JP5416605B2 - フラックス入りワイヤ - Google Patents

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Description

本発明は、軟鋼および高張力鋼からなる鋼板のガスシールドアーク溶接に使用されるフラックス入りワイヤに関するものである。
軟鋼および高張力鋼からなる鋼板の溶接に用いられるフラックス入りワイヤは、ソリッドワイヤに比較してビード外観や溶接作業性が良好で、さらに溶着効率に優れていることから、年々その使用量が増加している。ところが、フラックス入りワイヤは、ソリッドワイヤと比較して溶接速度が大きいため、特に、片面突合せ継手溶接の初層溶接部で高温割れが発生しやすい傾向があった。このような高温割れの発生を抑制する方法として、以下のような技術が提案されている。
例えば、特許文献1では、耐高温割れ性を改善する方法として、溶接速度を下げ、溶接電流を低くするなど溶接能率を犠牲にした溶接施工にすることが提案されている。また、特許文献1では、耐高温割れ性を改善する方法として、溶接金属中のB量を低減すること、または、溶接用ワイヤ中の不純物中のS含有量を低減することも提案されている。
特許文献2では、耐高温割れ性を改善する方法として、フェライト系ステンレス鋼の溶接部の溶接金属の結晶粒径を微細にするために、ワイヤ成分としてAl、TiおよびNを含有させ、溶接金属中にAlおよびTiの窒化物を存在させることが提案されている。
特開昭54−130452号公報 特開2002−336990号公報
しかしながら、特許文献1の改善方法では、近時、溶接能率を向上した溶接施工条件の適用が拡大しつつあること、また、ワイヤ成分の不純物元素としてのSの含有量の低減にも限界があることで、溶接金属に発生する高温割れを抑制できないという問題がある。また、特許文献1で提案されたワイヤ成分としてのBの含有量の低減は、耐高温割れ性の改善には効果があるものの、低温靭性の低下を招くという問題がある。
特許文献2の改善方法では、ワイヤが15〜25質量%のCrを含有するため、フェライト系ステンレス鋼の溶接部へのNの溶解度が増加する。そのため、溶接部の結晶粒径を微細にすべく、AlおよびTiの窒化物を活用するためにNを多量(0.04〜0.2質量%)に添加しても問題が生じない。しかしながら、軟鋼または高張力鋼からなる鋼板を溶接する場合、溶接部へのNの溶解度が小さく、多量のN添加は、溶接部の溶解度を超えるため、ブローホールなどの欠陥を発生しやすいという問題がある。
また、TiOを含有するワイヤを使用した場合には、溶接金属中に多量(500〜700ppm)の酸素が存在し、Ti窒化物を生成すべく添加したTiの大部分は酸化物として消費される。そのため、Ti窒化物を生成すべく多量のTiを添加する必要があるが、その場合には、溶接金属中にTiの大部分が溶存し、溶接金属の凝固温度を下げるため、かえって高温割れが発生しやすくなるという問題がある。また、靭性などの機械的性質なども劣化すると共に、多量のTi添加は経済性の面からも好ましくないという問題もある。
したがって、軟鋼または高張力鋼からなる鋼板の溶接において、溶接部に発生する高温割れを抑制する手段として、Tiの窒化物を活用し、溶接部の結晶粒を微細化することは、従来困難であった。
そこで、本発明は、このような問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、軟鋼または高張力鋼からなる鋼板の片面突合せ継手溶接の初層溶接部で問題となる耐高温割れ性に優れ、全姿勢溶接における溶接作業性および溶接金属の機械的性質が優れたフラックス入りワイヤを提供することにある。
前記課題を解決するために、本発明に係るフラックス入りワイヤは、軟鋼または高張力鋼からなる鋼板の溶接に使用され、鋼製外皮内にフラックスを充填してなるフラックス入りワイヤであって、ワイヤ全質量に対するフラックス充填率が10〜25質量%であり、ワイヤ全質量に対して、C:0.02〜0.10質量%、Si:0.05〜1.50質量%、Mn:1.7〜4.0質量%、Ti:0.05〜1.00質量%、TiO:1.0〜8.0質量%、Al:0.20〜1.50質量%、Al:0.05〜1.0質量%、B:0.003〜0.02質量%、N:0.005〜0.035質量%、Mg:0.01〜2.0質量%を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。
前記構成によれば、ワイヤ全質量に対するフラックス充填率が所定量であって、ワイヤ全質量に対して、所定量のC、Si、Mn、Ti、TiO、Al、Al、B、NおよびMgを含有することによって、溶接部での高温割れが抑制されると共に、機械的性質が向上し、かつ、溶接作業性が向上する。特に、所定量のTi、Al、NおよびMgを含有することによって、溶接金属中に生成する介在物の組成を核生成促進に効果的なTiNに制御できる。その結果、溶接部の凝固組織を微細化でき、高温割れが抑制できる。
