JP4767592B2 - Submerged arc welding method for refractory structural steel - Google Patents

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Description

本発明は、建築や橋梁等の各種構造物に用いる耐火性に優れた鋼板(以下耐火鋼、または、耐火構造用鋼)のサブマージアーク溶接方法に関するもので、特に、溶接金属の700〜800℃での耐力、伸び(耐高温脆化特性)、低温靭性に優れた耐火鋼のサブマージアーク溶接方法に関するものである。   The present invention relates to a submerged arc welding method for a steel plate (hereinafter referred to as refractory steel or refractory structural steel) having excellent fire resistance used in various structures such as buildings and bridges, and in particular, 700 to 800 ° C. of a weld metal. The present invention relates to a submerged arc welding method for refractory steel having excellent proof stress, elongation (high temperature embrittlement resistance) and low temperature toughness.

例えば、建築物には火災時の安全性を確保するために、火災時における鋼材表面温度が350℃以下で使用するように耐火基準が定められており、ロックウールなどの耐火被覆が必要となる。しかし、耐火被覆施工費用は高額であり、工程も余分にかかること、さらには景観上からも、耐火被覆を完全に省略したいという要求は非常に高まっている。
昭和62年の防耐火総プロの成果を受けて(38条認定により)、性能型の設計が可能となった結果、鋼材の高温強度と建物に実際に加わっている荷重とによってどの程度の耐火被覆が必要かを決定できるようになり、場合によっては無耐火被覆で鋼材を使用することも可能となった。
こうした状況から、600℃での高温降伏強度が常温時の2/3以上となる鋼材、すなわち600℃耐火鋼が開発された。また、直近においては、700℃あるいはさらに800℃での高温降伏強度を保証する700℃耐火鋼、800℃耐火鋼に関する技術も開示されつつある。
For example, in order to ensure safety in the event of a fire, fire resistance standards have been established so that the steel surface temperature during a fire is 350 ° C or lower, and fireproof coating such as rock wool is required. . However, there is a growing demand for fireproof coating to be completely omitted from the viewpoint that the construction cost of fireproof coating is expensive, extra steps are required, and the landscape is also required.
As a result of the achievement of the fire prevention and fire prevention professionals in 1987 (according to Article 38 certification), it became possible to design a performance type. As a result, how much fire resistance depends on the high temperature strength of the steel and the load actually applied to the building. It became possible to determine whether a coating was necessary, and in some cases, it was possible to use steel with a non-fireproof coating.
Under these circumstances, a steel material having a high-temperature yield strength at 600 ° C. of 2/3 or more at normal temperature, that is, a 600 ° C. refractory steel was developed. In addition, recently, techniques relating to 700 ° C. refractory steel and 800 ° C. refractory steel that guarantee high-temperature yield strength at 700 ° C. or even 800 ° C. are being disclosed.

上述の如き耐火鋼を用いた構造物においても、溶接構造が主であり、各々の耐火強度に応じて溶接金属においても同等以上の特性を有する溶接継手が必要であり、そのための溶接材料、溶接方法が必要となる。
例えば、600℃耐火においては以下に記載の特許文献1に示すようなサブマージアーク溶接方法が開示され、800℃耐火においても以下に記載の特許文献2に示すようなサブマージアーク溶接方法が開示されている。これらいずれの技術によっても溶接金属中にMo、Nb、VやCrを含有させて、高温特性を高めている。
特開平9−225682号公報 特開2003−311477号公報
Even in the structure using refractory steel as described above, a welded structure is mainly used, and a welded joint having a property equal to or higher than that of a weld metal is required according to each refractory strength. A method is needed.
For example, a submerged arc welding method as shown in Patent Document 1 described below is disclosed for 600 ° C. fire resistance, and a submerged arc welding method as shown in Patent Document 2 described below is also disclosed for 800 ° C. fire resistance. Yes. With any of these techniques, Mo, Nb, V and Cr are contained in the weld metal to enhance the high temperature characteristics.
JP-A-9-225682 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-311477

しかしながら、上述の特許文献に記載された技術を用いても、特により厳しい高温特性を要求される700〜800℃耐火用途に対しては、その分、高温特性を確保するための合金元素を多量に含有させる必要があり、そのため、靭性の確保に問題があった。また、Mo、Nb、V等の焼入性を高め、析出強化により強度を高める元素を溶接金属中に多量に含有させると、700℃前後において、粒界が脆化して延性が極端に低下する高温脆化あるいは再熱脆化の問題も生じ、構造物用に十分な安全性を有する溶接継手を作製するための溶接方法としては課題があった。
本発明は、上記の従来技術の問題点に鑑みて、800℃までの耐火性に優れた耐火構造用鋼に使用するサブマージアーク溶接方法に関し、高温強度だけでなく、靭性や耐高温脆化特性にも優れた溶接金属を得ることが可能なサブマージアーク溶接方法を提供することを課題とするものである。
However, even with the techniques described in the above-mentioned patent documents, particularly for 700 to 800 ° C. refractory applications that require more severe high temperature characteristics, a large amount of alloy elements are required to ensure high temperature characteristics. Therefore, there was a problem in securing toughness. In addition, when a large amount of elements such as Mo, Nb, and V that increase the hardenability and increase the strength by precipitation strengthening are contained in the weld metal, the grain boundary becomes brittle and the ductility is extremely lowered at around 700 ° C. The problem of high temperature embrittlement or reheat embrittlement also occurred, and there was a problem as a welding method for producing a welded joint having sufficient safety for a structure.
The present invention relates to a submerged arc welding method used for a fireproof structural steel excellent in fire resistance up to 800 ° C. in view of the above-mentioned problems of the prior art, and not only high temperature strength but also toughness and high temperature embrittlement resistance. It is another object of the present invention to provide a submerged arc welding method capable of obtaining an excellent weld metal.

本発明は上記目的を達成するものであって、その要旨とするところは次の通りである。
(1)本発明は、耐火構造用鋼をサブマージアーク溶接するにおいて、溶接ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有し、かつ、フラックス中の酸化物および弗化物として存在するものを除いた各成分の含有量の合計量が、Feおよび不可避不純物以外は質量%で、C:0.01〜0.15%、Si:0.1〜2%、Mn:0.2〜5%、Mo:0.1〜2%、Nb:0.023〜0.5%、Al:0.002〜7%、Ti:0.01〜5%、Cr:0.01%未満、である溶接ワイヤおよびフラックスを組み合わせて用いることを特徴とする。
(2)本発明は、先に記載のフラックス中の酸化物および弗化物として存在するものを除いた溶接ワイヤとフラックス中の合計量として、質量%で、Cu:0.01〜3%、Ni:0.01〜6%、W:0.05〜3%、V:0.002〜0.5%、Ta:0.002〜0.5%、B:0.0002〜0.005%の1種または2種以上を含むことを特徴とする。
(3)本発明は、先に記載のフラックス中の酸化物および弗化物として存在するものを除いた溶接ワイヤとフラックス中の合計量として、質量%で、Ca:0.0002〜0.1%、Mg:0.0002〜0.1%、REM:0.0002〜0.1%、の1種または2種以上を含むことを特徴とする。
The present invention achieves the above object, and the gist thereof is as follows.
(1) In the present invention, when submerged arc welding is performed on a refractory structural steel, each of them is contained in either or both of a welding wire and a flux and excluding those present as oxides and fluorides in the flux The total content of the components is mass% except for Fe and inevitable impurities , C: 0.01 to 0.15%, Si: 0.1 to 2%, Mn: 0.2 to 5%, Mo: Welding wire and flux that are 0.1 to 2%, Nb: 0.023 to 0.5%, Al: 0.002 to 7%, Ti: 0.01 to 5%, Cr: less than 0.01% Are used in combination.
(2) In the present invention, the total amount of the welding wire and the flux excluding the oxides and fluorides existing in the flux described above is expressed by mass%, Cu: 0.01 to 3%, Ni : 0.01-6%, W: 0.05-3%, V: 0.002-0.5%, Ta: 0.002-0.5%, B: 0.0002-0.005% 1 type or 2 types or more are included.
(3) In the present invention, the total amount of the welding wire and the flux excluding the oxides and fluorides existing in the flux described above is expressed by mass%, Ca: 0.0002 to 0.1%. , Mg: 0.0002 to 0.1%, REM: 0.0002 to 0.1%, or one or more thereof.

