JPH01233093A

JPH01233093A - 非低水素系被覆アーク溶接棒

Info

Publication number: JPH01233093A
Application number: JP5929288A
Authority: JP
Inventors: Masao Umeki; 正夫梅木; Isao Nagano; 長野　功
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-03-15
Filing date: 1988-03-15
Publication date: 1989-09-18
Also published as: JPH0455795B2

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〕本発明は、鋼構造物などの溶接に用いるための非低水素
系被覆アーク溶接棒（以下非低水素系棒と称する）に関
するものである。

〔従来の技術〕

非低水素系棒は、低水素系被覆アーク溶接棒に比べ溶接
金属中の水素量が多いことから拘束の大きい被溶接物で
の耐われ性は劣るものの、溶接作業性が良好であるとこ
ろから利用範囲が極めて広い。例えば、イルミナイト系
溶接棒は造船、橋梁、機械、建築および圧力容器などに
使用され、またライムチタニャ系溶接棒では、軽量鉄骨
、自動車部品、セグメント、ドラム缶などの溶接に用い
られ、いずれも軟鋼の薄板、中板の溶接に適している。

ところで、このような溶接棒は、水に濡れて吸水したり
高温多湿下で吸湿した場合、被覆剤中の水分量はかなり
増加することになり、このままの状態にある非低水素系
棒を用いて溶接作業を行なうと種々の弊害が生じてくる
。特に、溶接中には溶接棒の加熱現象で被覆剤内部の蒸
気圧が極めて高くなり、ついには被覆剤の一部がはく離
、または亀裂を生じ易くなる。これによって、被覆筒は
不均一な形状を呈し、アークの指向性が悪くなり溶接作
業性の劣化と共にシールド不足や被覆剤中の水分量が多
いことにより溶接金属にブロホールが多発し易くなる。

したがって、この場合には溶接施工の前に再乾燥を実施
する必要があり作業能率の低下を招くものであった。こ
のような従来溶接棒の欠点、すなわち耐水性や耐吸湿性
を良好にするために種々の提案がなされている。

例えば、特開昭４７−３８５４６号公報においては、有
機疎水性物質を有機溶剤に溶かしたものを被覆剤表面に
塗布し有機保護膜を形成して、耐水性や耐吸湿性を改善
する方法を提案しているが、有機溶剤の揮発に伴なう作
業環境の汚染の問題、および保護膜が水素源となり、溶
接金属中の水素量が増加する問題点がある。一方、特開
昭５２−４９９４６号公報では、被覆剤中にＬｉの水酸
化物、炭酸塩を添加し、耐吸湿化させている。ところが
、この方法は、被覆剤粒子間および被覆剤と心線間との
固着力が弱く、被覆剤の可撓性劣化と輸送中に被覆剤が
脱落し易くなる欠点があり、耐水性の改善もされていな
い。

このように現状の非低水素系棒においては、水に濡れた
状態または高湿度の悪条件下でも耐水性と耐吸湿性に優
れ、かつアーク状態、スパッタ、スラグ状態、ビード外
観などの溶接作業性を満足し、溶接金属のブロホールを
防止させることは非常に困難であった。

しかるに、これらの要求をすべて満たず溶接棒を得るこ
とは各業界から強く要望されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、前述した実情に鑑みて被覆剤を吟味すること
によって、溶接棒が水に濡れた状態または高湿度の悪条
件下で使用された場合において、被覆剤の耐水性と耐吸
水性を著しく向上させ、溶接中における被覆のはく離や
亀裂を防止し、良好な溶接作業性を維持し、欠陥のない
健全な溶接金属を得る非低水素系棒を提供するものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、前述した要望に応えるために非低水素系棒の
被覆剤を種々検討した結果、被覆剤の耐水性および耐吸
湿性を著しく改善し、かつ良好な溶接性能を維持したも
のであって、その要旨とするところは、シリコーンを０
．０５〜０．２０重量％（以下％と称する）含有し、残
部がアーク安定剤、スラグ生成剤、脱酸剤、有機物およ
び固着剤またはこれらと鉄粉からなる被覆剤を用い、鋼
心線に被覆したことを特徴とする非低水素系棒にある。

