JP3442563B2 - Flux-cored wire for gas shielded arc welding of 690 MPa class high tensile steel - Google Patents

Flux-cored wire for gas shielded arc welding of 690 MPa class high tensile steel

Info

Publication number
JP3442563B2
JP3442563B2 JP06953796A JP6953796A JP3442563B2 JP 3442563 B2 JP3442563 B2 JP 3442563B2 JP 06953796 A JP06953796 A JP 06953796A JP 6953796 A JP6953796 A JP 6953796A JP 3442563 B2 JP3442563 B2 JP 3442563B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flux
welding
wire
amount
less
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP06953796A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH09253886A (en
Inventor
利宏 三浦
一師 須田
博俊 石出
Original Assignee
日鐵住金溶接工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日鐵住金溶接工業株式会社 filed Critical 日鐵住金溶接工業株式会社
Priority to JP06953796A priority Critical patent/JP3442563B2/en
Publication of JPH09253886A publication Critical patent/JPH09253886A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3442563B2 publication Critical patent/JP3442563B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Arc Welding In General (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、690MPa級高
張力鋼の溶接において、溶接ままおよび溶接後熱処理
(以下、PWHTとも言う)を行った後の溶接金属性
能、特に高温強度と低温靭性の両立が可能なフラックス
入りワイヤに関する。 【0002】 【従来の技術】近年、石油化学プラントや発電設備で使
用される圧力容器やペンストックなどでは、操業効率向
上の目的でより高圧での操業が望まれ、構造物に使用さ
れる鋼材および溶接部の高強度化が進み、690MPa
級高張力鋼の適用が増加しつつある。従来、これらの鋼
材にはMn−Mo鋼やMn−Mo−Ni鋼が使用されて
いるが、溶接部における、PWHT後の高温強度および
低温靭性、特に装置の設置地域によっては氷点下域での
靭性を考慮して、低温用Mn−Ni系鋼をベースとして
0.5%未満のCrやNi、Cuさらには微量のNbや
V添加したタイプの鋼種も使用されている。これらの鋼
材を用いた装置では、溶接部の強度要求の例として、例
えば620℃×12時間のPWHT後の350℃におけ
る高温強度が600MPaでかつPWHT後におけるの
溶接部の靭性が−30℃で47J以上のようなものがあ
り、従来のフラックス入りワイヤの技術で対応するには
非常に厳しい要求となってきている。 【0003】一方、溶接施工法としては、溶接棒に比べ
高能率であり、姿勢溶接における溶接ビード形状も良好
であることから、フラックス入りワイヤを用いたガスシ
ールドアーク溶接を採用する事例が増加している。特
に、高温高圧で使用される部材には、十分な高温強度と
同時に溶接部の脆性破壊防止の観点から、低温における
靭性の要求もより高度化してきており、高強度と高靭性
の両立が大きな課題となっている。 【0004】また、このような高強度部材の溶接では、
溶接部の残留応力緩和や溶接影響部の軟化、溶接金属中
の水素を拡散放出する等の目的で、溶接部にPWHTを
行うことが一般である。ところが、このPWHTが高温
長時間におよぶ場合には、溶接金属の靭性が劣化するこ
とがある。特にフラックス入りワイヤを用いて施工され
るガスシールドアーク溶接部においては、ソリッドワイ
ヤや溶接棒、サブマージアーク溶接に比べて、溶接金属
中の酸素レベルが高く、PWHTによる靭性劣化の挙動
も異なっており、溶接まま、PWHT後の何れにおいて
も良好な溶接金属性能の得られる、最適な成分設計のフ
ラックス入りワイヤの開発が要望されていた。 【0005】Ni系低合金鋼用フラックス入りワイヤの
PWHT後の溶接金属性能に関しては、例えば、特開昭
52−65736号公報にMn−Ni−Cu鋼系のサブ
マージアーク溶接用フラックス入りワイヤに関する技術
が開示されているが、この発明のフラックス入りワイヤ
では、ガスーシールドアーク溶接での立向や上向溶接は
困難であると共に、PWHT後の溶接部の高温強度と低
温靭性の両立もできない。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記690
MPa級高張力鋼の溶接において、全姿勢溶接で良好な
ビ−ド形状、作業性及び作業能率を確保し、さらに長時
間PWHT後の溶接部の高温強度と低温靭性が良好なフ
ラックス入りワイヤの提供することを目的とするもので
ある。 【0007】 【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的の
ために、ワイヤ成分を種々検討した結果完成したもので
あり、その要旨は、鋼製外皮内に粉体を充填してなるガ
スシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおい
て、ワイヤ全重量に対して重量%で、TiO2 :3.0
〜6.0%、金属弗化物量:1.0〜2.0%、を必
須とするスラグ剤とC:0.15%以下、Si:0.3
〜1.2%、Mn:0.5〜2.5%、Ni:1.0〜
3.0%、Cr:0.3%以下、Mo:0.2%以下、
Cu:0.5%以下、Mg:0.4〜1.2%を必須と
する金属脱酸成分または合金成分を下記(1)式で表さ
れるワイヤの炭素当量CeqFCWが0.43〜0.5
0となるように含有し、さらに合金成分としてワイヤ全
重量に対する重量%で、Ti:0.01〜0.20%、
B:0.005〜0.015%を含有し、さらにワイヤ
中のMg量と金属弗化物量との比が0.4≦(Mg量
/金属弗化物量)≦0.8であり、他は鉄粉、アーク
安定剤、スラグ剤および不可避的不純物であることを特
徴とする690MPa級高張力鋼用ガスシールドアーク
溶接用フラックス入りワイヤである。CeqFCW=C+0.08Si+0.07Mn+0.
05Ni+0.07Cr+0.15Mo+0.02Cu
+0.08Mg … (1) 【0008】 【発明の実施の形態】前述したように、690MPa級
高張力鋼を用いた高温高圧装置の溶接部は、PWHT後
の高温強度、低温靭性の両立が必要である。従来のフラ
ックス入りワイヤを用いた溶接部では、高温強度が得ら
れるが靭性が不足するか、良好な低温靭性が得られるが
高温強度が不足すると言う問題があり、室温における6
90MPa級の強度、350℃にける600MPa級の
強度かつ氷点下域温度における低温靭性の得られる成分
のフラックス入りワイヤの検討は行われていなかった。
本発明者らは、これらの課題を達成するために、合金成
分およびスラグ組成の溶接金属に及ぼす影響を検討した
結果、以下の知見を得た。 【0009】 Si−Mn−Ni系をベースとしたワ
イヤ組成にCr、Mo、Cu、Ti、Bを適正の組合せ
成分となるよう少量ずつ複合添加することにより、高温
強度と低温靭性の両立が可能である。 全姿勢溶接で、安定した低温靭性および高温での延
性が得られるためには、スラグ剤の組成とMgの添加量
を適正な組合せにすることによって、スラグと溶接金属
の粘性を調整し、低温靭性を阻害する非金属介在物を低
下せしめる必要がある。 【0010】本発明は以上の知見を基に、ワイヤの構成
成分を適正な組合せとすることによってのみ効果を発揮
するが、ワイヤの構成要素および個々の添加成分の成分
量限定理由について以下に述べる。 TiO2:3.0〜6.0% TiO2は、アーク安定剤であると共に後述の金属弗化
物と共にスラグ剤の主成分を構成する。溶接時に溶接金
属を被包して大気から遮断すると共に、適度な粘性によ
り溶接ビード形状に影響し、特に姿勢溶接では、他の金
属成分とのバランスによりメタルの垂れ性に大きく影響
する。一方、溶融型または非溶融型の非金属介在物成分
を生成させる原因にもなり、溶接金属性能に影響する。
TiO2が3.0%未満では、スラグの被包が不充分で
姿勢溶接が困難である。また、6.0%を越える場合に
は、金属弗化物との組合せにおいてスラグ量過剰とな
り、姿勢溶接で溶接金属を保持し難くなると共に非溶融
型の非金属介在物が形成され、溶接金属の靭性が劣化す
る。 【0011】金属弗化物全量:1.0〜2.0% CaF2、NaF、MgF2、BaF2、K2ZrF6等の
金属弗化物は、溶接アークによって分解生成する弗素ガ
スの作用により、溶接金属の脱酸に効果があると共に、
スラグの塩基度および粘性に大きく影響する。後述のM
gとのバランスにより適正な成分量が決定されるが、金
属弗化物全量が1.0%未満では、溶接金属の脱酸が不
充分となり、溶接金属の靭性が劣化する。また2.0%
を越える場合には、スラグ量が過剰になると共に、アー
クが不安定となり姿勢溶接性が劣化する。 【0012】C:0.15%以下 本発明における690MPa級鋼用フラックス入りワイ
ヤにおいて、溶接金属の高温強度および低温靭性が最適
となるバランスの合金または金属脱酸剤のワイヤ成分
は、後述のCeqFCWによって決定されるが、個々の
成分についても上限または適正成分範囲の限定が必要で
ある。Cは、溶接金属を固溶強化すると共に、最適なバ
ランス量によって溶接金属の靭性に影響する。またPW
HTを行った場合にCrやMn、Cr、Mo、Nb、V
等との炭化物を形成し易い成分との相互作用により靭性
を劣化させる。ワイヤ中のC量が0.15%を越えて添
加された場合には、低温靭性が劣化すると共に、溶接時
にスパッタが多く発生し溶接作業性も劣化する。また、
Cの下限値は後述のCeqFCWが確保されれば、通常
の鋼製外皮成分の値で良く、特に規定されない。 【0013】Si:0.3〜1.2% Siは溶接金属の脱酸および固溶強化を行う成分であ
る。Siが0.3%未満では溶接金属の強度が確保でき
ない。また、0.3%未満の場合、溶接金属の脱酸が不
充分となり、充分な高温強度および低温靭性が確保でき
