JP3220406B2 - 耐割れ性に優れた高強度溶接継手の作製方法 - Google Patents
耐割れ性に優れた高強度溶接継手の作製方法Info
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- JP3220406B2 JP3220406B2 JP07152197A JP7152197A JP3220406B2 JP 3220406 B2 JP3220406 B2 JP 3220406B2 JP 07152197 A JP07152197 A JP 07152197A JP 7152197 A JP7152197 A JP 7152197A JP 3220406 B2 JP3220406 B2 JP 3220406B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、耐割れ性に優れ
た高強度溶接継手の作製方法に関する。
た高強度溶接継手の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、揚水発電所を初めとして、圧力容
器、橋梁または海洋構造物などの溶接構造物において大
型化がより一層促進されている。一方、構造物の大型化
に伴う重量の増加に対しては、構造材として高張力鋼板
を使用して、その軽量化が図られている。すなわち、高
張力鋼板を使用することによって構造物の軽量化が実現
する上、軽量化による運搬効率の向上、さらには各構造
材の薄肉化による溶接施工性の向上等の効果も得られ
る。
器、橋梁または海洋構造物などの溶接構造物において大
型化がより一層促進されている。一方、構造物の大型化
に伴う重量の増加に対しては、構造材として高張力鋼板
を使用して、その軽量化が図られている。すなわち、高
張力鋼板を使用することによって構造物の軽量化が実現
する上、軽量化による運搬効率の向上、さらには各構造
材の薄肉化による溶接施工性の向上等の効果も得られ
る。
【０００３】しかし、この種の高張力鋼板は、所定の強
度および靱性を得るのに多くの合金成分が含有されてい
るため、溶接性は不十分である。とくに980MPa級になる
と溶接性の低下が顕著であり、溶接に先立って120 ℃以
上の予熱を行って溶着金属の割れを防止することが不可
欠である。この予熱温度が比較的高温になるところか
ら、溶接施工コストの増加をまねくことが問題になって
いる。
度および靱性を得るのに多くの合金成分が含有されてい
るため、溶接性は不十分である。とくに980MPa級になる
と溶接性の低下が顕著であり、溶接に先立って120 ℃以
上の予熱を行って溶着金属の割れを防止することが不可
欠である。この予熱温度が比較的高温になるところか
ら、溶接施工コストの増加をまねくことが問題になって
いる。
【０００４】ここに、溶着金属の耐割れ性を改善させる
には、低強度の溶接材料を用いて溶接を行うことが有効
であるが、この場合、溶接継手部が軟質になるため、継
手の板幅方向長さを板厚の５倍以上にしなければ、継手
に必要とする強度を確保できないことが知られている。
従って、板幅方向長さが板厚の５倍未満の継手では、例
えば950MPa級の鋼板を溶接した場合に、その継手部に要
求される、950MPa以上の強度は得られないことになり、
実際的手法ではない。なお、継手強度が満足されるよう
に、鋼材強度より溶着金属強度を高くするために、溶着
金属を高合金組成にしたり、溶接条件（入熱およびパス
間温度）を制限する、施工方法を用いた場合にも、溶着
金属の割れ防止のために、120 ℃以上の予熱が必要にな
り、溶接施工コストの上昇が問題となる。
には、低強度の溶接材料を用いて溶接を行うことが有効
であるが、この場合、溶接継手部が軟質になるため、継
手の板幅方向長さを板厚の５倍以上にしなければ、継手
に必要とする強度を確保できないことが知られている。
従って、板幅方向長さが板厚の５倍未満の継手では、例
えば950MPa級の鋼板を溶接した場合に、その継手部に要
求される、950MPa以上の強度は得られないことになり、
実際的手法ではない。なお、継手強度が満足されるよう
に、鋼材強度より溶着金属強度を高くするために、溶着
金属を高合金組成にしたり、溶接条件（入熱およびパス
間温度）を制限する、施工方法を用いた場合にも、溶着
金属の割れ防止のために、120 ℃以上の予熱が必要にな
り、溶接施工コストの上昇が問題となる。
【０００５】いずれにしても、高強度の溶接継手を、溶
着金属に割れが発生しないように作製するには、120 ℃
以上の高温予熱を行うことが必須であり、コストの増加
は避けることができなかった。そこで、この発明は、溶
接継手に必要とされる強度を十分に上回る、引張り強さ
が950MPa以上の高強度溶接継手を、従来対比で低い温度
域の予熱によっても溶着金属に割れが発生することなし
に作製し得る方法について、提案することを目的とす
る。
着金属に割れが発生しないように作製するには、120 ℃
以上の高温予熱を行うことが必須であり、コストの増加
は避けることができなかった。そこで、この発明は、溶
接継手に必要とされる強度を十分に上回る、引張り強さ
が950MPa以上の高強度溶接継手を、従来対比で低い温度
域の予熱によっても溶着金属に割れが発生することなし
に作製し得る方法について、提案することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】発明者らは、比較的低
温、すわわち120 ℃未満、好ましくは 100℃以下の予熱
工程によっても溶着金属に割れを発生することなく、高
強度の溶接継手を作製する条件について鋭意研究を重ね
たところ、所望の強度、さらには靱性を備えた溶接材料
および母材を適切に組み合わせるとともに、溶接条件を
適正化することによって、継手強度を満足し、かつ溶接
部の低温割れ感受性が改善されることを見出した。すな
わち、溶着金属の強度、靱性および耐割れ性は、溶着金
属の硬さを所定範囲に規制することで満足され、また溶
着金属が軟質であっても、該溶着金属を所定硬さの鋼材
で拘束することによって、継手強度は確保されること
を、新たに知見し、この発明を完成するに到った。
温、すわわち120 ℃未満、好ましくは 100℃以下の予熱
工程によっても溶着金属に割れを発生することなく、高
強度の溶接継手を作製する条件について鋭意研究を重ね
たところ、所望の強度、さらには靱性を備えた溶接材料
および母材を適切に組み合わせるとともに、溶接条件を
適正化することによって、継手強度を満足し、かつ溶接
部の低温割れ感受性が改善されることを見出した。すな
わち、溶着金属の強度、靱性および耐割れ性は、溶着金
属の硬さを所定範囲に規制することで満足され、また溶
着金属が軟質であっても、該溶着金属を所定硬さの鋼材
で拘束することによって、継手強度は確保されること
を、新たに知見し、この発明を完成するに到った。
【０００７】この発明は、Ｃ：0.07〜0.16wt％，Si：0.