本発明者らは、製造が容易でニス１−高とならず、かつ
諸性能を満たしつつ被覆剤の耐水性と耐吸水性を改善す
るには、被覆剤に撥水性を与えることが極めて有効であ
ることに着目し、種々研究を積み重ねた結果、被覆剤中
にシリコーンを使用することが極めて効果的であること
を見出した。なお、ここでいうシリコーンとは分子構造
の骨格が珪酸塩鉱物と同じでシロキザン結合−５ｉ−０
−３ｉ−からできており、珪酸原子にさらにアルキル、
アリールまたはそれらの誘導基が結合した側鎖をもち、
半無機半有機的構造であり、この分子構造に起因して撥
水性が特に優れているのである。又、その他の特性とし
て耐熱性、耐老化性および不揮発性などは、どれも純有
機性の物性よりも優れている。

本発明は、以上のような知見に基づいてなされたもので
ある。

〔作　用〕

以下に本発明における作用について詳述する。

まず、被覆剤中のシリコーンの適正含有量を調べるため
に次のような実験を行なった。即ち、第１表に示す被覆
剤に対してシリコーンを０．０１〜０．３０％含有させ
た後、鋼心線に塗装し、乾燥した被覆剤の耐水性と耐吸
湿性の試験を行ない、さらにその溶接棒の溶接作業性と
溶接金属のブロホール調査を実施した。それらの結果を
第１．第２図に示す。なお、被覆剤のＮｏ、　１はイル
ミナイト系で、Ｎｏ、　２はライムチタニャ系であり、
溶接棒サイズは４．０　ｍｍφＸ４５０ｍｍｆｆ１とし
、鋼心線はＪＩＳＧ３５２３の１種１号に相当するもの
を使用した。まず第１図は、耐水性を調べるだめの吸水
量測定と、吸水した溶接棒の溶接作業性および溶接金属
のブロホール調査を示したもので、各試験条件とその良
否判定基準は以下のとおりとした。すなわち、吸水量測
定では、水の入った容器へ１００°Ｃで１時間再乾燥し
た溶接棒各１０本を７時間浸水させた後、大気中に１０
分間放置し、その時の被覆剤の吸水量を測定し、その平
均値が３０％以下を良好とした。尚、吸水量の算出式は
次のとおりとした。

溶接作業性調査では、］、　２．７　ｍｍ　ｔ　Ｘ　１
．００　ｍｍ　ｗＸ４５０ｍｍｎの軟鋼板を用いてスミ
肉試験片を作製し、交流溶接機で水平スミ肉溶接を電流
１７０Ａ、立向上進溶接を電流１５０Ａで行ない、アー
ク状態、スパッタの多少、スラグ状態、およびビード外
観などを調査した後、総合評価し、○印を良好、Δ印を
やや不良、×印を不良の評価基準とした。また、溶接金
属のブロホール調査ではＮ　Ｋ方式のスミ肉溶接継手の
破面試験方法に準拠し、１２．７ｍｍｔ　Ｘ７５ｍｍｗ
Ｘ３００ｍｍｆｆの軟鋼板で水平スミ肉試験片を作製し
電流１７０Ａで約２８０ｍｍ溶接を行ない、これに外力
を加えて破断しプロボール箇所の長さの和が溶接全長の
１０％以下のものを良好とし、その値は、くり返し３回
の平均値とした。以上の試験から得られた結果は、被覆
剤中に含まれるシリコーンが増加するに伴なって吸水量
が減少する傾向にあり、特にその含有量が０．０５％以
上ではシリコーンの撥水性が効果を発揮し急激に吸水量
が減少して３．０％以下となったが、シリコーンの含有
量が０．２０％を超えるとアークの安定性が悪くなり、
スパッタの飛散も多く溶接作業性の劣化を招いた。一方
、シリコーンの含有量が０．０５％未満の溶接棒は吸水
量が多いために溶接中に被覆のはく離または亀裂を生じ
、被覆筒が不均一な形状となり、アーク状態の劣化やス
パッタの飛散が多く溶接作業性は極めて悪くなった。

