JP5129531B2 - Ni-based alloy flux cored wire - Google Patents
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Description
本発明は、耐食、耐熱が要求される構造物及びLNGタンク等の極低温構造物の溶接に多用されるNi基合金フラックス入りワイヤに関するものである。 The present invention relates to a Ni-based alloy flux cored wire frequently used for welding of structures requiring corrosion resistance and heat resistance and cryogenic structures such as LNG tanks.
特開平8−309583号(特許文献1)、特開平10−180486号(特許文献2)、特開平10−296486号(特許文献3)には、Ni基合金からなる外皮内に、非金属粉末を含むフラックス粉末が充填されたNi基合金フラックス入りワイヤが示されている。この種のワイヤは、Ni鋼からなる極低温構造物の溶接に用いられることが多い。これらのワイヤにおいては、フラックス粉末の非金属粉末として、TiO2等の金属酸化物やフッ化物が用いられている。TiO2はアークを安定させて溶接作業性を改善する役割を果たしている。しかしながら、TiO2が用いられると、溶接金属の低温靭性、耐割れ性等の機械的性質が低下する。そこで、CaOやMgOを含む複酸化物等を加えて溶接金属の低温靭性、耐割れ性を高めている。
しかしながら、従来のNi基合金フラックス入りワイヤでは、CaOやMgOを加えても低温靭性、耐割れ性を十分に高めることはできなかった。特に外皮としてNi基合金を用いた場合には、溶融金属の湯流れが悪くなり、低温靭性、耐割れ性を十分に高めるには限界があった。 However, in the conventional Ni-based alloy flux cored wire, even when CaO or MgO is added, the low temperature toughness and crack resistance cannot be sufficiently improved. In particular, when a Ni-based alloy was used as the outer skin, the molten metal flow deteriorated, and there was a limit to sufficiently increasing the low temperature toughness and crack resistance.
本発明の目的は、アークを安定させて溶接作業性を改善し、しかも低温靭性、耐割れ性を高めることができるNi基合金フラックス入りワイヤを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a Ni-based alloy flux cored wire that stabilizes an arc, improves welding workability, and can enhance low temperature toughness and crack resistance.
本発明のNi基合金フラックス入りワイヤは、Ni基合金からなる外皮内にフラックス粉末が充填され、フラックス粉末にワイヤ全重量に対し4〜10重量%の非金属粉末が含有されている。そして、非金属粉末は、非金属粉末全量を100重量%とした場合における10〜37重量%のTiO2と、20〜65重量%のフッ化物と、0.1〜15重量%のMgTiO3と、1〜30重量%のK2TiO3またはCaTiO3と、アークの安定とスラグの流動性を高める役割を果たすその他の酸化金属と、不可避不純物とを含有する。本発明によれば、特に、MgTiO3(チタン酸マグネシウム)の量がフラックス粉末に対して0.1〜15重量%であり、K2TiO3(チタン酸カリウム)またはCaTiO3(チタン酸カルシウム)の量がフラックス粉末に対して1〜30重量%であるため、溶接金属の低温靭性、耐割れ性を高めることができる。これは、CaO成分やMgO成分がチタン酸マグネシウムや他のチタン酸塩により安定して存在し、溶接金属中の酸素量を低下できるためであると考えられる。このため、TiO2成分の量を高くしてアークを安定させて溶接作業性を改善し、しかも低温靭性、耐割れ性を高めることができるNi基合金フラックス入りワイヤを得ることができる。MgTiO3(チタン酸マグネシウム)のフラックス粉末に対する量が0.1重量%を下回ったり、15重量%を上回る場合や、K2TiO3(チタン酸カリウム)またはCaTiO3(チタン酸カルシウム)のフラックス粉末に対する量が1重量%を下回ったり、30重量%を上回る場合は、溶接金属の低温靭性、耐割れ性を十分に高めることができない。 In the Ni-based alloy flux-cored wire of the present invention, a flux powder is filled in an outer shell made of a Ni-based alloy, and the flux powder contains 4 to 10% by weight of nonmetallic powder with respect to the total weight of the wire. The metal powder has a 10 to 37 wt% of TiO 2 in the case where the metal powder total amount to 100% by weight, and 20 to 65 wt% of fluoride, and MgTiO 3 of 0.1 to 15 wt% 1 to 30% by weight of K 2 TiO 3 or CaTiO 3 , other metal oxides that play a role in improving arc stability and slag fluidity, and inevitable impurities. According to the invention, in particular, the amount of MgTiO 3 (magnesium titanate) is 0.1 to 15% by weight with respect to the flux powder, and K 2 TiO 3 (potassium titanate) or CaTiO 3 (calcium titanate). Therefore, the low temperature toughness and crack resistance of the weld metal can be improved. This is considered to be because the CaO component and MgO component are stably present by magnesium titanate and other titanates, and the amount of oxygen in the weld metal can be reduced. For this reason, it is possible to obtain a Ni-based alloy flux-cored wire that can increase the amount of the TiO 2 component to stabilize the arc, improve the welding workability, and increase the low temperature toughness and crack resistance. When the amount of MgTiO 3 (magnesium titanate) with respect to the flux powder is less than 0.1% by weight or more than 15% by weight, or the flux powder of K 2 TiO 3 (potassium titanate) or CaTiO 3 (calcium titanate) When the amount is less than 1% by weight or exceeds 30% by weight, the low temperature toughness and crack resistance of the weld metal cannot be sufficiently improved.
