JP7244337B2 - Flux-cored wire for electrogas arc welding - Google Patents

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本発明は、エレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤに関し、アークが安定してスパッタ発生量が少なく、機械的性能の優れた溶接金属が得られるエレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a flux-cored wire for electrogas arc welding, and more particularly to a flux-cored wire for electrogas arc welding that produces a stable arc, generates less spatter, and provides a weld metal with excellent mechanical performance.

エレクトロガスアーク溶接は、高能率に立向溶接ができることから、船舶、石油貯蔵タンク、橋梁等の幅広い分野で適用されている。 Electrogas arc welding is applied in a wide range of fields, such as ships, oil storage tanks, and bridges, because it can perform vertical welding with high efficiency.

エレクトロガスアーク溶接の概略を図1及び図2に示す。図1は溶接方法の模式図、図2は鋼板の開先形状を示す図である。垂直に立てられた隣り合う2枚の鋼板1の間に、開先10が形成される。開先10の裏側には固定裏当材8を当接し、表側には摺動銅当金11を当て、摺動銅当金11の開先10に対向する溝9と開先10で囲まれた空間に溶接トーチ4を挿入する。そして摺動銅当金11のガス供給ノズル5からシールドガスを供給しながら、溶接トーチ4を介して溶接用ワイヤ3を該空間に連続的に供給する。溶接台車(図示せず)に搭載された摺動銅当金11及び溶接トーチ4は、溶接の進行により上昇する溶接金属6上面に合わせて順次上昇させる。図に示すように、溶接金属6の上部は溶融金属12であり、2枚の鋼板1の間には開先10裏面のルートギャップ2が形成され、摺動銅当金11を冷却するための冷却水供給ノズル7が設けられている。 An outline of electrogas arc welding is shown in FIGS. 1 and 2. FIG. FIG. 1 is a schematic diagram of a welding method, and FIG. 2 is a diagram showing a groove shape of a steel plate. A groove 10 is formed between two adjacent steel plates 1 erected vertically. A fixed backing material 8 is in contact with the back side of the groove 10, and a sliding copper contact 11 is applied on the front side. A welding torch 4 is inserted into the space. Then, the welding wire 3 is continuously supplied to the space through the welding torch 4 while supplying the shielding gas from the gas supply nozzle 5 of the sliding copper contact 11 . The sliding copper contact 11 and the welding torch 4 mounted on a welding carriage (not shown) are sequentially raised in accordance with the upper surface of the weld metal 6 which is raised as the welding progresses. As shown in the figure, the upper part of the weld metal 6 is the molten metal 12, and between the two steel plates 1, a root gap 2 is formed on the back surface of the groove 10, which cools the sliding copper contact 11. A cooling water supply nozzle 7 is provided.

エレクトロガスアーク溶接は、高能率に立向上進溶接ができる半面、溶融金属12上でアークを維持することから、溶融金属上に多量に溶融スラグが生成する場合、アークが不安定となり、その溶融スラグが飛び散り(以下、スラグ跳ねという。)開先面、トーチ、シールドガス吹き出し口にスラグが付着して不具合を起すことがある。 Electro gas arc welding can perform vertical upward welding with high efficiency, but on the other hand, since the arc is maintained on the molten metal 12, when a large amount of molten slag is generated on the molten metal, the arc becomes unstable, and the molten slag Slag scatters (hereinafter referred to as slag splash), and slag may adhere to the groove surface, torch, and shield gas outlet, causing problems.

このような背景からエレクトロガスアーク溶接は、スラグ跳ねの抑制が要望され、さらに大入熱の溶接となることから、溶接金属の機械的性能、特に低温における靭性の改良が要望されている。 Against this background, electrogas arc welding is required to suppress slag splashing, and since it is a welding with a large heat input, it is required to improve the mechanical performance of the weld metal, especially toughness at low temperatures.

エレクトロガスアーク溶接で溶接金属の低温靭性を得る技術として、特許文献1に、溶接用フラックス入りワイヤを用い、鋼板の開先をX開先として両面から2層の溶接で溶接入熱を低くする技術の開示がある。しかし、特許文献1に記載の溶接用フラックス入りワイヤを用いて、大入熱で1パス溶接をした場合には、溶接金属の低温靭性が得られないばかりか溶接時にアークが不安定でスパッタ発生量及びスラグ跳ねが多くなるという問題点があった。 As a technique for obtaining low-temperature toughness of the weld metal by electrogas arc welding, Patent Document 1 discloses a technique of using a flux-cored wire for welding and using the groove of the steel plate as an X groove to reduce the welding heat input by welding two layers from both sides. There is a disclosure of However, when one-pass welding is performed with a large heat input using the flux-cored wire for welding described in Patent Document 1, the low-temperature toughness of the weld metal cannot be obtained, and the arc is unstable during welding, resulting in spatter generation. There was a problem that the amount and slag splash increased.

