JP3164965B2 - Welding wire for high-strength steel with reduced preheating temperature and welding method - Google Patents

Welding wire for high-strength steel with reduced preheating temperature and welding method

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JP3164965B2
JP3164965B2 JP09793494A JP9793494A JP3164965B2 JP 3164965 B2 JP3164965 B2 JP 3164965B2 JP 09793494 A JP09793494 A JP 09793494A JP 9793494 A JP9793494 A JP 9793494A JP 3164965 B2 JP3164965 B2 JP 3164965B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は橋梁、建築物等に用いら
れる60kgf/mm2 以上90kgf/mm2 以下の
強度を持つ溶接材料、および60kgf/mm2 以上9
0kgf/mm2 以下の強度を持つ鋼材に適用するガス
シールドアーク溶接ワイヤおよび溶接方法に関するもの
であり、より詳しくは、溶接する前に行う予熱を、同等
強度を持つ従来ワイヤを用いた場合に行われていた温度
より25℃以上低く抑えても、健全な溶接金属が得られ
る溶接ワイヤ、および溶接方法に関するものである。
The present invention relates to a welding material having a strength of 60 kgf / mm 2 or more and 90 kgf / mm 2 or less and 60 kgf / mm 2 or more used for bridges, buildings and the like.
Gas to be applied to steel with 0 kgf / mm 2 or less of the intensity
The present invention relates to a shielded arc welding wire and a welding method. More specifically, even if the preheating performed before welding is suppressed at least 25 ° C. lower than the temperature performed when a conventional wire having the same strength is used, it is sound. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a welding wire and a welding method for obtaining a suitable welding metal.

【0002】[0002]

【従来の技術】60〜90kgf/mm2 の引張強度を
持つ鋼材の溶接に関し、溶接前に50℃以上、特に強度
が80kgf/mm2 以上の場合は100℃以上の予熱
を行っている。その理由としては、継手部に存在する拡
散性水素量を継手外に逃がし、また溶接後の冷速の緩和
によって材料の硬化を小さくし溶接金属や鋼材の溶接熱
影響部(以降HAZと略す)に生じる低温割れを防ぐこ
とが挙げられる。したがって、従来技術による予熱温度
低減方法には、溶接金属に生じる割れを防ぐため溶接ワ
イヤからの拡散性水素量を低減する、またHAZに生じ
る割れを防ぐため鋼材の炭素当量(例えば後述の式
(1)のPcm)を低く抑えつつかつ制御圧延制御冷却プ
ロセスを用いることにより鋼材の強度を確保するなどの
方法が主として採用されていた。
2. Description of the Related Art For welding steel materials having a tensile strength of 60 to 90 kgf / mm 2 , preheating is performed at 50 ° C. or more before welding, particularly 100 ° C. or more when the strength is 80 kgf / mm 2 or more. The reason for this is that the amount of diffusible hydrogen present in the joint is released to the outside of the joint, the hardness of the material is reduced by relaxing the cooling speed after welding, and the weld heat-affected zone of the weld metal or steel (hereinafter abbreviated as HAZ). To prevent low-temperature cracking. Therefore, the preheating temperature reduction method according to the prior art includes reducing the amount of diffusible hydrogen from the welding wire to prevent cracks generated in the weld metal, and carbon equivalent of steel (for example, the following formula ( A method of securing the strength of a steel material by using a controlled rolling controlled cooling process while keeping P cm ) low in 1) has been mainly adopted.

【0003】溶接継手に生じる低温割れは、溶接金属の
みならずHAZにも生じる。低予熱温度でもHAZに生
じる低温割れを防ぐようにするための方法は、制御圧延
制御冷却等を用い、低炭素当量を確保しつつ高強度を達
成する方法が採用されている。炭素当量は、低温割れ感
受性を評価する指標であり、これが低いほど耐低温割れ
感受性は向上する。この方法は、低炭素当量化に伴う強
度低下を製造条件によって補うという思想であるが、こ
の方法をそのまま溶接金属の耐低温割れ感受性に当ては
めることは不可能である。その理由は、アークによる集
中熱源のため、溶接後の冷却曲線を制御することが難し
いためである。したがって、溶接金属の強度等特性は、
その成分のみでほぼ決定される。
[0003] Cold cracking that occurs in welded joints occurs not only in weld metal but also in HAZ. As a method for preventing low-temperature cracking that occurs in the HAZ even at a low preheating temperature, a method for achieving high strength while securing a low carbon equivalent by using controlled rolling control cooling or the like is adopted. The carbon equivalent is an index for evaluating the cold cracking susceptibility. The lower the carbon equivalent, the higher the cold cracking resistance. Although the idea of this method is to compensate for the decrease in strength due to the reduction in carbon equivalent by the production conditions, it is impossible to apply this method directly to the low-temperature cracking susceptibility of the weld metal. The reason is that it is difficult to control the cooling curve after welding because of the concentrated heat source by the arc. Therefore, the properties such as the strength of the weld metal,
It is almost determined only by the component.

【0004】また、前記の鋼材に対する溶接材料として
は、例えば特開昭58−157594号公報や、特開昭
52−129646号公報などに、高強度鋼材の溶接方
法、ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤが開示されてい
る。
As a welding material for the above-mentioned steel material, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 58-157594 and 52-129646 discloses a welding method for a high-strength steel material, a steel wire for gas shielded arc welding. Is disclosed.

【0005】特定の元素を添加することによる予熱温度
低減の思想としては、例えばVやNbを利用するという
方法がある。VやNbを利用するという思想は、溶接金
属中に析出物が形成されることによる拡散性水素のトラ
ップ効果を利用する思想である。この効果により、有効
拡散性水素量を減少できる効果が期待される。特にVに
関してはそのトラップ効果は既に研究例が報告されてい
る。例えば、酒井ら(「鉄と鋼」、Vol.72(19
86)、No.9、p.1375)は、V含有量を変化
させた鋼材の水素放出速度を測定し、Vが多い鋼材ほど
水素のトラップ効果が大きいことを実験的に確かめてい
る。
As a concept of reducing the preheating temperature by adding a specific element, there is a method of utilizing, for example, V or Nb. The idea of using V or Nb is an idea of utilizing a trapping effect of diffusible hydrogen due to the formation of a precipitate in the weld metal. Due to this effect, an effect that the amount of effective diffusible hydrogen can be reduced is expected. In particular, research has been reported on the trapping effect of V. For example, Sakai et al. (“Iron and Steel”, Vol. 72 (19
86), no. 9, p. 1375) measured the hydrogen release rate of a steel material in which the V content was changed, and experimentally confirmed that a steel material with a higher V content had a greater hydrogen trapping effect.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記方法のうち溶接ワ
イヤからくる拡散性水素量を低減する方法は確かに予熱
低減効果が期待できる方法ではあるが、このためにはワ
イヤ製造時の潤滑材の洗浄を確実にする(例えば洗浄工
程数を増やすなど)、製造後、焼鈍等でワイヤ内の水素
を逃がすなどの方法が考えられるが、いずれも製造コス
トが大幅に上がり有効な方法とは言えない。したがっ
て、拡散性水素を全くなくすことは事実上不可能と考え
られ、加えて水素源としては、ワイヤそのもの以外にも
開先内の錆、水分、油分等、多くが考えられるので、あ
る程度の水素量は存在するものと考える必要がある。
Of the above methods, the method of reducing the amount of diffusible hydrogen coming from the welding wire is certainly a method that can be expected to reduce the preheating. Methods such as ensuring the cleaning (for example, increasing the number of cleaning steps) and releasing hydrogen in the wire by annealing or the like after manufacturing are conceivable, but none of these methods can significantly increase the manufacturing cost. . Therefore, it is considered virtually impossible to eliminate diffusible hydrogen at all, and in addition to the wire itself, rust, moisture, oil, etc. in the groove can be considered in addition to the wire itself. The quantity must be considered to be present.

