JP7244399B2 - ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents
ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ Download PDFInfo
- Publication number
- JP7244399B2 JP7244399B2 JP2019199335A JP2019199335A JP7244399B2 JP 7244399 B2 JP7244399 B2 JP 7244399B2 JP 2019199335 A JP2019199335 A JP 2019199335A JP 2019199335 A JP2019199335 A JP 2019199335A JP 7244399 B2 JP7244399 B2 JP 7244399B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flux
- welding
- wire
- total
- amount
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Description
本発明は、４９０～５５０ＭＰａ級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関し、特に固形裏当材を用いた片面溶接の初層溶接において生じやすいブローホールの発生が無く、小入熱溶接から大電流溶接で溶接作業性に優れ、さらに、大入熱・高パス間温度の溶接施工条件においても機械的性能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に関する。
建築鉄骨分野において、溶接施工の能率向上を図るため、溶接用ソリッドワイヤを用いた高電流域でのガスシールドアーク溶接が行われている。溶接用ソリッドワイヤでの高電流溶接では、一層毎の溶着量が多いので溶接の高能率化が可能であるが、アークが不安定でスパッタ発生量が多く、ビード外観・形状が不良であるなど溶接作業性が悪いという問題がある。また、スパッタが大粒になるため、鋼板表面に付着したスパッタを除去作業も困難となり作業効率も不良であった。
これら問題を解決する手段として、スパッタ発生量が少ないガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤの開発が行われている。例えば特許文献１には、ワイヤ表面に二硫化モリブデン、リン脂質及び常温で液体の潤滑剤からなる送給潤滑剤を適量付着させることでワイヤ送給性を良好にし、溶接時のスパッタ発生量を低減する技術が開示されている。また、特許文献２には、ワイヤ表層下にアルカリ金属含浸部を有することでスパッタ発生量を低減できる溶接用ソリッドワイヤが開示されている。しかし、溶接用ソリッドワイヤでの高電流溶接では、発生するスパッタ自体が多いため、たとえワイヤ送給性が良好になってもスパッタ発生量を十分に低減できず、また、ビード外観・形状も改善されないという問題があった。
また近年では、更なる溶接施工の高能率化を目的から、大入熱・高パス間温度の溶接施工条件に対応するガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤが開発されており、例えば、特許文献３、特許文献４及び特許文献５等にあるように、ワイヤ中にＭｏ、Ｃｒ等を多く含有したものが開示されている。これらソリッドワイヤによれば、大入熱・高パス間温度の溶接施工条件においても、溶接金属の強度及び靭性を確保することが可能であるが、やはりアークが不安定でスパッタ発生量が多く、ビード外観・形状が不良であるなど溶接作業性が悪いという問題があった。
大入熱・高パス間温度の溶接施工条件で溶接金属の強度及び靭性を確保しつつ、溶接作業性が良好なガスシールドアーク溶接用ワイヤとして、例えば、特許文献６、特許文献７には、大入熱・高パス間温度の溶接施工条件の下で、良好な溶接作業性が得られるとともに、機械的性能に優れた溶接金属が得られるフラックス入りワイヤが開示されている。しかし、これらのフラックス入りワイヤでは、溶接用ソリッドワイヤでの高電流溶接よりもスパッタ発生量は減少できるものの、やはりスパッタ発生量は総じて多く、また、スラグ発生量が多いので、スラグ巻込み等の溶接欠陥が発生しやすくなるという問題があった。
一方、本発明者らは特許文献８において、高電流、大入熱・高パス間温度の溶接施工条件の下で、スパッタ発生量が少ない等良好な溶接作業性が得られるとともに、機械的性能の優れた溶接金属が得られ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案した。しかし、特許文献８に提案した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、固形裏当材を用いた片面溶接の初層溶接においてはブローホールが生じやすいという問題があった。
そこで本発明は、上記問題点に鑑みて案出されたものであり、４９０～５５０ＭＰａ級鋼の固形裏当材を用いた片面溶接の初層溶接時に生じやすいブローホールの発生が無く、小入熱溶接から高電流溶接でスパッタ発生量が少なく、アークの安定性及びビード外観・形状が良好で、スラグ巻き込み等の溶接欠陥が少ないなど溶接作業性に優れ、さらに、大入熱及び高パス間温度の溶接施工条件で適正な強度と靭性を有する溶接金属が得られ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。
