JPH01233088A - 高張力鋼用ガスシールドアーク溶接用ワイヤ - Google Patents

高張力鋼用ガスシールドアーク溶接用ワイヤ

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JPH01233088A
JPH01233088A JP5929188A JP5929188A JPH01233088A JP H01233088 A JPH01233088 A JP H01233088A JP 5929188 A JP5929188 A JP 5929188A JP 5929188 A JP5929188 A JP 5929188A JP H01233088 A JPH01233088 A JP H01233088A
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JP
Japan
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toughness
wire
less
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present
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Application number
JP5929188A
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English (en)
Inventor
Kozo Yamashita
山下 砿三
Kiyoshi Kato
清 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053Fe as the principal constituent
    • B23K35/3066Fe as the principal constituent with Ni as next major constituent

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明ば、Ar−C0□混合ガスをシールドガスとして
使用するガスシールドアーク溶接用ワイヤに関し、詳し
くは60kgf/−縁取上の高張力鋼のガスシールドア
ーク溶接に使用し、特に低温じん性の優れた溶着金属を
得るためのワイヤに係わるものである。
(従来の技術) 近年、海洋エネルギー資源の開発を目的として大型の海
洋構造物が建造されている。これらの構造物には、60
kgf/−縁取上の高張力鋼が多く使用され、極地近海
で使用されるため一80’C〜−100°C程度の低温
域でのしん性が必要とされている。また、これらの構造
物の製造にあたっては溶接の高能率化という観点からガ
スシールドアーク溶接用ワイヤ(以下ワイヤ)の開発が
望まれていた。
従来、この様な用途にはNiを3〜4%程度含む低Ni
系ワイヤが使用されていた。しかし、これらの低Ni系
ワイヤでは一80°C〜−100°C程度の低温域での
しん性を確保するのは難しく、そのため低入熱で多層盛
り溶接を行いしん性を確保するという方法を取っていた
が、溶接欠陥が発生し易くまた溶接能率が低下するとい
う問題があり改善が求められていた。
上記問題を解決する一例として、特公昭6〇−5795
3号公報において、高張力鋼のガスシールドアーク溶接
用IIワイヤについて、従来の方法ではミクロ組織の微
細化は不十分で、/V及びTiの酸可溶性成分と酸不溶
性成分とに分けて各々規定することによりミクロ組織を
微細化し、じん性を改善するという発明が開示されてい
る。しかし、この方法では一80’C以下の低温域にお
けるしん性を改善するには不十分であった。
この原因としては、ミクロ組織の改善が十分達成されて
いなかった事、及び−80°C〜−100’C程度の低
温域における溶接金属のしん性改善にはマトリックスそ
のもののしん性改善が必要である事が考えられる。
一方、Ar−CO7混合ガスをシールドガスとして使用
するガスシールドアーク溶接において酸化性雰囲気下で
ガスシールドアーク溶接を行うには、Si、 Mn等の
強膜酸剤を添加し溶接金属の酸化と、これに起因するブ
ローホールの発生を防止する必要がある。
この例として特開昭55−16072号公報には、Si
は溶接金属の脱酸元素として必要で、微量では脱酸不足
となって多量のブローホールが発生するので少なくとも
0.3%以上必要であると開示されている。
このように、ガスシールドアーク溶接においては必然的
にSiを含み、Siがフェライト中に固溶しマトリック
スのしん性そのものを阻害するためしん性改善効果が十
分得られなかったと考えられる。