また、TiO2とTiO2を含む複酸化物中のTiO2とを合わせたTiO2成分、フッ化物、CaOを含む複酸化物中のCaOからなるCaO成分、MgOを含む複酸化物中のMgOからなるMgO成分の非金属粉末に対する重量%を、それぞれTiO2成分重量%、フッ化物重量%、CaO成分重量%及びMgO重量%と定義したときに、Aeq=TiO2成分重量%、Beq=フッ化物成分重量%+0.7×CaO成分重量%+0.98×MgO成分重量%の式で算出されるAeq、Beqが、Aeq≦60、Beq≧35となるように、TiO2成分、フッ化物、CaO成分及びMgO成分の量を定めるのが好ましい。 Further, TiO 2 component combined with TiO 2 of the composite oxide containing the TiO 2 and TiO 2, fluorides, CaO component comprising CaO double oxide containing CaO, MgO double oxide containing MgO When the weight percent of the MgO component to the non-metallic powder is defined as TiO 2 component weight percent, fluoride weight percent, CaO component weight percent and MgO weight percent, respectively, Aeq = TiO 2 component weight percent, Beq = fluorine TiO 2 component, fluoride, so that Aeq and Beq calculated by the formula of compound component weight% + 0.7 × CaO component weight% + 0.98 × MgO component weight% are Aeq ≦ 60 and Beq ≧ 35. Preferably, the amount of CaO component and MgO component is determined.
また、その他の酸化金属に、SiO2と、SiO2を含む複酸化物と、ZrO2と、ZrO2を含む複酸化物と、Al2O3と、Al2O3を含む複酸化物と、CaOと、CaOを含む複酸化物と、MgOと、MgOを含む複酸化物との少なくとも一つを含む場合は、SiO2とSiO2を含む複酸化物中のSiO2とを合わせたSiO2成分、ZrO2とZrO2を含む複酸化物中のZrO2とを合わせたZrO2成分、Al2O3とAl2O3を含む複酸化物中のAl2O3とを合わせたAl2O3成分、CaOとCaOを含む複酸化物中のCaOとを合わせたCaO成分、MgOとMgOを含む複酸化物中のMgOとを合わせたMgO成分の非金属粉末に対する重量%を、それぞれSiO2成分重量%、ZrO2成分重量%、Al2O3成分重量%、CaO成分重量%及びMgO成分重量%と定義したときに、Aeq=TiO2成分重量%+1.3×SiO2成分重量%+0.65×ZrO2成分重量%+0.78×Al2O3成分重量%、Beq=フッ化物重量%+0.7×CaO成分重量%+0.98×MgO成分重量%の式で算出されるAeq、Beqが、Aeq≦60、Beq≧35となるように、TiO2成分、SiO2成分、ZrO2成分、Al2O3成分、フッ化物、CaO成分及びMgO成分の量が定めるのが好ましい。なお、ここでいう複酸化物とは、複数の金属と酸素との化合物である。 Further, other metal oxides, and SiO 2, and the composite oxide containing SiO 2, and ZrO 2, and a double oxide containing ZrO 2, and Al 2 O 3, and composite oxide containing Al 2 O 3 In the case of including at least one of CaO, CaO-containing double oxide, MgO, and MgO-containing double oxide, SiO 2 and SiO 2 in the double oxide containing SiO 2 are combined. 2-component, Al a combination of the Al 2 O 3 double oxide containing ZrO 2 component, Al 2 O 3 and Al 2 O 3 a combination of the ZrO 2 double oxide containing ZrO 2 and ZrO 2 2 O 3 component, CaO component combining CaO in a double oxide containing CaO and CaO, weight percent of non-metallic powder of MgO component combining MgO and MgO in a double oxide containing MgO, respectively, SiO 2 component wt%, ZrO Ingredient Weight%, Al 2 O 3 component wt%, when defining the CaO component% by weight and MgO components wt%, Aeq = TiO 2 component wt% + 1.3 × SiO 2 component wt% + 0.65 × ZrO 2 component Aeq and Beq calculated by the formula: wt% + 0.78 × Al 2 O 3 component wt%, Beq = fluoride wt% + 0.7 × CaO component wt% + 0.98 × MgO component wt%, Aeq ≦ 60 The amount of TiO 2 component, SiO 2 component, ZrO 2 component, Al 2 O 3 component, fluoride, CaO component, and MgO component is preferably determined so that Beq ≧ 35. The double oxide here is a compound of a plurality of metals and oxygen.