なくなると共に、アークが不安定となり、さらに脱酸生
成物として生成されるSiO2量が不足し、スラグ粘性
のバランスが崩れ良好な溶接作業性が得られない。ま
た、1.2%を越えた場合には、溶接金属の低温靭性が
劣化する。 【0014】Mn:0.5〜2.5% MnもSiと同様に溶接金属の脱酸および固溶強化剤と
して作用する。0.5%未満では、脱酸不足により低温
靭性が劣化する。逆に、2.5%を越える場合には、溶
接金属の強度が高くなると共にPWHTによって低温靭
性が劣化する。 Ni:1.0〜3.0% Niは、固溶強化により溶接金属の強度を向上させると
共に、耐食性、低温靭性を著しく向上させる。またNi
は他の合金成分に比べPWHTによる低温靭性に及ぼす
脆化度が少ない。本発明では、他の成分とのバランス上
1.0%以上の添加で高温強度および低温靭性の向上効
果が得られるが、3.0%以上添加すると、強度が過大
となる上に溶接時に高温割れが発生し易くなる。 【0015】Cr:0.3%以下、Mo:0.2%以下 CrおよびMoはMnと同様に、溶接金属の高温強度を
増大させる成分である。しかし過大に添加するとPWH
Tにより溶接金属を脆化させるため、本発明では他の合
金剤とのバランスによりCr:0.3%以下、Mo:
0.2%以下に制限する必要がある。 Cu:0.5%以下 Cuは、溶接金属の強度を発揮させると共に、Niと同
時添加することによって、耐食性性を向上させる。また
ワイヤ表面にCuめっきを施すことによってワイヤの通
電性と送給性を安定化する。ワイヤ中のCu添加量は他
の成分とのバランスにより適正量が決定されるが、0.
5%を越える場合には高温割れが発生する。 【0016】Mg:0.4〜1.2% Mgは高温の溶接アーク中において反応し、強力な脱酸
剤として作用する。また、本発明のワイヤにおいては、
溶融金属の粘性および脱酸反応により生成したMgOが
スラグ組成およびスラグの粘性に大きく影響するため、
後述するように金属弗化物全量とのバランスにより適正
量の添加が必要である。脱酸による効果が得られるため
には0.4以上の添加が必要である。また、1.2%
を越えるとスラグの粘性が過大になり姿勢溶接における
溶接作業性が劣化する。 【0017】Ti:0.01〜0.20% Tiは少量の添加で結晶粒が微細化し、0.01%以上
添加することによって低温靭性を向上させる。しかし、
0.20%を越えて添加すると強度が過大となり逆に靭
性が劣化する。上記CからTiまでの成分は主として金
属脱酸剤または合金剤として作用するため、金属単体ま
たは合金の形として鋼製外皮または充填フラックスに添
加する。 【0018】B:0.005〜0.015% Bは、微量の添加で溶接金属の焼き入れ性を高め、溶接
金属の強度をおよび低温靭性を向上させる。0.005
%未満では効果が無く、また0.015%を越える場合
には、強度が過大となり靭性が劣化する。Bの効果は金
属単体、合金または酸化による添加の何れでも発揮する
ことができるため、フラックスに添加する場合の形態は
自由である。 【0019】また、本発明ではC、Si、Mn、Ni、
Cr、Mo、CuおよびMgについて、(1)式で表さ
れる炭素当量CeqFCWが0.43〜0.50である
ことが必要である。CeqFCWが0.43未満ではP
WHT後の溶接金属の引張強さが室温で690MPaか
つ350℃における高温引張強さが600MPa以上で
ある強度が得られない。また、0.50を越えた場合に
は強度が過大となり低温靭性が劣化する。 【0020】本発明はさらに、PWHT後の溶接金属の
高温延性、低温靭性および姿勢溶接における溶接作業性
の何れをも良好とするために、Mg量と金属弗化物量の
比を一定範囲内に保つことをその特徴の一つとしてい
る。一般に、立向や上向溶接のように溶接金属の垂れや
すい溶接姿勢では、界面張力によりスラグが溶接金属を
保持する必要があるが、本発明のようにTiO2および
金属弗化物を主成分としたスラグ系のフラックス入りワ
イヤでは、弗化物を添加したことによりスラグの粘性が
比較的低いのが特徴である。 【0021】Mgは脱酸剤としてアーク雰囲気中のワイ
ヤ先端部や溶滴中で急激に酸化反応しMgOとなるが、
Mgを多量に添加した場合にはこのMgOが溶融スラグ
に固溶することによってスラグの粘性が高まり、溶接作
業性が向上する。Mg量/金属弗化物量と立向溶接
おけるメタルの垂れ性との関係を図1に示すが、Mg量
金属弗化物量を0.4以上にすることによってメタ
ルの垂れ性が向上する。しかし、Mg量/金属弗化物
量が過大な場合にはスラグの粘性が過大になると共に、
スパッタ発生量が多くなり安定な溶接ができなくなるた
めMg量/金属弗化物量は0.8以下にする必要があ
る。尚、Mgをフラックスから添加する場合には金属M
g単体または他の金属元素との合金による添加の何れで
もかまわない。 【0022】また、スラグ剤であるTiO2や弗化物の
不純物としてNbおよびVが不可避的にワイヤ中に存在
するのが通常であるが、これらのNbやVはPWHTに
よって炭化物を形成し易く、PWHT後の低温靭性を劣
化させる。本発明のフラックス入りワイヤではこれらN
b、Vについては規定しないが、何れも0.015%以
下に限定することが好ましい。 【0023】尚、本発明のフラックス入りワイヤには、
上記成分以外にも鉄粉、微量のアーク安定剤、微量のス
ラグ剤等を添加してもその効果には影響無い。またフラ
ックスの充填率は通常のフラックス入りワイヤに適用さ
れている8〜25%の範囲内であれば良いが、アーク安
定性の観点から12%以上が望ましい。さらに適用する
シールドガスもCO2、ArとCO2との混合ガスさらに
これらのガスに少量のO2を添加したもの等通常のMA
G溶接に使用されるシールドガスであれば何れでも使用
可能である。 【0024】 【実施例】次に、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。軟鋼パイプ製外皮を用い、外皮の中空部にフ
ラックスを充填後、伸線し、1.2mmφに仕上げてフラ
ックス入りワイヤを作成した。尚、弗化物はCaF2
MgF2、K2ZrF6を1:2:1の一定の比で複合添
加した。また、フラックス充填率は全て16%とした。
ワイヤの成分組成を表1に示す。表1の、No.1〜6
は本発明例であり、No.7〜26は比較例である。上
記ワイヤを用いて、表2の条件で立向溶接を行い、アー
ク状態観察およびメタル垂れをおこす上限電圧を測定す
ることによって溶接作業性を評価した。図2は溶接作業
試験方法を示す模式図であり、符号1は試験片、2は溶
接トーチである。溶接作業性が特に不良なもの以外につ
いて、表3の条件で溶接を行い、溶接金属性能試験を実
施した。図3は溶接金属試験における開先形状を示す断
面図である。溶接後の試験体は620℃×12時間のP
WHTを行った後、試験板の板厚中央部からJIS Z
3111 A1号引張り試験片およびJIS G056
7 II−10型高温引張り試験を採取し、溶着金属の
引張り試験を実施した。またJIS Z31114号試
験片により−30℃における2mmVノッチシャルピー
衝撃試験を行った。尚、引張り試験は室温および350
℃の2温度で実施した。 【0025】 【表1】【0026】 【表2】【0027】 【表3】 【0028】表4に試験結果を示す。ここで、衝撃試験
結果は試験片3個の平均で示した。表4から明らかなよ
うに、TiO2が3%未満であるNo.7、逆にTiO2
が6%を越えるNo.8および弗化物量が2%を越える
No.10のワイヤについては、スラグ量が不適正であ
り何れもアークが不安定で、スパッタの発生量も多く、
姿勢は困難であった。また、Siが0.3%未満である
No.12についてもスラグの粘性が不足し安定した立
向溶接は困難であった。さらに、Cuを0.5%を越え
て添加したNo.20では、溶接ビード中央部に高温割
れと思われる縦割れが発生した。 【0029】Cが0.15%を越えるNo.11、Si
が1.2%を越えるNo.13、Niが3.0%を越え
るNo.17、Mgが1.2%を越えるNo.22のワ
イヤは、何れもCeqFCWが0.50を越え溶接金属
の強度過大となり、良好な低温靭性が得られなかった。
さらにTiが0.20%を越えるNo.24およびBが
0.015%を越えるNo.26のワイヤについても溶
接金属の強度が過大となると共に良好な靭性が得られな
かった。 【0030】一方、Mnが0.5%未満であるNo.1
4およびNiが1.0%未満であるNo.16は、Ce
qFCWも0.43未満であるが、何れもワイヤも溶接
金属の強度が690MPa未満となった。Mnが2.5
%を越えるNo.15、Crが0.3%を越えるNo.
18、Moが0.2%を越えるNo.19のワイヤでは
PWHT脆化による靭性不足が認められた。Tiが0.
01%未満のNo.23およびBが0.005%未満の
No.25では良好な靭性が得られなかった。 【0031】弗化物が1.0%未満であるNo.9、M
gが0.4%未満であるNo.21では何れも溶接金属
の脱酸不足が原因と思われる非金属介在物を起点とした
低衝撃値のものが認められ、平均として良好な靭性は得
られなかった。以上の比較例に比べ、本発明例であるN
o.1〜No.6のワイヤは、高温強度および低温靭性
共に良好な値が得られている。 【0032】 【表4】 【0033】 【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の6
90MPa級高張力鋼用ガスシールドアーク溶接用フラ
ックス入りワイヤにより、PWHT後の室温強度、高温
強度および低温靭性の何れの点についても良好で、バラ
ンスの取れた溶接金属を得ることができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for welding 690 MPa class high-strength steel by as-weld and post-weld heat treatment (hereinafter also referred to as PWHT). The present invention relates to a flux-cored wire capable of satisfying both performance, particularly high-temperature strength and low-temperature toughness. 2. Description of the Related Art In recent years, pressure vessels and penstocks used in petrochemical plants and power generation facilities have been required to operate at higher pressures for the purpose of improving the operation efficiency. 690 MPa
