JP5409459B2 - Flux-cored wire for welding austenitic stainless steel - Google Patents

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Description

本発明は、溶接金属の機械的性能が良好で、テンパーカラーの生成量が少ないビード外観および良好なビード形状が得られ、スパッタ発生量が少なく溶接作業性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤに関する。   The present invention provides a bead appearance and a good bead shape with good mechanical performance of the weld metal, a small amount of temper color, a small amount of spatter generation, and excellent welding workability. Regarding wires.

フラックス入りワイヤは、高能率で良好な溶接作業性が得られることから、被覆アーク溶接棒の需要から置換が進み、特にステンレス鋼の溶接の場合、最も使用量が多い溶接材料である。   Since the flux-cored wire is highly efficient and provides good welding workability, the replacement of the flux-cored wire has been progressed due to the demand for the coated arc welding rod, and is the welding material that is used most frequently in the case of stainless steel welding.

しかし、市販のオーステナイト系ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤを用いてオーステナイト系ステンレス鋼の溶接を行うと、ビード表面にテンパーカラーが生成し、このテンパーカラーが耐食性の低下や、美観を損なうことから、酸洗いなどの表面処理が必要となる。したがって、工期短縮などのコストメリットを考慮した場合、テンパーカラーの生成量が少なく、溶接作業性が良好なフラックス入りワイヤが強く要望されている。   However, when austenitic stainless steel is welded using a commercially available austenitic stainless steel welding flux-cored wire, a temper color is generated on the bead surface, and this temper color deteriorates corrosion resistance and impairs the appearance. Surface treatment such as pickling is required. Therefore, when cost merit such as shortening the construction period is taken into consideration, a flux-cored wire with a small amount of temper collar and good welding workability is strongly demanded.

オーステナイト系ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤとして例えば、特許文献1に、C、N、Cr、Ni、Mo、Nb、Cu、Ti、Si、Mnなどの合金成分およびフラックス中の酸化物の適正化を図ったステンレス鋼用フラックス入りワイヤが提案されている。しかし、特許文献1に記載の技術では、溶接直後にスラグ剥離が開始されるため、ビード表面が酸化してテンパーカラーが生成するといった課題があった。   As a flux cored wire for austenitic stainless steel welding, for example, Patent Document 1 describes optimization of alloy components such as C, N, Cr, Ni, Mo, Nb, Cu, Ti, Si, and Mn, and oxides in the flux. The proposed stainless steel flux cored wire has been proposed. However, in the technique described in Patent Document 1, since slag peeling starts immediately after welding, there is a problem that the bead surface is oxidized and a temper color is generated.

また、特許文献2には、溶接作業性が良好で、スパッタ発生量を抑制することができるオーステナイト系ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤが提案されている。しかし、特許文献2に記載の技術では、スパッタ発生量を減少することができても、テンパーカラーの生成量を低減できないといった課題があった。   Patent Document 2 proposes a flux cored wire for welding austenitic stainless steel that has good welding workability and can suppress the amount of spatter generated. However, the technique described in Patent Document 2 has a problem that even if the amount of spatter generated can be reduced, the amount of temper color generated cannot be reduced.

特許第3027313号公報Japanese Patent No. 3027313 特許第2667634号公報Japanese Patent No. 2667634

本発明は、溶接金属の機械的性能が良好で、テンパーカラーの生成量が少ないビード外観および良好なビード形状が得られ、スパッタ発生量が少なく溶接作業性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤを提供することを目的とする。   The present invention provides a bead appearance and a good bead shape with good mechanical performance of the weld metal, a small amount of temper color, a small amount of spatter generation, and excellent welding workability. The object is to provide a wire.

テンパーカラーとは、金属表面の酸化皮膜の厚さにより、反射光の干渉に差が生じ、色調が変化する現象であり、溶接直後の高温なビード表面が大気に晒された場合、テンパーカラーが生成する。このテンパーカラーが耐食性の低下や、美観を損なうことから、表面処理が必要となる。 The temper color is a phenomenon in which the difference in reflected light interference occurs due to the thickness of the oxide film on the metal surface and the color tone changes.When the hot bead surface immediately after welding is exposed to the atmosphere, the temper color Generate. Since this temper color deteriorates the corrosion resistance and impairs the aesthetic appearance, surface treatment is required.

そこで、本発明者らは、前記課題を解決するためにオーステナイト系ステンレス鋼外皮に充填するフラックスの金属およびスラグ剤成分について種々検討を行った。その結果、ビード表面のテンパーカラーの生成量を低減するためには、フラックスにMgを添加することが有効であることが判明した。Mgは、脱酸作用により溶接金属中の酸素量を低減させ、スラグの粘性および融点を調整する。また、溶接金属とスラグとの熱収縮の差によって生じるスラグ剥離の時期を遅らせて生成される酸化皮膜を抑制することにより、テンパーカラーの生成量を低減することができることが明らかとなった。   In order to solve the above problems, the present inventors have made various studies on the metal and slag agent components of the flux filled in the austenitic stainless steel skin. As a result, it has been found that adding Mg to the flux is effective in reducing the amount of temper color produced on the bead surface. Mg reduces the amount of oxygen in the weld metal by deoxidation and adjusts the viscosity and melting point of the slag. It has also been clarified that the amount of temper color produced can be reduced by suppressing the oxide film produced by delaying the timing of slag peeling caused by the difference in thermal shrinkage between the weld metal and slag.