本発明者らは、上記課題を解決するために、４９０～５５０ＭＰａ級鋼の固形裏当材を用いた片面溶接、高電流溶接、さらに大入熱・高パス間温度でのガスシールドアーク溶接において、適正な強度及び靭性を有する溶接金属が得られるとともに、ブローホールの発生が無く、アークが安定し、スパッタ発生量が少なく、ビード外観・形状が良好で、溶接欠陥が防止できるなど良好な溶接作業性が得られるガスシールド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。
その結果、下向姿勢や横向姿勢等での固形裏当材を用いた片面溶接の初層溶接において生じやすいブローホールは、Ａｌ及びＭｇの一方または両方の合計を適量含有させることによって生じなくなることを見出した。
また、高電流での溶接施工条件において、アークの安定性及びスパッタ発生量の低減は、Ｎａ酸化物、Ｎａ弗化物、Ｋ酸化物及びＫ弗化物のＮａ換算値とＫ換算値の合計量及び金属弗化物のＦ換算値の合計量を適正にすることで良好になることを見出した。
高電流での溶接施工条件における溶接金属の適正な強度と同時に安定した靭性の向上をも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極力減らし、合金成分のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉのそれぞれの適正化、さらにＢの適量添加が有効であることを知見した。
さらに、ワイヤ中のＭｏ量を適正にすることにより、大入熱・高パス間温度の溶接施工条件においても、溶接金属の高強度化が、Ｂの適量添加で靭性の向上が可能であることも知見した。
すなわち、本発明の要旨は、鋼製外皮にフラックスを充填してなる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：０．０４～０．１８％、Ｓｉ：０．１～１．２％、Ｍｎ：１．５～２．５％、Ｔｉ：０．１～０．３％、Ａｌ及びＭｇの一方または両方の合計：０．０８超～０．２５％を含有し、さらに、ワイヤ全質量に対する質量％で、フラックス中に、金属弗化物のＦ換算値の合計：０．００５～０．０５０％、Ｎａ酸化物、Ｎａ弗化物、Ｋ酸化物及びＫ弗化物の１種または２種以上：Ｎａ換算値とＫ換算値の合計で０．０１～０．１０％を含有し、ＳｉＯ2：０．２０％以下で、残部は鋼製外皮のＦｅ、フラックス中の鉄粉、鉄合金からのＦｅ分及び不可避的不純物からなることを特徴とする。
また、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、Ｂ：０．００２～０．０１０％をさらに含有することも特徴とする。
さらに、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、Ｍｏ：０．１５～０．５０％をさらに含有することも特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにある。
本発明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、固形裏当材を用いた片面溶接の初層溶接におけるブローホールの発生が無く、小入熱溶接から高電流溶接において、アークの安定性及びビード外観・形状が優れ、スパッタ発生量が少なく、スラグ生成量が少なく溶接欠陥が防止できるなど溶接作業性が良好で、さらに、大入熱・高パス間温度の溶接施工条件においても溶接金属の強度及び靭性を十分に確保し、高品質な溶接金属が得られ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ができる。
本発明の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、各成分組成の含有率は、フラックス入りワイヤ全質量に対する質量％で表すものとし、その質量％に関する記載を単に％と記載して表すこととする。
［鋼製外皮とフラックスの合計でＣ：０．０４～０．１８％］
Ｃは、固溶強化により溶接金属の強度を向上するために必要な元素である。Ｃが０．０４％未満であると、高電流及び大入熱・高パス間温度での溶接施工条件で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、高温割れ感受性が高くなる。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＣは０．０４～０．１８％とする。なお、Ｃは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスから金属粉及び合金粉等から添加できる。
Ｃは、固溶強化により溶接金属の強度を向上するために必要な元素である。Ｃが０．０４％未満であると、高電流及び大入熱・高パス間温度での溶接施工条件で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、高温割れ感受性が高くなる。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＣは０．０４～０．１８％とする。なお、Ｃは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスから金属粉及び合金粉等から添加できる。
［鋼製外皮とフラックスの合計でＳｉ：０．１～１．２％］