The application of high-grade high-strength steel is increasing. Conventionally, Mn-Mo steel or Mn-Mo-Ni steel has been used for these steel materials. However, the high-temperature strength and low-temperature toughness of the weld after PWHT, particularly the toughness below the freezing point depending on the installation area of the equipment. In consideration of the above, a steel type of a type containing less than 0.5% of Cr, Ni, Cu and a small amount of Nb or V based on a low-temperature Mn-Ni steel is also used. In an apparatus using these steel materials, as an example of the strength requirement of the welded portion, for example, the high temperature strength at 350 ° C after PWHT of 620 ° C x 12 hours is 600 MPa and the toughness of the welded portion after PWHT is -30 ° C. 47J or more, and very strict requirements have been met for conventional flux cored wire technology. On the other hand, gas welding arc welding using a flux-cored wire has been increasingly used as a welding method because it is more efficient than a welding rod and has a good weld bead shape in posture welding. ing. In particular, for members used at high temperatures and pressures, the demand for toughness at low temperatures is becoming more sophisticated from the viewpoint of preventing brittle fracture of the weld at the same time as having sufficient high-temperature strength, and a balance between high strength and high toughness is great. It has become a challenge. In such welding of high strength members,
In general, PWHT is performed on a welded portion for the purpose of relaxing residual stress in the welded portion, softening the affected zone, and diffusing and releasing hydrogen in the weld metal. However, when the PWHT extends for a long time at a high temperature, the toughness of the weld metal may deteriorate. Particularly in gas shielded arc welds constructed using flux cored wires, the oxygen level in the weld metal is higher and the behavior of toughness degradation due to PWHT is different compared to solid wires, welding rods and submerged arc welding. There has been a demand for the development of a flux-cored wire having an optimum component design, which can obtain good weld metal performance after welding and after PWHT. [0005] Regarding the weld metal performance of a flux-cored wire for Ni-based low alloy steel after PWHT, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-65736 discloses a technique relating to a flux-cored wire for submerged arc welding of Mn-Ni-Cu steel. However, with the flux-cored wire of the present invention, it is difficult to perform vertical or upward welding by gas-shielded arc welding, and it is not possible to achieve both high-temperature strength and low-temperature toughness of a weld after PWHT. [0006] The present invention relates to the above-mentioned 690
In welding of high-strength steels of the MPa class, a good bead shape, workability and work efficiency are secured in all positions of welding, and a flux cored wire with good high-temperature strength and low-temperature toughness of the weld after long-time PWHT. It is intended to provide. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been completed as a result of various studies on wire components for this purpose. The gist of the present invention is to fill a steel sheath with powder. In a flux-cored wire for gas shielded arc welding, TiO 2 : 3.0 was used in terms of% by weight based on the total weight of the wire.
6.0%, metal fluoride all amount 1.0 to 2.0%, the essential and slag agent and C: 0.15% or less, Si: 0.3
-1.2%, Mn: 0.5-2.5%, Ni: 1.0-
3.0%, Cr: 0.3% or less, Mo: 0.2% or less,
Cu: 0.5% or less, Mg: 0.4 to 1.2% below the metal deoxidizing components or alloy components essentially containing (1) the carbon equivalent CeqFCW wires of the formula is from 0.43 to 0 .5
0, and as an alloy component, the entire wire
By weight% with respect to weight, Ti: 0.01 to 0.20%,
B: containing 0.005 to 0.015%, further ratio 0.4 ≦ a Mg amount and the metal fluoride all amounts in the wire (Mg amount / metal fluoride all amount) ≦ 0.8 Der Other, iron powder, arc
It is a flux-cored wire for gas shielded arc welding for 690 MPa class high-tensile steel, which is a stabilizer, a slag agent and inevitable impurities . CeqFCW = C + 0.08Si + 0.07Mn + 0.
05Ni + 0.07Cr + 0.15Mo + 0.02Cu
+ 0.08Mg (1) As described above, the welded portion of a high-temperature and high-pressure device using 690 MPa class high-strength steel needs to have both high-temperature strength and low-temperature toughness after PWHT. It is. In a conventional welded part using a flux-cored wire, there is a problem that high-temperature strength is obtained but toughness is insufficient, or good low-temperature toughness is obtained but high-temperature strength is insufficient.
