JP5151548B2 - 溶接金属が優れた耐低温割れ性を有する溶接鋼管の製造方法 - Google Patents
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Description
また溶接鋼管には溶接による継ぎ目(いわゆるシーム)が存在し、その溶接鋼管を用いてパイプラインを構築する際にも多数の溶接鋼管を溶接して連結する。したがってシーム部も十分な強度を保持する必要がある。
特許文献2には、溶接金属に脱水素処理を施して拡散性水素を低減することによって、低温割れを防止する技術が開示されている。脱水素処理は溶接金属を100〜200℃程度に加熱するものであるから、溶接鋼管の製造工程に加熱炉が必要となるばかりでなく、工程管理が複雑になり、溶接鋼管の生産性の低下,製造コストの上昇を招く。
本発明では、フッ素化合物をアーク中で解離させてフッ素イオン(F-)を発生させ、さらに水素イオンと結合させることによってフッ化水素(HF)とする。フッ化水素は気体であるから溶接金属に取込まれることなく、容易にアークから離脱する。このようにして水素イオンをアークから排除することによって、水素イオンが溶接金属に取込まれるのを防止する。その結果、溶接金属の拡散性水素を低減して、低温割れを防止する。
本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
すなわち本発明は、融点が370〜1000℃の範囲内を満足しかつ室温にて固体粉末として存在するフッ素化合物を10質量%以下含有するフラックスを用いて、サブマージアーク溶接でシームを溶接する溶接鋼管の製造方法である。
一方、高強度の溶接鋼管のシームをサブマージアーク溶接で接合する際に使用するフラックスは、予め150〜350℃程度に加熱(いわゆる乾燥処理)して水分を除去する。融点が350℃以下のフッ素化合物をフラックスに添加すると、この乾燥処理にてフッ素化合物が溶融し、乾燥処理が終了した後、再び凝固する。そのため、フッ素化合物が粗大化して、均一な分散が阻害される。このような乾燥処理によるフッ素化合物の溶融,凝固を防止するために、乾燥処理の温度のバラツキを考慮して、フッ素化合物の融点を370℃以上とする。好ましくは400℃以上である。
ここで使用するフッ素化合物は、融点が上記した範囲内を満足し、室温にて固体粉末であれば良く、その組成は限定しない。ただし、安価で容易に入手できるNaF,KF,KBF4,K3AlF6等が好ましい。
フッ素化合物は、その添加量が極微量であっても、添加量に応じて拡散性水素を低減する効果が発揮される。そのため、フッ素化合物の添加量の下限値は特に限定しない。ただし、拡散性水素を低減する効果を安定して発揮させるためには、フッ素化合物を0.1質量%以上添加することが好ましい。
複合添加の場合は、全フッ素化合物の合計添加量を10質量%以下とするとともに、融点が上記した範囲内を満足するフッ素化合物を少なくとも1種添加する。
既に説明した通り、本発明ではフラックスに低融点のフッ素化合物を添加するが、フッ素化合物はフラックスや溶接用ワイヤの成分と反応せず、アークから水素イオンを排除する機能のみを発揮する。したがって、フラックスや溶接用ワイヤの成分に関わらず、溶接金属中の拡散性水素を低減することが可能である。
溶接鋼管の外径は表1に示す通りであり、シームの接合はサブマージアーク溶接にて内面(1層),外面(1層)の順で行なった。溶接用ワイヤは、Cを0.07質量%,Siを0.5質量%,Moを0.5質量%含有するソリッドワイヤを使用した。フラックスは、SiO2−CaO−CaF2を主成分とする溶融型フラックス(これをBと記す)、およびMgO−CaO−CaCO3−CaF2を主成分とする焼結型フラックス(これをCと記す)を用いた。フラックスB,Cは、いずれも予め300℃で1時間加熱して乾燥処理を行なった。
表2,3に発明例として示したB1〜16,C1〜13は、フッ素化合物の融点と添加量が本発明の範囲を満足する例である。比較例として示したB0,C0はフッ素化合物を添加しない例であり、B17〜18,B23〜24,C14,C17〜18は、フッ素化合物の添加量が10質量%を超える例であり、B20〜22,C16はフッ素化合物の融点が1000℃を超える例であり、B19,C15はフッ素化合物の添加量と融点が本発明の範囲を外れる例である。
さらに、72時間放置した後、JIS規格G0584に準拠してシーム部の超音波探傷試験を行ない、溶接金属の低温割れの有無を調査した。その結果を表4,5に示す。
Claims (2)
- 融点が370〜1000℃の範囲内を満足しかつ室温にて固体粉末として存在するフッ素化合物を10質量%以下含有するフラックスを用いて、サブマージアーク溶接でシームを溶接することを特徴とする溶接鋼管の製造方法。
- 前記フラックスとして溶融型フラックスまたは焼結型フラックスを用いることを特徴とする請求項1に記載の溶接鋼管の製造方法。
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