Ｓｉは、溶接金属の脱酸及び溶接金属の強度確保のために添加する。高電流及び大入熱・高パス間温度での溶接施工条件ではＳｉの消耗が多いが、Ｓｉが適量溶接金属に歩留まって強度を確保する必要がある。Ｓｉが０．１％未満であると、溶接金属が脱酸不足となり、溶接金属の強度及び靭性が低下する。一方、Ｓｉが１．２％を超えると、溶接金属の強度が過剰に高くなり、靭性が安定して得られない。また、溶接時に生成するスラグ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、鋼製外皮とフラックスの合計でＳｉは０．１～１．２％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等の合金粉から添加できる。
Ｓｉは、溶接金属の脱酸及び溶接金属の強度確保のために添加する。高電流及び大入熱・高パス間温度での溶接施工条件ではＳｉの消耗が多いが、Ｓｉが適量溶接金属に歩留まって強度を確保する必要がある。Ｓｉが０．１％未満であると、溶接金属が脱酸不足となり、溶接金属の強度及び靭性が低下する。一方、Ｓｉが１．２％を超えると、溶接金属の強度が過剰に高くなり、靭性が安定して得られない。また、溶接時に生成するスラグ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、鋼製外皮とフラックスの合計でＳｉは０．１～１．２％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等の合金粉から添加できる。
［鋼製外皮とフラックスの合計でＭｎ：１．５～２．５％］
Ｍｎは、溶接金属の靭性確保と強度向上のために添加する。Ｍｎが１．５％未満であると、高電流及び大入熱・高パス間温度での溶接施工条件でＭｎの消耗が多くなり溶接金属の強度が低く、また、靭性が十分に確保できなくなる。一方、Ｍｎが２．５％を超えると、溶接金属の靭性が安定して得られない。また、生成スラグ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、鋼製外皮とフラックスの合計でＭｎは１．５～２．５％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。
Ｍｎは、溶接金属の靭性確保と強度向上のために添加する。Ｍｎが１．５％未満であると、高電流及び大入熱・高パス間温度での溶接施工条件でＭｎの消耗が多くなり溶接金属の強度が低く、また、靭性が十分に確保できなくなる。一方、Ｍｎが２．５％を超えると、溶接金属の靭性が安定して得られない。また、生成スラグ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、鋼製外皮とフラックスの合計でＭｎは１．５～２．５％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。
［鋼製外皮とフラックスの合計でＴｉ：０．１～０．３％］
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より向上させる。Ｔｉが０．１％未満であると、溶接金属の靭性が低下する。一方、Ｔｉが０．３％を超えると、スラグ生成量が多くなってスラグ巻き込み欠陥が生じやすくなる。また、溶接金属中に靭性を阻害するＴｉＣが析出し、靭性が低下する。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＴｉは０．１～０．３％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等の合金粉から添加できる。
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より向上させる。Ｔｉが０．１％未満であると、溶接金属の靭性が低下する。一方、Ｔｉが０．３％を超えると、スラグ生成量が多くなってスラグ巻き込み欠陥が生じやすくなる。また、溶接金属中に靭性を阻害するＴｉＣが析出し、靭性が低下する。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＴｉは０．１～０．３％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等の合金粉から添加できる。
［鋼製外皮とフラックスの合計でＡｌ及びＭｇの一方または両方の合計：０．０８超～０．２５％］
Ａｌ及びＭｇは、強脱酸剤であり固形裏当材を用いた片面溶接の初層溶接でのブローホール発生を抑える。また、溶接金属の酸素量を低減して靭性を高める効果がある。Ａｌ及びＭｇの一方または両方の合計が０．０８％以下であると、固形裏当材を用いた片面溶接の初層溶接でブローホールが生じやすくなる。一方、Ａｌ及びＭｇの一方または両方の合計が０．２５％を超えると、アークが不安定になりスパッタ発生量が多くなる。従って、Ａｌ及びＭｇの一方または両方の合計は０．０８超～０．２５％とする。なお、Ａｌは、鋼製外皮に含まれる成分の他、金属Ａｌ、Ｆｅ－Ａｌ、Ａｌ－Ｍｇ等から、Ｍｇは、鋼製外皮に含まれる成分の他、金属Ｍｇ、Ａｌ－Ｍｇ等から添加できる。
Ａｌ及びＭｇは、強脱酸剤であり固形裏当材を用いた片面溶接の初層溶接でのブローホール発生を抑える。また、溶接金属の酸素量を低減して靭性を高める効果がある。Ａｌ及びＭｇの一方または両方の合計が０．０８％以下であると、固形裏当材を用いた片面溶接の初層溶接でブローホールが生じやすくなる。一方、Ａｌ及びＭｇの一方または両方の合計が０．２５％を超えると、アークが不安定になりスパッタ発生量が多くなる。従って、Ａｌ及びＭｇの一方または両方の合計は０．０８超～０．２５％とする。なお、Ａｌは、鋼製外皮に含まれる成分の他、金属Ａｌ、Ｆｅ－Ａｌ、Ａｌ－Ｍｇ等から、Ｍｇは、鋼製外皮に含まれる成分の他、金属Ｍｇ、Ａｌ－Ｍｇ等から添加できる。
