JP6688163B2 - 低水素系被覆アーク溶接棒 - Google Patents
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Description
Mg合金の1種または2種以上:Al換算値およびMg換算値の合計で0.5〜3.0%をさらに含有することも特徴とする低水素系被覆アーク溶接棒にある。
炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マンガン、炭酸マグネシウムの何れか1以上から添加された金属炭酸塩は炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マンガン、炭酸マグネシウム等から添加され、アーク中で分解してCO2ガスを発生して溶着金属を大気から遮断しアーク雰囲気中の水素分圧を下げる効果がある。炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マンガン、炭酸マグネシウムの何れか1以上から添加された金属炭酸塩の1種または2種の合計が38%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。また、拡散性水素量が多くなって耐割れ性が劣化する。一方、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マンガン、炭酸マグネシウムの何れか1以上から添加された金属炭酸塩の1種または2種の合計が52%を超えると、特に直流電源を用いた場合にアークの吹きつけが弱くなってアークが不安定になり安定した裏波ビードが得られない。したがって、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マンガン、炭酸マグネシウムの何れか1以上から添加された金属炭酸塩の1種または2種以上の合計は38〜52%とする。
蛍石、弗化バリウム、弗化マグネシウム、弗化アルミニウムの何れか1以上から添加された金属弗化物は蛍石、弗化バリウム、弗化マグネシウム、弗化アルミニウム等から添加され、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なる。また、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。蛍石、弗化バリウム、弗化マグネシウム、弗化アルミニウムの何れか1以上から添加された金属弗化物の1種または2種以上の合計が6%未満であると、適当な溶融スラグの粘性が得られず表ビードの形状が劣下する。また、拡散性水素量が多くなって耐割れ性が劣化する。一方、蛍石、弗化バリウム、弗化マグネシウム、弗化アルミニウムの何れか1以上から添加された金属弗化物の合計が14%を超えると、スラグ剥離性が劣化する。したがって、蛍石、弗化バリウム、弗化マグネシウム、弗化アルミニウムの何れか1以上から添加された金属弗化物の1種または2種以上の合計は6〜14%とする。
ルチール、酸化チタン、チタンスラグ、イルメナイトの何れか1以上から添加されたTi酸化物は、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、アークを安定にするとともにスラグの粘性を調整する。ルチール、酸化チタン、チタンスラグ、イルメナイトの何れか1以上から添加されたチタン酸化物のTiO2換算値の合計が3%未満であると、アークが不安定となり良好な裏波ビードを得ることが困難となる。一方、ルチール、酸化チタン、チタンスラグ、イルメナイトの何れか1以上から添加されたチタン酸化物のTiO2換算値の合計が9%を超えると、立向およ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、表ビードの形状が凸状となる。したがって、ルチール、酸化チタン、チタンスラグ、イルメナイトの何れか1以上から添加されたチタン酸化物のTiO2換算値の合計は3〜9%とする。
珪砂、珪酸カリウム、珪酸ナトリウム、カリ長石、珪灰石の何れか1以上から添加されたSi酸化物は、珪砂、珪酸カリウム、珪酸ナトリウム、カリ長石、珪灰石等から添加され、アークを強くして安定にするとともに生成したスラグをガラス状にしてスラグ剥離性を良好にする。珪砂、珪酸カリウム、珪酸ナトリウム、カリ長石、珪灰石の何れか1以上から添加されたSi酸化物のSiO2換算値の合計が9%未満であると、特に直流電源を用いた場合にアークが弱くなり裏波ビードの形状が安定しない。一方、珪砂、珪酸カリウム、珪酸ナトリウム、カリ長石、珪灰石の何れか1以上から添加されたSi酸化物のSiO2換算値の合計が21%を超えると、特に交流電源を用いた場合にアークが強くなりすぎて裏波ビードおよび表ビードともに形状が不良となる。したがって、珪砂、珪酸カリウム、珪酸ナトリウム、カリ長石、珪灰石の何れか1以上から添加されたSi酸化物のSiO2換算値の合計は9〜21%とする。
珪灰石、チタン酸カルシウムの何れか1以上から添加されたCa酸化物は、珪灰石、チタン酸カルシウム等から添加され、アークを安定にしてスパッタ発生の低減に有効である。珪灰石、チタン酸カルシウムの何れか1以上から添加されたCa酸化物のCaO換算値の合計が0.5%未満であると、アークが不安定で安定した裏波ビードが得られない。また、スパッタ発生量が多くなる。一方、珪灰石、チタン酸カルシウムの何れか1以上から添加されたCa酸化物のCaO換算値の合計が3.0%を超えると、特に直流電源を用いた場合にアークが弱くなって安定した裏波ビードが得られない。また、スラグ剥離性が不良となる。したがって、珪灰石、チタン酸カルシウムの何れか1以上から添加されたCa酸化物のCaO換算値の合計は0.5〜3.0%とする。
Siは、Fe−Si、金属Si、Fe−Si−Mn等から添加され、溶接金属の脱酸を目的として添加されるが、溶接作業性確保のためにも必要である。金属SiおよびSi合金の1種または2種以上のSi換算値の合計が2.5%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、アークが不安定で表ビードおよび裏波ビードともに外観が不良となる。一方、金属SiおよびSi合金の1種または2種以上のSi換算値の合計が6.0%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、金属SiおよびSi合金の1種または2種以上のSi換算値の合計は2.5〜6.0%とする。
Mnは、金属Mn、Fe−Mn、Fe−Si−Mn等から添加され、Siと同じく、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。金属MnおよびMn合金の1種または2種以上のMn換算値の合計が3.0%未満では、溶接金属の強度が低下する。また、溶接金属の酸素量が多くなって靭性も低下する。一方、金属MnおよびMn合金の1種または2種以上のMn換算値の合計が6.5%を超えると、溶接金属の強度が高くなり靭性が低下する。したがって、金属MnおよびMn合金の1種または2種以上のMn換算値の合計は3.0〜6.5%とする。
Na酸化物およびK酸化物は、水ガラス中の珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、カリ長石、カリガラス、ソーダ長石等から添加され、アークを安定にする効果を有する。Na酸化物およびK酸化物の1種または2種以上のNa2O換算値およびK2O換算値の合計が1.0未満では、アークが不安定で安定した裏波ビードが得られない。一方、Na酸化物およびK酸化物の1種または2種以上のNa2O換算値およびK2O換算値の合計が3.5%を超えると、特に交流電源を用いた場合にアークが強くなりすぎて表ビードおよび裏波ビードともにビード形状が不良になる。したがって、Na酸化物およびK酸化物の1種または2種以上のNa2O換算値およびK2O換算値の合計は1.0〜3.5%とする。
Alは、金属Al、Fe−Al、Al−Mg等から添加され、Mgは、金属Mg、Al−Mg等から添加され、これらは脱酸剤として作用し、溶接金属の酸素量を低減するとともに溶接金属の粘性を増加して特に立向や上向姿勢溶接時のビード形状を良好にする。金属AlおよびAl合金または金属MgおよびMg合金の1種または2種以上のAl換算値およびMg換算値の合計が0.5%未満であると、溶接金属の靭性向上効果や立向や上向姿勢溶接時のビード形状を良好にする効果が得られない。一方、金属AlおよびAl合金または金属MgおよびMg合金の1種または2種以上のAl換算値およびMg換算値の合計が3.0%を超えると、アークが不安定になり安定した表ビードおよび裏波ビードの形状が不良になる。また、スパッタ発生量が多くなる。
種以上を合計で4%以下を含み、その他は鉄合金からのFe分および不可避不純物である。また、被覆剤の軟鋼心線への被覆率(溶接棒全質量に対する被覆剤の質量%)は25〜38%とする。
JIS G3523 SWY11に規定される外径3.2mm、長さ400mmの鋼心線に、表1に示す各種被覆剤を用いて、被覆率28〜32%で鋼心線に塗装して低水素系被覆アーク溶接棒を試作した。試作した低水素系被覆アーク溶接棒を用いて、JIS Z3118に準じて拡散性水素量を測定した。
2mm、ルートフェイス1.5mmの開先形状とし、全姿勢溶接で溶接作業性が最も問題となる立向上進姿勢で、溶接電源を交流電源(以下、ACという。)と直流電源(以下、DCという。)を用い、溶接電流85Aで溶接長500mmを裏波溶接し、アークの安定性、裏波ビード形状、表ビード形状およびスラグ剥離性を調査した。次いでJIS Z3106に準じてX線透過試験を実施して溶接欠陥の有無を調査した。
111に準じてACで溶着金属試験を行い、引張試験(A2号)と衝撃試験片を採取して機械的性能を調査した。拡散性水素量は5ml/100g以下を良好とした。引張試験の引張強さは520〜650MPaを良好、衝撃試験は試験温度−30℃で繰り返し5本シャルピー衝撃試験を実施し、吸収エネルギーの平均値が100J以上を良好とした。これらの結果を表2にまとめて示す。
特許出願人 日鐵住金溶接工業株式会社
代理人 弁理士 椎 名 彊 他1
Claims (2)
- 鋼心線に被覆剤が塗装されている低水素系被覆アーク溶接棒において、前記被覆剤は、被覆剤全質量に対する質量%で、
炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マンガン、炭酸マグネシウムの何れか1以上から添加された金属炭酸塩の1種または2種以上の合計:38〜52%、
蛍石、弗化バリウム、弗化マグネシウム、弗化アルミニウムの何れか1以上から添加された金属弗化物の1種または2種以上の合計:6〜14%、
ルチール、酸化チタン、チタンスラグ、イルメナイトの何れか1以上から添加されたTi酸化物のTiO2換算値の合計:3〜9%、
珪砂、珪酸カリウム、珪酸ナトリウム、カリ長石、珪灰石の何れか1以上から添加されたSi酸化物のSiO2換算値の合計:9〜21%、
アルミナのAl酸化物のAl2O3換算値の合計:0.5〜3.0%、
珪灰石、チタン酸カルシウムの何れか1以上から添加されたCa酸化物のCaO換算値の合計:0.5〜3.0%、
金属SiおよびSi合金の1種または2種以上:Si換算値の合計で2.5〜6.0%、
金属MnおよびMn合金の1種または2種以上:Mn換算値の合計で3.0〜6.5%、
Na酸化物およびK酸化物の1種または2種以上:N
a2O換算値およびK2O換算値の合計で1.0〜3.5%を含有し、その他は塗装剤、被覆剤中の鉄合金からのFe分及び不可避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。 - 被覆剤全質量に対する質量%で、金属AlおよびAl合金または金属MgおよびMg合金の1種または2種以上:Al換算値およびMg換算値の合計で0.5〜3.0%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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