また、本発明に係るフラックス入りワイヤは、前記フラックス入りワイヤが、さらに、ワイヤ全重量に対して、希土類化合物の1種または2種以上:希土類元素換算値で0.0005〜0.5質量%、Ca:0.0002〜0.2質量%からなる群から選択された少なくとも1種を含有することを特徴とする。
前記構成によれば、所定量の希土類化合物、Caからなる群から選択された少なくとも1種を含有することによって、溶接部での高温割れがさらに抑制されると共に、機械的性質がさらに向上する。
さらに、本発明に係るフラックス入りワイヤは、前記フラックス入りワイヤが、さらに、ワイヤ全重量に対して、Mo:0.1〜2.0質量%、Co:0.01〜2.0質量%、Zr:0.01〜1.0質量%、Ni:0.01〜5.0質量%からなる群から選択された少なくとも1種を含有することを特徴とする。
前記構成によれば、Mo、Co、Zr、Niからなる群から選択された少なくとも1種を含有することによって、溶接部の機械的性質がさらに向上する。
本発明に係るフラックス入りワイヤによれば、フラックス充填率が所定量であって、所定量のC、Si、Mn、Ti、TiO、Al、Al、B、NおよびMgを含有すること、希土類化合物、Caからなる群から選択された少なくとも1種をさらに所定量含有すること、または、Mo、Co、Zr、Niからなる群から選択された少なくとも1種をさらに所定量含有することによって、軟鋼または高張力鋼からなる鋼板の片面突合せ継手溶接の初層溶接部で問題となる耐高温割れ性に優れ、全姿勢溶接における溶接作業性および溶接金属の機械的性質が優れたものとなる。その結果、品質の優れた溶接製品を提供することができる。
(a)〜(d)は、本発明に係るフラックス入りワイヤの構成を示す断面図である。 耐高温割れ性の評価に使用する溶接母材の開先形状を示す断面図である。
本発明に係るフラックス入りワイヤについて詳細に説明する。
本発明に係るフラックス入りワイヤは、軟鋼または高張力鋼からなる鋼板の溶接に使用される。また、本発明に係るフラックス入りワイヤは、ガスシールドアーク溶接に好適に使用され、片面突合せ継手溶接において優れた効果を発揮するもので、特に溶接方法は限定されない。
図1(a)〜(d)に示すように、フラックス入りワイヤ(以下、ワイヤと称す)1は、筒状に形成された鋼製外皮2と、その筒内に充填されたフラックス3とからなる。また、ワイヤ1は、図1(a)に示すような継目のない鋼製外皮2の筒内にフラックス3が充填されたシームレスタイプ、図1(b)〜(d)に示すような継目4のある鋼製外皮2の筒内にフラックス3が充填されたシームタイプのいずれの形態でもよい。
そして、ワイヤ1は、フラックス充填率が所定量であって、所定量のC、Si、Mn、Ti、TiO、Al、Al、B、NおよびMgを含有することを特徴とし、残部はFeおよび不可避的不純物からなる。
以下に、ワイヤ成分の数値範囲とその限定理由を示す。ここで、フラックス(Flux)充填率は、鋼製外皮2内に充填されるフラックスの質量を、ワイヤ1(鋼製外皮2+フラックス3)の全質量に対する割合で規定したものである。また、各成分の成分量は、鋼製外皮2とフラックス3における成分量の総和で表し、ワイヤ1(鋼製外皮2+フラックス3)に含まれる各成分の質量を、ワイヤ1の全質量に対する割合で規定したものである。なお、ワイヤ1を構成する成分(C、Si、Mn、Ti、TiO、Al、Al、B、N、Mg、後記する希土類化合物、Ca、Mo、Co、Zr、Ni)は、鋼製外皮2から添加するか、フラックス3から添加するかは特に問わず、鋼製外皮2およびフラックス3の少なくとも一方に添加されていればよい。
(フラックス充填率:10〜25質量%)
フラックス充填率が10質量%未満では、アークの安定性が悪くなり、スパッタ発生量が増加すると共に、ビード外観不良が発生し、溶接作業性が低下する。フラックス充填率が25質量%超では、ワイヤ1の断線等が発生し、生産性が著しく劣化する。
(C:0.02〜0.10質量%、好ましくは、0.03〜0.08質量%)
Cは、溶接部の焼入れ性を確保するために添加する。C量が0.02質量%未満の場合、焼入れ性不足により、溶接部の強度(引張強さ)および靭性(0℃吸収エネルギー)が不足する。また、低C量により溶接部に高温割れが発生する。C量が0.10質量%を超えると、溶接部の強度が過多、靭性が低下すると共に、溶接時のスパッタ発生量またはヒューム発生量が増加し、溶接作業性が低下する。また、被溶接材である鋼材のC量が多い場合、溶接部のC量が多くなるため、凝固温度が低下し溶接部に高温割れが発生しやすくなる。なお、C源としては、例えば、鋼製外皮2、Fe−Mn等の合金粉、鉄粉等を用いる。
(Si:0.05〜1.50質量%、好ましくは、0.10〜1.00質量%)
