JPH0214156B2 - - Google Patents
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Description
（産業上の利用分野）
本発明はサブマージアーク溶接に用いられるボ
ンドフラツクスに係り、更に詳しくは、原油タン
ク、LPGタンク等の建造に用いる横向サブマー
ジアーク溶接に用いられ、優れた靭性と共に良好
な溶接作業性を得ることの出来るボンドフラツク
スに関する。 （従来の技術） 近年、原油タンク、LPGタンクあるいはLNG
タンクが各所で建造され、50〜60級高張力鋼ある
いは、低温用Alキルド鋼の横向サブマージアー
ク溶接が頻繁に行なわれている。又、LPGタン
ク等低温で用いられるタンクにおいては、溶接部
に対し厳しい低温靭性が要求される。 そこで、このような横向溶接には高塩基性に設
計し易く、高靭性が得られ易いボンドフラツクス
が主に用いられている。 又、このような横向溶接においては、溶接部の
低温靭性ばかりでなく、ビード形状、耐ポツクマ
ーク性あるいは、スラグ剥離性等の作業性の点に
おいても充分優れていることが要求される。 即ち、横向溶接は溶融池の両端が上方方向に位
置する特殊な姿勢の溶接であり、それだけビード
形状が不安定となり易く、又、欠陥が生じやすい
要因を有している。 特にボンドフラツクスにおいては、ビード表面
のポツクマークの発生およびビード不均一化によ
るスラグ剥離性の劣化が大きな問題である。 まずビード表面にポツクマークが生じやすいと
いう点であるが、通常の下向溶接においては、溶
融池に生成した溶融スラグおよび溶融金属は両端
から中央に向けて凝固が進行するが、横向溶接に
おいては、上下から中央に向けて凝固することに
なる。 即ち、突合わされた被溶接母材のうち、上板側
に生成した溶融スラグは、まず上板側母材境界部
より凝固し、下方に凝固していく。 一方アーク空洞中のガス成分あるいは、溶融池
から発生したガス成分は、上方へ逸出しようとす
るが、このとき、上板側のスラグの凝固が進んで
いるため外部に逃げられないまま、メタルとスラ
グの界面に残留し、ビード表面にガス圧痕として
ポツクマークを生成する。 又、溶接金属も開先内のワイヤ先端の位置の変
動により、上下方向にずれやすく、アンダーカツ
ト、ビード形状不良あるいは融合不良等が生じや
すい。従つて、凝固スラグもビード形状不良部に
はまり込み、剥離し難い状況となる。 これらの問題を解決するために、例えば特開昭
54−19439号公報および特開昭55−14166号公報に
TiO2、CaF2、Al2O3、MgO、SiO2、B2O3、
CaCO3等を規制した非溶融型フラツクスが提案
されている。 これらのフラツクスは優れた溶接作業性と同時
に低温で良好なシヤルピー衝撃値と、COD値
（CRACK OPENING DISPLACEMENT）が得
られるボンドフラツクスである。 このうち、特開昭55−14166号公報に開示され
たボンドフラツクスにおいて、SiO2と多量の
CaF2が存在する場合ならびにCO2量が７％を
超えるとポツクマークが発生しやすいことが記載
されており、これを防止するため夫々、SiO2
を９％以下、CO2量７％以下に制限している。 しかしながらこれらのフラツクスにおいても、
ガス発生成分と他成分の添加バランスを考慮しな
くては、ポツクマークの発生を防止出来るもので
はない。又、スラグの剥離性が充分でなく、溶接
作業性を著しく劣化せしめている。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明は、優れた溶接金属靭性を得ると共に、
横向溶接において発生しやすいビード表面のポツ
クマークを防止すると共に、ビード形状にかかわ
らず、スラグ剥離性を改善することを目的とする
ものである。 （問題点を解決するための手段） 本発明の要旨は、横向サブマージアーク溶接用
ボンドフラツクスにおいて、フラツクス全体に対
して重量％で金属弗化物がＦ量に換算して2.5〜
12.5％、金属炭酸塩が、CO2量に換算して0.3〜
3.0％、Al2O3が25〜50％、MgOが20〜35％であ
