JP6939508B2 - Corrosion-resistant steel gas shield arc welding flux-cored wire and welding joint manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、耐食鋼の溶接に適したガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ、及び溶接継手の製造方法に関する。 The present invention relates to a flux-cored wire for gas shielded arc welding suitable for welding corrosion-resistant steel, and a method for manufacturing a welded joint.

大気腐食環境中に長時間暴露されている耐候性鋼材は、一般的には、保護性のあるさび層が表面に形成される。このさび層が外界からの腐食性物質を遮蔽することで、さび層形成以降の鋼材腐食が抑制されて、耐候性が発揮される。そのため、耐候性鋼材は、塗装せずに裸のまま使用可能な鋼材として、橋梁等の構造物に用いられている。 Weathering steels that have been exposed for extended periods of time in an air corrosive environment generally have a protective rust layer formed on their surface. Since this rust layer shields corrosive substances from the outside world, corrosion of steel materials after the formation of the rust layer is suppressed, and weather resistance is exhibited. Therefore, weathering steel is used for structures such as bridges as a steel material that can be used naked without painting.

しかしながら、海浜地域に加えて、内陸部でも融雪剤が散布される地域のように飛来塩分量が多い環境下では、耐候性鋼材の表面に保護性のあるさび層が形成されにくく、腐食を抑制する効果が発揮されにくい。そのため、これらの地域では、裸のまま耐候性鋼材を用いることができず、塗装して用いる必要がある。 However, in an environment with a large amount of flying salt, such as in the inland area where snow melting agents are sprayed in addition to the beach area, it is difficult for a protective rust layer to form on the surface of the weathering steel, which suppresses corrosion. It is difficult for the effect to be exhibited. Therefore, in these areas, weathering steel cannot be used naked and must be painted.

さらに、前述の飛来塩分量が多い環境下では、塗膜劣化によって塗膜傷が生じ、塗膜傷部直下の鋼材が直接的に腐食環境にさらされるため、傷部を中心としてコブ状に塗膜が膨れ上がる腐食形態を示す。このような腐食形態の進行によって、さらに塗膜傷部が累進的に拡大することで構造物の腐食が進展し続けるため、構造物の寿命延長を目的として約10年ごとに再塗装を実施することが多い。しかし、再塗装は多大な工数がかかることから、塗装寿命を延長し、補修塗装間隔を大きく延ばすことで維持管理費用の低減を可能とする新しい耐食鋼が開発されており、これに対応した溶接用ガスシールド溶接用溶接材料の開発が要望されている。 Further, in the above-mentioned environment with a large amount of flying salt, deterioration of the coating film causes scratches on the coating film, and the steel material directly under the scratched coating film is directly exposed to the corrosive environment. It shows a corrosive form in which the film swells. As the corrosion form progresses, the scratched part of the coating film gradually expands and the corrosion of the structure continues to progress. Therefore, repainting is carried out about every 10 years for the purpose of extending the life of the structure. Often. However, since repainting requires a large amount of man-hours, new corrosion-resistant steel has been developed that can reduce maintenance costs by extending the painting life and greatly extending the repair painting interval, and welding corresponding to this has been developed. There is a demand for the development of welding materials for gas shield welding.

耐食性に優れた溶接材料として、例えば特許文献1には、高Ni系高耐候性鋼の溶接に関し、ワイヤ中にS及びBiを適量含有させることで、良好な溶接作業性、特に優れたスラグ剥離性が得られ、かつ、ワイヤ中にNiを含有してCrを低く抑えることで母材の耐食性を損なうことなく海塩に対する耐食性を溶接金属に付与するガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤが開示されている。 As a welding material having excellent corrosion resistance, for example, in Patent Document 1, regarding welding of high Ni-based high weather resistant steel, by containing an appropriate amount of S and Bi in the wire, good welding workability, particularly excellent slag peeling Disclosed is a gas shielded arc welding solid wire that imparts corrosion resistance to sea salt without impairing the corrosion resistance of the base metal by containing Ni in the wire and suppressing Cr to a low level. There is.

しかし、特許文献1に記載された溶接用ソリッドワイヤでは、通常の溶接材料で溶接した場合と比べると溶接金属の耐食性が優れるものの、上述した飛来塩分量が多い環境下で塗装して用いられる新しい耐食鋼の溶接に用いた場合には十分な溶接金属の耐食性が得られない。また、溶接した鋼板の塗装部は十分な塗膜寿命が得られない。さらに、橋梁の溶接は水平すみ肉溶接が主に用いられているが、溶接用ソリッドワイヤを水平すみ肉溶接に用いた場合、ビード外観・形状が悪くなるとともに、スパッタ発生量も多いのでスパッタ除去等の手間が多くなり、作業効率が悪いという問題がある。 However, although the solid wire for welding described in Patent Document 1 is superior in corrosion resistance of the weld metal as compared with the case of welding with a normal welding material, it is a new type used by painting in the above-mentioned environment with a large amount of flying salt. When used for welding corrosion-resistant steel, sufficient corrosion resistance of the weld metal cannot be obtained. Further, the coated portion of the welded steel sheet does not have a sufficient coating film life. Furthermore, horizontal fillet welding is mainly used for bridge welding, but when solid wire for welding is used for horizontal fillet welding, the appearance and shape of the bead deteriorates and the amount of spatter generated is large, so spatter removal There is a problem that work efficiency is poor due to a large amount of time and effort.

このような観点から、水平すみ肉溶接では、アークがソフトでスパッタ発生量が少なく、ビード外観・形状が良好なガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤが広く用いられており、耐食性に優れる溶接用フラックス入りワイヤとして、例えば特許文献2には、ワイヤ中にCu、Cr、Niを適量添加させることで優れた溶接金属の耐食性を確保しつつ、Si、Mn、Al、Mgを適量添加させることで溶接金属の機械的性能を向上させ、かつ、TiO、SiO、Al、ZrO及びMgを適量添加させることで耐メタル垂れ性などの溶接作業性が良好で、固定管の全姿勢溶接が可能な耐食性鋼用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤが開示されている。 From this point of view, in horizontal fillet welding, a gas shielded arc welding flux-containing wire with a soft arc, a small amount of spatter, and a good bead appearance and shape is widely used, and the welding flux has excellent corrosion resistance. As an entry wire, for example, in Patent Document 2, welding is performed by adding an appropriate amount of Si, Mn, Al, and Mg while ensuring excellent corrosion resistance of the weld metal by adding an appropriate amount of Cu, Cr, and Ni to the wire. Welding workability such as metal sagging resistance is good by improving the mechanical performance of metal and adding appropriate amounts of TiO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 and Mg, and the entire posture of the fixed pipe. A flux-filled wire for gas shielded arc welding for corrosion-resistant steel that can be welded is disclosed.

しかし、特許文献2に記載のフラックス入りワイヤでは、Cu、Cr、Niの適量添加で溶接金属の耐食性を向上させる効果は得られているものの、飛来塩分量が多い環境下で塗装して用いられる新しい耐食鋼の溶接に用いた場合には十分な溶接金属の耐食性が得られない。また、鋼板表面の塗膜は、十分な塗膜寿命が得られない。 However, although the flux-containing wire described in Patent Document 2 has the effect of improving the corrosion resistance of the weld metal by adding appropriate amounts of Cu, Cr, and Ni, it is used by coating in an environment with a large amount of flying salt. When used for welding new corrosion-resistant steel, sufficient corrosion resistance of the weld metal cannot be obtained. Further, the coating film on the surface of the steel sheet does not have a sufficient coating film life.

さらに、特許文献3には、塩分飛来が避けられない環境下で用いられる樹脂塗装鋼板の溶接で、樹脂塗装の耐久性及び良好な溶接性を得ることができるエレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤが開示されている。 Further, Patent Document 3 discloses a flux-cored wire for electrogas arc welding, which can obtain durability and good weldability of resin coating by welding a resin coated steel sheet used in an environment where salt flying is unavoidable. Has been done.