Siは、溶接部の延性確保、ビード形状維持のために添加する。Si量が0.05質量%未満では、溶接部の延性(伸び)不足となる。また、ビード形状が悪くなり、特に、立向上進溶接でビードが垂れ、溶接作業性が低下する。Si量が1.50質量%を超えると、溶接部に高温割れが発生する。なお、Si源としては、例えば、鋼製外皮2、Fe−Si、Fe−Si−Mn等の合金、KSiF等のフッ化物、ジルコンサンド、珪砂、長石等の酸化物を用いる。
(Mn:1.7〜4.0質量%、好ましくは、2.5〜3.7質量%)
Mnは、溶接部の焼入れ性確保のために添加する。Mn量が1.7質量%未満では、溶接部の焼入れ性が不足し、靭性が低下する。また、不可避的不純物として含有されるSと結合して得られるMnS量も少なくなるため、MnSによる高温割れの抑制作用が小さくなり、溶接部に高温割れが発生する。Mn量が4.0質量%を超えると、溶接部の強度が過多となり、靭性不足となる。また、溶接部に低温割れが発生する。なお、Mn源としては、例えば、鋼製外皮2、Mn金属粉、Fe−Mn、Fe−Si−Mn等の合金を用いる。
(Ti:0.05〜1.00質量%、好ましくは、0.20〜1.00質量%)
Ti(金属Ti)は、溶接部(溶接金属)の耐高温割れ性を改善するために添加する。Ti(金属Ti)は溶接時にNと結合し、溶接金属中の介在物がTiNに制御でき、その結果、溶接継手の凝固組織を微細にでき、溶接部の高温割れ抑制作用が改善される。Ti量(金属Ti)が0.05質量%未満では、上記効果が十分ではなく、溶接部に高温割れが発生する。Ti量(金属Ti)が1.00質量%を超えると、溶接金属再熱部が硬くて脆いベイナイト、マルテンサイトになりやすく、靭性が低下する。また、溶接時のスパッタ発生量が多くなり、溶接作業性が低下する。さらに、溶接金属中のTiが溶存として存在し、溶接金属の凝固温度を低下させ高温割れが発生する。なお、本発明のワイヤ1においては、後記するように従来のワイヤに比べてAl量が多いため、Tiを多量に添加した場合、溶接金属中のTi酸化物がAlによって還元され、溶接金属中にTiが溶存として多量に存在する。また、Ti源としては、例えば、鋼製外皮2、Fe−Ti等の合金粉を用いる。
(TiO:1.0〜8.0質量%、好ましくは、3.0〜8.0質量%)
TiO(Ti酸化物)は、全姿勢溶接性を確保するために添加する。TiO量(Ti酸化物)が1.0質量%未満では、立向上進溶接でビードが垂れ、溶接作業性が低下する。TiO量(Ti酸化物)が8.0質量%を超えると、溶接時のスラグ剥離性が劣化し、溶接作業性が低下する。また、フラックスのかさ比重が小さくなり、生産性が劣化する。なお、TiO源としては、例えば、ルチール等を用いる。
(Al:0.20〜1.50質量%、好ましくは、0.20〜0.50質量%)
Alは強脱酸剤であり溶接継手中に生成する介在物から、Alに比べ脱酸力の弱いTiからなるTi酸化物を還元し、介在物の組成を核生成促進に効果的なTiNにする効果がある。その結果、溶接金属の凝固組織を微細にできる。さらに、溶接金属の酸素量を低下させ、Mnの歩留まりが安定する。これらの効果から、溶接部の高温割れ抑制作用が改善し、靭性も安定化する。Al量が0.20質量%未満では、脱酸が十分でなく、溶接部に高温割れが発生する。また、靭性も低下する。Al量が1.50質量%を超えると、溶接時のスパッタ発生量が多くなり、溶接作業性が低下する。なお、Al源としては、例えば、鋼製外皮2、Al金属粉、Fe−Al、Al−Mg等の合金粉を用いる。
(Al:0.05〜1.0質量%、好ましくは0.05〜0.5質量%)
Alは、水平すみ肉姿勢でのビード形状、立向上進姿勢でのビードの垂れ防止のために添加する。Al量が0.05質量%未満では、水平すみ肉溶接でのビード形状(なじみ)が悪く、また、立向上進溶接でビード垂れが発生し、溶接作業性が低下する。Al量が1.0質量%を超えると、溶接時のスラグ剥離性が劣化し、溶接作業性が低下する。なお、Al源としては、例えば、アルミナや長石等の複合酸化物を用いる。
(B:0.003〜0.02質量%)
Bは、溶存してγ粒界に偏析し、初析フェライトの生成を抑制する効果があり、溶接金属の靭性改善に有効である。B量が0.003質量%未満では、大部分のBがBNとして窒化物に固定化され、初析フェライトの生成を抑制する効果が無く、靭性改善効果が得られない。B量が0.02質量%を超えると、溶接金属の高温割れが発生しやすくなる。なお、B源としては、例えば、Fe−B,Fe−Si−B,アトマイズB等の合金と、B等の複合酸化物を用いる。
(N:0.005〜0.035質量%)
