JP3642178B2

JP3642178B2 - TIG welding wire for steel welding

Info

Publication number: JP3642178B2
Application number: JP07791198A
Authority: JP
Inventors: 利彦中野; 順弘横田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1998-03-25
Filing date: 1998-03-25
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2018-03-25
Also published as: JPH11277291A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は耐食性を有する鋼材の溶接に好適であるＴＩＧ溶接ワイヤに関し、特に、溶接作業性及び得られる溶接金属の耐食性が良好であると共に、優れた外観の裏波ビードを得ることができる鋼材溶接用ＴＩＧ溶接ワイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、耐食性を有する鋼材をガスシールドアーク溶接又はサブマージアーク溶接により接合する場合に、形成される溶接金属の腐食を防止することができる防食方法又は溶接方法が開示されている（特開平６−７９４６７号公報、特開平７−１５５９５１号公報）。この方法は、溶接により形成される溶接金属中に所定量のＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒ及びＭｏ等が含有されるように、鋼材を溶接する方法である。このように、溶接金属の組成を調整することにより、海水中等の腐食環境における耐食性を向上させることができる。
【０００３】
ところで、ＴＩＧ溶接は、鋼構造物の重要な溶接領域に適用されることが多いので、近時、性能、外観及び形状が良好である高品質の溶接金属を得ることができるＴＩＧ溶接ワイヤの開発が要求されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の防食方法又は溶接方法において規定された溶接金属の組成と同様の組成を有するＴＩＧ溶接ワイヤを使用して鋼材を溶接すると、溶融金属の表面張力が上昇して、開先面の融合不良が発生すると共に、裏波ビードの外観が劣化しやすいという問題点がある。このように、外観及び形状が良好であると共に、耐食性が良好である溶接金属を得ることができるＴＩＧ溶接ワイヤは、未だ開発されていない。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、開先面における融合不良を発生させることなく、裏波ビードの外観が良好であると共に、優れた耐食性を有する溶接金属を得ることができる鋼材溶接用ＴＩＧ溶接ワイヤを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る鋼材溶接用ＴＩＧ溶接ワイヤは、Ｃ：０．００５乃至０．０１５重量％、Ｓｉ：０．３０乃至０．８０重量％、Ｍｎ：０．７０乃至１．４０重量％、Ｓ：０．００５乃至０．０３０重量％、Ｃｒ：１．０乃至１．５重量％、Ｍｏ：０．３乃至０．７重量％、Ｏ：０．００３乃至０．０２０重量％、Ｎ：０．００２乃至０．０２０重量％、Ｓｅ：０．００１乃至０．０１０重量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、Ｐが０．０２０重量％以下、Ｎｉが０．０１０重量％以下、Ｔｉが０．０１重量％以下、Ａｌが０．０１重量％以下、Ｎｂが０．０１重量％以下、Ｖが０．０１重量％以下、Ｚｒが０．０１重量％以下に規制されたことを特徴とする。この鋼材溶接用ＴＩＧ溶接ワイヤは、ワイヤ表面に銅メッキが施されているものであっても、銅メッキが施されていないものであってもよい。
【０００７】
また、本発明に係る鋼材溶接用ＴＩＧ溶接ワイヤは、更に、Ｃｕを含有することができる。このＣｕ含有量は、０．０５乃至０．５０重量％とする。但し、ワイヤ表面に銅メッキが施されている場合は、その銅メッキのＣｕを加えた総量で０．０５乃至０．５０重量％とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本願発明者等は本発明の課題を解決するために、含有成分及びその含有量を種々に変化させたＴＩＧ溶接用ワイヤを使用して鋼材を溶接し、そのワイヤ組成が腐食環境中における溶接金属の腐食特性、開先面の融合不良及び裏波ビード外観に対して及ぼす影響について、鋭意実験研究を重ねた。その結果、開先面における融合不良を防止し、裏波ビード外観を良好にするためには、ワイヤ中のＮｉ含有量を規制することが効果的であることを見い出した。即ち、本発明においては、ワイヤ中にＣｒ及びＭｏを添加することにより、溶接金属の耐食性を確保すると共に、ワイヤ中のＮｉを低減することにより、開先面における融合不良を防止し、裏波ビードの外観を良好にしている。
【０００９】
しかし、ワイヤ中のＮｉを低減するのみでは、開先面の融合不良を防止し、裏波ビードの外観を良好にする効果が不十分である。従って、本発明においては、溶融金属の表面張力を低下させるために、ワイヤ中に適正量のＯ、Ｎ及びＳｅを添加しており、これにより、開先面における融合不良を防止し、裏波ビードの外観を良好にすることができると共に、耐食性が良好である溶接金属を得ることができる。
