヤ生産性の面から好ましい。
はワイヤの生産性の面から軟鋼（Ｃ：０．０７％以下、
Ｓｉ：０．３％以下、Ｍｎ：０．５％以下、Ｐ：０．０
２０％以下、Ｓ：０．０２０％以下）が好ましいが、高
溶着が得られる合金鋼（Ｃ：０．０７％以下、Ｓｉ：
０．３〜１．５％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｐ：０．
０２０％以下、Ｓ、０．０２０％以下）を使用すること
ができる。フラックス充填率は１０〜３０重量％の範囲
が溶着速度およびワイヤ生産性の面から好ましい。
【００２２】ワイヤの断面形状については特に制限はな
く、図４の（ａ）ないし（ｃ）に示すような従来一般的
な形状のものでよいが、外皮部１５に開口部がないシー
ムレスタイプ（ａ）はフラックス１６の吸湿がなく耐ピ
ット性を損なわず、またワイヤ送給性、直進性にも優れ
ているので高速化用ワイヤとして最適である。
く、図４の（ａ）ないし（ｃ）に示すような従来一般的
な形状のものでよいが、外皮部１５に開口部がないシー
ムレスタイプ（ａ）はフラックス１６の吸湿がなく耐ピ
ット性を損なわず、またワイヤ送給性、直進性にも優れ
ているので高速化用ワイヤとして最適である。
【００２３】次に、本発明では上記成分を限定したフラ
ックス入りワイヤを必ずしも先行、後行の両電極に用い
る必要はなく、少なくとも後行電極に用いればよい。こ
れは１プールを形成して行う２電極溶接においては、後
行電極が平滑なビードを形成する役割をもち、またブロ
ーホールの成長やガスの外部への放出も後行電極の後方
において多く行われることによる。このことは上記成分
を限定したフラックス入りワイヤを先行電極に用い、後
行電極に従来のルチル系フラックス入りワイヤを用いた
場合は耐プライマ性において本発明の効果を十分に発揮
できないこと、またスラグ生成量の極めて少ない鉄粉主
体のフラックス入りワイヤを後行電極に用いた場合はビ
ード形状、耐プライマ性ともに劣化することからも明ら
かである。したがって、本発明の効果は３電極以上の多
電極溶接においても、上記フラックス入りワイヤを最終
電極に用いて１プール溶接をすることにより同様に得ら
れる。
ックス入りワイヤを必ずしも先行、後行の両電極に用い
る必要はなく、少なくとも後行電極に用いればよい。こ
れは１プールを形成して行う２電極溶接においては、後
行電極が平滑なビードを形成する役割をもち、またブロ
ーホールの成長やガスの外部への放出も後行電極の後方
において多く行われることによる。このことは上記成分
を限定したフラックス入りワイヤを先行電極に用い、後
行電極に従来のルチル系フラックス入りワイヤを用いた
場合は耐プライマ性において本発明の効果を十分に発揮
できないこと、またスラグ生成量の極めて少ない鉄粉主
体のフラックス入りワイヤを後行電極に用いた場合はビ
ード形状、耐プライマ性ともに劣化することからも明ら
かである。したがって、本発明の効果は３電極以上の多
電極溶接においても、上記フラックス入りワイヤを最終
電極に用いて１プール溶接をすることにより同様に得ら
れる。
【００２４】本発明の溶接条件としては、後記の実施例
に標準的な例を示すが、おおむね以下のとおりである。
２電極の合計電流は溶接速度１．５ｍ／ｍｉｎ以上の溶
接速度（脚長４ｍｍ以上）を得るために６５０Ａ以上、
しかし約１１００Ａを超えるとアークが強くなりすぎて
湯溜りが不安定になりビード形状が劣化する。したがっ
て、溶着量から溶接速度の上限は２．５ｍ／ｍｉｎ（脚
長５ｍｍ）で、この場合もピット発生は防止できる。溶
接時のワイヤの狙い位置は先に示した図１および図６の
溶接線方向から見た溶接方法の概念図において、ｄ＝２
０〜４０ｍｍ、θ1 ＝５〜１５°、θ2 ＝５〜１５°、
θ3 ＝３５〜５５°、θ4 ＝３５〜５５°、Ｏ1 ＝０〜
２ｍｍ、Ｏ2 ＝２〜５ｍｍの範囲にあることが好まし
い。シールドガスはＣＯ2 ガスが一般的であるが、Ａｒ
−ＣＯ2 系ガスを使用した場合においても上記効果は得
られる。なお、本発明が主に対象とするプライマの種類
は無機ジンクプライマ（塗装膜厚は一般的な１５〜３０
μｍ）であるが、低速であればウオッシュプライマ塗装
鋼板の水平すみ肉溶接にも適用し効果が得られる。
に標準的な例を示すが、おおむね以下のとおりである。
２電極の合計電流は溶接速度１．５ｍ／ｍｉｎ以上の溶
接速度（脚長４ｍｍ以上）を得るために６５０Ａ以上、
しかし約１１００Ａを超えるとアークが強くなりすぎて
湯溜りが不安定になりビード形状が劣化する。したがっ
て、溶着量から溶接速度の上限は２．５ｍ／ｍｉｎ（脚