A flux-cored wire having a strength of 90 MPa, a strength of 600 MPa at 350 ° C., and a low-temperature toughness at a temperature below the freezing point has not been studied.
The present inventors have studied the effects of the alloy components and slag composition on the weld metal in order to achieve these objects, and have obtained the following findings. [0009] By combining a small amount of Cr, Mo, Cu, Ti, and B into a wire composition based on the Si-Mn-Ni system so as to be an appropriate combination component, it is possible to achieve both high-temperature strength and low-temperature toughness. It is. In order to obtain stable low-temperature toughness and high-temperature ductility in all-position welding, the viscosity of the slag and the weld metal is adjusted by adjusting the viscosity of the slag and the weld metal by adjusting the composition of the slag agent and the amount of Mg added appropriately. It is necessary to reduce nonmetallic inclusions that inhibit toughness. Based on the above findings, the present invention is effective only by appropriately combining the components of the wire. The reasons for limiting the components of the wire and the amounts of the individual added components are described below. . TiO 2 : 3.0 to 6.0% TiO 2 is an arc stabilizer and constitutes a main component of a slag agent together with a metal fluoride described later. In addition to encapsulating the weld metal during welding and shielding it from the atmosphere, the appropriate viscosity affects the shape of the weld bead, and particularly in attitude welding, the balance with other metal components greatly affects the sag of the metal. On the other hand, it also causes the formation of a non-metallic inclusion component of a melting type or a non-melting type, which affects weld metal performance.
If the content of TiO 2 is less than 3.0%, the slag is not sufficiently covered and the position welding is difficult. On the other hand, if it exceeds 6.0%, the amount of slag becomes excessive in combination with the metal fluoride, making it difficult to hold the weld metal by posture welding and forming a non-melting non-metallic inclusion. The toughness deteriorates. Total amount of metal fluorides: 1.0 to 2.0% CaF 2 , NaF, MgF 2 , BaF 2 , K 2 ZrF 6, etc.
Metal fluoride is effective in deoxidizing the weld metal by the action of fluorine gas generated by decomposition by the welding arc,
It greatly affects the basicity and viscosity of slag. M to be described later
An appropriate component amount is determined by the balance with g, but if the total metal fluoride content is less than 1.0%, the deoxidation of the weld metal becomes insufficient, and the toughness of the weld metal deteriorates. 2.0%
If it exceeds, the amount of slag becomes excessive, the arc becomes unstable, and the position weldability deteriorates. C: 0.15% or less In the flux-cored wire for a 690 MPa class steel according to the present invention, the wire component of the alloy or metal deoxidizer having a balance in which the high-temperature strength and low-temperature toughness of the weld metal is optimized is CeqFCW described later. However, it is necessary to limit the upper limit or the appropriate component range for each component. C not only strengthens the solid solution of the weld metal, but also affects the toughness of the weld metal by an optimum balance amount. Also PW
When HT is performed, Cr, Mn, Cr, Mo, Nb, V
Interaction with a component that easily forms carbide with the like deteriorates toughness. When the amount of C in the wire exceeds 0.15%, the low-temperature toughness is deteriorated, and a large amount of spatter is generated at the time of welding, and welding workability is also deteriorated. Also,
As long as CeqFCW described later is secured, the lower limit value of C may be the value of a normal steel outer skin component, and is not particularly specified. Si: 0.3 to 1.2% Si is a component for deoxidizing and strengthening solid solution of a weld metal. If the content of Si is less than 0.3%, the strength of the weld metal cannot be secured. On the other hand, if it is less than 0.3%, the deoxidation of the weld metal becomes insufficient, so that sufficient high-temperature strength and low-temperature toughness cannot be ensured, the arc becomes unstable, and SiO 2 formed as a deoxidation product is formed. Insufficient amount, and the balance of slag viscosity is lost, and good welding workability cannot be obtained. If it exceeds 1.2%, the low-temperature toughness of the weld metal deteriorates. Mn: 0.5 to 2.5% Mn also acts as a deoxidizer and a solid solution strengthener for the weld metal similarly to Si. If it is less than 0.5%, the low-temperature toughness deteriorates due to insufficient deoxidation. On the other hand, if it exceeds 2.5%, the strength of the weld metal increases and the low-temperature toughness deteriorates due to PWHT. Ni: 1.0 to 3.0% Ni improves the strength of the weld metal by solid solution strengthening and significantly improves the corrosion resistance and low-temperature toughness. Also Ni