【００１０】
以下、本発明に係る鋼材溶接用ＴＩＧ溶接ワイヤの組成限定理由について説明する。
【００１１】
Ｃ：０．００５乃至０．０１５重量％
Ｃは溶接金属の強度を高める効果を有する元素である。ワイヤ中のＣ含有量が０．００５重量％未満であると、溶接金属の強度を高める効果を十分に得ることができない。一方、Ｃが０．０１５重量％を超えてワイヤ中に多量に添加されていると、溶接金属の強度が母材に対して過大となって、これにより、溶接金属の靱性が低下する。また、ワイヤ中のＣ含有量が０．０１５重量％を超えると、溶接金属の硬度が上昇するので、溶接割れが発生しやすくなると共に、応力腐食割れ感受性が高くなる。従って、ワイヤ中のＣ含有量は０．００５乃至０．０１５重量％とする。
【００１２】
Ｓｉ：０．３０乃至０．８０重量％
Ｓｉは溶接金属の強度を高める効果を有すると共に、強力な脱酸効果を有する元素である。ワイヤ中のＳｉ含有量が０．３０重量％未満であると、母材に対する溶接金属のなじみ性が低下するので、ビードの形成不良が発生し、融合不良等の溶接欠陥の原因となる。特に、ワイヤ中のＳｉ含有量が０．３０重量％未満で極めて低い場合には、脱酸不良となり、ブローホールが発生する。一方、Ｓｉが０．８０重量％を超えてワイヤ中に多量に添加されていると、溶接金属の強度が母材に対して過大となって、これにより、溶接金属の靱性が低下する。また、ワイヤ中のＳｉ含有量が０．８０重量％を超えると、溶接金属の硬度が上昇するので、溶接割れが発生しやすくなると共に、応力腐食割れ感受性が高くなる。従って、ワイヤ中のＳｉ含有量は０．３０乃至０．８０重量％とする。
【００１３】
Ｍｎ：０．７０乃至１．４０重量％
Ｍｎは固溶強化、変態強化及び結晶粒微細化強化等の作用により、溶接金属の強度及び靱性の双方を向上させる効果を有する。ワイヤ中のＭｎ含有量が０．７０重量％未満であると、その効果を十分に得ることができない。特に、ワイヤ中のＭｎ含有量が０．７０重量％未満で極めて低い場合には、脱酸不足によりブローホールが発生する。一方、ワイヤ中のＭｎ含有量が１．４０重量％を超えると、溶接金属の強度が母材に対して過大となって、これにより、溶接金属の靱性が低下する。また、溶接金属の硬度が上昇するので、溶接割れが発生しやすくなると共に、応力腐食割れ感受性が高くなる。従って、ワイヤ中のＭｎ含有量は０．７０乃至１．４０重量％とする。
【００１４】
Ｓ：０．００５乃至０．０３０重量％
Ｓは溶融金属の表面張力を低下させる効果を有する元素であり、これにより、溶接ビード及び溶接ビード止端部の形状を平坦化することができる。ワイヤ中のＳ含有量が０．００５重量％未満であると、その効果を十分に得ることができない。一方、ワイヤ中のＳ含有量が０．０３０重量％を超えると、溶接割れの原因となる。従って、ワイヤ中のＳ含有量は０．００５乃至０．０３０重量％とする。
【００１５】
Ｃｒ：１．０乃至１．５重量％
Ｃｒは溶接金属を強靭化すると共に、酸化皮膜を形成して溶接金属の耐食性及び高温強度を向上させる効果を有する元素である。ワイヤ中のＣｒ含有量が１．０重量％未満であると、溶接金属の耐食性が低下する。一方、ワイヤ中のＣｒ含有量が１．５重量％を超えると、溶融金属の表面張力が上昇して、開先面の融合不良が発生するので、裏波ビード形状が凹状となると共に、裏波ビードの表面が酸化されて、裏波ビードの外観が不良となる。また、ワイヤ中のＣｒ含有量が１．５重量％を超えると、溶接金属の自硬性が高くなって、耐割れ性が低下する。従って、ワイヤ中のＣｒ含有量は１．０乃至１．５重量％とする。
【００１６】
Ｍｏ：０．３乃至０．７重量％
Ｍｏは溶接金属の焼入れ性を高めて、溶接金属の強度上昇に寄与すると共に、溶接金属の選択腐食を防止する効果を有する成分である。ワイヤ中のＭｏ含有量が０．３重量％未満であると、溶接金属の選択腐食を防止することができない。一方、ワイヤ中のＭｏ含有量が０．７重量％を超えると、溶融金属の表面張力が上昇して、これにより、開先面の融合不良が発生すると共に、裏波ビード形状が凹状となる。また、ワイヤ中のＭｏ含有量が０．７重量％を超えると、溶接金属の硬度が上昇するので、溶接低温割れが発生しやすくなると共に、応力腐食割れ感受性が高くなる。従って、ワイヤ中のＭｏ含有量は０．３乃至０．７重量％とする。
【００１７】
Ｏ：０．００３乃至０．０２０重量％，Ｎ：０．００２乃至０．０２０重量％
Ｏ及びＮは、溶融金属の表面張力を低下させる効果を有する元素である。ワイヤ中のＯ含有量が０．００３未満であるか、又はワイヤ中のＮ含有量が０．００２重量％未満であると、その効果を十分に得ることができない。一方、Ｏ及びＮのいずれか一方又は両方が、０．０２０重量％を超えて過剰にワイヤ中に添加されると、溶接金属の靱性が低下する。従って、ワイヤ中のＯ含有量は０．００３乃至０．０２０重量％、Ｎ含有量は０．００２乃至０．０２０重量％とする。
【００１８】
Ｓｅ：０．００１乃至０．０１０重量％
Ｓｅは溶融金属の表面張力を低下させて、溶融プールの湯流れを活発にする効果を有する元素である。ワイヤ中のＳｅ含有量が０．００１重量％未満であると、その効果を十分に得ることができない。一方、Ｓｅが０．０１０重量％を超えてワイヤ中に過剰に添加されていると、溶接金属の靱性が低下する。従って、ワイヤ中のＳｅ含有量は０．００１乃至０．０１０重量％とする。