また、溶接金属のプロボール調査では吸水量が減少する
に伴なって溶接ビード長に対するブロホール長さの和の
割合は小さくなっており、１０％以下の良好な値を満足
するにはシリコーンの含有量が０．０５％以上必要であ
った。このように溶接棒が浸水した場合、シリコーン含
有により被覆剤の吸水量を低減させ、良好な溶接作業性
と健全な溶接金属を得られることが分かった。

第２図は、耐吸湿性を調べるために高温多湿下で溶接棒
被覆剤の吸湿水分量を測定し、その溶接棒の溶接作業性
と溶接金属のプロボールを調査した結果であり、吸湿水
分量測定は、温度３０゛ｃ、湿度８０％の恒温恒湿槽の
中に１００°Ｃで１時間再乾燥させた溶接棒をそれぞれ
の被覆系にっき５木入れ、４８時間放置した後、被覆剤
の吸湿水分量を測定し５木の平均値が３．０％以下を良
好とした。なお、吸湿水分量の算出式は次のとおりとし
た。

また、吸湿した溶接棒の溶接作業性と溶接金属のブロホ
ール調査では第１図の試験条件の良否判定基準に準じて
実施した。その結果、高温多湿下で吸湿させた溶接棒の
吸湿水分量は、シリコーンが増加するのに伴なって減少
する傾向を示し、その含有量が０．０２％以上になると
吸湿水分量は３．０％以下となり、第１図の浸水試験結
果から得られた適正含有量の下限値よりもやや低い値で
水分量が３．０％以下となった。

また、吸湿させた溶接棒の溶接作業性については、シリ
コーンが含有されていない従来溶接棒では、吸湿水分量
が３．０％を超えているために溶接中に被覆筒が欠けた
りして不均一な形状を呈し、アーク状態、スパッタ、ビ
ード外観などがやや劣化するが、シリコーンが０．０２
〜０．２０％含有されると良好な溶接作業性が得られる
。更に、０．２０％を超えて含有するとシリコーンの物
性によりアーク状態が劣化し、スパッタの飛散が多くな
る。

一方、溶接金属のブロホールは、シリコーンが増加する
のに伴なって減少し、その含有量が０．０２％以上で溶
接ビード長に対するプロボール長さの和の割合が１０％
以下の良好な値になった。

以上、第１図と第２図の悪条件での試験結果から、被覆
剤の吸水量および吸湿水分量は３．０％以下にする必要
があり、溶接作業性を維持し、健全な溶接金属を得るた
めのシリコーンの被覆剤への適性含有量は、第１図の耐
水性試験では０．０５〜０．２０％、第２図の耐吸湿性
試験では００２〜０．２０％であった。したがって、本
発明は耐水性と耐吸湿性を兼備えることを目的とするの
で、シリコーンの適正含有量は０．０５〜０．２０％と
するものである。また、本発明の非低水素系棒は、被覆
剤が吸水または吸湿しない場合でも良好な溶接作業性と
健全な溶接金属が得られることを確認している。

なお、本発明における残部とは、アーク安定剤はルチー
ル、イルミナイト、長石などであり、スラグ生成剤は珪
砂、炭酸石灰、マグネサイト、マグネシアクリンカ−、
マイカ、タルクなど、脱酸剤はフェロマンガン、フェロ
シリコンなどを指し、有機物はセルロース、澱粉、デキ
ストリンであり、固着剤とは珪酸す１〜リウム、珪酸カ
リウムを指し、これらはそれぞれ１種もしくは２種以上
の組合ゼで使用できる。また、溶着量を増大し、溶接作
業能率を向上させる場合は鉄粉の使用も可能であること
を確認している。

〔実施例〕

次に実施例により本発明の効果をさらに具体的に示す。

第２表は、イルミナイト系、ライムチタニャ系、および
鉄粉酸化鉄系の各被覆系におりる本発明溶接棒と比較溶
接棒および従来溶接棒の被覆成分と各性能試験結果を示
すものである。なお、供試溶接棒の製造は第２表に示す
それぞれの被覆剤に鋼心線を用い、そのサイズをイルミ
ナイト系、ライムチタニャ系のものが４．０　ａｍφＸ
４５０＋＋ｍｊ！、鉄粉酸化鉄系のものが５，０鰭φＸ
５５０ｍａｆｆとし、通常の押し出し式塗装機により被
覆塗装した後、イルミナイＩ・系、ライムチタニャ系で
最高温度１６０°Ｃ１鉄粉酸化鉄系で最高温度１９０°
Ｃの乾燥を行ない各種溶接棒を作製した。

各試験条件とその良否判定基準は以Ｆのとおりとした。

まず、耐水性試験における各性能試験については、吸水
量測定では水の入った容器に１００°Ｃで１時間再乾燥
したそれぞれの被覆タイプの溶接棒１０本を７時間浸水
させた後、大気中に１０分間放置してその時に被覆剤へ
吸水した水分量を測定し、その平均値が３．０％以下の
ものを良好、３．１〜５．０％をやや不良、５．１％以
上を不良とした。また、その際の溶接作業性調査では、
交流溶接機を使用し、１２．７ｍｍｔＸ１００ｍｍｗＸ
４５Ｑ胴！の軟鋼板を用いてイルミナイト系、ライムチ
タニャ系では下向、水平スミ肉姿勢を電流１７０Ａ、立
向姿勢を電流１５０Ａで溶接し、鉄粉酸化鉄系では下向
、水平スミ肉姿勢を電流２２ＯＡで行ない、アーク状態
、スパッタの多少、スラグ状態およびビード外観などを
調査したものを総合評価し、その基準を○印を良好、Δ
印をやや不良、Ｘ印を不良とした。さらに、溶接金属の
ブロホール調査ではＮＫ方式のスミ肉溶接継手の破面試
験方法に準拠し、１２．７ｍｍｔＸ７５ｍｍｗ、Ｘ３０
０ｍｍｎの軟鋼板で水平スミ肉試験片を作製し、交流溶
接機を用いてイルミナイト系、ライムチタニャ系を電流
１７０Ａ、鉄粉酸化鉄系を２２ＯＡでそれぞれ約２８０
ｍｍのビード長となるように溶接を行ない、これに外力
を加えて破断し、プロボール箇所の長さの和が溶接全長
の１０％以下のものを良好、１１〜３０％をやや不良、
３１％以上を不良とし、その値は、くり返し３回の平均
値とした。次に耐吸湿試験におりる各性能試験について
は、吸湿水分量では温度３０°Ｃ，湿度８０％の恒温恒
湿槽の中に１００°Ｃで１時間再乾燥させた溶接棒をそ
れぞれの被覆タイプにつき５本人れ、４８時間放置した
後、被覆剤の吸湿水分量を測定し、平均値が３．０％以
下を良好とし、３．１〜５．０％をやや不良とした。ま
た、その際の溶接作業性と溶接金属のプロボール調査の
試験条件および良否判定基準は前述した耐水性試験に準
じて実施した。なお、これら試験の総合判定は、○印を
良好、△印をやや不良、Ｘ印を不良とした。

第２表においてＮｏ、１．　Ｎｏ、２．　Ｎｏ、７〜Ｎ
ｏ、１０．　Ｎ。

２０〜Ｉｔ、２３はイルミナイｌ−系であり、Ｍ３〜陽
５、　Ｎｏ、１１”Ｎｏ、１６．　Ｎｏ、２４〜Ｎｏ、
２９はライムチタニャ系を示し、Ｎｏ、６．Ｉｔｉｏ、
１７〜Ｍ１９．陽３０〜Ｎｏ、３２は鉄粉酸化鉄系を示
す。陽１〜歯６は従来溶接棒の例であるが被覆剤中にシ
リコーンが含有されていないので、耐水性試験では吸水
量、耐吸湿試験において吸湿水分量が過剰で、いずれの
場合でも溶接中に被覆のはく離や亀裂現象を生し、被覆
筒が不均一であったり欠り落ちたりするので、アークの
指向性が悪くスパッタの飛散も多くヒート外観が劣化し
、溶接作業性は極めて悪くなった。

さらに、溶接金属中のブ１コポールも多発している。

Ｎｏ、　７〜Ｎｏ、　１．９は本発明溶接棒に関するも
のであり、被覆剤中にシリコーンが０．０５〜０．２０
％含有されているので耐水性、耐吸湿試験において、そ
れぞれ吸水量と吸湿水分量が３．０％以下であるために
、その溶接棒はアーク状態、スパッタ、スラグ状態、お
よびヒート外観などの溶接作業性が良好であった。また
、溶接ビート長に対するプロボール長さの和の割合は１
０％以下の良好な値であり、プロボールは少なくなって
いる。

次にＮｏ、２０〜Ｎｏ、３２は仕較溶接棒の例であり、
Ｎｏ、２０．　Ｎｏ、２３．　Ｎｏ、２５．　Ｎｏ、２
７．　Ｎｏ、２８．　Ｎ。

３０、Ｎｏ、３２は、シリコーンが０．２０％を超えて
含有されているので溶接ビート長に対するプロボール長
さの和の割合が１０％以下で少ないが、溶接作業性の劣
化を招き、特にＮｏ、２３　、　Ｎｏ、２７　、　Ｎ。

２８、Ｎｏ、３０についてはシリコーンを過剰に含有し
ているためにアークがかなり不安定となり、スパッタが
大粒でその飛散量も非常に多く溶接作業性は極めて悪く
なった。

Ｎｏ、２１．　Ｎｏ、２２．　Ｎｏ、２４．　Ｎｏ、２
６．　Ｎｏ、２９．　Ｎ。

３１ばシリコーンの含有量が少な過ぎるので耐水性試験
の吸水量が過剰になり、溶接中に被覆のはく離または亀
裂を生しるので被覆筒が不均一であったり、欠は落ちた
りすることにより、アークの指向性が悪くなってスパッ
タの増加とビード外観が劣化し溶接作業性が悪くなった
。さらにブロホールの発生も多くなった。なお、Ｎｏ、
２１　、　Ｎｏ、２２゜Ｎｏ、２６．　Ｎｏ、３１では
、シリコーンが０．０２〜０．０４％含有されているの
で耐吸湿試験における吸湿水分量が３．０％以下であり
、その際の溶接作業性は良好でありブロホールの発生割
合も少ない値を示した。

Ｇ〔発明の効果〕以上説明したとおり、本発明溶接棒は従来の非低水素系
棒の欠点を克服し、溶接棒が水に濡れた状態または高湿
度下で使用される場合に被覆剤の耐水性と耐吸湿性を著
しく向上させたことにより、溶接中の被覆のはく離や亀
裂現象を防止し、良好な溶接作業性と健全な溶接金属が
得られるので、過酷な環境の溶接施工において溶接棒の
再乾燥が不要となり、溶接作業が容易で作業能率向上に
大いに貢献できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、被覆剤中のシリコーン含有量が、耐水性試験
における吸水量と溶接作業性、およびブロホールにおよ
ぼず影響を示したグラフである。第２図は、被覆剤中のシリコーン含有量が、耐吸湿試験
における吸湿水分量と溶接作業性、およびブロホールに
およぼず影響を示したグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シリコーンを０．０５〜０．２０重量％含有し、
残部がアーク安定剤、スラグ生成剤、脱酸剤、有機物お
よび固着剤からなる被覆剤を用い、鋼心線に被覆してな
ることを特徴とする非低水素系被覆アーク溶接棒。
（２）シリコーンを０．０５〜０．２０重量％含有し、
残部がアーク安定剤、スラグ生成剤、脱酸剤、有機物、
固着剤および鉄粉からなる被覆剤を用い、鋼心線に被覆
してなることを特徴とする非低水素系被覆アーク溶接棒
。