しかし、特許文献3に記載の溶接用フラックス入りワイヤは、ポリエステル系、エポキシ系、ウレタン系等の樹脂塗装を前提とし、その樹脂塗装欠陥部の腐食促進を減じることを目的としたもので、塗装剤を鋼板表面に散布する通常の塗装鋼板の寿命延長に関するものではなく、溶接金属の耐食性及び塗膜寿命が十分に得られないという問題があった。 However, the welding flux-containing wire described in Patent Document 3 is premised on resin coating of polyester, epoxy, urethane, etc., and is intended to reduce the promotion of corrosion of the resin coating defect portion. It is not related to the extension of the life of a normal coated steel sheet in which the agent is sprayed on the surface of the steel sheet, and there is a problem that the corrosion resistance of the weld metal and the life of the coating film cannot be sufficiently obtained.

特開2003−311471号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-311471 特開2004−230456号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-230456 特開2000−94185号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-94185

本発明は、溶接作業性、及び溶接金属の機械的性能(引張強さ及び靱性)に優れ、かつ、耐食性及び耐塗膜剥離性に優れた溶接金属を得ることができるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを提供することを目的とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a flux for gas shielded arc welding, which is excellent in welding workability and mechanical performance (tensile strength and toughness) of the weld metal, and can obtain a weld metal having excellent corrosion resistance and coating film peeling resistance. It is intended to provide a welded wire.

本発明の要旨は、以下の通りである。
(1)本発明の一態様に係る耐食鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、鋼製外皮と、前記鋼製外皮中のフラックスとを備え、前記フラックス入りワイヤは、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で、C:0.05〜0.18%、Si:0.40〜1.60%、Mn:1.50〜2.50%、Cu:0.05〜0.50%、Ti:0.10〜0.30%、Sn:0.05〜0.40%、弗素化合物のF換算値:0.01〜0.10%、Si酸化物のSiO換算値:0.01〜0.20%、Na化合物及びK化合物のNaO換算値及びKO換算値の合計:0.02〜0.15%を含有し、Al:0.010%以下に制限し、残部は鋼製外皮、鉄粉、及び鉄合金粉のFe分、並びに不純物からなる。
(2)上記(1)に記載の耐食鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量%で、B:0.0100%以下をさらに含有してもよい。
(3)上記(1)又は(2)に記載の耐食鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量%で、Mo:0.50%以下をさらに含有してもよい。
(4)本発明の別の態様に係る溶接継手の製造方法は、上記(1)〜(3)のいずれか一項に記載の耐食鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを用いて前記耐食鋼をガスシールドアーク溶接する工程を備える。
The gist of the present invention is as follows.
(1) The flux-containing wire for gas-shielded arc welding of corrosion-resistant steel according to one aspect of the present invention includes a steel outer skin and a flux in the steel outer skin, and the flux-containing wire is the flux-containing wire of the flux-containing wire. C: 0.05 to 0.18%, Si: 0.40 to 1.60%, Mn: 1.50 to 2.50%, Cu: 0.05 to 0.50% in terms of mass% with respect to the total mass. , Ti: 0.10 to 0.30%, Sn: 0.05 to 0.40%, F conversion value of fluorine compound: 0.01 to 0.10%, SiO 2 conversion value of Si oxide: 0. Contains 01 to 0.20%, the total of Na 2 O conversion value and K 2 O conversion value of Na compound and K compound: 0.02 to 0.15%, and limits to Al: 0.010% or less. The rest consists of a steel hull, iron powder, Fe content of iron alloy powder, and impurities.
(2) The flux-cored wire for gas shielded arc welding of corrosion-resistant steel according to (1) above may further contain B: 0.0100% or less in mass% with respect to the total mass of the flux-cored wire. ..
(3) The flux-cored wire for gas shielded arc welding of the corrosion-resistant steel according to (1) or (2) above further contains Mo: 0.50% or less in mass% with respect to the total mass of the flux-cored wire. You may.
(4) The method for manufacturing a welded joint according to another aspect of the present invention uses the flux-cored wire for gas shielded arc welding of corrosion-resistant steel according to any one of (1) to (3) above. It is provided with a process of gas shielded arc welding of steel.

本発明の耐食鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤによれば、海浜地域など飛来塩分量が多い環境下でも耐食性及び耐塗膜剥離性に優れた耐食鋼の溶接において、溶接作業性及び溶接金属の機械的性能に優れ、かつ、耐食性及び耐塗膜剥離性に優れた溶接金属を得ることができる。 According to the flux-containing wire for gas shielded arc welding of corrosion-resistant steel of the present invention, welding workability and welding are performed in welding of corrosion-resistant steel having excellent corrosion resistance and coating peeling resistance even in an environment with a large amount of flying salt such as a beach area. It is possible to obtain a weld metal having excellent mechanical performance of the metal and excellent corrosion resistance and coating peeling resistance.

溶接部の耐食性評価のための腐食試験片の採取位置を示した図である。It is a figure which showed the sampling position of the corrosion test piece for evaluation of the corrosion resistance of a welded part. 溶接部の塗膜腐食性評価のための腐食試験片の形状及びクロスカットの概略を示した図である。It is a figure which showed the outline of the shape and the cross cut of the corrosion test piece for evaluation of the coating film corrosiveness of a welded part. 腐食試験方法(SAE J2334試験、1サイクルあたりの実施条件)の概略を示した図である。It is a figure which showed the outline of the corrosion test method (SAE J2334 test, execution condition per cycle).

本発明者らは、溶接作業性及び溶接金属の機械的性能に優れ、かつ、海浜地域などの飛来塩分量の多い環境下でも耐食性及び耐塗膜剥離性に優れた溶接金属を製造可能なガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを得るために、種々の溶接用フラックス入りワイヤの化学成分を変化させて、その影響を調査した。 The present inventors have excellent welding workability and mechanical performance of the weld metal, and a gas capable of producing a weld metal having excellent corrosion resistance and coating peeling resistance even in an environment with a large amount of flying salt such as a beach area. In order to obtain a flux-welded wire for shielded arc welding, the chemical components of various flux-welded wires for welding were changed and their effects were investigated.

その結果、ワイヤ中にスズ(Sn)及び銅(Cu)を適量含有させることによって飛来塩分の多い環境下における溶接金属の耐食性を向上できることを見出した。 As a result, it was found that the corrosion resistance of the weld metal in an environment with a large amount of flying salt can be improved by containing an appropriate amount of tin (Sn) and copper (Cu) in the wire.

Snが溶接金属の耐食性を向上させる理由は、溶接金属中の金属Snがスズイオン(II)(Sn2+)として溶出し、暴露されている部分、すなわち、酸性塩化物溶液中でインヒビター作用を示し、pHが低下したアノードでの腐食を抑制するからであると考えられる。また、溶接金属中の金属Snには、腐食促進作用をもつ鉄(III)イオン(Fe3+)の濃度を低減させて、飛来塩分の多い環境における耐食性を向上させる作用があると考えられる。 The reason why Sn improves the corrosion resistance of the weld metal is that the metal Sn in the weld metal is eluted as tin ions (II) (Sn 2+ ) and exhibits an inhibitory effect in the exposed portion, that is, in an acidic chloride solution. It is considered that this is because the corrosion at the anode where the pH is lowered is suppressed. Further, it is considered that the metal Sn in the weld metal has an effect of reducing the concentration of iron (III) ion (Fe 3+ ) having a corrosion promoting action and improving the corrosion resistance in an environment with a large amount of flying salt.

Cuが溶接金属の耐食性を向上させる理由は、Cuを含有した溶接金属そのものの溶解反応(腐食反応)の反応速度がCuにより低減されること、及び、Cuを含有する溶接金属では、鋼板表面(余盛部など)に生成する腐食生成物(さび)が、特徴的な微細かつ緻密な構造を呈することにより、水、酸素、塩化物イオン等の透過を抑制する耐食性の高いさび層が形成されるためであると考えられる。さらに、CuはSnと共存した場合に、Snの耐食性の効果を増強させる作用があることが見出された。 The reason why Cu improves the corrosion resistance of the weld metal is that the reaction rate of the dissolution reaction (corrosion reaction) of the weld metal itself containing Cu is reduced by Cu, and in the case of the weld metal containing Cu, the steel plate surface ( Corrosion products (rust) generated in the surplus portion, etc.) exhibit a characteristic fine and dense structure, so that a rust layer with high corrosion resistance that suppresses the permeation of water, oxygen, chloride ions, etc. is formed. It is thought that this is because. Furthermore, it was found that Cu has an effect of enhancing the corrosion resistance effect of Sn when coexisting with Sn.

溶接作業性については、Na化合物及びK化合物のNaO換算値及びKO換算値の合計値、並びに弗素化合物のF換算値の合計値を適正にするとともに、Si酸化物を適量含有させることで、アークの安定性及びスパッタ発生量の低減を達成し、ビード外観・形状を良好にできることが見出された。ただし、酸化物は溶接金属の機械特性を損なう場合がある。 Regarding welding workability, the total value of the Na 2 O conversion value and the K 2 O conversion value of the Na compound and the K compound, and the total value of the F conversion value of the fluorine compound are made appropriate, and an appropriate amount of Si oxide is contained. As a result, it was found that the stability of the arc and the reduction of the amount of spatter generated can be achieved, and the appearance and shape of the bead can be improved. However, oxides may impair the mechanical properties of the weld metal.

また、溶接金属の適正な強度及び靭性向上を同時に達成させるためには、ワイヤ中のスラグ生成剤である酸化物を、上述の溶接作業性向上効果を確保できる範囲内で極力減らし、且つ合金成分のC、Si、Mn、Ti、及びAlそれぞれの含有量の適正化が有効であることが見出された。 Further, in order to simultaneously achieve appropriate strength and toughness improvement of the weld metal, the oxide which is a slag generating agent in the wire is reduced as much as possible within the range where the above-mentioned welding workability improvement effect can be secured, and the alloy component is formed. It was found that the optimization of the contents of each of C, Si, Mn, Ti, and Al was effective.

さらに、ワイヤ中にB、及びMoを適正量含有させることにより、溶接金属の更なる靭性向上及び高強度化が可能であることも見出された。 Furthermore, it has also been found that the toughness and strength of the weld metal can be further improved by containing appropriate amounts of B and Mo in the wire.

本実施形態に係るガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、各成分組成それぞれの単独及び共存による相乗効果によりなし得たもので、以下にそれぞれの各成分組成の限定理由を述べる。なお、以下成分についての%は、溶接用フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%を示す。 The flux-cored wire for gas shielded arc welding according to the present embodiment can be achieved by the synergistic effect of each component composition alone or coexisting, and the reasons for limiting each component composition will be described below. The% of the following components indicates the mass% with respect to the total mass of the flux-cored wire for welding.

[C:0.05〜0.18%]
Cは、溶接金属の強度を向上させるために必要な元素である。Cが0.05%未満であると、必要な溶接金属の強度が得られない。一方、Cが0.18%を超えると、溶接金属の強度が過剰に高くなり、靭性が低下する。また、Cが0.18%を超えると、高温割れが発生しやすくなる。従って、Cは0.05〜0.18%とする。好ましくは、Cは0.07〜0.15%であり、さらに好ましくは0.08〜0.12%である。なお、Cは、鋼製外皮に含まれても、金属粉及び合金粉等としてフラックスに含まれても良い。
[C: 0.05 to 0.18%]
C is an element necessary for improving the strength of the weld metal. If C is less than 0.05%, the required strength of the weld metal cannot be obtained. On the other hand, when C exceeds 0.18%, the strength of the weld metal becomes excessively high and the toughness decreases. Further, when C exceeds 0.18%, high temperature cracking is likely to occur. Therefore, C is set to 0.05 to 0.18%. Preferably, C is 0.07 to 0.15%, more preferably 0.08 to 0.12%. C may be contained in the steel outer skin or may be contained in the flux as metal powder, alloy powder or the like.

[Si:0.40〜1.60%]
Siは、溶接金属の脱酸及び溶接金属の強度確保のために含有される。Siが0.40%未満であると、脱酸不足となり、溶接金属の強度及び靭性が低下する。一方、Siが1.60%を超えると、溶接金属の強度が過剰に高くなり、靭性が低下する。また、Siが1.60%を超えると、溶接時に生成するスラグ生成量が増加してスラグ巻込み等の溶接欠陥が発生しやすくなる。従って、Siは0.40〜1.60%とする。好ましくは、Siは0.70〜1.30%であり、さらに好ましくは0.80〜1.10%である。なお、Siは、鋼製外皮に含まれても、金属Si、Fe−Si、及びFe−Si−Mn等の合金粉としてフラックスに含まれても良い。
[Si: 0.40-1.60%]
Si is contained for deoxidizing the weld metal and ensuring the strength of the weld metal. If Si is less than 0.40%, deoxidation is insufficient and the strength and toughness of the weld metal are lowered. On the other hand, when Si exceeds 1.60%, the strength of the weld metal becomes excessively high and the toughness decreases. Further, when Si exceeds 1.60%, the amount of slag generated during welding increases, and welding defects such as slag entrainment are likely to occur. Therefore, Si is set to 0.40 to 1.60%. Preferably, Si is 0.70 to 1.30%, more preferably 0.80 to 1.10%. Si may be contained in the steel outer skin or may be contained in the flux as an alloy powder of metal Si, Fe-Si, Fe-Si-Mn or the like.

[Mn:1.50〜2.50%]
Mnは、溶接金属の靭性確保及び強度向上のために含有される。Mnが1.50%未満であると、溶接金属の強度及び靭性が低下する。一方、Mnが2.50%を超えると、溶接金属の強度が過剰に高くなり、靭性が低下する。また、Mnが2.50%を超えると、スラグ生成量が増加してスラグ巻込み等の溶接欠陥が発生しやすくなる。従って、Mnは1.50〜2.50%とする。好ましくは、Mnは1.70〜2.30%であり、さらに好ましくは1.90〜2.10%である。なお、Mnは、鋼製外皮に含まれても、金属Mn、Fe−Mn、Fe−Si−Mn等の合金粉末としてフラックスに含まれても良い。
[Mn: 1.50 to 2.50%]
Mn is contained for ensuring the toughness of the weld metal and improving the strength. If Mn is less than 1.50%, the strength and toughness of the weld metal will decrease. On the other hand, when Mn exceeds 2.50%, the strength of the weld metal becomes excessively high and the toughness decreases. Further, when Mn exceeds 2.50%, the amount of slag generated increases and welding defects such as slag entrainment are likely to occur. Therefore, Mn is set to 1.50 to 2.50%. Preferably, Mn is 1.70 to 2.30%, more preferably 1.90 to 2.10%. Mn may be contained in the steel outer skin or may be contained in the flux as an alloy powder of metals Mn, Fe-Mn, Fe-Si-Mn and the like.

[Cu:0.05〜0.50%]
Cuは、Snと同様、耐食性及び耐塗膜剥離性の向上を担う元素である。Cuが0.05%未満であると、耐食性・耐塗膜剥離性を十分に有する溶接金属が得られない。一方、Cuが0.50%を超えると、溶接金属の靭性が低下する。従って、Cuは0.05〜0.5%とする。好ましくは、Cuは0.15〜0.45%であり、さらに好ましくは0.20〜0.40%である。なお、Cuは、鋼製外皮に含まれても、鋼製外皮表面に施したCuめっき分として含まれても、金属Cu、Fe−Si−Cu等の合金粉としてフラックスに含まれても良い。
[Cu: 0.05 to 0.50%]
Like Sn, Cu is an element responsible for improving corrosion resistance and coating film peeling resistance. If Cu is less than 0.05%, a weld metal having sufficient corrosion resistance and coating film peeling resistance cannot be obtained. On the other hand, if Cu exceeds 0.50%, the toughness of the weld metal decreases. Therefore, Cu is set to 0.05 to 0.5%. Preferably, Cu is 0.15 to 0.45%, more preferably 0.20 to 0.40%. Cu may be contained in the steel outer skin, as a Cu plating component applied to the surface of the steel outer skin, or may be contained in the flux as an alloy powder of metal Cu, Fe—Si—Cu or the like. ..