(発明が解決しようとする課題) 本発明者等は、ガスシールドアーク溶接における脱酸及
びミクロ組織微細化について種々検耐を行なった結果、
従来のStを0.3〜0.4%程度含むワイヤでは単に
AI、Tiのみを添加しただけではミクロ組織は微細化
されず、AI、Tiを適量複合添加し、かつSi量を極
限まで低下せしめる事により初めて達成できるものであ
る事を見いだした。
本発明は、ガスシールドアーク溶接における脱酸方法を
改善する事により溶接金属ミクロ組織の微細化を達成し
た事、及びSi量を低下せしめてマトリックスのしん性
を改善した事により著しく低温じん性を改善せしめた高
張力鋼用ガスシールドアーク溶接用ワイヤを提供するも
のである。
(課題を解決するための手段) 本発明の要旨は、下記の通りである。
(1)重量%で、C: 0.01〜0.08%、SAl
:0、10〜0.30%、Mn: 0.80〜2.00
%、M:0.010〜0.030%、TAl:0.02
〜0.10%、NAl:2.50〜8600%、P:0
.010%以下、S: 0.010%以下、N : 0
.008%以下を含有し残部が実質的に鉄よりなる事を
特徴とする高張力鋼用ガスシールドアーク溶接用ワイヤ
(2)重量%で、c:o、o1〜0゜08%、SAl:
0.1.0〜0.30%、Mn: 0.80〜2.00
%、Al:0、010〜0.030%、TAl:0.0
2〜0.10%、NAl:2.50〜8.00%、P 
: 0.010%以下、S:o、oto%以下、N:0
.008%以下を含有すると共にCr : 2.0%以
下、Mo : 1.0%以下のうち一種または二種を含
有し、残部が実質的に鉄よりなる事を特徴とする高張力
鋼用ガスシールドアーク溶接用ワイヤ。
即ち、本発明の最大の特徴とするところは、Si。
ql、 AI、 Tiによる複合脱酸とする事により、
ALTiによるミクロ組織微細化効果を最大限に利用し
、かつSi量を極力低下せしめてマトリックスのしん性
そのものを改善する事により低温じん性を改善したとこ
ろにある。
従来のガスシールドアーク溶接用ワイヤにおいてばSi
を主脱酸剤として使用するため、脱酸過程において低融
点のMn−5ilicateが生成し、これがAI、T
iの酸化物と結合し大形の複合介在物を形成し、ミクロ
組織微細化に有効な核生成サイトを減少させるため、ミ
クロ組織の微細化が十分に達成されず、その結果じん性
改善効果が得られなかったことに着目して、本発明をな
した。
(作 用) 以下に、本発明における成分組成限定理由について述べ
る。
C: 0.01〜0.08% Cは強度を調整するため適量添加されるが、0.01%
未満では十分な強度を得ることができず、また0、08
%を超えると耐割れ性が著しく低下するので、0.01
〜0.08%とした。
SAl:0.IO〜0.30% Siば、通常主脱酸剤として使用され、ブローホールの
発生を防止し健全な溶接部を得るため、−船釣には0.
4%以上添加する。しかし、適量のへl。
Tiを複合添加すると、Siの脱酸能を補い、ブローホ
ールの発生を抑制できる。第1表に示す2種の成分系の
ワイヤについて、第2表、第2図の溶接条件及び開先形
状を用いて検討した例を第1図に示す。AI、Tiを含
まないBグループのワイヤでは、Si量が0.3%未満
の範囲では脱酸が不足しブローホールが発生する。一方
、AI、Tiを複合添加したAグループでは、Si量が
0.1%までブローホールは発生せず、AI、Tiを複
合添加することにより脱酸が改善される。
また、SiNが0.30%を超えると、Al、 Tiに
よるミクロ組織微細化効果を損ない、さらにはマトリッ
クスの固溶硬化の原因となり、じん性を著しく低下させ
るので0.10〜0.30%とした。
Mn: 0.80〜2.00% Mnは脱酸を補助し溶融金属の流動性を改善する上で効
果があり、又強度、じん性を改善する上でも効果がある
。しかし、0.80%未満では溶融金属の流動性が不足
し溶接欠陥が発生し易く、又2.00%を超えると耐割
れ性を著しく損なうので、0.80〜2.00%とした
P:0.010%以下 Pは、フェライト中に固溶しマトリックスのしん性を損
なうのみならず、0.010%を超えるとNiとの低融
点化合物を形成し粒界を著しくぜい化し耐割れ性を低下
させるので0.010%以下とした。
s:o、o1o%以下 Sは、Pと同様に0.010%を超えるとNiとの低融
点化合物を形成し耐割れ性を著しく損なうので0.01
0%以下とした。
A1: 0.010〜0.030% 八へば強膜酸剤であり、5ilJ低下による脱酸力の低
下を補い、溶着金属の酸化を妨げ健全な溶接部を得る上
で最も効果があり、0.05%以上であれば溶接部の健
全性を保てる。
又、 Tiと共にミクロ組織を微細化し、じん性を改善
する上では、更に成分量の調整が必要である。