また、エレクトロガスアーク溶接における大入熱の1パス溶接で溶接金属の低温靭性を得る技術として、特許文献2や特許文献3には、Ni、Mo、Ti、B、Mg等を含む溶接用フラックス入りワイヤを用いて板厚60~70mm鋼板を溶接する技術の開示がある。しかし、特許文献2及び特許文献3に記載の技術においては、溶接金属の靭性は得られるものの、溶接時にアークが不安定でスパッタ発生量及びスラグ跳ねが多くなるという問題点があった。 In addition, as a technique for obtaining low-temperature toughness of weld metal in one-pass welding with a large heat input in electrogas arc welding, Patent Documents 2 and 3 disclose welding fluxes containing Ni, Mo, Ti, B, Mg, etc. There is a disclosure of a technique for welding steel plates with a thickness of 60 to 70 mm using wires. However, in the techniques described in Patent Documents 2 and 3, although the toughness of the weld metal can be obtained, there is a problem that the arc is unstable during welding, resulting in increased spatter generation and slag splashing.

さらに、エレクトロガスアーク溶接において大入熱の1パス溶接で溶接作業性が良好で溶接金属の靭性を得る技術として、特許文献4には、溶接用フラックス入りワイヤ中にNi、Mo(Cr)、Ti、B、Mg、F、K等を適量含有する技術の開示がある。しかし、特許文献4に記載の技術においても、溶接時にアークが不安定でスパッタ発生量及びスラグ跳ねが多くなり、溶接金属の低温靭性も十分ではないという問題点があった。 Furthermore, as a technique for obtaining good welding workability and toughness of the weld metal in one-pass welding with a large heat input in electrogas arc welding, Patent Document 4 discloses Ni, Mo (Cr), and Ti in a flux-cored wire for welding. , B, Mg, F, K, etc. are disclosed. However, even with the technique described in Patent Document 4, the arc is unstable during welding, resulting in a large amount of spatter and slag splashing, and the low temperature toughness of the weld metal is insufficient.

特開平4-279295号公報JP-A-4-279295 特開平9-285891号公報JP-A-9-285891 特開2009-82947号公報JP 2009-82947 A 特開2008-126262号公報JP 2008-126262 A

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、厚鋼板の大入熱1パス溶接において、アークが安定するなど溶接作業性が良好で、低温靭性に優れた溶接金属が得られるエレクトロガス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。 Therefore, the present invention has been devised in view of the above-mentioned problems, and is a weld metal that has good welding workability such as stable arc and excellent low-temperature toughness in one-pass welding of thick steel plates with a large heat input. It is an object of the present invention to provide a flux-cored wire for electrogas arc welding that provides a

本発明の要旨は、鋼製外皮にフラックスを充填してなるエレクトロガス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:0.005~0.05%、Si:0.3~1.1%、Mn:1.8~3.3%、Mo:0.2~0.8%、Ti:0.05~0.22%、B:0.004~0.020%を含有し、Al:0.01%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、金属炭酸塩の1種又は2種以上のCO2換算値の合計:0.2~0.5%、金属酸化物の1種又は2種以上の合計:0.1~0.4%、金属弗化物のF換算値の合計:0.05~0.40%、Na化合物及びK化合物のNa換算値及びK換算値の合計:0.05~0.40%、鉄粉中のFe分及び鉄合金中のFe分の合計:15~25%を含有し、残部は鋼製外皮のFe分及び不可避不純物からなることを特徴とするエレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤにある。 The gist of the present invention is a flux-cored wire for electrogas arc welding in which a steel sheath is filled with flux, wherein C is 0.005 to 0.005 as the total of the steel sheath and flux in mass % with respect to the total mass of the wire. 05%, Si: 0.3-1.1%, Mn: 1.8-3.3%, Mo: 0.2-0.8%, Ti: 0.05-0.22%, B: 0 .004 to 0.020%, Al: 0.01% or less, and one or more metal carbonates in the flux in terms of mass% relative to the total mass of the wire. total of: 0.2 to 0.5%, total of one or more metal oxides: 0.1 to 0.4%, total F conversion value of metal fluorides: 0.05 to 0.5% 40%, total of Na and K conversion values of Na compounds and K compounds: 0.05 to 0.40%, Fe content in iron powder and Fe content in iron alloy: 15 to 25% A flux-cored wire for electrogas arc welding characterized in that the remainder is composed of the Fe content of the steel sheath and unavoidable impurities.

本発明のエレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤによれば、厚鋼板の大入熱1パス溶接において、アークが安定してスパッタ発生量やスラグ跳ねが少なく、ビード外観が良好であるなど溶接作業性が良好で、低温靭性に優れた溶接金属が得られ、高品質な溶接部を高能率に提供することができる。 According to the flux-cored wire for electrogas arc welding of the present invention, in high heat input single-pass welding of thick steel plates, the arc is stable, the amount of spatter generation and slag splashing is small, and the bead appearance is good. Welding workability is improved. A good weld metal with excellent low-temperature toughness can be obtained, and a high-quality weld can be provided with high efficiency.

エレクトロガスアーク溶接の溶接方法の模式図である。It is a schematic diagram of the welding method of electrogas arc welding. 鋼板の開先形状を示す図である。It is a figure which shows the groove shape of a steel plate.