20wt％以下,Mn:0.60〜1.20wt％,Cu:0.5 wt％以下,Ni:1.
0 〜3.0 wt％,Cr:0.30〜1.20wt％，Mo:0.30 〜0.80wt
％, Ｖ：0.01〜0.1 wt％，Nb:0.005〜0.03wt％,Al:0.01
5 〜0.10wt％，Ｂ：0.0005〜0.0020wt％, Ｐ:0.010wt％
以下，Ｓ：0.005 wt％以下およびＮ：0.005 wt％以下を
含み残部が実質的にFeからなる、硬さが310 〜360 HVの
鋼材に、溶着金属の化学組成がＣ：0.07wt％以下，Ni：
3.0 〜4.0 wt％およびＯ:0.030〜 0.050wt％を含みかつ
下記式(1) で定義されるCeq が0.6 〜0.9 wt％となる溶
接材料を用いた、被覆アーク溶接法による突き合わせの
多層盛り溶接を、入熱量：15kJ／cm以上35kJ／cm以下、
予熱温度：75℃以上120 ℃未満およびパス間温度：100
℃以上250℃以下の条件にて施し、硬さが290 〜340HV
の溶着金属で接合部を形成することを特徴とする溶接継
手の作製方法である。 記 Ceq＝Ｃ＋ Mn ／６＋（Cr＋ Mo ＋Ｖ）／５＋（Ni＋Cu) ／15----(1)
20wt％以下,Mn:0.60〜1.20wt％,Cu:0.5 wt％以下,Ni:1.
0 〜3.0 wt％,Cr:0.30〜1.20wt％，Mo:0.30 〜0.80wt
％, Ｖ：0.01〜0.1 wt％，Nb:0.005〜0.03wt％,Al:0.01
5 〜0.10wt％，Ｂ：0.0005〜0.0020wt％, Ｐ:0.010wt％
以下，Ｓ：0.005 wt％以下およびＮ：0.005 wt％以下を
含み残部が実質的にFeからなる、硬さが310 〜360 HVの
鋼材に、溶着金属の化学組成がＣ：0.07wt％以下，Ni：
3.0 〜4.0 wt％およびＯ:0.030〜 0.050wt％を含みかつ
下記式(1) で定義されるCeq が0.6 〜0.9 wt％となる溶
接材料を用いた、被覆アーク溶接法による突き合わせの
多層盛り溶接を、入熱量：15kJ／cm以上35kJ／cm以下、
予熱温度：75℃以上120 ℃未満およびパス間温度：100
℃以上250℃以下の条件にて施し、硬さが290 〜340HV
の溶着金属で接合部を形成することを特徴とする溶接継
手の作製方法である。 記 Ceq＝Ｃ＋ Mn ／６＋（Cr＋ Mo ＋Ｖ）／５＋（Ni＋Cu) ／15----(1)
【０００８】また、この発明は、Ｃ：0.07〜0.16wt％，
Si：0.20wt％以下,Mn:0.60〜1.20wt％,Cu:0.5 wt％以
下,Ni:1.0 〜3.0 wt％,Cr:0.30〜1.20wt％，Mo:0.30 〜
0.80wt％, Ｖ：0.01〜0.1 wt％，Nb:0.005〜0.03wt％,A
l:0.015 〜0.10wt％，Ｂ：0.0005〜0.0020wt％, Ｐ:0.0
10wt％以下，Ｓ：0.005 wt％以下およびＮ：0.005 wt％
以下を含み残部が実質的にFeからなる、硬さが310 〜36
0 HVの鋼材に、溶着金属の化学組成がＣ：0.07wt％以
下，Ni：3.0 〜4.0 wt％およびＯ:0.020〜 0.040wt％を
含みかつ上記式(1) で定義されるCeq が0.8 〜1.2 wt％
となる溶接材料を用いた、ミグ溶接法による突き合わせ
の多層盛り溶接を、入熱量：15kJ／cm以上30kJ／cm以
下、予熱温度：75℃以上120 ℃未満およびパス間温度：
100 ℃以上250℃以下の条件にて施し、硬さが290 〜340
HV の溶着金属で接合部を形成することを特徴とする溶
接継手の作製方法である。
Si：0.20wt％以下,Mn:0.60〜1.20wt％,Cu:0.5 wt％以
下,Ni:1.0 〜3.0 wt％,Cr:0.30〜1.20wt％，Mo:0.30 〜
0.80wt％, Ｖ：0.01〜0.1 wt％，Nb:0.005〜0.03wt％,A