Nは介在物の組成を核生成促進に効果的なTiNにするために不可欠であり、TiNの生成により、溶接金属の凝固組織が微細になり、耐高温割れ性が改善される。N量が0.005質量%未満では、上記効果が十分ではなく、溶接部に高温割れが発生する。また、強度が不足する。N量が0.035質量%を超えると、溶接部へのNの溶解度が小さい軟鋼または高張力鋼からなる鋼板を溶接する場合、多量のN添加が溶接部の溶解度を超えるため、溶接金属中にブローホールが発生する。また靭性が低下する。なお、N源としては、例えば、N−Cr,Fe−N−Cr、N−Si、N−Mn、N−Ti等の金属窒化物を使用する。
(Mg:0.01〜2.0質量%、好ましくは、Mg:0.01〜1.0質量%)
Mgは脱酸力、脱硫力に優れている。優れた脱酸力は、溶接継手中に生成する介在物から、脱酸力の弱いTiからなるTi酸化物を還元し、介在物の組成を核生成促進に効果的なTiNにすることを促進する効果がある。その結果、溶接金属の凝固組織を微細にできる。また、優れた脱硫力は、不可避的不純物として含有されるSと結合し硫化物を形成する。その結果、溶接部の耐高温割れ性が改善する。さらに、溶接金属の酸素量を低下させ、Mnの歩留まりが安定するため、靭性も安定化する。Mg量が0.01質量%未満では、上記効果が十分ではなく、溶接部に高温割れが発生する。また、靭性も低下する。Mg量が2.0質量%を超えると、スパッタ発生量が多くなる。なお、Mg源としては、例えば、金属Mg、Al−Mg、Fe−Si−Mg等の金属粉、合金粉を用いる。
(Fe)
残部のFeは、鋼製外皮2を構成するFe、および/または、フラックス3に添加されている鉄粉、合金粉のFeである。
(不可避的不純物)
残部の不可避的不純物としては、S、P、W、Ta、Cr、Cu、Nb、V、O等が挙げられ、本発明の効果を妨げない範囲で含有することが許容される。S量、P量、W量、Ta量、O量は、それぞれ、0.050質量%以下が好ましく、Cr量は、2.0質量%以下が好ましく、Nb量、V量は、それぞれ、0.1質量%以下が好ましく、Cu量は、2.0質量%以下が好ましい。また、本発明に係るワイヤ1は、その表面にCu鍍金を施すことも可能であるが、その際にもCu量はワイヤ全重量に対して2.0質量%以下になるように調整する。
S量,P量が0.050質量%を超えると、溶接金属の耐高温割れ性が著しく劣化する。W量、Ta量が0.050質量%を、Cr量が2.0質量%を、Nb量、V量が0.1質量%を、Cu量が2.0質量%を、それぞれ超えると、溶接金属の強度が大きくなり、靭性が低下する。O量が0.050質量%を超えると、溶接金属中の酸化物量が増え、靭性が低下する。
また、本発明に係るワイヤ1は、前記成分に加えて、所定量の、希土類化合物の1種または2種以上、Caからなる群から選択された少なくとも1種を、さらに含有することを特徴とする。
(希土類化合物:希土類元素換算値で0.0005〜0.5質量%)
(Ca:0.0002〜0.2質量%)
希土類化合物、Caはいずれも脱酸力、脱硫力に優れている。優れた脱酸力は、溶接継手中に生成する介在物から、脱酸力の弱いTiからなるTi酸化物を還元し、介在物の組成を核生成促進に効果的なTiNにすることを促進する効果がある。その結果、溶接金属の凝固組織を微細にできる。また、溶接金属の酸素量を低下させ、Mnの歩留まりが安定する。さらに、優れた脱硫力は、不可避的不純物として含有されるSと結合し硫化物を形成する。これらの効果から、溶接部の耐高温割れ性が改善し、靭性も安定化する。
希土類化合物が希土類元素換算値で0.0005質量%未満では、上記効果が十分ではなく、溶接部に高温割れが発生する。希土類化合物が希土類元素換算値で0.5質量%を超えるとスパッタ発生量が多くなり、アークが不安定となりビード外観が不良となる。
本発明にいう希土類元素とは、Sc、Yおよび原子番号57(La)乃至71(Lu)をいう。また、希土類化合物とは、希土類元素の酸化物(Nd、La、Y、CeO、Ce、Sc等の単体の酸化物やこれらの複合酸化物およびモナザイト、バストネサイト、アラナイト、セライト、ゼノタイム、ガドリナイト等の希土類酸化物の鉱石を含む)、弗化物(CeF、LaF、PmF、SmF、GdF、TbF等)および合金(希土類元素−Fe、希土類元素−Fe−B、希土類元素−Fe−Co、希土類元素−Fe−Si、希土類元素−Ca−Si等)、ミッシュメタルをいう。
Caが0.0002質量%未満では、上記効果が十分ではなく、溶接部に高温割れが発生する。Caが0.2質量%を超えるとスパッタ発生量が多くなり、アークが不安定となりビード外観が不良となる。なお、Ca源としては、例えば、純Ca,Caを含む合金またはCa酸化物等を用いる。
さらに、本発明に係るワイヤ1は、前記成分に加えて、所定量のMo、Co、Zr、Niからなる群から選択された少なくとも1種を、さらに含有することを特徴とする。
(Mo:0.1〜2.0質量%)
(Co:0.01〜2.0質量%)
Mo、Coはいずれも溶接金属の強度を向上させる効果を有する。必要に応じて強度調整の目的のために含有させることが可能である。上記効果を有するためには、Mo、Coをそれぞれ上記下限濃度以上添加する必要がある。一方で、上記上限濃度を超えて添加した場合、溶接金属の強度が過度に大きくなり、靭性が低下する。