【００１９】
本発明においては、上記成分の含有量を規定すると共に、不可避的不純物としてのＰ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｖ及びＺｒの含有量を規制することにより、開先面における融合不良を防止し、裏波ビードの外観を良好にすることができると共に、形成される溶接金属の耐食性が良好となるＴＩＧ溶接ワイヤを得ることができる。以下、これらの不可避的不純物の含有量の規制理由について説明する。
【００２０】
Ｐ：０．０２０重量％以下
ワイヤ中のＰ含有量が０．０２０重量％を超えると、溶接割れの原因となる。従って、ワイヤ中の不可避的不純物としてのＰ含有量は０．０２０重量％以下に規制する。
【００２１】
Ｎｉ：０．０１０重量％以下
Ｎｉは溶接金属の靱性を向上させて強度を高めると共に、耐選択腐食特性を向上させる効果を有する元素であるので、一般的にはＴＩＧ溶接ワイヤの添加成分である。しかし、本発明においては、以下に示す理由によりＮｉ含有量を抑制している。即ち、ワイヤ中のＮｉ含有量が０．０１０重量％を超えると、溶融金属の表面張力が上昇する。そうすると、溶接ビードの形状が凸状となり、開先面とビード止端部とのなじみ性が低下するので、アーク力が弱く溶け込みが浅いＴＩＧ溶接においては、融合不良の原因となる。また、溶融金属の表面張力が上昇することにより、裏波ビード形状が凹状となり、裏波ビードの表面が酸化されるので、裏波ビードの外観が不良となる。従って、ワイヤ中のＮｉ含有量は０．０１０重量％以下に規制する。
【００２２】
Ｔｉ：０．０１重量％以下，Ａｌ：０．０１重量％以下，Ｚｒ：０．０１重量％以下
Ｔｉ、Ａｌ及びＺｒは、いずれも強脱酸剤として作用する元素である。ワイヤ中のＴｉ、Ａｌ及びＺｒのうち、少なくとも１種の元素の含有量が０．０１重量％を超えると、溶融金属の酸素濃度が低下することにより、溶融金属の粘度が上昇して、溶接金属の靱性が低下する。また、裏波ビードの表面が酸化されて、裏波ビードの外観が不良となる。従って、ワイヤ中のＴｉ含有量は０．０１重量％以下、Ａｌ含有量は０．０１重量％以下、Ｚｒ含有量は０．０１重量％以下に規制する。
【００２３】
Ｎｂ：０．０１重量％以下，Ｖ：０．０１重量％以下
Ｎｂ及びＶは強炭化物生成元素である。ワイヤ中のＮｂ及びＶのうち、少なくとも１種の元素の含有量が０．０１重量％を超えると、靱性及び耐割れ性が劣化すると共に、溶融金属の粘度が上昇する。従って、ワイヤ中のＮｂ含有量は０．０１重量％以下、Ｖ含有量は０．０１重量％以下に規制する。
【００２４】
Ｃｕ：０．０５乃至０．５０重量％
Ｃｕは非晶質の皮膜を形成する働きを有し、耐食性を向上させる元素である。従って、ワイヤ中には適正量のＣｕを添加することが好ましいが、ワイヤ中のＣｕ含有量が０．０５重量％未満であると、その添加効果を得ることができない。一方、Ｃｕが０．５０重量％を超えて過剰にワイヤ中に添加されると、溶融金属の表面張力が上昇して、開先面の融合不良が発生すると共に、裏波ビードの外観が不良となり、溶接割れ等も発生する。従って、ワイヤ中には０．０５乃至０．５０重量％のＣｕを含有させることが好ましい。
【００２５】
なお、本発明に係る鋼材溶接用ＴＩＧ溶接ワイヤは、メッキ無しのままでも、防錆性を付与するための銅メッキを施してもよい。ワイヤ表面に防錆のための銅メッキを施す場合には、ワイヤ中のＣｕ含有量と銅メッキのＣｕ量との総量が０．０５乃至０．５０重量％となるように、ワイヤ中のＣｕ量及びメッキ量を調整することが好ましい。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明に係る鋼材溶接用ＴＩＧ溶接ワイヤの実施例についてその比較例と比較して具体的に説明する。先ず、下記表１乃至６に示す組成を有し、ワイヤ径が２．４ｍｍであるＴＩＧ溶接ワイヤを使用して、下記表７に示す組成を有する鋼板の開先部をＴＩＧ溶接することにより、この開先部に溶接金属を形成した。但し、ＴＩＧ溶接時においては、溶接電流を２３０Ａとし、シールドガスとして１００％のＡｒガスを使用した。次に、得られた溶接金属に対して、開先面の融合不良及び裏波ビードの外観を評価すると共に、耐食環境における腐食速度を測定した。
【００２７】
なお、開先面の融合不良については、ＪＩＳＺ３１０４に準拠して、溶接継手部に対して放射線透過試験を実施し、融合不良の有無を確認した。また、裏波ビードの外観は、目視によって評価した。更に、腐食速度は、以下に示す方法により評価した。先ず、溶接金属のみからなる領域から、厚さが１０ｍｍ、幅が２０ｍｍ、長さが１００ｍｍである試験片を作製し、この試験片を３２０＃の研磨紙で研磨した。次に、腐食環境としての人工海水中に試験片を６カ月間浸漬した。次いで、試験片の表面からスケールを除去した後、試験片の腐食減量を測定した。
【００２８】
これらの結果を下記表８及び９に示す。但し、下記表８及び９に示す裏波ビード外観、じん性及び総合評価の評価結果欄においては、◎は優れていることを示し、○は良好であることを示す。また、△はやや劣っていることを示し、×は劣っていることを示す。また、融合不良はＪＩＳＺ３１０４の附属書４に基づいて評価し、きず点数が０点の場合を◎、きず点数が１乃至２点である場合を○、きず点数が３乃至５点である場合を△とし、きず点数が６点以上である場合を×と評価した。
【００２９】
【表１】