(4)本発明は、前記耐火構造用鋼として、800℃における高温降伏強度が常温降伏強度に対する下限比0.4以上のものに適用することを特徴とする。
(5)本発明は、前記耐火構造用鋼として、800℃における降伏強さ70MPa以上のものに適用することを特徴とする。
(6)本発明は、前記耐火構造用鋼として、0℃でのシャルピー吸収エネルギーが100J以上を有するものに適用することを特徴とする。
(4) The present invention is characterized in that the fireproof structural steel is applied to a steel having a high temperature yield strength at 800 ° C. of 0.4 or more as a lower limit ratio to a room temperature yield strength.
(5) The present invention is characterized by being applied to a steel having a yield strength of 70 MPa or more at 800 ° C. as the fireproof structural steel.
(6) The present invention is characterized in that the fireproof structural steel is applied to a steel having Charpy absorbed energy at 0 ° C. of 100 J or more.

本発明によれば、800℃までの耐火性に優れた耐火構造用鋼に使用するサブマージアーク溶接方法に関し、高温強度だけでなく、靭性や耐高温脆化特性にも優れた溶接金属を得ることが可能なサブマージアーク溶接方法を提供することが可能となり、産業上の効果は極めて大きい。   According to the present invention, it relates to a submerged arc welding method used for a refractory structural steel excellent in fire resistance up to 800 ° C., and obtains a weld metal excellent not only in high temperature strength but also in toughness and high temperature embrittlement resistance. Therefore, it is possible to provide a submerged arc welding method that can be applied, and the industrial effect is extremely large.

以下に本発明について最良の形態に基づいて詳細に説明する。
建築鋼構造物の耐火設計では、火災継続時間内で高い高温強度を維持すれば良く、従来のボイラなど圧力容器用の耐熱鋼のように500〜600℃程度の高温、高圧環境下で長時間使用する際の高温強度を考慮する必要はなく、比較的短時間の高温での降伏強度が維持できればよい。例えば、800℃で保持時間が30分程度の短時間での高温降伏強度が確保できれば800℃耐火鋼として十分利用できる。
従来の耐火鋼では、高温時の降伏強度が常温時の2/3以上となるように性能を定めていたが、鉄骨構造物の実設計範囲が常温降伏強度下限の0.2〜0.4倍であることを勘案し、常温降伏強度下限比0.4以上であれば使用できるとの考えに基づき、800℃高温強度の目安としては常温降伏強度に対する下限比が0.4以上と考えることができる。即ち、800℃降伏強さの目標値は400MPa鋼で94MPa、490MPaで130MPaである。
The present invention will be described in detail below based on the best mode.
In fireproof design of building steel structures, it is only necessary to maintain high high-temperature strength within the duration of the fire, and for a long time in a high-temperature environment at a high temperature of about 500-600 ° C like heat-resistant steel for pressure vessels such as conventional boilers. There is no need to consider the high-temperature strength at the time of use, as long as the yield strength at a high temperature for a relatively short time can be maintained. For example, if high temperature yield strength can be secured in a short time of about 30 minutes at 800 ° C., it can be sufficiently used as 800 ° C. refractory steel.
In the conventional refractory steel, the performance is determined so that the yield strength at high temperature is 2/3 or more at normal temperature, but the actual design range of the steel structure is 0.2 to 0.4, which is the lower limit of normal temperature yield strength. Based on the idea that it can be used if the room temperature yield strength lower limit ratio is 0.4 or more, the lower limit ratio to room temperature yield strength should be 0.4 or more as a guideline for 800 ° C high temperature strength. Can do. That is, the target value of 800 ° C. yield strength is 94 MPa for 400 MPa steel and 130 MPa for 490 MPa.

一方、建築構造物における鉄骨柱製作時の溶接部は作用応力が小さい位置に設けられるため、その溶接部の800℃降伏強さの目標値は、母材の800℃降伏強さの目標の1/2、すなわち490MPa鋼として使用することを仮定しても、800℃の降伏強さの目標で70MPaが得られれば十分であることを発明者らは確認している。また、同様の根拠により700℃の降伏強さ目標は220MPa程度となる。
そこで、本願発明者らは、800℃までの高温耐火構造用鋼用の溶接材料として、700℃及び800℃の降伏強さが各々220MPa、70MPa以上で、かつ、靭性に関しては、安全性をより重視して、0℃でのシャルピー吸収エネルギーが100J以上を有し、さらに、高温にさらされたときに負荷応力や溶接残留応力による高温脆化割れを生じない程度の耐高温脆化性を有する溶接金属が得られるサブマージアーク溶接材料、溶接方法について検討した。
On the other hand, since the welded part at the time of manufacturing the steel column in the building structure is provided at a position where the acting stress is small, the target value of the 800 ° C yield strength of the welded part is one of the target 800 ° C yield strength of the base material. The inventors have confirmed that it is sufficient to obtain 70 MPa with a yield strength target of 800 ° C. even if it is assumed to be used as / 2, that is, 490 MPa steel. For the same reason, the yield strength target at 700 ° C. is about 220 MPa.
Therefore, the inventors of the present invention, as a welding material for high-temperature refractory structural steel up to 800 ° C., have yield strengths of 700 MPa and 800 ° C. of 220 MPa and 70 MPa, respectively, and with regard to toughness, safety is further improved. Emphasizing, Charpy absorbed energy at 0 ° C is 100 J or more, and has high temperature embrittlement resistance that does not cause high temperature embrittlement cracking due to load stress or welding residual stress when exposed to high temperature. We investigated the submerged arc welding materials and welding methods from which weld metals can be obtained.

その結果、耐火特性に対しては、溶接金属中にMo、Nbを含有することが必須であり、更にW、V、Taの添加も有効であるが、一般的に高温強度やクリープ強度向上に有効であると考えられているCrは、700℃以上の耐火特性にに対してはほとんど効果がなく、その一方で、靭性に対して悪影響が他の強化元素よりも著しく大きいため、700℃以上の耐火用と考えた場合にはCrは不純物元素とみなされ、高温強度と靭性を両立させるためには実質的にCrを含有させないことが好ましいことを本願発明者は新たに知見した。
また、本願発明者は、高温強度を保ちつつ、0℃でのシャルピー吸収エネルギーが100J以上となるような高い靭性を達成するためには合金組成の適正組み合わせとともに溶接金属中にTiを含有させることが必須であることも見いだした。
以上の如く新しく見い出した知見に基づいて、本発明者らは、耐火構造用鋼のサブマージアーク溶接方法において、フラックス中の酸化物および弗化物として存在するものを除いた、溶接ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方の合計の含有量の元素含有量を限定することで、前記課題を解決できることを見いだし、本発明に至った。
As a result, for fire resistance, it is essential to contain Mo and Nb in the weld metal, and addition of W, V, and Ta is also effective, but generally improves high-temperature strength and creep strength. Cr, which is considered to be effective, has almost no effect on the fire resistance at 700 ° C. or higher, while the adverse effect on toughness is remarkably larger than other strengthening elements. The present inventor newly found out that Cr is regarded as an impurity element when considered for fireproofing, and that it is preferable not to substantially contain Cr in order to achieve both high-temperature strength and toughness.
Moreover, in order to achieve high toughness such that the Charpy absorbed energy at 0 ° C. is 100 J or more while the high temperature strength is maintained, the inventor of the present application includes Ti in the weld metal together with an appropriate combination of alloy compositions. I also found that is essential.
Based on the knowledge newly found out as described above, the present inventors, in the submerged arc welding method for a refractory structural steel, have any of welding wires and fluxes except those existing as oxides and fluorides in the flux. It was found that the above problems can be solved by limiting the element content of the total content of either or both, and the present invention has been achieved.