長５ｍｍ）で、この場合もピット発生は防止できる。溶
接時のワイヤの狙い位置は先に示した図１および図６の
溶接線方向から見た溶接方法の概念図において、ｄ＝２
０〜４０ｍｍ、θ1 ＝５〜１５°、θ2 ＝５〜１５°、
θ3 ＝３５〜５５°、θ4 ＝３５〜５５°、Ｏ1 ＝０〜
２ｍｍ、Ｏ2 ＝２〜５ｍｍの範囲にあることが好まし
い。シールドガスはＣＯ2 ガスが一般的であるが、Ａｒ
−ＣＯ2 系ガスを使用した場合においても上記効果は得
られる。なお、本発明が主に対象とするプライマの種類
は無機ジンクプライマ（塗装膜厚は一般的な１５〜３０
μｍ）であるが、低速であればウオッシュプライマ塗装
鋼板の水平すみ肉溶接にも適用し効果が得られる。
【００２５】
【実施例】以下に、本発明の効果を実施例により具体的
に説明する。軟鋼パイプ（Ｃ：０．０５％、Ｓｉ：０．
０２％、Ｍｎ：０．３０％、Ｐ：０．０１２％、Ｓ：
０．００４％、Ａｌ：０．０１％）にフラックスを充填
後、常法により表１および表２に示す成分のワイヤを試
作した。試作ワイヤはフラックス充填率１５％、ワイヤ
径１．２ｍｍ〜１．６ｍｍである。これら試作ワイヤを
用いて、図５に示す形状のＴ型すみ肉試験体（ＳＭ４９
０Ｂ、板厚１２ｍｍ×１００ｍｍ×２０００ｍｍ、無機
ジンクプライマ塗装、膜厚２５〜３０μｍ）を両側同時
水平すみ肉溶接試験（シフト２００ｍｍ、目標脚長５ｍ
ｍ）を行った。図５において１９はギャップ、２０はプ
ライマを示す。表３および表４に溶接試験結果を示す。
なお、これらの表において耐プライマ性はピット等の発
生しやすい溶接後行側ビードについて評価した。
に説明する。軟鋼パイプ（Ｃ：０．０５％、Ｓｉ：０．
０２％、Ｍｎ：０．３０％、Ｐ：０．０１２％、Ｓ：
０．００４％、Ａｌ：０．０１％）にフラックスを充填
後、常法により表１および表２に示す成分のワイヤを試
作した。試作ワイヤはフラックス充填率１５％、ワイヤ
径１．２ｍｍ〜１．６ｍｍである。これら試作ワイヤを
用いて、図５に示す形状のＴ型すみ肉試験体（ＳＭ４９
０Ｂ、板厚１２ｍｍ×１００ｍｍ×２０００ｍｍ、無機
ジンクプライマ塗装、膜厚２５〜３０μｍ）を両側同時
水平すみ肉溶接試験（シフト２００ｍｍ、目標脚長５ｍ
ｍ）を行った。図５において１９はギャップ、２０はプ
ライマを示す。表３および表４に溶接試験結果を示す。
なお、これらの表において耐プライマ性はピット等の発
生しやすい溶接後行側ビードについて評価した。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【表２】
【００２８】
【表３】
【００２９】
【表４】
【００３０】表３および表４に示した以外の溶接条件
は、極間距離（ｄ）：２８ｍｍ、先行電極の後退角（θ
1 ）：１０°、後行電極の後退角（θ2 ）：５°、先行
電極のトーチ角度（θ3 ）：４５°、後行電極のトーチ
角度（θ4 ）：４５°、先行電極のワイヤ狙い位置（Ｏ
1 ）：１ｍｍ、後行電極のワイヤ狙い位置（Ｏ2 ）：３
〜４ｍｍ、先行電極のワイヤ突出し長さ（Ｅ1 ）：２５
ｍｍ、先行電極のワイヤ突出し長さ（Ｅ2 ）：２５ｍｍ
である（長さ、角度の各符号は図１および図６参照）。
また、シールドガスはＣＯ2 で流量は１電極当り２５リ
ットル／ｍｉｎであり、試験板のギャップ１９（図５）
は０〜０．３ｍｍである。また、表３および表４におけ
る耐プライマ性はそれぞれ溶接長約４ｍについて調査を
行い、ガス膨れおよびガス溝の数値は発生長さの溶接長
に対する割合を示している。なお、表３および表４にお
いて各評価の記号○は良好、△は不良を示す。
は、極間距離（ｄ）：２８ｍｍ、先行電極の後退角（θ
1 ）：１０°、後行電極の後退角（θ2 ）：５°、先行
電極のトーチ角度（θ3 ）：４５°、後行電極のトーチ
角度（θ4 ）：４５°、先行電極のワイヤ狙い位置（Ｏ
1 ）：１ｍｍ、後行電極のワイヤ狙い位置（Ｏ2 ）：３
〜４ｍｍ、先行電極のワイヤ突出し長さ（Ｅ1 ）：２５
ｍｍ、先行電極のワイヤ突出し長さ（Ｅ2 ）：２５ｍｍ
である（長さ、角度の各符号は図１および図６参照）。
また、シールドガスはＣＯ2 で流量は１電極当り２５リ
ットル／ｍｉｎであり、試験板のギャップ１９（図５）
は０〜０．３ｍｍである。また、表３および表４におけ
る耐プライマ性はそれぞれ溶接長約４ｍについて調査を
行い、ガス膨れおよびガス溝の数値は発生長さの溶接長
に対する割合を示している。なお、表３および表４にお
いて各評価の記号○は良好、△は不良を示す。
【００３１】表３において、本発明による試験Ｎｏ．１
〜７はプライマの膜厚を２５〜３０μｍと厚くし、立板