［フラックス中に含有する金属弗化物のＦ換算値の合計：０．００５～０．０５０％］
金属弗化物は、アークを集中させて安定させる効果がある。金属弗化物のＦ換算値の合計が０．００５％未満では、この効果が得られず、アークが不安定で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０．０５０％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、フラックス中に含有する金属弗化物のＦ換算値の合計は０．００５～０．０５０％とする。なお、金属弗化物は、フラックスからのＣａＦ2、ＮａＦ、ＬｉＦ、ＭｇＦ2、Ｋ2ＳｉＦ6、Ｋ2ＺｒＦ6、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。
金属弗化物は、アークを集中させて安定させる効果がある。金属弗化物のＦ換算値の合計が０．００５％未満では、この効果が得られず、アークが不安定で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０．０５０％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、フラックス中に含有する金属弗化物のＦ換算値の合計は０．００５～０．０５０％とする。なお、金属弗化物は、フラックスからのＣａＦ2、ＮａＦ、ＬｉＦ、ＭｇＦ2、Ｋ2ＳｉＦ6、Ｋ2ＺｒＦ6、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。
［フラックス中に含有するＮａ酸化物、Ｎａ弗化物、Ｋ酸化物及びＫ弗化物の１種または２種以上：Ｎａ換算値とＫ換算値の合計０．０１～０．１０％］
Ｎａ酸化物、Ｎａ弗化物、Ｋ酸化物及びＫ弗化物は、アークをソフトにして安定にする。Ｎａ酸化物、Ｎａ弗化物、Ｋ酸化物及びＫ弗化物の１種または２種以上のＮａ換算値とＫ換算値の合計が０．０１％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酸化物、Ｎａ弗化物、Ｋ酸化物及びＫ弗化物１種または２種以上のＮａ換算値とＫ換算値の合計が０．１０％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、フラックス中に含有するＮａ酸化物、Ｎａ弗化物、Ｋ酸化物及びＫ弗化物の１種または２種以上のＮａ換算値とＫ換算値の合計は０．０１～０．１０％とする。なお、Ｎａ酸化物、Ｎａ弗化物、Ｋ酸化物及びＫ弗化物は、珪酸ソーダ及び珪酸カリウムからなる水ガラスの固質酸化物成分、ＮａＦ、Ｋ2ＳｉＦ6、Ｋ2ＺｒＦ6、Ｎａ3ＡｌＦ6等の弗化物の粉末から添加できる。
Ｎａ酸化物、Ｎａ弗化物、Ｋ酸化物及びＫ弗化物は、アークをソフトにして安定にする。Ｎａ酸化物、Ｎａ弗化物、Ｋ酸化物及びＫ弗化物の１種または２種以上のＮａ換算値とＫ換算値の合計が０．０１％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酸化物、Ｎａ弗化物、Ｋ酸化物及びＫ弗化物１種または２種以上のＮａ換算値とＫ換算値の合計が０．１０％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、フラックス中に含有するＮａ酸化物、Ｎａ弗化物、Ｋ酸化物及びＫ弗化物の１種または２種以上のＮａ換算値とＫ換算値の合計は０．０１～０．１０％とする。なお、Ｎａ酸化物、Ｎａ弗化物、Ｋ酸化物及びＫ弗化物は、珪酸ソーダ及び珪酸カリウムからなる水ガラスの固質酸化物成分、ＮａＦ、Ｋ2ＳｉＦ6、Ｋ2ＺｒＦ6、Ｎａ3ＡｌＦ6等の弗化物の粉末から添加できる。
［フラックス中に含有するＳｉＯ2：０．２０％以下］
ＳｉＯ2は、微量でビード止端部のなじみを良好にするが、フラックス中のＳｉＯ2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、フラックス中に含有するＳｉＯ2は０．２０％以下とする。なお、ＳｉＯ2は、フラックスから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から微量添加されるが、ＳｉＯ2は必須の成分ではなく、含有量が０％でもよい。
ＳｉＯ2は、微量でビード止端部のなじみを良好にするが、フラックス中のＳｉＯ2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、フラックス中に含有するＳｉＯ2は０．２０％以下とする。なお、ＳｉＯ2は、フラックスから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から微量添加されるが、ＳｉＯ2は必須の成分ではなく、含有量が０％でもよい。
［鋼製外皮とフラックスの合計でＢ：０．００２～０．０１０％］
Ｂは、高電流及び大入熱・高パス間温度での溶接施工条件での溶接金属の組織を微細化して靭性を向上させる。Ｂが０．００２％未満であると、その効果が得られず、高電流及び大入熱・高パス間温度での溶接施工条件で溶接金属の靭性向上の効果が得られない。一方、Ｂが０．０１０％を超えると、溶接金属の強度が過剰に高くなると共に、粒界が脆化して靭性が低下する。また、高温割れが生じるようになる。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＢは０．００２～０．０１０％とする。なお、Ｂは、鋼製外皮に含まれる成分の他、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ、Ｆｅ－Ｍｎ－Ｂ等の合金粉から添加できる。