【0007】さらに、鋼材の高張力鋼化に伴う溶接金属
の高張力化のため、溶接ワイヤにも合金元素を多く添加
する必要が生じるため、結果として溶接金属の耐低温割
れ感受性が低下することになり、従来の技術では予熱温
度を低減することには限界があった。鋼材の耐低温割れ
感受性向上については、炭素当量を低減しつつ、かつ制
御圧延制御冷却プロセスを適用し、所定の強度を確保す
るようにすれば、耐低温割れ感受性は確保することがで
きる。しかしながら、溶接金属については、このような
プロセスを適用することは不可能である。溶接金属の特
性を満足させるためには、その成分を所定の値にすると
いう方法がほとんどの場合であり、特に高強度化につい
ては、合金元素添加以外には有効な方法がなく、したが
って、高強度化にともない溶接金属の耐低温割れ感受性
は確実に低下してきた。
[0007] Further, since the tensile strength of the weld metal is increased due to the use of high-tensile steel, it is necessary to add a large amount of alloying elements to the welding wire. As a result, the low-temperature cracking susceptibility of the weld metal is reduced. Therefore, there is a limit in reducing the preheating temperature in the conventional technology. Regarding the improvement of the susceptibility of steel to low-temperature cracking, low-temperature cracking susceptibility can be ensured by reducing the carbon equivalent and applying a controlled rolling control cooling process to secure a predetermined strength. However, for weld metals, it is not possible to apply such a process. In order to satisfy the properties of the weld metal, it is almost always the case that the component is set to a predetermined value. In particular, there is no effective method other than the addition of alloying elements to increase the strength. With increasing strength, the susceptibility of the weld metal to low temperature cracking has steadily declined.

【0008】特開昭58−157594号公報に開示さ
れている従来技術によると、ワイヤにはMn、Cu、C
r、Mo、Ni、V等の合金元素が添加されているが、
これら元素を添加する目的は、強度および靱性を確保す
ることであり、耐低温割れ感受性を向上させる技術には
至っていないのが現状である。
According to the prior art disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-157594, Mn, Cu, C
Alloying elements such as r, Mo, Ni, and V are added.
The purpose of adding these elements is to secure strength and toughness, and at present, there is no technology for improving the low-temperature cracking resistance.

【0009】また、「鉄と鋼」、Vol.72(198
6)、No.9に記載されているトラップ効果はVが
0.25%以上の場合に対して初めて効果があるという
結果が示されており、さらに、0.1%添加では無添加
とほとんど差がないことが示されている。「鉄と鋼」に
記載されている技術は、圧力容器用Cr−Mo鋼におい
て運転中に鋼中に進入してきた水素が引き起こす鋼材の
延性低下を防止するものであり、成分系が、C:0.1
4〜0.15%、Cr:2.0〜3.0%、Mo:0.
9〜1.0%と本発明とは本質的に異なる成分系で確認
された効果である。この水素トラップ効果を、高張力鋼
溶接ワイヤにおける限界予熱温度を低減する手段として
利用できるかどうかは明らかではない。
Further, “Iron and Steel”, Vol. 72 (198
6), No. It is shown that the trap effect described in No. 9 is effective for the first time when V is 0.25% or more, and that the addition of 0.1% has almost no difference from that of no addition. It is shown. The technique described in "Iron and Steel" is to prevent a decrease in ductility of a steel material caused by hydrogen entering into the steel during operation in a Cr-Mo steel for a pressure vessel. 0.1
4-0.15%, Cr: 2.0-3.0%, Mo: 0.
9-1.0% is the effect confirmed in the component system which is essentially different from the present invention. It is not clear whether this hydrogen trapping effect can be used as a means to reduce the critical preheating temperature in high strength steel welding wires.

【0010】以上の理由から、高張力鋼を溶接する場
合、予熱温度は溶接金属に低温割れを生じさせないよう
な温度として決定される傾向にあり、鋼材そのものに良
好な耐低温割れ感受性を持たせても実際の予熱温度を低
減させることは難しいことであった。本発明は、溶接す
る前に行う予熱を、同等強度を持つ従来ワイヤを用いた
場合に行われていた温度より25℃以上低く抑えても、
健全な溶接金属が得られる溶接ワイヤおよび溶接方法を
提供することを目的としたものである。
For the above reasons, when welding high-tensile steel, the preheating temperature tends to be determined as a temperature that does not cause low-temperature cracking in the weld metal, so that the steel itself has good low-temperature cracking resistance. However, it was difficult to reduce the actual preheating temperature. The present invention is to reduce the preheating performed before welding by 25 ° C. or lower than the temperature performed when a conventional wire having the same strength is used.
It is an object of the present invention to provide a welding wire and a welding method capable of obtaining a sound weld metal.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】溶接金属の耐低温割れ感
受性を向上する方法として最も有効な方法は、溶接金属
の添加元素を低く抑える方法である。しかし、この方法
では所定の特性、例えば継手強度を確保することが難し
くなってくる。したがって、溶接金属中に添加しても耐
低温割れ感受性を減少させない、あるいは添加すること
により耐低温割れ感受性をむしろ向上させるような元素
を見つけだす必要があった。本発明者らは以上の点に着
目し、主として溶接ワイヤの成分と溶接金属に生じる低
温割れを防止することができる最低予熱温度(以降限界
予熱温度と呼ぶ)の関係について鋭意研究を重ねてき
た。
The most effective method for improving the low-temperature cracking susceptibility of a weld metal is to keep the additive element of the weld metal low. However, in this method, it becomes difficult to secure predetermined characteristics, for example, joint strength. Therefore, it is necessary to find an element which does not decrease the cold cracking susceptibility even if added to the weld metal, or rather improves the cold cracking susceptibility by adding the same. Focusing on the above points, the present inventors have intensively studied the relationship between the components of the welding wire and the minimum preheating temperature capable of preventing low-temperature cracking generated in the weld metal (hereinafter referred to as the critical preheating temperature). .

【0012】本発明は、かかる成果のもと完成されたも
のであり、その要旨とするところは、引張強度が60k
gf/mm 2 以上かつ90kgf/mm 2 以下の高張力
鋼を、鋼材の予熱温度を50℃以下としてガスシールド
アーク溶接を行うための溶接ワイヤであって、重量%
で、C:0.03〜0.1%、Si:0.3〜1.0
%、Mn:0.9〜2.5%、Mo:0.1〜0.6
%、Cu:0.05〜0.5%、P:0.03%以下、
S:0.03%以下であり、かつ、V:0.05〜0.
20%、Nb:0.01〜0.03%の一種または二種
を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなることを
特徴とする予熱温度低減型高張力鋼用溶接ワイヤであ
る。
The present invention has been completed on the basis of these results, and the gist of the present invention is that the tensile strength is 60k.
High tension of gf / mm 2 or more and 90 kgf / mm 2 or less
Gas shielding of steel with preheating temperature of steel below 50 ° C
A welding wire for performing arc welding, the weight%
And C: 0.03-0.1%, Si: 0.3-1.0
%, Mn: 0.9 to 2.5%, Mo: 0.1 to 0.6
%, Cu: 0.05 to 0.5%, P: 0.03% or less,
S: 0.03% or less, and V: 0.05-0.
A preheating temperature-reduced high-strength steel welding wire containing 20%, Nb: one or two types of 0.01 to 0.03%, and the balance consisting of iron and unavoidable impurities.

