JP6599807B2 - 炭酸ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents
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Cは、溶接金属の強度向上の効果がある。しかし、Cが0.02%未満では、溶接金属の強度が低くなる。一方、Cが0.07%超では、Cが溶接金属中に過剰に歩留まることにより、溶接金属の強度が高くなり、かえって低温靱性が低下する。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でCは0.02〜0.07%とする。なお、Cは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスからの金属粉及び合金粉等から添加できる。
Siは、溶接時に一部が溶接スラグとなることにより溶接ビードの外観やビード形状を良好にし、溶接作業性の向上に寄与する。しかし、Siが0.2%未満では、ビードの外観やビード形状を良好にする効果が十分に得られない。一方、Siが0.7%を超えると、Siが溶接金属中に過剰に歩留まることにより、溶接金属の低温靱性が低下する。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でSiは0.2〜0.7%とする。なお、Siは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスからの金属Si、Fe−Si、Fe−Si−Mn等の合金粉末から添加できる。
Mnは、溶接金属中に歩留まることにより、溶接金属の強度と低温靱性及びCTOD値を高める効果がある。しかし、Mnが1.5%未満では、溶接金属の強度、低温靭性及びCTOD値が低下する。一方、Mnが3.2%を超えると、Mnが溶接金属中に過剰に歩留まり、溶接金属の強度が高くなることにより、かえって溶接金属の低温靱性及びCTOD値が低下する。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でMnは1.5〜3.2%とする。なお、Mnは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスからの金属Mn、Fe−Mn、Fe−Si−Mn等の合金粉末から添加できる。
Cuは、溶接金属の組織を微細化し、低温靭性高める効果がある。しかし、Cuが0.01%未満では、溶接金属の低温靭性が低下する。一方、Cuが0.5%を超えると、低温靭性が低下する。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でCuは0.01〜0.5%とする。なお、Cuは鋼製外皮表面に施したCuめっき分の他、フラックスからの金属Cu、Cu−Zr、Fe−Si−Cu等の合金粉末から添加できる。
Niは、溶接金属の低温靱性及びCTOD値を向上させる効果がある。しかし、Niが0.8%未満では、溶接金属の低温靭性及びCTOD値が低下する。一方、Niが3.0%を超えると、溶接金属に高温割れが発生し易くなる。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でNiは0.8〜3.0%とする。なお、Niは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスからの金属Ni、Fe−Ni等の合金粉末から添加できる。
Tiは、溶接金属の組織を微細化して低温靭性及びCTOD値を向上させる効果がある。しかし、Tiが0.05%未満では、溶接金属の低温靭性及びCTOD値が低下する。一方、Tiが0.6%を超えると、靭性を阻害する上部ベイナイト組織を生成し低温靭性及びCTOD値が低くなる。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でTiは0.05〜0.6%とする。なお、Tiは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスからの金属Ti、Fe−Ti等の合金粉末から添加できる。
Bは、微量の添加により溶接金属のミクロ組織を微細化し、溶接金属の低温靱性及びCTOD値を向上させる効果がある。しかし、Bが0.002%未満では、溶接金属の低温靭性及びCTOD値が低下する。一方、Bが0.015%を超えると、溶接金属の低温靱性及びCTOD値が低下するとともに、溶接金属に高温割れが発生し易くなる。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でBは0.002〜0.015%とする。なお、Bは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスからの金属B、Fe−B、Mn−B等合金粉末から添加できる。
Alは、溶接時にAl酸化物として溶接金属に残留して溶接金属の低温靭性を低下させる。特にこのAlが0.05%を超えてしまうと溶接金属の靭性低下が著しく、CTOD値も低下する。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でAlは0.05%以下とする。なおAlは、必須の元素ではなく、含有率が0%とされてもよい。
Ti酸化物は、溶接時にアークの安定化に寄与するとともに、ビード形状を良好にし、溶接作業性の向上に寄与する効果がある。また、Ti酸化物は、立向上進溶接において、溶接スラグに含まれることによって溶融スラグの粘性や融点を調整し、メタル垂れを防ぐ効果がある。しかし、Ti酸化物のTiO2換算値の合計が4.0%未満では、アークが不安定で、スパッタ発生量が多くなりビード外観及びビード形状が劣化する。また、かかるTiO2換算値の合計が4.0%未満では、立向上進溶接においてメタルが垂れやすくなる。一方、Ti酸化物のTiO2換算値の合計が8.0%を超えると、アークが安定してスパッタ発生量も少なくすることができるが、溶接金属にTi酸化物が過剰に残存することにより、低温靱性が低下する。従って、フラックス中のTi酸化物のTiO2換算値の合計は4.0〜8.0%とする。なお、Ti酸化物は、フラックスからのルチール、酸化チタン、チタンスラグ、イルメナイト等から添加される。
Si酸化物は、溶融スラグの粘性や融点を調整してスラグ被包性を向上させる効果がある。しかし、Si酸化物のSiO2換算値の合計が0.1%未満では、スラグ被包性が低下してビード外観が不良となる。一方、Si酸化物のSiO2換算値の合計が0.6%を超えると、溶融スラグの塩基度が低下することにより、溶接金属の酸素量が増加して低温靭性が低下する。従って、フラックス中のSi酸化物のSiO2換算値の合計は0.1〜0.6%とする。なお、Si酸化物は、フラックスからの珪砂、ジルコンサンド、珪酸ソーダ等から添加できる。
Zr酸化物は、溶接スラグの粘性や融点を調整し、特に立向上進溶接におけるメタル垂れを防ぐ効果がある。しかし、Zr酸化物のZrO2換算値の合計が0.23%未満では、立向上進溶接でメタル垂れが生じてビード外観及びビード形状が不良となる。一方、Zr酸化物のZrO2換算値の合計が0.6%を超えると、スラグ剥離性が悪くなる。従って、フラックス中のZr酸化物のZrO2換算値の合計は0.23〜0.6%とする。なお、Zr酸化物は、フラックスからのジルコンサンド、酸化ジルコニウム等から添加できる。
Mgは、強脱酸剤として機能することにより溶接金属中の酸素を低減させ、溶接金属の低温靱性を高める効果がある。しかし、Mgが0.1%未満では、溶接金属の低温靭性及びCTOD値が低下する。一方、Mgが0.8%を超えると、溶接時にアーク中で激しく酸素と反応してスパッタやヒュームの発生量が多くなる。従って、フラックス中に含有するMgは0.1〜0.8%とする。なお、Mgは、フラックスから金属Mg、Al−Mg等の合金粉末から添加できる。
弗素化合物は、アークを安定させる効果がある。しかし、弗素化合物のF換算値の合計が0.05%未満では、アークが不安定になる。一方、弗素化合物のF換算値の合計が0.35%を超えると、アークが不安定になり、スパッタの発生量が多くなる。また、弗素化合物中のF換算値の合計が0.35%を超えると、立向上進溶接ではメタル垂れが発生してビード外観・形状が不良となる。従って、フラックスに含有する弗素化合物のF換算値の合計は0.05〜0.35%とする。なお、弗素化合物は、CaF2、NaF、LiF、MgF2、K2SiF6、Na3AlF6、AlF3等から添加でき、F換算値はそれらに含有されるF量の合計である。
Na化合物及びK化合物中のNa及びKは、アークを安定にするとともに、Mgのみでは不可能であった溶接金属中の酸素をさらに低減させ、溶接金属の低温靱性及びCTOD値を高める効果がある。しかし、Na化合物のNa換算値及びK化合物のK換算値の1種または2種の合計が0.2%未満であると、アークが不安定となりスパッタ発生量が多くなる。また、溶接金属の低温靭性及びCTOD値が低下する。一方、Na化合物のNa換算値及びK化合物のK換算値の1種または2種の合計が0.6%を超えると、アークが荒くなってスパッタ発生量が多くなる。また、立向上進溶接ではメタルが垂れやすくなる。従って、Na化合物のNa換算値及びK化合物のK換算値の1種または2種の合計は0.2〜0.6%とする。なお、Na化合物及びK化合物は、NaF、K2SiF6、Na3AlF6等の弗素化合物、珪酸ソーダ及び珪酸カリからなる水ガラスの固質成分、チタン酸カリウム(K2Ti6O13)、チタン酸ナトリウム(Na2O7Ti3)等から添加でき、Na換算値及びK換算値はそれらに含有されるNa量及びK量の合計である。
Al酸化物は、溶接時に溶接金属に残留して溶接金属の低温靭性を低下させる。特にAl酸化物のAl2O3換算値の合計が0.1%を超えてしまうと溶接金属の靭性低下が著しく、CTOD値も低下する。従って、フラックスに含有するAl酸化物のAl2O3換算値の合計は0.1%以下とする。なお、Al酸化物のAl2O3換算値は、必須の成分ではなく、含有率が0%とされてもよい。
本発明の炭酸ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、鋼製外皮をパイプ状に成形し、その内部にフラックスを充填した構造である。ワイヤの種類としては、成形された鋼製外皮の合わせ目を溶接して得られる鋼製外皮に継目の無いワイヤと、鋼製外皮の合わせ目の溶接を行わないままとした鋼製外皮に継目を有するワイヤとに大別できる。本発明においては、何れの種類のワイヤを採用することができるが、鋼製外皮に継目が無いワイヤは、ワイヤ中の全水素量を低減することを目的とした熱処理が可能であり、また製造後のフラックスの吸湿が無いため、溶接金属の拡散性水素量を低減し、耐低温割れ性の向上を図ることができるので、より好ましい。
Claims (2)
- 鋼製外皮にフラックスを充填してなる炭酸ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、
ワイヤ全質量に対する質量%で、鋼製外皮とフラックスの合計で、
C:0.02〜0.07%、
Si:0.2〜0.7%、
Mn:1.5〜3.2%、
Cu:0.01〜0.5%、
Ni:0.8〜3.0%、
Ti:0.05〜0.6%、
B:0.002〜0.015%を含有し、
Al:0.05%以下であり、
さらに、ワイヤ全質量に対する質量%で、フラックス中に、
Ti酸化物のTiO2換算値の合計:4.0〜8.0%、
Si酸化物のSiO2換算値の合計:0.1〜0.6%、
Zr酸化物のZrO2換算値の合計:0.23〜0.6%、
Mg:0.1〜0.8%、
弗素化合物のF換算値の合計:0.05〜0.35%、
Na化合物のNa換算値及びK化合物のK換算値の1種または2種の合計:0.2〜0.6を含有し、
Al酸化物のAl2O3換算値の合計:0.1%以下であり、
残部が、鋼製外皮のFe、鉄粉、鉄合金粉のFe分及び不可避不純物からなることを特徴とする炭酸ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。 - 成形された鋼製外皮の合わせ目が溶接されていることで鋼製外皮に継目を無くしたことを特徴とする請求項1に記載の炭酸ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
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