Ｂは、高電流及び大入熱・高パス間温度での溶接施工条件での溶接金属の組織を微細化して靭性を向上させる。Ｂが０．００２％未満であると、その効果が得られず、高電流及び大入熱・高パス間温度での溶接施工条件で溶接金属の靭性向上の効果が得られない。一方、Ｂが０．０１０％を超えると、溶接金属の強度が過剰に高くなると共に、粒界が脆化して靭性が低下する。また、高温割れが生じるようになる。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＢは０．００２～０．０１０％とする。なお、Ｂは、鋼製外皮に含まれる成分の他、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ、Ｆｅ－Ｍｎ－Ｂ等の合金粉から添加できる。
［鋼製外皮とフラックスの合計でＭｏ：０．１５～０．５０％］
Ｍｏは、大入熱・高パス間温度の溶接施工条件で、溶接金属の強度を確保するうえで重要な元素である。Ｍｏが０．１５％未満であると、これらの効果が十分に得られず、大入熱・高パス間温度での溶接施工条件で溶接金属の必要な強度が得られない。一方、Ｍｏが０．５０％を超えると、溶接金属の強度が過剰に高くなり、靭性が安定して得られない。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＭｏは０．１５～０．５０％とする。なお、Ｍｏは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスからの金属Ｍｏ粉から添加できる。
Ｍｏは、大入熱・高パス間温度の溶接施工条件で、溶接金属の強度を確保するうえで重要な元素である。Ｍｏが０．１５％未満であると、これらの効果が十分に得られず、大入熱・高パス間温度での溶接施工条件で溶接金属の必要な強度が得られない。一方、Ｍｏが０．５０％を超えると、溶接金属の強度が過剰に高くなり、靭性が安定して得られない。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＭｏは０．１５～０．５０％とする。なお、Ｍｏは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスからの金属Ｍｏ粉から添加できる。
本発明のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、鋼製外皮をパイプ状に成型し、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。本発明においては、何れの断面構造のワイヤを採用することができるが、鋼製外皮に継目を有するワイヤは、溶接金属の強度が高くなると低温割れが生じやすくなるので水分含有量の少ない原材料を用いる必要がある。一方、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。さらに、鋼製外皮に継目が無いワイヤは、ワイヤ表面にＣｕめっきを施すことができ防錆及びワイヤ送給性の向上からも、より好ましい。
本発明の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８％以下の鉄粉、Ｆｅ－Ｓｉ、Ｆｅ－Ｍｎ、Ｆｅ－Ｔｉ合金などの鉄合金粉のＦｅ分及び不可避的不純物である。不可避不純物については特に限定しないが、高温割れ防止の観点からＰ及びＳは、それぞれ０．０２０％以下とする。
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。
なお、シールドガスは、炭酸ガスとし、シールドガスの流量は耐欠陥性及び大気からの窒素の混入を防ぐために２０～３５リットル／分であることが好ましい。
以下、本発明の効果を実施例により具体的に説明する。
ＪＩＳ Ｇ３１４１に規定されるＳＰＣＣを鋼製外皮（Ｃ：０．０１～０．０５％）として使用し、鋼製外皮を成形する工程でＵ字型に成形した後フラックスを充填し、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１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１に示す試作したフラックス入りワイヤを用いて、表２に示すＴ１の片面横向溶接試験で、４０°Ｖ形開先、ルートギャップ６ｍｍ、セラミックタイプの固形裏当付きの開先で横向多層盛の溶接金属試験を実施した。調査項目は溶接時の溶接作業性と溶接後Ｘ線透過試験を実施して欠陥の有無を調査した。
次いで、表２に示すＴ２の高電流溶接試験で、３５°レ形開先、ルートギャップ８ｍｍの裏当金付きの開先を多層盛の溶接金属試験を実施した。調査項目は溶接時のアークの安定性、ビード外観・形状、スパッタ発生量を調査した。また、溶接後板厚中央部の溶接金属部から引張試験片（ＪＩＳ Ｚ ２２０１ Ａ２号）及び衝撃試験片（ＪＩＳ Ｚ ２２０２ ４号）を採取して機械的性能を調査した。
引張強さの評価は４９０～６９０ＭＰａ、靭性の評価は、０℃におけるシャルピー衝撃試験を各５本実施し、吸収エネルギーの平均値は８０Ｊ以上、個々の最低値は６０Ｊ以上を良好とした。それらの結果を表３にまとめて示す。