り、かつ、500μｍより粒径の大きい粒子が30〜
80％、210μｍより粒径の小さい粒子が20％以下
を占め、かつかさ密度が0.8〜1.3ｇ／cm3であり、
更に下式で表わされる値ＰがＰＯであることを
特徴とする横向サブマージアーク溶接用ボンドフ
ラツクスにある。 Ｐ＝15.1×（CO2量）＋2.7×（Ｆ量）−6.5 ×（MgO量）＋115 CO2量；フラツクス中のCO2相当量（％） Ｆ量；フラツクス中のＦ相当量（％） MgO量；フラツクス中MgO相当量（％） （作用） 以下本発明について詳述する。 本発明フラツクスにおける各成分範囲の特定は
以下の如くである。 まず、弗化物の添加は横向溶接用フラツクスに
とつては極めて重要である。すなわち、弗化物は
アーク空洞中でアーク熱によりガス化し、溶融金
属のシールド作用を強化するため、溶接金属中の
酸素量および窒素量の低減に寄与し、溶接金属靭
性の向上に極めて有利である。 さらに弗化物のガスはスラグをポーラスなもの
とし、砕けやすくするためスラグ剥離性の改善に
も有効である。このような効果はフラツクス中の
Ｆ量が2.5％以上で得ることが出来る。 一方、弗化物は粘性を低下させる成分であり、
Ｆ相当量を12.5％を超えて添加すると、生成スラ
グの流動性が過大となるためビードが不整とな
り、又、下方に垂れやすため上板側にはアンダー
カツトが生じやすく、又、下板側にはオーバーラ
ツプを生じる様になる。 このような理由から弗化物の添加量の適正範囲
は、Ｆ相当量として2.5〜12.5％であることが必
要である。 本発明フラツクスに用いる金属弗化物とは
CaF2、BaF2、NaF、AlF3、MgF2等通常ボンド
フラツクスの製造に用いられる原料である。 次にCO2は溶接金属中の拡散性水素量を低減す
るために必要な成分である。特に横向サブマージ
アーク溶接の如く、溶接入熱が小さ多層盛溶接に
おいては、拡散性水素量が集積し水素割れを生じ
やすいので、これを防止するために、CO2を添加
することが必要となる。このような効果を得るに
は、フラツクス中のCO2相当量が0.3％以上であ
ることが必要である。 しかし、CO2相当量を3.0％を超えて添加する
と、アーク空洞の大きさが不安定となり、アーク
が安定せずビードが不整となる。このよな理由か
ら金属炭酸塩の添加量の適正範囲は、CO2量に換
算して、0.3〜3.0％である。 本発明フラツクスに用いる金属炭酸塩とは、
CaCO3、BaCO3、MgCO3、MnCO3等通常ボンド
フラツクスの製造に用いる原料である。 次にAl2O3はスラグ剥離性を改善するために必
要な成分である。すなわち、多量Al2O3の添加は
溶接によつて生じるスラグ量を減少させ、かつ、
溶融スラグをガラス質のものにする傾向がある。 まずスラグ量が少ないと、溶接後、溶接金属
部、開先部と凝固スラグの間に空隙が生じる傾向
にあり、これにより、開先内のワイヤ先端の位置
の変動によりビードが不均一になつても、良好な
スラグ剥離性が得られる。 更に溶接スラグがガラス質のものになる傾向に
あるので、結晶質のスラグに比べ、脆く砕けやす
く、前述の弗化物によるスラグのポーラス化によ
る効果との相乗効果により、極めて剥離しやすい
スラグを得ることが出来る。 このようなAl2O3の効果は25％以上の添加によ
り得られるが、一方50％を超えて添加すると、生
成スラグの粘度が高くなりすぎ、ビード形状が三
角ビード気味となり、更には、ビード表面に突起
状欠陥が発生し、ビード外観を劣化せしめる結果
となる。更に多量のAl2O3の添加は溶接金属中に
微小なスラグ巻込みを生じさせる。このような理
由からAl2O3の添加量の適正範囲は25〜50％であ
る。 本発明フラツクスに用いるAl2O3は、Al2O3単
体のアルミナあるいはシヤモツト、スピネル等の
化合物の如く、通常のボンドフラツクスの製造に
用いる原料である。 次にMgOは、ビード表面のポツクマークの発
生を防止するのに極めて重要な成分である。すな
わちMgOはフラツクスの耐火度を大とし、溶接
中において溶融スラグの厚さを薄くする。 フラツクス等から発生したガスは溶融スラグが
厚いと外部に逸出しにくく、メタルとスラグの界
面に残留し、ビード表面のガス圧痕としてポツク