本発明者らは、厚鋼板の大入熱1パス溶接におけるエレクトロガスアーク溶接において、アークが安定してスパッタ発生量やスラグ跳ねが少なく、溶接金属の機械的性能に優れるエレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤの成分組成について詳細に検討した。 The present inventors have developed a flux-cored wire for electrogas arc welding that has a stable arc, less spatter generation and less slag bounce, and excellent mechanical performance of the weld metal in electrogas arc welding in one-pass welding with a large heat input of thick steel plates. The component composition of was examined in detail.

その結果、アークの安定性は、C、金属炭酸塩のCO2換算値の合計、金属弗化物のF換算値の合計、Na化合物及びK化合物のNa換算値及びK換算値の合計と鉄粉中のFe分及び鉄合金中のFe分の合計を適量とすることによって良好となる。また、スラグ跳ねの防止は、金属炭酸塩のCO2換算値の合計、金属酸化物の合計及び鉄粉中のFe分と鉄合金中のFe分の合計を適量とすることによってなし得ることを見出した。ビード外観は、金属酸化物の合計及び金属弗化物のF換算値の合計を適量とすることによって良好となる。 As a result, the stability of the arc is C, the sum of CO2 conversion values of metal carbonates, the sum of F conversion values of metal fluorides, the sum of Na conversion values and K conversion values of Na compounds and K compounds, and iron powder It becomes favorable by adjusting the total amount of Fe content in the inner layer and the Fe content in the iron alloy to an appropriate amount. In addition, the prevention of slag splashing can be achieved by adjusting the sum of the CO2 equivalent values of metal carbonates, the sum of metal oxides, the Fe content in the iron powder, and the sum of the Fe content in the iron alloy. Found it. The bead appearance is improved by adjusting the total amount of the metal oxides and the total of the F-converted values of the metal fluorides to an appropriate amount.

溶接金属の機械的性能は、C、Si、Mn、Mo、Ti及びBを適量とし、Alを少なくすることによって、強度及び低温靭性に優れた溶接金属が得られることを見出した。 As for the mechanical performance of the weld metal, it was found that a weld metal having excellent strength and low-temperature toughness can be obtained by setting appropriate amounts of C, Si, Mn, Mo, Ti and B and reducing Al.

以下、本発明のエレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤの成分組成及びその含有量と、各成分組成の限定理由について説明する。なお、成分組成の含有量は質量%で表すこととし、その質量%を表すときには単に%と記載して表すこととする。 Hereinafter, the component composition and content of the flux-cored wire for electrogas arc welding of the present invention, and the reasons for limiting each component composition will be described. In addition, the content of the component composition is represented by mass %, and when representing the mass %, it is simply described as %.

[鋼製外皮とフラックスの合計でC:0.005~0.05%]
Cは、溶接金属の強度を確保する。Cが0.005%未満では、十分な溶接金属の強度が得られない。一方、Cが0.05%を超えると、アークが不安定となってスパッタ発生量が多くなる。したがって、鋼製外皮とフラックスの合計でCは0.005~0.05%とする。なお、Cは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスから鉄粉、金属粉及び合金粉等から添加できる。
[Total C of steel skin and flux: 0.005 to 0.05%]
C secures the strength of the weld metal. If C is less than 0.005%, sufficient weld metal strength cannot be obtained. On the other hand, if C exceeds 0.05%, the arc becomes unstable and the amount of spatter generation increases. Therefore, the total content of C in the steel skin and flux should be 0.005 to 0.05%. C can be added from iron powder, metal powder, alloy powder, etc. from flux, in addition to components contained in the steel outer sheath.

[鋼製外皮とフラックスの合計でSi:0.3~1.1%]
Siは、脱酸剤として作用し、溶接金属の低温靭性を向上させる効果がある。Siが0.3%未満では、その効果が得られず、溶接金属の低温靭性が低下する。一方、Siが1.1%を超えると、溶接金属中にSiが過剰に歩留まり、溶接金属の強度が高くなり低温靱性が低下する。したがって、鋼製外皮とフラックスの合計でSiは0.3~1.1%とする。なお、Siは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスから金属Si、Fe-Si、Fe-Si-Mn等の合金粉末から添加できる。
[Si: 0.3 to 1.1% in total of steel skin and flux]
Si acts as a deoxidizing agent and has the effect of improving the low temperature toughness of the weld metal. If the Si content is less than 0.3%, the effect cannot be obtained, and the low temperature toughness of the weld metal deteriorates. On the other hand, when Si exceeds 1.1%, the yield of Si is excessive in the weld metal, the strength of the weld metal increases, and the low temperature toughness decreases. Therefore, the total Si content of the steel sheath and the flux should be 0.3 to 1.1%. Si can be added from metal Si, Fe--Si, Fe--Si--Mn, and other alloy powders from the flux, in addition to the components contained in the steel outer shell.

[鋼製外皮とフラックスの合計でMn:1.8~3.3%]
Mnは、脱酸剤として作用するとともに、溶接金属の強度と低温靱性を向上させる効果がある。Mnが1.8%未満では、溶接金属の低温靭性が低下するとともに、十分な強度が得られない。一方、Mnが3.3%を超えると、溶接金属の強度が高くなって低温靱性が低下する。したがって、鋼製外皮とフラックスの合計でMnは1.8~3.3%とする。なお、Mnは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスから金属Mn、Fe-Mn、Fe-Si-Mn等の合金粉末から添加できる。
[Total Mn of steel skin and flux: 1.8 to 3.3%]
Mn acts as a deoxidizing agent and has the effect of improving the strength and low temperature toughness of the weld metal. If the Mn content is less than 1.8%, the low temperature toughness of the weld metal is lowered and sufficient strength cannot be obtained. On the other hand, when Mn exceeds 3.3%, the strength of the weld metal increases and the low temperature toughness decreases. Therefore, the total Mn of the steel sheath and flux should be 1.8 to 3.3%. Mn can be added from metal Mn, Fe--Mn, Fe--Si--Mn, or other alloy powder from flux, in addition to components contained in the steel outer sheath.

[鋼製外皮とフラックスの合計でMo:0.2~0.8%]
Moは、溶接金属の強度を向上させる。Moが0.2%未満では、溶接金属の強度向上効果は得られない。一方、Moが0.8%を超えると、強度が過剰に上昇し靭性が低下する。したがって、鋼製外皮とフラックスの合計でMoは0.2~0.8%とする。なお、Moは、鋼製外皮の含まれる成分の他、フラックスから金属Mo、Fe-Mo等の合金粉末から添加できる。
[Total Mo of steel skin and flux: 0.2 to 0.8%]
Mo improves the strength of the weld metal. If Mo is less than 0.2%, the effect of improving the strength of the weld metal cannot be obtained. On the other hand, when Mo exceeds 0.8%, the strength excessively increases and the toughness decreases. Therefore, Mo is set to 0.2 to 0.8% in total in the steel outer sheath and flux. Mo can be added from metal Mo, alloy powder such as Fe—Mo, etc. from flux, in addition to components contained in the steel outer shell.

[鋼製外皮とフラックスの合計でTi:0.05~0.22%]
Tiは、脱酸剤として作用するとともに、生成したTi含有酸化物が溶接金属の組織を微細化して低温靭性を向上させる効果がある。Tiが0.05%未満では、溶接金属の低温靭性を向上する効果が得られない。一方、Tiが0.22%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、溶接金属の低温靭性が低下する。したがって、鋼製外皮とフラックスの合計でTiは0.05~0.22%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。
[Ti: 0.05 to 0.22% in total of steel skin and flux]
Ti acts as a deoxidizing agent, and the produced Ti-containing oxide has the effect of refining the structure of the weld metal and improving the low-temperature toughness. If the Ti content is less than 0.05%, the effect of improving the low temperature toughness of the weld metal cannot be obtained. On the other hand, if Ti exceeds 0.22%, an upper bainite structure that impedes toughness is generated, and the low temperature toughness of the weld metal is lowered. Therefore, Ti is set to 0.05 to 0.22% in total of the steel outer covering and the flux. In addition, Ti can be added from metal Ti from flux, alloy powder such as Fe—Ti, etc., in addition to components contained in the steel outer sheath.

[鋼製外皮とフラックスの合計でB:0.004~0.020%]
Bは、微量の添加で溶接金属の組織を微細化して低温靱性を向上させる効果がある。Bが0.004%未満では、その効果が十分に得られず、溶接金属の低温靭性が低下する。一方、Bが0.020%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、鋼製外皮とフラックスの合計でBは0.004~0.020%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、Fe-Mn-B等の合金粉末から添加できる。
[Total B of steel skin and flux: 0.004 to 0.020%]
B has the effect of refining the structure of the weld metal and improving the low temperature toughness when added in a very small amount. If B is less than 0.004%, the effect is not sufficiently obtained, and the low temperature toughness of the weld metal deteriorates. On the other hand, if B exceeds 0.020%, the strength of the weld metal increases and the toughness decreases. Therefore, B is set to 0.004 to 0.020% in total of the steel skin and the flux. B can be added from metal B from flux, alloy powder such as Fe-B, Fe-Mn-B, etc., in addition to components contained in the steel outer sheath.

[鋼製外皮とフラックスの合計でAl:0.01%以下]
Alは、鋼製外皮及び鉄合金に微量含有される。これらAlが0.01%を超えると、溶接時に酸化してAl23となって溶接金属中に歩留って靭性を低下する。したがって、Alは0.01%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。
[Al: 0.01% or less in total of steel skin and flux]
A small amount of Al is contained in the steel sheath and the iron alloy. If the Al content exceeds 0.01%, it is oxidized during welding to form Al 2 O 3 , which is retained in the weld metal and reduces toughness. Therefore, Al should be 0.01% or less. Note that Al is not an essential element, and the content may be 0%.

[フラックス中の金属炭酸塩の1種又は2種以上のCO2換算値の合計:0.2~0.5%]
金属炭酸塩は、溶接時に分解してCO2ガスを発生してアークを安定にする。また、発生したガスはシールドガスを補助し、野外等の作業環境の悪いところのシールド不足による欠陥の防止や窒素混入による靭性の低下を防止する。金属炭酸塩の1種又は2種以上のCO2換算値の合計が0.2%未満であると、その効果が十分得られず、アークが不安定になってスパッタ発生量が多くなる。また、シールド不足で溶接金属の靭性が低下しやすくなる。一方、金属炭酸塩の1種又は2種以上のCO2換算値の合計が0.5%を超えると、金属炭酸塩の分解によって生じた金属酸化物が多くなってスラグ跳ねの頻度が多くなる。したがって、金属炭酸塩の1種又は2種以上のCO2換算値の合計は0.2~0.5%とする。なお、金属炭酸塩はCaCO3、BaCO3、MgCO3、Li2CO3、K2CO3、Na2CO3等を使用できる。
[Total CO 2 conversion value of one or more metal carbonates in flux: 0.2 to 0.5%]
Metal carbonate decomposes during welding to generate CO 2 gas to stabilize the arc. In addition, the generated gas assists the shielding gas to prevent defects due to lack of shielding in places where the work environment is bad, such as outdoors, and to prevent deterioration of toughness due to nitrogen contamination. If the sum of the CO 2 conversion values of one or more metal carbonates is less than 0.2%, the effect is not sufficiently obtained, the arc becomes unstable, and the amount of spatter generation increases. In addition, insufficient shielding tends to reduce the toughness of the weld metal. On the other hand, if the sum of the CO 2 conversion values of one or more of the metal carbonates exceeds 0.5%, the metal oxides generated by the decomposition of the metal carbonates increase and the frequency of slag splashing increases. . Therefore, the sum of the CO 2 conversion values of one or more metal carbonates should be 0.2 to 0.5%. In addition, CaCO3 , BaCO3 , MgCO3 , Li2CO3 , K2CO3, Na2CO3 etc. can be used for metal carbonate.

[フラックス中の金属酸化物の1種又は2種以上の合計:0.1~0.4%]
金属酸化物は、溶融スラグを調整してビード外観を良好にする。金属酸化物の1種又は2種以上の合計が0.1%未満であると、スラグ量が不足してビード外観が不良となる。一方、金属酸化物の1種又は2種以上の合計が0.4%を超えると、溶融プール内のスラグ量が過剰となってスラグ跳ねの頻度が多くなる。したがって、金属酸化物の1種又は2種以上の合計は0.1~0.4%とする。なお、金属酸化物はSiO2、Al23、ZrO2、Na2O、K2O、TiO2等を使用することができる。
[Total of one or more metal oxides in flux: 0.1 to 0.4%]
Metal oxides condition the molten slag for good bead appearance. If the total amount of one or more of the metal oxides is less than 0.1%, the amount of slag will be insufficient and the bead appearance will be poor. On the other hand, if the total amount of one or more metal oxides exceeds 0.4%, the amount of slag in the molten pool becomes excessive and the frequency of slag splashing increases. Therefore, the total content of one or more metal oxides should be 0.1 to 0.4%. In addition, SiO2 , Al2O3 , ZrO2 , Na2O , K2O , TiO2 etc. can be used for a metal oxide.

[フラックス中の金属弗化物のF換算値の合計:0.05~0.40%]
金属弗化物は、アークを安定にしてスパッタ発生量を少なくする。金属弗化物のF換算値の合計が0.05%未満であると、この効果が得られず、アークが不安定になってスパッタ発生量が多くなる。一方、金属弗化物のF換算値の合計が0.40%を超えると、スラグの流動性が過大になってスラグが垂れやすくなり良好なビードが得られなくなる。したがって、金属弗化物のF換算値は0.05~0.40%とする。なお、金属弗化物はCaF2、NaF、LiF、MgF2、K2SiF6、Na3AlF6、AlF3等から添加でき、F換算値はこれらに含有されるF量の合計である。
[Total F conversion value of metal fluoride in flux: 0.05 to 0.40%]
A metal fluoride stabilizes the arc and reduces the amount of spatter. If the total F-equivalent value of the metal fluorides is less than 0.05%, this effect cannot be obtained and the arc becomes unstable, resulting in a large amount of spatter. On the other hand, if the total F-equivalent value of the metal fluoride exceeds 0.40%, the fluidity of the slag becomes excessive and the slag tends to sag, making it impossible to obtain a good bead. Therefore, the F conversion value of the metal fluoride should be 0.05 to 0.40%. The metal fluoride can be added from CaF 2 , NaF, LiF, MgF 2 , K 2 SiF 6 , Na 3 AlF 6 , AlF 3 and the like, and the F conversion value is the total amount of F contained in these.