即ち本願発明は、耐火構造用鋼をサブマージアーク溶接するにおいて、溶接ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有し、かつ、フラックス中の酸化物および弗化物として存在するものを除いた各成分の含有量の合計量が、質量%で、C:0.01〜0.15%、Si:0.1〜2%、Mn:0.2〜5%、Mo:0.1〜2%、Nb:0.005〜0.5%、Al:0.002〜7%、Ti:0.01〜5%、であり、かつ、Crを0.01%未満とした溶接ワイヤおよびフラックスを組み合わせて用いることを特徴とする耐火構造用鋼のサブマージアーク溶接方法に関するものである。
また本願発明は、先の組成に加え、必要に応じて、Cu:0.01〜3%、Ni:0.01〜6%、W:0.05〜3%、V:0.002〜0.5%、Ta:0.002〜0.5%、B:0.0002〜0.005%、の1種または2種以上を含むことも可能であり、更に必要に応じて、Ca:0.0002〜0.1%、Mg:0.0002〜0.1%、REM:0.0002〜0.1%、の1種または2種以上を含む組成とした溶接ワイヤおよびフラックスを組み合わせて用いることを特徴とする耐火構造用鋼のサブマージアーク溶接方法に関するものである。
That is, the present invention relates to submerged arc welding of a refractory structural steel, which is contained in either or both of a welding wire and a flux, and each component except those present as oxides and fluorides in the flux. The total content is mass%, C: 0.01 to 0.15%, Si: 0.1 to 2%, Mn: 0.2 to 5%, Mo: 0.1 to 2%, Nb : 0.005 to 0.5%, Al: 0.002 to 7%, Ti: 0.01 to 5%, and a combination of a welding wire and a flux with Cr less than 0.01% are used. The present invention relates to a submerged arc welding method for refractory structural steel.
In addition to the above composition, the present invention includes Cu: 0.01 to 3%, Ni: 0.01 to 6%, W: 0.05 to 3%, V: 0.002 to 0 as necessary. 0.5%, Ta: 0.002-0.5%, B: 0.0002-0.005%, or two or more of them may be included, and if necessary, Ca: 0 A welding wire and a flux having a composition containing one or more of 0002 to 0.1%, Mg: 0.0002 to 0.1%, and REM: 0.0002 to 0.1% are used in combination. The present invention relates to a submerged arc welding method for refractory structural steel.

以下に、個々の元素の溶接ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方の合計含有量の限定理由をさらに詳細に説明する。なお、以下の成分含有量は、フラックス中に含有する酸化物および弗化物として存在する成分を除いたものに対する質量%である。
Cは、溶接金属の常温での強度を得るためにワイヤとフラックス中に合わせて0.01%が必要であるが、0.15%を超えると靭性が低下するため、ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量で0.01%以上、0.15%以下に限定する。
Siは、溶接金属中の酸素量を低下させて靭性を改善するのでワイヤとフラックス中に合わせて0.1%以上の添加が必要である。しかし、2%を超えると常温強度が高くなりすぎ、溶接金属靭性も低下させるので、ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量で0.1%以上、2%以下に限定する。
Mnは、Siと同様に溶接金属の酸素量を低減させ、靭性を改善する効果を有するため、0.3%は必要であるが、過剰に含有させるとAc1変態温度を低くするために800℃高温強度には有害となるため、5.3%以下に限定する。従って、Mn含有量を、ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量で0.3〜5%とする。
The reason for limiting the total content of either or both of the welding wire and flux of each element will be described in more detail below. In addition, the following component content is the mass% with respect to what remove | excluded the oxide which contains in a flux, and the component which exists as a fluoride.
C requires 0.01% in the wire and flux in order to obtain the strength of the weld metal at room temperature, but if it exceeds 0.15%, the toughness decreases, so either the wire or the flux The total amount contained in one or both is limited to 0.01% or more and 0.15% or less.
Since Si reduces the oxygen content in the weld metal and improves toughness, it is necessary to add 0.1% or more in combination with the wire and the flux. However, if it exceeds 2%, the normal temperature strength becomes too high and the weld metal toughness is also lowered, so the total amount contained in either or both of the wire and the flux is limited to 0.1% or more and 2% or less.
Mn has the effect of reducing the oxygen content of the weld metal and improving toughness in the same way as Si, so 0.3% is necessary. However, if excessively contained, Mn is 800 ° C. in order to lower the Ac1 transformation temperature. Since it is harmful to high-temperature strength, it is limited to 5.3% or less. Therefore, the Mn content is set to 0.3 to 5% in the total amount contained in one or both of the wire and the flux.

Moは、固溶状態および析出状態で溶接金属の高温強度を高める基本元素であり、本発明溶接のワイヤとフラックスの組み合わせにおいては必須元素である。800℃までの高温強度を確実に高めるためには、ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量で0.2%以上必要であるが、2%を超えて含有させると常温強度が高くなりすぎ、また、溶接金属靭性も低下させる場合があるため、Mo含有量はワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量で0.2%以上、2%以下とする。
Nbは主として析出状態で高温強度を高めることができる元素であり、本発明溶接のワイヤとフラックスの組み合わせにおいては必須元素である。800℃高温強度を高めるにはワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量で0.005%以上とする必要がある。しかし、0.5%を超えて含有させると、溶接金属靭性を低下させ、また、高温脆化が顕著となるため好ましくない。そのため、ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量で0.005%以上、0.5%以下とする。
Mo is a basic element that enhances the high-temperature strength of the weld metal in a solid solution state and a precipitated state, and is an essential element in the combination of the wire and flux of the present invention. In order to reliably increase the high-temperature strength up to 800 ° C, the total amount contained in one or both of the wire and the flux needs to be 0.2% or more. Since it becomes too high and the weld metal toughness may be lowered, the Mo content is 0.2% or more and 2% or less in terms of the total amount contained in one or both of the wire and the flux.
Nb is an element that can increase the high-temperature strength mainly in a precipitated state, and is an essential element in the combination of the wire and the flux of the present invention. In order to increase the 800 ° C. high temperature strength, the total amount contained in one or both of the wire and the flux needs to be 0.005% or more. However, if the content exceeds 0.5%, the weld metal toughness is lowered, and high temperature embrittlement becomes remarkable, which is not preferable. Therefore, the total amount contained in one or both of the wire and the flux is 0.005% or more and 0.5% or less.