【００３０】
【表２】

【００３１】
【表３】

【００３２】
【表４】

【００３３】
【表５】

【００３４】
【表６】

【００３５】
【表７】

【００３６】
【表８】

【００３７】
【表９】

【００３８】
上記表１乃至４に示すように、実施例Ｎｏ．１乃至１０は、ワイヤの化学組成が適切に規制されているので、耐食性が優れた溶接金属を得ることができ、開先面の融合不良の発生を防止することができると共に、裏波ビードの外観も良好であった。特に、実施例Ｎｏ．３乃至７及び９は、ワイヤ中に好ましい範囲内でＣｕが含有されているか、又はワイヤ中にＣｕが含有されていると共に、ワイヤ表面にＣｕメッキが施されており、ワイヤ中のＣｕ含有量とＣｕメッキ量との合計が好ましい範囲内であるので、実施例Ｎｏ．１、２、８及び１０と比較して、耐食性が良好なものとなった。
【００３９】
一方、比較例Ｎｏ．１１及び１７は、ワイヤ中のＮｉ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、開先面の融合不良が発生すると共に、裏波ビードの外観が不良となった。比較例Ｎｏ．１２は、ワイヤ中のＣｒ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、溶接金属の耐食性が低下した。また、ワイヤ中のＳｅ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、溶融金属の表面張力を低下させる効果を十分に得ることができず、開先面の融合不良の発生を防止する効果が不十分になると共に、裏波ビードの外観が若干不良となった。比較例Ｎｏ．１３はワイヤ中のＯ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、溶融金属の表面張力を低下させる効果を得ることができず、開先面の融合不良が発生すると共に、裏波ビードの外観が不良となった。
【００４０】
比較例Ｎｏ．１４はワイヤ中のＭｏ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、溶接金属の耐食性が低下した。また、ワイヤ中のＮ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、溶融金属の表面張力を低下させる効果を十分に得ることができず、開先面の融合不良の発生を防止する効果が不十分になると共に、裏波ビードの外観が若干不良となった。比較例Ｎｏ．１５及び１９はワイヤ中のＣｒ及びＭｏの含有量が本発明範囲の下限未満であるので、溶接金属の耐食性が低下した。比較例Ｎｏ．１６はワイヤ中のＣｒ及びＭｏの含有量が本発明範囲の上限を超えているので、溶融金属の表面張力が上昇して、開先面の融合不良が発生すると共に、裏波ビードの外観が不良となった。
【００４１】
比較例Ｎｏ．１８はワイヤ中のＳｅ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、溶融金属の表面張力を低下させる効果を得ることができず、開先面の融合不良が発生すると共に、裏波ビードの外観が不良となった。比較例Ｎｏ．２０はワイヤ中のＯ及びＮの含有量が本発明範囲の上限を超えているので、溶接金属のじん性が低下した。比較例Ｎｏ．２１はワイヤ中のＳｅ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、溶接金属のじん性が低下した。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、鋼材溶接用ＴＩＧ溶接ワイヤの組成を適切に規定しているので、開先面における融合不良を発生させることなく、裏波ビードの外観が良好であると共に、優れた耐食性を有する溶接金属を得ることができ、特に、耐食性を有する鋼管の全姿勢溶接に好適であるＴＩＧ溶接ワイヤを得ることができる。また、ワイヤ中のＣｕ含有量とワイヤ表面の銅メッキによるＣｕ量とを適切に規定すると、より一層耐食性が優れた溶接金属を得ることができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a TIG welding wire suitable for welding a steel material having corrosion resistance, and in particular, a steel material welding having good welding workability and corrosion resistance of the obtained weld metal and capable of obtaining a back bead having an excellent appearance. The present invention relates to a TIG welding wire for use.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there has been disclosed an anticorrosion method or a welding method capable of preventing corrosion of a formed weld metal when a steel material having corrosion resistance is joined by gas shield arc welding or submerged arc welding (Japanese Patent Laid-Open No. Hei. 79467, JP-A-7-15551). This method is a method of welding a steel material so that a predetermined amount of Cu, Ni, Cr, Mo, and the like are contained in a weld metal formed by welding. Thus, by adjusting the composition of the weld metal, the corrosion resistance in a corrosive environment such as in seawater can be improved.
[0003]
By the way, since TIG welding is often applied to an important welding region of a steel structure, recently, development of a TIG welding wire capable of obtaining a high-quality weld metal having good performance, appearance and shape. Is required.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a steel material is welded using a TIG welding wire having a composition similar to the composition of the weld metal defined in the conventional anticorrosion method or welding method, the surface tension of the molten metal increases and the groove surface is fused. There are problems that defects occur and the appearance of the back bead tends to deteriorate. Thus, a TIG welding wire capable of obtaining a weld metal having a good appearance and shape and a good corrosion resistance has not been developed yet.
[0005]
The present invention has been made in view of such problems, and it is possible to obtain a weld metal having an excellent corrosion resistance while having a good appearance of the back bead without causing poor fusion on the groove surface. It aims at providing the TIG welding wire for steel materials welding which can be performed.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The TIG welding wire for welding steel materials according to the present invention has C: 0.005 to 0.015 wt%, Si: 0.30 to 0.80 wt%, Mn: 0.70 to 1.40 wt%, S: 0.005 to 0.030 wt%, Cr: 1.0 to 1.5 wt%, Mo: 0.3 to 0.7 wt%, O: 0.003 to 0.020 wt%, N: 0.00. 002 to 0.020% by weight, Se: 0.001 to 0.010% by weight, with the balance being Fe and unavoidable impurities, of which P is 0.020% by weight or less, Ni Is 0.010 wt% or less, Ti is 0.01 wt% or less, Al is 0.01 wt% or less, Nb is 0.01 wt% or less, V is 0.01 wt% or less, and Zr is 0.01 wt%. % Or less. This TIG welding wire for steel material welding may be one in which the surface of the wire is copper-plated or not.