(Zr:0.01〜1.0質量%)
Zrは、溶接金属中に炭化物を析出させ、溶接金属の強度を向上させる効果を有する。
必要に応じて強度調整の目的のために含有させることが可能である。上記効果を有するためには、Zrを0.01質量%以上添加する必要がある。一方で、1.0質量%を超えて添加した場合、スパッタ発生量が多くなり、溶接作業性が劣化する。また、溶接金属の強度が過度に大きくなり、靭性が低下する。
(Ni:0.01〜5.0質量%)
Niは、溶接金属の靭性を向上させるのに極めて有効な効果を有する元素である。上記効果を有するためには、Niを0.01質量%以上添加する必要がある。一方で、5.0質量%を超えて添加した場合、溶接金属中のNの飽和溶解度が低下し、ブローホールが発生し、靭性が低下する恐れがある。
なお、本発明に係るワイヤ1では、ワイヤ作製時に前記ワイヤ成分(成分量)が前記範囲内になるように、鋼製外皮2およびフラックス3の各成分(各成分量)を選択する。
また、本発明に係るワイヤ1の製造方法は、例えば、所定の組成を有する帯鋼で筒状の鋼製外皮2を形成する工程と、その鋼製外皮2の内部に所定の組成を有するフラックス3を充填する工程と、フラックス3が充填された鋼製外皮2を所定の外径まで伸線加工してワイヤ1とする工程と、必要に応じてワイヤ1の表面にCu鍍金を行う工程とを含むものである。しかしながら、ワイヤ1が製造できれば、前記製造方法に限定されるものではない。
本発明に係るフラックス入りワイヤについて、本発明の要件を満足する実施例と、本発明の要件を満足しない比較例とを比較して具体的に説明する。
鋼製外皮(鋼は、C:0.02質量%、Si:0.02質量%、Mn:0.25質量%、P:0.010質量%、S:0.008質量%を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなるものを使用)の内側にフラックスを充填して、表1、表2に示すワイヤ成分からなるワイヤ径1.2mmの図1(b)に示すシームタイプのフラックス入りワイヤ(実施例:No.1〜28、比較例:No.29〜50)を作製した。
なお、ワイヤ成分は、以下の測定方法で測定、算出した。
C量は「燃焼赤外線吸収法」によって、N量は「不活性ガス融解熱伝導度法」によって、Si量、Mn量、B量、Mg量は「ICP発光分光分析法」によって、測定した。
TiO量(TiO等として存在し、Fe−Ti等は含まない)は、「酸分解法」により測定される。酸分解法に使用する溶媒は王水を用い、ワイヤ全量を溶解した。これにより、ワイヤに含まれるTi源(Fe−Ti等)は王水へ溶解するが、TiO源(TiO等)は王水に対し不溶なため、溶け残る。この溶液を、フィルター(ろ紙は5Cの目の細かさ)を用いてろ過し、フィルターごと残渣をニッケル製るつぼに移し、ガスバーナーで加熱して灰化した。次いで、アルカリ融剤(水酸化ナトリウムと過酸化ナトリウムの混合物)を加え、再度ガスバーナーで加熱して残渣を融解した。次に、18質量%塩酸を加えて融解物を溶液化した後、メスフラスコに移し、さらに純水を加えてメスアップして分析液を得た。分析液中のTi濃度を「ICP発光分光分析法」で測定した。このTi濃度をTiO量に換算し、TiO量を算出した。
Ti量(Fe−Ti等として存在し、TiO等は含まない)は、「酸分解法」によりワイヤ全量を王水へ溶解して、不溶であったTiO源(TiO2等)をろ過し、その溶液をワイヤに含まれるTi源(Fe−Ti等)とし得ることで、「ICP発光分光分析法」を用い、Ti量(Fe−Ti等)として存在を求めた。
Al量(アルミナや長石等の複合酸化物として存在し、Al金属粉等の合金粉は含まない)は、「酸分解法」により測定される。酸分解法に使用する溶媒は王水を用い、ワイヤ全量を溶解した。これにより、ワイヤに含まれるAl源(Al金属粉等の合金粉)は王水へ溶解するが、Al源(アルミナや長石等の複合酸化物)は王水に対し不溶なため、溶け残る。この溶液を、フィルター(ろ紙は5Cの目の細かさ)を用いてろ過し、フィルターごと残渣をニッケル製るつぼに移し、ガスバーナーで加熱して灰化した。次いで、アルカリ融剤(水酸化ナトリウムと過酸化ナトリウムの混合物)を加え、再度ガスバーナーで加熱して残渣を融解した。次に、18質量%塩酸を加えて融解物を溶液化した後、メスフラスコに移し、さらに純水を加えてメスアップして分析液を得た。分析液中のAl濃度を「ICP発光分光分析法」で測定した。このAl濃度をAl量に換算し、Al量を算出した。
Al量(Al金属粉等の合金粉として存在し、アルミナや長石等の複合酸化物は含まない)は、「酸分解法」によりワイヤ全量を王水へ溶解して、不溶であったAl源(アルミナや長石等の複合酸化物)をろ過し、その溶液をワイヤに含まれるAl源(Al金属粉等の合金粉)とし得ることで、「ICP発光分光分析法」を用い、Al量(Al金属粉等の合金粉)として存在を求めた。