第3表に示す2種のグループのワイヤについて第2表、
第2図の溶接条件、開先形状による検討例を第3図に示
す。Si量が0.2%であるCグループのワイヤでは、
AI量が0.010%から0.030%の範囲において
低温じん性が著しく改善されることが明かである。又、
0.03%を超えるとへ!酸化吻かや、激に増加して、
大形の複合酸化物を作すしん性を低下させる。
一方、Si量が0.4%であるDグループのワイヤはM
量の増加に比例してじん性が低下する。即ち、Si量が
過剰であるため、AI、Tiによるミクロ組織微細化効
果が得られず、又マトリックスのしん性が低下するため
、低温じん性が改善されないことが明かである。
従って、へ!量は0.010〜0.030%とした。
TAl:0.02〜0.10% TIはAIと共に、強膜酸剤であり溶着金属の酸化を妨
げ、かつTi酸化物の生成により溶接金属のミクロ組織
を微細化し、じん性改善に効果がある。
Si量低下による脱酸を補うためには0.01%以上で
よいが、しかし0.02%未満ではミクロ組織微細化に
よるしん性改善効果が得られず、又0.10%を超える
と炭化物を形成し、著しくしん性を損なうので0.02
〜0.10%とした。
Nt:2.50〜8.00% Niは溶接金属のマトリックスのしん性改善に有効で、
−80〜−100°C程度におけるしん性改善に不可欠
な成分である。しかし、2.50%未満ではじん性改善
の効果が不足し、8.00%を超えると耐割れ性が著し
く低下するので2.50〜8.00%とした。
N : 0.008%以下 Nは、0.015%以下であれば溶接部の健全性を損な
う事はないが、Af、Tiとの窒化物を形成し易く、そ
のため脱酸及びミクロ組織微細化に寄与するAI、 T
i量を減少させる結果、著しくしん性を低下させるので
0.008%を上限とした。
P:0.010%以下 Pは、フェライト中に固溶しマトリックスのしん性を損
なうのみならず、0.010%を超えるとNiとの低融
点化合物を形成し粒界を著しくぜい化し耐割れ性を低下
させるので0.010%以下とした。
S : 0.010%以下 Sは、Pと同様にo、 o i o%を超えるとNiと
の低融点化合物を形成し耐割れ性を著しく損なうので0
.010%以下とした。
また、Cr、 Moは溶接金属の焼き入れ性を高め、強
度、じん性を高めるために使用するが、Crば2.0%
を超えると溶接金属を著しく硬化させ、じん性及び耐割
れ性を低下させるので2.0%以下とした。
又、Moは1.0%を超えるとMo炭化物を生成し、溶
接金属を硬化させ、著しくしん性を損なうので1.0%
以下とした。
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
(実施例1) 第4表に示すワイヤを用いて、第5表及び第4図に示す
溶接条件、開先形状により溶接継手を作製した。この溶
接継手から引張試験片及びシャルピー衝撃試験片を採取
し、機械試験を行なった結果を第6表に示した。
又、−101°Cの吸収エネルギーが4.8kg1m以
上あれば良好な低温じん性を有するとした。
第4表においてE1〜E4が本発明ワイヤであり、F1
〜F5が本発明の限定外にある比較ワイヤである。
主合金成分量及びSi、 AI、 Ti量を本発明の限
定内としたE1〜E4のワイヤは、いずれも良好な低温
じん性を得る。
一方、Ni量が本発明の範囲以下でへ/量が本発明の範
囲を超える比較ワイヤF1は、へl量が過度となりミク
ロ組織微細化効果が得られず、又Ni量が不足しマトリ
ックスのしん性が不足するためしん性が低い。
C量が本発明の範囲を超え、AI量が本発明の範囲以下
である比較ワイヤF2は、C量が過多となり溶接金属が
過度に硬化し、かつIVによるミクロ組織微細化効果が
得られないためしん性が低い。
St量が本発明の範囲を超え、Mn量が本発明の範囲以
下である比較ワイヤF3では、本発明の特徴であるAI
、Ti複合添加によるしん性改善効果が得られず、じん
性は低い。
P、S量及びN量が本発明の範囲を超える比較ワイヤF
4は、低融点化合物の生成及びN量が過度となるためし
ん性が低い。
又、Si、 Ti量が本発明の範囲を超える比較ワイヤ
F5は、マトリックスのしん性が改善されない事、及び
Ti量が過多となりTi炭化物が析出し、溶接金属が著
しく硬化するため十分なしん性が得られない。
このように、本発明ワイヤにより始めてミクロ組織の微
細化が達成され、更にSi量を極限まで低下させマトリ
ックスのしん性を改善した効果が相乗して、しん性が改
善されることが明かである。
(実施例2) 第7表に示す80kgf/++j級ワイヤについて、第
8表及び第5図に示す溶接条件、開先形状により溶接継
手を作製した。この溶接継手から引張試験片及びシャル
ピー衝撃試験片を採取し、機械試験を行なった結果を第