【0013】またさらに、引張強度が60kgf/mm
2 以上かつ90kgf/mm2 以下であり、重量%で示
される鋼中の含有量を各化学記号であらわしたとき、下
記(1)式で計算されるPcmが0.15〜0.24%の
鋼材と、請求項1、2または3記載の予熱温度低減型溶
接ワイヤを用い、鋼材の予熱温度を50℃以下としてガ
スシールドアーク溶接を行うことを特徴とする溶接方法
である。 Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+
Mo/15 +V/10+5B ……(1)
Further, the tensile strength is 60 kgf / mm.
2 to 90 kgf / mm 2 , and when the content in steel expressed by weight% is represented by each chemical symbol, P cm calculated by the following formula (1) is 0.15 to 0.24% The preheating temperature of the steel material is set to 50 ° C. or less by using the steel material of (1) and the welding wire with reduced preheating temperature according to claim 1, 2 or 3.
This is a welding method characterized by performing shielded arc welding . P cm = C + Si / 30 + (Mn + Cu + Cr) / 20 +
Mo / 15 + V / 10 + 5B (1)

【0014】[0014]

【作用】まず、本発明の技術思想について述べる。本発
明は、析出元素であるVやNbを有効に利用することに
その技術思想の根幹がある。すなわち、VやNbを添加
することにより炭素当量を上げることになるが、VやN
bの強度向上機構は、例えばMn、Mo、Crなどの焼
入性元素とは異なることを利用している。
First, the technical concept of the present invention will be described. The technical idea of the present invention lies in the effective use of the precipitated elements V and Nb. That is, the carbon equivalent is increased by adding V or Nb,
The strength improvement mechanism of b utilizes the fact that it is different from hardenable elements such as Mn, Mo, and Cr.

【0015】炭素当量は、低温割れ感受性指標である
が、これは焼入性指標にも用いられている。すなわち、
低温割れ感受性と焼入性は強い相関があることを示唆す
るものであるが、析出効果という焼入性とは異なる冶金
現象を利用することにより強度向上を確保しながら、そ
の分焼入性元素を低減することにより予熱温度を低く抑
えることを達成させようというものである。
[0015] The carbon equivalent is a cold crack susceptibility index, which is also used as a hardenability index. That is,
This suggests that there is a strong correlation between low temperature cracking susceptibility and hardenability. In this case, the preheating temperature can be kept low by reducing the temperature.

【0016】図1は、溶接ワイヤにVおよびNbを添加
したときの、低温割れを防ぐための限界予熱温度を示し
た図である。図1(a)は、Vの影響を示したもの、図
1(b)はNbの影響を示したものである。試験方法
は、JIS−Z3157に記されたU溝割れ試験方法を
採用し、成分の影響が顕著にでてくるように、シールド
ガスに3%の水素を混ぜたものを使用した。溶接入熱量
は1.7kJ/mmである。V、Nb以外の主成分は、
C:0.05%、Si:0.46%、Mn:1.7%、
P:0.007%、S:0.01%、Cu:0.3%、
Mo:0.15%である。本発明者らは、VやNbを添
加することにより積極的に限界予熱温度を下げることが
できる成分範囲があることを見いだした。
FIG. 1 is a diagram showing a limit preheating temperature for preventing low-temperature cracking when V and Nb are added to a welding wire. FIG. 1A shows the effect of V, and FIG. 1B shows the effect of Nb. As the test method, a U-groove crack test method described in JIS-Z3157 was adopted, and a mixture of 3% hydrogen and a shielding gas was used so that the influence of the components was remarkable. The welding heat input is 1.7 kJ / mm. The main components other than V and Nb are
C: 0.05%, Si: 0.46%, Mn: 1.7%,
P: 0.007%, S: 0.01%, Cu: 0.3%,
Mo: 0.15%. The present inventors have found that there is a component range in which the critical preheating temperature can be positively lowered by adding V or Nb.

【0017】図2は、Vを0.1%添加した場合と、
0.3%添加した場合の溶接金属の水素放出速度を、溶
接金属の温度の関数として示した図である。溶接後、測
定まで1箇月間の期間をおいたため溶接金属中の拡散性
水素は全て放出されている。水素がトラップされている
とすると、温度を上昇させることによりトラップされて
いた水素が検出される。図2(a)は、V:0.1%の
場合であるが、水素が放出された事実は確認されなかっ
た。それに対し、図2(b)では、100℃から300
℃の温度域で水素の放出が確認された。すなわち、V:
0.1%では、水素のトラップ効果はないが、V:0.
3%では水素のトラップ効果があることが確認された。
FIG. 2 shows the case where 0.1% of V is added,
FIG. 4 is a diagram showing the hydrogen release rate of a weld metal when 0.3% is added as a function of the temperature of the weld metal. After the welding, a period of one month was left until the measurement, so that all the diffusible hydrogen in the weld metal was released. Assuming that hydrogen is trapped, the trapped hydrogen is detected by increasing the temperature. FIG. 2A shows the case of V: 0.1%, but the fact that hydrogen was released was not confirmed. On the other hand, in FIG.
Release of hydrogen was confirmed in the temperature range of ° C. That is, V:
At 0.1%, there is no hydrogen trapping effect, but V: 0.
At 3%, it was confirmed that there was a hydrogen trapping effect.

【0018】しかし図1では、V:0.3%の条件下で
は、予熱温度を25℃以上低減する効果はもはや期待で
きない範囲である。すなわち、本発明は、水素トラップ
効果を利用して予熱を低減するものではないことがわか
る。図1の効果が存在する理由はよくわかっていない
が、VやNbの析出物を形成するときにCが使われるこ
とによるマトリックス中のCの減少、すなわちマトリッ
クス中の炭素当量を低減するという効果が考えられる。
However, in FIG. 1, under the condition of V: 0.3%, the effect of reducing the preheating temperature by 25 ° C. or more is in a range where it can no longer be expected. That is, it is understood that the present invention does not reduce the preheating by using the hydrogen trapping effect. The reason why the effect of FIG. 1 exists is not fully understood, but the effect of using C when forming V and Nb precipitates is to reduce C in the matrix, that is, to reduce the carbon equivalent in the matrix. Can be considered.

【0019】以上の知見を基に、析出効果を利用しその
分他の焼入性元素を低減すれば溶接金属の耐低温割れ感
受性をこれまで行われてきた温度よりも低くすることが
可能となることを知見した。
Based on the above findings, it is possible to reduce the susceptibility of the weld metal to low-temperature cracking by lowering the other hardenable elements by utilizing the precipitation effect, as compared with the conventional temperatures. I learned that

【0020】次に、溶接ワイヤの成分について説明す
る。Cは、強度を確保するために必要不可欠な元素であ
る。Cの下限の0.03%は強度確保に必要な最低限の
値として設定した。しかし、Cを過度に添加すると溶接
金属に凝固割れを生じさせる危険性が増大してくるので
その上限を0.1%とした。また、この上限は溶接金属
に過度の焼入性が生じることを防ぐ意味でも有効であ
る。
Next, the components of the welding wire will be described. C is an element indispensable for securing strength. 0.03% of the lower limit of C was set as the minimum value necessary for securing the strength. However, excessive addition of C increases the risk of causing solidification cracks in the weld metal, so the upper limit was made 0.1%. This upper limit is also effective in preventing excessive hardenability of the weld metal.