Has a lower degree of embrittlement on low-temperature toughness due to PWHT than other alloy components. In the present invention, the effect of improving high-temperature strength and low-temperature toughness can be obtained by adding 1.0% or more in terms of balance with other components. Cracks easily occur. Cr: 0.3% or less, Mo: 0.2% or less Cr and Mo, like Mn, are components that increase the high-temperature strength of the weld metal. However, if added excessively, PWH
Since the weld metal is embrittled by T, in the present invention, Cr: 0.3% or less, Mo:
It must be limited to 0.2% or less. Cu: 0.5% or less Cu exerts the strength of the weld metal and improves the corrosion resistance by being added simultaneously with Ni. Further, by applying Cu plating to the surface of the wire, the electrical conductivity and the feeding property of the wire are stabilized. The appropriate amount of Cu added to the wire is determined by the balance with other components.
If it exceeds 5%, hot cracking occurs. Mg: 0.4 to 1.2% Mg reacts in a high-temperature welding arc and acts as a strong deoxidizer. In the wire of the present invention,
Since the viscosity of the molten metal and the MgO generated by the deoxidation reaction greatly affect the slag composition and slag viscosity,
As will be described later, it is necessary to add an appropriate amount depending on the balance with the total amount of the metal fluoride. In order to obtain the effect of deoxidation, it is necessary to add 0.4 % or more. In addition, 1.2%
If it exceeds, the viscosity of the slag becomes excessive, and the welding workability in posture welding is deteriorated. Ti: 0.01 to 0.20% Ti makes the crystal grains finer by adding a small amount, and improves the low temperature toughness by adding 0.01% or more. But,
If it is added in excess of 0.20%, the strength becomes excessive and the toughness deteriorates. Since the components from C to Ti mainly act as a metal deoxidizing agent or alloying agent, they are added to the steel shell or the filling flux in the form of a simple metal or an alloy. B: 0.005 to 0.015% B enhances the hardenability of the weld metal with a small amount of addition, and improves the strength and low-temperature toughness of the weld metal. 0.005
%, There is no effect, and if it exceeds 0.015%, the strength becomes excessive and the toughness is deteriorated. Since the effect of B can be exhibited by any of simple metals, alloys, and addition by oxidation, the form of addition to the flux is free. In the present invention, C, Si, Mn, Ni,
For Cr, Mo, Cu and Mg, the carbon equivalent CeqFCW represented by the formula (1) needs to be 0.43 to 0.50 . If CeqFCW is less than 0.43 , P
The strength at which the tensile strength of the weld metal after WHT is 690 MPa at room temperature and the high-temperature tensile strength at 350 ° C. is 600 MPa or more cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 0.50 , the strength becomes excessive and the low-temperature toughness deteriorates. In order to improve the high-temperature ductility, low-temperature toughness, and welding workability of the weld metal after PWHT, the ratio of the amount of Mg to the amount of metal fluoride is set within a certain range. Keeping is one of its features. Generally, in a welding position in which a weld metal is apt to hang down, such as in vertical and upward welding, slag must hold the weld metal by interfacial tension. However, as in the present invention, slag is mainly composed of TiO 2 and metal fluoride. The slag flux cored wire described above is characterized in that the slag has a relatively low viscosity due to the addition of fluoride. As a deoxidizing agent, Mg rapidly undergoes an oxidation reaction at the tip of a wire or in a droplet in an arc atmosphere to form MgO.
When a large amount of Mg is added, the MgO solid-dissolves in the molten slag, thereby increasing the viscosity of the slag and improving the welding workability. The relationship between the Mg content / metal fluoride all amounts and definitive <br/> the vertical welding sagging of the metal is shown in Figure 1, the metal by the Mg quantity / metal fluoride all amount 0.4 more The dripping property is improved. However, when the amount of Mg / the total amount of metal fluoride is excessive, the viscosity of the slag becomes excessive,
Mg amount / metal fluoride all amount for the amount of occurrence of spatter becomes no longer be stable welding often has to be 0.8 or less. When Mg is added from the flux, metal M