[0007]
Moreover, the TIG welding wire for steel material welding which concerns on this invention can contain Cu further. The Cu content is 0.05 to 0.50% by weight. However, when copper plating is applied to the surface of the wire, the total amount including Cu of the copper plating is 0.05 to 0.50% by weight.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In order to solve the problems of the present invention, the inventors of the present application welded steel materials using TIG welding wires having various contents and contents changed, and the wire composition is a weld metal in a corrosive environment. Intensive experimental research was conducted on the corrosion characteristics, the poor fusion of the groove surface and the influence on the appearance of the back bead. As a result, it has been found that it is effective to regulate the Ni content in the wire in order to prevent poor fusion on the groove surface and improve the appearance of the back bead. That is, in the present invention, by adding Cr and Mo to the wire, the corrosion resistance of the weld metal is ensured, and Ni in the wire is reduced to prevent poor fusion on the groove surface. The bead has a good appearance.
[0009]
However, merely reducing Ni in the wire is insufficient in preventing the fusion failure of the groove surface and improving the appearance of the back bead. Therefore, in the present invention, in order to reduce the surface tension of the molten metal, appropriate amounts of O, N, and Se are added to the wire, thereby preventing poor fusion on the groove surface, The appearance of the bead can be improved, and a weld metal having good corrosion resistance can be obtained.
[0010]
Hereinafter, the reasons for limiting the composition of the TIG welding wire for steel welding according to the present invention will be described.
[0011]
C: 0.005 to 0.015% by weight
C is an element having an effect of increasing the strength of the weld metal. If the C content in the wire is less than 0.005% by weight, the effect of increasing the strength of the weld metal cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if C exceeds 0.015% by weight and is added in a large amount in the wire, the strength of the weld metal becomes excessive with respect to the base metal, and the toughness of the weld metal is thereby lowered. On the other hand, if the C content in the wire exceeds 0.015% by weight, the hardness of the weld metal increases, so that weld cracking is likely to occur and stress corrosion cracking sensitivity is increased. Therefore, the C content in the wire is 0.005 to 0.015% by weight.
[0012]
Si: 0.30 to 0.80% by weight
Si is an element having an effect of increasing the strength of the weld metal and a strong deoxidizing effect. When the Si content in the wire is less than 0.30% by weight, the conformability of the weld metal to the base material is lowered, so that a bead formation failure occurs, which causes a welding defect such as a fusion failure. In particular, when the Si content in the wire is less than 0.30% by weight, the deoxidation is poor and blowholes are generated. On the other hand, if Si exceeds 0.80% by weight and is added in a large amount in the wire, the strength of the weld metal is excessive with respect to the base material, and the toughness of the weld metal is thereby reduced. On the other hand, when the Si content in the wire exceeds 0.80% by weight, the hardness of the weld metal increases, so that weld cracking is likely to occur and stress corrosion cracking sensitivity is increased. Therefore, the Si content in the wire is 0.30 to 0.80% by weight.
[0013]
Mn: 0.70 to 1.40% by weight
Mn has the effect of improving both the strength and toughness of the weld metal by the action of solid solution strengthening, transformation strengthening, and grain refinement strengthening. The effect cannot fully be acquired as Mn content in a wire is less than 0.70 weight%. In particular, when the Mn content in the wire is less than 0.70% by weight and is extremely low, blow holes are generated due to insufficient deoxidation. On the other hand, if the Mn content in the wire exceeds 1.40% by weight, the strength of the weld metal becomes excessive with respect to the base material, and thereby the toughness of the weld metal is lowered. Further, since the hardness of the weld metal is increased, weld cracks are likely to occur, and stress corrosion cracking sensitivity is increased. Therefore, the Mn content in the wire is 0.70 to 1.40% by weight.