表１及び表３中のワイヤ記号１～１０が本発明例、ワイヤ記号１１～２０は比較例である。本発明例であるワイヤ記号１～１０は、フラックス入りワイヤ中のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＡｌとＭｇの一方または両方の合計が適正で、フラックス中の金属弗化物のＦ換算値の合計、Ｎａ酸化物、Ｎａ弗化物、Ｋ酸化物及びＫ弗化物の１種または２種以上のＮａ換算値とＫ換算値の合計及びＳｉＯ2が適量であるので、片面横向溶接において溶接作業性が良好でＸ線透過試験においても欠陥はなかった。また、高電流溶接試験においてもアークが安定してビード外観・形状が良好で、スパッタ発生量が少なく、溶接金属の引張強さ及び吸収エネルギーの平均値及び最低値ともに良好であった。なお、ワイヤ記号１、３、４、７、９は、Ｂを適量含んでいるので吸収エネルギーの平均値及び最低値ともに高値が得られ、極めて満足な結果であった。
比較例中ワイヤ記号１１は、Ｃが少ないので、高電流溶接での溶接金属の引張強さが低かった。また、ＳｉＯ2が多いので、スラグ生成量が多く、片面横向溶接でスラグ巻き込み欠陥が生じた。さらに、ＳｉＯ2が多いので、高電流溶接での溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。
ワイヤ記号１２は、Ｃが多いので、高電流溶接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、クレータ部に割れが生じた。さらに、Ａｌ及びＭｇの一方または両方の合計が多いので、片面横向溶接及び鋼電流溶接ともに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１３は、Ｓｉが少ないので、高電流溶接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、Ａｌ及びＭｇの一方または両方の合計が少ないので、片面横向溶接でブローホールが生じ、高電流溶接で溶接金属の吸収エネルギーを向上する効果は得られなかった。さらに、金属弗化物のＦ換算値の合計が少ないので、片面横向溶接及び高電流溶接ともに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１４は、Ｓｉが多いので、スラグ生成量が多くなって片面横向溶接でスラグ巻き込み欠陥が生じた。また、Ｓｉが多いので、高電流溶接で溶接金属の引張強さが高く吸収エネルギーの最低値が低かった。さらに、金属弗化物のＦ換算値の合計が多いので、片面横向溶接及び高電流溶接ともにアークが荒く不安定でスパッタ発生量が多かった。
ワイヤ記号１５は、Ｍｎが少ないので、高電流溶接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、Ｎａ酸化物、Ｎａ弗化物、Ｋ酸化物及びＫ弗化物の１種または２種以上のＮａ換算値とＫ換算値の合計が少ないので、片面横向溶接及び高電流溶接ともに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１６は、Ｍｎが多いので、スラグ生成量が多くなって片面横向溶接でスラグ巻き込み欠陥が生じた。また、Ｍｎが多いので、高電流溶接で溶接金属の吸収エネルギーの最低値が低かった。さらに、Ｎａ酸化物、Ｎａ弗化物、Ｋ酸化物及びＫ弗化物の１種または２種以上のＮａ換算値とＫ換算値の合計が多いので、片面横向溶接及び高電流溶接ともにアークが強くスパッタ発生量が多かった。また、ビード外観・形状が不良であった。
ワイヤ記号１７は、金属弗化物のＦ換算値の合計が少ないので、片面横向溶接及び高電流溶接ともに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１８は、Ｔｉが少ないので、高電流溶接で溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。また、Ａｌ及びＭｇの一方または両方の合計が少ないので、片面横向溶接でブローホールが生じ、高電流溶接で溶接金属の吸収エネルギーを向上する効果は得られなかった。
ワイヤ記号１９は、Ｔｉが多いので、高電流溶接で溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。また、Ｔｉが多いので、片面横向溶接でスラグ巻き込み欠陥が生じた。さらに、Ｂが少ないので、高電流溶接で溶接金属の吸収エネルギーを良好にする効果は得られなかった。
ワイヤ記号２０は、Ａｌ及びＭｇの一方または両方の合計が多いので、片面横向溶接及び高電流溶接ともにアークが不安定でスパッタ発生量が多かった。また、Ｂが多いので、高電流溶接でクレータ割れが生じ、溶接金属の強度が高く吸収エネルギーが低値であった。
実施例１と同様にＪＩＳ Ｇ３１４１に規定されるＳＰＣＣを鋼製外皮（Ｃ：０．０４％）として使用し、鋼製外皮を成形する工程でＵ字型に成形した後フラックスを充填し、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４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１．４ｍｍとした。
表４に示す試作したフラックス入りワイヤを用いて、表２に示す条件Ｎｏ．Ｔ３の大入熱・高パス間温度溶接試験で、３５°レ開先、ルートギャップ８ｍｍの裏当金付きの開先を多層盛の溶接金属試験を実施した。調査項目は溶接時のアークの安定性、ビード外観・形状、スパッタ発生量を調査した。また、溶接後板厚中央部の溶接金属部から引張試験片（ＪＩＳ Ｚ ２２０１ Ａ２号）及び衝撃試験片（ＪＩＳ Ｚ ２２０２ ４号）を採取して機械的性能を調査した。