Figure 0005416605
Figure 0005416605
作製されたフラックス入りワイヤを用いて、以下に示す方法で、耐高温割れ性、機械的性質(引張強さ、吸収エネルギー)、溶接作業性について評価した。その評価結果に基づいて、実施例および比較例のフラックス入りワイヤの総合評価を行った。
(耐高温割れ性)
JIS G3106 SM400B鋼(C:0.12質量%、Si:0.2質量%、Mn:1.2質量%、P:0.009質量%、S:0.004質量%を含有し、残部Feおよび不可避的不純物)からなる溶接母材を、表3に示す溶接条件で片面溶接(下向突合せ溶接)した。
Figure 0005416605
図2に示すように、溶接母材11はV形状の開先を有し、このV形状の開先の裏面には、耐火物12およびアルミニウムテープ13等からなる裏当て材が配置されている。そして、開先角度を35°として、セラミック製の裏当て材が配置されている部分のルート間隔を4mmとした。溶接終了後、初層溶接部(クレータ部を除く)について、X線透過試験(JIS Z 3104)にて、内部割れの有無を確認し、割れ発生部分のトータル長さ測定し、割れ率を算出した。ここで、割れ率は、割れ率W=(割れ発生部分のトータル長さ)/(初層溶接部長さ(クレータ部を除く))×100により算出される。その割れ率で耐高温割れ性を評価した。評価基準は、割れ率0%のとき「優れている:○」、割れ有りのとき「劣っている:×」とした。その結果を表4、表5に示す。
(機械的性質)
JIS Z3313に準じて、引張強さ、靭性の評価基準としての0℃吸収エネルギーについて評価した。引張強さの評価基準は、490MPa以上640MPa以下のとき「優れている:○」、490MPa未満または640MPa超のとき「劣っている:×」とした。0℃吸収エネルギーの評価基準は、60J以上のとき「優れている:○」、60J未満のとき「劣っている:×」とした。さらに、JIS Z3313に準じて、伸びを評価する場合には、その評価基準は、22%以上のとき「優れている:○」、22%未満のとき「劣っている:×」とした。その結果を表4、表5に示す。
(溶接作業性)
耐高温割れ性と同様の溶接母材を使用して、下向すみ肉溶接、水平すみ肉溶接、立向上進すみ肉溶接、立向下進すみ肉溶接の4種の溶接を行い、作業性を官能評価した。ここで、下向すみ肉溶接試験、水平すみ肉溶接試験および立向下進溶接試験の溶接条件は、前記耐高温割れ性と同様とした(表3参照)。立向上進すみ肉溶接試験の溶接条件は、溶接電流200〜220A、アーク電圧24〜27Vとした。なお、評価基準は、スパッタ発生、ヒューム発生、ビード垂れ、ビード外観等に加え、低温割れやブローホール、生産中の断線等の溶接不良が発生しないとき「優れている:○」、溶接不良が発生したとき「劣っている:×」とした。その結果を表4、表5に示す。
(総合評価)
総合評価の評価基準は、前記評価項目のうち、耐高温割れ性、機械的性質および溶接作業性の全てが「○」のとき「優れている:○」、前記評価項目の少なくとも1つが「×」のとき「劣っている:×」とした。その結果を表4、表5に示す。
Figure 0005416605
Figure 0005416605
表1、表4に示すように、実施例(No.1〜28)は、全てのワイヤ成分が本発明の範囲を満足するため、耐高温割れ性、機械的性質および溶接作業性の全てにおいて、優れ、総合評価においても、優れていた。
表2、表5に示すように、比較例(No.29)は、C量が下限値未満であるため、耐高温割れ性および機械的性質に劣り、総合評価も劣っていた。比較例(No.30)は、C量が上限値を超えるため、耐高温割れ性、機械的性質および溶接作業性に劣り、総合評価も劣っていた。比較例(No.31)は、Si量が下限値未満であるため、溶接作業性に劣り、総合評価も劣っていた。比較例(No.32)は、Si量が上限値を超えるため、耐高温割れ性に劣り、総合評価も劣っていた。比較例(No.33)は、Mn量が下限値未満であるため、耐高温割れ性および機械的性質に劣り、総合評価も劣っていた。比較例(No.34)は、Mn量が上限値を超えるため、機械的性質および溶接作業性に劣り、総合評価も劣っていた。
比較例(No.35)は、Ti量が下限値未満であるため、耐高温割れ性に劣り、総合評価も劣っていた。比較例(No.36)は、Ti量が上限値を超えるため、耐高温割れ性、機械的性質および溶接作業性に劣り、総合評価も劣っていた。比較例(No.37)は、TiO量が下限値未満であるため、溶接作業性に劣り、総合評価も劣っていた。比較例(No.38)は、TiO量が上限値を超えるため、溶接作業性に劣り、総合評価も劣っていた。比較例(No.39)は、Al量が下限値未満であるため、耐高温割れ性および機械的性質に劣り、総合評価も劣っていた。比較例(No.40)は、Al量が上限値を超えるため、溶接作業性に劣り、総合評価も劣っていた。
比較例(No.41)は、Al量が下限値未満であるため、溶接作業性に劣り、総合評価も劣っていた。比較例(No.42)は、Al量が上限値を超えるため、溶接作業性に劣り、総合評価も劣っていた。比較例(No.43)は、B量が下限値未満であるため、機械的性質に劣り、総合評価も劣っていた。比較例(No.44)は、B量が上限値を超えるため、耐高温割れ性に劣り、総合評価も劣っていた。比較例(No.45)は、N量が下限値未満であるため、耐高温割れ性および機械的性質に劣り、総合評価も劣っていた。比較例(No.46)は、N量が上限値を超えるため、機械的特性および溶接作業性に劣り、総合評価も劣っていた。
比較例(No.47)は、Mg量が下限値未満であるため、耐高温割れ性および機械的性質に劣り、総合評価も劣っていた。比較例(No.48)は、Mg量が上限値を超えるため、溶接作業性に劣り、総合評価も劣っていた。比較例(No.49)は、フラックス充填率が下限値未満であるため、溶接作業性に劣り、総合評価も劣っていた。比較例(No.50)は、フラックス充填率が上限値を超えるため、ワイヤ生産中に断線が発生し、総合評価としては劣っていた。
以上の結果から、実施例(No.1〜28)は、比較例(No.29〜50)と比べて、フラックス入りワイヤとして優れていることが確認された。
1 フラックス入りワイヤ(ワイヤ)
2 鋼製外皮
3 フラックス
4 継目
11 溶接母材
12 耐火物
13 アルミニウムテープ

Claims (3)

  1. 軟鋼または高張力鋼からなる鋼板の溶接に使用され、鋼製外皮内にフラックスを充填してなるフラックス入りワイヤであって、
    ワイヤ全質量に対するフラックス充填率が10〜25質量%であり、
    ワイヤ全質量に対して、
    C:0.02〜0.10質量%、
    Si:0.05〜1.50質量%、
    Mn:1.7〜4.0質量%、
    Ti:0.05〜1.00質量%、
    TiO:1.0〜8.0質量%、
    Al:0.20〜1.50質量%、
    Al:0.05〜1.0質量%、
    B:0.003〜0.02質量%、
    N:0.005〜0.035質量%、
    Mg:0.01〜2.0質量%
    を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなることを特徴とするフラックス入りワイヤ。
  2. さらに、ワイヤ全重量に対して、希土類化合物の1種または2種以上:希土類元素換算値で0.0005〜0.5質量%、Ca:0.0002〜0.2質量%からなる群から選択された少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項1に記載のフラックス入りワイヤ。
  3. さらに、ワイヤ全重量に対して、Mo:0.1〜2.0質量%、Co:0.01〜2.0質量%、Zr:0.01〜1.0質量%、Ni:0.01〜5.0質量%からなる群から選択された少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項1または2に記載のフラックス入りワイヤ。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102513731A (zh) * 2012-01-04 2012-06-27 天津大学 一种消除低碳钢焊缝柱状晶的活性剂及其使用方法
JP5977998B2 (ja) 2012-05-15 2016-08-24 株式会社神戸製鋼所 Ni基合金溶接金属、帯状電極及び溶接方法
US10906135B2 (en) * 2012-05-24 2021-02-02 Hobart Brothers Llc Systems and methods for low-manganese welding wire
CN103084754B (zh) * 2013-01-23 2016-04-27 宝山钢铁股份有限公司 一种管线钢用高强高韧埋弧焊丝
WO2015083877A1 (ko) * 2013-12-06 2015-06-11 주식회사 포스코 고내식 용접 이음부 및 이를 위한 용접재료
KR101510562B1 (ko) 2013-12-06 2015-04-08 주식회사 포스코 내식성을 향상시키는 플럭스 코어드 아크 용접재료
CN104551437B (zh) * 2014-11-13 2016-08-17 上海施威重工成套有限公司 一种埋弧焊管状药芯丝制作工艺
JP6453178B2 (ja) * 2015-07-17 2019-01-16 株式会社神戸製鋼所 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