[0014]
S: 0.005 to 0.030% by weight
S is an element having an effect of reducing the surface tension of the molten metal, and thereby the shape of the weld bead and the weld bead toe can be flattened. If the S content in the wire is less than 0.005% by weight, the effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the S content in the wire exceeds 0.030% by weight, it causes weld cracking. Therefore, the S content in the wire is 0.005 to 0.030% by weight.
[0015]
Cr: 1.0 to 1.5% by weight
Cr is an element that has the effect of strengthening the weld metal and forming an oxide film to improve the corrosion resistance and high-temperature strength of the weld metal. When the Cr content in the wire is less than 1.0% by weight, the corrosion resistance of the weld metal is lowered. On the other hand, if the Cr content in the wire exceeds 1.5% by weight, the surface tension of the molten metal rises, resulting in poor fusion of the groove surface. The surface of the wave bead is oxidized, and the appearance of the back bead becomes poor. On the other hand, if the Cr content in the wire exceeds 1.5% by weight, the self-hardness of the weld metal becomes high and the crack resistance is lowered. Therefore, the Cr content in the wire is 1.0 to 1.5% by weight.
[0016]
Mo: 0.3 to 0.7% by weight
Mo is a component that increases the hardenability of the weld metal, contributes to an increase in the strength of the weld metal, and has an effect of preventing selective corrosion of the weld metal. If the Mo content in the wire is less than 0.3% by weight, the selective corrosion of the weld metal cannot be prevented. On the other hand, when the Mo content in the wire exceeds 0.7% by weight, the surface tension of the molten metal increases, thereby causing poor fusion of the groove surfaces and the backside bead shape becomes concave. . On the other hand, if the Mo content in the wire exceeds 0.7% by weight, the hardness of the weld metal increases, so that welding cold cracking is likely to occur and stress corrosion cracking sensitivity is increased. Therefore, the Mo content in the wire is 0.3 to 0.7% by weight.
[0017]
O: 0.003 to 0.020 wt%, N: 0.002 to 0.020 wt%
O and N are elements having an effect of reducing the surface tension of the molten metal. If the O content in the wire is less than 0.003 or the N content in the wire is less than 0.002% by weight, the effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if one or both of O and N exceeds 0.020% by weight and is added to the wire excessively, the toughness of the weld metal decreases. Therefore, the O content in the wire is 0.003 to 0.020 wt%, and the N content is 0.002 to 0.020 wt%.
[0018]
Se: 0.001 to 0.010% by weight
Se is an element having an effect of reducing the surface tension of the molten metal and activating the molten metal flow in the molten pool. The effect cannot fully be acquired as Se content in a wire is less than 0.001 weight%. On the other hand, if Se exceeds 0.010% by weight and is excessively added to the wire, the toughness of the weld metal decreases. Therefore, the Se content in the wire is set to 0.001 to 0.010% by weight.
[0019]
In the present invention, the content of the above components is specified, and the content of P, Ni, Ti, Al, Nb, V, and Zr as inevitable impurities is regulated to prevent poor fusion on the groove surface. In addition, it is possible to obtain a TIG welding wire in which the appearance of the back bead can be improved and the corrosion resistance of the formed weld metal is improved. Hereinafter, the reasons for regulating the contents of these inevitable impurities will be described.
[0020]
P: 0.020% by weight or less If the P content in the wire exceeds 0.020% by weight, it causes weld cracking. Therefore, the P content as an inevitable impurity in the wire is regulated to 0.020% by weight or less.
[0021]
Ni: 0.010 wt% or less Ni is an element that has the effect of improving the toughness of the weld metal to increase the strength and improving the selective corrosion resistance, and is generally an additive component of the TIG welding wire. . However, in the present invention, the Ni content is suppressed for the following reasons. That is, when the Ni content in the wire exceeds 0.010% by weight, the surface tension of the molten metal increases. As a result, the shape of the weld bead becomes convex, and the conformability between the groove surface and the bead toe is lowered, which causes poor fusion in TIG welding where the arc force is weak and the penetration is shallow. Moreover, since the surface bead shape becomes concave due to the increase in the surface tension of the molten metal and the surface of the back bead is oxidized, the appearance of the back bead becomes poor. Therefore, the Ni content in the wire is restricted to 0.010% by weight or less.