[フラックス中のNa化合物及びK化合物のNa換算値及びK換算値の合計:0.05~0.40%]
Na化合物及びK化合物は、アークを安定にしてスパッタ発生量を少なくする。Na化合物及びK化合物のNa換算値及びK換算値の合計が0.05%未満であると、この効果が得られず、アークが不安定になって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Na換算値及びK換算値の合計が0.40%を超えると、スラグ生成量が多くなってスラグ跳ねの頻度が多くなる。したがって、Na化合物及びK化合物のNa換算値及びK換算値の合計は0.05~0.40%とする。なお、Na化合物及びK化合物はNa2OやK2O等の酸化物、NaF、K2SiF6、Na3AlF6等の金属弗化物から添加でき、Na換算値及びK換算値はこれらに含有されるNa換算値及びK換算値の合計である。
[Total of Na conversion value and K conversion value of Na compound and K compound in flux: 0.05 to 0.40%]
The Na compound and K compound stabilize the arc and reduce the amount of spatter generation. If the sum of the Na-converted value and the K-converted value of the Na compound and K compound is less than 0.05%, this effect cannot be obtained, the arc becomes unstable, and the amount of spatter generation increases. On the other hand, when the sum of the Na-converted value and the K-converted value of the Na compound and the K compound exceeds 0.40%, the amount of slag generated increases and the frequency of slag splashing increases. Therefore, the sum of Na-converted values and K-converted values of Na compounds and K compounds should be 0.05 to 0.40%. The Na compound and K compound can be added from oxides such as Na 2 O and K 2 O, and metal fluorides such as NaF, K 2 SiF 6 and Na 3 AlF 6 , and the Na conversion value and K conversion value are based on these. It is the total of Na conversion value and K conversion value contained.

[フラックス中の鉄粉中のFe分及び鉄合金中のFe分の合計:15~25%]
鉄粉中のFe分及び鉄合金中のFe分は、溶滴を微細にしてアークを安定させる。また、溶接用ワイヤの溶着量を多くして溶接能率を向上する効果がある。鉄粉中のFe分及び鉄合金中のFe分の合計が15%未満であると、アークが不安定でスパッタ発生量が多くなる。一方、鉄粉中のFe分及び鉄合金中のFe分の合計が25%を超えると、フラックスの充填率が高くなりワイヤ製造時に伸線が困難となる。したがって、鉄粉中のFe分及び鉄合金中のFe分の合計は15~25%とする。
[Total Fe content in iron powder and Fe content in iron alloy in flux: 15 to 25%]
The Fe content in the iron powder and the Fe content in the iron alloy make the droplets finer and stabilize the arc. In addition, there is an effect of increasing the welding amount of the welding wire and improving the welding efficiency. If the sum of the Fe content in the iron powder and the Fe content in the iron alloy is less than 15%, the arc will be unstable and the amount of spatter will increase. On the other hand, if the sum of the Fe content in the iron powder and the Fe content in the iron alloy exceeds 25%, the filling rate of the flux increases, making wire drawing difficult during wire production. Therefore, the total Fe content in the iron powder and the Fe content in the iron alloy should be 15 to 25%.

本発明のエレクトロガス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及び不可避不純物である。不可避不純物については特に限定しないが、耐高温割れ性の観点から、Pは0.020%以下、Sは0.010%以下が好ましい。 The remainder of the flux-cored wire for electrogas arc welding of the present invention is Fe and unavoidable impurities in the steel sheath. Although the inevitable impurities are not particularly limited, P is preferably 0.020% or less and S is preferably 0.010% or less from the viewpoint of hot crack resistance.

なお、本発明のエレクトロガス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形成し、内部にフラックスを充填する構造であり、鋼製外皮の合わせ目を溶接して継目の無いタイプと、鋼製外皮の合わせ目を溶接しないでかしめる継目を有するタイプに大別できが、本発明においてはどちらも適用できる。 The flux-cored wire for electrogas arc welding of the present invention has a structure in which the steel outer sheath is formed into a pipe shape and the interior is filled with flux. It can be broadly classified into a type having seams in which seams of the steel outer skin are crimped without welding, and both are applicable in the present invention.

また、フラックス充填率は特に制限はしないが、生産性の観点から、ワイヤ全質量に対して15~30%とするのが好ましい。 Although the flux filling rate is not particularly limited, it is preferably 15 to 30% with respect to the total mass of the wire from the viewpoint of productivity.

以下、実施例により本発明の効果をさらに詳細に説明する。 EXAMPLES Hereinafter, the effects of the present invention will be described in more detail with reference to examples.

鋼製外皮としてJIS G3141 SPCCを使用し、該鋼製外皮をU字形に成形、フラックスを充填率15~30%で充填してC字型に成形した後、鋼製外皮の合わせ目をかしめて、伸線し、表1に示す各種成分の溶接用フラックス入りワイヤを試作した。なお、試作したワイヤ径は1.6mmとした。 Using JIS G3141 SPCC as the steel skin, the steel skin is molded into a U shape, filled with flux at a filling rate of 15 to 30%, molded into a C shape, and then caulked at the seams of the steel skin. , and wire drawing, and trial production of flux-cored wires for welding with various components shown in Table 1 was made. The wire diameter of the prototype was 1.6 mm.

Figure 0007244337000001
Figure 0007244337000001

表2に示す490MPa級高張力鋼(板厚50mm)を用いて、図1及び図2に示すエレクトロガスアーク溶接で、ルートギャップ2を10mm、開先角度を20°とした開先10の試験板を表3に示す溶接条件で溶接長500mmの1パス溶接を行った。 Using the 490 MPa class high-tensile steel (plate thickness 50 mm) shown in Table 2, electrogas arc welding shown in FIGS. was welded in one pass with a welding length of 500 mm under the welding conditions shown in Table 3.

Figure 0007244337000002
Figure 0007244337000002

Figure 0007244337000003
Figure 0007244337000003

各試験時のアークの安定性、スパッタ発生量、スラグ跳ね頻度の多少及びビード外観を観察した。また、各試験板の板厚中央部より引張試験(JIS Z 2201 A2号)及び衝撃試験(JIS Z 2202 4号)を採取して機械試験を行った。機械試験において、引張強さが510~690MPa、衝撃試験は-20℃における吸収エネルギーが50J以上(5本の平均)のものを良好とした。それらの結果を表4に示す。 The stability of the arc, the amount of spatter generated, the frequency of slag bouncing, and the bead appearance during each test were observed. In addition, a tensile test (JIS Z 2201 No. A2) and an impact test (JIS Z 2202 No. 4) were sampled from the central portion of the plate thickness of each test plate, and a mechanical test was performed. A tensile strength of 510 to 690 MPa in the mechanical test and an absorbed energy of 50 J or more (average of 5 pieces) at -20°C in the impact test were considered good. Those results are shown in Table 4.

Figure 0007244337000004
Figure 0007244337000004

表1及び表4中ワイヤ記号W1~W10が本発明例、ワイヤ記号W11~W23は比較例である。本発明例であるワイヤ記号W1~W10は、C、Si、Mn、Mo、Ti、B、Al、金属炭酸塩の1種又は2種以上のCO2換算値の合計、金属酸化物の1種又は2種以上の合計、金属弗化物のF換算値の合計、Na化合物及びK化合物のNa換算値及びK換算値の合計、鉄粉中のFe分及び鉄合金中のFe分の合計が適量であるので、アークが安定し、スパッタ発生量が少なく、スラグ跳ねの頻度が少なく、ビード外観が良好で、溶接金属の引張強さ及び吸収エネルギーともに良好で極めて満足な結果であった。 In Tables 1 and 4, wire symbols W1 to W10 are examples of the present invention, and wire symbols W11 to W23 are comparative examples. Wire symbols W1 to W10, which are examples of the present invention, are one of C, Si, Mn, Mo, Ti, B, Al, the sum of CO 2 conversion values of one or more of metal carbonates, and one of metal oxides. Or the sum of two or more, the sum of F conversion values of metal fluorides, the sum of Na conversion values and K conversion values of Na compounds and K compounds, the sum of Fe content in iron powder and Fe content in iron alloys. Therefore, the arc was stable, the amount of spatter generated was small, the frequency of slag splashing was low, the bead appearance was good, and both the tensile strength and the absorbed energy of the weld metal were good, and the results were extremely satisfactory.

比較例中ワイヤ記号W11は、Cが少ないので、溶接金属の引張強さが低かった。また、金属炭酸塩の1種又は2種以上のCO2換算値の合計が少ないので、アークが不安定で溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。 Wire symbol W11 among the comparative examples had a low tensile strength of the weld metal because C was small. In addition, since the total CO 2 conversion value of one or more of the metal carbonates was small, the arc was unstable and the absorbed energy of the weld metal was low.

ワイヤ記号W12は、C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。また、Alが多いので、溶接金属の靭性が低値であった。 Wire symbol W12 had a large amount of C, so the arc was unstable and a large amount of spatter was generated. In addition, the toughness of the weld metal was low due to the large amount of Al.

ワイヤ記号W13は、Siが少ないので、溶接金属の靭性が低値であった。また、金属炭酸塩の1種又は2種以上のCO2換算値の合計が多いので、溶融スラグが多くなってスラグ跳ねの頻度が多かった。 With wire symbol W13, the toughness of the weld metal was low due to the low Si content. In addition, since the sum of the CO 2 conversion values of one or more metal carbonates was large, the amount of molten slag increased and the frequency of slag splashing was high.

ワイヤ記号W14は、Siが多いので、溶接金属の引張強さが高く吸収エネルギーが低値であった。また、金属酸化物の1種又は2種以上の合計が少ないので、ビード外観が不良であった。 Wire symbol W14 had a large amount of Si, so the tensile strength of the weld metal was high and the absorbed energy was low. Moreover, since the total amount of one or more metal oxides was small, the bead appearance was poor.

ワイヤ記号W15は、Mnが少ないので、溶接金属の引張強さが低く吸収エネルギーも低値であった。また、金属酸化物の1種又は2種以上の合計が多いので、スラグ跳ねの頻度が多かった。 Wire symbol W15 had a low Mn content, so the tensile strength of the weld metal was low and the absorbed energy was also low. In addition, the frequency of slag splattering was high because the total amount of one or more metal oxides was high.

ワイヤ記号W16は、Mnが多いので、溶接金属の引張強さが高く吸収エネルギーが低値であった。また、金属弗化物の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。 Wire symbol W16 had a large amount of Mn, so the tensile strength of the weld metal was high and the absorbed energy was low. In addition, since the total F conversion value of metal fluorides was small, the arc was unstable and the amount of spatter generated was large.

ワイヤ記号W17は、Moが少ないので、溶接金属の引張強さが低くかった。また、金属弗化物のF換算値の合計が多いので、ビード外観が不良であった。 Wire symbol W17 had low Mo content, so the tensile strength of the weld metal was low. In addition, since the total F conversion value of the metal fluoride was large, the bead appearance was poor.

ワイヤ記号W18は、Moが多いので、溶接金属の引張強さが高く吸収エネルギーが低値であった。また、鉄粉中のFe分及び鉄合金中のFe分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。 Wire symbol W18 had a large amount of Mo, so the tensile strength of the weld metal was high and the absorbed energy was low. In addition, since the total amount of Fe in the iron powder and in the iron alloy was small, the arc was unstable and a large amount of spatter was generated.

ワイヤ記号W19は、Tiが少ないので、溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。また、Na化合物及びK化合物のNa換算値及びK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。 Wire symbol W19 had a low amount of Ti, so the absorbed energy of the weld metal was low. In addition, since the sum of Na-converted values and K-converted values of Na compounds and K compounds was small, the arc was unstable and a large amount of spatter was generated.

ワイヤ記号W20は、Tiが多いので、溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。また、Na化合物及びK化合物のNa換算値及びK換算値の合計が多いので、スラグ跳ねの頻度が多かった。 Wire symbol W20 has a large amount of Ti, so the absorbed energy of the weld metal is low. In addition, since the sum of Na-converted values and K-converted values of Na compounds and K compounds was large, the frequency of slag splashing was high.

ワイヤ記号W21は、Bが少ないので、溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。 Wire symbol W21 has a low amount of B, so the absorbed energy of the weld metal is low.

ワイヤ記号W22は、Bが多いので、溶接金属の引張強さが高く吸収エネルギーが低値であった。 Wire symbol W22 has a large amount of B, so the tensile strength of the weld metal is high and the absorbed energy is low.

ワイヤ記号W23は、鉄粉中のFe分及び鉄合金中のFe分の合計が多いので、ワイヤ製造時の伸線で断線が多発したので、溶接試験は中止した。 For the wire with the symbol W23, the total amount of Fe in the iron powder and the Fe content in the iron alloy was large, so wire breakage occurred frequently during wire drawing during wire production, and the welding test was stopped.

1 鋼板
2 ルートギャップ
3 溶接用ワイヤ
4 溶接トーチ
5 ガス供給ノズル
6 溶接金属
7 冷却水供給ノズル
8 固定裏当材
9 摺動銅当金の溝
10 開先
11 摺動銅当金
12 溶融金属
Reference Signs List 1 Steel plate 2 Root gap 3 Welding wire 4 Welding torch 5 Gas supply nozzle 6 Weld metal 7 Cooling water supply nozzle 8 Fixed backing material 9 Groove of sliding copper contact 10 Groove 11 Sliding copper contact 12 Molten metal

Claims (1)

鋼製外皮にフラックスを充填してなるエレクトロガス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:0.005~0.05%、
Si:0.3~1.1%、
Mn:1.8~3.3%、
Mo:0.2~0.8%、
Ti:0.05~0.22%、
B:0.004~0.020%を含有し、
Al:0.01%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、
金属炭酸塩の1種又は2種以上のCO2換算値の合計:0.2~0.5%、
金属酸化物の1種又は2種以上の合計:0.1~0.4%、
金属弗化物のF換算値の合計:0.05~0.40%、
Na化合物及びK化合物のNa換算値及びK換算値の合計:0.05~0.40%、
鉄粉中のFe分及び鉄合金中のFe分の合計:15~25%を含有し、
残部は鋼製外皮のFe分及び不可避不純物からなることを特徴とするエレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
A flux-cored wire for electrogas arc welding in which a steel sheath is filled with flux,
% by mass of the total mass of the wire, the sum of the steel sheath and flux,
C: 0.005 to 0.05%,
Si: 0.3 to 1.1%,
Mn: 1.8-3.3%,
Mo: 0.2-0.8%,
Ti: 0.05-0.22%,
B: contains 0.004 to 0.020%,
Al: 0.01% or less,
In addition, in mass % with respect to the total mass of the wire, in the flux,
Total CO 2 conversion value of one or more metal carbonates: 0.2 to 0.5%,
Total of one or more metal oxides: 0.1 to 0.4%,
Total F conversion value of metal fluorides: 0.05 to 0.40%,
Sum of Na conversion value and K conversion value of Na compound and K compound: 0.05 to 0.40%,
Total Fe content in iron powder and Fe content in iron alloy: 15 to 25%,
1. A flux-cored wire for electrogas arc welding, wherein the balance consists of Fe content of a steel outer sheath and unavoidable impurities.
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