【0021】Siは、C同様強度を確保するために必要
である。また、Siは溶接金属中で脱酸元素としての働
きも持つ。さらに、Siは、添加することにより溶接の
作業性を向上させるには必須の元素である。下限の0.
3%は、これら効果を期待できる最低限の値として設定
した。逆に、過度の添加を行うと脱酸効果が過度とな
り、溶接金属の焼入性が過大となるため上限を1.0%
とした。
[0021] Si is necessary to secure strength like C. Further, Si also functions as a deoxidizing element in the weld metal. Further, Si is an essential element to improve welding workability by adding Si. 0 for the lower limit.
3% was set as the minimum value at which these effects can be expected. Conversely, if excessive addition is made, the deoxidizing effect becomes excessive and the hardenability of the weld metal becomes excessive, so the upper limit is set to 1.0%.
And

【0022】PおよびSは、本発明においては不純物て
ある。しかし、PおよびSがそれぞれ0.03%を上回
ると溶接金属の靱性劣化を招くため、上限を0.03%
とした。
P and S are impurities in the present invention. However, if each of P and S exceeds 0.03%, the toughness of the weld metal is deteriorated.
And

【0023】Mnは、強度確保を行うために有効な元素
である。Mnは、焼入性元素でありこれを用いることに
より溶接金属の強度を確保することができる。下限の
0.9%は、強度確保のために必要最低限の値である。
また、過度の添加は溶接金属の焼入性を上げすぎ、耐低
温割れ感受性向上や溶接金属靱性確保の観点から好まし
くないため、上限を2.5%とした。
Mn is an element effective for ensuring strength. Mn is a hardenable element, and by using it, the strength of the weld metal can be ensured. The lower limit of 0.9% is a minimum value necessary for securing the strength.
Further, excessive addition excessively increases the hardenability of the weld metal, which is not preferable from the viewpoint of improving the low-temperature cracking susceptibility and securing the weld metal toughness. Therefore, the upper limit is set to 2.5%.

【0024】Moは、Mn同様焼入性元素であり、かつ
強度を確保するための有効な元素でもある。これは、例
えば式(1)にあるPcmのMoとMnの係数を比較して
みると理解できる。すなわち、Moの係数の値は、Mn
のそれより大きい。このため、Moを有効活用すること
は、産業上好ましいことである。下限0.1%はMoの
焼入性を利用することによる強度確保の効果を期待でき
る最低限の値として設定した。また、上限0.6%は、
Moそのものが高価なためこれ以上の添加は産業上好ま
しくなく、さらに過度の焼入性増大による溶接金属の靱
性劣化を防ぐために設定した。
Mo is a hardenable element like Mn and is also an effective element for securing strength. This can be understood, for example, by comparing the coefficients of Mo and Mn of P cm in equation (1). That is, the value of the coefficient of Mo is Mn.
Greater than that of. Therefore, it is industrially preferable to effectively use Mo. The lower limit of 0.1% is set as a minimum value at which an effect of securing strength by utilizing the hardenability of Mo can be expected. Also, the upper limit of 0.6% is
Since Mo itself is expensive, further addition is not industrially preferable, and is set in order to prevent the toughness of the weld metal from being deteriorated due to excessive increase in hardenability.

【0025】Cuは、溶接ワイヤにメッキを施すことに
より通電性を良くし、溶接作業上有効な元素である。ま
た、Cuは強度を確保する上でも有効な元素である。下
限の0.05%は、通電性を確保する上で最低限の値と
いう意味で設定している。また、Cuの過度の添加は、
溶接金属中の凝固割れの危険性が生じることや、焼入性
が不必要に増大するため、上限を0.5%とした。
Cu is an element effective for improving the electrical conductivity by plating a welding wire and effective for welding work. Cu is also an effective element in securing strength. The lower limit of 0.05% is set as a minimum value for securing the conductivity. Also, excessive addition of Cu
Since the risk of solidification cracking in the weld metal occurs and the hardenability increases unnecessarily, the upper limit is set to 0.5%.

【0026】Vおよび/またはNbの添加は、本発明に
おける技術思想の根幹をなす。Vの添加は、図1(a)
に示されているように、ワイヤに添加することにより積
極的に限界予熱温度を25〜50℃低減、すなわち耐低
温割れ感受性を低減する。この効果は、既に述べている
ように、これまで報告されていたVの水素トラップ効果
から期待できる成分範囲とは異なり、むしろ、本発明者
らはVの水素トラップ効果が顕著になる0.25%以上
の領域では、限界予熱温度低減効果は小さくなり、ある
レベル以上では、むしろ無添加の場合より高い予熱温度
を必要とすることがあり得ることを見いだした。Vの下
限0.05%はこの限界予熱温度低減効果を期待できる
最低限の値として設定した。上限0.20%は、過度の
添加はかえって限界予熱温度を上げ、また、溶接金属の
靱性確保のためからも好ましくはないので設定した。
The addition of V and / or Nb forms the basis of the technical idea of the present invention. FIG. 1 (a)
As shown in (1), the addition to the wire positively reduces the critical preheating temperature by 25 to 50 ° C., that is, reduces the susceptibility to cold cracking. This effect differs from the component range that can be expected from the hydrogen trapping effect of V which has been reported up to now, but rather, the present inventors have found that the hydrogen trapping effect of V becomes remarkable 0.25. It has been found that in the region above%, the marginal preheating temperature reduction effect is small, and above a certain level, it is possible to require a higher preheating temperature than in the case of no addition. The lower limit of 0.05% of V was set as a minimum value at which the effect of reducing the limit preheating temperature could be expected. The upper limit of 0.20% is set because excessive addition is not preferable from the viewpoint of raising the critical preheating temperature and securing the toughness of the weld metal.

【0027】NbもV同様、本発明において根幹をなす
元素である。図1(b)はNbの効果を示しているが、
このようにNb添加が限界予熱温度を25℃低減できる
元素であることを本発明者らは見いだした。下限0.0
1%はNbの効果が期待できる最低限の値として設定し
た。図1(b)では、限界予熱温度低減の観点からはN
bの上限が決定されない。しかし、Nbの過度の添加は
溶接金属の靱性劣化を招くのでその上限を0.03%と
した。
Nb, like V, is a fundamental element in the present invention. FIG. 1B shows the effect of Nb.
The present inventors have found that the addition of Nb is an element capable of reducing the critical preheating temperature by 25 ° C. as described above. Lower limit 0.0
1% was set as the minimum value at which the effect of Nb could be expected. In FIG. 1 (b), from the viewpoint of reducing the limit preheating temperature, N
The upper limit of b is not determined. However, excessive addition of Nb causes deterioration of the toughness of the weld metal, so the upper limit was made 0.03%.

【0028】次に、必要に応じ選択的に添加するNi、
Cr、Ti、Bについて説明する。Niは、溶接金属の
靱性を確保するために特に有効な元素である。0.3%
の下限は、溶接金属の靱性向上を期待できる最低限の値
である。しかし、Niは高価であり、本発明者らは、N
iを過度に用いることは産業上有効とは考えなかった。
また、Niも焼入性を上げるため、溶接金属の焼入性を
過大にさせないためにも上限が必要で、これらの問題を
避けるために上限を2.5%とした。
Next, Ni, which is selectively added as necessary,
Cr, Ti, and B will be described. Ni is an element particularly effective for securing the toughness of the weld metal. 0.3%
Is a minimum value at which improvement in toughness of the weld metal can be expected. However, Ni is expensive, and we have N
Excessive use of i was not considered industrially effective.
Further, Ni also increases the hardenability, so that an upper limit is required in order not to make the hardenability of the weld metal excessive, and the upper limit is set to 2.5% in order to avoid these problems.

【0029】Crは、Mo同様焼入性向上に有効な元素
である。下限の0.1%は、Cr添加の効果が期待でき
る最低限の値として設定した。しかし、過度の焼入性は
溶接金属靱性劣化を招くのでその上限を0.5%とし
た。
Cr is an element effective for improving hardenability like Mo. The lower limit of 0.1% was set as the minimum value at which the effect of adding Cr can be expected. However, excessive hardenability causes deterioration of weld metal toughness, so the upper limit was made 0.5%.