[0022]
Ti: 0.01% by weight or less, Al: 0.01% by weight or less, Zr: 0.01% by weight or less Ti, Al and Zr are all elements that act as a strong deoxidizer. When the content of at least one element out of Ti, Al and Zr in the wire exceeds 0.01% by weight, the oxygen concentration of the molten metal is decreased, and the viscosity of the molten metal is increased. Metal toughness decreases. Further, the surface of the back bead is oxidized, and the appearance of the back bead becomes poor. Therefore, the Ti content in the wire is regulated to 0.01% by weight or less, the Al content to 0.01% by weight or less, and the Zr content to 0.01% by weight or less.
[0023]
Nb: 0.01% by weight or less, V: 0.01% by weight or less Nb and V are strong carbide forming elements. When the content of at least one element out of Nb and V in the wire exceeds 0.01% by weight, toughness and crack resistance deteriorate, and the viscosity of the molten metal increases. Therefore, the Nb content in the wire is regulated to 0.01% by weight or less, and the V content is regulated to 0.01% by weight or less.
[0024]
Cu: 0.05 to 0.50% by weight
Cu is an element that functions to form an amorphous film and improves corrosion resistance. Therefore, it is preferable to add an appropriate amount of Cu to the wire, but if the Cu content in the wire is less than 0.05% by weight, the addition effect cannot be obtained. On the other hand, if Cu is added to the wire in excess of 0.50% by weight, the surface tension of the molten metal rises, resulting in poor fusion of the groove surface, and the appearance of the back bead is poor. As a result, weld cracks and the like also occur. Therefore, it is preferable to contain 0.05 to 0.50 wt% Cu in the wire.
[0025]
In addition, the TIG welding wire for steel material welding which concerns on this invention may give copper plating for providing rust prevention property even if there is no plating. When copper plating for rust prevention is applied to the wire surface, Cu in the wire is adjusted so that the total amount of Cu content in the wire and Cu in the copper plating is 0.05 to 0.50% by weight. It is preferable to adjust the amount and the plating amount.
[0026]
【Example】
Hereinafter, the Example of the TIG welding wire for steel materials which concerns on this invention is described concretely compared with the comparative example. First, by using a TIG welding wire having a composition shown in Tables 1 to 6 below and a wire diameter of 2.4 mm, TIG welding is performed on the groove portion of the steel sheet having the composition shown in Table 7 below. A weld metal was formed on the groove. However, during TIG welding, the welding current was 230 A, and 100% Ar gas was used as the shielding gas. Next, with respect to the obtained weld metal, the fusion failure of the groove surface and the appearance of the back bead were evaluated, and the corrosion rate in a corrosion resistant environment was measured.
[0027]
In addition, about the fusion defect of a groove surface, the radiation transmission test was implemented with respect to the welded joint part based on JISZ3104, and the presence or absence of the fusion defect was confirmed. Further, the appearance of the back bead was evaluated visually. Furthermore, the corrosion rate was evaluated by the method shown below. First, a test piece having a thickness of 10 mm, a width of 20 mm, and a length of 100 mm was prepared from an area consisting of only the weld metal, and this test piece was polished with 320 # abrasive paper. Next, the test piece was immersed in artificial seawater as a corrosive environment for 6 months. Next, after removing the scale from the surface of the test piece, the corrosion weight loss of the test piece was measured.
[0028]
These results are shown in Tables 8 and 9 below. However, in the evaluation result columns of the backside bead appearance, toughness, and comprehensive evaluation shown in Tables 8 and 9 below, “◎” indicates excellent and “◯” indicates good. Moreover, (triangle | delta) shows that it is somewhat inferior, and x shows that it is inferior. Also, poor fusion is evaluated based on Annex 4 of JIS Z3104. ◎ if the score is 0, ○, if the score is 1 or 2, ○, if the score is 3 or 5 Was evaluated as “x” when the score was 6 or more.
[0029]
[Table 1]