TiO2を含む複酸化物としては、K2TiO3,CaTiO3,MgTiO3等がある。SiO2を含む複酸化物としては、CaSiO3,MgSiO3,K2Al6Si6O12・2H2O,Na2SiO3,ZrSiO4,K2Al2Si6O12,Na2Al2Si6O12等がある。ZrO2を含む複酸化物としては、ZrSiO4等がある。Al2O3を含む複酸化物としては、K2Al6Si6O12・2H2O,K2Al2Si6O12,Na2Al2Si6O12等がある。フッ化物としては、CaF2、NaF、MgF2、BaF2、LiF、Na3AlF4等がある。CaOを含む複酸化物としては、CaCO3、CaSiO3、CaTiO3等がある。MgOを含む複酸化物としては、MgCO3、MgSiO3、MgTiO3等がある。 Examples of the double oxide containing TiO 2 include K 2 TiO 3 , CaTiO 3 , and MgTiO 3 . Examples of the double oxide containing SiO 2 include CaSiO 3 , MgSiO 3 , K 2 Al 6 Si 6 O 12 .2H 2 O, Na 2 SiO 3 , ZrSiO 4, K 2 Al 2 Si 6 O 12 , Na 2 Al 2 Si. 6 O 12 etc. Examples of the double oxide containing ZrO 2 include ZrSiO 4 . Examples of the double oxide containing Al 2 O 3 include K 2 Al 6 Si 6 O 12 .2H 2 O, K 2 Al 2 Si 6 O 12 , and Na 2 Al 2 Si 6 O 12 . Examples of the fluoride include CaF 2 , NaF, MgF 2 , BaF 2 , LiF, and Na 3 AlF 4 . Examples of the double oxide containing CaO include CaCO 3 , CaSiO 3 , and CaTiO 3 . Examples of the double oxide containing MgO include MgCO 3 , MgSiO 3 , and MgTiO 3 .
このようにすれば、通常のフラックス入りワイヤによる溶接金属中の酸素量が0.1重量%程度であるのに対し、0.07重量%以下に低減できる。フッ化物、CaO、MgOは、溶接金属中の酸素量を減少させるように作用し、TiO2、SiO2、ZrO2、Al2O3は、溶接金属中の酸素量を増加させるように作用するためであると考えられる。そのため、Aeq≦60、Beq≧35と設定することにより、溶接金属中の酸素量を低減して、溶接金属の低温靭性、耐割れ性を高めることができる。Aeqが60を上回ったり、Beqが35を下回ると、溶接金属中の酸素量を低減させることができない。 In this way, the amount of oxygen in the weld metal by a normal flux-cored wire is about 0.1% by weight, but can be reduced to 0.07% by weight or less. Fluoride, CaO, and MgO act to decrease the amount of oxygen in the weld metal, and TiO 2 , SiO 2 , ZrO 2 , and Al 2 O 3 act to increase the amount of oxygen in the weld metal. This is probably because of this. Therefore, by setting Aeq ≦ 60 and Beq ≧ 35, the amount of oxygen in the weld metal can be reduced, and the low temperature toughness and crack resistance of the weld metal can be increased. If Aeq exceeds 60 or Beq is less than 35, the amount of oxygen in the weld metal cannot be reduced.
TiO2及び/またはフッ化物が天然原料からなるTiO2結晶及び/またはフッ化物結晶から生成されている場合、TiO2及び/またはフッ化物は、TiO2結晶及び/またはフッ化物結晶が650℃〜1,000℃の温度で焼成されて生成されているのが好ましい。天然原料から生成したTiO2結晶及び/またはフッ化物結晶は、地殻内で液相(マグマ)から晶出し、結晶内にH2Oを含んでいる。このH2Oは、そのままでは溶接時アーク熱により溶接金属に放出され、溶接金属の機械的性質の悪化や、溶接割れの原因となる。そのため、本発明によれば、650℃〜1,000℃の温度での焼成により、結晶内のH2Oが除去されて、溶接金属の機械的性質が良好になり、溶接割れを防ぐことができる。650℃を下回ると十分にH2Oを除去することができない。1,000℃を上回ると、H2Oがほとんど無くなり、焼結等の生じる。 When TiO 2 and / or fluoride are produced from TiO 2 crystals and / or fluoride crystals made from natural raw materials, TiO 2 and / or fluoride is 650 ° C. to TiO 2 crystals and / or fluoride crystals. It is preferably produced by firing at a temperature of 1,000 ° C. TiO 2 crystals and / or fluoride crystals generated from natural raw materials crystallize from the liquid phase (magma) in the crust, and contain H 2 O in the crystals. If this H 2 O is left as it is, it is released to the weld metal by arc heat at the time of welding, causing deterioration of the mechanical properties of the weld metal and welding cracks. Therefore, according to the present invention, by firing at a temperature of 650 ° C. to 1,000 ° C., H 2 O in the crystal is removed, the mechanical properties of the weld metal are improved, and weld cracks are prevented. it can. When the temperature is lower than 650 ° C., H 2 O cannot be sufficiently removed. When the temperature exceeds 1,000 ° C., H 2 O is almost lost and sintering or the like occurs.
フラックス粉末内にはワイヤ全重量に対し2重量%〜20重量%のNi基合金からなる芯線を配置することができる。このような芯線を配置すれば、アークをさらに安定させることができ、耐割れ性を改善できる。 In the flux powder, a core wire made of a Ni-based alloy of 2 wt% to 20 wt% with respect to the total weight of the wire can be disposed. If such a core wire is arranged, the arc can be further stabilized and crack resistance can be improved.