9表に示した。
又、−80°Cの吸収エネルギーが4.8kg1m以上
あれば良好な低温しん性を有するとした。
第7表においてG1−G4が本発明ワイヤであり、H1
〜J(3が本発明の限定外にある比較ワイヤである。
Si、 IV、 Ti量を本発明の限定内とし、Cr、
 Moを含む本発明ワイヤG1及びG4、Crのみを含
むワイヤG2、Moのみを含むワイヤG3共すべて良好
なしん性を示している。
しかるに、Niが本発明の範囲以下でありMo量が本発
明の範囲を超える比較ワイヤH1ではNi量が不足する
ためマトリックスのしん性が不足し、かつMo量が過多
であるため溶接金属が硬化するため低温じん性が不足す
る。
Si量が本発明の範囲を超えCr量が本発明の範囲を超
える比較ワイヤH2は、Si量が過多となり7トリック
スのしん性を低下させ、かつCr量が過多となるため溶
接金属が著しく硬化するため低温じん性が不足する。
又、Au、Ti量が本発明の範囲より低く、更にN量が
本発明の限定外にある比較ワイヤH3では、ミクロ組織
微細化によるしん性改善効果が得られないため低温じん
性が不足する。
このように、本発明ワイヤにより始めてミクロ組織の微
細化が達成され、更にSi量を極限まで低下させマトリ
ックスのしん性を改善した効果が相乗して、じん性が改
善されることが明かである。
(発明の効果) 以上に示したように、本発明ワイヤにより初めて−80
〜−100°C程度の低温域でのしん性を改善でき、溶
接能率を低下させずかつ良好な低温じん性を確保できる
従って、海洋構造物など60 kgf/mm2級以上の
高張力鋼を使用し、かつ苛酷な条件下で使用される構造
物の溶接加工において溶接部の品質向上、溶接能率の改
善が図れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は溶接部の健全性に及ぼすSi、 /V、 Ti
量の影響を示す図、第2図は第1図で用いた開先形状を
示す正面図、第3図は溶接金属のしん性に及ぼすSi、
 A/、 Ti量の影響を示す図、第4図、第5図は本
発明の実施例で用いた開先形状を示す正面図である。 0     θ2    θ4   0.6   0.
8   10Si  量  (尻2) 第2図 第3図 0     0.02    004    0θ6 
  0.08   0./θAA  量    (wt
%)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%で、C:0.01〜0.08%、Si:0
    .10〜0.30%、 Mn:0.80〜2.00%、 Ni:2.50〜8.00%、 Al:0.010〜0.030%、 Ti:0.02〜0.10%、 P:0.010%以下、 S:0.010%以下、 N:0.008%以下、 を含有し、残部が実質的に鉄よりなる事を特徴とする高
    張力鋼用ガスシールドアーク溶接用ワイヤ。
  2. (2)重量%で、C:0.01〜0.08%、Si:0
    .10〜0.30%、 Mn:0.80〜2.00%、 Ni:2.50〜8.00%、 Al:0.010〜0.030%、 Ti:0.02〜0.10%、 P:0.010%以下、 S:0.010%以下、 N:0.008%以下、 を含有すると共に Cr:2.0%以下、 Mo:1.0%以下、 のうち一種または二種を含有し、残部が実質的に鉄より
    なる事を特徴とする高張力鋼用ガスシールドアーク溶接
    用ワイヤ。
JP5929188A 1988-03-15 1988-03-15 高張力鋼用ガスシールドアーク溶接用ワイヤ Pending JPH01233088A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007260697A (ja) * 2006-03-27 2007-10-11 Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd 高張力鋼溶接用ソリッドワイヤおよび高張力鋼のガスシールドアーク溶接方法
CN104785955A (zh) * 2015-04-23 2015-07-22 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 一种超高强钢用气保焊丝及焊缝金属
CN112008290A (zh) * 2019-05-29 2020-12-01 宝山钢铁股份有限公司 一种eh40止裂钢用气体保护焊丝
CN112008289A (zh) * 2019-05-29 2020-12-01 宝山钢铁股份有限公司 一种eh47止裂钢用气体保护焊丝

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