JP5696824B1 - 溶接継手の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2013年11月8日に国際出願されたPCT/JP2013/080242号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
溶接金属の硬さは、母材と同等程度であることが望ましい。例えばHB400あるいはHB500級耐摩耗鋼を母材とする場合では、溶接金属の硬さを少なくともHV337(HB320)以上、できればHV380(HB360)以上とすることが望ましい。
以上のようなことから、HV380以上、HV693以下である高硬度の耐摩耗鋼を母材とする溶接継手において、表面硬さがHV337以上、HV533以下であり十分な耐摩耗性を有しながら、予熱をしなくても低温割れが発生しない溶接金属を形成させる溶接方法、または表面硬さがHV380以上、HV533以下であり十分な耐摩耗性を有しながら、予熱をしなくても低温割れが発生しない溶接金属を形成させる溶接方法があれば極めて有用であると考えられる。
これらのうち特許文献1は、高強度ラインパイプなどの用途に用いられる鋼板について、残留オーステナイトを水素のトラップサイトとして機能させることにより、低温割れの発生を防ぐものである。特許文献2は、やはり高強度ラインパイプなどの用途に用いられる鋼板について、酸化物を水素のトラップサイトとして機能させることにより、低温割れの発生を防ぐものである。
これらはいずれも母材および溶接金属の強度が1200MPa未満であり、HV380(引張強さ換算約1200MPa)以上の硬さを有して耐摩耗性を具備する溶接金属の低温割れ性を改善できる技術ではない。
ここで、低温割れ試験は、JIS Z3158(y形溶接割れ試験方法;1993年)に準拠し、室温(25℃)にて試験を実施し、表面および断面に割れがないことをもって合格とした。拡散性水素量の測定試験は、JIS Z3118(鋼溶接部の水素量測定方法;2007年)に準拠したガスクロマトグラフ法にて実施した。
CEN=[C]+(0.75+0.25×tanh(20×([C]−0.12)))×([Si]/24+[Mn]/6+[Cu]/15+[Ni]/20+([Cr]+[Mo]+[Nb]+[V])/5+5×[B]) ・・・(式1)
ただし、[]付元素は、それぞれの元素の含有量(質量%)を表す。また、添加元素が無しの場合は、[]内にゼロを代入する。
CEN=[C]+(0.75+0.25×tanh(20×([C]−0.12)))×([Si]/24+[Mn]/6+[Cu]/15+[Ni]/20+([Cr]+[Mo]+[Nb]+[V])/5+5×[B]) ・・・(式1)
ただし、[]付元素は、それぞれの元素の含有量(質量%)を表す。
CEN=[C]+(0.75+0.25×tanh(20×([C]−0.12)))×([Si]/24+[Mn]/6+[Cu]/15+[Ni]/20+([Cr]+[Mo]+[Nb]+[V])/5+5×[B]) ・・・(式1)
ただし、[]付元素は、それぞれの元素の含有量(質量%)を表す。
(3)本発明の第三の態様に係る溶接継手の製造方法は、ビッカース硬さHVが565超693以下であり、板厚が12〜20mmであり、Cの含有量が0.350〜0.450質量%であり、下記の式2で計算されるCENが、0.20〜0.85質量%である鋼板、およびビッカース硬さHVが565超693以下であり、板厚が20mm超50mm以下であり、Cの含有量が0.350〜0.450質量%であり、下記の式2で計算されるCENが、0.20〜0.85質量%である鋼板、のいずれか一つに対し、鋼製外皮にフラックスが充填されたフラックス入りワイヤを用いて、ガスシールドアーク溶接を行うことにより、溶接継手を製造する方法であって、(a)前記ガスシールドアーク溶接時に、前記鋼板の前記板厚が20mm以下の場合、前記鋼板の温度が100℃以上となるように予熱作業を行い、前記鋼板の前記板厚が20mm超の場合、前記鋼板の温度が150℃以上となるように前記予熱作業を行い、(b)前記フラックス入りワイヤが、CaF2、BaF2、SrF2、MgF2のうちの1種以上を含有し、その含有量の合計をαとしたとき、前記αが前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で3.3〜8.0%であり、Ti酸化物、Si酸化物、Mg酸化物、Al酸化物のうちの1種以上を含有し、その含有量の合計をβとしたとき、前記βが前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で0.10〜1.50%であり、CaCO3、BaCO3、SrCO3、MgCO3の含有量の合計が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で0.60%未満であり、前記フラックス中の鉄粉の含有量が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で10.0%未満であり、前記αに対する前記CaF2の含有量の比が0.90以上であり、前記βに対する前記αの比が3.0以上80.0以下であり、CaOの含有量が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で0.20%未満であり、金属弗化物、金属酸化物、および金属炭酸塩を除く、前記フラックス入りワイヤ中の化学成分が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で:C:0.060〜0.350%;Si:0.05〜1.80%;Mn:0.50〜4.00%;P:0.050%以下;S:0.020%以下;Al:0.005〜0.150%;Cu:0〜0.75%;Ni:0〜1.00%未満;Cr:0〜3.50%;Mo:0〜1.50%;Ti:0〜0.150%;Nb:0〜0.15%;V:0〜0.45%;B:0〜0.0500%;Mg:0〜2.0%;Ca:0〜2.0%;REM:0〜0.0150%;残部:Feおよび不純物;からなり、(c)前記溶接継手の溶接金属の化学組成が、質量%で:C:0.120〜0.250%;Si:0.05〜0.80%;Mn:0.20〜2.50%;Al:0.0050〜0.1000%;P:0.050%以下;S:0.020%以下;N:0.015%以下;Cu:0〜0.50%;Ni:0〜0.70%未満;Cr:0〜2.50%;Mo:0〜1.00%;Ti:0〜0.100%;Nb:0〜0.100%;V:0〜0.30%;B:0〜0.0100%;O:0〜0.100%;Mg:0〜0.100%;Ca:0〜0.100%;REM:0〜0.0100%;残部:Feおよび不純物;からなり、前記溶接金属の、下記の式2で計算されるCENが、0.20〜0.58質量%であり、前記溶接金属の表面下1mmの平均ビッカース硬さHVが、380〜533であり、上記(a)〜(c)の全てを満足する。
CEN=[C]+(0.75+0.25×tanh(20×([C]−0.12)))×([Si]/24+[Mn]/6+[Cu]/15+[Ni]/20+([Cr]+[Mo]+[Nb]+[V])/5+5×[B]) ・・・(式2)
ただし、[]付元素は、それぞれの元素の含有量(質量%)を表す。
(8)上記(1)〜(6)のいずれか一項に記載の溶接継手の製造方法は、前記フラックス入りワイヤの前記鋼製外皮にスリット上の隙間がなくてもよい。
その結果、水素低減に特に効果のあるのはCaF2をはじめとする弗化物であり、フラックス成分に一定量を含有させることにより溶接金属中の拡散性水素量を大きく低減でき、さらに酸化物の量を調整し、かつ弗化物と酸化物の配合比を一定範囲とすることにより、拡散性水素量を安定して1.0ml/100g未満に抑制することができることを知見するに至った。
本発明は、耐摩耗鋼板として広く用いられている、C含有量が質量%で0.12〜0.45%で、HV380以上、HV693以下の高硬度の厚鋼板を母材として用い、それをガスシールドアーク溶接して形成した溶接継手を対象とする。
本発明では、溶接金属を、上記(1)または(2)に記載した化学組成を有するものとする。
以下、溶接金属の化学組成の限定理由について説明する。以下の説明において、「%」は特に説明がない限り、「質量%」を意味する。
Cは、溶接金属の硬さに最も影響する元素である。母材硬さがHV380以上であるときに、溶接金属にある程度の耐摩耗性を確保するためには、溶接金属の表面硬さは少なくともHV337以上であることが望ましい。そのためには溶接金属のC含有量は0.100%以上が必要である。また、母材硬さがHV380以上であるときに、母材に近い耐摩耗性を確保するためには、溶接金属の表面硬さもHV380以上であることが望ましい。溶接金属の表面硬さをHV380以上にする必要がある場合には、溶接金属のC含有量を0.120%以上にする必要がある。しかし、C含有量が0.250%を超えると、溶接金属の硬さがHV533を超えて溶接金属の靭性が低下することがあるので、C含有量の上限を0.250%とする。なお、後述するC含有量が0.010〜0.060%未満のフラックス入りワイヤを用いて作られた溶接継手の溶接金属のC含有量は、0.100〜0.170%となることが通常である。安定してHV380以上の母材硬さを得るためには、C含有量の下限を0.130%または0.140%としてもよい。また、溶接金属の靭性を安定して得るために、C含有量の上限を0.230%または0.210%としてもよい。
Siは、脱酸元素であり、溶接金属のO含有量を低減して清浄度を高めるためにフラックスには一定量添加する。そのため溶接金属中のSi含有量も0.05%以上が含有される。必要に応じて、Si含有量の下限を0.10%、0.15%又は0.20%としてもよい。Siは、0.80%を超えて含有すると溶接金属の靱性を劣化させることがあるため、これを上限とする。溶接金属の靭性改善のため、Si含有量の上限を0.70%、0.65%、0.60%又は0.50%としてもよい。
Mnは、MnSを形成してSによる粒界脆化を抑制する効果があるので、溶接金属には少なくとも0.20%以上含有させるようにする。またMnは溶接金属の焼入性を確保して強度を高める効果のある元素であるので、硬さを安定的に得るためには、0.50%以上含有することが望ましい。溶接金属の硬さ向上のため、Mn含有量の下限を0.60%、0.70%、0.80%又は0.90%としてもよい。一方、Mnは、2.50%を超えて含有すると、粒界脆化感受性が増加して溶接金属の靱性が劣化するため、これを上限とする。溶接金属の靭性改善のため、Mn含有量の上限を2.30%、2.10%、1.90%、1.70%又は1.50%に制限してもよい。
Alは脱酸元素であり、Siと同様に、溶接金属中のO含有量を低減することにより、溶接金属の清浄度を向上させる効果があるので、フラックスには一定量を添加する必要がある。本実施形態に係るフラックス入りワイヤを用いて得られた溶接継手の溶接金属には、通常、0.0050%以上のAlが含まれる。Al量が0.0050%未満であった場合、溶接金属の低温靱性が低下するおそれがある。一方、0.1000%を超えて含有させると、窒化物や酸化物を形成して、溶接金属の靱性を劣化させるので、これを上限とする。溶接金属の靭性改善のため、Al含有量の上限を0.0900%、0.0800%、0.0700%又は0.0600%に制限してもよい。
Pは不純物元素であり、靱性を劣化させる。そのため極力低減する必要があるが、靱性への悪影響が許容できる範囲として、溶接金属のP含有量は0.050%以下に制限する。必要に応じて、P含有量の上限を0.030%、0.0250%、0.0200%又は0.0150%に制限してもよい。P含有量の下限を制限する必要はない。P含有量の下限は0%である。
Sも不純物元素であり、溶接金属中に過大に存在すると靱性と延性とをともに劣化させるため、極力低減することが好ましい。靱性、延性への悪影響が許容できる範囲として、溶接金属のS含有量は0.020%以下に制限する。必要に応じて、S含有量の上限を0.015%、0.010%、0.008%又は0.006%に制限してもよい。S含有量の下限を制限する必要はない。S含有量の下限は0%である。
Nは、溶接金属中には不可避的に含有されるが、0.015%を超えると粗大なAlNやBNを形成して靭性を低下させる。溶接金属への影響を許容できる上限としてN含有量は0.015%以下に制限する。必要に応じて、N含有量の上限を0.010%、0.008%又は0.006%に制限してもよい。N含有量の下限を制限する必要はない。N含有量の下限は0%である。
Oは、溶接金属中には不可避的に含有されるが、靱性、延性への悪影響が許容できる範囲として、溶接金属のO含有量は0.100%以下に制限する。必要に応じて、O含有量の上限を0.080%、0.060%、0.050%又は0.040%としてもよい。O含有量の下限を制限する必要はない。O含有量の下限は0%である。
Cuは、溶接金属の強度と靭性とを向上させることができるので、選択元素として含有できる。しかしながら、Cu含有量が0.50%を超えると靭性が低下することがあるため、溶接金属のCu含有量は0.50%以下とする。必要に応じて、Cu含有量の上限を0.40%又は0.30%としてもよい。Cu含有量の下限を制限しなくてもよい。このため、Cu含有量の下限は0%である。一方、強化効果を十分に得るために、溶接金属に0.10%以上含有させてもよい。溶接金属中にCuを含有させる方法としては、ワイヤの外皮表面のめっき、あるいは、フラックスに単体または合金元素として添加する等の方法がある。
Niは靱性向上に有効な元素とされる選択元素として含有できる。しかし、C含有量が高い場合にはその効果は限定的であり、高価な元素でもあるので、溶接金属へのNi含有量は0.70%未満とする。必要に応じて、Ni含有量の上限を0.60%、0.40%又は0.20%としてもよい。Ni含有量の下限を制限しなくてもよい。このため、Ni含有量の下限は0%である。一方、靭性向上効果を得るために、溶接金属に0.05%以上含有させてもよい。
Crは、焼入性を高めることにより溶接金属の硬さ向上に有効な元素であり、選択元素として含有できる。しかしながら、2.50%を超えて過剰に含有させると、靱性を低下させることがあるため、Cr含有量は2.50%を上限とする。必要に応じて、Cr含有量の上限を1.50%、1.00%、0.70%又は0.40%としてもよい。Cr含有量の下限を制限しなくてもよい。このため、Cr含有量の下限は0%である。一方、溶接金属の硬さ向上の目的で添加する場合には、その効果を得るために0.10%以上含有させてもよい。
Moは、焼入性を高めることにより溶接金属の硬さ向上に有効な元素であり、選択元素として含有できる。しかしながら、1.00%を超えて過剰に含有させると、靱性を低下させることがあるため、Mo含有量は1.00%を上限とする。必要に応じて、Mo含有量の上限を0.70%、0.60%、0.40%又は0.20%としてもよい。Mo含有量の下限を制限しなくてもよい。このため、Mo含有量の下限は0%である。一方、硬さ向上の目的で添加する場合には、その効果を得るために0.05%以上含有させてもよい。
TiもAlと同様、脱酸元素として有効であり、溶接金属中のO含有量を低減させる効果があり、選択元素として含有できる。また、固溶Nを固定して靱性への悪影響を緩和するためにも有効であるが、溶接金属中のTi含有量が0.100%を超えて過剰になると、粗大な酸化物の形成に起因した靱性劣化、過度な析出強化による靱性劣化が生じる可能性が大きくなるので、Ti含有量の上限は0.100%とする。必要に応じて、Ti含有量の上限を0.080%、0.050%、0.030%又は0.020%としてもよい。Ti含有量の下限を制限しなくてもよい。このため、Ti含有量の下限は0%である。靱性改善の目的に、0.010%以上含有させてもよい。
Nbは固溶により溶接金属の硬さを向上させる効果があり、選択元素として含有できる。しかしながら、0.100%を超えて含有させると、溶接金属中に過剰に含有され、粗大な析出物を形成して靭性を劣化させるため好ましくないので、Nb含有量の上限を0.100%とする。必要に応じて、Nb含有量の上限を0.080%、0.050%、0.030%又は0.020%としてもよい。Nb含有量の下限を制限しなくてもよい。このため、Nb含有量の下限は0%である。溶接金属の硬さ向上目的に0.010%以上含有させてもよい。
Vは、焼入性を高めることにより溶接金属の硬さ向上に有効な元素であり、選択元素として含有できる。しかしながら、0.30%を超えて過剰に含有させると、靱性を低下させることがあるため、V含有量は0.30%を上限とする。必要に応じて、V含有量の上限を0.25%、0.20%又は0.15としてもよい。V含有量の下限を制限しなくてもよい。このため、V含有量の下限は0%である。溶接金属の硬さ向上のために0.01%以上含有させてもよい。
Bは、溶接金属中に適正量含有させると、固溶Nと結びついてBNを形成して、固溶Nの靭性に対する悪影響を減じる効果がある。またBは、焼入性を高めて強度向上に寄与する効果もあり、選択元素として含有できる。これらの効果を得るために0.0003%以上含有させてもよい。一方、B含有量が0.0100%超になると、溶接金属中のBが過剰となり、粗大なBNやFe23(C、B)6等のB化合物を形成して靭性を逆に劣化させるため、好ましくない。そこで、Bを含有させる場合のB含有量の上限は0.0100%とする。必要に応じて、B含有量の上限を0.0080%、0.0060%、0.0040%又は0.0020%としてもよい。B含有量の下限を制限する必要はなく、B含有量の下限は0%である。
Mg含有量の下限を制限する必要はなく、Mg含有量の下限は0%である。しかし、Mgは強脱酸元素であり、溶接金属中のO含有量を低減し、溶接金属の延性及び靭性を向上させために、0.001%以上含有させてもよい。しかし、溶接金属中のMg含有量が0.100%を超えると、溶接金属中での粗大酸化物の形成による靭性低下が無視できなくなる。このため、Mgを含有させる場合にも、Mg含有量を0.100%以下とする。必要に応じて、Mg含有量の上限を0.0080%、0.0060%、0.0040%又は0.0020%としてもよい。
(REM:0〜0.0100%)
CaおよびREM含有量の下限を制限する必要はなく、CaおよびREM含有量の下限は0%である。しかし、Ca、REMはいずれも溶接金属中での硫化物の構造を変化させ、また硫化物、酸化物のサイズを微細化して延性及び靭性向上に有効であり、Caを0.002%以上、REMを0.0002%以上、含有してもよい。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、含有させる場合のそれぞれの上限を、Caでは0.100%、REMでは0.0100%とする。
図2に示すように、HV380以上、HV533以下の溶接金属において、溶接金属中の拡散性水素量が1.0ml/100g未満であるとき、式1で計算されるCENを0.58質量%以下とすることで、JIS Z3158のy形溶接割れ試験において、割れ発生限界予熱温度が25℃以下となり、実質的に予熱なしでの溶接が可能となる。
ここで、溶接割れを確実に防止するために、CENの上限を0.55質量%、0.53質量%、0.50質量%、0.47質量%又は0.45質量%としてもよい。溶接金属の硬さをHV380以上とするために、CENの下限を0.20質量%とする。溶接金属の硬さが高い方が、耐摩耗性が向上するため、CENの下限を0.24質量%、0.28質量%、0.30質量%又は0.32質量%としてもよい。
(a)母材のビッカース硬さHVが380以上514以下(HB360以上475以下に相当)であり、母材の板厚が20〜100mmであり、母材のCの含有量が0.120〜0.300%であり、式1で計算されるCENが、0.20〜0.75質量%である母材。
(b)母材のビッカース硬さHVが514超565以下(HB475超530以下に相当)であり、母材の板厚が12〜100mmであり、母材のCの含有量が0.120〜0.300%であり、式1で計算されるCENが、0.20〜0.75質量%である母材。
(c)母材のビッカース硬さHVが565超693以下(HB530超650以下に相当)であり、母材の板厚が6〜12mmであり、母材のCの含有量が0.350〜0.450%であり、式1で計算されるCENが、0.20〜0.85質量%である母材。
上記(a)〜(c)のいずれかひとつを満足する母材に対し、ガスシールドアーク溶接時に、母材の温度が10℃以上の場合、溶接時の予熱作業を行う必要がないが、母材の温度が10℃未満の場合には、母材の温度が10℃以上となるように予熱作業を行う必要がある。つまり、母材(鋼板)の温度が10℃未満の場合のみ、母材(鋼板)の温度が10℃以上になるように予熱作業を行う必要がある。この母材の温度(予熱温度)の上限を特に定める必要はないが、75℃未満又は50℃未満としても差し支えない。
(d)母材のビッカース硬さHVが565超693以下(HB530超650以下に相当)であり、母材の板厚が12〜20mmであり、母材のCの含有量が0.350〜0.450%であり、式1で計算されるCENが、0.20〜0.85質量%である母材。
(e)母材のビッカース硬さHVが565超693以下(HB530超650以下に相当)であり、母材の板厚が20mm超50mm以下であり、母材のCの含有量が0.350〜0.450%であり、式1で計算されるCENが、0.20〜0.85質量%である母材。
上記(d)または(e)を満足する母材に対し、ガスシールドアーク溶接時に、母材の板厚が20mm以下の場合、母材を100℃以上に予熱を行い、母材の板厚が20mm超の場合、母材を150℃以上の予熱を行う。この母材の温度(予熱温度)の上限を特に定める必要はないが、175℃未満又は150℃未満としても差し支えない。また、HV380以上にするために、CENを0.20質量%以上とする。
CEN=[C]+(0.75+0.25×tanh(20×([C]−0.12)))×([Si]/24+[Mn]/6+[Cu]/15+[Ni]/20+([Cr]+[Mo]+[Nb]+[V])/5+5×[B]) ・・・(式1)
ただし、[]付元素は、それぞれの元素の含有量(質量%)を表す。
表面下1mmの位置の硬さが、HV337以上、HV533以下となれば、溶接金属に必要な耐摩耗性の要件を満たす。HV337未満では、耐磨耗性が不足する。HV533を超えると、低温割れが発生しやすくなる。
硬さの測定は、溶接金属において、溶接方向と垂直の断面を切断し、研磨したサンプルを採取し、溶接金属の表面下1mmの位置のビッカース硬さを10点測定し、平均値を算出することによって求めるものとする。
拡散性水素量は、JIS Z 3118(鋼溶接部の水素量測定方法;2007年)に準拠したガスクロマトグラフ法により測定する。
なお、水素の拡散速度は常温で比較的大きいため、溶接金属の拡散性水素量は溶接直後に測定する必要がある。このため、溶接直後に測定しない限り、拡散性水素量を正確に測定できない。
以下、上記溶接金属を形成するために用いられる、鋼板、フラックス入り溶接ワイヤ及び溶接条件などについて説明する。
用いる鋼板の板厚としては、一般的に厚板といわれる6mm以上100mm以下のものを対象としている。
このような条件を満たす鋼板は、土木・建築作業用の機械など、耐摩耗性が必要な個所に広く用いられているもので、C含有量以外の化学組成について特に限定されるものではないが、一例をあげれば、
C:0.120〜3.000%、Si:0.10〜0.55%、Mn:0.20〜2.00%、Al:0.01〜0.10%、P:0.020%以下、S:0.015%以下、Cu:0.50%以下、Ni:1.00%以下、Cr:1.20%以下、Mo:0.60%以下、Nb:0.05%以下、V:0.10%以下、B:0.0050%以下を含有する鋼がある。また、式1で計算されるCENが0.20〜0.85質量%であるものを対象としている。
母材の溶接熱影響部(HAZ)で溶接割れを生じないようにするために、CENの上限を0.85質量%とする。より確実にHAZ部での溶接割れを防止するために、CENの上限を0.80質量%、0.75質量%、0.73質量%、0.70質量%、0.68質量%、0.65質量%、0.63質量%又は0.60質量%としてもよい。母材の硬さをHV380以上とするために、CENの下限を0.20質量%とする。母材の硬さを高めるため、CENの下限を0.24質量%、0.28質量%、0.30質量%、0.32質量%、0.35質量%又は0.38質量%としてもよい。母材の硬さがHV565以下の鋼板は一般的にCENが0.75質量%を超えることは少ないため、母材の硬さがHV565以下の鋼板のCENの上限を0.75質量%とする。
母材の硬さの測定方法は、母材の板厚方向断面の表面下1mmの位置のビッカース硬さを5点以上測定し、平均値を求める方法とする。
最初に、ワイヤの鋼製外皮の内部に挿入されるフラックス成分について説明する。
この効果を得るには、含有するCaF2、BaF2、SrF2、MgF2の合計量をαとしたとき、合計量αがフラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で3.3%以上、8.0%以下であること、また含有するTi酸化物、Si酸化物、Mg酸化物、Al酸化物の合計量をβとしたとき、合計量βがフラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で0.10%以上、1.50%以下であること、さらに上記αに対する上記CaF2の含有量の比が0.90以上であり、上記合計量βに対する上記合計量αの比([合計量α]/[合計量β])が3.0以上、80.0以下であることが要件となる。
さらに、上記合計量βに対する上記合計量αの比が3.0未満では、溶接金属中の拡散性水素量を安定して1.0ml/100g未満とすることができず、80.0超では、溶接ヒューム、スラグが過剰に生成するため、溶接作業性が著しく低下し、好ましくない。溶接金属中の拡散性水素量をより低減するために、上記比([合計量α]/[合計量β])の下限を3.2、3.5、3.7又は4.0にしてもよい。溶接ヒュームやスラグの過剰生成などを回避するために、上記比([合計量α]/[合計量β])の上限を40.0、30.0、20.0、15.0又は13.0としてもよい。αに対するCaF2の含有量の比が0.90未満である場合、溶接金属中の拡散性水素量を1.0ml/100g未満とすることができなくなる。何故なら、CaF2は、金属弗化物の中で最も拡散性水素量を低減させる効果が大きいからである。αに対するCaF2の含有量の比が最大となるのは、フラックス中にCaF2以外の金属弗化物が含まれない場合である。従って、αに対するCaF2の含有量の比の上限値は1.0である。
なお、上記合計量βは、フラックス入りワイヤ中の含有量であり、フラックスの造粒に使用されるバインダー(SiO2を主成分とする水ガラス)などに含まれるものも合計した含有量とする。
フラックス入りワイヤ中のC含有量が0.010%未満であると、溶接金属のC含有量が0.100%未満になって溶接金属の硬さがHV337未満になるので、フラックス入りワイヤ中のC含有量は0.010%以上とする。さらにフラックス入りワイヤ中のC含有量が0.060%未満であると、溶接金属のC含有量が0.120%未満になって溶接金属の硬さがHV380未満になるので、溶接金属の硬さをHV380とするためには、フラックス入りワイヤ中のC含有量は0.060%以上とする。溶接金属の硬さの向上のために、C含有量の下限値を0.020%または0.030%としてもよい。溶接金属の硬さのさらなる向上のために、C含有量の下限を0.070%、0.080%、0.090%、0.100%又は0.110%としてもよい。フラックス入りワイヤ中のC含有量が0.350%を超えると、溶接金属のC含有量が0.250%を超えてしまうので、フラックス入りワイヤ中のC含有量は0.350%以下とする。溶接金属の耐低温割れ性の改善のため、C含有量の上限を0.300%、0.250%、0.180%、0.170%又は0.160%としてもよい。
フラックス入りワイヤ中のSi含有量が0.05%未満であると、溶接金属のSi含有量が0.05%未満になるので、フラックス入りワイヤ中のSi含有量は0.05%以上とする。溶接金属中のO含有量の低減のため、Si含有量の下限を0.10%、0.20%、0.30%又は0.40%としてもよい。フラックス入りワイヤ中のSi含有量が1.80%を超えると、酸化消耗を考慮しても溶接金属のSi量が0.80%を超えてしまうので、フラックス入りワイヤ中のSi含有量は1.80%以下とする。溶接金属の靭性改善のため、Si含有量の上限を1.50%、1.20%、1.00%、0.80%又は0.60%としてもよい。
フラックス入りワイヤ中のMn含有量が0.50%未満であると、溶接金属のMn含有量が0.20%未満になるので、フラックス入りワイヤ中のMn含有量は0.50%以上とする。溶接金属の硬さの向上のため、Mn含有量の下限を0.70%、0.80%、0.90%、1.00%又は1.10%としてもよい。フラックス入りワイヤ中のMn含有量が4.00%を超えると、酸化消耗を考慮しても溶接金属のMn量が2.50%を超えてしまうので、フラックス入りワイヤ中のMn量は4.00%以下とする。溶接金属の靭性改善のため、Mn含有量の上限を3.00%、2.50%、2.20%、2.00%又は1.80%としてもよい。
フラックス入りワイヤ中のP含有量が0.050%を超えると、溶接金属のP含有量が0.050%を超えてしまうことがあるので、フラックス入りワイヤ中のP含有量は0.050%以下とする。必要に応じて、P含有量の上限を0.030%、0.025%、0.020%又は0.015%に制限してもよい。P含有量の下限を制限する必要はない。P含有量の下限は0%である。
フラックス入りワイヤ中のS含有量が0.020%を超えると、溶接金属のS含有量が0.020%を超えてしまうことがあるので、フラックス入りワイヤ中のS含有量は0.020%以下とする。必要に応じて、S含有量の上限を0.015%、0.010%、0.008%又は0.006%に制限してもよい。S含有量の下限を制限する必要はない。S含有量の下限は0%である。
フラックス入りワイヤ中のAl含有量が0.005%未満であると、溶接金属のAl含有量が0.005%未満になるので、フラックス入りワイヤ中のAl含有量は0.005%以上とする。溶接金属中のO含有量の一層の低減のため、Al含有量の下限を0.007%、0.010%又は0.012%としてもよい。フラックス入りワイヤ中のAl含有量が0.150%を超えると、溶接金属のAl含有量が0.100%を超えてしまうことがあるので、フラックス入りワイヤ中のAl含有量は0.150%以下とする。溶接金属の靭性改善のため、Al含有量の上限を0.090%、0.070%、0.050%又は0.040%に制限してもよい。
フラックス入りワイヤ中のCu含有量が0.75%を超えると、溶接金属のCu含有量が0.50%を超えてしまうので、フラックス入りワイヤ中のCu含有量は0.75%以下とする。溶接金属のCu含有量を低減するために、Cu含有量を0.50%以下としてもよい。必要に応じて、Cu含有量の上限を0.40%又は0.30%としてもよい。Cu含有量の下限を制限しなくてもよい。このため、Cu含有量の下限は0%である。一方、溶接金属の硬さを向上させるために、溶接金属にCuを0.10%以上含有させてもよい。
フラックス入りワイヤ中のNi含有量が1.00%以上であると、溶接金属のNi含有量が0.70%以上となり、ワイヤの合金コストが高くなるので、フラックス入りワイヤ中のNi含有量は1.00%未満とする。溶接金属の凝固割れの防止のため、Ni含有量の上限を、0.50%、0.40%、0.30%、0.20%又は0.10%としてもよい。Ni含有量の下限を制限しなくてもよい。このため、Ni含有量の下限は0%である。
フラックス入りワイヤ中のCr含有量が3.50%を超えると、溶接金属のCr含有量が2.50%を超えてしまうので、フラックス入りワイヤ中のCr含有量は3.50%以下とする。必要に応じて、Cr含有量の上限を1.50%、1.00%、0.50%又は0.10%としてもよい。Cr含有量の下限を制限しなくてもよい。このため、Cr含有量の下限は0%である。一方、溶接金属の硬さ向上の目的で添加する場合には、その効果を得るために0.05%以上含有させてもよい。
フラックス入りワイヤ中のMo含有量が1.50%を超えると、溶接金属のMo含有量が1.00%を超えてしまうので、フラックス入りワイヤ中のMo含有量は1.50%以下とする。靱性向上のため、Mo含有量の上限を0.70%、0.50%、0.30%又は0.20%としてもよい。Mo含有量の下限を制限しなくてもよい。このため、Mo含有量の下限は0%である。一方、溶接金属の硬さ向上の目的で添加する場合には、その効果を得るために0.05%以上含有させてもよい。
フラックス入りワイヤ中のTi含有量が0.150%を超えると、溶接金属のTi含有量が0.100%を超えてしまうので、フラックス入りワイヤ中のTi含有量は0.150%以下とする。靱性向上のため、Ti含有量の上限を0.100%、0.080%又は0.050%としてもよい。Ti含有量の下限を制限しなくてもよい。このため、Ti含有量の下限は0%である。靱性改善の目的に、0.010%以上含有させてもよい。
フラックス入りワイヤ中のNb含有量が0.15%を超えると、溶接金属のNb含有量が0.10%を超えてしまうので、フラックス入りワイヤ中のNb含有量は0.15%以下とする。靱性向上のため、Nb含有量の上限を0.10%、0.08%又は0.05%としてもよい。Nb含有量の下限を制限しなくてもよい。このため、Nb含有量の下限は0%である。溶接金属の硬さ向上の目的で0.01%以上含有させてもよい。
フラックス入りワイヤ中のV含有量が0.45%を超えると、溶接金属のV含有量が0.30%を超えてしまうので、フラックス入りワイヤ中のV含有量は0.45%以下とする。靭性向上のため、V含有量の上限を0.25%、0.20%又は0.15%としてもよい。V含有量の下限を制限しなくてもよい。このため、V含有量の下限は0%である。溶接金属の硬さ向上のために0.01%以上含有させてもよい。
フラックス入りワイヤ中のB含有量が0.0500%を超えると、溶接金属のB含有量が0.0100%を超えてしまうので、フラックス入りワイヤ中のB含有量は0.0500%以下とする。靭性の向上のため、B含有量の上限を0.0400%、0.0200%、0.0100%又は0.0050%としてもよい。B含有量の下限を制限する必要はなく、B含有量の下限は0%である。
フラックス入りワイヤ中のMg含有量が2.0%を超えると、溶接金属のMg含有量が0.10%を超えてしまうので、フラックス入りワイヤ中のMg含有量は2.0%以下とする。溶接金属の靭性と延性の改善のため、Mg含有量の上限を1.5%、1.0%、0.4%又は0.2%としてもよい。Mg含有量の下限を制限する必要はなく、Mg含有量の下限は0%である。
フラックス入りワイヤ中のCa含有量が2.0%を超えると、溶接金属のCa含有量が0.10%を超えてしまうので、フラックス入りワイヤ中のCa含有量は2.0%以下とする。溶接金属の靭性と延性の改善のため、Ca含有量の上限を1.5%、1.0%、0.5%又は0.3%としてもよい。Ca含有量の下限を制限する必要はなく、Ca含有量の下限は0%である。
フラックス入りワイヤ中のREM含有量が0.0150%を超えると、溶接金属のREM含有量が0.0100%を超えてしまうので、フラックス入りワイヤ中のREM含有量は0.0150%以下とする。溶接金属の靭性と延性の改善のため、REM含有量の上限を0.0100%、0.0050%又は0.0030%としてもよい。REM含有量の下限を制限する必要はなく、REM含有量の下限は0%である。
フラックス入りワイヤには、鋼製外皮にスリット状の継目がないシームレスワイヤ(すなわち鋼製外皮の継目が溶接されているワイヤ)と、鋼製外皮の継目にスリット状の隙間を有するシームを有するワイヤとに大別できる。本発明ではいずれの断面構造も採用することができるが、溶接金属の低温割れを抑制するためには、スリット状の継ぎ目がない(シームレスワイヤ)とすることが好ましい。
また、ワイヤの送給性をよくするため、ワイヤ表面に潤滑油が塗布される場合がある。拡散性水素を低減する観点から、ワイヤ表面に塗布される潤滑油は、パーフルオロポリエーテル(PFPE)油のように水素分を含まない油が好ましい。
すなわち、まず、外皮となる鋼帯、及び、金属弗化物、合金成分、金属酸化物、金属炭酸塩及びアーク安定剤が所定の含有量になるように配合したフラックスを準備する。鋼帯を長手方向に送りながら成形ロールによりオープン管(U字型)に成形して鋼製外皮とし、この成形途中でオープン管の開口部からフラックスを供給し、開口部の相対するエッジ面を突合せシーム溶接する。溶接により得られた継目無し管を伸線し、伸線途中あるいは伸線工程完了後に焼鈍処理して、所望の線径を有するスリット状の継ぎ目がない(シームレス)ワイヤを得る。また、スリット状の継目がある(シームを有する)ワイヤは、オープン管の開口部からフラックスを供給した後、シーム溶接をしない継目有りの管とし、それを伸線することで得られる。突合せシーム溶接されて作ったスリット状の隙間が無いワイヤを切断した断面は、図3Aのように見える。この断面は、研磨して、エッチングすれば、溶接跡が観察されるが、エッチングしないと溶接跡は観察されない。そのため、シームレスと呼ぶことがある。溶接学会編「新版 溶接・接合技術入門」(2008年)産報出版、p.111には、シームレスタイプと記載されている。図3Bのように、突合せてから、ろう付けしたり、図3Cのように、かしめてから、ろう付けしても、スリット状の隙間が無いワイヤが得られる。図3B、図3Cにおいて、ろう付けせず、そのままのワイヤは、スリット状の隙間があるワイヤとなる。
また、電流、電圧などの溶接条件については、例えば電流200〜350A、電圧25〜35Vなどである。溶接入熱が10〜50kJ/cmとなるように、溶接速度を制御してもよい。
表1に示す成分の鋼板を母材として使用した。また、溶接の裏当金には母材と同じ鋼板を使用した。
鋼帯を長手方向に送りながら成形ロールによりオープン管に成形し、この成形途中でオープン管の開口部からフラックスを供給し、開口部の相対するエッジ面を突合わせシーム溶接することでスリット状の継目が無い管とし、造管したワイヤの伸線作業の途中で焼鈍を加え、最終のワイヤ径がφ1.2mmのフラックス入りワイヤを試作した。また、一部は、シーム溶接をしないスリット状の継目がある管とし、それを伸線することで、ワイヤ径がφ1.2mmのフラックス入りワイヤを試作した。スリット状の隙間が有るワイヤの場合、溶接施工するまで、ワイヤ全体を真空包装して乾燥した状態に保持できる容器内に保存した。
試作したフラックス入りワイヤの化学成分の分析は以下のように行った。まず、充填されたフラックスをフラックス入りワイヤから取り出し、フラックス入りワイヤを鋼製外皮とフラックスとに分けた。鋼製外皮の化学成分は、化学分析によって各金属成分の含有量を測定することにより求められた。フラックスの化学成分は以下の手順により行われた。先ずX線回折、及び蛍光X線分析によってフラックスの構成物および成分についての定量評価を行った。この後、浮遊選鉱、及び磁力選鉱などの選鉱法を用いてフラックスをスラグ分と合金分とに分離し、それぞれの化学成分を、化学分析、及びガス分析などを行うことにより分析した。試作したフラックス入りワイヤの化学組成を表2−1−1〜表2−2、表3−1−1〜表3−2に示す。
ここで、Ti酸化物、Si酸化物、Mg酸化物、Al酸化物は、それぞれTiO2、SiO2、MgO、Al2O3を使用した。表2−2、表2−4において、金属炭酸塩とはCaCO3、BaCO3、SrCO3、MgCO3である。
得られた硬さおよびシャルピー試験の結果を表5−1−3、表5−2−3、表5−2−6に示す。
それぞれの結果を表5−1−3、表5−2−3、表5−2−6に示す。
一方、表5−2−3、表5−2−6の試験結果に示されるように、比較例101〜165の溶接金属は、本発明で規定する要件を満たしていないため、硬さ、靭性、耐低温割れ性、溶接作業性の少なくとも1つ以上が不合格となった。表5−2−1〜表5−2−6の比較例における下線の数字は、本発明範囲外であることを示す。
Claims (9)
- ビッカース硬さHVが380以上514以下であり、
板厚が20〜100mmであり、
Cの含有量が0.120〜0.300質量%であり、
下記の式1で計算されるCENが、0.20〜0.75質量%である鋼板、
ビッカース硬さHVが514超565以下であり、
板厚が12〜100mmであり、
Cの含有量が0.120〜0.300質量%であり、
下記の式1で計算されるCENが、0.20〜0.75質量%である鋼板、および
ビッカース硬さHVが565超693以下であり、
板厚が6〜12mmであり、
Cの含有量が0.350〜0.450質量%であり、
下記の式1で計算されるCENが、0.20〜0.85質量%である鋼板、
のいずれか一つに対し、鋼製外皮にフラックスが充填されたフラックス入りワイヤを用いて、ガスシールドアーク溶接を行うことにより、溶接継手を製造する方法であって、
(a)前記ガスシールドアーク溶接時に、前記鋼板の温度が10℃以上の場合に予熱作業を行わず、前記鋼板の温度が10℃未満の場合には前記鋼板の温度が10℃以上となるように前記予熱作業を行い、
(b)前記フラックス入りワイヤが、
CaF2、BaF2、SrF2、MgF2のうちの1種以上を含有し、その含有量の合計をαとしたとき、前記αが前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で3.3〜8.0%であり、
Ti酸化物、Si酸化物、Mg酸化物、Al酸化物のうちの1種以上を含有し、その含有量の合計をβとしたとき、前記βが前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で0.10〜1.50%であり、
CaCO3、BaCO3、SrCO3、MgCO3の含有量の合計が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で0.60%未満であり、
前記フラックス中の鉄粉の含有量が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で10.0%未満であり、
前記αに対する前記CaF2の含有量の比が0.90以上であり、
前記βに対する前記αの比が3.0以上80.0以下であり、
CaOの含有量が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で0.20%未満であり、
金属弗化物、金属酸化物、および金属炭酸塩を除く、前記フラックス入りワイヤ中の化学成分が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で:
C:0.010〜0.060%未満;
Si:0.05〜1.80%;
Mn:0.50〜4.00%;
P:0.050%以下;
S:0.020%以下;
Al:0.005〜0.150%;
Cu:0〜0.75%;
Ni:0〜1.00%未満;
Cr:0〜3.50%;
Mo:0〜1.50%;
Ti:0〜0.150%;
Nb:0〜0.15%;
V:0〜0.45%;
B:0〜0.0500%;
Mg:0〜2.0%;
Ca:0〜2.0%;
REM:0〜0.0150%;
残部:Feおよび不純物;
からなり、
(c)前記溶接継手の溶接金属の化学組成が、質量%で:
C:0.100〜0.170%;
Si:0.05〜0.80%;
Mn:0.20〜2.50%;
Al:0.0050〜0.1000%;
P:0.050%以下;
S:0.020%以下;
N:0.015%以下;
Cu:0〜0.50%;
Ni:0〜0.70%未満;
Cr:0〜2.50%;
Mo:0〜1.00%;
Ti:0〜0.100%;
Nb:0〜0.100%;
V:0〜0.30%;
B:0〜0.0100%;
O:0〜0.100%;
Mg:0〜0.100%;
Ca:0〜0.100%;
REM:0〜0.0100%;
残部:Feおよび不純物;
からなり、
前記溶接金属の、下記の式1で計算されるCENが、0.20〜0.58質量%であり、
前記溶接金属の表面下1mmの平均ビッカース硬さHVが、337〜440であり、
上記(a)〜(c)の全てを満足する
ことを特徴とする溶接継手の製造方法。
CEN=[C]+(0.75+0.25×tanh(20×([C]−0.12)))×([Si]/24+[Mn]/6+[Cu]/15+[Ni]/20+([Cr]+[Mo]+[Nb]+[V])/5+5×[B]) ・・・(式1)
ただし、[]付元素は、それぞれの元素の含有量(質量%)を表す。 - ビッカース硬さHVが380以上514以下であり、
板厚が20〜100mmであり、
Cの含有量が0.120〜0.300質量%であり、
下記の式1で計算されるCENが、0.20〜0.75質量%である鋼板、
ビッカース硬さHVが514超565以下であり、
板厚が12〜100mmであり、
Cの含有量が0.120〜0.300質量%であり、
下記の式1で計算されるCENが、0.20〜0.75質量%である鋼板、および
ビッカース硬さHVが565超693以下であり、
板厚が6〜12mmであり、
Cの含有量が0.350〜0.450質量%であり、
下記の式1で計算されるCENが、0.20〜0.85質量%である鋼板、
のいずれか一つに対し、鋼製外皮にフラックスが充填されたフラックス入りワイヤを用いて、ガスシールドアーク溶接を行うことにより、溶接継手を製造する方法であって、
(a)前記ガスシールドアーク溶接時に、前記鋼板の温度が10℃以上の場合に予熱作業を行わず、前記鋼板の温度が10℃未満の場合には前記鋼板の温度が10℃以上となるように前記予熱作業を行い、
(b)前記フラックス入りワイヤが、
CaF2、BaF2、SrF2、MgF2のうちの1種以上を含有し、その含有量の合計をαとしたとき、前記αが前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で3.3〜8.0%であり、
Ti酸化物、Si酸化物、Mg酸化物、Al酸化物のうちの1種以上を含有し、その含有量の合計をβとしたとき、前記βが前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で0.10〜1.50%であり、
CaCO3、BaCO3、SrCO3、MgCO3の含有量の合計が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で0.60%未満であり、
前記フラックス中の鉄粉の含有量が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で10.0%未満であり、
前記αに対する前記CaF2の含有量の比が0.90以上であり、
前記βに対する前記αの比が3.0以上80.0以下であり、
CaOの含有量が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で0.20%未満であり、
金属弗化物、金属酸化物、および金属炭酸塩を除く、前記フラックス入りワイヤ中の化学成分が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で:
C:0.060〜0.350%;
Si:0.05〜1.80%;
Mn:0.50〜4.00%;
P:0.050%以下;
S:0.020%以下;
Al:0.005〜0.150%;
Cu:0〜0.75%;
Ni:0〜1.00%未満;
Cr:0〜3.50%;
Mo:0〜1.50%;
Ti:0〜0.150%;
Nb:0〜0.15%;
V:0〜0.45%;
B:0〜0.0500%;
Mg:0〜2.0%;
Ca:0〜2.0%;
REM:0〜0.0150%;
残部:Feおよび不純物;
からなり、
(c)前記溶接継手の溶接金属の化学組成が、質量%で:
C:0.120〜0.250%;
Si:0.05〜0.80%;
Mn:0.20〜2.50%;
Al:0.0050〜0.1000%;
P:0.050%以下;
S:0.020%以下;
N:0.015%以下;
Cu:0〜0.50%;
Ni:0〜0.70%未満;
Cr:0〜2.50%;
Mo:0〜1.00%;
Ti:0〜0.100%;
Nb:0〜0.100%;
V:0〜0.30%;
B:0〜0.0100%;
O:0〜0.100%;
Mg:0〜0.100%;
Ca:0〜0.100%;
REM:0〜0.0100%;
残部:Feおよび不純物;
からなり、
前記溶接金属の、下記の式1で計算されるCENが、0.20〜0.58質量%であり、
前記溶接金属の表面下1mmの平均ビッカース硬さHVが、380〜533であり、
上記(a)〜(c)の全てを満足する
ことを特徴とする溶接継手の製造方法。
CEN=[C]+(0.75+0.25×tanh(20×([C]−0.12)))×([Si]/24+[Mn]/6+[Cu]/15+[Ni]/20+([Cr]+[Mo]+[Nb]+[V])/5+5×[B]) ・・・(式1)
ただし、[]付元素は、それぞれの元素の含有量(質量%)を表す。 - ビッカース硬さHVが565超693以下であり、
板厚が12〜20mmであり、
Cの含有量が0.350〜0.450質量%であり、
下記の式2で計算されるCENが、0.20〜0.85質量%である鋼板、および
ビッカース硬さHVが565超693以下であり、
板厚が20mm超50mm以下であり、
Cの含有量が0.350〜0.450質量%であり、
下記の式2で計算されるCENが、0.20〜0.85質量%である鋼板、
のいずれか一つに対し、鋼製外皮にフラックスが充填されたフラックス入りワイヤを用いて、ガスシールドアーク溶接を行うことにより、溶接継手を製造する方法であって、
(a)前記ガスシールドアーク溶接時に、前記鋼板の前記板厚が20mm以下の場合、前記鋼板の温度が100℃以上となるように予熱作業を行い、前記鋼板の前記板厚が20mm超の場合、前記鋼板の温度が150℃以上となるように前記予熱作業を行い、
(b)前記フラックス入りワイヤが、
CaF2、BaF2、SrF2、MgF2のうちの1種以上を含有し、その含有量の合計をαとしたとき、前記αが前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で3.3〜8.0%であり、
Ti酸化物、Si酸化物、Mg酸化物、Al酸化物のうちの1種以上を含有し、その含有量の合計をβとしたとき、前記βが前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で0.10〜1.50%であり、
CaCO3、BaCO3、SrCO3、MgCO3の含有量の合計が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で0.60%未満であり、
前記フラックス中の鉄粉の含有量が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で10.0%未満であり、
前記αに対する前記CaF2の含有量の比が0.90以上であり、
前記βに対する前記αの比が3.0以上80.0以下であり、
CaOの含有量が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で0.20%未満であり、
金属弗化物、金属酸化物、および金属炭酸塩を除く、前記フラックス入りワイヤ中の化学成分が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で:
C:0.060〜0.350%;
Si:0.05〜1.80%;
Mn:0.50〜4.00%;
P:0.050%以下;
S:0.020%以下;
Al:0.005〜0.150%;
Cu:0〜0.75%;
Ni:0〜1.00%未満;
Cr:0〜3.50%;
Mo:0〜1.50%;
Ti:0〜0.150%;
Nb:0〜0.15%;
V:0〜0.45%;
B:0〜0.0500%;
Mg:0〜2.0%;
Ca:0〜2.0%;
REM:0〜0.0150%;
残部:Feおよび不純物;
からなり、
(c)前記溶接継手の溶接金属の化学組成が、質量%で:
C:0.120〜0.250%;
Si:0.05〜0.80%;
Mn:0.20〜2.50%;
Al:0.0050〜0.1000%;
P:0.050%以下;
S:0.020%以下;
N:0.015%以下;
Cu:0〜0.50%;
Ni:0〜0.70%未満;
Cr:0〜2.50%;
Mo:0〜1.00%;
Ti:0〜0.100%;
Nb:0〜0.100%;
V:0〜0.30%;
B:0〜0.0100%;
O:0〜0.100%;
Mg:0〜0.100%;
Ca:0〜0.100%;
REM:0〜0.0100%;
残部:Feおよび不純物;
からなり、
前記溶接金属の、下記の式2で計算されるCENが、0.20〜0.58質量%であり、
前記溶接金属の表面下1mmの平均ビッカース硬さHVが、380〜533であり、
上記(a)〜(c)の全てを満足する
ことを特徴とする溶接継手の製造方法。
CEN=[C]+(0.75+0.25×tanh(20×([C]−0.12)))×([Si]/24+[Mn]/6+[Cu]/15+[Ni]/20+([Cr]+[Mo]+[Nb]+[V])/5+5×[B]) ・・・(式2)
ただし、[]付元素は、それぞれの元素の含有量(質量%)を表す。 - 前記フラックス入りワイヤ中の前記CaOの含有量が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で0.15%以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の溶接継手の製造方法。
- 前記金属弗化物、前記金属酸化物、および前記金属炭酸塩を除く、前記フラックス入りワイヤ中の前記化学組成が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で:
Ni:0〜0.1%である
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の溶接継手の製造方法。 - 前記金属弗化物、前記金属酸化物、および前記金属炭酸塩を除く、前記フラックス入りワイヤ中の前記化学組成が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で:
Cu:0〜0.50%;
Cr:0〜1.00%;
Mo:0〜0.50%;
Ti:0〜0.050%;
Nb:0〜0.05%
であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の溶接継手の製造方法。 - 前記フラックス入りワイヤの前記鋼製外皮に、スリット状の隙間がないことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の溶接継手の製造方法。
- 前記フラックス入りワイヤの前記鋼製外皮に、スリット状の隙間があることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の溶接継手の製造方法。
- 前記フラックス入りワイヤの表面にパーフルオロポリエーテル油が塗布されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の溶接継手の製造方法。
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