特に、非金属粉末中に非金属粉末に対して14〜30重量%のTiO2と、26〜44重量%のCaF2と、8〜10重量%のMgTiO3と、13〜28重量%のCaTiO3と、0.9〜16重量%のCaSiO3と、0.1〜3.0重量%のFe酸化物と、0.1〜3.0重量%のMn酸化物と、0.1〜4重量%のNa2Oと、0.1〜1.2重量%のK2Oと、不可避不純物とを含有すれば、上向きの溶接姿勢が可能になることが確認された。 In particular, a TiO 2 14 to 30% by weight with respect to non-metallic powder during the metal powder, and 26 to 44 wt% of CaF 2, and 8-10% by weight of MgTiO 3, CaTiO of 13 to 28 wt% 3 , 0.9-16 wt% CaSiO 3 , 0.1-3.0 wt% Fe oxide, 0.1-3.0 wt% Mn oxide, 0.1-4 % by weight of Na 2 O, and K 2 O of 0.1 to 1.2 wt%, if containing and unavoidable impurities, it is that it allows an upward welding positions were confirmed.
この場合、TiO2とMgTiO3及びCaTiO3中のTiO2とを合わせたTiO2成分、CaSiO3中のSiO2からなるSiO2成分、フッ化物、CaTiO3及びCaSiO3中のCaOからなるCaO成分、MgTiO3中のMgOからなるMgO成分の非金属粉末に対する重量%を、それぞれTiO2成分重量%、SiO2成分重量%、フッ化物重量%、CaO成分重量%及びMgO成分重量%と定義したときに、Aeq=TiO2成分重量%+1.3×SiO2成分重量%、Beq=フッ化物重量%+0.7×CaO成分重量%+0.98×MgO成分重量%の式で算出されるAeq、Beqが、Aeq≦60、Beq≧35となるように、TiO2成分、SiO2成分、フッ化物、CaO成分及びMgO成分の量を定めればよい。 In this case, TiO 2 component combined and TiO 2 in TiO 2 and MgTiO 3 and CaTiO 3, SiO 2 component comprising SiO 2 in CaSiO 3, fluorides, CaO component comprising CaO in CaTiO 3 and CaSiO 3 When the weight percent of MgO component consisting of MgO in MgTiO 3 with respect to non-metallic powder is defined as TiO 2 component weight percent, SiO 2 component weight percent, fluoride weight percent, CaO component weight percent and MgO component weight percent, respectively. In addition, Aeq = TiO 2 component weight% + 1.3 × SiO 2 component weight%, Beq = fluoride weight% + 0.7 × CaO component weight% + 0.98 × MgO component weight% but so that Aeq ≦ 60, Beq ≧ 35, TiO 2 component, SiO 2 component, fluoride, CaO component and MgO component The amount a may be determined.
本発明のNi基合金フラックス入りワイヤを用いて溶接を行えば、溶接金属中の酸素量を低下させることができる。これは、チタン酸マグネシウムと、1重量%以上のチタン酸マグネシウム以外のチタン酸塩1種以上が安定しているためであると考えられる。また、Aeq=TiO2成分重量%+1.3×SiO2成分重量%+0.65×ZrO2成分重量%+0.78×Al2O3成分重量%、Beq=フッ化物成分重量%+0.7×CaO成分重量%+0.98×MgO成分重量%で算出される式で算出されるAeq、Beqが、Aeq≦60、Beq≧35であるため、通常のフラックス入りワイヤによる溶接金属中の酸素量が0.1重量%程度であるのに対し、0.07重量%以下に低減できる。そのため、溶接金属の低温靭性、耐割れ性を高めることができる。 If welding is performed using the Ni-based alloy flux cored wire of the present invention, the amount of oxygen in the weld metal can be reduced. This is considered to be because magnesium titanate and one or more titanates other than 1 wt% magnesium titanate are stable. Aeq = TiO 2 component weight% + 1.3 × SiO 2 component weight% + 0.65 × ZrO 2 component weight% + 0.78 × Al 2 O 3 component weight%, Beq = fluoride component weight% + 0.7 × Since Aeq and Beq calculated by the formula calculated by CaO component weight% + 0.98 × MgO component weight% are Aeq ≦ 60 and Beq ≧ 35, the amount of oxygen in the weld metal by a normal flux-cored wire is While it is about 0.1% by weight, it can be reduced to 0.07% by weight or less. Therefore, the low temperature toughness and crack resistance of the weld metal can be improved.
以下、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の一実施の形態のNi基合金フラックス入りワイヤの断面図である。本例のNi基合金フラックス入りワイヤは、外皮1と、外皮1内に配置されたフラックス粉末3とを有している。外皮1は、表2に示すようなNiまたはNiを主とする合金(Ni基合金)からなり、厚み約0.2mmの管状の形状を有している。外皮1は、細長い外皮用金属板が成形されて構成されており、相互に重なる外皮1の合わせ目1c,1dを有している。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a cross-sectional view of a Ni-based alloy flux cored wire according to an embodiment of the present invention. The Ni-based alloy flux-cored wire of this example has an
フラックス粉末3は、ワイヤ全重量に対し10〜30重量%であり、非金属粉末と金属粉末とが混合されている。非金属粉末は、平均粒子径10μm〜80μmであり、ワイヤ全重量に対し4〜10重量%である。非金属粉末の内訳は、下記の表1の実施例1〜12,14,17〜22に示される。その他はアークの安定とスラグの流動性を高める役割を果たす酸化金属と、不可避不純物とを含んでいる。非金属粉末中のTiO2及びCaF2が天然原料から生成したTiO2結晶及びCaF2結晶からなる場合、TiO2及びCaF2は、TiO2結晶及びCaF2結晶を650℃〜1,000℃の温度で焼成している。焼成により結合して固まりになった場合は、粉砕を行えばよい。金属粉末は、Ni,Ni合金,Cr,Cr合金,Mn,Mn合金等が用いられている。
The
図2は、本発明の他の実施の形態のNi基合金フラックス入りワイヤの断面図である。本例のNi基合金フラックス入りワイヤは、外皮11と、外皮11内に配置されたフラックス粉末13と、フラックス粉末13内に配置された芯線15とを有している。芯線15を有している点以外は、図1に示す実施例と同じ構造である。芯線15は、NiまたはNi合金からなり、約0.3mmの径寸法を有している。外皮11の内周面と芯線15の外周面とは部分的に接触していてもよい。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a Ni-based alloy flux cored wire according to another embodiment of the present invention. The Ni-based alloy flux cored wire of this example has an
なお、後述する下記の表1の実施例13,15及び16は、本例のワイヤの仕様の例を示している。 Note that Examples 13, 15 and 16 in Table 1 below show examples of the wire specifications of this example.
また、上記図1及び図2に示すワイヤは、合わせ目を有する外皮を用いた例を示したが、合わせ目を持たない外皮(シームレス)を用いたワイヤにも本発明を適用できるのは勿論である。 The wire shown in FIG. 1 and FIG. 2 shows an example using an outer skin having a seam, but the present invention can of course be applied to a wire using an outer skin (seamless) having no seam. It is.
図1及び図2に示すNi基合金フラックス入りワイヤは、例えば、特開2003−103394号公報等に示される公知の方法により製造することができる。 The Ni-based alloy flux cored wire shown in FIGS. 1 and 2 can be manufactured by a known method disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-103394.
次に、表1〜表5に示すように1.2mm径のNi基合金フラックス入りワイヤを作り、本発明のNi基合金フラックス入りワイヤの効果を確認する試験を行った。表1は、本発明の実施例のワイヤの非金属粉末に関する仕様であり、表2は比較例のワイヤの非金属粉末に関する仕様であり、表3は、表1及び表2のワイヤのその他の仕様を示す表である。表3に示す金属粉末は、溶接金属の性能を高められるように、外皮や非金属粉末の成分に合わせて調整した。表4は、表1及び表2に示す各ワイヤに用いた外皮の成分表であり、表5は、表1の内、実施例17〜実施例20のワイヤの成分の表である。なお、実施例1〜3及び18〜22は耐食、耐熱に主な作用を有するワイヤであり、実施例4〜17はLNGタンク等の極低温用途に用いるのに好適なワイヤである。また、表1において、TiO2成分とは、TiO2と、TiO2を含む複酸化物(K2TiO3,CaTiO3,MgTiO3等)中のTiO2とを合わせた成分である。SiO2成分とは、SiO2と、SiO2を含む複酸化物(CaSiO3,MgSiO3,K2Al6Si6O12・2H2O,Na2SiO3,ZrSiO4,K2Al2Si6O12,Na2Al2Si6O12等)中のSiO2とを合わせた成分である。ZrO2成分とは、ZrO2と、ZrO2を含む複酸化物(ZrSiO4等)中のZrO2とを合わせた成分である。Al2O3成分とは、Al2O3と、Al2O3を含む複酸化物(K2Al6Si6O12・2H2O,K2Al2Si6O12,Na2Al2Si6O12等)中のAl2O3とを合わせた成分である。フッ化物成分とは、フッ化物(CaF2、NaF、MgF2、BaF2、LiF、Na3AlF4等)の成分である。CaO成分とは、CaOと、CaOを含む複酸化物(CaCO3、CaSiO3、CaTiO3等)中CaOとを合わせた成分である。MgO成分とは、MgOと、MgOを含む複酸化物(MgCO3、MgSiO3、MgTiO3等)中のMgOとを合わせた成分である。以上の各成分の量は非金属粉末に対する重量%である。また、チタン酸マグネシウム(MgTiO3)、チタン酸マグネシウム以外のチタン酸塩1種以上(K2TiO3,CaTiO3)の量はフラックス粉末に対する重量%である。
Next, as shown in Tables 1 to 5, a 1.2 mm diameter Ni-based alloy flux-cored wire was made, and a test was conducted to confirm the effect of the Ni-based alloy flux-cored wire of the present invention. Table 1 is the specification regarding the non-metallic powder of the wire of the example of the present invention, Table 2 is the specification regarding the non-metallic powder of the wire of the comparative example, and Table 3 is the other specification of the wire of Table 1 and Table 2. It is a table | surface which shows a specification. The metal powder shown in Table 3 was adjusted according to the components of the outer skin and the nonmetal powder so as to enhance the performance of the weld metal. Table 4 is a component table of the skin used for each wire shown in Tables 1 and 2, and Table 5 is a table of the components of the wires of Examples 17 to 20 in Table 1. In addition, Examples 1-3 and 18-22 are wires which have a main effect | action in corrosion resistance and heat resistance, and Examples 4-17 are wires suitable for using for cryogenic applications, such as an LNG tank. In Table 1, the TiO 2 component, and TiO 2, which is a component of a combination of the TiO 2 in the mixed oxide (K 2 TiO 3, CaTiO 3 ,
また、Aeqとは、Aeq=TiO2成分重量%+1.3×SiO2成分重量%+0.65×ZrO2成分重量%+0.78×Al2O3成分重量%の式から算出した値であり、Beqとは、Beq=フッ化物成分重量%+0.7×CaO成分重量%+0.98×MgO成分重量%の式から算出した値である。なお、ZrO2成分、Al2O3成分、CaO成分が含まれていない場合は、それらの成分を0重量%として算出した。また、表1及び表2に示すワイヤにおいては、TiO2及び/またはCaF2(フッ化物)が天然原料からなるTiO2結晶及び/またはCaF2(フッ化物)結晶から生成されている場合は、TiO2結晶及び/またはCaF2結晶を650℃〜1,000℃の温度で焼成してTiO2及び/またはCaF2(フッ化物)を生成した。即ち、表1及び表2において、「焼成した非金属結晶」に記載されているTiO2及び/またはCaF2が記載されている場合は、TiO2及び/またはCaF2は、天然原料からなるTiO2結晶及び/またはCaF2(フッ化物)結晶を焼成した生成したものである。
なお、表5におけるFe酸化物、Mn酸化物は、スラグの流動性を高める役割を果たし、NaO2及びK2Oは、アークの安定性を高める役割を果たす。これらの非金属粉末は、母材(Ni鋼)に合わせて調合されている。 Note that the Fe oxide and Mn oxide in Table 5 play a role of increasing the fluidity of slag, and NaO 2 and K 2 O play a role of improving the stability of the arc. These non-metallic powders are blended according to the base material (Ni steel).
次に、各ワイヤを80%Ar+20%CO2のシールドガスを用いて、200A−30V−30cpm(DCRP)の条件で溶接を行った。そして、溶接金属中の酸素量と、溶接作業性と割れ試験とを行った。溶接作業性及び割れ試験結果を表5に示す。表5の溶接作業性の評価は、◎:非常に良い、○:良い、△:やや劣る、×:劣るにより行った。溶接作業性の総合の評価は、◎:3点、○:2点、△:1点、×:0点の合計点から求めた。割れ試験は、T字割れ試験とビード縦曲げ試験を行った。T字割れ試験は、JIS・Z・3153:1993に準拠して行った。ただし、T字型に配置した2つの板材は1mmの間隔をあけて配置した。具体的には、図3に示すように、間隙Gを隔ててT字形に配置された2つの板材21,23を試験ビード25と拘束ビード27により接合し、試験ビード25のクレータ部以外での割れの有無を染色浸透探傷試験方法により調べた。ビード縦曲げ試験は、JIS・Z・3122に準拠して行った。ただし曲げ半径は3+(1/3)t(tは試験片の厚み)とした。具体的には、図4(A)及び(B)に示すように、2つの板材31,33の側面が溶接金属35により結合された試験片を作り、縦曲げを行って割れの有無を調べた。さらに、各ワイヤを80%Ar+20%CO2のシールドガスを用いて、150A−28V(DCRP)の条件で、半自動溶接により立向上進姿勢の溶接を行い、立向上進姿勢溶接の難易度を判定した。
表6より、実施例1〜22のワイヤを用いた溶接では、比較例1〜20のワイヤを用いた場合に比べて、溶接金属中の酸素量を少なくでき、しかも溶接作業性が向上しているのが分かる。表1及び表6からBeqと溶接金属中の酸素量とをプロットした関係を図5に示し、Aeqと溶接金属中の酸素量とをプロットした関係を図6に示す。なお、溶接金属中の酸素量は、JIS・Z・2613の金属材料の酸素定量方法通則に従い測定した。図5及び図6より、Beqが35以上でAeqが60以下であれば、溶接金属中の酸素量が0.07重量%以下になるのが分かる。これは、フッ化物、CaO、MgOは、溶接金属中の酸素量を減少させるように作用し、TiO2、SiO2、ZrO2、Al2O3は、溶接金属中の酸素量を増加させるように作用するからである。なお、比較材1は、Beqが35以上でAeqが60以下であるが、溶接金属中の酸素量が0.09重量%と高くなっている。これは、チタン酸マグネシウムを含まないことに起因していると考えられる。また、MgTiO3が0.09重量%の比較例19のワイヤでは、2種の割れ試験いずれでも割れが生じてい、17.14重量%の比較例20のワイヤでは、T字割れ試験において割れが生じている。これより、MgTiO3は0.1〜15重量%が必要なのが分かる。
From Table 6, in welding using the wires of Examples 1 to 22, the amount of oxygen in the weld metal can be reduced and the welding workability is improved as compared with the case of using the wires of Comparative Examples 1 to 20. I can see that From Table 1 and Table 6, the relationship in which Beq is plotted against the oxygen content in the weld metal is shown in FIG. 5, and the relationship in which Aeq is plotted against the oxygen content in the weld metal is shown in FIG. The amount of oxygen in the weld metal was measured in accordance with the general rules for determining oxygen in metal materials of JIS / Z / 2613. 5 and 6, it can be seen that when Beq is 35 or more and Aeq is 60 or less, the amount of oxygen in the weld metal is 0.07% by weight or less. This is because fluoride, CaO, and MgO act to reduce the amount of oxygen in the weld metal, and TiO 2 , SiO 2 , ZrO 2 , and Al 2 O 3 seem to increase the amount of oxygen in the weld metal. It is because it acts on. The
また、表6より、実施例1〜22のワイヤを用いた溶接では、比較例1〜20のワイヤを用いた場合に比べて、割れが生じにくいのが分かる。 Moreover, it can be seen from Table 6 that cracking is less likely to occur in the welding using the wires of Examples 1 to 22 than in the case of using the wires of Comparative Examples 1 to 20.
次にLNGタンク等への溶接を想定して、極低温における溶接金属中の酸素量と靭性との関係を調べた。靭性は、JIS・Z・3111の溶着金属の引張及び衝撃試験方法に準じ、−196℃で衝撃試験を行い、その吸収エネルギ値(vE−196)で評価した。図7はその測定結果を示している。図7より、酸素量が0.07重量%以下の溶接金属は、89J以上の良好な低温靭性を有しているのが分かる。 Next, assuming the welding to an LNG tank or the like, the relationship between the amount of oxygen in the weld metal and toughness at extremely low temperatures was investigated. The toughness was evaluated by the absorbed energy value (vE-196) by conducting an impact test at −196 ° C. according to the tensile and impact test method of the weld metal of JIS / Z / 3111. FIG. 7 shows the measurement results. FIG. 7 shows that the weld metal having an oxygen content of 0.07% by weight or less has good low temperature toughness of 89 J or more.
1,11 外皮
3,13 フラックス粉末
15 芯線
1,11
Claims (7)
前記非金属粉末は、前記非金属粉末全量を100重量%とした場合における10〜37重量%のTiO2と、20〜65重量%のフッ化物と、0.1〜15重量%のMgTiO3と、1〜30重量%のK2TiO3またはCaTiO3と、アークの安定とスラグの流動性を高める役割を果たすその他の酸化金属と、不可避不純物とを含有することを特徴とするNi基合金フラックス入りワイヤ。 Flux powder is filled in the outer shell made of Ni-based alloy, and the flux powder contains 4 to 10% by weight of non-metallic powder with respect to the total weight of the wire,
The metal powder has a TiO 2 of from 10 to 37 wt% in the case where 100 wt% of the metal powder total amount, and 20 to 65 wt% of fluoride, and MgTiO 3 of 0.1 to 15 wt% 1 to 30 wt% of K 2 TiO 3 or CaTiO 3 , other metal oxides that play a role in improving arc stability and slag fluidity, and inevitable impurities Cored wire.
Aeq=TiO2成分重量%
Beq=フッ化物重量%+0.7×CaO成分重量%+0.98×MgO成分重量%
の式で算出されるAeq、Beqが、Aeq≦60、Beq≧35となるように、前記TiO2成分、前記フッ化物、前記CaO成分及び前記MgO成分の量が定められていることを特徴とする請求項1に記載のNi基合金フラックス入りワイヤ。 TiO 2 component a combination of the TiO 2 of composite oxide containing the TiO 2 and TiO 2, MgO of the fluoride, CaO component comprising CaO double oxide containing CaO, double oxide containing MgO When the weight percent of the MgO component consisting of the non-metallic powder is defined as TiO 2 component weight percent, fluoride weight percent, CaO component weight percent and MgO component weight percent, respectively.
Aeq = TiO 2 component weight%
Beq = fluoride weight% + 0.7 × CaO component weight% + 0.98 × MgO component weight%
The amounts of the TiO 2 component, the fluoride, the CaO component, and the MgO component are determined so that Aeq and Beq calculated by the formula of Aeq ≦ 60 and Beq ≧ 35. The Ni-based alloy flux cored wire according to claim 1.