一方、Mgの添加は、スラグの粘性が高くなり溶滴移行が円滑に行われず、溶接作業性が低下するといった課題が生じたため、更なる検討を加えた。その結果、Alを添加することによって、スラグの粘性を改善し、溶接作業性を損なうことなく、ビード表面のテンパーカラーの生成量を低減することが可能になることを見出し、本発明を完成した。   On the other hand, addition of Mg caused further problems because the viscosity of the slag was increased and the droplet transfer was not performed smoothly, resulting in a decrease in welding workability. As a result, it has been found that by adding Al, it is possible to improve the viscosity of the slag, and to reduce the amount of temper color generated on the bead surface without impairing the welding workability, thereby completing the present invention. .

本発明の要旨は、以下の通りである。   The gist of the present invention is as follows.

(1)鋼製外皮へフラックスを充填したフラックス入りワイヤにおいて、
ワイヤ全質量に対して質量%で、
C:0.06%以下、
Si:0.3〜1.0%、
Mn:0.5〜3.0%、
Ni:8〜14%、
Cr:17〜25%、
Mo:0.01〜3.0%、
Cu:0.01〜0.75%、
Bi:0.01〜0.15%、
Al:0.002〜0.1%、
Mg:0.005〜0.1%でAlとMgの和:0.01〜0.15%
を含有し、さらに、スラグ剤成分として、
TiO2:0.1〜3.0%、
SiO2:0.5〜5.0%、
Al23:0.1〜1.5%、
ZrO2:0.1〜2.5%、
金属弗化物のF換算値:0.01〜0.15%
を含有し、さらに、アーク安定剤成分として、
Li、NaまたはKのアルカリ金属酸化物の1種または2種以上:0.02〜2.0%
を含有し、かつ金属酸化物および金属弗化物の合計が4.2〜11.4%
で、残部はFeおよび不可避不純物であることを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ。
(1) In the flux-cored wire filled with fluxes into the steel sheath,
% By mass with respect to the total mass of the wire,
C: 0.06% or less,
Si: 0.3 to 1.0%,
Mn: 0.5 to 3.0%
Ni: 8-14%,
Cr: 17 to 25%,
Mo: 0.01 to 3.0%,
Cu: 0.01 to 0.75%,
Bi: 0.01 to 0.15%,
Al: 0.002 to 0.1%,
Mg: 0.005 to 0.1%, and the sum of Al and Mg: 0.01 to 0.15%
In addition, as a slag agent component,
TiO 2 : 0.1 to 3.0%,
SiO 2 : 0.5 to 5.0%,
Al 2 O 3 : 0.1 to 1.5%,
ZrO 2 : 0.1 to 2.5%,
F conversion value of metal fluoride: 0.01 to 0.15%
In addition, as an arc stabilizer component,
One or more of Li, Na or K alkali metal oxides: 0.02 to 2.0%
Containing and metal oxides and the sum of metal fluorides from 4.2 to 11.4%
And the balance is Fe and an inevitable impurity, The flux cored wire for austenitic stainless steel welding characterized by the above-mentioned.

本発明のオーステナイト系ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤによれば、オーステナイト系ステンレス鋼の溶接において、テンパーカラーの生成量が少ないビード外観および良好なビード形状が得られ、スパッタ発生量が少なく溶接作業性および溶接金属の機械的性能に優れ、高品質な溶接部が得られる。   According to the flux-cored wire for welding austenitic stainless steel of the present invention, a bead appearance with a small amount of temper color and a good bead shape can be obtained in welding of austenitic stainless steel, and welding workability is low with less spatter generation. In addition, the weld metal is excellent in mechanical performance and a high-quality weld is obtained.

本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤの外皮および充填フラックスの各成分組成それぞれの共存による単独および相乗効果によりなし得たもので、特に、ビード表面のテンパーカラーの生成量を低減するためには、フラックスにMgをワイヤ全質量に対して0.005〜0.1質量%添加することが有効であること、しかし、Mgの添加は、スラグの粘性が高くなり溶滴移行が円滑に行われず、溶接作業性が低下するため、Alをワイヤ全質量に対してAlとMgの合計量0.01〜0.15%添加することによって、スラグの粘性を改善し、溶接作業性を損なうことなく、ビード表面のテンパーカラーの生成量を低減することが可能になることを見出して、オーステナイト系ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤの成分設計を行なったものである。   The present invention can be achieved by independent and synergistic effects due to the coexistence of each component composition of the outer sheath of the flux-cored wire for welding austenitic stainless steel and the filling flux, and particularly reduces the amount of temper color produced on the bead surface. Therefore, it is effective to add Mg to the flux in an amount of 0.005 to 0.1% by mass with respect to the total mass of the wire. However, the addition of Mg increases the viscosity of the slag and facilitates droplet transfer. Therefore, the workability of the slag is improved by adding 0.01 to 0.15% of the total amount of Al and Mg with respect to the total mass of the wire. We found that it is possible to reduce the amount of temper collar generated on the bead surface without damaging it, and austenitic stainless steel welding flux Ri is obtained subjected to component design of the wire.

以下にそれぞれの各成分組成の添加理由および限定理由を述べる。なお、各成分組成の含有量%は、ワイヤ全質量に対する質量%で示す。   The reason for addition and limitation of each component composition will be described below. In addition, content% of each component composition is shown by the mass% with respect to the wire total mass.

まず、スラグ剤成分について説明する。   First, the slag agent component will be described.

TiO:0.1〜3.0%、
TiOは、アークを安定にする。TiOが0.1%未満では、アークが不安定となる。一方、3.0%を超えると、スラグの剥離時期が早くなってテンパーカラーが生成する。従って、TiOは0.1〜3.0%とするが、好ましくは0.15〜2.75%である。TiOとしては、ルチール、チタンスラグ、イルミナイト、チタン酸カリ、チタン酸ソーダ等が使用できる。
TiO 2 : 0.1 to 3.0%,
TiO 2 stabilizes the arc. When TiO 2 is less than 0.1%, the arc becomes unstable. On the other hand, if it exceeds 3.0%, the slag peeling time is advanced and a temper color is generated. Therefore, TiO 2 is that 0.1 to 3.0%, preferably 0.15 to 2.75%. As TiO 2 , rutile, titanium slag, illuminite, potassium titanate, sodium titanate and the like can be used.

SiO:0.5〜5.0%、
SiOは、スラグの粘性調整に必要でスラグ被包性およびビード形状を良好にする。SiOが0.5%未満では、スラグの粘性が高くビード形状が不均一となる。一方、5.0%を超えると、スラグが流れやすくなりスラグ被包性が悪くビード外観が不良となる。従って、SiOは0.5〜5.0%とするが、好ましくは1.0〜4.50%である。SiOとしては、硅砂、硅石の他、カリ長石等が使用できる。
SiO 2: 0.5~5.0%,
SiO 2 is necessary for adjusting the viscosity of the slag and makes the slag encapsulation and bead shape good. If SiO 2 is less than 0.5%, the viscosity of the slag is high and the bead shape is not uniform. On the other hand, if it exceeds 5.0%, the slag tends to flow, the slag encapsulation is poor, and the bead appearance is poor. Accordingly, SiO 2 is 0.5 to 5.0%, preferably 1.0 to 4.50%. As SiO 2 , potassium feldspar and the like can be used in addition to cinnabar and meteorite.

Al:0.1〜1.5%、
Alは、アークを安定にする。Alが0.1%未満では、アーク集中性に欠けてアークが不安定となる。一方、1.5%を超えると、スラグ剥離性が悪くなるため、Alは0.1〜1.5%とするが、好ましくは0.13〜1.13%である。
Al 2 O 3 : 0.1 to 1.5%,
Al 2 O 3 stabilizes the arc. If Al 2 O 3 is less than 0.1%, the arc becomes unstable due to lack of arc concentration. On the other hand, if it exceeds 1.5%, the slag removability deteriorates, so Al 2 O 3 is 0.1 to 1.5%, preferably 0.13 to 1.13%.

ZrO:0.1〜2.5%、
ZrOは、スラグ被包性を改善する効果がある。ZrOが、0.1%未満では、スラグの粘性が低く十分なスラグ被包性が得られずビード外観が不良となる。一方、2.5%を超えると、スラグ粘性が増加して溶滴移行が円滑に行われずスパッタ発生量が増加する。従って、ZrOは0.1〜2.5%とするが、好ましくは1.2〜2.21%である。
ZrO 2 : 0.1 to 2.5%,
ZrO 2 has the effect of improving slag encapsulation. If ZrO 2 is less than 0.1%, the viscosity of the slag is low and sufficient slag encapsulation is not obtained, resulting in poor bead appearance. On the other hand, if it exceeds 2.5%, the slag viscosity increases and the droplet transfer is not performed smoothly, and the amount of spatter generated increases. Accordingly, ZrO 2 is a 0.1 to 2.5%, preferably from 1.2 to 2.21%.

金属弗化物のF換算値:0.01〜0.15%、
金属弗化物は、スラグ融点の調整として必要でスラグ被包性およびスラグ剥離性を良好とする目的で添加する。金属弗化物のF換算値が0.01%未満ではスラグ被包性が悪くビード外観およびスラグ剥離性が悪くなる。しかし、0.15%を超えると、スラグの融点が著しく低下してビード形状が不良となる。従って、金属弗化物のF換算値は0.01〜0.15%とする。金属弗化物はNaF、LiF、CaF、AlF、KZrF、KSiF等が使用でき、いずれの金属弗化物を使用しても同様な効果が得られる。
F converted value of metal fluoride: 0.01 to 0.15%,
The metal fluoride is necessary for adjusting the slag melting point and is added for the purpose of improving the slag encapsulation and slag peelability. If the F-converted value of the metal fluoride is less than 0.01%, the slag encapsulation is poor and the bead appearance and slag peelability are poor. However, if it exceeds 0.15%, the melting point of the slag is remarkably lowered and the bead shape becomes poor. Therefore, the F conversion value of the metal fluoride is set to 0.01 to 0.15%. As the metal fluoride, NaF, LiF, CaF 2 , AlF 3 , K 2 ZrF 6 , K 2 SiF 6 and the like can be used, and the same effect can be obtained even when any metal fluoride is used.

金属酸化物および金属弗化物のスラグ剤成分の合計が4.2〜11.4%、
フラックス中の金属酸化物および金属弗化物のスラグ剤成分の合計は、スラグ被包性、スラグ剥離性およびビード形状を良好にする。スラグ剤成分の合計が4.2%未満では、スラグ量が少なくなりビード形状が劣化する。一方、スラグ剤成分の合計が11.4%を超えると、スラグ量が過剰となりスラグが不均一に被包してビード外観およびスラグ剥離性を悪くする。従って、スラグ剤成分の合計は4.2〜11.4%とする。
The sum of the metal oxide and metal fluoride slag agent components is 4.2 to 11.4%,
The sum of the metal oxide and metal fluoride slag agent components in the flux improves the slag encapsulation, slag release and bead shape. If the sum total of a slag agent component is less than 4.2%, the amount of slag will decrease and a bead shape will deteriorate. On the other hand, when the total of the slag agent components exceeds 11.4%, the amount of slag becomes excessive, and the slag is encapsulated non-uniformly, so that the bead appearance and slag peelability are deteriorated. Therefore, the total of the slag agent components is set to 4.2 to 11.4%.

また、フラックス中には、従来と同様に、合金剤(鉄粉を含む)、脱酸剤およびアーク安定剤を添加することができる。   In addition, an alloying agent (including iron powder), a deoxidizing agent, and an arc stabilizer can be added to the flux as in the conventional case.

従来と同様に、合金剤としては、金属粉または合金粉として添加することができ、そして、溶着金属の機械的性能を得るために添加する脱酸剤としては、鋼製外皮およびフラックス成分中に、例えば、C、Si、Mn或いはそれらの鉄合金として含有させることができ、また、アーク安定剤としてはLi、Na、K等を弗化物、炭酸塩、酸化物等の形態で合わせて0.02%以上、好ましくは0.05〜2.0%添加することにより、極めて安定したアークとすることができる。
次に、鋼製外皮およびフラックス中の他の成分について説明する。
As in the past, as an alloying agent, it can be added as a metal powder or an alloying powder, and as a deoxidizing agent added to obtain the mechanical performance of the weld metal, it is included in the steel outer shell and the flux component. For example, C, Si, Mn or their iron alloys can be contained, and as the arc stabilizer, Li, Na, K, etc. are combined in the form of fluoride, carbonate, oxide, etc. By adding 02% or more, preferably 0.05 to 2.0%, an extremely stable arc can be obtained.
Next, the steel outer shell and other components in the flux will be described.

Al:0.002〜0.1%、
Alは、0.002%以上含有することによってアークを安定にする効果がある。一方、Alが0.1%を超えると、アークが不安定となる。従って、Alは、0.002〜0.1%とする。
Al: 0.002 to 0.1%,
Al is effective in stabilizing the arc by containing 0.002% or more. On the other hand, if Al exceeds 0.1%, the arc becomes unstable. Therefore, Al is made 0.002 to 0.1%.

Mg:0.005〜0.1%、
Mgは、溶接金属とスラグとの熱収縮の差によって生じるスラグ剥離の時期を改善し、テンパーカラーの生成量を低減する効果がある。Mgが0.005%未満であると、テンパーカラー生成量の低減効果が得られない。一方、0.1%を超えると、スラグの粘性が高くなりスラグ剥離性が劣化する。従って、Mgは、0.005〜0.1%とするが、好ましくは0.02〜0.08%である。
Mg: 0.005 to 0.1%,
Mg has the effect of improving the timing of slag peeling caused by the difference in thermal shrinkage between the weld metal and slag, and reducing the amount of temper color produced. If the Mg content is less than 0.005%, the effect of reducing the temper color generation amount cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 0.1%, the viscosity of the slag increases and the slag peelability deteriorates. Therefore, Mg is 0.005 to 0.1%, preferably 0.02 to 0.08%.

AlとMgの和:0.01〜0.15%、
さらに前記AlとMgの和を0.01〜0.15%、好ましくは0.05〜0.12%にすることにより、スラグの融点および粘性を改善してアークを安定にする。AlとMgの和が0.01%未満では、アークが不安定となる。一方、0.15%を超えると、スラグ量が増加してスラグ剥離性が悪くなる。
Sum of Al and Mg: 0.01 to 0.15%,
Furthermore, by making the sum of Al and Mg 0.01 to 0.15%, preferably 0.05 to 0.12%, the melting point and viscosity of the slag are improved, and the arc is stabilized. If the sum of Al and Mg is less than 0.01%, the arc becomes unstable. On the other hand, if it exceeds 0.15%, the amount of slag increases and the slag peelability deteriorates.

C:0.06%以下、
Cは、Crと化合して炭化物を生成して溶接金属の耐食性および靭性を劣化させるため、少ないほうが好ましく、Cの含有量は0.06%以下とする。好ましくは0.04%以下である。
C: 0.06% or less,
Since C forms a carbide by combining with Cr and deteriorates the corrosion resistance and toughness of the weld metal, the C content is preferably 0.06% or less. Preferably it is 0.04% or less.

Si:0.3〜1.0%、
Siは、スラグの粘性を調整してビード形状を良好にする。また、脱酸作用により溶接金属の靭性を改善する効果を有する。0.3%未満では、脱酸反応が促進されず、溶接金属中のO量が高くなり靭性が劣化する。一方、1.0%を超えると、ビード形状が凸になる。従って、Siは0.3〜1.0%とする。
Si: 0.3 to 1.0%,
Si adjusts the viscosity of the slag to improve the bead shape. Moreover, it has the effect of improving the toughness of the weld metal by deoxidation. If it is less than 0.3%, the deoxidation reaction is not promoted, the amount of O in the weld metal becomes high, and the toughness deteriorates. On the other hand, if it exceeds 1.0%, the bead shape becomes convex. Therefore, Si is made 0.3 to 1.0%.

Mn:0.5〜3.0%、
Mnは、脱酸作用により溶接金属の靭性を向上する効果を有する。Mnが0.5%未満では、溶接金属の靭性が劣化し、3.0%を超えると、溶滴が大きく成長してスパッタ発生量が多くなる。従って、Mnは0.5〜3.0%とする。
Mn: 0.5 to 3.0%
Mn has the effect of improving the toughness of the weld metal by deoxidation. If Mn is less than 0.5%, the toughness of the weld metal deteriorates, and if it exceeds 3.0%, the droplets grow greatly and the amount of spatter generated increases. Therefore, Mn is 0.5 to 3.0%.

Ni:8〜14%、
Niは、溶接金属のオーステナイト組織を安定化させる効果を有する。Niが8%未満では、オーステナイトの晶出量が減少してフェライト量を増加させ靭性が劣化する。一方、14%を超えると、オーステナイト量が増加して強度が低下する。従って、Niは8〜14%とする。
Ni: 8-14%,
Ni has an effect of stabilizing the austenite structure of the weld metal. If Ni is less than 8%, the amount of crystallization of austenite decreases, the amount of ferrite increases, and the toughness deteriorates. On the other hand, if it exceeds 14%, the amount of austenite increases and the strength decreases. Therefore, Ni is 8 to 14%.

Cr:17〜25%、
Crは、溶接金属のフェライト組織を安定化させて強度を確保する効果を有する。Crが17%未満では、フェライトの晶出量が減少して強度が低下する。一方、25%を超えると、溶滴が粗大となりスパッタ発生量が増加する。従って、Crは17〜25%とする。
Cr: 17 to 25%,
Cr has the effect of stabilizing the ferrite structure of the weld metal and ensuring strength. If Cr is less than 17%, the amount of ferrite crystallized decreases and the strength decreases. On the other hand, if it exceeds 25%, the droplets become coarse and the amount of spatter generated increases. Therefore, Cr is 17 to 25%.

Mo:0.01〜3.0%、
Moは、溶接金属のフェライト相を安定化させて強度を改善する効果を有する。Moが0.01%未満では、十分な強度が得られない。一方、3.0%を超えると、脆い金属間化合物であるσ相を生成して靭性が劣化する。従って、Moは、0.01〜3.0%とする。
Mo: 0.01 to 3.0%,
Mo has the effect of stabilizing the ferrite phase of the weld metal and improving the strength. If Mo is less than 0.01%, sufficient strength cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 3.0%, a σ phase, which is a brittle intermetallic compound, is generated and the toughness deteriorates. Therefore, Mo is set to 0.01 to 3.0%.

Cu:0.01〜0.75%、
Cuは、極微量の添加でスパッタ発生を抑制する効果を有する。しかし、Cuが0.01%未満であると、スパッタ発生を抑制する効果が得られない。一方、Cuが0.75%を超えると、Cuを含む金属間化合物を析出して靭性が劣化する。従って、Cuは0.01〜0.75%とする。
Cu: 0.01 to 0.75%,
Cu has an effect of suppressing the generation of spatter by addition of a very small amount. However, if Cu is less than 0.01%, the effect of suppressing the generation of sputtering cannot be obtained. On the other hand, if Cu exceeds 0.75%, an intermetallic compound containing Cu is precipitated and the toughness deteriorates. Therefore, Cu is made 0.01 to 0.75%.

Bi:0.01〜0.15%、
Biは、スラグ剥離性を改善する目的で添加する。Biが0.01%未満では、スラグ剥離性が悪くなる。一方、0.15%を超えると、溶接ビードとスラグ間に低融点化合物相を生成して溶接直後にスラグが剥離してビード表面が大気に晒されテンパーカラーが生成する。従って、Biは、:0.01〜0.15%とする。
Bi: 0.01 to 0.15%,
Bi is added for the purpose of improving the slag peelability. If Bi is less than 0.01%, the slag removability deteriorates. On the other hand, if it exceeds 0.15%, a low melting point compound phase is generated between the weld bead and the slag, and the slag is peeled off immediately after welding, and the bead surface is exposed to the atmosphere to generate a temper color. Therefore, Bi is set to: 0.01 to 0.15%.

なお、上記に述べた成分の残部は、鋼製外皮のFe分、合金剤のFe分、脱酸剤のFe分などからのFeおよび不可避不純物である。また、ステンレス鋼外皮へのフラックス充填率については、ステンレス鋼外皮へのフラックス充填率が18%未満では、外皮の肉厚が厚くなり、溶滴が肥大化してアークが不安定となる。一方、30%を超えると外皮の肉厚が薄く、スラグ量が過剰となりスラグ被包性が劣化する。従って、フラックス充填率は18〜30%とすることが好ましい。


The balance of the components described above is Fe and inevitable impurities from the Fe content of the steel outer shell, the Fe content of the alloying agent, the Fe content of the deoxidizer, and the like. As for the flux filling rate into the stainless steel skin, if the flux filling rate into the stainless steel skin is less than 18%, the thickness of the outer skin becomes thick, the droplets enlarge, and the arc becomes unstable. On the other hand, if it exceeds 30%, the thickness of the outer skin is thin, the amount of slag becomes excessive, and the slag encapsulation is deteriorated. Therefore, the flux filling rate is preferably 18-30%.


フラックス入りワイヤの製造方法について言及すると、例えば外皮を帯鋼より管状に成形する場合には、配合、撹拌、乾燥した充填フラックスをU形に成形した溝に満たした後丸形に成形し、所定のワイヤ径まで伸線する。この際、整形した外皮シームを溶接することで、シームレスタイプのフラックス入りワイヤとすることもできる。また外皮がパイプの場合には、パイプを振動させてフラックスを充填し、所定のワイヤ径まで伸線する。   Referring to the method for manufacturing the flux-cored wire, for example, when the outer skin is formed into a tubular shape from a steel strip, the filled flux that has been blended, stirred, and dried is filled into a U-shaped groove and then formed into a round shape. The wire diameter is drawn. At this time, a seamless type flux-cored wire can be obtained by welding the shaped outer seam. When the outer skin is a pipe, the pipe is vibrated to be filled with a flux and drawn to a predetermined wire diameter.

充填フラックスは、供給、充填が円滑に行えるように、固着剤(珪酸カリおよび珪酸ソーダの水溶液)を添加して造粒して用いることもできる。特に、微細なTi酸化物を添加する場合には、充填に先立って充填フラックスを造粒することは、充填性を高めると同時に偏析を防止する上で極めて有効である。   The filling flux can be granulated by adding a fixing agent (aqueous solution of potassium silicate and sodium silicate) so that supply and filling can be performed smoothly. In particular, when a fine Ti oxide is added, granulating the filling flux prior to filling is extremely effective in improving the filling property and preventing segregation.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

表1に示す化学成分のオーステナイト系ステンレス鋼外皮を用いて表2に示す組成のワイヤ径1.2mmのステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤを各種試作した。なお、フラックス充填率は18〜30%とした。   Various types of flux-cored wires for welding stainless steel with a wire diameter of 1.2 mm having the composition shown in Table 2 were prepared using austenitic stainless steel skins having chemical components shown in Table 1. The flux filling rate was 18-30%.

Figure 0005409459
Figure 0005409459

Figure 0005409459
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溶接は、オーステナイト系ステンレス鋼を用いてJIS Z 3323に基づいて溶着金属試験を行った。溶着金属性能は、JIS Z 3111に準拠し、引張試験および衝撃試験を行った。溶着金属性能は、引張強さ:520MPa以上、−20℃における吸収エネルギー:30J以上を良好とした。また、腐食試験は、JIS G 0577に準拠した。試験片は、テンパーカラーの生成による耐食性の低下を考慮し、溶接後のビード状態のままで試験を行った。耐食性は、孔食電位が300mV以上を良好とした。   For welding, a weld metal test was performed based on JIS Z 3323 using austenitic stainless steel. The weld metal performance was based on JIS Z 3111, and a tensile test and an impact test were performed. As for the weld metal performance, the tensile strength: 520 MPa or more and the absorbed energy at −20 ° C .: 30 J or more were considered good. Moreover, the corrosion test was based on JISG0577. The test piece was tested in a bead state after welding in consideration of a decrease in corrosion resistance due to generation of a temper collar. The corrosion resistance was good when the pitting potential was 300 mV or more.

溶接作業性は、オーステナイト系ステンレス鋼を用いて水平すみ肉溶接を行い、アーク安定性、スパッタ発生量、スラグ被包性、スラグ剥離性、ビード形状およびテンパーカラーの生成状態を調べた。   For welding workability, horizontal fillet welding was performed using austenitic stainless steel, and arc stability, spatter generation, slag encapsulation, slag peelability, bead shape, and temper color generation state were investigated.

なお、溶着金属試験および溶接作業性の調査の溶接電流は180〜250A、シールドガスはCOで実施した。それらの結果を表3にまとめて示す。 In addition, the welding current of the welding metal test and the investigation of the welding workability was performed at 180 to 250 A, and the shielding gas was CO 2 . The results are summarized in Table 3.

Figure 0005409459
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表2および表3中ワイヤNo.1〜10が本発明例、ワイヤNo.11〜20は比較例である。本発明であるワイヤNo.1〜10は、TiO、SiO、Al、ZrO、Al、Mg、AlとMgの和、金属弗化物のF換算値、スラグ剤成分の合計、C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、CuおよびBiの量が適正であるので、アークが安定でスパッタ発生量が少なく、スラグ被包性、スラグ剥離性およびビード形状が良好で、テンパーカラーの生成が極めて少なく、また、溶着金属性能も良好であるなど、極めて満足な結果であった。 In Table 2 and Table 3, the wire No. 1 to 10 are examples of the present invention, wire No. 11 to 20 are comparative examples. Wire No. which is the present invention. 1 to 10 are TiO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , Al, Mg, sum of Al and Mg, F converted value of metal fluoride, total of slag agent components, C, Si, Mn, Ni The amount of Cr, Mo, Cu and Bi is appropriate, the arc is stable, the amount of spatter generation is small, the slag encapsulation, slag peelability and bead shape are good, and the generation of temper color is extremely low. The results were extremely satisfactory, such as good weld metal performance.

比較例中ワイヤNo.11は、Mnが多いのでスパッタ発生量が多く、TiOが多いのでテンパーカラーが生成し、孔食電位が低かった。 In the comparative example, the wire No. No. 11 had a large amount of Mn and therefore a large amount of spatter was generated, and since TiO 2 was large, a temper color was generated and the pitting potential was low.

ワイヤNo.12は、Biが多いのでテンパーカラーが生成し孔食電位が低かった。また、TiOが少ないのでアークが不安定であった。さらに、Mnが少ないので吸収エネルギーが低値であった。 Wire No. In No. 12, since there was much Bi, a temper color was generated and the pitting potential was low. Further, since the amount of TiO 2 was small, the arc was unstable. Furthermore, since Mn is small, the absorbed energy was low.

ワイヤNo.13は、SiOが少ないのでビード形状が悪く、Alが少ないのでアークが不安定であった。また、Siが少ないので吸収エネルギーが低値であった。 Wire No. No. 13 had a poor bead shape due to the small amount of SiO 2 , and the arc was unstable due to a small amount of Al 2 O 3 . Further, since the amount of Si is small, the absorbed energy is low.

ワイヤNo.14は、SiOが多いのでスラグ被包性、Siが高いのでビード形状およびAlが高いのでスラグ剥離性がそれぞれ不良であった。 Wire No. No. 14 had a poor slag removability because there was a lot of SiO 2 , and slag encapsulation was high, and since Si was high, the bead shape and Al 2 O 3 were high.

ワイヤNo.15は、ZrOが少ないのでスラグ被包性が不良で、Crが多いのでスパッタ発生量が多かった。また、Niが少ないので吸収エネルギーが低値であった。 Wire No. No. 15 had poor slag encapsulation because ZrO 2 was small, and the amount of spatter was large because Cr was large. Further, since the amount of Ni is small, the absorbed energy is low.

ワイヤNo.16は、ZrOが多いのでスパッタ発生量が多く、Biが少なのでスラグ剥離性が不良であった。また、Niが多いので引張強さが低値であった。 Wire No. No. 16 had a large amount of spatter due to a large amount of ZrO 2 and a small amount of Bi, so that the slag peelability was poor. Moreover, since there is much Ni, tensile strength was a low value.

ワイヤNo.17は、Alが多いのでアークが不安定で、弗化物のF換算値が少ないのでスラグ被包性およびスラグ剥離性が不良であった。また、Mgが低いのでテンパーカラーが生成したので孔食電位が低かった。さらに、Crが少ないので引張強さが低値であった。   Wire No. In No. 17, since the Al content was large, the arc was unstable, and the F-converted value of fluoride was small, so the slag encapsulation and slag peelability were poor. Moreover, since the temper color was formed because Mg was low, the pitting corrosion potential was low. Furthermore, since there is little Cr, the tensile strength was low.

ワイヤNo.18は、Mgが多いのでスラグ剥離性が、弗化物のF換算値が多いのでビード形状が不良であった。また、Cuが多いので吸収エネルギーが低値であった。   Wire No. No. 18 had a poor bead shape because there was a lot of Mg, so the slag peelability was high, and the F-converted value of fluoride was large. Moreover, since there is much Cu, the absorbed energy was a low value.

ワイヤNo.19は、AlとMgの和が多いのでスラグ剥離性が不良で、スラグ剤の合計が少ないのでビード形状も不良であった。また、Moが少ないので引張強さが低値であった。   Wire No. No. 19 had a poor sum of Al and Mg, so the slag peelability was poor, and the total amount of slag agent was small, so the bead shape was also poor. Moreover, since there is little Mo, tensile strength was a low value.

ワイヤNo.20は、AlとMgの和が少ないのでアークが不安定であった。また、スラグ剤の合計が多いのでスラグ被包性およびスラグ剥離性が不良であった。さらに、Moが多いので吸収エネルギーが低値であった。   Wire No. In No. 20, the arc was unstable because the sum of Al and Mg was small. Moreover, since there was much sum total of a slag agent, slag encapsulation and slag peelability were unsatisfactory. Furthermore, since there is much Mo, the absorbed energy was low.

ワイヤNo.21は、Alが少ないので、アークが不安定であった。また、Cが多いので、吸収エネルギーが低値で、孔食電位も低かった。さらにCuが低いので、スパッタ発生が多かった。   Wire No. In No. 21, since the amount of Al was small, the arc was unstable. Moreover, since there was much C, the absorbed energy was low and the pitting corrosion potential was also low. Furthermore, since Cu was low, spatter was frequently generated.

Claims (1)

鋼製外皮へフラックスを充填したフラックス入りワイヤにおいて、
ワイヤ全質量に対して質量%で、
C:0.06%以下、
Si:0.3〜1.0%、
Mn:0.5〜3.0%、
Ni:8〜14%、
Cr:17〜25%、
Mo:0.01〜3.0%、
Cu:0.01〜0.75%、
Bi:0.01〜0.15%、
Al:0.002〜0.1%、
Mg:0.005〜0.1%でAlとMgの和:0.01〜0.15%
を含有し、さらに、スラグ剤成分として、
TiO2:0.1〜3.0%、
SiO2:0.5〜5.0%、
Al23:0.1〜1.5%、
ZrO2:0.1〜2.5%、
金属弗化物のF換算値:0.01〜0.15%
を含有し、さらに、アーク安定剤成分として、
Li、NaまたはKのアルカリ金属酸化物の1種または2種以上:0.02〜2.0%
を含有し、かつ金属酸化物および金属弗化物の合計が4.2〜11.4%
で、残部はFeおよび不可避不純物であることを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ。
In flux-cored wire filled with fluxes into the steel sheath,
% By mass with respect to the total mass of the wire,
C: 0.06% or less,
Si: 0.3 to 1.0%,
Mn: 0.5 to 3.0%
Ni: 8-14%,
Cr: 17 to 25%,
Mo: 0.01 to 3.0%,
Cu: 0.01 to 0.75%,
Bi: 0.01 to 0.15%,
Al: 0.002 to 0.1%,
Mg: 0.005 to 0.1%, and the sum of Al and Mg: 0.01 to 0.15%
In addition, as a slag agent component,
TiO 2 : 0.1 to 3.0%,
SiO 2 : 0.5 to 5.0%,
Al 2 O 3 : 0.1 to 1.5%,
ZrO 2 : 0.1 to 2.5%,
F conversion value of metal fluoride: 0.01 to 0.15%
In addition, as an arc stabilizer component,
One or more of Li, Na or K alkali metal oxides: 0.02 to 2.0%
Containing and metal oxides and the sum of metal fluorides from 4.2 to 11.4%
And the balance is Fe and inevitable impurities, a flux-cored wire for welding austenitic stainless steel.
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