l:0.015 〜0.10wt％，Ｂ：0.0005〜0.0020wt％, Ｐ:0.0
10wt％以下，Ｓ：0.005 wt％以下およびＮ：0.005 wt％
以下を含み残部が実質的にFeからなる、硬さが310 〜36
0 HVの鋼材に、溶着金属の化学組成がＣ：0.07wt％以
下，Ni：3.0 〜4.0 wt％およびＯ:0.020〜 0.040wt％を
含みかつ上記式(1) で定義されるCeq が0.8 〜1.2 wt％
となる溶接材料を用いた、ミグ溶接法による突き合わせ
の多層盛り溶接を、入熱量：15kJ／cm以上30kJ／cm以
下、予熱温度：75℃以上120 ℃未満およびパス間温度：
100 ℃以上250℃以下の条件にて施し、硬さが290 〜340
HV の溶着金属で接合部を形成することを特徴とする溶
接継手の作製方法である。
【０００９】さらに、この発明は、Ｃ：0.07〜0.16wt
％，Si：0.20wt％以下,Mn:0.60〜1.20wt％,Cu:0.5 wt％
以下,Ni:1.0 〜3.0 wt％,Cr:0.30〜1.20wt％，Mo:0.30
〜0.80wt％, Ｖ：0.01〜0.1 wt％，Nb:0.005〜0.03wt
％,Al:0.015 〜0.10wt％，Ｂ：0.0005〜0.0020wt％,
Ｐ:0.010wt％以下，Ｓ：0.005 wt％以下およびＮ：0.00
5 wt％以下を含み残部が実質的にFeからなる、硬さが31
0 〜360 HVの鋼材に、溶着金属の化学組成がＣ：0.07wt
％以下，Ni：3.0 〜4.0 wt％およびＯ:0.015〜 0.035wt
％を含みかつ上記式(1) で定義されるCeq が0.9 〜1.2
wt％となる溶接材料を用いた、サブマージアーク溶接法
による突き合わせの多層盛り溶接を、入熱量：25kJ／cm
以上55kJ／cm以下、予熱温度：75℃以上120 ℃未満およ
びパス間温度：150 ℃以上300 ℃以下の条件にて施し、
硬さが290 〜340HV の溶着金属で接合部を形成すること
を特徴とする溶接継手の作製方法である。
％，Si：0.20wt％以下,Mn:0.60〜1.20wt％,Cu:0.5 wt％
以下,Ni:1.0 〜3.0 wt％,Cr:0.30〜1.20wt％，Mo:0.30
〜0.80wt％, Ｖ：0.01〜0.1 wt％，Nb:0.005〜0.03wt
％,Al:0.015 〜0.10wt％，Ｂ：0.0005〜0.0020wt％,
Ｐ:0.010wt％以下，Ｓ：0.005 wt％以下およびＮ：0.00
5 wt％以下を含み残部が実質的にFeからなる、硬さが31
0 〜360 HVの鋼材に、溶着金属の化学組成がＣ：0.07wt
％以下，Ni：3.0 〜4.0 wt％およびＯ:0.015〜 0.035wt
％を含みかつ上記式(1) で定義されるCeq が0.9 〜1.2
wt％となる溶接材料を用いた、サブマージアーク溶接法
による突き合わせの多層盛り溶接を、入熱量：25kJ／cm
以上55kJ／cm以下、予熱温度：75℃以上120 ℃未満およ
びパス間温度：150 ℃以上300 ℃以下の条件にて施し、
硬さが290 〜340HV の溶着金属で接合部を形成すること
を特徴とする溶接継手の作製方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、この発明を具体的に説明す
る。まず、この発明において、鋼材の成分組成を上記の
範囲に限定した理由について説明する。 Ｃ：0.07〜0.16wt％ Ｃは、鋼板の強度確保のために必要な元素であるが、含
有量が0.07wt％未満ではその添加効果に乏しく、一方0.
16wt％を超えると溶接低温割れ感受性が高くなる等の問
題が生じるので、Ｃ量は0.07〜0.16wt％の範囲に限定し
た。
る。まず、この発明において、鋼材の成分組成を上記の
範囲に限定した理由について説明する。 Ｃ：0.07〜0.16wt％ Ｃは、鋼板の強度確保のために必要な元素であるが、含
有量が0.07wt％未満ではその添加効果に乏しく、一方0.
16wt％を超えると溶接低温割れ感受性が高くなる等の問
題が生じるので、Ｃ量は0.07〜0.16wt％の範囲に限定し
た。
【００１１】Si：0.20wt％以下 Siは、鋼の脱酸および強度確保のために有用な元素であ
るが、0.20wt％を超えて添加されると島状マルテンサイ
トの生成に起因して靱性とくに溶接継手部や溶接熱影響
部の靱性が劣化するので、Si量は0.20wt％以下に限定し
た。
るが、0.20wt％を超えて添加されると島状マルテンサイ
トの生成に起因して靱性とくに溶接継手部や溶接熱影響
部の靱性が劣化するので、Si量は0.20wt％以下に限定し
た。
【００１２】Mn：0.60〜1.20wt％ Mnは、鋼の脱酸に寄与するだけでなく、焼入性を確保す
る上でも有用な元素であるが、含有量が0.60wt％未満で
はその添加効果に乏しく、一方1.20wt％を超えると溶接
性および母材靱性の劣化を招くので、Mn量は0.60〜1.20
wt％の範囲に限定した。
る上でも有用な元素であるが、含有量が0.60wt％未満で
はその添加効果に乏しく、一方1.20wt％を超えると溶接
性および母材靱性の劣化を招くので、Mn量は0.60〜1.20
wt％の範囲に限定した。
【００１３】Cu：0.5 wt％以下 Cuは、靱性の劣化なしに強度を高める有用元素である
が、0.5 wt％を超えて添加してもその効果は飽和に達
し、むしろコストの上昇を招くので、Cu量は 0.5wt％以
下に限定した。
が、0.5 wt％を超えて添加してもその効果は飽和に達
し、むしろコストの上昇を招くので、Cu量は 0.5wt％以
下に限定した。
【００１４】Ni：1.0 〜3.0 wt％ Niは、焼入れ性のみならず低温靱性の改善に有効に寄与
するが、含有量が 1.0wt％未満では高張力鋼板として必
要な強度・靱性を付与することができず、一方3.0 wt％
を超えて添加してもその効果は飽和に達し、むしろコス
トアップにつながるので、Ni量は 1.0〜3.0 wt％の範囲
に限定した。
するが、含有量が 1.0wt％未満では高張力鋼板として必
要な強度・靱性を付与することができず、一方3.0 wt％
を超えて添加してもその効果は飽和に達し、むしろコス
トアップにつながるので、Ni量は 1.0〜3.0 wt％の範囲
に限定した。
【００１５】Cr：0.30〜1.20wt％ Crは、鋼の焼入性と強度を確保する上で有用な元素であ
るが、含有量が0.30wt％未満ではその添加効果に乏し
く、一方1.20wt％を超えると溶接性のみならず母材特性
の劣化を招くので、Cr量は0.30〜1.20wt％の範囲に限定
した。
るが、含有量が0.30wt％未満ではその添加効果に乏し
く、一方1.20wt％を超えると溶接性のみならず母材特性
の劣化を招くので、Cr量は0.30〜1.20wt％の範囲に限定
した。
【００１６】Mo：0.30〜0.80wt％ Moは、焼入性の改善に寄与するだけでなく、焼戻し軟化
抵抗性を高めて強度を向上させる有用元素であるが、含
有量が0.30wt％未満ではその添加効果に乏しく、一方0.
80wt％を超えると溶接性の著しい劣化を招くので、Mo量
は0.03〜0.80wt％の範囲に限定した。
抵抗性を高めて強度を向上させる有用元素であるが、含
有量が0.30wt％未満ではその添加効果に乏しく、一方0.
80wt％を超えると溶接性の著しい劣化を招くので、Mo量
は0.03〜0.80wt％の範囲に限定した。
【００１７】Ｖ：0.01〜0.1 wt％ Ｖは、鋼の強度向上に有効に寄与するが、含有量が0.01
wt％に満たないとその添加効果に乏しく、一方 0.1wt％
を超えると母材靱性のみならず溶接性が著しく劣化する
ので、Ｖ量は0.01〜0.1 wt％の範囲に限定した。
wt％に満たないとその添加効果に乏しく、一方 0.1wt％
を超えると母材靱性のみならず溶接性が著しく劣化する
ので、Ｖ量は0.01〜0.1 wt％の範囲に限定した。
【００１８】Nb：0.005 〜0.03wt％ Nbは、鋼中に微細に析出し、そのピン止め効果によって
オーステナイト粒の成長を抑制し、ひいてはオーステナ
イト粒を細粒化する有用元素であるが、含有量が 0.005
wt％未満ではかような微細化効果が得られず、一方0.03
wt％を超えると溶接性が損なわれるので、Nb量は 0.005
〜0.30wt％の範囲に限定した。
オーステナイト粒の成長を抑制し、ひいてはオーステナ
イト粒を細粒化する有用元素であるが、含有量が 0.005
wt％未満ではかような微細化効果が得られず、一方0.03
wt％を超えると溶接性が損なわれるので、Nb量は 0.005
〜0.30wt％の範囲に限定した。
【００１９】Al：0.015 〜0.10wt％ Alは、脱酸剤として有用であり、そのためには少なくと
も 0.015wt％を必要とするが、含有量が0.10wt％を超え
るとアルミナ等の脱酸生成物が増大しかえって靱性の劣
化を招くので、Al量は 0.015〜0.10wt％の範囲に限定し
た。
も 0.015wt％を必要とするが、含有量が0.10wt％を超え
るとアルミナ等の脱酸生成物が増大しかえって靱性の劣
化を招くので、Al量は 0.015〜0.10wt％の範囲に限定し
た。
【００２０】Ｂ：0.0005〜0.0020wt％ Ｂは、微量の添加で焼入性を向上させ、ひいては鋼の強
度・靱性を向上させる極めて有用な成分であるが、含有
量が0.0005wt％未満ではその添加効果に乏しく一方0.00
20wt％を超えるとその効果は飽和に達するので、Ｂ量は
0.0005〜0.0020wt％の範囲に限定した。
度・靱性を向上させる極めて有用な成分であるが、含有
量が0.0005wt％未満ではその添加効果に乏しく一方0.00
20wt％を超えるとその効果は飽和に達するので、Ｂ量は
0.0005〜0.0020wt％の範囲に限定した。
【００２１】Ｐ：0.010 wt％以下 Ｐは、鋼の焼戻し脆性を促進させ、靱性を劣化させるの
で、極力低減することが望ましいが、含有量が 0.010wt
％以下であれば許容できるので、Ｐ量は 0.010wt％以下
に限定した。
で、極力低減することが望ましいが、含有量が 0.010wt
％以下であれば許容できるので、Ｐ量は 0.010wt％以下
に限定した。
【００２２】Ｓ：0.005 wt％以下 Ｓは、鋼中にMnＳの形態で存在すると、圧延によって展
伸され、特に高強度鋼においては展伸した介在物に起因
して靱性の著しい劣化を招くので、極力低減することが
好ましいが、含有量が 0.005wt％以下であれば許容され
る。
伸され、特に高強度鋼においては展伸した介在物に起因
して靱性の著しい劣化を招くので、極力低減することが
好ましいが、含有量が 0.005wt％以下であれば許容され
る。
【００２３】Ｎ：0.005 wt％以下 固溶Ｂ量を確保して焼入性を向上させ、母材の強度およ
び靱性を向上させるためには、Ｎ含有量は少ない方が好
ましく、特にＮを0.005 wt％以下にすると共にAlを 0.0
15〜0.10wt％に調整してやれば、固溶Ｂの焼入性向上効
果によって効果的に母材の強度・靱性が向上するので、
Ｎ量は0.005 wt％以下に限定した。
び靱性を向上させるためには、Ｎ含有量は少ない方が好
ましく、特にＮを0.005 wt％以下にすると共にAlを 0.0
15〜0.10wt％に調整してやれば、固溶Ｂの焼入性向上効
果によって効果的に母材の強度・靱性が向上するので、
Ｎ量は0.005 wt％以下に限定した。
【００２４】なお、鋼材は、調質型の高張力鋼に適用さ
れる製造方法である、直接焼き入れ焼き戻し法、再加熱
焼き入れ焼き戻し法あるいは繰り返し焼き入れ焼き戻し
法のいずれにおいても製造可能である。すなわち、上記
の成分組成範囲に従う鋼スラブの熱間圧延材を常温まで
冷却したのち焼き入れ焼き戻し処理を施すに当たり、焼
き入れ温度あるいは焼き戻し温度を調整して、得られる
鋼材の硬さ範囲を310〜360HV にすることによって、優
れた強度、靱性および耐割れ性が得られる。すなわち、
硬さが310HV 未満の場合は強度不足となり所定の継手強
度が得られない。また、360HV をこえる場合は、耐割れ
性と靱性の確保が困難になるのである。
れる製造方法である、直接焼き入れ焼き戻し法、再加熱
焼き入れ焼き戻し法あるいは繰り返し焼き入れ焼き戻し
法のいずれにおいても製造可能である。すなわち、上記
の成分組成範囲に従う鋼スラブの熱間圧延材を常温まで
冷却したのち焼き入れ焼き戻し処理を施すに当たり、焼
き入れ温度あるいは焼き戻し温度を調整して、得られる
鋼材の硬さ範囲を310〜360HV にすることによって、優
れた強度、靱性および耐割れ性が得られる。すなわち、
硬さが310HV 未満の場合は強度不足となり所定の継手強
度が得られない。また、360HV をこえる場合は、耐割れ
性と靱性の確保が困難になるのである。
【００２５】また、この発明では、溶着金属の化学組成
が、被覆アーク溶接法による場合は、Ｃ：0.07wt％以
下、Ni：3.0 〜4.0 wt％およびＯ:0.020〜 0.040wt％を
含みかつ上記した式(1) で定義されるCeq が0.6 〜0.9
wt％となる溶接材料、ミグ溶接法による場合は、Ｃ：0.
07wt％以下、Ni：3.0 〜4.0 wt％およびＯ:0.030〜 0.0
50wt％を含みかつ上記した式(1) で定義されるCeq が0.
8 〜1.2 wt％となる溶接材料、そしてサブマージアーク
溶接法による場合は、Ｃ：0.07wt％以下、Ni：3.0 〜4.
0 wt％およびＯ:0.015〜 0.035wt％を含みかつ上記した
式(1) で定義されるCeq が0.9 〜1.2 wt％となる溶接材
料、をそれぞれ用いる。次に、溶着金属の化学組成を限
定した理由について説明する。
が、被覆アーク溶接法による場合は、Ｃ：0.07wt％以
下、Ni：3.0 〜4.0 wt％およびＯ:0.020〜 0.040wt％を
含みかつ上記した式(1) で定義されるCeq が0.6 〜0.9
wt％となる溶接材料、ミグ溶接法による場合は、Ｃ：0.
07wt％以下、Ni：3.0 〜4.0 wt％およびＯ:0.030〜 0.0
50wt％を含みかつ上記した式(1) で定義されるCeq が0.
8 〜1.2 wt％となる溶接材料、そしてサブマージアーク
溶接法による場合は、Ｃ：0.07wt％以下、Ni：3.0 〜4.
0 wt％およびＯ:0.015〜 0.035wt％を含みかつ上記した
式(1) で定義されるCeq が0.9 〜1.2 wt％となる溶接材
料、をそれぞれ用いる。次に、溶着金属の化学組成を限
定した理由について説明する。
【００２６】Ｃ：0.07wt％以下 Ｃは、耐割れ性の観点から制限され、その含有量が0.07
wt％をこえると、溶着金属の割れを回避するために、予
熱温度を120 ℃以上にしなければならないため、0.07wt
％以下に制限する。
wt％をこえると、溶着金属の割れを回避するために、予
熱温度を120 ℃以上にしなければならないため、0.07wt
％以下に制限する。
【００２７】Ni：3.0 〜4.0 wt％ Niは、溶着金属の割れ性および靱性を確保するために適
正量が必要であり、3.0 wt％未満では靱性の確保が困難
であり、一方4.0 wt％をこえると焼入れ性が極端に良く
なって割れを誘発するため、Niの添加量は3.0 〜4.0 wt
％に限定した。
正量が必要であり、3.0 wt％未満では靱性の確保が困難
であり、一方4.0 wt％をこえると焼入れ性が極端に良く
なって割れを誘発するため、Niの添加量は3.0 〜4.0 wt
％に限定した。
【００２８】 Ｏ:0.030〜 0.050wt％（被覆アーク溶接法） Ｏ:0.020〜 0.040wt％（ミグ溶接法） Ｏ:0.015〜 0.035wt％（サブマージアーク溶接法） Ｏ量は靱性を確保するために制限する必要であり、上限
をこえると所定の靱性が確保できなくなる。一方、下限
未満では、溶着金属中の酸化物が減少し、それを核とし
た変態の組織制御が不能になり、組織微細化による靱性
の確保が困難になる。
をこえると所定の靱性が確保できなくなる。一方、下限
未満では、溶着金属中の酸化物が減少し、それを核とし
た変態の組織制御が不能になり、組織微細化による靱性
の確保が困難になる。
【００２９】上記した式(1) で定義されるCeq を規制す
るのは、上記組成範囲を満足しながら、所定の強度およ
び靱性を得るための焼入れ性を確保するためである。す
なわち、下限未満では、十分な強度が得られず、一方、
上限をこえると焼入れ性が高くなりすぎて良好な靱性が
得られなくなる。
るのは、上記組成範囲を満足しながら、所定の強度およ
び靱性を得るための焼入れ性を確保するためである。す
なわち、下限未満では、十分な強度が得られず、一方、
上限をこえると焼入れ性が高くなりすぎて良好な靱性が
得られなくなる。
【００３０】ここで、溶着金属の硬さは、290 〜340 HV
とする必要がある。なぜなら、290HV未満では、継手強
度を満足することができず、340 HVをこえると、溶接金
属の靱性が満足されない。
とする必要がある。なぜなら、290HV未満では、継手強
度を満足することができず、340 HVをこえると、溶接金
属の靱性が満足されない。
【００３１】次に、この発明において、溶接条件を上記
の範囲に限定した理由について説明する。 予熱温度：75℃以上120 ℃未満 予熱温度は、溶着金属の割れを防止するのに、従来は12
0 ℃以上は必要であったが、この発明では、溶着金属の
硬さを規定することによって120 ℃未満に低下すること
ができた。とりわけ、溶接の施工コストを低減するに
は、１００℃以下、より好ましくは80℃以下にすること
が、推奨される。一方、予熱温度が75℃未満になると、
溶着金属に割れが発生し易くなるため、75℃を下限とす
る。
の範囲に限定した理由について説明する。 予熱温度：75℃以上120 ℃未満 予熱温度は、溶着金属の割れを防止するのに、従来は12
0 ℃以上は必要であったが、この発明では、溶着金属の
硬さを規定することによって120 ℃未満に低下すること
ができた。とりわけ、溶接の施工コストを低減するに
は、１００℃以下、より好ましくは80℃以下にすること
が、推奨される。一方、予熱温度が75℃未満になると、
溶着金属に割れが発生し易くなるため、75℃を下限とす
る。
【００３２】パス間温度：100 ℃以上250 ℃以下 パス間温度は、溶着金属の硬さの範囲を決定する重要な
条件の一つであり、上記範囲を逸脱して施工した場合、
所要の特性を満足できない。すなわち、パス間温度が10
0 ℃未満では、溶接後の冷却速度が大きくなって硬さが
目標範囲をこえてしまうため、割れが発生したり溶接金
属の靱性の確保が困難になる。一方、パス間温度が250
℃をこえると、溶接後の冷却速度が遅くなり、継手強度
の確保が困難になる。とりわけ予熱温度の上限を100
℃、より好ましくは85℃とすることが、溶接コスト削減
の点で有利である。
条件の一つであり、上記範囲を逸脱して施工した場合、
所要の特性を満足できない。すなわち、パス間温度が10
0 ℃未満では、溶接後の冷却速度が大きくなって硬さが
目標範囲をこえてしまうため、割れが発生したり溶接金
属の靱性の確保が困難になる。一方、パス間温度が250
℃をこえると、溶接後の冷却速度が遅くなり、継手強度
の確保が困難になる。とりわけ予熱温度の上限を100
℃、より好ましくは85℃とすることが、溶接コスト削減
の点で有利である。
【００３３】 入熱量：15kJ／cm以上35kJ／cm以下（被覆アーク溶接法） 15kJ／cm以上30kJ／cm以下（ミグ溶接法） 25kJ／cm以上55kJ／cm以下（サブマージアーク溶接法） 入熱量は、パス間温度と同様に作用し、すなわち入熱量
が上限値をこえると、溶接後の冷却速度が遅くなって、
継手強度の確保が困難になる。また、入熱量が下限値未
満になると、溶接後の冷却速度が大きくなって、硬さが
目標の範囲をこえるため、割れが発生したり溶着金属の
靱性を確保することが困難になる。
が上限値をこえると、溶接後の冷却速度が遅くなって、
継手強度の確保が困難になる。また、入熱量が下限値未
満になると、溶接後の冷却速度が大きくなって、硬さが
目標の範囲をこえるため、割れが発生したり溶着金属の
靱性を確保することが困難になる。
【００３４】
【実施例】表１に示す成分組成に調整した溶鋼から、表
２に示す条件に従って板厚：50mmの厚鋼板を製造した。
なお、該厚鋼板における、表面から厚み方向へ板厚の１
／４の深さの部分の硬さ、強度および靱性に関して調べ
た結果を表２に併記する。
２に示す条件に従って板厚：50mmの厚鋼板を製造した。
なお、該厚鋼板における、表面から厚み方向へ板厚の１
／４の深さの部分の硬さ、強度および靱性に関して調べ
た結果を表２に併記する。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】得られた各鋼板の中で硬さが310 〜360HV
の範囲を満足したものについて、表３，４，５に示す溶
接条件にて突き合わせの多層盛り溶接を行って継手を作
製し、JIS Z 3121に準拠した引張試験によって継手強度
を評価し、さらに耐割れ性の評価を、被覆アーク溶接法
およびミグ溶接法については30℃で80％雰囲気下でJIS
Z 3158に準じたｙ形溶接割れ試験を、サブマージアーク
溶接法についてはWES3005 に準じた多層盛り溶接割れ試
験を、それぞれ行って評価した。さらにまた、溶接後の
継手断面を観察することによって溶接施工時の割れにつ
いても評価した。その評価結果を、表３，４，５に併記
する。
の範囲を満足したものについて、表３，４，５に示す溶
接条件にて突き合わせの多層盛り溶接を行って継手を作
製し、JIS Z 3121に準拠した引張試験によって継手強度
を評価し、さらに耐割れ性の評価を、被覆アーク溶接法
およびミグ溶接法については30℃で80％雰囲気下でJIS
Z 3158に準じたｙ形溶接割れ試験を、サブマージアーク
溶接法についてはWES3005 に準じた多層盛り溶接割れ試
験を、それぞれ行って評価した。さらにまた、溶接後の
継手断面を観察することによって溶接施工時の割れにつ
いても評価した。その評価結果を、表３，４，５に併記
する。
【００３８】
【表３】
【００３９】
【表４】
【００４０】
【表５】
【００４１】表３，４，５に示す結果から明らかなよう
に、この発明で規定する条件通りに製造された溶接継手
は、その強度が950MPa以上を満足し、かつ予熱温度が12
0 ℃未満でも耐割れ性に優れること、とりわけ予熱温度
が75℃においても割れの発生しないこと、がわかる。
に、この発明で規定する条件通りに製造された溶接継手
は、その強度が950MPa以上を満足し、かつ予熱温度が12
0 ℃未満でも耐割れ性に優れること、とりわけ予熱温度
が75℃においても割れの発生しないこと、がわかる。
【００４２】これに対して、同じ成分組成の鋼材を用い
たとしても、処理方法がこの発明の条件から外れる場
合、あるいは成分がこの発明の範囲から外れた場合は、
ともに所期した性能が達成できない。
たとしても、処理方法がこの発明の条件から外れる場
合、あるいは成分がこの発明の範囲から外れた場合は、
ともに所期した性能が達成できない。
【００４３】
【発明の効果】この発明によれば、所定の溶接材料およ
び鋼板を用いて適切な条件の下に溶接を行うことによっ
て、予熱温度を低温にしても溶着金属に割れのない、か
つ継手の引張り強度が950MPa以上の高強度溶接継手を安
定して作製することが可能となり、産業上極めて有用な
効果がもたらされる。
び鋼板を用いて適切な条件の下に溶接を行うことによっ
て、予熱温度を低温にしても溶着金属に割れのない、か
つ継手の引張り強度が950MPa以上の高強度溶接継手を安
定して作製することが可能となり、産業上極めて有用な
効果がもたらされる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 38/54 Ｃ２２Ｃ 38/54 (56)参考文献 特開 平６−285683（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−267273（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−284987（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−276080（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−303991（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 9/095 B23K 9/14 B23K 9/23 B23K 35/30 C22C 38/00 C22C 38/54
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｃ：0.07〜0.16wt％，Si：0.20wt％以
下,Mn:0.60〜1.20wt％,Cu:0.5 wt％以下,Ni:1.0 〜3.0
wt％,Cr:0.30〜1.20wt％，Mo:0.30 〜0.80wt％, Ｖ：0.
01〜0.1 wt％，Nb:0.005〜0.03wt％,Al:0.015 〜0.10wt
％，Ｂ：0.0005〜0.0020wt％, Ｐ:0.010wt％以下，Ｓ：
0.005 wt％以下およびＮ：0.005 wt％以下を含み残部が
実質的にFeからなる、硬さが310 〜360 HVの鋼材に、溶
着金属の化学組成がＣ：0.07wt％以下，Ni：3.0 〜4.0
wt％およびＯ:0.030〜 0.050wt％を含みかつ下記式で定
義されるCeq が0.6 〜0.9 wt％となる溶接材料を用い
た、被覆アーク溶接法による突き合わせの多層盛り溶接
を、入熱量：15kJ／cm以上35kJ／cm以下、予熱温度：75
℃以上120 ℃未満およびパス間温度：100 ℃以上250℃
以下の条件にて施し、硬さが290 〜340HV の溶着金属で
接合部を形成することを特徴とする溶接継手の作製方
法。 記 Ceq＝Ｃ＋ Mn ／６＋（Cr＋ Mo ＋Ｖ）／５＋（Ni＋Cu)
／15 - 【請求項２】 Ｃ：0.07〜0.16wt％，Si：0.20wt％以
下,Mn:0.60〜1.20wt％,Cu:0.5 wt％以下,Ni:1.0 〜3.0
wt％,Cr:0.30〜1.20wt％，Mo:0.30 〜0.80wt％, Ｖ：0.
01〜0.1 wt％，Nb:0.005〜0.03wt％,Al:0.015 〜0.10wt
％，Ｂ：0.0005〜0.0020wt％, Ｐ:0.010wt％以下，Ｓ：
0.005 wt％以下およびＮ：0.005 wt％以下を含み残部が
実質的にFeからなる、硬さが310 〜360 HVの鋼材に、溶
着金属の化学組成がＣ：0.07wt％以下，Ni：3.0 〜4.0
wt％およびＯ:0.020〜 0.040wt％を含みかつ下記式で定
義されるCeq が0.8 〜1.2 wt％となる溶接材料を用い
た、ミグ溶接法による突き合わせの多層盛り溶接を、入
熱量：15kJ／cm以上30kJ／cm以下、予熱温度：75℃以上
120 ℃未満およびパス間温度：100 ℃以上250 ℃以下の
条件にて施し、硬さが290 〜340HV の溶着金属で接合部
を形成することを特徴とする溶接継手の作製方法。 記 Ceq＝Ｃ＋ Mn ／６＋（Cr＋ Mo ＋Ｖ）／５＋（Ni＋Cu)
／15 - 【請求項３】 Ｃ：0.07〜0.16wt％，Si：0.20wt％以
下,Mn:0.60〜1.20wt％,Cu:0.5 wt％以下,Ni:1.0 〜3.0
wt％,Cr:0.30〜1.20wt％，Mo:0.30 〜0.80wt％, Ｖ：0.
01〜0.1 wt％，Nb:0.005〜0.03wt％,Al:0.015 〜0.10wt
％，Ｂ：0.0005〜0.0020wt％, Ｐ:0.010wt％以下，Ｓ：
0.005 wt％以下およびＮ：0.005 wt％以下を含み残部が
実質的にFeからなる、硬さが310 〜360 HVの鋼材に、溶
着金属の化学組成がＣ：0.07wt％以下，Ni：3.0 〜4.0
wt％およびＯ:0.015〜 0.035wt％を含みかつ下記式で定
義されるCeq が0.9 〜1.2 wt％となる溶接材料を用い
た、サブマージアーク溶接法による突き合わせの多層盛
り溶接を、入熱量：25kJ／cm以上55kJ／cm以下、予熱温
度：75℃以上120 ℃未満およびパス間温度：150 ℃以上
300 ℃以下の条件にて施し、硬さが290 〜340HV の溶着
金属で接合部を形成することを特徴とする溶接継手の作
製方法。 記 Ceq＝Ｃ＋ Mn ／６＋（Cr＋ Mo ＋Ｖ）／５＋（Ni＋Cu)
／15 - 【請求項４】 請求項１、２および３において、予熱温
度が75℃以上100 ℃以下である溶接継手の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07152197A JP3220406B2 (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | 耐割れ性に優れた高強度溶接継手の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07152197A JP3220406B2 (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | 耐割れ性に優れた高強度溶接継手の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10263817A JPH10263817A (ja) | 1998-10-06 |
| JP3220406B2 true JP3220406B2 (ja) | 2001-10-22 |
Family
ID=13463123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07152197A Expired - Fee Related JP3220406B2 (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | 耐割れ性に優れた高強度溶接継手の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3220406B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005037480A1 (ja) * | 2003-10-22 | 2005-04-28 | Nippon Steel Corporation | 耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手 |
| KR101336200B1 (ko) * | 2011-10-05 | 2013-12-03 | 삼성중공업 주식회사 | 피복아크용접용 와이어를 사용한 용접방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4566146B2 (ja) * | 2006-02-28 | 2010-10-20 | 住友金属工業株式会社 | 継手靭性に優れた高張力溶接継手およびその製造方法 |
| CN103464877B (zh) * | 2013-07-24 | 2015-07-29 | 武汉一冶钢结构有限责任公司 | 用于p690ql1与q370r钢相焊的焊条电弧焊方法 |
| CN106133285B (zh) * | 2014-02-28 | 2018-09-25 | 三菱重工业株式会社 | 可动壁构件以及焊接方法 |
| JP6402581B2 (ja) * | 2014-10-17 | 2018-10-10 | 新日鐵住金株式会社 | 溶接継手及び溶接継手の製造方法 |
-
1997
- 1997-03-25 JP JP07152197A patent/JP3220406B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005037480A1 (ja) * | 2003-10-22 | 2005-04-28 | Nippon Steel Corporation | 耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手 |
| US7829202B2 (en) | 2003-10-22 | 2010-11-09 | Nippon Steel Corporation | Large-heat-input butt welded joints having excellent brittle fracture resistance |
| KR101336200B1 (ko) * | 2011-10-05 | 2013-12-03 | 삼성중공업 주식회사 | 피복아크용접용 와이어를 사용한 용접방법 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10263817A (ja) | 1998-10-06 |
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