Alは、Siと同様に溶接金属の酸素量を低減させ、靭性を改善する。そのためには、ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量で0.002%以上が必要である。しかし、7%を超えて含有させると、スラグ剥離性等の溶接作業性を著しく低下させるため好ましくない。従って、ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量でAlは0.002%以上、7%以下とする。
TiもAl、Siと同様、脱酸元素であり、溶接金属の酸素量を低減させ、靭性を改善する効果を有するが、これに加えてTi酸化物、窒化物として存在することにより、溶接金属の靱性向上に最も有効であり、特に本発明が目的とするように、0℃でのシャルピー吸収エネルギーが100J以上となるような高い靭性を達成するためには、従来700℃以上の耐火構造用鋼には用いられていないTiを含有させることが必須である。これらの効果を発揮するためには、Ti含有量はワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量で0.01%以上必要である。一方、Ti含有量が5%超になると、溶接金属中に粗大なTiの介在物を形成して靱性を劣化させる懸念が大きくなるため、本発明においては、ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量でTiは0.01%以上、5%以下とする。
Al, like Si, reduces the oxygen content of the weld metal and improves toughness. For that purpose, 0.002% or more of the total amount contained in one or both of the wire and the flux is necessary. However, if the content exceeds 7%, welding workability such as slag peelability is remarkably lowered, which is not preferable. Therefore, Al is 0.002% or more and 7% or less in the total amount contained in one or both of the wire and the flux.
Ti, like Al and Si, is a deoxidizing element and has the effect of reducing the oxygen content of the weld metal and improving the toughness. In addition to this, it exists as a Ti oxide and nitride, so that weld metal In order to achieve high toughness such that the Charpy absorbed energy at 0 ° C. is 100 J or more, as is the object of the present invention, particularly for improving the toughness of steel, it is conventionally used for refractory structures of 700 ° C. or higher. It is essential to contain Ti which is not used in steel. In order to exhibit these effects, the Ti content needs to be 0.01% or more in terms of the total amount contained in one or both of the wire and the flux. On the other hand, if the Ti content exceeds 5%, there is a greater concern about the formation of coarse Ti inclusions in the weld metal to deteriorate the toughness. Therefore, in the present invention, either or both of the wire and the flux are used. Ti is 0.01% or more and 5% or less in the total amount contained in the steel.

Crは、700℃以上の高温強度の向上に効果がほとんど認められない一方で、靭性を大きく劣化させる元素であるため、700℃耐火用としては、Crを実質的に含有させないことが非常に重要である。溶接ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量で0.01%未満であれば、溶接金属中の含有量も靭性劣化をほとんど生じないため、本発明おいては、溶接ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量で0.01%未満であれば、実質的にCrを含有していないものとみなされる。
以上が、本発明における、溶接ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量での必須元素の限定理由であるが、溶接金属の強度・靱性の調整や溶接作業性の向上のために必要に応じて、Cu、Ni、W、V、Ta、Bの1種または2種以上を含有させることができる。
While Cr is an element that greatly reduces the toughness while being hardly effective in improving the high-temperature strength at 700 ° C. or higher, it is very important not to contain Cr substantially for 700 ° C. fire resistance. It is. If the total amount contained in one or both of the welding wire and the flux is less than 0.01%, the content in the weld metal hardly causes toughness deterioration. If the total amount contained in either one or both is less than 0.01%, it is considered that Cr is not substantially contained.
The above is the reason for limiting the essential elements in the total amount contained in either or both of the welding wire and the flux in the present invention, but for the adjustment of the strength and toughness of the weld metal and the improvement of the welding workability. As needed, 1 type, or 2 or more types of Cu, Ni, W, V, Ta, and B can be contained.

Cuは、オーステナイト安定化元素であり、溶接金属の焼入性を高めることにより、強度向上に有効な元素である。溶接金属の焼入性を確実に高めるためには、溶接ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量で0.01%以上必要である。一方、溶接ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量が 3%超であると、高温割れを生じやすくなるため、好ましくない。そのため、本発明においては、溶接ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量でCuは0.01〜3%に限定する。Cuを溶接ワイヤ中に含有させる場合は、全体に均一に含有させてもよいし、あるいは/および、表面にメッキとして存在させても構わない。
Niは、固溶靭化効果により靭性を向上させるのに非常に有効な元素である。溶接金属靭性を高めるためには、溶接ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量で0.01%以上を必要とするが、過剰に含有させるとAc1変態温度を低下させて、800℃では逆変態オーステナイトが生じて高温強度を低下させる恐れがあるため、本発明においては、溶接ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量で6%を上限とする。
Cu is an austenite stabilizing element and is an element effective for improving the strength by increasing the hardenability of the weld metal. In order to reliably improve the hardenability of the weld metal, 0.01% or more is required in the total amount contained in one or both of the welding wire and the flux. On the other hand, if the total amount contained in one or both of the welding wire and the flux exceeds 3%, hot cracking tends to occur, which is not preferable. Therefore, in this invention, Cu is limited to 0.01 to 3% by the total amount contained in any one or both of a welding wire and a flux. When Cu is contained in the welding wire, it may be contained uniformly throughout, or / and may be present as a plating on the surface.
Ni is a very effective element for improving the toughness due to the solid solution toughening effect. In order to increase the weld metal toughness, 0.01% or more is required in the total amount contained in one or both of the welding wire and the flux. However, if excessively contained, the Ac1 transformation temperature is lowered, and 800% Since reverse-transformed austenite is generated at 0 ° C. and the high-temperature strength may be reduced, in the present invention, the upper limit is 6% in the total amount contained in one or both of the welding wire and the flux.

Wは、主として固溶強化と析出強化により溶接金属の強度を高めるために溶接金属中に含有させる。明確な強度向上効果を発揮させるためには、溶接ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量で0.05%以上を必要とするが、3%を超えると溶接金属の靭性を著しく劣化させるため、Wを用いる場合には、溶接ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量で0.05〜3%とする。
Vは、主として析出強化により溶接金属の強度を高めるために溶接金属中に含有させる。明確な強度向上効果を発揮させるためには、溶接ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量で0.002%以上を必要とするが、0.5%を超えると溶接金属の靭性を著しく劣化させるため、Vを用いる場合には、溶接ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量で0.002〜0.5%とする。
Taも、主として析出強化により溶接金属の強度を高めるために溶接金属中に含有させる。明確な強度向上効果を発揮させるためには、溶接ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量で0.002%以上を必要とするが、0.5%を超えると溶接金属の靭性を著しく劣化させるため、Vを用いる場合には、溶接ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量で0.002〜0.5%とする。
W is contained in the weld metal in order to increase the strength of the weld metal mainly by solid solution strengthening and precipitation strengthening. In order to exert a clear strength improvement effect, the total amount contained in one or both of the welding wire and the flux requires 0.05% or more, but if it exceeds 3%, the toughness of the weld metal is remarkably increased. In order to deteriorate, when W is used, the total amount contained in one or both of the welding wire and the flux is set to 0.05 to 3%.
V is contained in the weld metal in order to increase the strength of the weld metal mainly by precipitation strengthening. In order to exert a clear strength improvement effect, the total amount contained in one or both of the welding wire and flux requires 0.002% or more, but if it exceeds 0.5%, the toughness of the weld metal When V is used, the total amount contained in one or both of the welding wire and the flux is set to 0.002 to 0.5%.
Ta is also contained in the weld metal in order to increase the strength of the weld metal mainly by precipitation strengthening. In order to exert a clear strength improvement effect, the total amount contained in one or both of the welding wire and flux requires 0.002% or more, but if it exceeds 0.5%, the toughness of the weld metal When V is used, the total amount contained in one or both of the welding wire and the flux is set to 0.002 to 0.5%.

Bは微量で焼入性を高めて溶接金属の高強度化に有効な元素である。焼入性向上効果を明確に発揮するためには、溶接ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量で0.0002%以上を必要とする。一方、溶接ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量で0.005%を超えると、溶接金属の高温割れ感受性が高まり、靭性も劣化する恐れが大となるため、本発明においては、Bを用いる場合には、溶接ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量で0.0002〜0.005%とする。   B is an element effective for increasing the strength of weld metal by increasing the hardenability in a small amount. In order to clearly exhibit the effect of improving hardenability, 0.0002% or more is required in the total amount contained in one or both of the welding wire and the flux. On the other hand, if the total amount contained in one or both of the welding wire and the flux exceeds 0.005%, the hot metal cracking susceptibility of the weld metal is increased and the toughness is likely to deteriorate. When B is used, the total amount contained in one or both of the welding wire and the flux is 0.0002 to 0.005%.

さらに、溶接金属の延性、靭性を調整する目的で、必要に応じて、Ca、Mg、REMの1種または2種以上を溶接金属に含有させることができる。
Ca、Mg、REMはいずれも硫化物の構造を変化させ、また溶接金属中での硫化物、酸化物のサイズを微細化して延性および靭性向上に有効である。その効果を発揮するための下限の含有量は、溶接ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量でいずれも0.0002%である。一方、過剰に含有すると、硫化物や酸化物の粗大化を生じ、延性、靭性の劣化を招くため、また、溶接ビード形状の劣化、溶接性の劣化の可能性も生じるため、上限を溶接ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量でいずれも0.01%とする。
Furthermore, for the purpose of adjusting the ductility and toughness of the weld metal, one or more of Ca, Mg, and REM can be contained in the weld metal as necessary.
Ca, Mg, and REM are all effective in improving ductility and toughness by changing the structure of sulfides and reducing the size of sulfides and oxides in the weld metal. The lower limit content for exhibiting the effect is 0.0002% in the total amount contained in one or both of the welding wire and the flux. On the other hand, excessive content causes coarsening of sulfides and oxides, leading to deterioration of ductility and toughness. Also, there is a possibility of deterioration of weld bead shape and weldability. And the total amount contained in either or both of the flux and 0.01%.

なお、以上の溶接ワイヤおよびフラックスにおける構成元素の効果はサブマージアーク溶接により形成される溶接金属については一般的に成立するものであり、溶接入熱が150kJ/cm以下で範囲であれば、小入熱から大入熱まで溶接条件が変化しても、また、鋼板の種類、組成が変動しても、本発明の効果が損なわれることはない。
本発明では、上述した理由により、サブマージアーク溶接の際にワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有する合計量で成分を規定することにより、目標とする溶接金属の耐火性能および靱性を確保することができる。
なお、フラックスを用いて上記の金属成分を溶接金属に添加する場合は、フラックス中に上記金属成分(X)を金属(X)、鉄またはその他金属との合金(Fe−X)などの添加形態で添加することが好ましい。
The effects of the constituent elements in the above welding wire and flux are generally valid for weld metals formed by submerged arc welding. If the welding heat input is in the range of 150 kJ / cm or less, the effect is small. Even if the welding conditions change from heat to large heat input, and even if the type and composition of the steel plate vary, the effect of the present invention is not impaired.
In the present invention, for the reasons described above, the fire resistance performance and toughness of the target weld metal are ensured by defining the components by the total amount contained in one or both of the wire and the flux during the submerged arc welding. be able to.
In addition, when adding said metal component to a weld metal using a flux, the said metal component (X) addition form, such as an alloy with metal (X), iron, or another metal (Fe-X ), etc. in a flux It is preferable to add at.

また、本発明では、さらに、溶接作業性などを向上させるために、フラックス中に以下の金属酸化物、金属弗化物または金属炭酸塩を含有してもよい。
TiO は、ビード形状を改善させるがスラグ剥離性を劣化させ、特に8%を超えるとビード表面にスラグのこびり付きが生じ、極端にスラグ剥離性が劣化するので8%以下に限定することが好ましい。
SiO はスラグの粘性を増加させ、止端部のなじみのよい溶接ビードを形成するのに極めて有効な成分であるとともに、スラグをガラス質の性状にする傾向を有し、これにより砕けやすい剥離性の良好なスラグを生成することができる。このようなSiO の効果はフラックス全重量に対し、10%以上の添加で得ることができるが、一方16%を超えて添加するとスラグの融点が低下し、溶接ビードの表面が乱れ、さらには溶接金属中の酸素量を増加させ溶接金属の靭性が劣化する。そのため、SiO はフラックス全重量に対し、10〜16%添加するのが好ましい。
CaOは高塩基性であり、溶接金属中の酸素量を低くするために必要な組成であり、靭性を向上させる。このようなCaOの効果はフラックス全重量に対し、3%以上の添加で得ることができる。しかしながら20%を超えて添加するとビードが不揃いとなり外観が不良となる。そのため、CaOはフラックス全重量に対し、3〜20%添加するのが好ましい。
Further, in the present invention, the following metal oxide, metal fluoride or metal carbonate may be contained in the flux in order to further improve welding workability and the like.
TiO 2 improves the bead shape but deteriorates the slag removability. Particularly when it exceeds 8%, slag sticking occurs on the bead surface, and the slag removability is extremely deteriorated. Therefore, it is preferably limited to 8% or less. .
SiO 2 increases the viscosity of the slag and is a very effective component to form a weld bead with a good fit at the toe, and has a tendency to make the slag vitreous, which makes it easy to break. It is possible to generate slag with good properties. Such an effect of SiO 2 can be obtained by addition of 10% or more with respect to the total weight of the flux, but if added over 16%, the melting point of the slag is lowered, the surface of the weld bead is disturbed, The amount of oxygen in the weld metal is increased and the toughness of the weld metal is deteriorated. Therefore, it is preferable to add 10 to 16% of SiO 2 with respect to the total weight of the flux.
CaO is highly basic and is a composition necessary for reducing the amount of oxygen in the weld metal, and improves toughness. Such an effect of CaO can be obtained by adding 3% or more based on the total weight of the flux. However, if added over 20%, the beads become uneven and the appearance becomes poor. Therefore, it is preferable to add 3 to 20% of CaO with respect to the total weight of the flux.

ZrO はビード幅の広いなじみのよいビードを形成するのに極めて有効な成分であるため、1%以上の添加で得ることができるが、一方9%を超えて添加するとスラグ量が増加し、かつビード止端部に焼付きが生じるようになる。そのためZrO2は1〜9%添加するのが好ましい。
Al は、ビード幅を狭くしてスラグ剥離性を改善するため、8%以上添加できるが、18%を超えると溶接金属の酸素量が高くなり、靭性が劣化する。そのため、Al はフラックス全重量に対し8〜18%添加するのが好ましい。
MgOはビードの保持力を高め、かつビード幅を広げ止端部のなじみのよい溶接ビードを形成するのに有効な成分であるため、フラックスの全重量に対し、10%以上の添加できる。しかしながら、23%を超えて添加するとスラグ量が増加して、スラグが砕けにくくなりスラグ剥離性が劣化する。そのため、MgOはフラックス全重量に対し10〜23%添加するのが好ましい。
ZrO 2 is a very effective component for forming a bead with a wide bead width and can be obtained by addition of 1% or more. On the other hand, if it exceeds 9%, the amount of slag increases. In addition, seizure occurs at the toe end of the bead. Therefore ZrO 2 is preferably added 1-9%.
Al 2 O 3 can be added in an amount of 8% or more in order to narrow the bead width and improve the slag peelability. However, if it exceeds 18%, the oxygen content of the weld metal increases and the toughness deteriorates. Therefore, it is preferable to add 8 to 18% of Al 2 O 3 with respect to the total weight of the flux.
MgO is an effective component for increasing the bead holding force and widening the bead width to form a weld bead having a familiar end of the toe, so that it can be added in an amount of 10% or more based on the total weight of the flux. However, if added over 23%, the amount of slag increases, the slag becomes difficult to break, and the slag peelability deteriorates. Therefore, it is preferable to add 10 to 23% of MgO with respect to the total weight of the flux.

CaF などの金属弗化物は、溶接金属の酸素量を低減し、靭性を向上させるため、フラックスの全重量に対し、1%以上の添加で得ることができるが、18%を超えて添加するとアーク現象が不安定になり、溶接ビード表面にアバタが生じ、ビード形状が不良になる。そのためCaF はフラックス全重量に対し、1〜18%添加するのが好ましい。
CaCO 、BaCO などの金属炭酸塩は溶接中にアーク空洞中でCO ガスに解離し、アーク空洞中における水素分圧を下げ、溶接金属に移行する水素量を低くし、拡散性水素量を低減する効果を有する。金属炭酸塩がCO に換算してフラックス全重量に対し3%未満であると溶接金属中の拡散性水素量が減少せず、水素による低温割れが生じやすくなる。一方、6%を超えるとガス発生量が過多となり、アークが吹き上げビード形状が不良となる。そのため、CaCO 、BaCO などの金属炭酸塩は、CO に換算してフラックス全重量に対して3〜6%含有することが好ましい。
Li、LiFなどは吸湿防止効果が非常に高いため、フラックスが大気中の水分を吸収し、溶接時の水素分圧が大きくなり、溶接金属の拡散性水素を高くするのを抑制する。特に、水ガラスを含有するボンドフラックスではこの傾向が強い。この効果を得るためにLi換算で0.04以上添加できる。一方、Li換算0.5%を超えると溶接ビード表面にアバタが発生し、ビード形状が不良となる。そのため、Li 、LiFなどをフラックスの全重量に対し、Li換算で0.04〜0.5%添加するのが好ましい。


Metal fluorides such as CaF 2 can be obtained by addition of 1% or more with respect to the total weight of the flux in order to reduce the oxygen content of the weld metal and improve toughness, but if added over 18% The arc phenomenon becomes unstable, an avatar is generated on the surface of the weld bead, and the bead shape becomes poor. Therefore, it is preferable to add 1 to 18% of CaF 2 with respect to the total weight of the flux.
Metal carbonates such as CaCO 3 and BaCO 3 dissociate into CO 2 gas in the arc cavity during welding, lower the hydrogen partial pressure in the arc cavity, lower the amount of hydrogen transferred to the weld metal, and the amount of diffusible hydrogen Has the effect of reducing. When the metal carbonate is less than 3% in terms of CO 2 in terms of CO 2 , the amount of diffusible hydrogen in the weld metal does not decrease, and low temperature cracking due to hydrogen tends to occur. On the other hand, if it exceeds 6%, the amount of gas generated becomes excessive, the arc is blown up, and the bead shape becomes poor. Therefore, it is preferable to contain 3 to 6% of metal carbonates such as CaCO 3 and BaCO 3 with respect to the total weight of the flux in terms of CO 2 .
Since Li 2 O 3 , LiF, etc. have a very high moisture absorption preventing effect, the flux absorbs moisture in the atmosphere, increases the partial pressure of hydrogen during welding, and suppresses increasing the diffusible hydrogen of the weld metal. . In particular, this tendency is strong in the bond flux containing water glass. In order to obtain this effect, 0.04 or more can be added in terms of Li. On the other hand, if it exceeds 0.5% in terms of Li, an avatar is generated on the surface of the weld bead and the bead shape becomes poor. Therefore, Li 2 O 3, LiF, etc. relative to the total weight of the flux is preferably added from 0.04 to 0.5 percent by Li terms.


Feは溶着効率を高め、溶接作業能率を向上させる。Feの含有によってフラックスの嵩重量が大きくなることにより溶接金属の溶込みを増大させる効果があるため、より狭い開先においても必要とする十分な溶込みを得ることが可能になる。このような効果を得るためにはフラックス中に1%以上添加する必要がある。しかしながら、35%を超えて添加されるとスラグ生成剤の量が不足するためビード形成能が劣化し、ビード表面の波目が粗くなり、ビード表面に突起物が発生しやすくなり、外観上好ましくない。従って、Feの添加量は1〜35%とするのが好ましい。なお、Feの添加形態は鉄粉、鉄合金を用いるのが好ましい。   Fe increases welding efficiency and improves welding work efficiency. Since the bulk weight of the flux increases due to the inclusion of Fe, there is an effect of increasing the penetration of the weld metal, so that it is possible to obtain the necessary penetration even in a narrow groove. In order to obtain such an effect, it is necessary to add 1% or more in the flux. However, if it is added in excess of 35%, the amount of slag forming agent is insufficient, so that the bead forming ability is deteriorated, the wavy surface of the bead surface becomes rough, and protrusions are easily generated on the bead surface, which is preferable in terms of appearance. Absent. Therefore, the addition amount of Fe is preferably 1 to 35%. In addition, it is preferable to use iron powder and an iron alloy for the addition form of Fe.

本発明の効果を実施例によりさらに詳細に説明する。
表1に示す化学組成を有する数種類の板厚16mmの700〜800℃耐火鋼板1を図1に示す寸法の開先2に開先加工し、溶接に供した。裏当金3も鋼板1と同様の厚板を使用した。
溶接は表2に示す条件を用い、1層2パスのサブマージアーク溶接を用いて多層盛溶接を行った。この溶接で使用した溶接ワイヤの化学組成を表3に、フラックスの化学組成を表4にそれぞれ示す。また、表5には各元素について、溶接ワイヤの含有量とフラックスの含有量の合計量を示す。なお、表4の各元素の含有量は、フラックス全体に対する酸化物、弗化物以外の形態で添加された分についての質量%である。フラックスはまず原材料を配合、混合した後、水ガラスを固着材として造粒した後、550℃で2時間焼成し、12〜100メッシュに整粒して作製したボンドフラックスを用いた。
The effects of the present invention will be described in more detail with reference to examples.
Several types of 700-800 ° C. refractory steel sheets 1 having a chemical composition shown in Table 1 and having a thickness of 16 mm were grooved into grooves 2 having the dimensions shown in FIG. 1 and subjected to welding. The backing metal 3 was also a thick plate similar to the steel plate 1.
Welding was performed under the conditions shown in Table 2, and multi-layer welding was performed using submerged arc welding of one layer and two passes. Table 3 shows the chemical composition of the welding wire used in this welding, and Table 4 shows the chemical composition of the flux. Table 5 shows the total amount of welding wire content and flux content for each element. In addition, content of each element of Table 4 is the mass% about the part added with forms other than an oxide and a fluoride with respect to the whole flux. The flux was prepared by mixing and mixing raw materials, granulating water glass as a fixing material, firing at 550 ° C. for 2 hours, and sizing to 12 to 100 mesh.

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表1の鋼板と、表3、表4のワイヤ、フラックスを表5に示すように種々組み合わせてサブマージアーク溶接を行った。溶接後の試験体から図2に示す位置で高温引張試験片4と2mmVノッチシャルピー衝撃試験片5を採取し、それぞれの試験に供した。引張試験の試験温度は700℃および800℃とし、2mmVノッチシャルピー衝撃試験は0℃で試験を行った。試験結果を表6に示す。引張試験は繰り返し数2、2mmVノッチシャルピー繰り返し数3で、いずれも平均値を表6に示している。   Submerged arc welding was performed by various combinations of the steel plates in Table 1, the wires and fluxes in Tables 3 and 4 as shown in Table 5. A high-temperature tensile test piece 4 and a 2 mmV notch Charpy impact test piece 5 were sampled from the test specimen after welding at the position shown in FIG. 2 and used for each test. The test temperature of the tensile test was 700 ° C. and 800 ° C., and the 2 mmV notch Charpy impact test was performed at 0 ° C. The test results are shown in Table 6. The tensile test was performed with 2 repetitions and 2 mmV notch Charpy repetitions, and the average values are shown in Table 6.

Figure 0004767592
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前記表5に示されるように、継手JA1〜JA14は本発明の条件を満足している例であり、継手JB1〜JB16は本発明の条件を満足していない比較例である。
表6に示すように、本発明例の継手JA1〜JA14はいずれも、高温強度は0.2%耐力で、700℃では250MPa超、800℃では100MPa超と、700℃で220MPa以上、800℃で70MPa以上、の要求を十分満足している。
また、高温での脆化は高温引張試験の延性値に反映されるが、本発明例においては、700℃、800℃とも引張試験の絞り値は十分高く高温脆化も生じていない。さらに、靭性も0℃の吸収エネルギーが全て100J超の高いレベルが得られている。すなわち、本発明による溶接継手においては、溶接金属の特性は高温強度、靭性、耐高温脆化、いずれも極めて良好なレベルが達成されることが明らかである。
As shown in Table 5, joints JA1 to JA14 are examples that satisfy the conditions of the present invention, and joints JB1 to JB16 are comparative examples that do not satisfy the conditions of the present invention.
As shown in Table 6, each of the joints JA1 to JA14 of the present invention has a high temperature strength of 0.2% proof stress, more than 250 MPa at 700 ° C., more than 100 MPa at 800 ° C., and more than 220 MPa at 700 ° C., 800 ° C. Is sufficiently satisfied.
In addition, although embrittlement at high temperature is reflected in the ductility value of the high temperature tensile test, in the examples of the present invention, the drawing value of the tensile test is sufficiently high at 700 ° C. and 800 ° C., and high temperature embrittlement does not occur. Furthermore, the toughness has a high level of all absorbed energy at 0 ° C. exceeding 100 J. That is, in the welded joint according to the present invention, it is apparent that the weld metal has a very good level of high-temperature strength, toughness, and high-temperature embrittlement resistance.

一方、比較例の継手JB1〜JB16は本発明の要件を満足していないため、少なくとも高温強度、靭性、耐高温脆化特性のいずれの特性が本発明に比べて極端に劣っている。
即ち、継手JB1は、フラックス中の酸化物および弗化物として存在するものを除いた溶接ワイヤとフラックスの含有量の合計でMo含有量が過大であるため、溶接金属の靭性が本発明に比べて大きく劣る。
継手JB2は、フラックス、溶接ワイヤいずれにもTiが含有されておらず、Tiによる靭性向上効果が発揮されないため、溶接金属の靭性が本発明に比べて大きく劣る。
継手JB3は、高温強度発現に必須であるMo、Nbとも、フラックス、溶接ワイヤいずれにも含有されておらず、そのため、700℃および800℃における高温強度が本発明に比べて極めて低く、耐火用途に適さない。
継手JB4は、フラックス中の酸化物および弗化物として存在するものを除いた溶接ワイヤとフラックスの含有量の合計でMo含有量が過大であるため、溶接金属の靭性が本発明に比べて大きく劣る。
継手JB5は、フラックス中の酸化物および弗化物として存在するものを除いた溶接ワイヤとフラックスの含有量の合計でMo含有量が過大であるため、溶接金属の靭性が本発明に比べて大きく劣る。
On the other hand, since the joints JB1 to JB16 of the comparative example do not satisfy the requirements of the present invention, at least any of the high temperature strength, toughness, and high temperature embrittlement resistance is extremely inferior to the present invention.
That is, the joint JB1 has an excessive Mo content in the total of the content of the welding wire and the flux excluding those present as oxides and fluorides in the flux, so the toughness of the weld metal is higher than that of the present invention. Greatly inferior.
The joint JB2 does not contain Ti in either the flux or the welding wire, and the toughness improving effect by Ti is not exhibited, so the toughness of the weld metal is greatly inferior to that of the present invention.
The joint JB3 contains neither Mo nor Nb, which are essential for high-temperature strength expression, in either the flux or the welding wire. Therefore, the high-temperature strength at 700 ° C. and 800 ° C. is extremely low as compared with the present invention, and is used for fire resistance. Not suitable for.
In the joint JB4, the Mo content is excessive due to the total content of the welding wire and the flux excluding those present as oxides and fluorides in the flux, so the toughness of the weld metal is greatly inferior to that of the present invention. .
In the joint JB5, since the Mo content is excessive as the sum of the contents of the welding wire and the flux excluding those present as oxides and fluorides in the flux, the toughness of the weld metal is greatly inferior to that of the present invention. .

継手JB6は、フラックス中の酸化物および弗化物として存在するものを除いた溶接ワイヤとフラックスの含有量の合計でCr含有量が過大であるため、溶接金属の靭性が本発明に比べて大きく劣る。
継手JB7は、フラックス中の酸化物および弗化物として存在するものを除いた溶接ワイヤとフラックスの含有量の合計でV含有量が過大であるため、溶接金属の靭性が本発明に比べて大きく劣る。
継手JB8は、フラックス中の酸化物および弗化物として存在するものを除いた溶接ワイヤとフラックスの含有量の合計でB含有量が過大であるため、溶接金属の靭性が本発明に比べて大きく劣る。また、絞り値が低値となっていることから明らかなように、高温脆化も明確に生じており、好ましくない。
継手JB9は、フラックス中の酸化物および弗化物として存在するものを除いた溶接ワイヤとフラックスの含有量の合計でSi含有量が過大であるため、溶接金属の靭性が本発明に比べて大きく劣る。
継手JB10は、フラックス中の酸化物および弗化物として存在するものを除いた溶接ワイヤとフラックスの含有量の合計でAl含有量が過大であるため、溶接金属の靭性が本発明に比べて大きく劣る。また、Moが含有されていないため、高温強度も劣る。
In the joint JB6, the total content of the welding wire and the flux excluding those present as oxides and fluorides in the flux has an excessive Cr content, so the toughness of the weld metal is greatly inferior to that of the present invention. .
In the joint JB7, since the V content is excessive as the sum of the contents of the welding wire and the flux excluding those present as oxides and fluorides in the flux, the toughness of the weld metal is greatly inferior to that of the present invention. .
In the joint JB8, the total content of the welding wire and the flux excluding those present as oxides and fluorides in the flux has an excessive B content, so that the toughness of the weld metal is greatly inferior to that of the present invention. . Further, as is clear from the fact that the aperture value is low, high temperature embrittlement is clearly generated, which is not preferable.
In the joint JB9, since the Si content is excessive as the sum of the contents of the welding wire and the flux excluding those present as oxides and fluorides in the flux, the toughness of the weld metal is greatly inferior to that of the present invention. .
In the joint JB10, since the Al content is excessive as the sum of the contents of the welding wire and the flux excluding those present as oxides and fluorides in the flux, the toughness of the weld metal is greatly inferior to that of the present invention. . Moreover, since Mo is not contained, high temperature strength is also inferior.

継手JB11は、フラックス中の酸化物および弗化物として存在するものを除いた溶接ワイヤとフラックスの含有量の合計でTi含有量が過大であるため、溶接金属の靭性が本発明に比べて大きく劣る。
継手JB12は、フラックス中の酸化物および弗化物として存在するものを除いた溶接ワイヤとフラックスの含有量の合計でMo含有量が過大であるため、溶接金属の靭性が本発明に比べて大きく劣る。
継手JB13は、フラックス中の酸化物および弗化物として存在するものを除いた溶接ワイヤとフラックスの含有量の合計でNb含有量が過大であるため、溶接金属の靭性が本発明に比べて大きく劣る。また、絞り値が低値となっていることから明らかなように、高温脆化も明確に生じており、好ましくない。
継手JB14は、フラックス中の酸化物および弗化物として存在するものを除いた溶接ワイヤとフラックスの含有量の合計でMo含有量が過小であるため、溶接金属の高温強度が本発明に比べて劣る。
継手JB15は、フラックス中の酸化物および弗化物として存在するものを除いた溶接ワイヤとフラックスの含有量の合計でNb含有量が過小であるため、溶接金属の高温強度が本発明に比べて劣る。
In the joint JB11, since the Ti content is excessive as the sum of the contents of the welding wire and the flux excluding those present as oxides and fluorides in the flux, the toughness of the weld metal is greatly inferior to that of the present invention. .
In the joint JB12, the Mo content is excessive due to the total content of the welding wire and the flux excluding those present as oxides and fluorides in the flux, so the toughness of the weld metal is greatly inferior to that of the present invention. .
In the joint JB13, since the Nb content is excessive as the sum of the contents of the welding wire and the flux excluding those present as oxides and fluorides in the flux, the toughness of the weld metal is greatly inferior to that of the present invention. . Further, as is clear from the fact that the aperture value is low, high temperature embrittlement is clearly generated, which is not preferable.
In the joint JB14, the Mo content is too small in the total content of the welding wire and the flux excluding those present as oxides and fluorides in the flux, so the high-temperature strength of the weld metal is inferior to that of the present invention. .
In the joint JB15, the total content of the welding wire and the flux excluding those present as oxides and fluorides in the flux and the Nb content are too small, so the high temperature strength of the weld metal is inferior to that of the present invention. .

継手JB16は、フラックス中の酸化物および弗化物として存在するものを除いた溶接ワイヤとフラックスの含有量の合計でTi含有量が過小であるため、溶接金属の靭性が本発明に比べて大きく劣る。
以上の実施例から、本発明によれば、700℃〜800℃までの耐火性に優れた耐火構造用鋼に使用するサブマージアーク溶接方法に関し、高温強度が十分高い上に、靭性や耐高温脆化特性にも優れた溶接金属を得ることが可能であることが明らかである。
より具体的には、表6に示す試験結果から、700℃での0.2%耐力において257MPa以上のものを具体的に得ることができ、800℃での0.2%耐力において105MPa以上のものを具体的に得ることができた。また、0℃でのシャルピー吸収エネルギーにおいて101J以上のものを具体的に得ることができた。
In the joint JB16, the total content of the welding wire and the flux excluding those present as oxides and fluorides in the flux is too small in Ti content, so the toughness of the weld metal is greatly inferior to that of the present invention. .
From the above examples, according to the present invention, the submerged arc welding method used for the refractory structural steel having excellent fire resistance up to 700 ° C. to 800 ° C., the high temperature strength is sufficiently high, and the toughness and high temperature brittleness are also high. It is clear that it is possible to obtain a weld metal having excellent crystallization characteristics.
More specifically, from the test results shown in Table 6, those having a 0.2% yield strength at 700 ° C. of 257 MPa or more can be specifically obtained, and at a 0.2% yield strength at 800 ° C. of 105 MPa or more. I was able to get something concrete. Moreover, the thing of 101J or more was specifically obtained in the Charpy absorbed energy in 0 degreeC.

図1は本発明において適用される開先形状の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a groove shape applied in the present invention. 図2は本発明において適用される試験片採集位置を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing test piece collection positions applied in the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…板厚
2…開先
3…裏当金
4…高温引張試験片
5…シャルピー衝撃試験片

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Thickness 2 ... Groove 3 ... Back metal 4 ... High temperature tensile test piece 5 ... Charpy impact test piece

Claims (6)

耐火構造用鋼をサブマージアーク溶接する方法において、溶接ワイヤおよびフラックスのいずれか一方または両方に含有し、かつ、フラックス中の酸化物および弗化物として存在するものを除いた、各成分の含有量の合計量が、Feおよび不可避不純物以外は、質量%で、
C:0.01〜0.15%、
Si:0.1〜2%、
Mn:0.2〜5%、
Mo:0.1〜2%、
Nb:0.023〜0.5%、
Al:0.002〜7%、
Ti:0.01〜5%、
Cr:0.01%未満、
である溶接ワイヤおよびフラックスを組み合わせて用いることを特徴とする耐火構造用鋼のサブマージアーク溶接方法。
In the method of submerged arc welding of refractory structural steel, the content of each component excluding those contained in either or both of the welding wire and the flux and existing as oxides and fluorides in the flux. The total amount is mass% except for Fe and inevitable impurities .
C: 0.01 to 0.15%,
Si: 0.1 to 2%,
Mn: 0.2 to 5%
Mo: 0.1 to 2%,
Nb: 0.023 to 0.5%,
Al: 0.002 to 7%,
Ti: 0.01 to 5%,
Cr: less than 0.01%,
A method of submerged arc welding of refractory structural steel, characterized by using a combination of a welding wire and a flux.
フラックス中の酸化物および弗化物として存在するものを除いた溶接ワイヤとフラックス中の合計量として、質量%で、
Cu:0.01〜3%、
Ni:0.01〜6%、
W:0.05〜3%、
V:0.002〜0.5%、
Ta:0.002〜0.5%、
B:0.0002〜0.005%、
の1種または2種以上を含むことを特徴とする請求項1に記載の耐火構造用鋼のサブマージアーク溶接方法。
As a total amount in the welding wire and flux excluding those present as oxides and fluorides in the flux,
Cu: 0.01 to 3%,
Ni: 0.01-6%,
W: 0.05-3%,
V: 0.002 to 0.5%,
Ta: 0.002 to 0.5%,
B: 0.0002 to 0.005%,
1 or 2 types or more of these are included, The submerged arc welding method of the refractory structural steel of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
フラックス中の酸化物および弗化物として存在するものを除いた溶接ワイヤとフラックス中の合計量として、質量%で、
Ca:0.0002〜0.1%、
Mg:0.0002〜0.1%、
REM:0.0002〜0.1%、
の1種または2種以上を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の耐火構造用鋼のサブマージアーク溶接方法。
As a total amount in the welding wire and flux excluding those present as oxides and fluorides in the flux,
Ca: 0.0002 to 0.1%,
Mg: 0.0002 to 0.1%,
REM: 0.0002 to 0.1%
1 or 2 types of these are included, The submerged arc welding method of the refractory structural steel of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
前記耐火構造用鋼として、800℃における高温降伏強度が常温降伏強度に対する下限比0.4以上のものに適用することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の耐火構造用鋼のサブマージアーク溶接方法。   The refractory structural steel according to any one of claims 1 to 3, wherein the refractory structural steel is applied to a steel having a high temperature yield strength at 800 ° C of 0.4 or more with respect to a room temperature yield strength. Submerged arc welding method for steel. 前記耐火構造用鋼として、800℃における降伏強さ70MPa以上のものに適用することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の耐火構造用鋼のサブマージアーク溶接方法。   The submerged arc welding method for a refractory structural steel according to any one of claims 1 to 3, wherein the refractory structural steel is applied to a steel having a yield strength of 70 MPa or more at 800 ° C. 前記耐火構造用鋼として、0℃でのシャルピー吸収エネルギーが100J以上を有するものに適用することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の耐火構造用鋼のサブマージアーク溶接方法。   The submerged arc welding method for a refractory structural steel according to any one of claims 1 to 5, wherein the refractory structural steel is applied to a steel having a Charpy absorbed energy at 0 ° C of 100 J or more.
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