【0030】Tiはそれを添加することで溶接金属の靱
性を飛躍的に増大させることができる。Tiは、溶接金
属中介在物として存在し、フェライトの生成核として働
く。この効果により、溶接金属が細粒化され、靱性が向
上する。下限0.05%は、この効果を期待できる最低
限の値である。しかし、Tiを過度に添加すると溶接金
属の硬さが高くなりすぎるため上限を0.35%とし
た。
The addition of Ti can dramatically increase the toughness of the weld metal. Ti exists as inclusions in the weld metal and acts as nuclei for forming ferrite. By this effect, the weld metal is refined and the toughness is improved. The lower limit of 0.05% is the minimum value at which this effect can be expected. However, if Ti is added excessively, the hardness of the weld metal becomes too high, so the upper limit was made 0.35%.

【0031】Bは、それを添加することによりオーステ
ナイト粒界に偏析し、粒界から生成する初析フェライト
の成長を抑える効果がある。この効果により溶接金属の
粒成長を抑制し、粗粒化を防ぐ。そのため、BもTi同
様溶接金属の靱性向上にとっては有効な元素である。下
限の0.0005%は、この効果が期待できる最低限の
値として設定した。しかし、過度の添加は焼入性を上げ
すぎ耐低温割れ感受性や、靱性の観点から好ましくはな
く、さらに溶接ワイヤを製造するためのインゴット材の
中に凝固割れが発生する危険があるためその上限を0.
0080%とした。
B segregates at austenite grain boundaries by adding B, and has the effect of suppressing the growth of proeutectoid ferrite generated from the grain boundaries. This effect suppresses grain growth of the weld metal and prevents coarsening. Therefore, B is also an effective element for improving the toughness of the weld metal like Ti. The lower limit of 0.0005% is set as the minimum value at which this effect can be expected. However, excessive addition undesirably increases the hardenability and is not preferable from the viewpoint of low-temperature cracking susceptibility and toughness, and furthermore, there is a risk that solidification cracking occurs in an ingot material for manufacturing a welding wire. To 0.
0080%.

【0032】次に、鋼材について述べる。鋼材のHAZ
低温割れ感受性は、式(1)に示したような炭素当量で
ほぼ評価できることがわかっている。本発明において
は、HAZの耐低温割れ感受性向上は、この従来技術を
利用したものである。高張力鋼においては、溶接継手部
の予熱温度は溶接金属に低温割れを生じさせないように
決定されていたが、この理由は、HAZより溶接金属の
方が割れに対し敏感であるからである。しかし、本発明
により溶接金属の耐低温割れ性は飛躍的に向上した。そ
のため、溶接金属に割れを生じさせないという観点から
は予熱温度を低減することが可能となったが、必ずしも
この予熱温度でHAZ割れをも防げるということにはな
らない。そのため、HAZ割れを防ぐ意味から鋼材を限
定する必要があった。
Next, steel materials will be described. HAZ of steel
It has been found that the cold cracking susceptibility can be almost evaluated by the carbon equivalent as shown in the equation (1). In the present invention, the improvement of the low-temperature cracking susceptibility of HAZ is based on this conventional technology. In high-strength steel, the preheating temperature of the weld joint has been determined so as not to cause low-temperature cracking in the weld metal, because the weld metal is more sensitive to cracking than HAZ. However, according to the present invention, the low-temperature crack resistance of the weld metal has been dramatically improved. Therefore, the preheating temperature can be reduced from the viewpoint of not causing cracks in the weld metal, but HAZ cracking cannot always be prevented at this preheating temperature. Therefore, it was necessary to limit the steel materials in order to prevent HAZ cracking.

【0033】引張強度を限定した理由は、引張強度が6
0kgf/mm2 未満では、従来鋼材、従来溶接ワイヤ
という従来技術のみで充分予熱を低くできていたため、
本発明をあえて用いる必要がないと判断したためであ
る。また、引張強度の上限90kgf/mm2 は、これ
を上回る強度では制御圧延制御冷却技術を駆使しても、
HAZの耐低温割れ感受性を保ちながら、強度を確保し
つつ良好な母材靱性を得ることが難しいと判断したため
である。
The reason for limiting the tensile strength is that the tensile strength is 6
At less than 0 kgf / mm 2 , the preheating was sufficiently reduced only by the conventional techniques of the conventional steel material and the conventional welding wire.
This is because it has been determined that it is not necessary to use the present invention. In addition, the upper limit of the tensile strength of 90 kgf / mm 2 , if the strength exceeds this, even if the control rolling control cooling technology is used,
This is because it has been determined that it is difficult to obtain good base material toughness while maintaining strength while maintaining the low-temperature cracking resistance of the HAZ.

【0034】Pcmを限定した理由は次の通りである。P
cmの上限は、HAZの耐低温割れ感受性を充分確保する
ために定めた。HAZは、溶接熱により急熱急冷され、
組織そのものが溶接前の鋼材のそれとは全く異なってし
まう。特に溶接金属に隣接するHAZは、最高加熱温度
が鋼材の融点近くまでに達するため、オーステナイト粒
が粗大となり、この理由から焼きが入りやすくなり硬さ
が他の部分より硬くなるのが通常である。このような硬
化した部分は低温割れが起こりやすく、しかも融点直下
まで加熱されるため、HAZの組織は溶接前の鋼材組織
にはほとんど依存しない。HAZの低温割れ感受性が鋼
材の組成、そして組成より計算されるPcmのみで評価で
きるのは、以上のような背景があるからである。したが
って、鋼材の製造過程が何であれ、Pcmがある値以下な
らばHAZの耐低温割れ感受性は確保することができ
る。
The reason for limiting P cm is as follows. P
The upper limit of cm is determined in order to sufficiently secure the low-temperature cracking resistance of HAZ. HAZ is rapidly quenched by welding heat,
The structure itself is completely different from that of the steel material before welding. Particularly, in the HAZ adjacent to the weld metal, since the maximum heating temperature reaches near the melting point of the steel material, the austenite grains become coarse, and for this reason, it is usually easy to quench and the hardness is usually harder than other parts. . Such a hardened portion is susceptible to low-temperature cracking and is heated to just below the melting point, so that the HAZ structure hardly depends on the steel structure before welding. The reason why the cold cracking susceptibility of HAZ can be evaluated only by the composition of the steel material and the P cm calculated from the composition is because of the above background. Therefore, no matter what the production process of the steel material is, if the P cm is less than a certain value, the HAZ can have a low temperature cracking resistance.

【0035】Pcmの上限0.24%は、HAZの耐低温
割れ感受性を確保するために設定した。また、Pcm
0.24%以下と制限しても、制御圧延制御冷却等の技
術を利用することにより、鋼材の強度を60kgf/m
2 以上90kgf/mm2 以下の範囲に設定すること
は従来の技術を用いれば特に難しいことではない。
The upper limit 0.24% of P cm were set in order to ensure the HAZ of low-temperature cracking sensitivity. Further, even if the P cm is limited to 0.24% or less, the strength of the steel material can be reduced to 60 kgf / m by using a technique such as controlled rolling control cooling.
It is not particularly difficult to set the range between m 2 and 90 kgf / mm 2 using conventional techniques.