[0030]
[Table 2]

[0031]
[Table 3]

[0032]
[Table 4]

[0033]
[Table 5]

[0034]
[Table 6]

[0035]
[Table 7]

[0036]
[Table 8]

[0037]
[Table 9]

[0038]
As shown in Tables 1 to 4 above, Example No. In Nos. 1 to 10, since the chemical composition of the wire is appropriately regulated, it is possible to obtain a weld metal having excellent corrosion resistance, prevent occurrence of poor fusion of the groove surface, and Appearance was also good. In particular, Example No. Nos. 3 to 7 and 9 contain Cu within a preferable range in the wire, or Cu is contained in the wire and the surface of the wire is plated with Cu, and the Cu content in the wire And the amount of Cu plating are within the preferred range, so Compared with 1, 2, 8 and 10, the corrosion resistance was good.
[0039]
On the other hand, Comparative Example No. In Nos. 11 and 17, since the Ni content in the wire exceeded the upper limit of the range of the present invention, the groove surface was poorly fused, and the appearance of the back bead was poor. Comparative Example No. No. 12, since the Cr content in the wire was less than the lower limit of the range of the present invention, the corrosion resistance of the weld metal was lowered. Further, since the Se content in the wire is less than the lower limit of the range of the present invention, the effect of reducing the surface tension of the molten metal cannot be sufficiently obtained, and the effect of preventing the occurrence of poor fusion on the groove surface is achieved. As it became insufficient, the appearance of the back bead became slightly poor. Comparative Example No. No. 13 has an O content in the wire that is less than the lower limit of the range of the present invention, so that the effect of lowering the surface tension of the molten metal cannot be obtained, resulting in poor fusion of the groove surface, Appearance was poor.
[0040]
Comparative Example No. In No. 14, the Mo content in the wire was less than the lower limit of the range of the present invention, so the corrosion resistance of the weld metal was lowered. Moreover, since the N content in the wire is less than the lower limit of the range of the present invention, the effect of reducing the surface tension of the molten metal cannot be sufficiently obtained, and the effect of preventing the occurrence of poor fusion on the groove surface is achieved. As it became insufficient, the appearance of the back bead became slightly poor. Comparative Example No. In Nos. 15 and 19, the content of Cr and Mo in the wire is less than the lower limit of the range of the present invention, so that the corrosion resistance of the weld metal is lowered. Comparative Example No. In No. 16, the Cr and Mo contents in the wire exceed the upper limit of the range of the present invention, so that the surface tension of the molten metal is increased, resulting in poor fusion of the groove surface and the appearance of the back bead. It became defective.
[0041]
Comparative Example No. No. 18, since the Se content in the wire is less than the lower limit of the range of the present invention, the effect of lowering the surface tension of the molten metal cannot be obtained, resulting in poor fusion of the groove surface, Appearance was poor. Comparative Example No. In No. 20, since the contents of O and N in the wire exceeded the upper limit of the range of the present invention, the toughness of the weld metal was lowered. Comparative Example No. In No. 21, since the Se content in the wire exceeded the upper limit of the range of the present invention, the toughness of the weld metal was lowered.
[0042]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, since the composition of the TIG welding wire for steel material welding is appropriately specified, the appearance of the back bead is good without causing poor fusion on the groove surface. In addition, a weld metal having excellent corrosion resistance can be obtained, and in particular, a TIG welding wire suitable for all-position welding of a steel pipe having corrosion resistance can be obtained. Moreover, if the Cu content in the wire and the Cu amount by copper plating on the wire surface are appropriately defined, a weld metal with even more excellent corrosion resistance can be obtained.

Claims

C: 0.005 to 0.015 wt%, Si: 0.30 to 0.80 wt%, Mn: 0.70 to 1.40 wt%, S: 0.005 to 0.030 wt%, Cr: 1.0 to 1.5 wt%, Mo: 0.3 to 0.7 wt%, O: 0.003 to 0.020 wt%, N: 0.002 to 0.020 wt%, Se: 0.0. 001 to 0.010% by weight, with the balance being Fe and inevitable impurities. Among the inevitable impurities, P is 0.020% by weight or less, Ni is 0.010% by weight or less, and Ti is 0.00. Steel material characterized by being regulated to be 01% by weight or less, Al 0.01% by weight or less, Nb 0.01% by weight or less, V 0.01% by weight or less, and Zr 0.01% by weight or less. TIG welding wire for welding.

Furthermore, it contains Cu, and the surface is plated with copper, and the Cu in the wire and the Cu on the surface of the wire are 0.05 to 0.50 wt% in total per total weight of the wire. The TIG welding wire for steel material welding according to claim 1.

The TIG welding wire for steel material welding according to claim 1, further comprising Cu: 0.05 to 0.50 wt%, wherein the surface is not plated with copper.