JP7279870B1 - Manufacturing method of laser-arc hybrid welded joint - Google Patents
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Abstract
低温靭性に優れた溶接金属部を有するレーザー・アークハイブリッド溶接継手の製造方法を提供することを目的とし、鋼板は、Ｔｉを含有し、質量％で、Ａｌ：０．０２５％以下、Ｏ：０．００８％以下を含む鋼板とし、溶接ワイヤは、Ｔｉを含有し、質量％で、Ａｌ：０．０８０％以下、Ｏ：０．０１５％以下を含むワイヤとする。そして、アーク溶接を、混合比率αの炭酸ガスと不活性ガスからなる混合ガスをシールドガスとするガスメタルアーク溶接とする。β＝（０．８×［Ａｌ］Ｂ＋０．２×（１－０．９×α）×［Ａｌ］ＷＩ）／（０．００５＋０．８×［Ｏ］Ｂ＋０．２×［Ｏ］ＷＩ＋０．０２×α）で定義されるβが１．１以下を満足するように、［Ａｌ］Ｂ（鋼板のＡｌ量）、［Ａｌ］ＷＩ（溶接ワイヤのＡｌ量）、［Ｏ］Ｂ（鋼板のＯ量）、［Ｏ］ＷＩ（溶接ワイヤのＯ量）、α（炭酸ガス混合比率（体積比率））を調整してハイブリッド溶接する。An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a laser-arc hybrid welded joint having a welded metal part with excellent low-temperature toughness. .008% or less, and the welding wire contains Ti and contains, by mass %, Al: 0.080% or less and O: 0.015% or less. Arc welding is gas metal arc welding using a mixed gas of carbon dioxide gas and inert gas at a mixing ratio α as a shield gas. β = (0.8 x [Al] B + 0.2 x (1-0.9 x α) x [Al] WI) / (0.005 + 0.8 x [O] B + 0.2 x [O] WI + 0.02 × α) so that β is 1.1 or less, [Al] B (Al amount of steel plate), [Al] WI (Al amount of welding wire), [O] B (O of steel plate amount), [O]WI (the amount of O in the welding wire), and α (mixing ratio of carbon dioxide gas (volume ratio)) are adjusted to perform hybrid welding.
Description
本発明は、レーザー・アークハイブリッド溶接継手の製造方法に係り、とくにその溶接継手の溶接金属部の靭性向上に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a laser-arc hybrid welded joint, and more particularly to improving the toughness of a weld metal portion of the welded joint.
例えば、液化石油ガス（ＬＰＧ）や液化アンモニウムなどの低温液体貯蔵用タンクは、通常、良好な低温靭性を有する厚鋼板を用いて溶接施工により建造されている。施工能率向上の観点から、小入熱、多パス溶接による施工よりも、サブマージアーク溶接などの大入熱溶接による施工が要望されている。しかし、大入熱溶接を適用し、溶接入熱量が増加すると、母材の溶接熱影響部（ＨＡＺ）の組織が粗大化し、溶接熱影響部の靭性が低下し、溶接変形および歪も大きくなる。 Tanks for storing cryogenic liquids, such as liquefied petroleum gas (LPG) and liquefied ammonium, for example, are typically constructed using heavy steel plates with good low temperature toughness and welded construction. From the viewpoint of improving construction efficiency, construction by high heat input welding such as submerged arc welding is desired rather than construction by low heat input, multi-pass welding. However, when high heat input welding is applied and the welding heat input increases, the structure of the weld heat affected zone (HAZ) of the base metal becomes coarser, the toughness of the weld heat affected zone decreases, and welding deformation and strain also increase. .
このような溶接熱影響部の靭性低下に対して、例えば、特許文献１には、高いＨＡＺ靭性を有する大入熱溶接用鋼材が記載されている。特許文献１に記載された鋼材は、質量％で、Ａｌ：０．００１～０．０７０％、Ｔｉ：０．００５～０．０３０％、 Ｂ：０．０００２～０．００５０％、Ｎ：０．００１０～０．０１００％を含有する組成とし、かつ炭素当量Ｃｅｑを０．３０～０．３５％としてＨＡＺ硬さを低減させ、固溶Ｂ量を０．０００２～０．００１０％に調整して粒界フェライトの粗大化を抑制し、粒界フェライト分率を１～２０％に調整している。これにより、入熱２０～１００ｋＪ／ｍｍの溶接熱影響部の靭性が向上するとしている。
In response to such a decrease in the toughness of the weld heat-affected zone, for example,
また、最近では、小入熱でありながら高能率な施工方法として、レーザー溶接とアーク溶接とを組み合わせて複合化したレーザー・アークハイブリッド溶接法が開発されている。レーザー・アークハイブリッド溶接法では、レーザー溶接のみの場合と比較して、開先精度やギャップに対する裕度が大きくなることや、溶接ワイヤから溶接金属が供給されるため、溶融金属組成を制御しやすいといった長所がある。また、アーク溶接のみの場合に比べて、溶接部の深溶け込みが得られるという長所もある。しかし、レーザー・アークハイブリッド溶接では、アーク溶接条件およびレーザー溶接条件とブローホールとが密接に関係しており、ブローホールの発生を抑制するために、溶接条件に細心の注意を払う必要がある。 Recently, as a highly efficient construction method with a small heat input, a laser-arc hybrid welding method has been developed in which laser welding and arc welding are combined and combined. Compared to laser welding alone, the laser-arc hybrid welding method has greater tolerance for groove accuracy and gap, and the weld metal is supplied from the welding wire, making it easier to control the composition of the molten metal. There are advantages such as In addition, there is also the advantage that a deeper penetration of the weld can be obtained than in the case of arc welding alone. However, in laser-arc hybrid welding, arc welding conditions and laser welding conditions are closely related to blowholes, and it is necessary to pay close attention to the welding conditions in order to suppress the occurrence of blowholes.
このような問題に対し、特許文献２には、レーザー・アークハイブリッド溶接時に、ブローホール発生を抑制できるレーザー・アークハイブリッド溶接性が優れた鋼材が記載されている。特許文献２に記載された鋼材では、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｏ、Ｐ及びＳ含有量を最適化する。さらに、Ａｌ含有量を［Ａｌ］としたとき、非固溶Ａｌ（ｉｎｓｏｌ．Ａｌ）量を、０．１×［Ａｌ］～０．７×［Ａｌ］の範囲に最適化する。さらに、［Ａｌ］＋［Ｓｉ］／２．５≧０．０５を満足するように、Ａｌ含有量およびＳｉ含有量を可能な範囲で増加させるとしている。これにより、レーザー・アークハイブリッド溶接に際し、溶接部にブローホールが発生することを防止できるとしている。
In response to such problems,
しかしながら、本発明者らの検討によれば、特許文献２に記載された鋼材では、レーザー・アークハイブリッド溶接継手の溶接金属部が、所望の低温靭性を確保できない場合がある。そのため、低温タンクを建造する溶接技術として、レーザー・アークハイブリッド溶接を適用できない。
However, according to the study of the present inventors, the steel material described in
本発明は、上記した問題を解決し、低温靭性に優れた溶接金属部、さらには低温靭性に優れた溶接ボンド部を有するレーザー・アークハイブリッド溶接継手の製造方法を提供することを目的とする。なお、ここでいう「低温靭性に優れた」とは、試験温度：－６０℃におけるＶノッチシャルピー衝撃試験の吸収エネルギーｖＥ－６０が２７Ｊ以上である場合をいうものとする。本発明で実施する溶接継手部のＶノッチシャルピー衝撃試験では、き裂が母材側に逸れる現象ＦＰＤ（Ｆｒａｃｔｕｒｅ Ｐａｔｈ Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）を生じやすいため、図２に示すようにサイドグルーブ付きシャルピー衝撃試験片（１０ｍｍ角）を用いて実施するものとする。An object of the present invention is to solve the above-described problems and provide a method for manufacturing a laser-arc hybrid welded joint having a weld metal portion with excellent low-temperature toughness and a weld bond portion with excellent low-temperature toughness. Here, "excellent in low-temperature toughness" means that the absorbed energy vE -60 in a V-notch Charpy impact test at a test temperature of -60°C is 27 J or more. In the V-notch Charpy impact test of the welded joint performed in the present invention, FPD (Fracture Path Deviation), a phenomenon in which cracks deviate to the base metal side, is likely to occur. 10 mm square).
本発明者らは、上記した目的を達成するため、レーザー・アークハイブリッド溶接継手の溶接金属部靭性に及ぼすミクロ組織の影響について検討した。その結果、低温靭性が低下した溶接金属部では、旧オーステナイト粒界から粗大な上部ベイナイトが形成された組織となっており、しかも、溶接金属中に形成された酸化物はＡｌ２Ｏ３であった。In order to achieve the above object, the present inventors investigated the effect of microstructure on the toughness of the welded metal part of laser-arc hybrid welded joints. As a result, in the weld metal part where the low-temperature toughness has deteriorated, the structure is such that coarse upper bainite is formed from the former austenite grain boundary, and the oxide formed in the weld metal is Al 2 O 3 . rice field.
そこで、本発明者らは、溶接金属の低温靭性向上のためには、溶接金属をアシキュラーフェライト組織とすることが好ましいことに思い至った。溶接金属をアシキュラーフェライト組織とするためには、溶接金属中に形成される酸化物からフェライトを核生成させることが好ましい。そこで、溶接金属にＴｉを含有させて、溶接金属中に形成される酸化物にＴｉを含ませることに思い至った。そしてそのためには、溶接金属中のＡｌ含有量［Ａｌ］ＷＥと酸素含有量［Ｏ］ＷＥの比、［Ａｌ］ＷＥ／［Ｏ］ＷＥを１．１以下に限定する必要があることを見出した。というのは、［Ａｌ］ＷＥ／［Ｏ］ＷＥが１．１を超えると、溶接金属中のＯ（酸素）が全てＡｌと結合するため、Ｔｉを含有していても、ＴｉがＯ（酸素）と結合することができず、アシキュラーフェライト組織形成に有効なＴｉを含む酸化物を形成することができなくなるからである。Therefore, the inventors of the present invention came to the conclusion that it is preferable to make the weld metal have an acicular ferrite structure in order to improve the low-temperature toughness of the weld metal. In order to make the weld metal have an acicular ferrite structure, it is preferable to nucleate ferrite from oxides formed in the weld metal. Therefore, the inventors came up with the idea of adding Ti to the weld metal so that the oxide formed in the weld metal contains Ti. For this purpose, the ratio of the Al content [Al] WE to the oxygen content [O] WE in the weld metal, [Al] WE /[O] WE , must be limited to 1.1 or less. rice field. This is because when [Al] WE /[O] WE exceeds 1.1, all of the O (oxygen) in the weld metal is combined with Al, so even if Ti is contained, Ti becomes O (oxygen ) and cannot form an oxide containing Ti effective for forming an acicular ferrite structure.
本発明者らの更なる検討により、レーザー・アークハイブリッド溶接継手の溶接金属中の［Ａｌ］ＷＥ／［Ｏ］ＷＥを１．１以下にするためには、溶接金属中のＡｌ含有量［Ａｌ］ＷＥを制限するとともに、溶接金属中のＯ含有量［Ｏ］ＷＥを増加させることが有効であることを知見した。そして、レーザー・アークハイブリッド溶接では、母材（鋼板）からの希釈が大きいため、溶接金属中のＡｌ含有量［Ａｌ］ＷＥを制限するためには、母材（鋼板）のＡｌ含有量［Ａｌ］Ｂを０．０２５質量％以下に制限することが有効であることを知見した。Further studies by the present inventors revealed that the Al content in the weld metal [ Al ] WE and increasing the O content [O] WE in the weld metal is effective. In laser-arc hybrid welding, since the dilution from the base metal (steel plate) is large, in order to limit the Al content [Al] WE in the weld metal, the Al content [Al ] It has been found that it is effective to limit B to 0.025% by mass or less.
また、溶接金属中のＯ含有量［Ｏ］ＷＥの増加は、アーク溶接（ガスメタルアーク溶接）におけるシールドガス中の炭酸ガスＣＯ２の混合比率αを高めることにより、増加できることを知見した。In addition, it was found that the O content [O] WE in the weld metal can be increased by increasing the mixing ratio α of the carbon dioxide gas CO2 in the shielding gas in arc welding (gas metal arc welding).
また、本発明者らの更なる検討により、下記（１）式
β＝（０．８×［Ａｌ］Ｂ＋０．２×（１－０．９×α）×［Ａｌ］ＷＩ）／（０．００５＋０．８×［Ｏ］Ｂ＋０．２×［Ｏ］ＷＩ＋０．０２×α）
・・・（１）
ここで、［Ａｌ］Ｂ：鋼板のＡｌ含有量（質量％）、
［Ａｌ］ＷＩ：溶接ワイヤのＡｌ含有量（質量％）、
［Ｏ］Ｂ：鋼板のＯ含有量（質量％）、
［Ｏ］ＷＩ：溶接ワイヤのＯ含有量（質量％）、
α：混合ガス（シールドガス）の炭酸ガス混合比率（体積比率）
で定義されるβが、１．１以下を満足する場合には、溶接金属中のＡｌ含有量［Ａｌ］ＷＥと酸素含有量［Ｏ］ＷＥの比、［Ａｌ］ＷＥ／［Ｏ］ＷＥを１．１以下に調整でき、溶接金属の低温靭性が向上することを知見した。Furthermore, according to further studies by the present inventors, the following formula (1) β = (0.8 × [Al] B + 0.2 × (1-0.9 × α) × [Al] WI )/(0 .005 + 0.8 x [O] B + 0.2 x [O] WI + 0.02 x α)
... (1)
Here, [Al] B : Al content of steel sheet (% by mass),
[Al] WI : Al content of welding wire (% by mass),
[O] B : O content of steel sheet (% by mass),
[O] WI : O content of welding wire (% by mass),
α: Carbon dioxide mixing ratio (volume ratio) of mixed gas (shielding gas)
is 1.1 or less, the ratio of the Al content [Al] WE and the oxygen content [O] WE in the weld metal, [Al] WE / [O] WE It has been found that it can be adjusted to 1.1 or less, and the low temperature toughness of the weld metal is improved.
本発明は、上記した知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。
すなわち、本発明の要旨は、次のとおりである。
［１］鋼板を、レーザー溶接とアーク溶接とを組み合わせたレーザー・アークハイブリッド溶接して溶接継手を製造するに当たり、
前記アーク溶接を、混合比率α（体積比率）の炭酸ガスと残部が不活性ガスからなる混合ガスをシールドガスとするガスメタルアーク溶接とし、前記鋼板を、質量％で、Ｃ：０．０４～０．１５％、Ｓｉ：０．０４～０．６０％、Ｍｎ：０．５～２．０％、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎ：０．００６％以下を含み、さらに、Ａｌ：０．０２５％以下、Ｔｉ：０．００５～０．０３０％、Ｏ（酸素）：０．００８％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼板組成を有する鋼板とし、前記ガスメタルアーク溶接で使用する溶接ワイヤを、質量％で、Ｃ：０．０３～０．１２％、Ｓｉ：０．３０～１．００％、Ｍｎ：１．２～２．５％、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎ：０．０１２％以下を含み、さらに、Ａｌ：０．０８０％以下、Ｔｉ：０．０２０～０．３００％、Ｏ：０．０１５％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなるワイヤ組成を有する溶接ワイヤとし、
下記式（１）で定義されるβが１．１以下を満足するように、前記レーザー・アークハイブリッド溶接を行なうことを特徴とするレーザー・アークハイブリッド溶接継手の製造方法である。
β＝（０．８×［Ａｌ］Ｂ＋０．２×（１－０．９×α）×［Ａｌ］ＷＩ）／（０．００５＋０．８×［Ｏ］Ｂ＋０．２×［Ｏ］ＷＩ＋０．０２×α）
・・・（１）
ここで、［Ａｌ］Ｂ：鋼板のＡｌ含有量（質量％）、［Ａｌ］ＷＩ：溶接ワイヤのＡｌ含有量（質量％）、［Ｏ］Ｂ：鋼板のＯ含有量（質量％）、［Ｏ］ＷＩ：溶接ワイヤのＯ含有量（質量％）、α：炭酸ガス混合比率（体積比率）である。
［２］上記の［１］において、前記鋼板は、前記鋼板組成に加えてさらに、質量％で、Ｃｕ：１．０％以下、Ｎｉ：２．０％以下、Ｃｒ：０．５０％以下、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｎｂ：０．１０％以下、Ｖ：０．１０％以下、Ｃａ：０．００４％以下、ＲＥＭ：０．０５０％以下、Ｂ：０．００３０％以下のうちから選ばれた１種または２種以上を含有するレーザー・アークハイブリッド溶接継手の製造方法である。
［３］上記の［１］または［２］において、前記ワイヤは、前記ワイヤ組成に加えてさらに、質量％で、Ｃｕ：１．０％以下、Ｎｉ：２．０％以下、Ｃｒ：０．５０％以下、Ｍｏ：０．８０％以下、Ｎｂ：０．１０％以下、Ｖ：０．１０％以下、Ｃａ：０．００４％以下、ＲＥＭ：０．０８０％以下、Ｂ：０．００６０％以下のうちから選ばれた１種または２種以上を含有するレーザー・アークハイブリッド溶接継手の製造方法である。
［４］上記の［１］から［３］のいずれかにおいて、前記レーザー・アークハイブリッド溶接継手の溶接金属がその中央部で、質量％で、Ｃ：０．０４～０．１５％、Ｓｉ：０．１０～０．６０％、Ｍｎ：０．８～２．０％、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎ：０．０１０％以下、Ｔｉ：０．００４～０．０４０％、Ａｌ：０．０２５％以下、Ｏ：０．００８～０．０４０％を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、かつ、前記Ａｌの含有量［Ａｌ］ＷＥと前記Ｏの含有量［Ｏ］ＷＥの比、［Ａｌ］ＷＥ／［Ｏ］ＷＥが、１．１以下を満足する溶接金属組成を有するレーザー・アークハイブリッド溶接継手の製造方法である。
［５］上記の［４］において、前記溶接金属は、前記溶接金属組成に加えてさらに、質量％で、Ｃｕ：１．０％以下、Ｎｉ：２．０％以下、Ｃｒ：０．５０％以下、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｎｂ：０．１０％以下、Ｖ：０．１０％以下、Ｃａ：０．００４％以下、ＲＥＭ：０．０６０％以下、Ｂ：０．００４０％以下のうちから選ばれた１種または２種以上を含有するレーザー・アークハイブリッド溶接継手の製造方法である。The present invention has been completed based on the above findings and further studies.
That is, the gist of the present invention is as follows.
[1] In producing a welded joint by laser-arc hybrid welding, which is a combination of laser welding and arc welding, on a steel plate,
The arc welding is gas metal arc welding using a mixed gas consisting of carbon dioxide gas with a mixing ratio α (volume ratio) and the balance being an inert gas as a shield gas, and the steel plate is C: 0.04 to 0.04% by mass. 0.15%, Si: 0.04-0.60%, Mn: 0.5-2.0%, P: 0.015% or less, S: 0.010% or less, N: 0.006% or less Furthermore, it contains Al: 0.025% or less, Ti: 0.005 to 0.030%, O (oxygen): 0.008% or less, and the balance is Fe and unavoidable impurities. A steel plate, and the welding wire used in the gas metal arc welding, in mass%, C: 0.03 to 0.12%, Si: 0.30 to 1.00%, Mn: 1.2 to 2.5 %, P: 0.015% or less, S: 0.010% or less, N: 0.012% or less, and further Al: 0.080% or less, Ti: 0.020 to 0.300%, O : A welding wire having a wire composition containing 0.015% or less and the balance being Fe and inevitable impurities,
A method for manufacturing a laser-arc hybrid welded joint, characterized in that the laser-arc hybrid welding is performed so that β defined by the following formula (1) satisfies 1.1 or less.
β = (0.8 × [Al] B + 0.2 × (1-0.9 × α) × [Al] WI ) / (0.005 + 0.8 × [O] B + 0.2 × [O] WI +0.02×α)
... (1)
Here, [Al] B : Al content of steel sheet (% by mass), [Al] WI : Al content of welding wire (% by mass), [O] B : O content of steel sheet (% by mass), [ O] WI : O content (mass %) of the welding wire, α: carbon dioxide gas mixture ratio (volume ratio).
[2] In the above [1], in addition to the steel sheet composition, the steel sheet further includes, by mass%, Cu: 1.0% or less, Ni: 2.0% or less, Cr: 0.50% or less, Mo: 0.50% or less, Nb: 0.10% or less, V: 0.10% or less, Ca: 0.004% or less, REM: 0.050% or less, B: 0.0030% or less A method for producing a laser-arc hybrid welded joint containing one or more selected materials.
[3] In the above [1] or [2], in addition to the wire composition, the wire further contains, by mass%, Cu: 1.0% or less, Ni: 2.0% or less, Cr: 0.0% or less. 50% or less, Mo: 0.80% or less, Nb: 0.10% or less, V: 0.10% or less, Ca: 0.004% or less, REM: 0.080% or less, B: 0.0060% A method for producing a laser-arc hybrid welded joint containing one or more selected from the following.
[4] In any one of the above [1] to [3], the weld metal of the laser-arc hybrid welded joint is in the center, in mass%, C: 0.04 to 0.15%, Si: 0.10-0.60%, Mn: 0.8-2.0%, P: 0.015% or less, S: 0.010% or less, N: 0.010% or less, Ti: 0.004- 0.040%, Al: 0.025% or less, O: 0.008 to 0.040%, the balance being Fe and unavoidable impurities, and the Al content [Al] WE and the O A method for producing a laser-arc hybrid welded joint having a weld metal composition in which a ratio of contents [O] WE , [Al] WE /[O] WE , is 1.1 or less.
[5] In the above [4], in addition to the composition of the weld metal, the weld metal further includes, in mass%, Cu: 1.0% or less, Ni: 2.0% or less, and Cr: 0.50%. Below, Mo: 0.50% or less, Nb: 0.10% or less, V: 0.10% or less, Ca: 0.004% or less, REM: 0.060% or less, B: 0.0040% or less A method for producing a laser-arc hybrid welded joint containing one or more selected from among them.
本発明によれば、溶接金属靭性、さらに溶接ボンド部靭性に優れたレーザー・アークハイブリッド溶接継手を作製することができ、産業上格段の効果を奏する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a laser-arc hybrid welded joint having excellent weld metal toughness and weld bond zone toughness can be produced, which has a remarkable industrial effect.
本実施形態は、突き合せた鋼板同士を、レーザー溶接とアーク溶接とを組み合わせたレーザー・アークハイブリッド溶接して溶接継手を作製するレーザー・アークハイブリッド溶接継手の製造方法である。なお、突き合せる鋼板は、溶接安定性の観点から板厚が６～３６ｍｍの鋼板とすることが好ましい。 This embodiment is a method for manufacturing a laser-arc hybrid welded joint in which butted steel plates are laser-arc hybrid welded by combining laser welding and arc welding to produce a welded joint. From the viewpoint of welding stability, it is preferable that the steel plates to be butted have a thickness of 6 to 36 mm.
まず、本実施形態に係る溶接継手の鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０４～０．１５％、Ｓｉ：０．０４～０．６０％、Ｍｎ：０．５～２．０％、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎ：０．００６％以下を含み、さらに、Ａｌ：０．０２５％以下、Ｔｉ：０．００５～０．０３０％、Ｏ（酸素）：０．００８％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する。
鋼板の成分組成の限定理由は、つぎのとおりである。以下、組成に関する「質量％」は、単に「％」と記す。First, the steel plate of the welded joint according to the present embodiment has, in mass%, C: 0.04 to 0.15%, Si: 0.04 to 0.60%, Mn: 0.5 to 2.0%, P: 0.015% or less, S: 0.010% or less, N: 0.006% or less, Al: 0.025% or less, Ti: 0.005 to 0.030%, O (oxygen ): contains 0.008% or less, and has a component composition of the remainder consisting of Fe and unavoidable impurities.
The reasons for limiting the chemical composition of the steel sheet are as follows. Hereinafter, "% by mass" regarding composition is simply described as "%".
Ｃ：０．０４～０．１５％
Ｃは、鋼板強度を安価に向上するのに有効な元素であり、本実施形態ではＣ含有量は、０．０４％以上とする。一方、Ｃ含有量は、０．１５％を超えて含有すると、溶接熱影響部が硬化し、溶接ボンド部を含む溶接熱影響部靭性が低下する。そのため、Ｃ含有量は０．０４～０．１５％とする。なお、好ましくは、Ｃ含有量は、０．０５～０．１３％であり、より好ましくは０．０６～０．１２％である。C: 0.04-0.15%
C is an effective element for inexpensively improving the steel sheet strength, and in this embodiment, the C content is set to 0.04% or more. On the other hand, if the C content exceeds 0.15%, the weld heat affected zone hardens and the toughness of the weld heat affected zone, including the weld bond zone, decreases. Therefore, the C content should be 0.04 to 0.15%. The C content is preferably 0.05-0.13%, more preferably 0.06-0.12%.
Ｓｉ：０．０４～０．６０％
Ｓｉは、脱酸元素として作用するとともに、鋼板の強度向上に有効に寄与する元素である。そのような効果を得るため、Ｓｉ含有量は、０．０４％以上とする。一方、Ｓｉ含有量が、０．６０％を超えると、溶接熱影響部で硬質な第２相（島状マルテンサイト）を形成し、溶接熱影響部（溶接ボンド部を含む）の靭性が低下する。そのため、Ｓｉ含有量は０．０４～０．６０％とする。なお、Ｓｉ含有量は、好ましくは０．０８～０．５０％であり、より好ましくは０．１０～０．４５％である。Si: 0.04-0.60%
Si is an element that acts as a deoxidizing element and effectively contributes to improving the strength of the steel sheet. In order to obtain such effects, the Si content is set to 0.04% or more. On the other hand, when the Si content exceeds 0.60%, a hard second phase (island martensite) is formed in the weld heat affected zone, and the toughness of the weld heat affected zone (including the weld bond zone) decreases. do. Therefore, the Si content should be 0.04 to 0.60%. The Si content is preferably 0.08-0.50%, more preferably 0.10-0.45%.
Ｍｎ：０．５～２．０％
Ｍｎは、鋼板の強度向上に有用な元素である。そのような効果を得るため、Ｍｎ含有量は、０．５％以上とする。一方、Ｍｎ含有量が、２．０％を超えると、溶接熱影響部が硬化し、溶接熱影響部（溶接ボンド部を含む）靭性が低下する。そのため、Ｍｎ含有量は０．５～２．０％とする。なお、Ｍｎ含有量は、好ましくは０．６～１．８％であり、より好ましくは０．７～１．７％である。Mn: 0.5-2.0%
Mn is an element useful for improving the strength of steel sheets. In order to obtain such effects, the Mn content is set to 0.5% or more. On the other hand, when the Mn content exceeds 2.0%, the weld heat affected zone hardens and the toughness of the weld heat affected zone (including the weld bond zone) decreases. Therefore, the Mn content should be 0.5 to 2.0%. The Mn content is preferably 0.6-1.8%, more preferably 0.7-1.7%.
Ｐ：０．０１５％以下
Ｐは、鋼板の靭性を低下させる元素であり、また、溶接時の母材（鋼板）希釈で溶接金属に混入し、溶接金属の高温割れを誘発する。そのため、本実施形態では、Ｐ含有量は、できるだけ低減することが好ましいが、０．０１５％以下であれば許容でき、０．０１５％以下とする。なお、過度のＰの低減は、精練コストの高騰を招く。そのため、Ｐ含有量は０．００３％以上に調整することが好ましい。Ｐ含有量は、より好ましくは、０．００４～０．０１２％である。P: 0.015% or less P is an element that lowers the toughness of the steel plate, and also mixes into the weld metal by diluting the base metal (steel plate) during welding, thereby inducing hot cracking of the weld metal. Therefore, in the present embodiment, it is preferable to reduce the P content as much as possible. In addition, excessive reduction of P invites an increase in refining cost. Therefore, it is preferable to adjust the P content to 0.003% or more. The P content is more preferably 0.004 to 0.012%.
Ｓ：０．０１０％以下
Ｓは、鋼板中ではＭｎＳを形成し、圧延時に延ばされて伸長したＭｎＳとなり、ラメラテアの発生の要因となる。そのため、本実施形態では、Ｓ含有量は、できるだけ低減することが好ましいが、０．０１０％以下であれば、許容できる。そのため、Ｓ含有量は、０．０１０％以下とする。なお、過度の低減は、精練コストの高騰を招く。そのため、Ｓ含有量は０．００１％以上に調整することが好ましい。より好ましくは、Ｓ含有量は、０．００２～０．００８％である。S: 0.010% or less S forms MnS in the steel sheet, becomes elongated MnS during rolling, and causes lamellar tearing. Therefore, in the present embodiment, it is preferable to reduce the S content as much as possible, but a content of 0.010% or less is permissible. Therefore, the S content should be 0.010% or less. In addition, excessive reduction causes a rise in refining cost. Therefore, it is preferable to adjust the S content to 0.001% or more. More preferably, the S content is 0.002-0.008%.
Ｎ：０．００６％以下
Ｎは、不純物として混入する元素であり、固溶Ｎは靭性を低下させるため、Ｎ含有量は、できるだけ低減することが好ましいが、０．００６％以下であれば、許容できる。そのため、Ｎ含有量は０．００６％以下とする。なお、過度の低減は、精練コストの高騰を招くため、Ｎ含有量は０．００２％以上が好ましい。より好ましくは、Ｎ含有量は０．００３～０．００５％である。N: 0.006% or less N is an element mixed as an impurity, and solid solution N lowers the toughness. Therefore, it is preferable to reduce the N content as much as possible. acceptable. Therefore, the N content is set to 0.006% or less. In addition, since an excessive reduction causes an increase in refining cost, the N content is preferably 0.002% or more. More preferably, the N content is 0.003-0.005%.
Ａｌ：０．０２５％以下
Ａｌは、脱酸元素として作用するとともに、ミクロ組織の微細化に寄与し、鋼板（母材）の靭性を向上させる効果を有する。このような効果を得るためには、Ａｌ含有量は、０．００４％以上とすることが好ましい。一方、Ａｌ含有量が、０．０２５％を超えると、溶接金属の靭性を低下させる。そのため、Ａｌ含有量は０．０２５％以下とする。なお、Ａｌ含有量は、好ましくは、０．００４～０．０２０％であり、より好ましくは０．００５～０．０１８％である。Al: 0.025% or less Al acts as a deoxidizing element, contributes to refinement of the microstructure, and has the effect of improving the toughness of the steel sheet (base material). In order to obtain such effects, the Al content is preferably 0.004% or more. On the other hand, when the Al content exceeds 0.025%, the toughness of the weld metal is lowered. Therefore, the Al content is set to 0.025% or less. The Al content is preferably 0.004 to 0.020%, more preferably 0.005 to 0.018%.
なお、レーザー・アークハイブリッド溶接の場合は、母材（鋼板）からの希釈が大きくなるため、溶接金属のＡｌ含有量に対する鋼板のＡｌ含有量の寄与が大きくなる。その結果、鋼板のＡｌ含有量が多くなると、溶接金属中のＡｌ量［Ａｌ］ＷＥが増加し、溶接金属中の［Ａｌ］ＷＥ／［Ｏ］ＷＥを１．１以下にすることが難しくなり、溶接金属の靭性が低下する。そのため、溶接金属の靭性向上のためには、溶接金属中のＡｌ含有量［Ａｌ］ＷＥを制限する必要がある。溶接金属中の［Ａｌ］ＷＥ／［Ｏ］ＷＥを１．１以下にするには、溶接金属中のＯ含有量［Ｏ］ＷＥの増加を勘案して、母材（鋼板）のＡｌ含有量［Ａｌ］Ｂを０．０２５％以下に制限するとともに、次式（１）で定義されるβが１．１以下となるように調整する。
β＝（０．８×［Ａｌ］Ｂ＋０．２×（１－０．９×α)×［Ａｌ］ＷＩ）/（０．００５＋０．８×［Ｏ］Ｂ＋０．２×［Ｏ］ＷＩ＋０．０２×α）
・・・（１）
ここで、［Ａｌ］Ｂ：鋼板のＡｌ含有量（質量％）、［Ａｌ］ＷＩ：溶接ワイヤのＡｌ含有量（質量％）、［Ｏ］Ｂ：鋼板のＯ含有量（質量％）、［Ｏ］ＷＩ：溶接ワイヤのＯ含有量（質量％）、α：炭酸ガス混合比率（体積比率）である。In the case of laser-arc hybrid welding, since the dilution from the base material (steel plate) increases, the contribution of the Al content of the steel plate to the Al content of the weld metal increases. As a result, when the Al content of the steel sheet increases, the amount of Al [Al] WE in the weld metal increases, making it difficult to keep [Al] WE /[O] WE in the weld metal at 1.1 or less. , the toughness of the weld metal decreases. Therefore, in order to improve the toughness of the weld metal, it is necessary to limit the Al content [Al] WE in the weld metal. In order to make the [Al] WE /[O] WE in the weld metal 1.1 or less, the Al content of the base metal (steel plate) is adjusted to [Al] B is limited to 0.025% or less, and β defined by the following formula (1) is adjusted to 1.1 or less.
β = (0.8 x [Al] B + 0.2 x (1-0.9 x α) x [Al] WI )/(0.005 + 0.8 x [O] B + 0.2 x [O] WI +0.02×α)
... (1)
Here, [Al] B : Al content of steel sheet (% by mass), [Al] WI : Al content of welding wire (% by mass), [O] B : O content of steel sheet (% by mass), [ O] WI : O content (mass %) of the welding wire, α: carbon dioxide gas mixture ratio (volume ratio).
Ｔｉ：０．００５～０．０３０％
Ｔｉは、窒化物形成元素であり、Ｎと結合してＴｉＮを形成し、ピン止め粒子として作用し、オーステナイト粒の粗大化を抑制し、熱影響部の靭性向上に寄与する。そのような効果を得るためには、Ｔｉ含有量は、０．００５％以上とする。一方、Ｔｉ含有量が０．０３０％を超えると、固溶Ｔｉ量が増加し母材靭性が低下する。そのため、Ｔｉ含有量は０．００５～０．０３０％とする。なお、Ｔｉ含有量は、好ましくは０．００８～０．０２５％であり、より好ましくは０．０１０～０．０２２％である。Ti: 0.005-0.030%
Ti is a nitride-forming element that combines with N to form TiN, acts as pinning particles, suppresses coarsening of austenite grains, and contributes to improving the toughness of the heat-affected zone. In order to obtain such an effect, the Ti content should be 0.005% or more. On the other hand, when the Ti content exceeds 0.030%, the amount of dissolved Ti increases and the toughness of the base material decreases. Therefore, the Ti content should be 0.005 to 0.030%. The Ti content is preferably 0.008-0.025%, more preferably 0.010-0.022%.
Ｏ（酸素）：０．００８％以下
Ｏ（酸素）は、鋼板中では酸化物を形成し、破壊の発生起点となる。そのため、本実施形態では、Ｏ含有量はできるだけ低減することが好ましいが、０．００８％以下であれば許容できるため、０．００８％以下とする。なお、過度の低減は、精練コストの高騰を招くため、Ｏは０．００２％以上に調整することが好ましい。より好ましくは０．００３～０．００６％である。O (oxygen): 0.008% or less O (oxygen) forms an oxide in the steel sheet and becomes a starting point of fracture. Therefore, in the present embodiment, it is preferable to reduce the O content as much as possible. In addition, since excessive reduction causes a rise in refining cost, O is preferably adjusted to 0.002% or more. More preferably 0.003 to 0.006%.
上記した成分が、本実施形態に係る鋼板の基本成分であるが、上記した基本成分に加えて、さらに選択元素として、必要に応じて、Ｃｕ：１．０％以下、Ｎｉ：２．０％以下、Ｃｒ：０．５０％以下、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｎｂ：０．１０％以下、Ｖ：０．１０％以下、Ｃａ：０．００４％以下、ＲＥＭ：０．０５０％以下およびＢ：０．００３０％以下のうちの１種または２種以上を含有できる。 The above-described components are the basic components of the steel sheet according to the present embodiment. In addition to the above-described basic components, as optional elements, Cu: 1.0% or less, Ni: 2.0%, as required. Below, Cr: 0.50% or less, Mo: 0.50% or less, Nb: 0.10% or less, V: 0.10% or less, Ca: 0.004% or less, REM: 0.050% or less and B: One or more of 0.0030% or less can be contained.
Ｃｕ：１．０％以下
Ｃｕは、鋼板強度を高めるとともに、耐食性を向上させる元素であり、このような効果を得るためには、０．１％以上の含有を必要とする。一方、１．０％を超えて含有すると、赤熱脆性を示し、鋼板の表面割れが発生して、鋼板の製造性が低下する。そのため、Ｃｕを含有する場合には、１．０％以下に限定することが好ましい。より好ましくは０．２～０．８％である。Cu: 1.0% or less Cu is an element that increases the strength of the steel sheet and improves the corrosion resistance. On the other hand, when the content exceeds 1.0%, red hot brittleness is exhibited, surface cracks occur in the steel sheet, and the manufacturability of the steel sheet deteriorates. Therefore, when Cu is contained, it is preferable to limit it to 1.0% or less. More preferably 0.2 to 0.8%.
Ｎｉ：２．０％以下
Ｎｉは、鋼板の靭性を低下させずに鋼板強度を向上させ、また溶接熱影響部の靭性を改善させる元素であり、そのような効果を得るためには、０．１％以上の含有を必要とする。一方、２．０％を超える含有は、製造コストを高騰させる。そのため、含有する場合は、Ｎｉは２．０％以下に限定することが好ましい。より好ましくは０．２～１．８％である。Ni: 2.0% or less Ni is an element that improves the strength of the steel sheet without reducing the toughness of the steel sheet and also improves the toughness of the weld heat affected zone. Content of 1% or more is required. On the other hand, a content exceeding 2.0% raises the production cost. Therefore, when it is contained, Ni is preferably limited to 2.0% or less. More preferably 0.2 to 1.8%.
Ｃｒ：０．５０％以下
Ｃｒは、母材の強度を向上させる元素であり、このような効果を得るためには、０．０１％以上の含有を必要とするが、０．５０％を超える含有は鋼板の靭性を低下させる。そのため、含有する場合は、Ｃｒは０．５０％以下に限定することが好ましい。より好ましくは０．０２～０．４５％である。Cr: 0.50% or less Cr is an element that improves the strength of the base material. Inclusion reduces the toughness of the steel sheet. Therefore, when Cr is contained, it is preferable to limit Cr to 0.50% or less. More preferably 0.02 to 0.45%.