マークとなるが、MgOは溶融スラグの厚みを薄
くするので、ガスが外部にに逸出しやすく、ポツ
クマーク発生の防止に効果がある。 又、MgOは、フラツクスの塩基度を高め、溶
接金属中の酸素量の増加をおさえ、良好な低温靭
性を得るのに効果がある。更に、フラツクスの耐
火度を高くし、溶接ビードの垂れを防止し、良好
なビード形状を得るのに効果がある。このような
MgOの効果は、20％以上の添加で得られる。 しかしながら40％を超えて添加すると耐火度が
高くなり過ぎ、ビード表面に突起状欠陥が発生し
ビード形状が不良となる。このような理由から
MgOの添加量の適正範囲は20〜40％である。 本発明フラツクスに用いるMgOは、マグネシ
アクリンカー、スピネル等通常のボンドフラツク
スの製造に用いる原料である。 以上の様にフラツクスの組成を規定しても、更
にフラツクスの物理的性質を適正にしなければ、
良好な溶接作業性は得られない。 まずフラツクスの粒度構成を適正にすることに
より、適度の通気度を保つことが必要である。こ
のためには、フラツクスの粒子径が、500μｍよ
り大きい粒子が30〜80％であり、かつ、210μｍ
より小さい粒子が20％以下であることが必要であ
る。 すなわち、粒子径が500μｍより大きい粒子が
30％未満では適正な通気性が保持出来ない。この
ためフラツクス等から発生したガスは、フラツク
ス中を通過しにくく、外部に逸出しにくく、メタ
ルとスラグの界面に残留しビード表面のガス圧痕
としてポツクマークとなる。 又、一方フラツクスの粒子径が500μｍより大
きい粒子が80％を超えると、フラツクスの耐火性
が過大となり、溶接時にフラツクスの溶融がスム
ーズにいかず、ビードが不整となり、更には、ア
ーク空洞が変動するようになるため、母材と溶接
ビードの境界にアンダーカツトが発生する。 更に500μｍより大きい粒子が30〜80％の適正
範囲であつても、210μｍより小さい粒子が20％
を超えると、通気性が悪くなり、ポツクマークが
発生する。 更に、上記粒度構成のフラツクスにおいても、
かさ密度を0.8〜1.3ｇ／cm3にすることが必要であ
る。すなわち、かさ密度はフラツクスの通気性を
適正するため、ならびに良好なビード形状を得る
ために重要である。 かさ密度が0.8ｇ／cm3未満では、フラツクスに
よるビードの押えがきかなくなるため、垂れビー
ドとなりビード形状が劣化する。又、繰り返し使
用において、粉化が激しく通気性が損なわれ、ポ
ツクマークが発生するようになる。 一方、かさ密度が1.3ｇ／cm3を超えると、フラ
ツクスによるビードの押えが強くなりすぎ、三角
気味のビードとなり、かつビードが乱れビード形
状が劣化する。又、更に通気性も悪くなり、ポツ
クマークが発生する。このような理由から、フラ
ツクスの粒度構成において、粒子径が500μｍよ
り大きい粒子が30〜80％、210μｍより小さい粒
子が20％以下であり、かつかさ密度は0.8〜1.3
ｇ／cm3である。 このような粒度構成およびかさ密度の調整は、
フラツクスの造粒時に使用する固着剤の種類、量
等の調整あるいはヘンシユル造粒、皿型造粒など
造粒法あるいは造粒条件によつて調整する。 次にポツクマークとは何らかのガスが、溶融ス
ラグと溶融金属の界面に残存した結果によるガス
圧痕であるが、このガス源は一般的には、鋼中の
Ｃの酸化によるCOあるいはCO2、Ｆ、H2Oであ
る。このうち、フラツクス中のH2O量は、530℃
の加くの高温で焼成したフラツクスにおいては、
フラツクスが吸湿しない限り大差がないと考える
べきである。 従つて本発明フラツクスにおいて、ポツクマー
クの発生の原因となるガス源は、フラツクス中に
添加するCO2とＦが主であり、その量が問題とな
る。すなわち、CO2あるいはＦのどちらか一方だ
けでなく、両方のトータル量でポツクマーク発生
の感受性が高くなる。 又、CO2とＦはポツクマークの発生に対して同
等の影響力ではなく、又、ポツクマークを防止す
る成分は、前述の如くMgOである。したがつて
ポツクマークの発生を防止するためには、CO2、
ＦおよびMgOの３成分を、適正にコントロール
することが重要である。 そこで単位長さ当りのポツクマーク発生数
（個／ｍ）Ｐを、種々フラツクスの組成を変化さ
せて行なつた実験の結果から、多重回帰分析によ
りフラツクス中のCO2量、Ｆ量およびMgO量の
関数として求めた。 すなわち、Ｐは下式の通りである。 Ｐ＝15.1×（CO2量）＋2.7×（Ｆ量）−6.5 ×（MgO量）＋115 CO2量；フラツクス中のCO2相当量（％） Ｆ量；フラツクス中のＦ相当量（％） MgO量；フラツクス中のMgO相当量（％） すなわち、ポツクマークの発生に対してCO2
量、Ｆ量の係数は夫々＋15.1、＋2.7でありCO2は
Ｆに比し、15.1／2.7倍ポツクマークを発生しや
すい傾向であることを示す。 一方MgOの係数は−6.5であり、ポツクマーク
を減少させる傾向であることを示す。すなわち、
Ｐ＝０でポツクマークの発生がなくなることを示
し、フラツクスとしては、CO2量、Ｆ量および
MgO量を調整し、Ｐを０以下に設計すればよい
ことを見出したものである。 又、以上に述べた組成の他には、目的に応じて
通常フラツクス原料として用いられるTiO2、
ZrO2、SiO2、B2O3等の金属酸化物、Fe−Si、Fe
−Al、Si、Mg、Alのような脱酸性金属粉、Mn、
Ti、Mo、Ni等の合金粉を適宜選択して添加する
ことが出来る。 以上本発明について詳述したが、以下に本発明
の効果を明らかにするめに実施例について述べ
る。 （実施例） まず第１表に示すようなF1〜F21の21種類のボ
ンドフラツクスを作製した。即ち、フラツクス原
料組成欄に示すような原料粉を、水ガラス（珪酸
ソーダ＋珪酸カリ）を固着剤として造粒した後、
530℃×80分の条件で焼成し、12×100メツシユの
粒度のフラツクスとした。 仕上つたフラツクスの特定成分の含有量は第１
表の特性成分欄に、又、特定値は第１表の特定値
欄に示す。 第１表のフラツクスのうちF1〜F10は本発明例
であり、F11〜F21は本発明の効果を明確にする
ための比較例である。 先ず、表中のそれぞれのフラツクスを用い、21
種類の横向潜弧溶接による突合せ溶接を実施し
た。この場合の供試鋼板、供試ワイヤ（Mn系鋼
ワイヤ）をそれぞれ第２表および第３表に、又、
溶接条件を第４表、第１図、第２図および第３図
に示す。 第１図、第２図および第３図において１は被溶
接材である。第２図において、２はワイヤ、３は
チツプである。又、第３図は、積層方法を示す模
式図であり、図中イ〜トは溶接パスの順序を示す
記号である。 溶接結果を第５表に示す。 スラグ剥離性については、１〜３パス目ビード
(イ)〜(ハ)の剥離しやすさについて調べた。又、ビー
ド形状、ビードの表面状態およびポツクマークの
発生の有無については、７パス目のビード(ト)につ
いて調べ、ビード形状としては、突起状欠陥発生
の有無、アンダーカツト、オーバーラツプ等、ビ
ードの表面状態としては、凝固波の粗さ、を主に
調査した。 又衝撃試験は、第４図に示す位置からＶノツチ
シヤルピー試験片４（JISZ31124号）を採取し、−
50℃で試験を行なつた。なお、第４図において、
被溶接材１の表面から試験片の中心までの距離ｄ
は７mmである。 又、次に各フラツクスについて、ガスクロマト
グラフ法（WES1003）による拡散性水素試験を
行なつた。使用したワイヤは2.0％Mnワイヤ
4.0φ、鋼板はSM−50Bを使用した。72時間後の
測定結果を第５表に示す。 本発明例のNo.１〜No.10は本発明の効果により、
いずれも満足し得る結果が得られたが、比較例の
No.11〜No.21はいずれも何らかの問題があり満足し
得るものではなかつた。 すなわち、No.11、No.13、No.15、No.16、およびNo.
17はＰ値が０より大きくいずれもポツクマークが
発生した。又、No.13はMgO量不足、No.19は粒度
構成が適正範囲から外れたため、No.20およびNo.21
はかさ密度が適正範囲から外れたため、それぞれ
ポツクマークが発生した。 又、No.12はＦ量不足、No.14はAl2O3量不足、No.
17はCO2量不足のため、夫々衝撃値の劣化、スラ
グ剥離性の劣化、拡散性水素量の増加が生じた。
又、No.14はMgO量過剰、No.15はAl2O3量過剰、No.