g may be added alone or in an alloy with another metal element. In general, Nb and V are inevitably present in the wire as impurities of TiO 2 and fluoride as a slag agent, but these Nb and V tend to form carbides by PWHT. Deteriorates low-temperature toughness after PWHT. In the flux-cored wire of the present invention, these N
The values of b and V are not specified, but are preferably limited to 0.015% or less. The flux-cored wire of the present invention includes:
Addition of iron powder, a small amount of an arc stabilizer, a small amount of a slag, etc. other than the above components does not affect the effect. The filling rate of the flux may be within the range of 8 to 25% applied to the ordinary flux-cored wire, but is preferably 12% or more from the viewpoint of arc stability. Further applied to the shielding gases CO 2, Ar and CO 2 and a small amount of O 2 added ones such conventional MA gas mixture further to these gases
Any shielding gas used for G welding can be used. Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. Using a mild steel pipe sheath, the hollow portion of the sheath was filled with flux, drawn, and finished to 1.2 mmφ to produce a flux-cored wire. The fluoride is CaF 2 ,
MgF 2 and K 2 ZrF 6 were combined and added at a fixed ratio of 1: 2: 1. The flux filling rate was 16%.
Table 1 shows the component composition of the wire. In Table 1, no. 1-6
No. is an example of the present invention. 7 to 26 are comparative examples. Using the above wires, vertical welding was performed under the conditions shown in Table 2, and the welding workability was evaluated by observing the arc state and measuring the upper limit voltage at which metal sagging occurred. FIG. 2 is a schematic diagram showing a welding operation test method, in which reference numeral 1 denotes a test piece, and 2 denotes a welding torch. Except those having particularly poor welding workability, welding was performed under the conditions shown in Table 3 and a weld metal performance test was performed. FIG. 3 is a sectional view showing a groove shape in a weld metal test. Specimen after welding is 620 ° C x 12 hours P
After performing WHT, JIS Z
3111 A1 tensile test piece and JIS G056
7 A type II-10 high temperature tensile test was taken and a tensile test of the deposited metal was performed. A 2 mm V notch Charpy impact test at -30 ° C was performed using a JIS Z31114 test piece. The tensile test was performed at room temperature and 350 ° C.
The test was carried out at 2 ° C. [Table 1] [Table 2] [Table 3] Table 4 shows the test results. Here, the results of the impact test were shown as an average of three test pieces. As is clear from Table 4, No. 3 having less than 3% TiO 2 . 7. Conversely, TiO 2
Exceeds 6%. No. 8 and No. 8 in which the amount of fluoride exceeds 2%. Regarding the wire of No. 10, the slag amount was inappropriate, the arc was unstable, the amount of spatter generated was large,
Posture was difficult. In addition, No. 3 having less than 0.3% of Si. As for No. 12, the viscosity of the slag was insufficient and stable vertical welding was difficult. Further, in the case of No. 3 in which Cu was added in excess of 0.5%. In No. 20, a vertical crack considered to be a hot crack occurred at the center of the weld bead. [0029] C. When C exceeds 0.15%. 11, Si
Exceeds 1.2%. 13, No. 13 in which Ni exceeds 3.0%. No. 17, Mg exceeding 1.2%. In all of the wires of No. 22, the CeqFCW exceeded 0.50 , the strength of the weld metal was excessive, and good low-temperature toughness was not obtained.
Further, in the case of No. Nos. 24 and B exceed 0.015%. Also for wire No. 26, the strength of the weld metal was excessive and good toughness could not be obtained. On the other hand, No. 3 having Mn of less than 0.5%. 1
No. 4 and Ni containing less than 1.0%. 16 is Ce
Although qFCW was also less than 0.43, the strength of the weld metal was less than 690 MPa in any of the wires. Mn is 2.5
%. No. 15, Cr containing more than 0.3%.
No. 18, Mo exceeds 0.2%. In 19 wires, insufficient toughness due to PWHT embrittlement was observed. Ti is 0.
No. less than 01%. No. 23 and B containing less than 0.005%. With No. 25, good toughness was not obtained. No. 3 having less than 1.0% of fluoride. 9, M
g with less than 0.4%. In the case of No. 21, low impact values originating from nonmetallic inclusions considered to be caused by insufficient deoxidation of the weld metal were observed, and good toughness was not obtained on average. Compared to the comparative example described above, the present invention N
o. 1 to No. Wire 6 has good values for both high-temperature strength and low-temperature toughness. [Table 4] As described in detail above, according to the sixth aspect of the present invention,
With the flux-cored wire for gas shielded arc welding for 90 MPa class high tensile strength steel, it is possible to obtain a well-balanced weld metal having good room temperature strength, high temperature strength and low temperature toughness after PWHT.