引張強さの評価は５２０～７２０ＭＰａ、靭性の評価は、０℃におけるシャルピー衝撃試験を各５本実施し、吸収エネルギーの平均値は８０Ｊ以上、最低値は６０Ｊ以上を良好とした。それらの結果を表５にまとめて示す。
表４及び表５中のワイヤ記号２１～２４が本発明例、ワイヤ記号２５～２７は比較例である。本発明例であるワイヤ記号２１～２４は、フラックス入りワイヤ中のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌ及びＭｇの一方または両方の合計及びＭｏが適正で、フラックス中の金属弗化物のＦ換算値の合計、Ｎａ酸化物、Ｎａ弗化物、Ｋ酸化物及びＫ弗化物の１種または２種以上のＮａ換算値とＫ換算値の合計及びＳｉＯ2が適量であるので、大入熱・高パス間温度の溶接施工条件においてもアークが安定してビード外観・形状が良好で、スパッタ発生量が少なく、溶接欠陥がなく、溶接金属の引張強さ及び吸収エネルギーの平均値及び最低値ともに良好であった。また、ワイヤ記号２２及び２４は、Ｂを適量含んでいるので吸収エネルギーの平均値及び最低値ともに高値が得られ、極めて満足な結果であった。
比較例中ワイヤ記号２５は、Ｍｏが少ないので、溶接金属の引張強さが低値であった。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。
ワイヤ記号２６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の最低値が低かった。なお、Ｂが少ないので、溶接金属の吸収エネルギーを向上する効果は得られなかった。さらに、金属弗化物のＦ換算値の合計が多いので、アークが荒く不安定でスパッタ発生量が多かった。
ワイヤ記号２７は、Ｍｏが少ないので、溶接金属の引張強さが低値であった。また、Ａｌ及びＭｇの一方または両方の合計が多いので、アークが不安定でスパッタ発生量が多かった。
Claims (3)
- 鋼製外皮にフラックスを充填してなる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：０．０４～０．１８％、
Ｓｉ：０．１～１．２％、
Ｍｎ：１．５～２．５％、
Ｔｉ：０．１～０．３％、
Ａｌ及びＭｇの一方または両方の合計：０．０８超～０．２５％を含有し、
さらに、ワイヤ全質量に対する質量％で、フラックス中に、
金属弗化物のＦ換算値の合計：０．００５～０．０５０％、
Ｎａ酸化物、Ｎａ弗化物、Ｋ酸化物及びＫ弗化物の１種または２種以上：Ｎａ換算値とＫ換算値の合計で０．０１～０．１０％を含有し、
ＳｉＯ2：０．２０％以下であり、
残部は鋼製外皮のＦｅ、フラックス中の鉄粉、鉄合金からのＦｅ分及び不可避的不純物からなることを特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。 - 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、Ｂ：０．００２～０．０１０％をさらに含有することを特徴とする請求項１に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
- 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、Ｍｏ：０．１５～０．５０％をさらに含有することを特徴とする請求項１又は２に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019199335A JP7244399B2 (ja) | 2019-10-31 | 2019-10-31 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019199335A JP7244399B2 (ja) | 2019-10-31 | 2019-10-31 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021070051A JP2021070051A (ja) | 2021-05-06 |
| JP7244399B2 true JP7244399B2 (ja) | 2023-03-22 |
Family
ID=75712103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019199335A Active JP7244399B2 (ja) | 2019-10-31 | 2019-10-31 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7244399B2 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016203234A (ja) | 2015-04-28 | 2016-12-08 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| JP2019107673A (ja) | 2017-12-19 | 2019-07-04 | 日本製鉄株式会社 | 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、及び溶接継手の製造方法 |
| JP2020157315A (ja) | 2019-03-25 | 2020-10-01 | 日鉄溶接工業株式会社 | エレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6988323B2 (ja) * | 2017-09-27 | 2022-01-05 | 日本製鉄株式会社 | 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 |
-
2019
- 2019-10-31 JP JP2019199335A patent/JP7244399B2/ja active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016203234A (ja) | 2015-04-28 | 2016-12-08 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| JP2019107673A (ja) | 2017-12-19 | 2019-07-04 | 日本製鉄株式会社 | 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、及び溶接継手の製造方法 |
| JP2020157315A (ja) | 2019-03-25 | 2020-10-01 | 日鉄溶接工業株式会社 | エレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021070051A (ja) | 2021-05-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6786427B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP6437378B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP6486844B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP6033755B2 (ja) | Ａｒ−ＣＯ２混合ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP2014113615A (ja) | 炭酸ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP2015217393A (ja) | 炭酸ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP2009248137A (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP2018144045A (ja) | ９％Ｎｉ鋼溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JPH05329684A (ja) | ガスシールドアーク溶接用塩基性フラックス入りワイヤ | |
| JP6688163B2 (ja) | 低水素系被覆アーク溶接棒 | |
| JP6599807B2 (ja) | 炭酸ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP2019171473A (ja) | フラックス入りワイヤ | |
| JP7244399B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP2020157315A (ja) | エレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JPH11207491A (ja) | 直流正極性用炭酸ガスアーク溶接フラックス入りワイヤ及び溶接方法 | |
| JP6786431B2 (ja) | 炭酸ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ | |
| JP7247081B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ | |
| JPH03146295A (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JPH09277088A (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP7221812B2 (ja) | 高張力鋼のＡｒ－ＣＯ２混合ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP7221742B2 (ja) | パルスｍａｇ多層盛溶接方法 | |
| JP2019123012A (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP7260316B2 (ja) | 高電流密度ガスシールドアーク溶接方法 | |
| JP6951285B2 (ja) | パルスｍａｇ多層盛溶接方法 | |
| JP6863862B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220217 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230307 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230309 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7244399 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |