JPH0122078B2 - - Google Patents

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JPH0122078B2
JPH0122078B2 JP58065883A JP6588383A JPH0122078B2 JP H0122078 B2 JPH0122078 B2 JP H0122078B2 JP 58065883 A JP58065883 A JP 58065883A JP 6588383 A JP6588383 A JP 6588383A JP H0122078 B2 JPH0122078 B2 JP H0122078B2
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JP
Japan
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low
alloy steel
flux
welding
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JP58065883A
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Naoki Okuda
Minoru Yamada
Shigeaki Yamamoto
Yoshio Ootani
Kazuo Tanaka
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00Details of colour television systems
    • H04N9/79Processing of colour television signals in connection with recording
    • H04N9/80Transformation of the television signal for recording, e.g. modulation, frequency changing; Inverse transformation for playback
    • H04N9/82Transformation of the television signal for recording, e.g. modulation, frequency changing; Inverse transformation for playback the individual colour picture signal components being recorded simultaneously only
    • H04N9/83Transformation of the television signal for recording, e.g. modulation, frequency changing; Inverse transformation for playback the individual colour picture signal components being recorded simultaneously only the recorded chrominance signal occupying a frequency band under the frequency band of the recorded brightness signal
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/3601Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with inorganic compounds as principal constituents
    • B23K35/3602Carbonates, basic oxides or hydroxides
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  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、脆化感受性、割れ感受性が低く且つ
低温靭性の優れた溶接金属を得ることのできる
Cr−Mo系低合金鋼の潜弧溶接方法に関するもの
である。 Cr−Mo系低合金鋼、例えば1Cr−1/2Mo鋼、
1・1/4Cr−1/2Mo鋼、2・1/4Cr−1Mo鋼、3Cr
−1Mo鋼等は、耐熱性の良好な工業用材料とし
て高温高圧ボイラ用、石油工業用、合成化学工業
用、高温高圧水素取扱設備用等の分野で賞用され
ている。即ち上記の様なCr−Mo系低合金鋼は高
温強度や高温クリープ特性の改善を目的として開
発された材料であり、溶接設計においても溶接金
属の高温強度改善に主眼を置いて研究が行なわれ
てきた。しかし近年Cr−Mo系低合金鋼の適用分
野が拡大されるにつれて、高温強度に止まらず他
の物性についても更にすぐれたものが要求される
様になつてきた。かかる要求特性の一つは、寒冷
地での使用頻度増大に伴なう低温靭性であり、他
の要求特性は、反応容器等として10〜20年もの長
期使用を考慮した脆化感受性である。またCr−
Mo形低合金鋼は一般に厚板が多く、溶接金属の
強度も高いので割れ感受性が高い、したがつて耐
割れ性の良好な溶接材料の要求も多くなつてい
る。 本発明者等はこうした事情に鑑み、Cr−Mo系
低合金鋼の溶着金属の耐割れ性、低温切欠靭性及
び脆化感受性を改善すべく研究を進めてきた。そ
の結果、溶接法として潜弧溶接法を採用し、散布
フラツクスの含有成分を特定すると共にこれと組
合せて用いるCr−Mo系低合金鋼ワイヤの窒素含
有率を特定することによつて後述する技術的効果
を引出し、上記の目的が見事に達成されることを
知つた。本発明はかかる知見を基にして成された
ものであつて、その構成とは、 CO2発生源:CO2換算で4〜12重量% CaO:10〜20重量% MgO:20〜40重量% Al2O3:12〜30重量% CaF2:8〜20重量% SiO2:4〜17重量% を主成分として含有するフラツクス原料を、
SiO2とアルカリ酸化物のモル比:1.8〜2.2、
Na2O/(Na2O+K2O)のモル比:0.55〜0.85、
Li2O/(Na2O+K2O+Li2O)のモル比:0.10〜
0.30であるLi2O系水ガラスを用いて造粒・焼結し
てなるフラツクスを使用すると共に、窒素含有率
が0.012〜0.040重量%であるCr−Mo系低合金鋼
ワイヤを用いて潜弧溶接するところに要旨が存在
する。 本発明ではCr−Mo系低合金鋼ワイヤを素材と
する共金溶接を主体とすることによつて溶接対象
鋼固有の優れた高温特性を保持し、且つ該ワイヤ
を構成するCr−Mo系低合金鋼中に適量の窒素を
含有させ、溶接金属中において該窒素原子を合金
成分であるCrと反応させることによる微細な
CrNの析出効果ならびに窒素原子の固溶効果によ
つて該フラツクスの組合せによる溶接金属の低温
切欠靭性を改善するとともに焼戻し脆性を緩和し
て脆化感受性を低く押えたものであり、適用対象
はCr−Mo系低合金鋼に限られる。尚耐割れ性の
改善については後述する。しかして〔Cr〕を実
質的に含まない鋼材、例えば0.5Mo鋼では、元々
使用温度が低く焼戻し脆化の問題が殆んど発生し
ないことに加えて、CrNよりなる微細析出物が生
成しないので、本発明の特徴は生かせない。一方
〔Cr〕含有率の高いCr−Mo系高合金鋼では元々
焼戻し脆性が極めて低く実用上も焼戻し脆化が問
題とならないので、本発明を適用するまでもな
い。 又本発明における今一つの特徴は、溶接金属の
耐割れ性を改善したところにあるが、この特徴は
主として散布フラツクスの成分特性によつて達成
される。即ちCr−Mo系低合金鋼は厚板として使
用されることが多く、溶接金属も高強度で割れ感
受性が高い。そして低温割れの主原因には溶接金
属の拡散性水素が挙げられており、該水素の混入
原因として最も大きいのは、フラツクスに含まれ
る水素化合物の熱分解によつて生じる水素である
とされている。この様な水素化合物としては製造
当初から含まれる結晶水や炭化水素含有化合物の
他に、保管時の吸着水分があり、これら水素源の
低減対策についても種々研究が進められている。
特に焼結型フラツクスでは粘結剤として水ガラス
を使用しており、水分含有率が高いので、炭酸塩
等の添加による低水素化対策が講じられている
が、高強度のCr−Mo系低合金鋼用としては依然
として不十分である。又吸湿水分の低減対策とし
て難吸湿性の水ガラス〔例えば珪酸カリウム水溶
液、或はSiO2とアルカリ酸化物とのモル比及び
K2O/(Na2O+K2O)のモル比を考慮した珪酸
アルカリ水溶液等〕を使用したフラツクスも提案
されているが、この種のフラツクスも実用化の域