と下板間のギャップも０．３ｍｍ以下、溶接速度１．６
〜２．０ｍ／ｍｉｎという厳しい試験条件にもかかわら
ず、溶接作業性、ビード形状、外観および耐プライマ性
とも良好であった。なお、すみ肉ビードの断面観察の結
果、前記ブローホールの減少傾向は十分に確認すること
ができた。
〜７はプライマの膜厚を２５〜３０μｍと厚くし、立板
と下板間のギャップも０．３ｍｍ以下、溶接速度１．６
〜２．０ｍ／ｍｉｎという厳しい試験条件にもかかわら
ず、溶接作業性、ビード形状、外観および耐プライマ性
とも良好であった。なお、すみ肉ビードの断面観察の結
果、前記ブローホールの減少傾向は十分に確認すること
ができた。
【００３２】これに対し、表４の試験Ｎｏ．８〜１４は
比較例であり、Ｎｏ．８は従来タイプのルチル系フラッ
クス入りワイヤを用いた場合で、ビード形状は良好であ
るがピットが多発した。また、Ｎｏ．９は後行電極に本
発明で規定するフラックス入りワイヤを用いなかった場
合で、ピット、ガス膨れ、ガス溝が発生した。
比較例であり、Ｎｏ．８は従来タイプのルチル系フラッ
クス入りワイヤを用いた場合で、ビード形状は良好であ
るがピットが多発した。また、Ｎｏ．９は後行電極に本
発明で規定するフラックス入りワイヤを用いなかった場
合で、ピット、ガス膨れ、ガス溝が発生した。
【００３３】Ｎｏ．１０はＴｉＯ2 およびスラグ形成剤
の含有量が少なすぎるフラックス入りワイヤを用いた場
合で、安定した湯溜りが形成されずビード形状が不良
で、ピットも発生した。また、Ｎｏ．１１は後行電極に
スラグ形成剤およびＦ含有量の多すぎるフラックス入り
ワイヤを用いた場合で、ピットが発生し、溶接作業性、
ビード形状が不良となった。
の含有量が少なすぎるフラックス入りワイヤを用いた場
合で、安定した湯溜りが形成されずビード形状が不良
で、ピットも発生した。また、Ｎｏ．１１は後行電極に
スラグ形成剤およびＦ含有量の多すぎるフラックス入り
ワイヤを用いた場合で、ピットが発生し、溶接作業性、
ビード形状が不良となった。
【００３４】Ｎｏ．１２はＮｉ含有量が少なすぎるフラ
ックス入りワイヤを用いた場合で、耐プライマ性の改善
が十分でない。また、Ｎｏ．１３は脱酸剤の含有量が少
なすぎるフラックス入りワイヤを用いた場合で、スラグ
組成の変化が大きくビード形状が不良となり、また脱酸
不足のためピットが多発した。また、Ｎｏ．１４は脱酸
剤およびＮｉの含有量が多すぎるフラックス入りワイヤ
を用いた場合で、ビード形状の劣化とともに強度が上が
りビード割れが発生した。
ックス入りワイヤを用いた場合で、耐プライマ性の改善
が十分でない。また、Ｎｏ．１３は脱酸剤の含有量が少
なすぎるフラックス入りワイヤを用いた場合で、スラグ
組成の変化が大きくビード形状が不良となり、また脱酸
不足のためピットが多発した。また、Ｎｏ．１４は脱酸
剤およびＮｉの含有量が多すぎるフラックス入りワイヤ
を用いた場合で、ビード形状の劣化とともに強度が上が
りビード割れが発生した。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明はショップ
プライマ塗装鋼板の高速水平すみ肉溶接において、問題
となるビード形成性とともに耐プライマ性を強化した高
速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法を提供するも
のであり、溶接の高能率化、低コスト化に大きく貢献で
きるものである。
プライマ塗装鋼板の高速水平すみ肉溶接において、問題
となるビード形成性とともに耐プライマ性を強化した高
速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法を提供するも
のであり、溶接の高能率化、低コスト化に大きく貢献で
きるものである。
【図１】２電極１プール溶接における溶接状況を示す模
式図
式図
【図２】ピットの発生状況を示すビード表面の概念図
【図３】すみ肉ビードの断面観察結果の概況を示す図
【図４】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれフラックス入りワイ
ヤの断面形状の例を示す図
ヤの断面形状の例を示す図
【図５】実施例における試験板の形状を示す図
【図６】溶接線方向から見た溶接方法の概念図
１ 先行電極 ２ 後行電極 ３ 湯溜り ４ 先行電極のアーク ５ 後行電極のアーク ６ 溶融金属 ７ 溶接金属 ８ 溶融スラグ ９ 凝固したスラグ １０ 鋼板 １１ スラグ被包むら １２ ピット １３ 丸状の気孔 １４ ブローホール １５ 外皮 １６ フラックス １７ 立板 １８ 下板 １９ ギャップ ２０ プライマ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−161497（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−66376（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 35/368 B23K 9/00 B23K 9/02 B23K 9/16 B23K 9/23
Claims (1)
- 【請求項１】 プライマ塗装鋼板の２電極水平すみ肉ガ
スシールドアーク溶接方法において、先行電極と後行電
極との間に湯溜りを有する１プールを形成し、ワイヤ全
重量に対して重量％で、ＴｉＯ2 ：２．０〜３．５％、
スラグ形成剤（ＴｉＯ2 を含む）：３．０〜６．５％、
脱酸剤（外皮成分を含む）：１．５〜５．０％、酸化
鉄：０．３〜１．０％、Ｆ：０．１０〜０．５０％、Ｎ
ｉ：０．１０〜０．４０％を含有するフラックス入りワ
イヤを、少なくとも後行電極に用いて溶接することを特
徴とする高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06136749A JP3124439B2 (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06136749A JP3124439B2 (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07314181A JPH07314181A (ja) | 1995-12-05 |
| JP3124439B2 true JP3124439B2 (ja) | 2001-01-15 |
Family
ID=15182613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06136749A Expired - Fee Related JP3124439B2 (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 高速水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3124439B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3523010B2 (ja) * | 1997-04-11 | 2004-04-26 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | 耐プライマ性ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| JP5014189B2 (ja) * | 2008-02-12 | 2012-08-29 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | ２電極すみ肉ガスシールドアーク溶接方法 |
| US9199341B2 (en) * | 2012-08-28 | 2015-12-01 | Hobart Brothers Company | Systems and methods for welding electrodes |
| JP5938375B2 (ja) * | 2013-08-13 | 2016-06-22 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | ２電極水平すみ肉ｃｏ２ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| CN114346382A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-04-15 | 上海江南长兴造船有限责任公司 | 一种单双丝组合埋弧自动焊方法 |
-
1994
- 1994-05-27 JP JP06136749A patent/JP3124439B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07314181A (ja) | 1995-12-05 |
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|---|---|---|---|
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