11はCO2量過剰ため、ビード形状、ビード表面の
状態が劣化した。 又、No.18は粒度構成が適正範囲から外れたた
め、No.20およびNo.21はかさ密度が適正範囲から外
れたためビード形状、ビード表面の状態が劣化し
た。
ンドフラツクスに係り、更に詳しくは、原油タン
ク、LPGタンク等の建造に用いる横向サブマー
ジアーク溶接に用いられ、優れた靭性と共に良好
な溶接作業性を得ることの出来るボンドフラツク
スに関する。 （従来の技術） 近年、原油タンク、LPGタンクあるいはLNG
タンクが各所で建造され、50〜60級高張力鋼ある
いは、低温用Alキルド鋼の横向サブマージアー
ク溶接が頻繁に行なわれている。又、LPGタン
ク等低温で用いられるタンクにおいては、溶接部
に対し厳しい低温靭性が要求される。 そこで、このような横向溶接には高塩基性に設
計し易く、高靭性が得られ易いボンドフラツクス
が主に用いられている。 又、このような横向溶接においては、溶接部の
低温靭性ばかりでなく、ビード形状、耐ポツクマ
ーク性あるいは、スラグ剥離性等の作業性の点に
おいても充分優れていることが要求される。 即ち、横向溶接は溶融池の両端が上方方向に位
置する特殊な姿勢の溶接であり、それだけビード
形状が不安定となり易く、又、欠陥が生じやすい
要因を有している。 特にボンドフラツクスにおいては、ビード表面
のポツクマークの発生およびビード不均一化によ
るスラグ剥離性の劣化が大きな問題である。 まずビード表面にポツクマークが生じやすいと
いう点であるが、通常の下向溶接においては、溶
融池に生成した溶融スラグおよび溶融金属は両端
から中央に向けて凝固が進行するが、横向溶接に
おいては、上下から中央に向けて凝固することに
なる。 即ち、突合わされた被溶接母材のうち、上板側
に生成した溶融スラグは、まず上板側母材境界部
より凝固し、下方に凝固していく。 一方アーク空洞中のガス成分あるいは、溶融池
から発生したガス成分は、上方へ逸出しようとす
るが、このとき、上板側のスラグの凝固が進んで
いるため外部に逃げられないまま、メタルとスラ
グの界面に残留し、ビード表面にガス圧痕として
ポツクマークを生成する。 又、溶接金属も開先内のワイヤ先端の位置の変
動により、上下方向にずれやすく、アンダーカツ
ト、ビード形状不良あるいは融合不良等が生じや
すい。従つて、凝固スラグもビード形状不良部に
はまり込み、剥離し難い状況となる。 これらの問題を解決するために、例えば特開昭
54−19439号公報および特開昭55−14166号公報に
TiO2、CaF2、Al2O3、MgO、SiO2、B2O3、
CaCO3等を規制した非溶融型フラツクスが提案
されている。 これらのフラツクスは優れた溶接作業性と同時
に低温で良好なシヤルピー衝撃値と、COD値
（CRACK OPENING DISPLACEMENT）が得
られるボンドフラツクスである。 このうち、特開昭55−14166号公報に開示され
たボンドフラツクスにおいて、SiO2と多量の
CaF2が存在する場合ならびにCO2量が７％を
超えるとポツクマークが発生しやすいことが記載
されており、これを防止するため夫々、SiO2
を９％以下、CO2量７％以下に制限している。 しかしながらこれらのフラツクスにおいても、
ガス発生成分と他成分の添加バランスを考慮しな
くては、ポツクマークの発生を防止出来るもので
はない。又、スラグの剥離性が充分でなく、溶接
作業性を著しく劣化せしめている。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明は、優れた溶接金属靭性を得ると共に、
横向溶接において発生しやすいビード表面のポツ
クマークを防止すると共に、ビード形状にかかわ
らず、スラグ剥離性を改善することを目的とする
ものである。 （問題点を解決するための手段） 本発明の要旨は、横向サブマージアーク溶接用
ボンドフラツクスにおいて、フラツクス全体に対
して重量％で金属弗化物がＦ量に換算して2.5〜
12.5％、金属炭酸塩が、CO2量に換算して0.3〜
3.0％、Al2O3が25〜50％、MgOが20〜35％であ