には達していない。しかしながら、以下に詳述す
る如くフラツクスの成分組成を特定すると共に、
特定の組成のLi2O系水素ガラスを使用すれば、
良好な溶接作業性の下で耐割れ性やX線性能の優
れた溶接部を得ることができると共に、該ワイヤ
との組合せにより溶接金属の低温切欠靭性ならび
に焼戻し脆性を大幅に改善することができる。 以下本発明においてワイヤ、フラツクス及びガ
ラスの成分組成を特定した理由を具体的に説明す
る。 まず本発明で使用するワイヤはCr−Mo系低合
金鋼に分類されるものであれば、窒素含有率を除
いて他の成分組成は格別制限されない。しかし本
発明の特徴を最も効果的に達成する上では、以下
に示す様な成分組成のCr−Mo系低合金鋼ワイヤ
を使用することが望まれる。以下その構成元素及
び好ましい含有率範囲を説明する。 〔C〕:0.09〜0.20%(重量%:以下同じ) 〔C〕は溶接金属の強化元素として極めて重要
な成分であり、0.09%未満では強度不足の傾向が
現われると共に、溶接金属中の〔O〕量も多くな
つて靭性も不十分となる。しかし0.20%を越える
と、強度が高くなりすぎる為に溶接金属の割れ感
受性が高まる傾向がある。 〔Mn〕:0.5〜1.3% 0.5%未満では溶接金属中の〔O〕量が多くな
ると共に強度及び靭性が低下する傾向があり、一
方1.3%を越えると焼戻し脆化感受性が増大する。 〔Si〕:0.20%以下 〔Si〕は焼戻し脆化感受性を阻害する元素であ
り、0.20%以下に抑えることが望まれる。 〔Cr〕:0.5〜4.0% 0.5%未満であると高温強度が不十分になると
共に、耐酸化性や耐食性が乏しくなる。しかも本
発明では、特定量の〔N〕を積極的に含有させて
CrNの微細析出物を生成させ焼戻し脆性を緩和す
るという技術的効果を特徴の一つとするが、こう
した効果を有効に発揮させるうえでも〔Cr〕量
は0.5%以上とすべきである。但し〔Cr〕量が4.0
%超の成分系では本発明の主眼である低温切欠靭
性や焼戻し脆性が実用上問題とならないので本発
明より除外した。 〔Mo〕:0.4〜2.0% 〔Mo〕が0.4%未満では、〔Mo〕に対して期待
される高温強度が有効に発揮され難く、一方2.0
%を越えると靭性が悪化すると共に焼戻し脆化感
受性が高まつてくる傾向がみられる。 〔N〕0.012〜0.040% 〔N〕は本発明における最も特徴的な積極的含
有元素であり、前述の如く〔Cr〕と反応して
CrNの微細析出物を生成するとともに固溶するこ
とにより焼戻し脆性を緩和する。こうした効果を
有効に発揮させる為には溶接ワイヤ中に0.012%
以上含有させなければならないが、多すぎると溶
接作業性が悪くなるので0.040%以下に抑えるべ
きである。 この他Cr−Mo系低合金鋼中に混入する不純元
素として〔P〕、〔Sb〕、〔Sn〕、〔As〕等が挙げら
れるが、これらは高温下での長期使用により旧オ
ーステナイト粒界に拡散して偏析し、焼戻し脆性
を高める原因の一つとなるので、何れも0.01%以
下にすることが望まれる。 次にフラツクス成分の限定理由を詳述する。 CO2発生源:CO2換算で4〜12% 炭酸塩や修酸塩等として配合され、溶接熱によ
る分解によつて生成するCO2は溶接棒近傍の雰囲
気中の水素分圧を下げて溶接金属の低水素化に寄
与する。こうした効果を有効に発揮させる為には
CO2換算で4%以上含有させなければならない
が、多すぎると低入熱の溶接条件下でビード表面
にポツクマーク等の溶接欠陥が発生し易くなるの
で、12%以下に抑えるべきである。 CaO:10〜20% CaOは塩基性成分であつて溶接金属の靭性を高
める作用があり、10%以上含有させなければなら
ない。しかし20%を越えるとビード形状やスラグ
の剥離性が悪化するのでこれ以下に抑えるべきで
ある。 MgO:20〜40% 生成フラグの塩基度を高めると共にフラグの流
動性及び剥離性を改善する作用があり、20%未満
ではこれらの作用が有効に発揮されない。一方40
%を越えるとスラグの剥離性がかえつて悪化す
る。 Al2O3:12〜30% 高温安定性の優れた酸化物であり且つアークの
集中性を高める作用がある。また生成スラグを緻
密にすると共にCaF2の共存下で適当な粘性のス
ラグを生成し、ビード外観を良好にする。12%未
満では前記の諸効果、殊にアーク集中性が不十分
となり、溶込み不良、スラグの巻込み、融合不良
等が現われ、一方30%を越えるとビード外観及び
アーク安定性がかえつて低下傾向を示す様にな
る。 CaF2:8〜20% 溶接金属の製練反応を促進すると共に、溶接金
属中の酸素量を低減して耐気孔性を高める作用が
ある。更に融点の高いMgO、CaO、Al2O3を多量
含有する本発明のフラツクスにおいては、生成ス
ラグの融点を調整するという重要な作用があり、
8%未満ではこれらの効果が有効に発揮されな
い。しかし20%を越えるとアーク安定性が悪化す
ると共に、スラグの流動性が高くなりすぎてビー
ドの波形が乱れ、且つポツクマーク等が発生し易
くなる。 SiO2:4〜17% 溶接性の優れたスラグを与えビード外観及びビ
ード形状を整える作用があるが、反面スラグの塩
基度を下げ溶接金属の靭性と延性を低下させて耐
割れ性を阻害する。従つてその含有率は低めに抑
えるべきであり、上記の様な悪影響が実質上表わ
れない17%を上限と定めた。但しSiO2量が4%
未満ではスラグの塩基度が高くなりすぎてスラグ
の流動性が悪くなる。 本発明で使用するフラツクスは、上記の原料を
適正量ずつ配合し粘結剤と共に混練し焼結するこ
とによつて製造するが、使用する粘結剤としては
難吸湿性のLi2O系水ガラスを選択する必要があ
り、それにより吸湿水分に起因する拡散性水素の
増大を防止し、溶接金属の耐割れ性を高めること
ができる。尚本発明においてLi2O系水ガラスと
は、アルカリ酸化物としてLi2Oを含有する水ガ
ラスであり、特にSiO2とアルカリ酸化物のモル
比が1.8〜2.2、Na2O/(Na2O+K2O)のモル比
が0.55〜0.85、Li2O/(Na2O+K2O+Li2O)の
モル比が0.10〜0.30であるLiO2系水ガラスであ
る。ちなみに第2表は、第1表に示す配合組成の
フラツクス原料に組成の異なる水ガラスを適量配
合し、造粒後520℃で焼成して得た焼結型フラツ
クスについて、温度30℃、相対湿度80%の雰囲気
中に24時間放置したときの吸湿水分量を示したも
のである。
【表】
〔溶接条件〕
母材:Cr−Mo系低合金鋼、厚さ25mm 開先形状:開先幅26mm、開先角度10度 電極配置:2電極、極間距離25mm、ワイヤ突出
長さ30mm 電源及び結線法:AC−AC、V結線 溶接電流及び溶接電圧: 先行極:550A×31V 後行極:550A×34V 溶接速度:47cm/分 予熱パス間温度:150℃ 溶接入熱:45.6KJ/cm 積層法:21パス/1層
【表】
【表】
【表】
【表】 第5表の実験結果からも明らかな様に、引張り
強さや伸びについては実施例と比較例の間に殆ん
ど差は認められず、何れも良好な値を示してい
る。しかしながらシヤルピー衝撃値については両
者の間で顕著な差がみられる。即ち比較例では後
熱処理を終えたままの段階(SR)ですでにシヤ
ルピー衝撃値が低かつたり又SRの段階で高い値
を示しても焼戻し脆化熱処理(SC)を行なうこ
とによつて脆化が著しく進行し、その後のシヤル
ピー衝撃値は極めて低レベルとなつている。これ
に対し実施例では、SRの段階でも又そのうえに
SC処理を加えた後でも、極めて高い衝撃値を示
している。しかも実施例のフラツクスは難吸湿性
であるので、溶接金属の拡散性水素量が低く、又
比較例に比べてスラグ剥離性及びビード外観等も
良好である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 CO2発生源:CO2換算で4〜12重量% CaO:10〜20重量% MgO:20〜40重量% Al2O3:12〜30重量% CaF2:8〜20重量% SlO2:4〜17重量% を主成分として含有するフラツクス原料を、
    SiO2とアルカリ酸化物のモル比:1.8〜2.2、
    Na2O/(Na2O+K2O)のモル比:0.55〜0.85、
    Li2O/(Na2O+K2O+Li2O)のモル比:0.10〜
    0.30であるLi2O系水ガラスを用いて造粒・焼結し
    てなるフラツクスを使用すると共に、窒素含有率
    が0.012〜0.040重量%であるCr−Mo系低合金鋼
    ワイヤを用いて溶接することを特徴とするCr−
    Mo系低合金鋼の潜弧溶接方法。
JP6588383A 1983-04-13 1983-04-13 Cr―Mo系低合金鋼の潛弧溶接方法 Granted JPS59191590A (ja)

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