【0036】Pcmの下限は、主として鋼材そのものの靱
性を確保する観点から設定した。すなわち、Pcmを本発
明より下回る範囲に設定しても現在の鋼材製造技術を以
てすれば(例えば、加速冷却を常温まで行うなど)強度
を60kgf/mm2 以上にすることは可能である。し
かし、この場合、鋼材そのものの靱性が劣化してしま
う。溶接構造物全体の信頼性を考慮すると、このような
靱性が低い鋼材を使用することはたとえ予熱温度を低減
することによるメリットがあったとしても産業上好まし
いことではないと考えた。Pcmの下限0.15%は、以
上のような理由により設定した。
The lower limit of P cm is set mainly from the viewpoint of securing the toughness of the steel material itself. That is, even if P cm is set to a range lower than that of the present invention, it is possible to increase the strength to 60 kgf / mm 2 or more with the current steel material manufacturing technology (for example, performing accelerated cooling to room temperature). However, in this case, the toughness of the steel material itself deteriorates. Considering the reliability of the entire welded structure, it is considered that using such a steel material having low toughness is not industrially preferable even if there is an advantage by reducing the preheating temperature. The lower limit of 0.15% of P cm was set for the reasons described above.

【0037】次に、鋼材の成分について、その好ましい
範囲について述べる。まず、鋼材の基本成分について述
べる。
Next, preferred ranges of the components of the steel material will be described. First, the basic components of steel are described.

【0038】鋼材のCおよびMnは、母材の強度靱性を
確保する上で不可欠な元素である。しかし、過度の添加
は焼入性を上げすぎるため、その範囲をそれぞれ0.0
3〜0.1%、0.6〜1.4%とすることが望まし
い。Siは、添加量が多すぎるとHAZ靱性が劣化する
ため、上限を0.6%とすることが望ましい。
C and Mn of the steel material are indispensable elements for securing the strength and toughness of the base material. However, excessive addition increases the hardenability too much, so the range is set to 0.0
It is desirable to set it to 3 to 0.1% and 0.6 to 1.4%. If the added amount of Si is too large, the HAZ toughness is degraded, so the upper limit is preferably set to 0.6%.

【0039】PおよびSは不純物であるが、母材、HA
Zの靱性劣化が生じ、かつSは硫化物を生成するので上
限をそれぞれ0.02%、0.001%とすることが望
ましい。Alは、脱酸に必要な量、および靱性を劣化さ
せない量という観点から0.01〜0.06%の範囲に
設定することが望ましい。
P and S are impurities, but the base material, HA
Since the toughness of Z is deteriorated and S forms sulfide, the upper limits are preferably set to 0.02% and 0.001%, respectively. Al is preferably set in the range of 0.01 to 0.06% from the viewpoint of the amount required for deoxidation and the amount that does not deteriorate toughness.

【0040】次に、鋼材について、必要に応じ選択的に
一種または二種以上添加できる元素について述べる。
Next, elements which can be selectively added to the steel material, if necessary, alone or in combination of two or more will be described.

【0041】Nbは、析出効果による強度向上を期待で
きる元素であるが、HAZ硬さも上昇するので0.00
5%〜0.04%の範囲に設定することが望ましい。
Nb is an element which can be expected to improve the strength due to the precipitation effect, but also increases the HAZ hardness.
It is desirable to set in the range of 5% to 0.04%.

【0042】Tiは、TiNとして母材およびHAZの
細粒化に有効である。しかし、Ti、Nとも過度の添加
は母材およびHAZの靱性を劣化させるので、その範囲
をTiは0.005〜0.030%、Nは0.006%
以下とすることが望ましい。
Ti is effective as TiN for refining the base material and HAZ. However, excessive addition of both Ti and N deteriorates the toughness of the base material and the HAZ, so the range is 0.005 to 0.030% for Ti and 0.006% for N.
It is desirable to make the following.

【0043】Moは、母材の強度、靱性を向上させる
が、添加量が多すぎると靱性、溶接性の劣化を招くた
め、その範囲を0.05〜0.5%とすることが望まし
い。
Mo improves the strength and toughness of the base material. However, if the Mo content is too large, the toughness and weldability are deteriorated. Therefore, the range is desirably 0.05 to 0.5%.

【0044】NiおよびCuは、強度靱性向上に有効な
元素であるが過度の添加はHAZ靱性に影響を与え、さ
らにCuについては鋼材製造時にCuクラックが発生す
る危険性が生じてくるためその範囲をそれぞれ0.1〜
1.0%とすることが望ましい。
Although Ni and Cu are effective elements for improving the strength and toughness, excessive addition affects the HAZ toughness. Further, Cu may cause a risk of generation of Cu cracks at the time of steel production, so that the range is limited. Each 0.1 ~
It is desirable to set it to 1.0%.

【0045】VはNb同様析出効果に寄与するものであ
るが、Nbほどの働きがないためその範囲を0.01〜
0.10%とすることが望ましい。
V contributes to the precipitation effect similarly to Nb, but does not perform as much as Nb, so the range is 0.01 to 0.01%.
It is desirable to set it to 0.10%.

【0046】Bは、旧オーステナイト粒界に偏析するこ
とにより焼入性を向上させる。しかし、過度の添加は焼
入性が大きくなりすぎ、HAZ靱性等が劣化するためそ
の範囲を0.0005〜0.0030%とすることが望
ましい。
B improves hardenability by segregating at the prior austenite grain boundaries. However, excessive addition results in excessive hardenability, deteriorating HAZ toughness and the like, so that the range is desirably 0.0005 to 0.0030%.

【0047】次に、望ましい溶接条件について述べる。
溶接入熱量は、HAZ硬さ、溶接金属硬さ等に影響を与
える要因であり、過度に入熱量を抑えることは良好な継
手特性を得る観点からは望ましくない。したがって、本
発明の範囲においては、入熱量を0.4kJ/mm以上
に設定することが望ましい。しかし、高い入熱量を採用
することは、溶接施工効率を改善するものの、継手靱性
確保の観点から4.0kJ/mm以下にすることが望ま
しい。
Next, desirable welding conditions will be described.
The welding heat input is a factor that affects the HAZ hardness, the weld metal hardness, and the like, and excessive suppression of the heat input is not desirable from the viewpoint of obtaining good joint characteristics. Therefore, within the scope of the present invention, it is desirable to set the heat input to 0.4 kJ / mm or more. However, although adopting a high heat input improves welding work efficiency, it is desirable that the heat input be 4.0 kJ / mm or less from the viewpoint of securing joint toughness.

【0048】次に予熱温度について述べる。予熱は、溶
接継手部より水素を逃がすために行われる。予熱は、そ
の温度が高いほど効果が大きい。しかし、過度の予熱温
度は、作業効率上負担が大きく、経済的には好ましくな
い。予熱温度の上限50℃は、経済的にメリットが充分
に確保できる値として設定した。実際、これを上回る予
熱温度では、本発明で充分良好な溶接金属を得られるも
のの従来技術と同等となってしまうので、本発明の本意
から外れ、好ましくない。
Next, the preheating temperature will be described. Preheating is performed to release hydrogen from the weld joint. The higher the temperature, the greater the effect of preheating. However, an excessive preheating temperature imposes a heavy burden on work efficiency and is not economically preferable. The upper limit of the preheating temperature, 50 ° C., was set as a value at which economically sufficient merits could be secured. In fact, if the preheating temperature is higher than this, the present invention can obtain a sufficiently good weld metal, but it becomes equivalent to the prior art.

【0049】溶接するさい、予熱無しというのは継手部
の温度が外気温度に一致することを意味する。この場
合、条件によっては、継手の温度が氷点下になる時もあ
り、この場合、継手部に結露が生じる場合がある。これ
は、溶接時のブローホール等の欠陥、結露からくる水素
量増大などの問題が生じる。これらの問題を解決する有
効な手段の一つに、予熱がある。この場合、無用に高い
予熱温度を採用する必要はないが、好ましくは5℃以上
の予熱を行うことが望ましい。
The absence of preheating during welding means that the temperature of the joint coincides with the outside air temperature. In this case, depending on conditions, the temperature of the joint may be below freezing, and in this case, dew condensation may occur at the joint. This causes problems such as defects such as blowholes at the time of welding and an increase in the amount of hydrogen caused by condensation. One effective means for solving these problems is preheating. In this case, it is not necessary to use an unnecessarily high preheating temperature, but it is preferable to perform preheating at 5 ° C. or more.

【0050】次に、シールドガスについて述べる。シー
ルドガスは、溶接アークを外気から遮断する効果を持
つ。したがって、耐低温割れ感受性からは、水素が外部
から進入してくることを防ぐ効果が期待できるが、その
ほかにもシールドガスは、溶接作業に影響を及ぼすた
め、好ましい範囲がある。この範囲は、溶接ワイヤのS
iの成分量に依存するものであるが、本発明の範囲で
は、その作業性を考慮し、シールドガスとして、100
%CO2 〜5%CO2 +95%Arの範囲に設定するこ
とが望ましい。
Next, the shielding gas will be described. The shielding gas has an effect of blocking the welding arc from the outside air. Therefore, from the sensitivity to low-temperature cracking, an effect of preventing hydrogen from entering from the outside can be expected, but in addition, the shielding gas has a preferable range since it affects the welding operation. This range corresponds to the S
Although it depends on the component amount of i, in the scope of the present invention, considering its workability, 100 g
It is desirable to set the range of% CO 2 to 5% CO 2 + 95% Ar.

【0051】[0051]

【実施例】表1は本実施例に用いた溶接ワイヤの化学成
分を示している。ワイヤ径はすべて1.2mmである。
また、ワイヤには良好な作業性が得られる程度のオイル
を塗っている。表1に示したワイヤと表2に示したシー
ルドガスを用い、入熱量2.5kJ/mmの条件でオー
ルデポ(全溶着金属)を作り、それから引張試験片を機
械加工にて作製した。
EXAMPLES Table 1 shows the chemical components of the welding wire used in this example. All wire diameters are 1.2 mm.
The wire is coated with oil enough to obtain good workability. Using the wire shown in Table 1 and the shielding gas shown in Table 2, an all-deposit (all deposited metals) was produced under the condition of a heat input of 2.5 kJ / mm, and then a tensile test piece was produced by machining.

【0052】[0052]

【表1】 [Table 1]

【0053】[0053]

【表2】 [Table 2]

【0054】表2には、引張強さ(T.S.)も示して
ある。表1のワイヤは、表2からわかるように強度が6
0kgf/mm2 から90kgf/mm2 の範囲に納ま
っている。また、同程度の強度を持つワイヤでは、その
強度確保にVやNbを利用しているものとそうでないも
のがある。例えば、強度が60kgf/mm2 から70
kgf/mm2 の範囲にあるワイヤY1、Y2、Y3、
Y4、Y5、Y6、Y7のうちでは、Y2、Y3、Y
5、Y7がVやNbを利用している。なお、ワイヤY3
は、Vを0.4%添加しているため本発明例には入らな
い。
Table 2 also shows the tensile strength (TS). The wire of Table 1 has a strength of 6 as can be seen from Table 2.
It is in the range of 0 kgf / mm 2 to 90 kgf / mm 2 . Further, some wires having the same strength use V or Nb to secure the strength, and others do not. For example, if the strength is between 60 kgf / mm 2 and 70
kgf / mm 2 in the range of wires Y1, Y2, Y3,
Among Y4, Y5, Y6, and Y7, Y2, Y3, Y
5, Y7 uses V or Nb. The wire Y3
Is not included in the examples of the present invention because 0.4% of V is added.

【0055】表3には、本実施例に用いた鋼材を示して
いる。母材強度は60kgf/mm 2 から80kgf/
mm2 の範囲に納まっている。Pcmは、0.16%から
0.27%であり、板厚はすべて40mmである。
Table 3 shows the steel materials used in this example.
I have. Base material strength is 60kgf / mm Two From 80kgf /
mmTwo Within the range. PcmIs from 0.16%
0.27%, and the plate thicknesses are all 40 mm.

【0056】[0056]

【表3】 [Table 3]

【0057】表1に示したワイヤと表3に示した鋼材を
用いてJIS−Z3157に記されたU溝割れ試験を行
い、限界予熱温度を決定した。試験は20℃に設定され
た部屋の中で行い、できるだけ外気温度の影響をなくす
ようにした。各ワイヤに対応するシールドガスは表2に
示したそれと同じである。また各ワイヤの拡散性水素量
であるが、これはJIS−Z3118に記されたガスク
ロマトグラフ法にて測定した。その結果、各ワイヤには
3cc/100grの水素量があることが確かめられ
た。試験片はあらじめ電気炉にて所定の温度に均一に予
熱した。予熱温度は、予熱無し(20℃)、50℃、7
5℃、100℃、125℃と、ほぼ25℃刻みになるよ
うに設定した。
Using the wires shown in Table 1 and the steel materials shown in Table 3, a U-groove crack test described in JIS-Z3157 was performed to determine a critical preheating temperature. The test was performed in a room set at 20 ° C. so as to minimize the influence of the outside air temperature. The shielding gas corresponding to each wire is the same as that shown in Table 2. The diffusible hydrogen content of each wire was measured by the gas chromatography method described in JIS-Z3118. As a result, it was confirmed that each wire had a hydrogen amount of 3 cc / 100 gr. The test piece was previously preheated uniformly to a predetermined temperature in an electric furnace. Preheating temperature: no preheating (20 ° C), 50 ° C, 7
The temperature was set to 5 ° C., 100 ° C., and 125 ° C. in steps of about 25 ° C.

【0058】表4には、ワイヤと鋼材の組み合わせ、お
よびU溝割れ試験における限界予熱温度を示している。
表4における入熱量はすべて1.7kJ/mmである。
また、割れ発生個所は、限界予熱温度より1水準低い予
熱温度(例えば、記号R10では、限界予熱温度100
℃より1水準低い75℃)での割れ試験における割れ発
生個所を示している。
Table 4 shows the combinations of wires and steel materials and the critical preheating temperatures in the U-groove crack test.
The heat input amounts in Table 4 are all 1.7 kJ / mm.
In addition, the crack occurrence location is a preheating temperature one level lower than the critical preheating temperature (for example, the symbol R10 indicates a critical preheating temperature of 100
(75 ° C., which is one level lower than 1 ° C.).

【0059】[0059]

【表4】 [Table 4]

【0060】表4は、溶接継手の強度が60kgf/m
2 級、70kgf/mm2 級、80kgf/mm2
の3つの水準に分けて示している。60kgf/mm2
級の継手R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7を
見ると、本発明例(R2、R5、R7)ではすべて予熱
無し、すなわち20℃予熱で割れを防ぐことができた。
それに対し、比較例(R1、R3、R4、R6)では5
0℃予熱でなければ割れを防ぐことができなかった。割
れ発生個所で−とあるのは、予熱無しでも割れが発生し
なかったため、割れ発生個所が限定できなかったことを
示す。
Table 4 shows that the strength of the welded joint was 60 kgf / m.
The levels are divided into three levels: m 2 class, 70 kgf / mm 2 class, and 80 kgf / mm 2 class. 60kgf / mm 2
Looking at the grade joints R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, all of the inventive examples (R2, R5, R7) were free of preheating, that is, cracks could be prevented by preheating at 20 ° C.
In contrast, in the comparative examples (R1, R3, R4, R6), 5
Unless preheating was performed at 0 ° C., cracking could not be prevented. The symbol "-" at the crack generation location indicates that the crack generation location could not be limited because no crack was generated without preheating.

【0061】70kgf/mm2 級のR8、R9では、
本発明例(R9)、比較例(R8)ともに予熱を必要と
しているが、本発明例の方が予熱温度は25℃低い。8
0kgf/mm2 級のR10、R11、R12、R1
3、R14、R15については、本発明例(R11、R
13、R14)はすべて50℃予熱で割れを防ぐことが
できた。それに対し、比較例(R10、R12、R1
5)では限界予熱温度は100℃から125℃となって
いる。特に、R10とR12では、割れ発生個所が溶接
金属であり、継手の予熱温度は溶接金属の割れを防ぐた
めのものであることがわかる。また、R15は、鋼材の
cmが0.27%と高いため、割れは溶接金属のみなら
ずHAZにも発生していることがわかる。鋼材の炭素当
量が低いS4を用い、本発明のワイヤを用いたR11、
R13、R14の場合、HAZおよび溶接金属に割れが
発生しているが、50℃予熱でいずれの割れも防ぐこと
ができている。すなわち、これらのワイヤは低Pcm鋼材
と同様の耐低温割れ感受性を持つ溶接金属を形成するこ
とができる。
For R8 and R9 of 70 kgf / mm 2 class,
Both the present invention example (R9) and the comparative example (R8) require preheating, but the preheating temperature of the present invention example is lower by 25 ° C. 8
0kgf / mm 2 class R10, R11, R12, R1
3, R14 and R15 are described in Examples of the present invention (R11, R
13, R14) were all able to prevent cracking by preheating at 50 ° C. In contrast, the comparative examples (R10, R12, R1
In 5), the critical preheating temperature is from 100 ° C to 125 ° C. In particular, in R10 and R12, it can be seen that the place where cracks occur is the weld metal, and the preheating temperature of the joint is for preventing the weld metal from cracking. In addition, since R15 has a high P cm of steel of 0.27%, it can be seen that cracks are generated not only in the weld metal but also in the HAZ. R4 using the wire of the present invention using S4 having a low carbon equivalent of steel material,
In the case of R13 and R14, cracks occurred in the HAZ and the weld metal, but both cracks could be prevented by preheating at 50 ° C. That is, these wires can form a weld metal having the same low temperature cracking susceptibility as low P cm steel.

【0062】[0062]

【発明の効果】本発明により、これまで使用されていた
高張力鋼用ワイヤにおける割れ防止限界予熱温度を25
℃以上低減することが可能となり、溶接作業効率向上、
作業環境向上等産業に及ぼす経済効果は大きい。
According to the present invention, the crack prevention limit preheating temperature of the high-strength steel wire which has been used up to now is set to 25.
° C or more, improving welding work efficiency,
The economic effects on the industry, such as improving the working environment, are significant.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ワイヤへの添加成分量とU溝割れ試験における
限界予熱温度の関係を示すグラフで、(a)はV添加、
(b)はNb添加を示す
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of added components to a wire and the critical preheating temperature in a U-groove cracking test.
(B) shows Nb addition

【図2】溶接金属より放出される水素の放出速度を示す
グラフで、(a)はVが0.1%の場合、(b)はVが
0.3%の場合を示す
FIG. 2 is a graph showing a release rate of hydrogen released from a weld metal, where (a) shows a case where V is 0.1% and (b) shows a case where V is 0.3%.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C22C 38/58 C22C 38/58 (72)発明者 小山 邦夫 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株 式会社 技術開発本部内 (56)参考文献 特開 昭61−115694(JP,A) 特開 昭58−159994(JP,A) 特開 昭60−158995(JP,A) 特開 平7−276080(JP,A) 特開 平7−195192(JP,A) 特開 昭59−163097(JP,A) ГОТАЛЬСКИЙ Ю Н,БО ВСУНОВСКИЙ А Н”Спе цифика выбора пров олоки ддя сваркиыс окопрочных сталей без подорева.”Avto m Svarka No.5 P.48− 49(1992) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 35/30 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI C22C 38/58 C22C 38/58 (72) Inventor Kunio Koyama 20-1 Shintomi, Futtsu-shi, Chiba Nippon Steel Corporation Technology Development (56) References JP-A-61-115694 (JP, A) JP-A-58-159994 (JP, A) JP-A-60-158995 (JP, A) JP-A-7-276080 (JP, A) JP-A-7-195192 (JP, A) JP-A-59-163097 (JP, A) 5P. 48-49 (1992) (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B23K 35/30

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 引張強度が60kgf/mm 2 以上かつ
90kgf/mm 2 以下の高張力鋼を、鋼材の予熱温度
を50℃以下としてガスシールドアーク溶接を行うため
の溶接ワイヤであって、重量%で、C:0.03〜0.
1%、Si:0.3〜1.0%、Mn:0.9〜2.5
%、Mo:0.1〜0.6%、Cu:0.05〜0.5
%、P:0.03%以下、S:0.03%以下であり、
かつ、V:0.05〜0.20%、Nb:0.01〜
0.03%の一種または二種を含有し、残部が鉄および
不可避不純物からなることを特徴とする予熱温度低減型
高張力鋼用溶接ワイヤ。
1. A tensile strength of 60 kgf / mm 2 or more and
The 90 kgf / mm 2 or less of high-tensile steel, the preheating temperature of the steel
To perform gas shielded arc welding at a temperature of 50 ° C or less
A welding wire, in weight%, C: 0.03 to 0.
1%, Si: 0.3 to 1.0%, Mn: 0.9 to 2.5
%, Mo: 0.1 to 0.6%, Cu: 0.05 to 0.5
%, P: 0.03% or less, S: 0.03% or less,
And V: 0.05 to 0.20%, Nb: 0.01 to
A welding wire for a high-strength steel with a reduced preheating temperature, comprising 0.03% of one or two kinds, the balance being iron and unavoidable impurities.
【請求項2】 重量%でさらに、Ni:0.3〜2.5
%、Cr:0.1〜0.5%の一種または二種を含有す
ることを特徴とする請求項1記載の予熱温度低減型高張
力鋼用溶接ワイヤ。
2. Ni: 0.3 to 2.5% by weight.
%, Cr: 0.1 to 0.5% of one or two kinds, and the welding wire for high-tensile steel with reduced preheating temperature according to claim 1.
【請求項3】 重量%でさらに、Ti:0.05〜0.
35%、B:0.0005〜0.0080%の一種また
は二種を含有することを特徴とする請求項1または2記
載の予熱温度低減型高張力鋼用溶接ワイヤ。
3. The composition according to claim 2, wherein Ti: 0.05 to 0.1% by weight.
The preheating temperature-reduced welding wire for high-tensile-strength steel according to claim 1 or 2, comprising one or two of 35% and B: 0.0005 to 0.0080%.
【請求項4】 引張強度が60kgf/mm2 以上かつ
90kgf/mm2以下であり、重量%で示される鋼中
の含有量を各化学記号であらわしたとき、下記(1)式
で計算されるPcmが0.15〜0.24%の鋼材と、請
求項1、2または3記載の予熱温度低減型溶接ワイヤを
用い、鋼材の予熱温度を50℃以下としてガスシールド
アーク溶接を行うことを特徴とする溶接方法。 Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+
Mo/15 +V/10+5B ……(1)
4. When the tensile strength is not less than 60 kgf / mm 2 and not more than 90 kgf / mm 2 , and the content in steel expressed by weight% is represented by each chemical symbol, it is calculated by the following equation (1). Gas shield using a steel material having a P cm of 0.15 to 0.24% and a reduced preheating temperature type welding wire according to claim 1, 2 or 3, wherein the preheating temperature of the steel material is 50 ° C. or less.
A welding method characterized by performing arc welding . P cm = C + Si / 30 + (Mn + Cu + Cr) / 20 +
Mo / 15 + V / 10 + 5B (1)
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