【図面の簡単な説明】 【図1】ワイヤ中のMg量/金属弗化物量と上進溶接
における限界電圧の関係を示す図、 【図2】溶接作業性試験方法を示す模式図、 【図3】溶接金属試験における開先形状を示す断面図で
ある。
Diagram showing the relationship between BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [Figure 1] Mg amount / metal fluoride all amounts and limit voltage in UeSusumu welding in the wire, FIG. 2 is a schematic diagram showing the weldability test method [ FIG. 3 is a sectional view showing a groove shape in a weld metal test.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−224094(JP,A) 特開 平2−217195(JP,A) 特開 平8−10982(JP,A) 特開 平8−174267(JP,A) 特開 昭63−252694(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 35/00 - 35/368 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-4-224094 (JP, A) JP-A-2-217195 (JP, A) JP-A 8-10982 (JP, A) JP-A 8- 174267 (JP, A) JP-A-63-252694 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B23K 35/00-35/368

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 鋼製外皮内に粉体を充填してなるガスシ
ールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワ
イヤ全重量に対して重量%で、 TiO2 :3.0〜6.0% 金属弗化物全量:1.0〜2.0% を必須とするスラグ剤と C:0.15%以下 Si:0.3〜1.2% Mn:0.5〜2.5% Ni:1.0〜3.0% Cr:0.3%以下 Mo:0.2%以下 Cu:0.5%以下 Mg:0.4〜1.2% を必須とする金属脱酸成分または合金成分を下記(1)
式で表されるワイヤの炭素当量CeqFCWが0.43
〜0.50となるように含有し、 さらに合金成分としてワイヤ全重量に対する重量%で、 Ti:0.01〜0.20% B:0.005〜0.015% を含有し、さらにワイヤ中のMg量と金属弗化物量と
の比が 0.4≦(Mg量/金属弗化物量)≦0.8 であり、他は鉄粉、アーク安定剤、スラグ剤および不可
避的不純物であることを特徴とする690MPa級高張
力鋼用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイ
ヤ。 CeqFCW=C+0.08Si+0.07Mn+0.
05Ni+0.07Cr+0.15Mo+0.02Cu
+0.08Mg … (1) (ただし、各成分は重量%)
(57) [Claims 1] In a flux cored wire for gas shielded arc welding in which powder is filled in a steel sheath, TiO 2 : 3 is used in a weight% with respect to the total weight of the wire. 0.0-6.0% Total amount of metal fluoride: 1.0-2.0% Slag agent and C: 0.15% or less Si: 0.3-1.2% Mn: 0.5- 2.5% Ni: 1.0 to 3.0% Cr: 0.3% or less Mo: 0.2% or less Cu: 0.5% or less Mg: 0.4 to 1.2% The deoxidizing component or alloy component is as follows (1)
The carbon equivalent CeqFCW of the wire represented by the formula is 0.43
0.50.50, and further contains, as an alloying component, by weight% with respect to the total weight of the wire : Ti: 0.01 to 0.20% B: 0.005 to 0.015% ratio 0.4 ≦ (Mg amount / metal fluoride all amount) ≦ 0.8 der the Mg content and the metal fluoride all amount of is, other iron powder, arc stabilizer, the slag agent and No
A flux-cored wire for gas shielded arc welding of 690 MPa class high-tensile steel, which is an evasive impurity . CeqFCW = C + 0.08Si + 0.07Mn + 0.
05Ni + 0.07Cr + 0.15Mo + 0.02Cu
+ 0.08Mg (1) (However, each component is% by weight)
JP06953796A 1996-03-26 1996-03-26 Flux-cored wire for gas shielded arc welding of 690 MPa class high tensile steel Expired - Fee Related JP3442563B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP06953796A JP3442563B2 (en) 1996-03-26 1996-03-26 Flux-cored wire for gas shielded arc welding of 690 MPa class high tensile steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP06953796A JP3442563B2 (en) 1996-03-26 1996-03-26 Flux-cored wire for gas shielded arc welding of 690 MPa class high tensile steel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09253886A JPH09253886A (en) 1997-09-30
JP3442563B2 true JP3442563B2 (en) 2003-09-02

Family

ID=13405577

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP06953796A Expired - Fee Related JP3442563B2 (en) 1996-03-26 1996-03-26 Flux-cored wire for gas shielded arc welding of 690 MPa class high tensile steel

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3442563B2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5314473B2 (en) 2009-03-26 2013-10-16 株式会社神戸製鋼所 Weld metal with excellent strength and toughness after welding and after stress relief annealing, and welded structure joined by the weld metal
EP2289661B1 (en) 2009-08-27 2014-04-02 Nippon Steel & Sumikin Welding Co., Ltd. Flux cored wire for gas shielded arc welding of high strength steel
FR2961120B1 (en) * 2010-06-10 2013-04-12 Air Liquide BASIC VEST WIRE FOR THE WELDING OF HIGH ELASTIC LIMIT STEELS
JP6211950B2 (en) 2013-03-08 2017-10-11 株式会社神戸製鋼所 Weld metal
CN103962743B (en) * 2014-04-30 2016-02-24 西安理工大学 For welding wire that X100 pipe line steel full position welds and preparation method thereof
JP6502887B2 (en) * 2016-04-05 2019-04-17 日鐵住金溶接工業株式会社 Flux-cored wire for gas shielded arc welding
JP2022120717A (en) 2021-02-05 2022-08-18 株式会社神戸製鋼所 Flux-cored wire, weld metal, gas shielded arc welding method and welded joint manufacturing method
CN113894393A (en) * 2021-09-30 2022-01-07 广州黄船海洋工程有限公司 Welding process of FH36 high-strength steel ultra-thick plate

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63252694A (en) * 1987-04-08 1988-10-19 Nippon Steel Corp Flux cored wire for selfshield arc welding
JP2687006B2 (en) * 1989-02-18 1997-12-08 新日本製鐵株式会社 Flux-cored wire for gas shielded arc welding for refractory steel
JP2679880B2 (en) * 1990-12-26 1997-11-19 新日本製鐵株式会社 Flux-cored wire for gas shielded arc welding
JP2756084B2 (en) * 1994-06-24 1998-05-25 株式会社神戸製鋼所 Flux-cored wire for gas shielded arc welding
JP3208556B2 (en) * 1994-12-26 2001-09-17 新日本製鐵株式会社 Flux-cored wire for arc welding

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09253886A (en) 1997-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4986562B2 (en) Flux-cored wire for titania-based gas shielded arc welding
EP2110195B1 (en) Pure Ar gas shielded welding MIG flux-cored wire and MIG arc welding method
JP5005309B2 (en) Gas shielded arc welding flux cored wire for high strength steel
JP4566899B2 (en) High strength stainless steel welding flux cored wire
US20060096966A1 (en) Self-shielded flux cored electrode for fracture critical applications
JP6953869B2 (en) Flux-cored wire for gas shielded arc welding and welding joint manufacturing method
WO2018051823A1 (en) Wire for electroslag welding, flux for electroslag welding and welded joint
JP6901868B2 (en) Electroslag welding wire, electroslag welding flux and welded joints
JP6155810B2 (en) High Ni flux cored wire for gas shielded arc welding
JP6690786B1 (en) Method for manufacturing solid wire and welded joint
JP3442563B2 (en) Flux-cored wire for gas shielded arc welding of 690 MPa class high tensile steel
JP2003033895A (en) Flux cored wire for gas shielded metal arc welding for high tensile steel
JP6953870B2 (en) Flux-cored wire for gas shielded arc welding and welding joint manufacturing method
JP3026899B2 (en) Low hydrogen coated arc welding rod
KR20190037286A (en) Flux cored wire and weld metal for gas shield arc welding
JPH0957488A (en) Basic flux cored wire for steel for low temp.
JPH08257785A (en) Flux cored wire for arc welding to improve low temp. crack resistance of steel weld zone
JP2016078121A (en) Flux-cored wire for gas shield arc welding
JP6726008B2 (en) Flux-cored wire for gas shield arc welding
JP4309172B2 (en) Low hydrogen coated arc welding rod for low alloy heat resistant steel
KR20190035827A (en) Flux cored wire and weld metal for gas shield arc welding
JP3208556B2 (en) Flux-cored wire for arc welding
JP3718323B2 (en) Flux-cored wire for multi-electrode vertical electrogas arc welding for extra heavy steel
JPH10180488A (en) Flux cored wire for electro gas arc welding
JPH09277088A (en) Flux cored wire for gas shielded metal-arc welding

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20030610

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090620

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100620

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110620

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110620

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120620

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120620

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130620

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees