JP6177177B2 - 低水素系被覆アーク溶接棒 - Google Patents
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Description
金属炭酸塩は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、炭酸マンガンなどを指し、アーク中で分解してCO2ガスを発生させて溶着金属を大気から遮蔽し保護する働きがある。金属炭酸塩の1種または2種以上の合計が25%未満であると、シールド効果が不足してブローホールが発生しやすくなる。一方、金属炭酸塩の1種または2種以上の合計が45%を超えると、アークが不安定でビード形状が凸状となり、スラグ剥離性も悪くなる。したがって、金属炭酸塩の1種または2種以上の合計は25〜45%とする。
金属弗化物は蛍石、弗化バリウム、弗化マグネシウム、弗化アルミニウムなどを指し、いずれも溶融スラグの粘性を下げて流動性のよいスラグを作り、優れたビード形状とする。また、金属弗化物は、アーク雰囲気中の水素分圧を下げて耐割れ性を向上させる。金属弗化物の1種または2種以上の合計が5%未満であると、適正な溶融スラグの粘性が得られずビードの形状が劣下する。一方、金属弗化物の1種または2種以上の合計が15%を超えると、スラグ剥離性が劣化する。したがって、金属弗化物の1種または2種以上の合計は5〜15%とする。
ルチールはアーク安定剤として作用するとともにスラグの粘性を調整する。ルチールが2%未満であると、アークが不安定となり良好なビードを得ることが困難となる。一方、ルチールが7%を超えると、立向姿勢及び上向姿勢の溶接時に溶融スラグの粘性が高くなりスラグの流れが低下するので、ビードの形状が凸状となる。したがって、ルチールは2〜7%とする。
アルミナは、アークを安定させるとともにスラグの粘性を調整する。アルミナが0.2%未満であると、アークが不安定でビード形状が不良となる。一方、アルミナが2.0%を超えると、スラグがガラス状となりスラグ剥離が劣化する。したがって、アルミナは0.2〜2.0%とする。
ジルコンサンドは、スラグの粘性を使用する他に融点が2700℃と高く、被覆剤及び心線が過熱した際も安定した耐火性を有し、被覆剤の片溶けを抑制する上で有効である。
Siは、金属Si、Fe−Si、Fe−Si−Mn等のSi合金から添加され、溶接金属の脱酸を目的として使用されるが、溶接作業性確保の上からも必要である。Siが1.5%未満では、脱酸不足で溶接金属中にブローホールが発生し易く、アークが不安定で立向姿勢及び上向姿勢での溶接の継続が困難となる。一方、Siが5.5%を超えると、粒界に低融点酸化物を析出させ靱性が低下する。したがって、Siは1.5〜5.5%とする。
Mnは、金属Mn、Fe−Mn、Fe−Si−Mn等のMn合金から添加され、Siと同様に脱酸剤として添加する他、溶接金属の強度向上に有効である。Mnが2.0%未満では、溶接金属の強度が低下する。一方、Mnが6.5%を超えると、溶接金属の強度が高くなり靭性が低くなる。したがって、Mnは2.0〜6.5%とする。
Niは、金属Niから添加され、溶接金属の強度及び低温における靭性を高める元素である。Niが0.8%未満では、低温での靭性を確保することができない。一方、Niが2.0%を超えると、溶接金属の強度が高くなりすぎて、靭性が低下する。したがって、Niは0.8〜2.0%とする。
Moは、金属Mo、Fe−Mo等から添加され、溶接金属の焼入れ性増大元素として重要な成分である。Moが0.1%未満では、溶接金属の強度が低くなり靭性向上にも効果がない。一方、Moが0.6%を超えると、溶接金属の焼入れ性が過剰となって靭性が低下する。したがって、Moは0.1〜0.6%とする。
Tiは、金属Ti、Fe−Ti等から添加され、脱酸剤として有効であると同時にアークの電位傾度を低下させてアークを安定化させる作用もある。Tiが0.5%未満では、アークが不安定でアーク長が伸びて被覆剤の片溶けが発生する。一方、Tiが3.5%を超えると、溶接金属中のTi酸化物の析出が増加して靱性が低下する。したがって、Tiは0.5〜3.5%とする。
Bは、Fe−B、Fe−Mn−Bや硼砂、硼酸ナトリウム、硼酸カルシウム等のB合金、B化合物から添加され、溶接金属の焼き入れ性を高くし、粒界フェライトの生成抑制に有効な元素で、低温における靭性の向上に有効な成分ある。B合金及びB化合物のB換算値の1種または2種以上の合計が0.03%未満では、Bによる粒界フェライトの抑制効果が働かず、フェライト粒が粗大になりやすく、溶接金属の金属組織が粗くなって靭性にばらつきが生じる。一方、B合金及びB化合物のB換算値の1種または2種以上の合計が0.15%を超えると、溶接金属が粗大なラス状組織になり靭性が低下する。したがって、B合金及びB化合物のB換算値の1種または2種以上の合計は0.03〜0.15%とする。
鉄粉はアークの電位傾度を低下させてアーク長を短くさせて、被覆剤の片溶けを防止させる作用があるため、直流電源を用いた溶接において最も重要な原料である。鉄粉が15%未満では、アーク長が長くなり被覆剤の片溶けが発生する。一方、鉄粉が35%を超えると、溶接時後半において溶接棒が赤熱(以下、棒焼けという。)し、最後まで溶接することが困難となる。したがって、鉄粉は15〜35%とする。
酸化マグネシウムは、耐熱性に優れているため、被覆剤の片溶けをさらに抑制する。酸化マグネシウムが0.1%未満では、被覆剤の片溶けが発生しやすくなる。一方、酸化マグネシウムが1.0%を超えると、立向姿勢及び上向姿勢の溶接時に溶融スラグの粘性が高くなりスラグの流れが低下するので、ビード形状が凸状となる。したがって、酸化マグネシウムは0.1〜1.0%とする。なお、この酸化マグネシウムは、必須の成分ではなく、被覆剤においてこれを含まないものであっても、同様の効果を奏するものである。
Claims (2)
- 軟鋼心線の外周に被覆剤を塗布した低水素系被覆アーク溶接棒において、
上記被覆剤の被覆率が当該低水素系被覆アーク溶接棒全質量に対する質量%で45〜70%であり、
上記被覆剤は、当該被覆剤全質量に対する質量%で、
金属炭酸塩の1種または2種以上の合計:25〜45%、
金属弗化物の1種または2種以上の合計:5〜15%、
ルチール:2〜7%、
アルミナ:0.2〜2.0%、
ジルコンサンド:0.3〜1.5%、
Si:1.5〜5.5%、
Mn:2.0〜6.5%、
Ni:0.8〜2.0%、
Mo:0.1〜0.6%、
Ti:0.5〜3.5%、
B合金及びB化合物のB換算値の1種または2種以上の合計:0.03〜0.15%、
鉄粉:15〜35%を含有し、
残部が鉄合金のFe成分、スラグ形成剤としての珪砂と水ガラスの固質分との1種以上、脱酸剤としてのマグネシウムとアルミニウムとアルミマグネシウムとの1種以上、塗装剤としてのアルギン酸ソーダとマイカとの1種以上および不可避的不純物からなることを特徴とする低水素系被覆アーク溶接棒。 - 上記被覆剤は、当該被覆剤全質量に対する質量%で、酸化マグネシウム:0.1〜1.0%をさらに含有することを特徴とする請求項1に記載の低水素系被覆アーク溶接棒。
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