[Ti:0.10〜0.30%]
Tiは、脱酸剤として作用するとともに、溶接金属中にTiの微細酸化物を生成し溶接金属の靭性を向上させる効果がある。Tiが0.10%未満であると、溶接金属の靭性が低下する。一方、Tiが0.30%を超えると、溶接金属中の固溶Tiが多くなり、溶接金属の靭性が低下する。従って、Tiは0.10〜0.30%とする。好ましくは、Tiは0.10〜0.25%であり、さらに好ましくは0.12〜0.23%である。なお、Tiは、鋼製外皮に含まれても、金属Ti、Fe−Ti等の合金粉としてフラックスに含まれても良い。
[Ti: 0.10 to 0.30%]
Ti acts as a deoxidizer and has the effect of forming fine oxides of Ti in the weld metal to improve the toughness of the weld metal. If Ti is less than 0.10%, the toughness of the weld metal decreases. On the other hand, when Ti exceeds 0.30%, the amount of solid solution Ti in the weld metal increases, and the toughness of the weld metal decreases. Therefore, Ti is set to 0.10 to 0.30%. Ti is preferably 0.10 to 0.25%, more preferably 0.12 to 0.23%. Ti may be contained in the steel outer skin or may be contained in the flux as an alloy powder of metal Ti, Fe—Ti or the like.

[Al:0.010%以下]
Alは、脱酸効果があるので添加してもよい。一方、Alは、0.010%を超えると、溶接金属中に酸化物となって残留し、溶接金属の靭性を低下させる。また、Alが0.010%を超えると、アークが不安定となり、スパッタ発生量が増加する。従って、Al含有量を、鋼製外皮とフラックスの合計で0.010%以下に制限する。Alの上限値を0.008%、又は0.005%としてもよい。
[Al: 0.010% or less]
Al may be added because it has a deoxidizing effect. On the other hand, when Al exceeds 0.010%, it remains as an oxide in the weld metal and lowers the toughness of the weld metal. Further, when Al exceeds 0.010%, the arc becomes unstable and the amount of spatter generated increases. Therefore, the Al content is limited to 0.010% or less in total of the steel outer skin and the flux. The upper limit of Al may be 0.008% or 0.005%.

[Sn:0.05〜0.40%]
Snは、溶接金属の耐食性及び耐塗膜剥離性を向上させる重要な元素である。Snが0.05%未満では、耐食性及び耐塗膜剥離性向上の効果は得られない。一方、Snが0.40%を超えると、溶接金属の割れ感受性が高くなり、高温割れが発生しやすくなる。また、Snが0.40%を超えると、溶接金属中の粒界にSnが偏析して溶接金属の靭性が低下する。従って、Snは0.05〜0.40%とする。好ましくは、Snは0.10〜0.25%である。なお、耐食性及び耐塗膜剥離性向上の観点から、Snを0.10〜0.30%とすることが好ましい。なお、Snは鋼製外皮に含まれても、金属Sn又は合金Sn粉としてフラックスに含まれても良いが、フラックスに含まれるほうが好ましい。
[Sn: 0.05 to 0.40%]
Sn is an important element for improving the corrosion resistance and the coating film peeling resistance of the weld metal. If Sn is less than 0.05%, the effect of improving corrosion resistance and coating film peeling resistance cannot be obtained. On the other hand, when Sn exceeds 0.40%, the crack sensitivity of the weld metal becomes high, and high-temperature cracking is likely to occur. Further, when Sn exceeds 0.40%, Sn segregates at the grain boundaries in the weld metal and the toughness of the weld metal decreases. Therefore, Sn is set to 0.05 to 0.40%. Preferably, Sn is 0.10 to 0.25%. From the viewpoint of improving corrosion resistance and coating film peeling resistance, Sn is preferably 0.10 to 0.30%. Sn may be contained in the steel outer skin or may be contained in the flux as metal Sn or alloy Sn powder, but it is preferable that Sn is contained in the flux.

[弗素化合物:F換算値で0.01〜0.10%]
弗素化合物(弗化物)は、アークを集中させて安定させる効果がある。弗素化合物のF換算値が0.01%未満では、この効果が得られず、アークが不安定となり、スパッタ発生量が多くなる。一方、弗素化合物のF換算値が0.10%を超えると、アークが荒く不安定になり、スパッタ発生量が多くなる。従って、弗素化合物のF換算値は0.01〜0.10%とする。好ましくは、弗素化合物のF換算値は0.01〜0.07%である。なお、弗素化合物は、CaF、NaF、LiF、MgF、KSiF、NaAlF、AlF等としてフラックスに含有させることができる。これら弗化物を構成する元素は、上述した合金成分の含有量に含めないものとする。F換算値は、フラックスに含有されるF量の合計である。例えば、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%でn%のCaFがフラックス入りワイヤに含まれる場合、CaFのF換算値は以下の式によって求められる。
(CaFのF換算値)=n×(19.00×2/78.08)
上の式中の「19.00」は、Fの原子量であり、「2」は、1個のCaFに含まれるF原子の個数であり、「78.08」は、CaFの分子量である。CaF以外の弗化物に関しても、同様にF換算値が算出できる。フラックス中に複数種類の弗化物が含まれる場合、各弗化物のF換算値の合計値が、フラックスに含まれる弗化物のF換算値とみなされる。弗素化合物のF換算値の下限値を0.03%、又は0.04%としてもよい。弗素化合物のF換算値の上限値を0.09%、又は0.08%としてもよい。
[Fluorine compound: 0.01 to 0.10% in F conversion value]
Fluoride compounds (fluoride) have the effect of concentrating and stabilizing arcs. If the F conversion value of the fluorine compound is less than 0.01%, this effect cannot be obtained, the arc becomes unstable, and the amount of spatter generated increases. On the other hand, when the F conversion value of the fluorine compound exceeds 0.10%, the arc becomes rough and unstable, and the amount of spatter generated increases. Therefore, the F conversion value of the fluorine compound is set to 0.01 to 0.10%. Preferably, the F conversion value of the fluorine compound is 0.01 to 0.07%. The fluorine compound can be contained in the flux as CaF 2 , NaF, LiF, MgF 2 , K 2 SiF 6 , Na 3 AlF 6 , AlF 3, and the like. The elements constituting these fluorides are not included in the content of the alloy components described above. The F conversion value is the total amount of F contained in the flux. For example, when CaF 2 of n% by mass with respect to the total mass of the flux-cored wire is contained in the flux-cored wire, the F conversion value of CaF 2 is calculated by the following formula.
( F conversion value of CaF 2 ) = n × (19.00 × 2 / 78.08)
In the above formula, "19.00" is the atomic weight of F, "2" is the number of F atoms contained in one CaF 2 , and "78.08" is the molecular weight of CaF 2. be. For fluorides other than CaF 2 , the F conversion value can be calculated in the same manner. When a plurality of types of fluorides are contained in the flux, the total value of the F-converted values of each fluoride is regarded as the F-converted value of the fluorides contained in the flux. The lower limit of the F conversion value of the fluorine compound may be 0.03% or 0.04%. The upper limit of the F conversion value of the fluorine compound may be 0.09% or 0.08%.

[Si酸化物のSiO換算値:0.01〜0.20%]
Si酸化物は、溶融スラグの粘性を高めてスラグ被包性及びビード止端部のなじみを良好にし、ビード外観・形状を良好にする効果がある。Si酸化物のSiO換算値が0.01%未満であると、溶接ビードのビード止端部のなじみが悪くなり、ビード外観・形状が悪くなる。一方、Si酸化物のSiO換算値が0.20%を超えると、溶接金属中の酸素量が増加して靭性が低下する。また、スラグ生成量が多くなり、スラグ巻込み等の溶接欠陥が発生しやすくなる。従って、Si酸化物のSiO換算値は0.01〜0.20%とする。好ましくは、Si酸化物のSiO換算値は0.03〜0.12%であり、さらに好ましくは0.05〜0.10%である。なお、Si酸化物のSiO換算値は珪砂、珪酸ソーダ及び珪酸カリウムからなる水ガラスの固質成分等としてフラックスに含まれても良い。SiO換算値とは、フラックス入りワイヤに含まれるSi酸化物中のSiが全てSiOであると仮定した場合の、フラックス入りワイヤのSiO含有量である。これらSi酸化物を構成する元素は、上述した合金成分の含有量に含めないものとする。
[SiO 2 conversion value of Si oxide: 0.01 to 0.20%]
The Si oxide has the effect of increasing the viscosity of the molten slag, improving the slag encapsulation property and the familiarity of the bead toe, and improving the appearance and shape of the bead. If the SiO 2 conversion value of the Si oxide is less than 0.01%, the bead toe of the weld bead will not fit well, and the appearance and shape of the bead will be poor. On the other hand, when the SiO 2 conversion value of the Si oxide exceeds 0.20%, the amount of oxygen in the weld metal increases and the toughness decreases. In addition, the amount of slag generated increases, and welding defects such as slag entrainment are likely to occur. Therefore, the SiO 2 conversion value of the Si oxide is set to 0.01 to 0.20%. Preferably, the SiO 2 conversion value of the Si oxide is 0.03 to 0.12%, more preferably 0.05 to 0.10%. The SiO 2 conversion value of the Si oxide may be contained in the flux as a solid component of water glass composed of silica sand, sodium silicate and potassium silicate. The SiO 2 conversion value, when the Si in the Si oxide contained in a flux cored wire is assumed that all of the SiO 2, a SiO 2 content of the flux cored wire. The elements constituting these Si oxides shall not be included in the content of the alloy components described above.

[Na化合物及びK化合物のNaO換算値及びKO換算値の合計:0.02〜0.15%]
Na化合物及びK化合物は、アークをソフトにして安定化する効果がある。Na化合物及びK化合物のNaO換算値及びKO換算値の合計が0.02%未満であると、アークが不安定になり、スパッタ発生量が多くなる。一方、Na化合物及びK化合物のNaO換算値及びKO換算値の合計が0.15%を超えると、アークが強くなりすぎ、スパッタ発生量が多くなる。また、ビード止端部のなじみが悪くなり、ビード外観・形状が不良となる。従って、Na化合物及びK化合物のNaO換算値及びKO換算値の合計は0.02〜0.15%とする。Na化合物及びK化合物のNaO換算値及びKO換算値の合計は、好ましくは0.03〜0.10%であり、さらに好ましくは0.04〜0.08%である。なお、Na化合物やK化合物は、珪酸ソーダ及び珪酸カリウムからなる水ガラスの固質成分、KSiO、NaSiO、NaF、KSiF等の粉末としてフラックスに含まれても良い。NaO換算値とは、フラックス入りワイヤに含まれるNa化合物中のNaが全てNaOであると仮定した場合の、フラックス入りワイヤのNaO含有量である。KO換算値とは、フラックス入りワイヤに含まれるK化合物中のKが全てKOであると仮定した場合の、フラックス入りワイヤのKO含有量である。
[Total of Na 2 O conversion value and K 2 O conversion value of Na compound and K compound: 0.02 to 0.15%]
The Na compound and the K compound have the effect of softening and stabilizing the arc. If the total of the Na 2 O conversion value and the K 2 O conversion value of the Na compound and the K compound is less than 0.02%, the arc becomes unstable and the amount of spatter generated increases. On the other hand, when the total of the Na 2 O conversion value and the K 2 O conversion value of the Na compound and the K compound exceeds 0.15%, the arc becomes too strong and the amount of spatter generated increases. In addition, the fit of the toe of the bead becomes poor, and the appearance and shape of the bead become poor. Therefore, the total of the Na 2 O conversion value and the K 2 O conversion value of the Na compound and the K compound is 0.02 to 0.15%. The total of the Na 2 O conversion value and the K 2 O conversion value of the Na compound and the K compound is preferably 0.03 to 0.10%, more preferably 0.04 to 0.08%. The Na compound and the K compound may be contained in the flux as a powder of a solid component of water glass composed of sodium silicate and potassium silicate, K 2 SiO 3 , Na 2 SiO 3 , NaF, K 2 SiF 6, and the like. .. Terms of Na 2 O values A, when the Na of Na compound contained in the flux cored wire is assumed to be all Na 2 O, a content of Na 2 O of the flux cored wire. K The 2 O converted value, when the K a K compound contained in the flux cored wire is assumed to be all K 2 O, a K 2 O content of the flux cored wire.

[B:0.0100%以下]
Bは本実施形態に係るフラックス入りワイヤの課題を解決するために必須ではないので、B含有量は0%でよいが、Bは、溶接金属の組織を微細化して靭性をさらに向上させる効果があるので、含有させてもよい。しかし、Bが0.0100%を超えると、粒界に偏析して靭性が低下する。従って、Bは0.0100%以下とする。なお、溶接金属の靭性向上の効果を得るためには、Bを0.0015%以上とすることが好ましい。また、Bは、鋼製外皮に含まれても、Fe−B、Fe−Mn−B等の合金粉としてフラックスに含まれても良い。
[B: 0.0100% or less]
Since B is not essential for solving the problem of the flux-cored wire according to the present embodiment, the B content may be 0%, but B has the effect of further improving the toughness by refining the structure of the weld metal. Since it is present, it may be contained. However, when B exceeds 0.0100%, segregation occurs at the grain boundaries and the toughness decreases. Therefore, B is set to 0.0100% or less. In order to obtain the effect of improving the toughness of the weld metal, it is preferable that B is 0.0015% or more. Further, B may be contained in the steel outer skin or may be contained in the flux as an alloy powder of Fe-B, Fe-Mn-B or the like.

[Mo:0.50%以下]
Moは本実施形態に係るフラックス入りワイヤの課題を解決するために必須ではないので、Mo含有量は0%でよいが、Moは、溶接金属の強度をさらに向上するうえで重要な元素であるので、含有させてもよい。しかし、Moが0.50%を超えると、溶接金属の強度が過剰に高くなり、靭性が低下する。従って、Moは0.50%以下とする。なお、溶接金属の強度向上の効果を得るためには、Moを0.10%以上とすることが好ましい。また、Moは、鋼製外皮に含まれても、金属Mo粉としてフラックスに含まれても良い。
[Mo: 0.50% or less]
Since Mo is not essential for solving the problem of the flux-cored wire according to the present embodiment, the Mo content may be 0%, but Mo is an important element for further improving the strength of the weld metal. Therefore, it may be contained. However, when Mo exceeds 0.50%, the strength of the weld metal becomes excessively high and the toughness decreases. Therefore, Mo is 0.50% or less. In order to obtain the effect of improving the strength of the weld metal, it is preferable that Mo is 0.10% or more. Further, Mo may be contained in the steel outer skin or may be contained in the flux as metal Mo powder.

本実施形態に係るガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、通常のフラックス入りワイヤの製造方法と同様の工程によって製造できる。すなわち、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する。ワイヤの種類としては、成形し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(いわゆるシームレスワイヤ)と、鋼製外皮に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。本実施形態では何れの断面構造のワイヤも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。 The flux-cored wire for gas shielded arc welding according to the present embodiment can be manufactured by the same process as the usual method for manufacturing a flux-cored wire. That is, the steel outer skin is formed into a pipe shape, and the inside thereof is filled with flux. The types of wires are seamless wire (so-called seamless wire) obtained by welding the seams of the molded steel outer skin and steel without welding the seams to the steel outer skin. It can be roughly divided into wires with seams on the outer skin. In this embodiment, a wire having any cross-sectional structure can be adopted, but a wire having a seamless steel outer skin can be heat-treated for the purpose of reducing the total amount of hydrogen in the wire, and can be manufactured. Since there is no subsequent moisture absorption of the flux, the amount of diffusible hydrogen in the weld metal can be reduced and the low temperature crack resistance can be improved, which is more preferable.

本実施形態に係るガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの残部は、鋼製外皮のFe、成分調整のために添加する鉄粉、Fe−Si、Fe−Mn、Fe−Ti合金などの鉄合金粉のFe分及び不純物である。不純物とは、フラックス入りワイヤを工業的に製造する際に、鉱石若しくはスクラップ等のような原料、又は製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本実施形態に係るフラックス入りワイヤに悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。例えば、S及びPは本実施形態に係るフラックス入りワイヤにとって有害であるので、その含有量を0%とすることが好ましいが、本実施形態に係るフラックス入りワイヤに悪影響を与えない範囲として、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で最大0.1%まで含有が許容される。 The rest of the flux-filled wire for gas shielded arc welding according to this embodiment is Fe of the steel outer skin, iron powder added for component adjustment, and iron alloy powder such as Fe-Si, Fe-Mn, and Fe-Ti alloy. Fe content and impurities. The impurity is a component mixed by a raw material such as ore or scrap, or various factors in the manufacturing process when the flux-filled wire is industrially manufactured, and has an adverse effect on the flux-filled wire according to the present embodiment. Means what is allowed within the range that does not give. For example, since S and P are harmful to the flux-cored wire according to the present embodiment, the content thereof is preferably 0%, but the flux is set as a range that does not adversely affect the flux-cored wire according to the present embodiment. A maximum of 0.1% by mass with respect to the total mass of the incoming wire is allowed.

また、フラックス充填率は特に限定しないが、生産性の観点からワイヤ全質量に対して8〜20%とするのが好ましい。 The flux filling rate is not particularly limited, but is preferably 8 to 20% with respect to the total mass of the wire from the viewpoint of productivity.

本発明の別の態様に係る溶接継手の製造方法は、本実施形態に係るガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを用いて耐食鋼をガスシールドアーク溶接する工程を備える。本発明の耐食鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤが適用される溶接継手の用途は、特に制限されるものではないが、好ましくは構造用鋼材、特に、港湾施設、橋梁、建築・土木構造物やタンク、船舶・海洋構造物、鉄道、コンテナなどの鋼構造物を構成する溶接継手である。
また、本実施形態に係る耐食鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤが適用される鋼材の材質は、特に鋼種を限定するものではなく、炭素鋼、低合金鋼等の普通鋼材でよい。耐候性鋼(例えばJIS G 3114に規定される「溶接構造用耐候性熱間圧延鋼材」)やNi、Sn等を含有する低合金鋼であれば、耐候性、塗装耐食性の観点からは有利である。
A method for manufacturing a welded joint according to another aspect of the present invention includes a step of gas shielded arc welding of corrosion-resistant steel using a flux-welded wire for gas shielded arc welding according to the present embodiment. The application of the welded joint to which the flux-welded wire for gas shielded arc welding of the corrosion-resistant steel of the present invention is applied is not particularly limited, but structural steel materials, particularly port facilities, bridges, construction / civil engineering structures, are preferable. Welded joints that make up steel structures such as objects, tanks, ships / marine structures, railways, and containers.
Further, the material of the steel material to which the flux-containing wire for gas shielded arc welding of the corrosion-resistant steel according to the present embodiment is applied is not particularly limited to the steel type, and may be an ordinary steel material such as carbon steel or low alloy steel. Weathering steel (for example, "welding structural weathering hot rolled steel" specified in JIS G 3114) and low alloy steel containing Ni, Sn, etc. are advantageous from the viewpoint of weather resistance and coating corrosion resistance. be.

溶接継手の製造方法において、シールドガスは特に限定されないが、100%炭酸ガスとすることが好ましい。シールドガスを炭酸ガスとした場合、スパッタが発生しやすくなるが、溶接コストを低減することができるからである。本実施形態に係るフラックス入りワイヤは、スパッタ発生量を抑制するためにNa化合物、K化合物、及び弗化物等の含有量が最適化されているので、たとえスパッタ量を増大させやすい100%炭酸ガスをシールドガスとして使用した場合でも、溶接作業性を確保することができる。当然のことながら、ArとCOとの混合ガスのようなスパッタを発生させにくいガスと本実施形態に係るフラックス入りワイヤとを組み合わせて用いることは妨げられない。シールドガスの流量は特に限定されず、状況に応じて通常の溶接条件を適宜選択することができる。例えば、耐溶接欠陥性及び大気からの窒素の混入を防ぐために、シールドガスの流量を20〜35リットル/分とすることが好ましい。その他の溶接条件、例えば溶接電流、溶接電圧、溶接速度、予熱温度、パス間温度、及び入熱などについても特に限定されず、本実施形態に係る溶接継手の製造方法が適用される場面に応じて適宜選択することができる。 In the method for manufacturing a welded joint, the shield gas is not particularly limited, but 100% carbon dioxide gas is preferable. This is because when the shield gas is carbon dioxide gas, spatter is likely to occur, but the welding cost can be reduced. The flux-cored wire according to the present embodiment has an optimized content of Na compound, K compound, fluoride, etc. in order to suppress the amount of spatter generated, so that even if the amount of spatter is easily increased, 100% carbon dioxide gas Welding workability can be ensured even when the gas is used as a shield gas. As a matter of course, it is not hindered to use a gas that does not easily generate spatter, such as a mixed gas of Ar and CO 2, in combination with the flux-cored wire according to the present embodiment. The flow rate of the shield gas is not particularly limited, and normal welding conditions can be appropriately selected depending on the situation. For example, the flow rate of the shield gas is preferably 20 to 35 liters / minute in order to prevent welding defects and nitrogen from the atmosphere. Other welding conditions, such as welding current, welding voltage, welding speed, preheating temperature, interpass temperature, heat input, etc., are not particularly limited, and depend on the situation to which the welding joint manufacturing method according to the present embodiment is applied. Can be selected as appropriate.

以下、本発明の効果を実施例により具体的に説明する。 Hereinafter, the effects of the present invention will be specifically described with reference to Examples.

JIS G 3141に規定されるSPCCを鋼製外皮に使用し、鋼製外皮を成形する工程でU字型に成形した後、鋼製外皮の合わせ目を溶接した継目が無いワイヤを造管して伸線し、表に示す各種成分のフラックス入りワイヤを試作した。ワイヤ径は1.2mmとした。表中の記号「−」は、元素が意図的に添加されなかったことを示す。また、発明範囲外の値、及び合否基準に満たない値には下線を付した。 SPCC specified in JIS G 3141 is used for the steel outer skin, and after forming it into a U shape in the process of forming the steel outer skin, a seamless wire is formed by welding the seams of the steel outer skin. The wire was drawn and a wire containing flux of various components shown in the table was prototyped. The wire diameter was 1.2 mm. The symbol "-" in the table indicates that the element was not intentionally added. In addition, values outside the scope of the invention and values that do not meet the pass / fail criteria are underlined.

Figure 0006939508
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Figure 0006939508
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表に示す試作し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い、溶接作業性、溶接欠陥及び割れの有無、溶接金属性能及び耐食性について調査を行った。 Gas shielded arc welding was performed using the prototype flux-cored wire shown in the table, and welding workability, the presence or absence of welding defects and cracks, weld metal performance and corrosion resistance were investigated.

溶接作業性及び溶接金属性能の評価にあたっては、被溶接材としてC:0.15%、Si:0.27%、Mn:1.15%、P:0.008%、S:0.001%、Sn:0.13%、Cu:0.012%を含有した耐食鋼(板厚:20mm)を用い、JIS Z 3111に準拠し、表2に示す溶接条件で溶着金属試験を実施することにより、溶着金属の機械的性能及び溶接作業性を調査した。 In the evaluation of welding workability and weld metal performance, C: 0.15%, Si: 0.27%, Mn: 1.15%, P: 0.008%, S: 0.001% as the material to be welded. , Sn: 0.13%, Cu: 0.012%, using corrosion resistant steel (plate thickness: 20 mm), conforming to JIS Z 3111, by performing a weld metal test under the welding conditions shown in Table 2. , The mechanical performance and welding workability of the weld metal were investigated.

Figure 0006939508
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溶接作業性は、溶着金属試験時のアークの安定性、スパッタ発生量、ビード外観形状、及び割れの有無を目視確認することで評価した。 Welding workability was evaluated by visually confirming arc stability, spatter generation amount, bead appearance shape, and presence / absence of cracks during the weld metal test.

溶着金属の機械的性能は、その溶接試験体の板厚中央の中心から引張試験片(JIS Z 2241 A0号)及び衝撃試験片(JIS Z 2242 Vノッチ試験片)を採取して、これらに機械試験を実施することにより評価した。引張強さ490〜670MPaの範囲となる溶着金属が得られたフラックス入りワイヤを、引張強さに関して合格とした。0℃におけるシャルピー衝撃試験を繰り返し3回行った場合に、吸収エネルギーの平均値が80J以上となる溶着金属が得られるフラックス入りワイヤを、靱性に関して良好と判断した。 The mechanical performance of the weld metal is as follows: A tensile test piece (JIS Z 2241 A0) and an impact test piece (JIS Z 2242 V notch test piece) are taken from the center of the center of the plate thickness of the welded test piece, and the machine is used for these. It was evaluated by conducting a test. A flux-cored wire having a weld metal in the range of 490 to 670 MPa in tensile strength was accepted as acceptable in terms of tensile strength. When the Charpy impact test at 0 ° C. was repeated three times, the flux-cored wire from which a weld metal having an average value of absorbed energy of 80 J or more could be obtained was judged to have good toughness.

溶接欠陥の評価は、溶着試験後の溶接試験体に、JIS Z 3106に準じてX線透過試験を実施し、スラグ巻込み等の溶接欠陥の有無を調査することにより実施した。 The evaluation of welding defects was carried out by conducting an X-ray transmission test on the welding test piece after the welding test in accordance with JIS Z 3106 and investigating the presence or absence of welding defects such as slag entrainment.

溶接金属の耐食性評価は、以下に説明する耐食性試験によって実施した。図1に示す腐食試験片作製用の試料(厚さ3mm×幅60mm×長さ150mm)を、溶接金属2が中心となるように母材1の表面から深さ1mmの採取位置3から採取し、ショットブラスト処理後、炉内温度80℃で加熱乾燥させて腐食試験片素材とした。この腐食試験片素材の両面に、塗料A(中国塗料(株)製バンノー♯200)又は塗料B(神東塗料(株)ネオゴーセイプライマーHB)いずれかの塗料を塗装し、膜厚200〜350μmの腐食試験片を作製した。上記腐食試験片に、図2に示すように溶接金属2を跨ぐようにクロスカット4を施すことで、塗膜傷を模擬した腐食試験片5を作製した。クロスカット4は、塗膜の上から下地の鋼表面まで達するスクラッチ疵をカッターナイフで施すことにより作成した。 The corrosion resistance evaluation of the weld metal was carried out by the corrosion resistance test described below. A sample for producing a corrosion test piece (thickness 3 mm × width 60 mm × length 150 mm) shown in FIG. 1 was sampled from a sampling position 3 at a depth of 1 mm from the surface of the base metal 1 so that the weld metal 2 was at the center. After the shot blasting treatment, the material was heat-dried at a furnace temperature of 80 ° C. to prepare a corrosion test piece material. Both sides of the corrosion test piece material are coated with either paint A (Banno # 200 manufactured by China Paint Co., Ltd.) or paint B (Neo Gosei Primer HB manufactured by Shinto Paint Co., Ltd.), and the film thickness is 200 to 200. A 350 μm corrosion test piece was prepared. As shown in FIG. 2, the corrosion test piece was cross-cut 4 so as to straddle the weld metal 2, to prepare a corrosion test piece 5 simulating a scratch on the coating film. The cross cut 4 was created by applying a scratch knife from the top of the coating film to the surface of the underlying steel with a cutter knife.

その後、得られた腐食試験片5に、SAE(Society of Automotive Engineers) J2334に準拠した試験を行うことにより、その耐食性を評価した。ここで、SAE J2334試験とは、湿潤:50℃、100%RH、6時間、塩分付着:0.5質量%NaCl、0.1質量%CaCl、0.075質量%NaHCO水溶液浸漬、0.25時間、乾燥:60℃、50%RH、17.75時間であり、3過程を1サイクル(合計24時間)とした乾湿繰り返しの条件で行う加速試験である。1サイクルの概略を図3に示す。SAE J2334試験は、飛来塩分量が1mddを超えるような厳しい腐食環境を模擬する試験である。この腐食形態が大気暴露試験に類似しているとされている(長野博夫、山下正人、内田仁著:環境材料学、共立出版(2004)、p.74参照)。 Then, the obtained corrosion test piece 5 was subjected to a test in accordance with SAE (SAE International Engineers) J2334 to evaluate its corrosion resistance. Here, the SAE J2334 test is wet: 50 ° C., 100% RH, 6 hours, salt adhesion: 0.5% by mass NaCl, 0.1% by mass CaCl 2 , 0.075% by mass NaHCO 3 aqueous solution immersion, 0. .25 hours, drying: 60 ° C., 50% RH, 17.75 hours, and this is an accelerated test conducted under the condition of repeating dry and wet with one cycle (24 hours in total) of three processes. The outline of one cycle is shown in FIG. The SAE J2334 test is a test that simulates a severe corrosive environment where the amount of flying salt exceeds 1 mdd. This corrosion form is said to be similar to the atmospheric exposure test (see Hiroo Nagano, Masato Yamashita, Hitoshi Uchida: Environmental Materials Science, Kyoritsu Shuppan (2004), p.74).

SAE J2334試験80サイクル後に、各試験片の塗膜剥離・膨れ面積率を計測し、算出した。その後、表面の残存塗膜と生成した錆層を除去し、塗膜疵部の腐食深さを測定後、塗膜傷部平均腐食深さを算出した。塗膜剥離・膨れ面積率が50%未満、かつ、塗膜傷部平均腐食深さが0.50mm未満となる溶接金属が得られたフラックス入りワイヤを、耐食性・耐塗膜剥離性に関して合格と判定した。 After 80 cycles of the SAE J2334 test, the coating film peeling / swelling area ratio of each test piece was measured and calculated. Then, the residual coating film on the surface and the generated rust layer were removed, the corrosion depth of the coating film flaws was measured, and then the average corrosion depth of the coating film scratches was calculated. Flux-filled wire obtained of weld metal with a coating film peeling / swelling area ratio of less than 50% and an average coating film scratched corrosion depth of less than 0.50 mm passed the test in terms of corrosion resistance and coating film peeling resistance. Judged.

これらの試験結果を表に示す。 The results of these tests are shown in the table.

Figure 0006939508
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表中のワイヤ記号A1〜A16が本発明例、ワイヤ記号B1〜B21が比較例である。本発明例であるワイヤ記号A1〜A16は、フラックス入りワイヤ中のC、Si、Mn、Sn、Cu、Ti及びAlが適正で、フラックス中の弗素化合物のF換算値の、SiO、Na化合物及びK化合物のNaO換算値及びKO換算値の合計が適量であるので、アークが安定してスパッタ発生量が少なく、ビード外観・形状が良好で、溶接欠陥及び割れがなく、溶着金属の引張強さ及び吸収エネルギーが良好で、塗膜剥離・膨れ面積率及び塗膜傷部平均腐食深さが小さく、極めて満足な結果であった。なお、ワイヤ記号A12〜A16は、Moが適量添加されているので、引張強さが620MPa以上であった。また、ワイヤ記号A10〜A12、A14、A16は、Bが適量添加されているので、吸収エネルギーが110J以上であった。 The wire symbols A1 to A16 in the table are examples of the present invention, and the wire symbols B1 to B21 are comparative examples. In the wire symbols A1 to A16 of the example of the present invention, C, Si, Mn, Sn, Cu, Ti and Al in the flux-filled wire are appropriate, and the F-converted values of the fluorine compounds in the flux are SiO 2 , Na compounds. Since the sum of the Na 2 O conversion value and the K 2 O conversion value of the K compound is an appropriate amount, the arc is stable, the amount of spatter generated is small, the bead appearance and shape are good, there are no welding defects and cracks, and welding is performed. The tensile strength and absorption energy of the metal were good, the peeling / swelling area ratio of the coating film and the average corrosion depth of the scratched portion of the coating film were small, and the results were extremely satisfactory. The wire symbols A12 to A16 had a tensile strength of 620 MPa or more because Mo was added in an appropriate amount. Further, the wire symbols A10 to A12, A14 and A16 had an absorption energy of 110 J or more because B was added in an appropriate amount.

比較例中、ワイヤ記号B1は、Cが少ないので、溶着金属の引張強さが低かった。
ワイヤ記号B2は、Cが多いので、溶着金属の引張強さが過剰となり、吸収エネルギーが低値であった。
ワイヤ記号B3は、Siが少ないので、溶着金属の引張強さが低く、吸収エネルギーも低値であった。
ワイヤ記号B4は、Siが多いので、溶着金属の引張強さが過剰となり、吸収エネルギーが低値であった。また、ワイヤ記号B4は、溶接部にスラグ巻込みが発生した。
ワイヤ記号B5は、Mnが少ないので、溶着金属の引張強さが低く、吸収エネルギーも低値であった。
ワイヤ記号B6は、Mnが多いので、溶着金属の引張強さが過剰となり、吸収エネルギーが低値であった。また、ワイヤ記号B6は、溶接部にスラグ巻込みが発生した。
ワイヤ記号B7は、Snが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。また、クレータ割れが発生した。
ワイヤ記号B8は、Cuが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。
ワイヤ記号B9は、Tiが少ないので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。
ワイヤ記号B10は、Tiが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。
ワイヤ記号B11は、Alが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。また、ワイヤ記号B11は、アークが不安定で、スパッタ発生量が多かった。
ワイヤ記号B12は、Si酸化物が多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。また、ワイヤ記号B12は、溶接部にスラグ巻込みが発生した。
ワイヤ記号B13は、Moが多いので、溶着金属の引張強さが過剰となり、吸収エネルギーが低値であった。
ワイヤ記号B14は、Bが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。
ワイヤ記号B15は、Cuが少ないので、塗膜剥離・膨れ面積率が大きく、塗膜傷部平均腐食深さが深かった。
ワイヤ記号B16は、Snが少ないので、塗膜剥離・膨れ面積率が大きく、塗膜傷部平均腐食深さが深かった。
ワイヤ記号B17は、弗素化合物のF換算値の合計が少ないので、アークが不安定で、スパッタ発生量が多かった。
ワイヤ記号B18は、Na化合物及びK化合物のNaO換算値及びKO換算値の合計が多いので、アークが強すぎてスパッタ発生量が多く、ビード外観・形状も不良であった。
ワイヤ記号B19は、弗素化合物のF換算値の合計が多いので、アークが不安定で、スパッタ発生量が多かった。
ワイヤ記号B20は、Si酸化物が少ないので、ビード外観・形状が不良であった。
ワイヤ記号B21は、Na化合物及びK化合物のNaO換算値及びKO換算値の合計が少ないので、アークが不安定で、スパッタ発生量が多かった。
In the comparative example, the wire symbol B1 had a small amount of C, so that the tensile strength of the weld metal was low.
Since the wire symbol B2 has a large amount of C, the tensile strength of the weld metal is excessive and the absorbed energy is low.
Since the wire symbol B3 has a small amount of Si, the tensile strength of the weld metal is low and the absorbed energy is also low.
Since the wire symbol B4 contains a large amount of Si, the tensile strength of the weld metal is excessive and the absorbed energy is low. Further, in the wire symbol B4, slag entanglement occurred in the welded portion.
Since the wire symbol B5 has a small amount of Mn, the tensile strength of the weld metal is low and the absorbed energy is also low.
Since the wire symbol B6 has a large amount of Mn, the tensile strength of the weld metal is excessive and the absorbed energy is low. Further, in the wire symbol B6, slag entanglement occurred in the welded portion.
Since the wire symbol B7 has a large amount of Sn, the absorbed energy of the weld metal was low. In addition, crater cracking occurred.
Since the wire symbol B8 contains a large amount of Cu, the absorbed energy of the weld metal was low.
Since the wire symbol B9 has a small amount of Ti, the absorbed energy of the weld metal is low.
Since the wire symbol B10 has a large amount of Ti, the absorbed energy of the weld metal is low.
Since the wire symbol B11 contains a large amount of Al, the absorbed energy of the weld metal is low. Further, in the wire symbol B11, the arc was unstable and the amount of spatter generated was large.
Since the wire symbol B12 contains a large amount of Si oxide, the absorbed energy of the weld metal was low. Further, in the wire symbol B12, slag was involved in the welded portion.
Since the wire symbol B13 has a large amount of Mo, the tensile strength of the weld metal is excessive and the absorbed energy is low.
Since the wire symbol B14 has a large amount of B, the absorbed energy of the weld metal was low.
Since the wire symbol B15 contains a small amount of Cu, the coating film peeling / swelling area ratio is large, and the average corrosion depth of the coating film scratched portion is deep.
Since the wire symbol B16 has a small amount of Sn, the coating film peeling / swelling area ratio is large, and the average corrosion depth of the coating film scratched portion is deep.
In the wire symbol B17, since the total F conversion value of the fluorine compound was small, the arc was unstable and the amount of spatter generated was large.
Since the wire symbol B18 has a large sum of the Na 2 O conversion value and the K 2 O conversion value of the Na compound and the K compound, the arc is too strong, the amount of spatter generated is large, and the bead appearance and shape are also poor.
Since the wire symbol B19 has a large total of F-converted values of the fluorine compounds, the arc is unstable and the amount of spatter generated is large.
Since the wire symbol B20 contains a small amount of Si oxide, the bead appearance and shape are poor.
As for the wire symbol B21, since the sum of the Na 2 O conversion value and the K 2 O conversion value of the Na compound and the K compound was small, the arc was unstable and the amount of spatter generated was large.

1 母材
2 溶接金属
3 腐食試験片の採取位置
4 クロスカット
5 腐食試験片
1 Base metal 2 Welded metal 3 Corrosion test piece collection position 4 Cross cut 5 Corrosion test piece

Claims (4)

耐食鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤであって、
鋼製外皮と、前記鋼製外皮中のフラックスとを備え、
前記フラックス入りワイヤは、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で、
C:0.05〜0.18%、
Si:0.40〜1.60%、
Mn:1.50〜2.50%、
Cu:0.05〜0.50%、
Ti:0.10〜0.30%、
Sn:0.05〜0.40%、
弗素化合物のF換算値:0.01〜0.10%、
Si酸化物のSiO換算値:0.01〜0.20%、
Na化合物及びK化合物のNaO換算値及びKO換算値の合計:0.02〜0.15%を含有し、
Al:0.010%以下に制限し、
残部は鋼製外皮のFe、鉄粉、及び鉄合金粉のFe分、並びに不純物からなることを特徴とする耐食鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
Corrosion-resistant steel gas-shielded arc welding flux-cored wire
It is provided with a steel outer skin and a flux in the steel outer skin.
The flux-cored wire is a mass% of the total mass of the flux-cored wire.
C: 0.05 to 0.18%,
Si: 0.40-1.60%,
Mn: 1.50 to 2.50%,
Cu: 0.05 to 0.50%,
Ti: 0.10 to 0.30%,
Sn: 0.05 to 0.40%,
F conversion value of fluorine compound: 0.01 to 0.10%,
SiO 2 conversion value of Si oxide: 0.01 to 0.20%,
The total of Na 2 O conversion value and K 2 O conversion value of Na compound and K compound: 0.02 to 0.15%,
Al: Limited to 0.010% or less,
The balance is a flux-filled wire for gas shielded arc welding of corrosion-resistant steel, which is composed of Fe of a steel outer skin, Fe of iron powder, and Fe of an iron alloy powder, and impurities.
前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量%で、
B:0.0100%以下
をさらに含有することを特徴とする請求項1に記載の耐食鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
By mass% of the total mass of the flux-cored wire,
B: The flux-cored wire for gas shielded arc welding of corrosion-resistant steel according to claim 1, further containing 0.0100% or less.
前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量%で、
Mo:0.50%以下
をさらに含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の耐食鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
By mass% of the total mass of the flux-cored wire,
Mo: A flux-cored wire for gas shielded arc welding of corrosion-resistant steel according to claim 1 or 2, further containing 0.50% or less.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の耐食鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを用いて前記耐食鋼をガスシールドアーク溶接する工程を備える溶接継手の製造方法。 A method for manufacturing a welded joint comprising a step of gas-shielding arc-welding the corrosion-resistant steel using the flux-welded wire for gas-shielded arc welding of the corrosion-resistant steel according to any one of claims 1 to 3.
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