CN105798481B (zh) * 2016-05-30 2017-11-14 燕山大学 一种免涂装耐候钢桥用耐候气体保护焊丝
JP6669613B2 (ja) * 2016-08-29 2020-03-18 日鉄溶接工業株式会社 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
CN107175426B (zh) * 2017-06-02 2019-05-14 重庆大学 一种用于大型热锻模具表面强化的自保护药芯丝材及其制备方法
AU2018416187A1 (en) * 2018-03-28 2020-08-06 Nippon Steel Corporation Method for manufacturing flux-cored wire, flux-cored wire and method for manufacturing welded joint
CN110253172A (zh) * 2019-07-14 2019-09-20 新乡市和光科技有限公司 一种高强钢Ar-CO2气体保护焊用金属粉芯焊丝
CN110508969B (zh) * 2019-09-05 2022-02-01 昆山京群焊材科技有限公司 一种碱性全位置co2气保药芯焊丝
CN114340828B (zh) * 2019-12-20 2023-07-11 杰富意钢铁株式会社 气体保护电弧焊用钢丝、气体保护电弧焊方法及气体保护电弧焊接头的制造方法
CN111843290B (zh) * 2020-08-03 2022-03-29 郑州大学 25MnSiNiMoK矿用圆环链钢焊接配套药芯焊丝

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54130452A (en) 1978-03-31 1979-10-09 Nippon Steel Corp Welding rod for obtaining weld metal containing boron and superior in crack resistance
KR0134561B1 (ko) * 1993-03-31 1998-06-15 가메다카 소키치 저휴움 가스시일드 아아크 용접용 플럭스 충전와이어
JP2942450B2 (ja) * 1993-10-12 1999-08-30 新日本製鐵株式会社 溶接変形の少ないガスシールドアーク溶接方法
JP2005144539A (ja) * 2003-11-19 2005-06-09 Nippon Steel Corp 溶接変形低減のためのガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤおよびそれを用いた溶接変形低減方法
JP5005309B2 (ja) * 2006-10-02 2012-08-22 株式会社神戸製鋼所 高張力鋼用ガスシールドアーク溶接フラックス入りワイヤ
JP4879696B2 (ja) * 2006-10-13 2012-02-22 新日本製鐵株式会社 高降伏強度高靭性ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP4776508B2 (ja) * 2006-11-20 2011-09-21 株式会社神戸製鋼所 エレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP5194593B2 (ja) * 2007-07-10 2013-05-08 新日鐵住金株式会社 耐火鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入り溶接ワイヤ
JP5111028B2 (ja) 2007-09-06 2012-12-26 株式会社神戸製鋼所 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP5310108B2 (ja) * 2008-03-28 2013-10-09 新日鐵住金株式会社 フラックス入り極低水素溶接用ワイヤ及びその製造方法
JP5136466B2 (ja) * 2008-03-28 2013-02-06 新日鐵住金株式会社 高強度鋼溶接用フラックス入りワイヤおよびその製造方法
JP5157606B2 (ja) * 2008-04-10 2013-03-06 新日鐵住金株式会社 フラックス入りワイヤを用いた高強度鋼のtig溶接方法
JP5314339B2 (ja) * 2008-07-08 2013-10-16 株式会社神戸製鋼所 フラックス入りワイヤ
JP5351641B2 (ja) * 2009-07-23 2013-11-27 株式会社神戸製鋼所 フラックス入りワイヤ

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