Ｍｏ：０．５０％以下
Ｍｏは、母材の強度を向上させる元素であり、このような効果を得るためには、０．０１％以上の含有を必要とするが、０．５０％を超える含有は鋼板の靭性を低下させる。そのため、含有する場合は、Ｍｏは０．５０％以下に限定することが好ましい。より好ましくは０．０２～０．４５％である。Mo: 0.50% or less Mo is an element that improves the strength of the base material. Inclusion reduces the toughness of the steel sheet. Therefore, when Mo is contained, it is preferable to limit Mo to 0.50% or less. More preferably 0.02 to 0.45%.
Ｎｂ：０．１０％以下
Ｎｂは、焼入れ性の向上を介して、母材の強度を向上させる元素であり、このような効果を得るためには、０．０１％以上の含有を必要とするが、０．１０％を超える含有は鋼板の靭性を低下させる。そのため、含有する場合は、Ｎｂは０．１０％以下に限定することが好ましい。より好ましくは０．０２～０．０８％である。Nb: 0.10% or less Nb is an element that improves the strength of the base material by improving the hardenability, and in order to obtain such an effect, the content of 0.01% or more is required. However, a content exceeding 0.10% reduces the toughness of the steel sheet. Therefore, when it is contained, Nb is preferably limited to 0.10% or less. More preferably 0.02 to 0.08%.
Ｖ：０．１０％以下
Ｖは、微細な炭化物を析出させて、母材の強度を向上させる元素であり、このような効果を得るためには、０．０１％以上の含有を必要とするが、０．１０％を超える含有は鋼板の靭性を低下させる。そのため、含有する場合は、Ｖは０．１０％以下に限定することが好ましい。より好ましくは０．０２～０．０８％である。V: 0.10% or less V is an element that precipitates fine carbides and improves the strength of the base material. However, a content exceeding 0.10% reduces the toughness of the steel sheet. Therefore, when it is contained, V is preferably limited to 0.10% or less. More preferably 0.02 to 0.08%.
Ｃａ：０．００４％以下
Ｃａは、Ｓと結合し、球状のＣａＳを形成して、硫化物の形状制御に寄与する元素であり、板厚方向に引張応力が作用する場合に、ラメラテアの発生を防止する。そのような効果を得るためには、Ｃａは０．００１％以上の含有を必要とする。一方、０．００４％を超えるＣａの含有は、粗大なＣａＳが増加し、破壊の発生起点となり、鋼板の靭性を低下させる。そのため、含有する場合は、Ｃａは０．００４％以下に限定することが好ましい。より好ましくは０．００２～０．００３％である。Ca: 0.004% or less Ca is an element that combines with S to form spherical CaS and contributes to the shape control of sulfides. to prevent In order to obtain such effects, Ca needs to be contained in an amount of 0.001% or more. On the other hand, if the content of Ca exceeds 0.004%, coarse CaS increases and becomes a starting point of fracture, lowering the toughness of the steel sheet. Therefore, when Ca is contained, it is preferable to limit Ca to 0.004% or less. More preferably 0.002 to 0.003%.
ＲＥＭ：０．０５０％以下
ＲＥＭは、Ｓと結合し、硫化物を形成する。この硫化物はフェライト核生成能を有し、オーステナイト粒内からフェライト粒を形成して、ミクロ組織微細化に寄与する。このような効果を得るためには、ＲＥＭは０．００１％以上の含有を必要とする。一方、０．０５０％を超える含有は、ＲＥＭがオーステナイト粒界に偏析して延性を低下させ、割れの発生要因となり、鋼板の製造性が低下する。そのため、含有する場合は、ＲＥＭは０．０５０％以下に限定することが好ましい。より好ましくは０．００２～０．０４５％である。REM: 0.050% or less REM combines with S to form a sulfide. This sulfide has ferrite nucleation ability, forms ferrite grains from within the austenite grains, and contributes to refinement of the microstructure. In order to obtain such an effect, REM needs to be contained in an amount of 0.001% or more. On the other hand, if the content exceeds 0.050%, REM will segregate at the austenite grain boundary and reduce ductility, causing cracks to occur and reducing the manufacturability of the steel sheet. Therefore, when it is contained, it is preferable to limit REM to 0.050% or less. More preferably 0.002 to 0.045%.
Ｂ：０．００３０％以下
Ｂは、Ｎと結合し、オーステナイト粒内でＢＮを形成する。熱影響部で形成されたＢＮはフェライト核生成サイトとなるため、ミクロ組織が微細化し、熱影響部の靭性向上に寄与する。そのような効果を得るためには、Ｂは０．０００５％以上の含有を必要とする。一方、０．００３０％を超える含有は、鋳造凝固時にオーステナイト粒界に偏析し、液相を形成して、割れの発生を誘引する。そのため、含有する場合は、Ｂは０．００３０％以下に限定することが好ましい。より好ましくは０．０００８～０．００２５％である。
上記した成分以外の残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物からなる。B: 0.0030% or less B combines with N to form BN in austenite grains. Since the BN formed in the heat affected zone serves as a ferrite nucleation site, the microstructure is refined and contributes to improving the toughness of the heat affected zone. In order to obtain such effects, the content of B is required to be 0.0005% or more. On the other hand, if the content exceeds 0.0030%, it segregates at the austenite grain boundary during casting solidification, forms a liquid phase, and induces cracking. Therefore, when it is contained, B is preferably limited to 0.0030% or less. More preferably 0.0008 to 0.0025%.
The balance other than the above components consists of Fe and unavoidable impurities.
本実施形態に係る溶接継手の製造方法では、上記した鋼板組成を有する鋼板同士を突き合わせて、所定形状の開先を形成し、レーザー・アークハイブリッド溶接を行なって、レーザー・アークハイブリッド溶接継手を作製する。なお、所定形状の開先としては、Ｉ開先、Ｙ開先、Ｖ開先等が例示できる。 In the method for manufacturing a welded joint according to the present embodiment, steel sheets having the steel sheet composition described above are butted against each other to form a groove of a predetermined shape, and laser-arc hybrid welding is performed to produce a laser-arc hybrid welded joint. do. Examples of grooves having a predetermined shape include I grooves, Y grooves, V grooves, and the like.
本実施形態に係る溶接継手の製造方法で使用するレーザー・アークハイブリッド溶接は、アーク溶接を、炭酸ガスと不活性ガスからなる混合ガスをシールドガスとするガスメタルアーク溶接とし、レーザー溶接と組み合わせる。用いるレーザー溶接のレーザー源は、とくに限定する必要はないが、ビーム品質を維持したままで高出力化が容易なファイバーレーザーを用いるレーザー溶接とすることが好ましい。 The laser-arc hybrid welding used in the method for manufacturing a welded joint according to the present embodiment is gas metal arc welding in which a mixed gas of carbon dioxide gas and an inert gas is used as a shield gas, and is combined with laser welding. A laser source for laser welding to be used is not particularly limited, but laser welding using a fiber laser, which can easily be increased in output while maintaining beam quality, is preferable.
レーザー溶接とアーク溶接との組合せは、図１に示すように、アーク電極（アークトーチ）を溶接進行方向の前方に配置してアーク溶接を行なう。すなわち、アーク電極（アークトーチ）の後方にレーザーヘッドを配置してレーザービームを照射してレーザー溶接を行なう、いわゆる先行：アーク溶接、後行：レーザー溶接とする配置が好ましい。しかし、先行：レーザー溶接、後行：アーク溶接とする配置としても問題ない。なお、先行：アーク溶接、後行：レーザー溶接の場合のレーザービームの狙い位置は、アークとの干渉を防止する目的から、アーク電極中心点から１～５ｍｍ後方の位置とすることが好ましい。 In the combination of laser welding and arc welding, arc welding is performed with an arc electrode (arc torch) placed forward in the direction of welding progress, as shown in FIG. That is, it is preferable to arrange a laser head behind an arc electrode (arc torch) and irradiate a laser beam to perform laser welding, that is, so-called leading: arc welding and trailing: laser welding. However, there is no problem even if the arrangement is such that leading: laser welding and trailing: arc welding. In the case of leading: arc welding and trailing: laser welding, the target position of the laser beam is preferably 1 to 5 mm behind the center point of the arc electrode for the purpose of preventing interference with the arc.
また、レーザー溶接の溶接条件は、被溶接材の板厚に応じて、適宜選択することが好ましい。例えば、板厚：６ｍｍ以上１２ｍｍ未満の範囲では、レーザー出力：５～１０ｋＷ、溶接速度０．８～２．０ｍ／ｍｉｎ、板厚：１２ｍｍ以上２４ｍｍ未満の範囲では、レーザー出力：８～３０ｋＷ、溶接速度０．６～１．４ｍ／ｍｉｎ、板厚：２４ｍｍ以上３６ｍｍ未満の範囲では、レーザー出力：２０～６０ｋＷ、溶接速度０．３～１．０ｍ／ｍｉｎ、とすることが好ましい。 Moreover, it is preferable to appropriately select the welding conditions for laser welding according to the plate thickness of the material to be welded. For example, when the plate thickness is in the range of 6 mm or more and less than 12 mm, the laser output is 5 to 10 kW, and the welding speed is 0.8 to 2.0 m/min. It is preferable that the welding speed is 0.6 to 1.4 m/min, the plate thickness is in the range of 24 mm to less than 36 mm, the laser output is 20 to 60 kW, and the welding speed is 0.3 to 1.0 m/min.
また、アーク溶接（ガスメタルアーク溶接）の溶接条件は、アーク安定性を考慮して、下向き姿勢で、ワイヤ突き出し長さ：１０～２５ｍｍ、電流：２２０～３８０Ａ、電圧：２８～４６Ｖ、溶接速度：０．３～１．８ｍ／ｍｉｎの範囲とすることが好ましい。また、アーク溶接（ガスメタルアーク溶接）のシールドガスは、混合比率α（体積比率）の炭酸ガスと残部がＡｒガス等の不活性ガスからなる混合ガスを用いるものとする。なお、混合比率αは、０．０５～１．００の範囲とすることが、アーク安定性の観点から好ましく、より好ましくは、０．２０～１．００である。 In consideration of arc stability, the welding conditions for arc welding (gas metal arc welding) are: downward posture, wire protrusion length: 10 to 25 mm, current: 220 to 380 A, voltage: 28 to 46 V, welding speed : preferably in the range of 0.3 to 1.8 m/min. In addition, as a shielding gas for arc welding (gas metal arc welding), a mixed gas consisting of carbon dioxide gas with a mixing ratio α (volume ratio) and the balance of an inert gas such as Ar gas is used. From the viewpoint of arc stability, the mixing ratio α is preferably in the range of 0.05 to 1.00, and more preferably in the range of 0.20 to 1.00.
本実施形態に係る溶接継手の製造方法で、アーク溶接（ガスメタルアーク溶接）で使用する溶接ワイヤは、Ｃ：０．０３～０．１２％、Ｓｉ：０．３０～１．００％、Ｍｎ：１．２～２．５％、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎ：０．０１２％以下を含み、さらに、Ａｌ：０．０８０％以下、Ｔｉ：０．０２０～０．３００％、Ｏ：０．０１５％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなるワイヤ組成を有する溶接ワイヤとする。なお、使用する溶接ワイヤは、アーク安定性の観点から０．９～１．６ｍｍΦのワイヤとすることが好ましい。
つぎに、溶接ワイヤの組成（ワイヤ組成）の限定理由について説明する。In the method for manufacturing a welded joint according to the present embodiment, the welding wire used in arc welding (gas metal arc welding) has C: 0.03 to 0.12%, Si: 0.30 to 1.00%, Mn : 1.2 to 2.5%, P: 0.015% or less, S: 0.010% or less, N: 0.012% or less, Al: 0.080% or less, Ti: 0. 020 to 0.300%, O: 0.015% or less, and the balance is Fe and unavoidable impurities. The welding wire to be used is preferably 0.9 to 1.6 mmΦ from the viewpoint of arc stability.
Next, reasons for limiting the composition of the welding wire (wire composition) will be described.
Ｃ：０．０３～０．１２％
Ｃは、溶接金属の強度を安価に向上する元素であり、そのような効果を得るためには、Ｃ含有量は、０．０３％以上とする。一方、Ｃ含有量が、０．１２％を超えると、溶接金属が硬化するため、靭性が低下する。そのため、溶接ワイヤのＣ含有量は０．０３～０．１２％とする。なお、Ｃ含有量は、好ましくは０．０５～０．１２％であり、より好ましくは０．０６～０．１１％である。C: 0.03-0.12%
C is an element that inexpensively improves the strength of the weld metal, and in order to obtain such an effect, the C content is made 0.03% or more. On the other hand, when the C content exceeds 0.12%, the weld metal is hardened, resulting in a decrease in toughness. Therefore, the C content of the welding wire should be 0.03 to 0.12%. The C content is preferably 0.05-0.12%, more preferably 0.06-0.11%.
Ｓｉ：０．３０～１．００％
Ｓｉは、脱酸剤として作用するとともに、溶接金属の強度上昇に寄与する元素である。そのような効果を得るためには、Ｓｉ含有量は、０．３０％以上とする。一方、Ｓｉ含有量が、１．００％を超えると、溶接金属中でアシキュラーフェライトのラス間に硬質な第２相（島状マルテンサイト）を形成するため、溶接金属の靭性が低下する。そのため、溶接ワイヤのＳｉ含有量は０．３０～１．００％とする。なお、Ｓｉ含有量は、好ましくは０．４０～０．９０％であり、より好ましくは０．４５～０．８５％である。Si: 0.30-1.00%
Si is an element that acts as a deoxidizing agent and contributes to increasing the strength of the weld metal. In order to obtain such an effect, the Si content should be 0.30% or more. On the other hand, if the Si content exceeds 1.00%, a hard second phase (island martensite) is formed between laths of acicular ferrite in the weld metal, resulting in a decrease in toughness of the weld metal. Therefore, the Si content of the welding wire should be 0.30 to 1.00%. The Si content is preferably 0.40-0.90%, more preferably 0.45-0.85%.
Ｍｎ：１．２～２．５％
Ｍｎは、脱酸剤として作用するとともに、溶接金属の強度向上に寄与する元素である。そのような効果を得るためには、Ｍｎ含有量は１．２％以上とする。一方、Ｍｎ含有量が２．５％を超えると、溶接金属が硬化し、溶接金属の靭性が低下する。そのため、溶接ワイヤのＭｎ含有量は１．２～２．５％とする。なお、Ｍｎ含有量は、好ましくは１．４～２．３％であり、より好ましくは１．５～２．２％である。Mn: 1.2-2.5%
Mn is an element that acts as a deoxidizing agent and contributes to improving the strength of the weld metal. In order to obtain such an effect, the Mn content should be 1.2% or more. On the other hand, if the Mn content exceeds 2.5%, the weld metal hardens and the toughness of the weld metal decreases. Therefore, the Mn content of the welding wire should be 1.2-2.5%. The Mn content is preferably 1.4-2.3%, more preferably 1.5-2.2%.
Ｐ：０．０１５％以下
Ｐは、溶接金属の凝固時に結晶粒界に偏析し、高温割れを誘発する元素であり、できるだけ低減することが好ましいが、Ｐ含有量が０．０１５％以下であれば、許容できる。そのため、溶接ワイヤのＰ含有量は０．０１５％以下に限定した。なお、過度の低減は、精練コストの高騰を招く。そのため、Ｐ含有量は０．００３％以上に調整することが好ましい。Ｐ含有量は、より好ましくは０．００４～０．０１３％である。P: 0.015% or less P is an element that segregates at grain boundaries during solidification of the weld metal and induces hot cracking. acceptable. Therefore, the P content of the welding wire is limited to 0.015% or less. In addition, excessive reduction causes a rise in refining cost. Therefore, it is preferable to adjust the P content to 0.003% or more. The P content is more preferably 0.004-0.013%.
Ｓ：０．０１０％以下
Ｓは、溶接金属の凝固時に結晶粒界に偏析し、高温割れを誘発する元素であり、本発明では、できるだけ低減することが好ましいが、Ｓ含有量が０．０１０％以下であれば、許容できる。そのため、溶接ワイヤのＳ含有量は０．０１０％以下とする。なお、過度の低減は、精練コストの高騰を招く。そのため、Ｓ含有量は０．００１％以上に調整することが好ましい。Ｓ含有量は、より好ましくは０．００２～０．００８％である。S: 0.010% or less S is an element that segregates at grain boundaries during solidification of the weld metal and induces hot cracking. % or less is acceptable. Therefore, the S content of the welding wire is set to 0.010% or less. In addition, excessive reduction causes a rise in refining cost. Therefore, it is preferable to adjust the S content to 0.001% or more. The S content is more preferably 0.002-0.008%.
Ｎ：０．０１２％以下
Ｎは、溶接ワイヤ中に不可避的に混入するが、固溶Ｎ量が増加すると延性を劣化させ、ワイヤ伸線性を低下させる。そのため、Ｎ含有量はできるだけ低減することが好ましいが、０．０１２％以下であれば、許容できる。そのため、溶接ワイヤのＮ含有量は０．０１２％以下とする。なお、過度の低減は、精練コストの高騰を招くため、Ｎ含有量は０．００２％以上に調整することが好ましい。Ｎ含有量は、より好ましくは０．００３～０．０１０％である。N: 0.012% or less N is inevitably mixed in the welding wire, but when the solid solution N amount increases, the ductility deteriorates and the wire drawability deteriorates. Therefore, it is preferable to reduce the N content as much as possible, but if it is 0.012% or less, it is acceptable. Therefore, the N content of the welding wire is set to 0.012% or less. In addition, since an excessive reduction causes a rise in scouring cost, it is preferable to adjust the N content to 0.002% or more. The N content is more preferably 0.003-0.010%.
Ａｌ：０．０８０％以下
Ａｌは、強力な脱酸元素であり、Ａｌの含有により酸化物を低減でき、ワイヤ素材の伸線性が向上する。そのような効果を得るためには、Ａｌ含有量は、０．００４％以上とする。一方、Ａｌ含有量が、０．０８０％を超えると、粗大なＡｌ２Ｏ３が増加し、破壊の発生起点となるため、ワイヤ伸線性が低下する。そのため、溶接ワイヤのＡｌ含有量は０．０８０％以下とする。なお、Ａｌ含有量は、好ましくは、０．０７０％以下であり、より好ましくは０．００８～０．０６０％である。Al: 0.080% or less Al is a strong deoxidizing element, and the inclusion of Al can reduce oxides and improve the drawability of the wire material. In order to obtain such an effect, the Al content should be 0.004% or more. On the other hand, if the Al content exceeds 0.080%, the amount of coarse Al 2 O 3 increases and becomes the starting point of fracture, which deteriorates the wire drawability. Therefore, the Al content of the welding wire is set to 0.080% or less. The Al content is preferably 0.070% or less, more preferably 0.008 to 0.060%.
Ｔｉ：０．０２０～０．３００％
Ｔｉは、溶接金属中でＴｉ酸化物を形成し、アシキュラーフェライトの生成核となり、組織の微細化に寄与する。そのような効果を得るためには、溶接ワイヤのＴｉ含有量は０．０２０％以上の含有を必要とする。一方、Ｔｉ含有量が０．３００％を超えると、溶接金属の靭性が低下する。そのため、溶接ワイヤのＴｉ含有量は０．０２０～０．３００％とする。なお、Ｔｉ含有量は、好ましくは、０．０４０～０．２５０％であり、より好ましくは０．０５０～０．２２０％である。Ti: 0.020-0.300%
Ti forms Ti oxides in the weld metal, serves as nuclei for the formation of acicular ferrite, and contributes to refinement of the structure. In order to obtain such an effect, the Ti content of the welding wire needs to be 0.020% or more. On the other hand, when the Ti content exceeds 0.300%, the toughness of the weld metal is lowered. Therefore, the Ti content of the welding wire should be 0.020 to 0.300%. The Ti content is preferably 0.040-0.250%, more preferably 0.050-0.220%.
Ｏ：０．０１５％以下
Ｏは、不純物として混入する元素であるが、溶接ワイヤ中に酸化物を形成することでワイヤ伸線性を低下させる。そのため、できるだけ低減することが好ましいが、Ｏ含有量が０．０１５％以下であれば許容できるため、溶接ワイヤのＯ含有量は０．０１５％以下とする。なお、過度の低減は、精練コストの高騰を招くため、Ｏ含有量は、好ましくは０．００２％以上であり、より好ましくは０．００３～０．０１２％である。O: 0.015% or less O is an element that is mixed as an impurity, and forms an oxide in the welding wire, thereby reducing wire drawability. Therefore, it is preferable to reduce the O content as much as possible. Since an excessive reduction leads to an increase in scouring costs, the O content is preferably 0.002% or more, more preferably 0.003 to 0.012%.
上記した成分が、ワイヤの基本成分であるが、本実施形態に係る溶接継手の製造方法では、上記した基本の組成に加えてさらに、必要に応じて、Ｃｕ：１．０％以下、Ｎｉ：２．０％以下、Ｃｒ：０．５０％以下、Ｍｏ：０．８０％以下、Ｎｂ：０．１０％以下、Ｖ：０．１０％以下、Ｃａ：０．００４％以下、ＲＥＭ：０．０８０％以下、Ｂ：０．００６０％以下のうちから選ばれた１種または２種以上を含有できる。 The components described above are the basic components of the wire. In the method for manufacturing a welded joint according to the present embodiment, in addition to the basic composition described above, if necessary, Cu: 1.0% or less, Ni: 2.0% or less, Cr: 0.50% or less, Mo: 0.80% or less, Nb: 0.10% or less, V: 0.10% or less, Ca: 0.004% or less, REM: 0.004% or less. 080% or less and B: 0.0060% or less.
Ｃｕ：１．０％以下
Ｃｕは、溶接金属の強度および耐食性の向上に寄与する元素であり、そのような効果を得るためには、０．１％以上の含有を必要とするが、１．０％を超えて含有すると、凝固時にオーステナイト粒界に液相を生成させ、高温割れを誘発する。そのため、含有する場合には、溶接ワイヤのＣｕ含有量は１．０％以下に限定することが好ましい。より好ましくは０．２～０．８％である。Cu: 1.0% or less Cu is an element that contributes to improving the strength and corrosion resistance of the weld metal. If the content exceeds 0%, a liquid phase is generated at the austenite grain boundary during solidification, and hot cracking is induced. Therefore, when it contains Cu, it is preferable to limit the Cu content of the welding wire to 1.0% or less. More preferably 0.2 to 0.8%.
Ｎｉ：２．０％以下
Ｎｉは、溶接金属の靭性を低下させずに、強度を向上させる元素であり、そのような効果を得るためには０．１％以上の含有を必要とするが、２．０％を超える含有は製造コストの高騰を招く。そのため、含有する場合には、溶接ワイヤのＮｉ含有量は２．０％以下に限定することが好ましい。より好ましくは０．２～１．８％である。Ni: 2.0% or less Ni is an element that improves the strength of the weld metal without lowering its toughness. Content exceeding 2.0% invites a rise in manufacturing costs. Therefore, when it is contained, the Ni content of the welding wire is preferably limited to 2.0% or less. More preferably 0.2 to 1.8%.
Ｃｒ：０．５０％以下
Ｃｒは、溶接金属の強度を向上させる元素であり、そのような効果を得るためには、０．０１％以上の含有を必要とするが、０．５０％を超える含有は溶接金属の靭性を低下させる。そのため、含有する場合には、溶接ワイヤのＣｒ含有量は０．５０％以下に限定することが好ましい。より好ましくは０．０２～０．４５％である。Cr: 0.50% or less Cr is an element that improves the strength of the weld metal. Inclusion reduces the toughness of the weld metal. Therefore, when it is contained, the Cr content of the welding wire is preferably limited to 0.50% or less. More preferably 0.02 to 0.45%.
Ｍｏ：０．８０％以下
Ｍｏは、溶接金属の強度を向上させ、また、低い靭性の粒界フェライトやフェライトサイドプレートの形成を抑制する。そのような効果を得るためには、０．０１％以上を含有する必要があるが、０．８０％を超える含有は、溶接金属を硬化させ、溶接金属の靭性を低下させる。そのため、含有する場合には、Ｍｏは０．８０％以下に限定することが好ましい。より好ましくは０．０２～０．７０％である。Mo: 0.80% or less Mo improves the strength of the weld metal and suppresses the formation of intergranular ferrite and ferrite side plates with low toughness. In order to obtain such an effect, it is necessary to contain 0.01% or more, but a content exceeding 0.80% hardens the weld metal and reduces the toughness of the weld metal. Therefore, when Mo is contained, it is preferable to limit Mo to 0.80% or less. More preferably 0.02 to 0.70%.
Ｎｂ：０．１０％以下
Ｎｂは、焼入れ性を向上させ、低い靭性の粒界フェライトやフェライトサイドプレートの形成を抑制する。そのような効果を得るためには、０．０１％以上を含有する必要があるが、０．１０％を超える含有は、溶接金属の靭性を低下させる。そのため、含有する場合には、溶接ワイヤのＮｂ含有量は０．１０％以下に限定することが好ましい。より好ましくは０．０２～０．０８％である。Nb: 0.10% or less Nb improves hardenability and suppresses the formation of grain boundary ferrite and ferrite side plates with low toughness. In order to obtain such an effect, it is necessary to contain 0.01% or more, but a content exceeding 0.10% reduces the toughness of the weld metal. Therefore, when it is contained, the Nb content of the welding wire is preferably limited to 0.10% or less. More preferably 0.02 to 0.08%.
Ｖ：０．１０％以下
Ｖは、微細な炭化物を析出させることで、溶接金属の強度向上に寄与する元素である。そのような効果を得るためには、０．０１％以上含有する必要がある、０．１０％を超える含有は、溶接金属の靭性を低下させる。そのため、含有する場合には、溶接ワイヤのＶ含有量は０．１０％以下に限定することが好ましい。より好ましくは０．０２～０．０８％である。V: 0.10% or less V is an element that contributes to improving the strength of the weld metal by precipitating fine carbides. In order to obtain such an effect, it is necessary to contain 0.01% or more, but a content exceeding 0.10% lowers the toughness of the weld metal. Therefore, when it is contained, the V content of the welding wire is preferably limited to 0.10% or less. More preferably 0.02 to 0.08%.
Ｃａ：０．００４％以下
Ｃａは、Ｓと結合しＣａＳを形成して、高温割れの抑制に寄与する元素である。このような効果を得るためには、０．００１％以上の含有を必要とする。一方、０．００４％を超える含有は粗大なＣａＳを形成し、破壊の発生起点となり、溶接金属の靭性低下を招く。そのため、含有する場合には、溶接ワイヤのＣａ含有量は０．００４％以下に限定することが好ましい。より好ましくは０．００２～０．００３％である。Ca: 0.004% or less Ca is an element that combines with S to form CaS and contributes to the suppression of hot cracking. In order to obtain such an effect, the content of 0.001% or more is required. On the other hand, if the content exceeds 0.004%, coarse CaS is formed, which becomes a starting point of fracture and causes a decrease in the toughness of the weld metal. Therefore, when it contains Ca, it is preferable to limit the Ca content of the welding wire to 0.004% or less. More preferably 0.002 to 0.003%.
ＲＥＭ：０．０８０％以下
ＲＥＭは、陰極での電子放出能を高める元素である。ＲＥＭを含有するワイヤでワイヤマイナスの正極性でアーク溶接した場合には、アークが安定し、スパッタを著しく低下させる効果がある。このような効果を得るためには、０．０１０％以上の含有を必要とする。一方、０．０８０％を超える添加は熱間延性を低下させ、ワイヤ製造性が低下する。そのため、含有する場合には、溶接ワイヤのＲＥＭ含有量は０．０８０％以下に限定することが好ましい。より好ましくは０．００２～０．０７０％である。REM: 0.080% or less REM is an element that enhances the electron emission capability of the cathode. When a wire containing REM is arc-welded with a wire negative positive polarity, the arc is stabilized and the spatter is significantly reduced. In order to obtain such an effect, the content of 0.010% or more is required. On the other hand, addition exceeding 0.080% lowers hot ductility and wire manufacturability. Therefore, when it is contained, the REM content of the welding wire is preferably limited to 0.080% or less. More preferably 0.002 to 0.070%.
Ｂ：０．００６０％以下
Ｂは、溶接金属中でオーステナイト粒界に偏析し、粒界エネルギーを低下させることにより、低い靭性の粒界フェライトやフェライトサイドプレートを抑制する効果がある。このような効果を得るためには、０．０００５％以上の含有を必要とする。一方、０．００６０％を超える含有では、ワイヤ素材（鋼塊）の鋳造時の割れを誘発し、歩留りを低下させる。そのため、含有する場合には、溶接ワイヤのＢ含有量は０．００６０％以下に限定することが好ましい。より好ましくは０．００１０～０．００５０％である。B: 0.0060% or less B segregates at the austenite grain boundaries in the weld metal and reduces the grain boundary energy, thereby suppressing grain boundary ferrite and ferrite side plates with low toughness. In order to obtain such an effect, the content of 0.0005% or more is required. On the other hand, if the content exceeds 0.0060%, cracks are induced during casting of the wire material (steel ingot), resulting in a decrease in yield. Therefore, when it is contained, the B content of the welding wire is preferably limited to 0.0060% or less. More preferably 0.0010 to 0.0050%.
上記した成分以外の残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物からなる。なお、ワイヤはソリッドワイヤおよびメタルコアードワイヤ、フラックスコアードワイヤのいずれでも適用できる。 The balance other than the above components consists of Fe and unavoidable impurities. Any of solid wire, metal cored wire, and flux cored wire can be applied to the wire.
本発明では、上記した鋼板組成の鋼板同士を突き合わせて、レーザー・アークハイブリッド溶接を行う。レーザー・アークハイブリッド溶接では、アーク溶接として、上記したワイヤ組成の溶接ワイヤを用い、炭酸ガス（混合比率α）とＡｒガス等の不活性ガスとの混合ガスをシールドガスとするガスメタルアーク溶接を用いる。なお、ガスメタルアーク溶接では、溶接トーチを溶接進行方向とは逆方向に対し２０～６０°傾けた下向き溶接とすることがレーザーとの干渉およびアーク安定性の観点から好ましい。 In the present invention, the steel sheets having the steel sheet composition described above are butted against each other and laser-arc hybrid welding is performed. In laser-arc hybrid welding, gas metal arc welding is performed by using a welding wire having the wire composition described above and using a mixed gas of carbon dioxide gas (mixing ratio α) and an inert gas such as Ar gas as a shield gas. use. In the gas metal arc welding, it is preferable from the viewpoint of interference with the laser and arc stability that the welding torch is tilted 20 to 60° from the opposite direction of the welding direction.
そして、本実施形態に係る溶接継手では、次式（１）で定義されるβが１．１以下を満足するように、鋼板のＡｌ含有量［Ａｌ］Ｂ、鋼板のＯ含有量［Ｏ］Ｂ、溶接ワイヤのＡｌ含有量［Ａｌ］ＷＩ、溶接ワイヤのＯ含有量［Ｏ］ＷＩ、および混合ガスにおける炭酸ガスの混合比率αを、調整して、レーザー・アークハイブリッド溶接を行う。
β＝（０．８×［Ａｌ］Ｂ＋０．２×（１－０．９×α）×［Ａｌ］ＷＩ）／（０．００５＋０．８×［Ｏ］Ｂ＋０．２×［Ｏ］ＷＩ＋０．０２×α）
・・・（１）
ここで、［Ａｌ］Ｂ：鋼板のＡｌ含有量（質量％）、［Ａｌ］ＷＩ：溶接ワイヤのＡｌ含有量（質量％）、［Ｏ］Ｂ：鋼板のＯ含有量（質量％）、［Ｏ］ＷＩ：溶接ワイヤのＯ含有量（質量％）、α：炭酸ガス混合比率（体積比率）である。In the welded joint according to the present embodiment, the Al content [Al] B of the steel plate and the O content [O] Laser-arc hybrid welding is performed by adjusting B , the Al content [Al] WI of the welding wire, the O content [O] WI of the welding wire, and the mixing ratio α of carbon dioxide gas in the mixed gas.
β = (0.8 × [Al] B + 0.2 × (1-0.9 × α) × [Al] WI ) / (0.005 + 0.8 × [O] B + 0.2 × [O] WI +0.02×α)
... (1)
Here, [Al] B : Al content of steel sheet (% by mass), [Al] WI : Al content of welding wire (% by mass), [O] B : O content of steel sheet (% by mass), [ O] WI : O content (mass %) of the welding wire, α: carbon dioxide gas mixture ratio (volume ratio).
式（１）で定義されるβが１．１を超えて大きくなると、溶接金属中のＡｌ含有量［Ａｌ］ＷＥと酸素含有量［Ｏ］ＷＥの比、［Ａｌ］ＷＥ／［Ｏ］ＷＥを１．１以下に調整できなくなり、溶接金属の低温靭性が低下する。そのため、βを１．１以下になるように鋼板のＡｌ、Ｏ含有量、溶接ワイヤのＡｌ、Ｏ含有量および混合ガスにおける炭酸ガスの混合比率αの組合せを調整して、レーザー・アークハイブリッド溶接を行うこととした。例えば、使用する鋼板を一定とすれば、βが１．１以下となるように、溶接ワイヤの各成分、炭酸ガスの混合比率αを選択してレーザー・アークハイブリッド溶接を行う。When β defined by formula (1) exceeds 1.1, the ratio of the Al content [Al] WE to the oxygen content [O] WE in the weld metal, [Al] WE /[O] WE can no longer be adjusted to 1.1 or less, and the low temperature toughness of the weld metal deteriorates. Therefore, the combination of the Al and O contents of the steel plate, the Al and O contents of the welding wire, and the mixing ratio α of carbon dioxide gas in the mixed gas is adjusted so that β is 1.1 or less, and laser-arc hybrid welding is performed. I decided to do For example, if the steel plate to be used is constant, laser-arc hybrid welding is performed by selecting each component of the welding wire and the mixing ratio α of carbon dioxide so that β is 1.1 or less.
なお、上記したレーザー・アークハイブリッド溶接により得られたレーザー・アークハイブリッド溶接継手では、溶接金属の中央部が、質量％で、Ｃ：０．０４～０．１５％、Ｓｉ：０．１０～０．６０％、Ｍｎ：０．８～２．０％、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎ：０．０１０％以下、Ｔｉ：０．００４～０．０４０％、Ａｌ：０．０２５％以下、Ｏ：０．００８～０．０４０％を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、かつ、Ａｌの含有量［Ａｌ］ＷＥとＯの含有量［Ｏ］ＷＥの比、［Ａｌ］ＷＥ／［Ｏ］ＷＥが、１．１以下を満足する溶接金属組成を有することが好ましい。
つぎに、溶接金属の組成の好適範囲の限定理由について説明する。In the laser-arc hybrid welded joint obtained by the above-described laser-arc hybrid welding, the central portion of the weld metal has, in mass%, C: 0.04 to 0.15%, Si: 0.10 to 0. .60%, Mn: 0.8-2.0%, P: 0.015% or less, S: 0.010% or less, N: 0.010% or less, Ti: 0.004-0.040%, Al: 0.025% or less, O: 0.008 to 0.040%, the balance being Fe and unavoidable impurities, and the Al content [Al] WE and the O content [O] WE It is preferable to have a weld metal composition in which the ratio [Al] WE /[O] WE satisfies 1.1 or less.
Next, the reasons for limiting the preferred range of the composition of the weld metal will be explained.
Ｃ：０．０４～０．１５％
Ｃは、溶接金属の強度を安価に向上する元素である。Ｃ含有量が０．０４未満であると上記の強度向上が十分にえられない。そのため、Ｃ含有量は、０．０４％以上とする。一方、Ｃ含有量が０．１５％を超えると、溶接金属が硬化するため、靭性が低下する。したがって、Ｃ含有量は０．０４～０．１５％とする。なお、Ｃ含有量は、好ましくは０．０５～０．１３％である。C: 0.04-0.15%
C is an element that inexpensively improves the strength of the weld metal. If the C content is less than 0.04, the strength cannot be sufficiently improved. Therefore, the C content should be 0.04% or more. On the other hand, when the C content exceeds 0.15%, the weld metal hardens, resulting in a decrease in toughness. Therefore, the C content should be 0.04 to 0.15%. Incidentally, the C content is preferably 0.05 to 0.13%.
Ｓｉ：０．１０～０．６０％
Ｓｉは、溶接金属の強度上昇に寄与する元素である。そのような強度上昇の効果を得るため、Ｓｉ含有量は０．１０％以上とする。一方、Ｓｉ含有量が０．６０％を超えると、溶接金属中でアシキュラーフェライトのラス間に硬質な第２相（島状マルテンサイト）を形成するため、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｓｉ含有量は０．１０～０．６０％とする。なお、Ｓｉ含有量は、好ましくは０．１５～０．５０％である。Si: 0.10-0.60%
Si is an element that contributes to increasing the strength of the weld metal. In order to obtain such an effect of increasing the strength, the Si content is set to 0.10% or more. On the other hand, if the Si content exceeds 0.60%, a hard second phase (island martensite) is formed between the laths of the acicular ferrite in the weld metal, which reduces the toughness of the weld metal. Therefore, the Si content should be 0.10 to 0.60%. Incidentally, the Si content is preferably 0.15 to 0.50%.
Ｍｎ：０．８～２．０％
Ｍｎは、溶接金属の強度向上に寄与する元素である。そのような強度向上の効果を得るため、Ｍｎ含有量は０．８％以上する。一方、Ｍｎ含有量が２．０％を超えると、溶接金属が硬化し、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｍｎ含有量は０．８～２．０％とする。なお、Ｍｎ含有量は、好ましくは１．０～１．８％である。Mn: 0.8-2.0%
Mn is an element that contributes to improving the strength of the weld metal. In order to obtain such strength improvement effect, the Mn content is set to 0.8% or more. On the other hand, if the Mn content exceeds 2.0%, the weld metal hardens and the toughness of the weld metal decreases. Therefore, the Mn content should be 0.8 to 2.0%. Incidentally, the Mn content is preferably 1.0 to 1.8%.
Ｐ：０．０１５％以下
Ｐは、溶接金属の凝固時に結晶粒界に偏析し、高温割れを誘発する元素である。そのような高温割れを抑制するため、Ｐ含有量は０．０１５％以下とする。Ｐ含有量は、好ましくは０．０１２％以下である。P: 0.015% or less P is an element that segregates at grain boundaries during solidification of the weld metal and induces hot cracking. In order to suppress such hot cracks, the P content is made 0.015% or less. The P content is preferably 0.012% or less.
Ｓ：０．０１０％以下
Ｓは、溶接金属の凝固時に結晶粒界に偏析し、高温割れを誘発する元素である。そのような高温割れを抑制するため、Ｓ含有量は０．０１０％以下とする。Ｓ含有量は、好ましくは０．００８％以下である。S: 0.010% or less S is an element that segregates at grain boundaries during solidification of the weld metal and induces hot cracking. In order to suppress such hot cracks, the S content is made 0.010% or less. The S content is preferably 0.008% or less.
Ｎ：０．０１０％以下
Ｎは、溶接金属の靭性を劣化させる。そのような靭性低下を抑制するため、Ｎ含有量は０．０１０％以下とする。Ｎ含有量は、好ましくは０．００８％以下である。N: 0.010% or less N deteriorates the toughness of the weld metal. In order to suppress such a decrease in toughness, the N content is made 0.010% or less. The N content is preferably 0.008% or less.
Ｔｉ：０．００４～０．０４０％
Ｔｉは、溶接金属中でＴｉ酸化物を形成し、アシキュラーフェライトの生成核となり、組織が微細化する。そのような組織の微細化効果を得るため、Ｔｉ含有量は０．００４％以上とする。一方、Ｔｉ含有量が０．０４０％を超えると、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｔｉ含有量は０．００４～０．０４０％とする。Ｔｉ含有量は、好ましくは、０．００６～０．０３０％である。Ti: 0.004-0.040%
Ti forms Ti oxides in the weld metal, which act as nuclei for the formation of acicular ferrite and refine the structure. In order to obtain such an effect of refining the structure, the Ti content is set to 0.004% or more. On the other hand, when the Ti content exceeds 0.040%, the toughness of the weld metal is lowered. Therefore, the Ti content should be 0.004 to 0.040%. The Ti content is preferably 0.006-0.030%.
Ａｌ：０．０２５％以下
Ａｌは、脱酸元素として作用し、酸化物を低減する。そのような脱酸効果を得るため、Ａｌ含有量は０．００４％以上とするのが好ましい。一方、Ａｌ含有量が０．０２５％を超えると、粗大なＡｌ２Ｏ３が増加し、靭性が低下する。したがって、Ａｌ含有量は０．０２５％以下とする。Ａｌ含有量は、より好ましくは０．００５～０．０２２％である。Al: 0.025% or less Al acts as a deoxidizing element to reduce oxides. In order to obtain such a deoxidizing effect, the Al content is preferably 0.004% or more. On the other hand, when the Al content exceeds 0.025%, coarse Al 2 O 3 increases and toughness decreases. Therefore, the Al content should be 0.025% or less. The Al content is more preferably 0.005-0.022%.
Ｏ：０．００８～０．０４０％
Ｏは、鋼板および溶接ワイヤ、シールドガス中から混入し、溶接金属中で酸化物を形成し、アシキュラーフェライトの核生成サイトとなるため、０．００８％以上の含有を必要とする。一方、Ｏ含有量が０．０４０％を超えると、粗大な酸化物を形成し、破壊の発生起点となることで靭性が低下する。そのため、Ｏ含有量は、０．００８～０．０４０％とする。Ｏ含有量は、より好ましくは０．０１０～０．０３５％である。O: 0.008 to 0.040%
O enters from the steel plate, welding wire, and shield gas, forms an oxide in the weld metal, and becomes a nucleation site for acicular ferrite, so the content must be 0.008% or more. On the other hand, when the O content exceeds 0.040%, coarse oxides are formed, which act as starting points for fracture, resulting in a decrease in toughness. Therefore, the O content should be 0.008 to 0.040%. The O content is more preferably 0.010-0.035%.
上記した成分が、溶接金属の基本成分であるが、本実施形態に係る溶接継手では、上記した基本の組成に加えて、さらに、質量％で、Ｃｕ：１．０％以下、Ｎｉ：２．０％以下、Ｃｒ：０．５０％以下、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｎｂ：０．１０％以下、Ｖ：０．１０％以下、Ｃａ：０．００４％以下、ＲＥＭ：０．０６０％以下、Ｂ：０．００４０％以下のうちから選ばれた１種または２種以上を含有することが好ましい。 The components described above are the basic components of the weld metal. In the welded joint according to the present embodiment, in addition to the basic composition described above, Cu: 1.0% or less and Ni: 2.0% by mass % are further added. 0% or less, Cr: 0.50% or less, Mo: 0.50% or less, Nb: 0.10% or less, V: 0.10% or less, Ca: 0.004% or less, REM: 0.060% It is preferable to contain one or more selected from B: 0.0040% or less.
Ｃｕ：１．０％以下
Ｃｕは、溶接金属の強度および耐食性が向上する元素である。その効果を得るため、０．１％以上とするのが好ましい。Ｃｕ含有量が１．０％を超えると、凝固時に高温割れを誘発する。したがって、Ｃｕ含有量は１．０％以下とする。Ｃｕ含有量は、より好ましくは０．２～０．８％である。Cu: 1.0% or less Cu is an element that improves the strength and corrosion resistance of the weld metal. In order to obtain the effect, it is preferable to make it 0.1% or more. If the Cu content exceeds 1.0%, hot cracking is induced during solidification. Therefore, the Cu content is set to 1.0% or less. The Cu content is more preferably 0.2-0.8%.
Ｎｉ：２．０％以下
Ｎｉは、溶接金属の靭性が低下することなく、強度が向上する元素である。その強度向上の効果を得るため、Ｎｉ含有量は０．１％以上とするのが好ましい。Ｎｉ含有量が２．０％を超えると、製造コストの高騰を招く。したがって、Ｎｉ含有量は２．０％以下とする。Ｎｉ含有量は、より好ましくは０．２～１．８％である。Ni: 2.0% or less Ni is an element that improves the strength of the weld metal without lowering the toughness of the weld metal. In order to obtain the effect of improving the strength, the Ni content is preferably 0.1% or more. If the Ni content exceeds 2.0%, the manufacturing cost will increase. Therefore, the Ni content should be 2.0% or less. The Ni content is more preferably 0.2-1.8%.
Ｃｒ：０．５０％以下
Ｃｒは、溶接金属の強度が向上する元素である。その強度向上の効果を得るため、Ｃｒ含有量は、０．０１％以上とするのが好ましい。Ｃｒ含有量が０．５０％を超えると、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｃｒ含有量は０．５０％以下とする。Ｃｒ含有量は、より好ましくは０．０２～０．４５％である。Cr: 0.50% or less Cr is an element that improves the strength of the weld metal. In order to obtain the effect of improving the strength, the Cr content is preferably 0.01% or more. If the Cr content exceeds 0.50%, the toughness of the weld metal is lowered. Therefore, the Cr content should be 0.50% or less. The Cr content is more preferably 0.02-0.45%.
Ｍｏ：０．５０％以下
Ｍｏは、溶接金属の強度が向上し、また、靭性低下の要因となる粒界フェライトやフェライトサイドプレートの形成を抑制する。その効果を得るため、Ｍｏ含有量は０．０１％以上とするのが好ましい。Ｍｏ含有量が、０．５０％を超えると、溶接金属が硬化し、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｍｏ含有量は０．５０％以下とする。Ｍｏ含有量は、より好ましくは０．０１～０．４５％である。Mo: 0.50% or less Mo improves the strength of the weld metal and suppresses the formation of intergranular ferrite and ferrite side plates that cause a decrease in toughness. In order to obtain the effect, the Mo content is preferably 0.01% or more. If the Mo content exceeds 0.50%, the weld metal hardens and the toughness of the weld metal decreases. Therefore, the Mo content should be 0.50% or less. Mo content is more preferably 0.01 to 0.45%.
Ｎｂ：０．１０％以下
Ｎｂは、焼入れ性を向上させ、靭性低下の要因となる粒界フェライトやフェライトサイドプレートの形成を抑制する。そのような効果を得るため、Ｎｂ含有量は、０．０１％以上とするのが好ましい。Ｎｂ含有量が、０．１０％を超えると、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｎｂ含有量は０．１０％以下とする。Ｎｂ含有量は、より好ましくは０．０２～０．０８％である。Nb: 0.10% or less Nb improves hardenability and suppresses the formation of grain boundary ferrite and ferrite side plates, which cause a decrease in toughness. In order to obtain such effects, the Nb content is preferably 0.01% or more. If the Nb content exceeds 0.10%, the toughness of the weld metal is lowered. Therefore, the Nb content should be 0.10% or less. The Nb content is more preferably 0.02-0.08%.
Ｖ：０．１０％以下
Ｖは、微細な炭化物を析出させることで、溶接金属の強度が向上する。その強度向上の効果を得るため、Ｖ含有量は、０．０１％以上とするのが好ましい。Ｖ含有量が０．１０％を超えると、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｖ含有量は０．１０％以下とする。Ｖ含有量は、より好ましくは０．０２～０．０８％である。V: 0.10% or less V improves the strength of the weld metal by precipitating fine carbides. In order to obtain the effect of improving the strength, the V content is preferably 0.01% or more. If the V content exceeds 0.10%, the toughness of the weld metal is lowered. Therefore, the V content should be 0.10% or less. The V content is more preferably 0.02-0.08%.
Ｃａ：０．００４％以下
Ｃａは、Ｓと結合しＣａＳを形成して、高温割れを抑制する。このような効果を得るため、Ｃａ含有量は、０．００１％以上とすることが好ましい。一方、Ｃａ含有量が０．００４％を超えると、粗大なＣａＳを形成し、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｃａ含有量は０．００４％以下とする。Ｃａ含有量は、より好ましくは０．００２～０．００３％である。Ca: 0.004% or less Ca combines with S to form CaS to suppress hot cracking. In order to obtain such effects, the Ca content is preferably 0.001% or more. On the other hand, when the Ca content exceeds 0.004%, coarse CaS is formed and the toughness of the weld metal is lowered. Therefore, the Ca content should be 0.004% or less. The Ca content is more preferably 0.002-0.003%.
ＲＥＭ：０．０６０％以下
ＲＥＭは、Ｓと結合し、硫化物を形成し、ミクロ組織を微細化する。この組織の微細化の効果を得るため、ＲＥＭ含有量は０．００１％以上とするのが好ましい。一方、ＲＥＭ含有量が０．０６０％を超えると、割れの発生要因となる。したがって、ＲＥＭ含有量は０．０６０％以下とする。ＲＥＭ含有量は、より好ましくは０．００２～０．０５０％である。REM: 0.060% or less REM combines with S to form sulfide and refine the microstructure. In order to obtain the effect of refining the structure, the REM content is preferably 0.001% or more. On the other hand, if the REM content exceeds 0.060%, it becomes a cause of cracking. Therefore, the REM content should be 0.060% or less. The REM content is more preferably 0.002-0.050%.
Ｂ：０．００４０％以下
Ｂは、溶接金属中でオーステナイト粒界に偏析し、低い靭性の粒界フェライトやフェライトサイドプレートの生成を抑制し、焼入れ性が向上する。この効果を得るため、Ｂ含有量は、０．０００５％以上とするのが好ましい。一方、Ｂ含有量が０．００４０％を超えると、割れを誘発する。したがって、Ｂ含有量は０．００４０％以下とする。より好ましくは０．０００８～０．００２６％である。B: 0.0040% or less B segregates at the austenite grain boundaries in the weld metal, suppresses the formation of low-toughness grain boundary ferrite and ferrite side plates, and improves hardenability. In order to obtain this effect, the B content is preferably 0.0005% or more. On the other hand, when the B content exceeds 0.0040%, cracking is induced. Therefore, the B content should be 0.0040% or less. More preferably 0.0008 to 0.0026%.
レーザー・アークハイブリッド溶接継手における溶接金属組成は、主としてアーク溶接で使用する溶接ワイヤの組成と、さらに使用する鋼板からの希釈によって決定され、Ｔｉを含み、［Ａｌ］ＷＥ／［Ｏ］ＷＥが１．１以下を満足することを特徴としている。これにより、溶接金属の組織をアシキュラーフェライト組織とすることができ、溶接金属の靭性が向上する。［Ａｌ］ＷＥ／［Ｏ］ＷＥが１．１を超えると、溶接金属中のＯが全てＡｌと結合するため、Ｔｉを含有していても、ＴｉがＯと結合することができず、溶接金属組織をアシキュラーフェライト組織とすることができなくなり、溶接金属の靭性が低下する。The weld metal composition in laser-arc hybrid welded joints is determined mainly by the composition of the welding wire used in arc welding and further by the dilution from the steel plate used, contains Ti, and [Al] WE / [O] WE is 1 .1 or less is satisfied. Thereby, the structure of the weld metal can be an acicular ferrite structure, and the toughness of the weld metal is improved. When [Al] WE /[O] WE exceeds 1.1, all of the O in the weld metal bonds with Al. The metal structure cannot be made into an acicular ferrite structure, and the toughness of the weld metal is lowered.
以下、実施例に基づき、さらに本発明の一実施形態について説明する。 An embodiment of the present invention will be further described below based on examples.
表１に示す組成の溶湯をアーク溶解炉で溶製し、鋳型に注湯し鋼塊としたのち、該鋼塊に熱間圧延を施して、板厚１４ｍｍの鋼板とした。また、表２に示す組成の溶湯をアーク溶解炉で溶製し、鋳型に注湯し鋼塊としたのち、該鋼塊に熱間圧延を施して、線材（５．５ｍｍφ）とし、さらに冷間伸線と焼鈍とを施して、１．２ｍｍφの溶接ワイヤ（ソリッドワイヤ）とした。 Molten metals having the compositions shown in Table 1 were melted in an arc melting furnace and poured into a mold to form steel ingots. Further, the molten metal having the composition shown in Table 2 was melted in an arc melting furnace and poured into a mold to form a steel ingot. The wire was drawn and annealed to obtain a welding wire (solid wire) with a diameter of 1.2 mm.
得られた各鋼板から、試験板各２枚を用意した。２枚の試験板の横端面同士を突き合わせて、Ｉ開先（ルートギャップ：０ｍｍ）を形成し、レーザー・アークハイブリッド溶接を施して、レーザー・アークハイブリッド溶接継手を作製した。なお、突き合わせる試験板横端面には切削加工を施した。 Two test plates were prepared from each steel plate obtained. The lateral end surfaces of two test plates were butted against each other to form an I groove (root gap: 0 mm), and laser-arc hybrid welding was applied to prepare a laser-arc hybrid welded joint. The lateral end surfaces of the test plates to be butted against each other were machined.
なお、用いたレーザー・アークハイブリッド溶接は、図１に示すように、下向き姿勢で、アーク電極（アークトーチ）に対して溶接進行方向の後方にレーザーヘッドを配置してレーザービームを照射する、いわゆる先行：アーク溶接、後行：レーザー溶接とする、レーザー・アークハイブリッド溶接とした。 In the laser-arc hybrid welding used, as shown in FIG. 1, the laser head is placed behind the arc electrode (arc torch) in the welding progress direction, and the laser beam is irradiated. Leading: arc welding, trailing: laser welding, and laser-arc hybrid welding.
アーク溶接（ガスメタルアーク溶接）の溶接条件は、下向き姿勢で、ワイヤ突き出し長さ：１５ｍｍ、電流：３００Ａ、電圧：３２Ｖ、溶接速度：１．０ｍ／ｍｉｎの条件とし、シールドガスを、表３に示す混合比率α（体積比率）の炭酸ガスと残部がアルゴンＡｒ（不活性ガス）からなる混合ガスとした。また、アーク溶接では、溶接ワイヤをＲＥＭ含有ワイヤ（溶接ワイヤＮｏ．ｍ）とした場合には、ワイヤマイナスの正極性とし、それ以外の溶接ワイヤを使用した場合には、ワイヤプラスの逆極性とした。 The welding conditions for arc welding (gas metal arc welding) are as follows: downward position, wire protrusion length: 15 mm, current: 300 A, voltage: 32 V, welding speed: 1.0 m / min. A mixed gas composed of carbon dioxide gas with a mixing ratio α (volume ratio) shown in Fig. 2 and the balance of argon Ar (inert gas) was used. In arc welding, when the welding wire is a REM-containing wire (welding wire No. m), the positive polarity of the wire minus is used, and when other welding wires are used, the opposite polarity of the wire plus is used. bottom.
また、レーザー溶接（ファイバーレーザー溶接）は、レーザー出力：１０ｋＷ、溶接速度１．０ｍ／ｍｉｎの条件とした。なお、レーザービームの焦点を、アーク電極中心点から３ｍｍ後方の位置とした。
Laser welding (fiber laser welding) was performed under the conditions of a laser output of 10 kW and a welding speed of 1.0 m/min. The focal point of the laser beam was set at a
レーザー・アークハイブリッド溶接における鋼板、溶接ワイヤおよび混合ガスにおける炭酸ガスの混合比率αとの組合せを、表３に示す。なお、表３には、式（１）で定義されるβの値を併記した。 Table 3 shows combinations of the steel plate, the welding wire, and the mixture ratio α of the carbon dioxide gas in the mixed gas in the laser-arc hybrid welding. Note that Table 3 also shows the values of β defined by the formula (1).
得られた各溶接継手について、溶接金属の幅中央で板厚中央のφ１ｍｍの範囲から切粉を採取し、湿式分析による元素分析を行った。得られた結果を溶接金属組成として表４に示す。 For each of the obtained welded joints, chips were collected from a range of φ1 mm at the center of the plate thickness at the center of the width of the weld metal, and elemental analysis was performed by wet analysis. The obtained results are shown in Table 4 as weld metal compositions.
また、溶接継手の板厚中央位置で、溶接金属中央部とボンド部からシャルピー衝撃試験片（Ｖノッチ）を採取し、試験温度：－６０℃で、シャルピー衝撃試験を実施し、吸収エネルギーｖＥ－６０（Ｊ）を求めた。なお、き裂が母材側に逸れる現象ＦＰＤ（Ｆｒａｃｔｕｒｅ Ｐａｔｈ Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）を回避するため、使用するＶノッチシャルピー衝撃試験片は、図２に示すサイドグルーブ付き試験片とした。得られた結果を表４に併記して示す。In addition, a Charpy impact test piece (V notch) was collected from the center of the weld metal and the bond part at the center of the plate thickness of the welded joint, and the test temperature was -60 ° C., the Charpy impact test was performed, and the absorbed energy vE - 60 (J) was obtained. In order to avoid FPD (Fracture Path Deviation), a phenomenon in which a crack deviates to the base material side, the V-notch Charpy impact test piece used was a test piece with side grooves shown in FIG. The obtained results are also shown in Table 4.
本発明例の溶接金属部は、アシキュラーフェライト組織を有していた。
本発明例はいずれも、溶接金属およびボンド部で試験温度：－６０℃におけるシャルピー衝撃試験の吸収エネルギーｖＥ－６０が２７Ｊ以上であり、低温靭性に優れた溶接継手である、といえる。The weld metal portion of the inventive example had an acicular ferrite structure.
All of the present invention examples have an absorbed energy vE- 60 of 27 J or more in a Charpy impact test at a test temperature of -60°C at the weld metal and the bond portion, and can be said to be a welded joint having excellent low-temperature toughness.
一方、本発明の範囲を外れる比較例では、溶接金属および/またはボンド部の吸収エネルギーｖＥ－６０が２７Ｊ未満で、溶接金属の低温靭性が低下し、目的とする低温靭性に優れた溶接継手が得られていない。On the other hand, in comparative examples outside the scope of the present invention, the absorbed energy vE -60 of the weld metal and/or the bond portion was less than 27 J, the low temperature toughness of the weld metal decreased, and the desired welded joint excellent in low temperature toughness was obtained. not obtained.
Ｓ：被溶接材（鋼板）
１：アークトーチ
２：溶接ワイヤ
３：レーザービーム
４：溶接方向S: Material to be welded (steel plate)
1: arc torch 2: welding wire 3: laser beam 4: welding direction
Claims (7)
Ｃ：０．０４～０．１５％、Ｓｉ：０．０４～０．６０％、Ｍｎ：０．５～２．０％、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎ：０．００６％以下を含み、さらに、Ａｌ：０．０２５％以下、Ｔｉ：０．００５～０．０３０％、Ｏ（酸素）：０．００８％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼板組成を有する鋼板とし、
前記ガスメタルアーク溶接で使用する溶接ワイヤを、質量％で、
Ｃ：０．０３～０．１２％、Ｓｉ：０．３０～１．００％、Ｍｎ：１．２～２．５％、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎ：０．０１２％以下を含み、さらに、Ａｌ：０．０８０％以下、Ｔｉ：０．０２０～０．３００％、Ｏ：０．０１５％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなるワイヤ組成を有する溶接ワイヤとし、
下記式（１）で定義されるβが１．１以下を満足するように、前記レーザー・アークハイブリッド溶接を行なうことを特徴とするレーザー・アークハイブリッド溶接継手の製造方法。
記
β＝（０．８×［Ａｌ］Ｂ＋０．２×（１－０．９×α）×［Ａｌ］ＷＩ）／（０．００５＋０．８×［Ｏ］Ｂ＋０．２×［Ｏ］ＷＩ＋０．０２×α）・・・（１）
ここで、［Ａｌ］Ｂ：鋼板のＡｌ含有量（質量％）、［Ａｌ］ＷＩ：溶接ワイヤのＡｌ含有量（質量％）、［Ｏ］Ｂ：鋼板のＯ含有量（質量％）、［Ｏ］ＷＩ：溶接ワイヤのＯ含有量（質量％）、α：炭酸ガス混合比率（体積比率）である。 In producing a welded joint by performing laser-arc hybrid welding, which is a combination of laser welding and arc welding, on a steel plate, the arc welding is made of carbon dioxide gas with a mixing ratio α (volume ratio) and the balance of an inert gas. Gas metal arc welding is performed using a mixed gas as a shield gas, and the steel plate is
C: 0.04-0.15%, Si: 0.04-0.60%, Mn: 0.5-2.0%, P: 0.015% or less, S: 0.010% or less, N : 0.006% or less, and further contains Al: 0.025% or less, Ti: 0.005 to 0.030%, O (oxygen): 0.008% or less, and the balance is Fe and unavoidable impurities A steel sheet having a steel sheet composition consisting of
The welding wire used in the gas metal arc welding, in mass%,
C: 0.03 to 0.12%, Si: 0.30 to 1.00%, Mn: 1.2 to 2.5%, P: 0.015% or less, S: 0.010% or less, N : 0.012% or less, further containing Al: 0.080% or less, Ti: 0.020 to 0.300%, O: 0.015% or less, and the balance consisting of Fe and unavoidable impurities A welding wire having a composition of
A method for manufacturing a laser-arc hybrid welded joint, wherein the laser-arc hybrid welding is performed so that β defined by the following formula (1) satisfies 1.1 or less.
Note β = (0.8 × [Al] B + 0.2 × (1-0.9 × α) × [Al] WI ) / (0.005 + 0.8 × [O] B + 0.2 × [O] WI +0.02×α) (1)
Here, [Al] B : Al content of steel sheet (% by mass), [Al] WI : Al content of welding wire (% by mass), [O] B : O content of steel sheet (% by mass), [ O] WI : O content (mass %) of the welding wire, α: carbon dioxide gas mixture ratio (volume ratio).
質量％で、Ｃ：０．０４～０．１５％、Ｓｉ：０．１０～０．６０％、Ｍｎ：０．８～２．０％、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎ：０．０１０％以下、Ｔｉ：０．００４～０．０４０％、Ａｌ：０．０２５％以下、Ｏ：０．００８～０．０４０％を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、かつ、前記Ａｌの含有量［Ａｌ］ＷＥと前記Ｏの含有量［Ｏ］ＷＥの比、［Ａｌ］ＷＥ／［Ｏ］ＷＥが、１．１以下を満足する溶接金属組成を有することを特徴とする請求項１または２に記載のレーザー・アークハイブリッド溶接継手の製造方法。 The central portion of the weld metal of the laser-arc hybrid welded joint is
% by mass, C: 0.04 to 0.15%, Si: 0.10 to 0.60%, Mn: 0.8 to 2.0%, P: 0.015% or less, S: 0.010 % or less, N: 0.010% or less, Ti: 0.004 to 0.040%, Al: 0.025% or less, O: 0.008 to 0.040%, the balance from Fe and unavoidable impurities and the ratio of the Al content [Al] WE to the O content [O] WE , [Al] WE /[O] WE , has a weld metal composition that satisfies 1.1 or less 3. The method for manufacturing a laser-arc hybrid welded joint according to claim 1 or 2 .
質量％で、Ｃ：０．０４～０．１５％、Ｓｉ：０．１０～０．６０％、Ｍｎ：０．８～２．０％、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎ：０．０１０％以下、Ｔｉ：０．００４～０．０４０％、Ａｌ：０．０２５％以下、Ｏ：０．００８～０．０４０％を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、かつ、前記Ａｌの含有量［Ａｌ］% by mass, C: 0.04 to 0.15%, Si: 0.10 to 0.60%, Mn: 0.8 to 2.0%, P: 0.015% or less, S: 0.010 % or less, N: 0.010% or less, Ti: 0.004 to 0.040%, Al: 0.025% or less, O: 0.008 to 0.040%, the balance from Fe and unavoidable impurities and the Al content [Al] ＷＥWE と前記Ｏの含有量［Ｏ］and the content of O [O] ＷＥWE の比、［Ａｌ］ratio, [Al] ＷＥWE ／［Ｏ］/[O] ＷＥWE が、１．１以下を満足する溶接金属組成を有することを特徴とする請求項３に記載のレーザー・アークハイブリッド溶接継手の製造方法。4. The method for producing a laser-arc hybrid welded joint according to claim 3, wherein the weld metal composition satisfies 1.1 or less.
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