前記TiO2とTiO2を含む複酸化物中のTiO2とを合わせたTiO2成分、前記SiO2とSiO2を含む複酸化物中のSiO2とを合わせたSiO2成分、前記ZrO2とZrO2を含む複酸化物中のZrO2とを合わせたZrO2成分、前記Al2O3とAl2O3を含む複酸化物中のAl2O3とを合わせたAl2O3成分、前記フッ化物、前記CaOとCaOを含む複酸化物中のCaOとを合わせたCaO成分、前記MgOとMgOを含む複酸化物中のMgOとを合わせたMgO成分の前記非金属粉末に対する重量%を、それぞれTiO2成分重量%、SiO2成分重量%、ZrO2成分重量%、Al2O3成分重量%、フッ化物重量%、CaO成分重量%及びMgO成分重量%と定義したときに、
Aeq=TiO2成分重量%+1.3×SiO2成分重量%+0.65×ZrO2成分重量%+0.78×Al2O3成分重量%
Beq=フッ化物重量%+0.7×CaO成分重量%+0.98×MgO成分重量%
の式で算出されるAeq、Beqが、Aeq≦60、Beq≧35となるように、前記TiO2成分、前記SiO2成分、前記ZrO2成分、前記Al2O3成分、前記フッ化物、前記CaO成分及び前記MgO成分の量が定められていることを特徴とする請求項1に記載のNi基合金フラックス入りワイヤ。 Wherein the other metal oxide, and SiO 2, and the composite oxide containing SiO 2, and ZrO 2, and a double oxide containing ZrO 2, and Al 2 O 3, and composite oxide containing Al 2 O 3 , At least one of CaO, a double oxide containing CaO, MgO, and a double oxide containing MgO is included,
TiO 2 component a combination of the TiO 2 of composite oxide containing the TiO 2 and TiO 2, SiO 2 components a combination of the SiO 2 of the composite oxide containing the SiO 2 and SiO 2, and the ZrO 2 ZrO 2 component combined with ZrO 2 in the composite oxide containing a ZrO 2, the Al 2 O 3 and Al Al 2 O 3 component combined with Al 2 O 3 double oxide containing 2 O 3, % By weight of the fluoride, the CaO component combined with CaO in the double oxide containing CaO and CaO, and the MgO component combined with MgO in the double oxide containing MgO and MgO with respect to the non-metallic powder. TiO 2 component wt%, SiO 2 component wt%, ZrO 2 component wt%, Al 2 O 3 component wt%, fluoride wt%, CaO component wt% and MgO component wt%, respectively.
Aeq = TiO 2 component weight% + 1.3 × SiO 2 component weight% + 0.65 × ZrO 2 component weight% + 0.78 × Al 2 O 3 component weight%
Beq = fluoride weight% + 0.7 × CaO component weight% + 0.98 × MgO component weight%
The Aeq and Beq calculated by the formula of Aeq ≦ 60 and Beq ≧ 35 are such that the TiO 2 component, the SiO 2 component, the ZrO 2 component, the Al 2 O 3 component, the fluoride, the fluoride, The Ni-based alloy flux cored wire according to claim 1, wherein amounts of the CaO component and the MgO component are determined.
前記非金属粉末中に前記非金属粉末に対して14〜30重量%のTiO2と、26〜44重量%のCaF2と、8〜10重量%のMgTiO3と、13〜28重量%のCaTiO3と、0.9〜16重量%のCaSiO3と、0.1〜3.0重量%のFe酸化物と、0.1〜3.0重量%のMn酸化物と、0.1〜4重量%のNa2Oと、0.1〜1.2重量%のK2Oと、不可避不純物とを含有することを特徴とするNi基合金フラックス入りワイヤ。 Flux powder is filled in the outer shell made of Ni-based alloy, and the flux powder contains 4 to 10% by weight of non-metallic powder with respect to the total weight of the wire,
14-30 wt% TiO 2 , 26-44 wt% CaF 2 , 8-10 wt% MgTiO 3 , 13-28 wt% CaTiO 2 with respect to the non-metallic powder in the non-metallic powder. 3 , 0.9-16 wt% CaSiO 3 , 0.1-3.0 wt% Fe oxide, 0.1-3.0 wt% Mn oxide, 0.1-4 A Ni-based alloy flux-cored wire comprising: wt% Na 2 O, 0.1 to 1.2 wt% K 2 O, and inevitable impurities.
Aeq=TiO2成分重量%+1.3×SiO2成分重量%
Beq=フッ化物重量%+0.7×CaO成分重量%+0.98×MgO成分重量%
の式で算出されるAeq、Beqが、Aeq≦60、Beq≧35となるように、前記TiO2成分、前記SiO2成分、前記フッ化物、前記CaO成分及び前記MgO成分の量が定められていることを特徴とする請求項6に記載のNi基合金フラックス入りワイヤ。 TiO 2 component a combination of the TiO 2 of the TiO 2 and the MgTiO 3 and in the CaTiO 3, SiO 2 component comprising SiO 2 in the CaSiO 3, from CaO of the fluoride, in the CaTiO 3 and CaSiO 3 The weight percent of the MgO component consisting of MgO in the MgTiO 3 to the non-metallic powder is TiO 2 component weight percent, SiO 2 component weight percent, fluoride weight percent, CaO component weight percent, and MgO component weight, respectively. % Is defined as
Aeq = TiO 2 component weight% + 1.3 × SiO 2 component weight%
Beq = fluoride weight% + 0.7 × CaO component weight% + 0.98 × MgO component weight%
The amounts of the TiO 2 component, the SiO 2 component, the fluoride, the CaO component, and the MgO component are determined so that Aeq and Beq calculated by the following formula are Aeq ≦ 60 and Beq ≧ 35. The Ni-based alloy flux cored wire according to claim 6.
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