り、かつ、500μｍより粒径の大きい粒子が30〜
80％、210μｍより粒径の小さい粒子が20％以下
を占め、かつかさ密度が0.8〜1.3ｇ／cm3であり、
更に下式で表わされる値ＰがＰＯであることを
特徴とする横向サブマージアーク溶接用ボンドフ
ラツクスにある。 Ｐ＝15.1×（CO2量）＋2.7×（Ｆ量）−6.5 ×（MgO量）＋115 CO2量；フラツクス中のCO2相当量（％） Ｆ量；フラツクス中のＦ相当量（％） MgO量；フラツクス中MgO相当量（％） （作用） 以下本発明について詳述する。 本発明フラツクスにおける各成分範囲の特定は
以下の如くである。 まず、弗化物の添加は横向溶接用フラツクスに
とつては極めて重要である。すなわち、弗化物は
アーク空洞中でアーク熱によりガス化し、溶融金
属のシールド作用を強化するため、溶接金属中の
酸素量および窒素量の低減に寄与し、溶接金属靭
性の向上に極めて有利である。 さらに弗化物のガスはスラグをポーラスなもの
とし、砕けやすくするためスラグ剥離性の改善に
も有効である。このような効果はフラツクス中の
Ｆ量が2.5％以上で得ることが出来る。 一方、弗化物は粘性を低下させる成分であり、
Ｆ相当量を12.5％を超えて添加すると、生成スラ
グの流動性が過大となるためビードが不整とな
り、又、下方に垂れやすため上板側にはアンダー
カツトが生じやすく、又、下板側にはオーバーラ
ツプを生じる様になる。 このような理由から弗化物の添加量の適正範囲
は、Ｆ相当量として2.5〜12.5％であることが必
要である。 本発明フラツクスに用いる金属弗化物とは
CaF2、BaF2、NaF、AlF3、MgF2等通常ボンド
フラツクスの製造に用いられる原料である。 次にCO2は溶接金属中の拡散性水素量を低減す
るために必要な成分である。特に横向サブマージ
アーク溶接の如く、溶接入熱が小さ多層盛溶接に
おいては、拡散性水素量が集積し水素割れを生じ
やすいので、これを防止するために、CO2を添加
することが必要となる。このような効果を得るに
は、フラツクス中のCO2相当量が0.3％以上であ
ることが必要である。 しかし、CO2相当量を3.0％を超えて添加する
と、アーク空洞の大きさが不安定となり、アーク
が安定せずビードが不整となる。このよな理由か
ら金属炭酸塩の添加量の適正範囲は、CO2量に換
算して、0.3〜3.0％である。 本発明フラツクスに用いる金属炭酸塩とは、
CaCO3、BaCO3、MgCO3、MnCO3等通常ボンド
フラツクスの製造に用いる原料である。 次にAl2O3はスラグ剥離性を改善するために必
要な成分である。すなわち、多量Al2O3の添加は
溶接によつて生じるスラグ量を減少させ、かつ、
溶融スラグをガラス質のものにする傾向がある。 まずスラグ量が少ないと、溶接後、溶接金属
部、開先部と凝固スラグの間に空隙が生じる傾向
にあり、これにより、開先内のワイヤ先端の位置
の変動によりビードが不均一になつても、良好な
スラグ剥離性が得られる。 更に溶接スラグがガラス質のものになる傾向に
あるので、結晶質のスラグに比べ、脆く砕けやす
く、前述の弗化物によるスラグのポーラス化によ
る効果との相乗効果により、極めて剥離しやすい
スラグを得ることが出来る。 このようなAl2O3の効果は25％以上の添加によ
り得られるが、一方50％を超えて添加すると、生
成スラグの粘度が高くなりすぎ、ビード形状が三
角ビード気味となり、更には、ビード表面に突起
状欠陥が発生し、ビード外観を劣化せしめる結果
となる。更に多量のAl2O3の添加は溶接金属中に
微小なスラグ巻込みを生じさせる。このような理
由からAl2O3の添加量の適正範囲は25〜50％であ
る。 本発明フラツクスに用いるAl2O3は、Al2O3単
体のアルミナあるいはシヤモツト、スピネル等の
化合物の如く、通常のボンドフラツクスの製造に
用いる原料である。 次にMgOは、ビード表面のポツクマークの発
生を防止するのに極めて重要な成分である。すな
わちMgOはフラツクスの耐火度を大とし、溶接
中において溶融スラグの厚さを薄くする。 フラツクス等から発生したガスは溶融スラグが
厚いと外部に逸出しにくく、メタルとスラグの界
面に残留し、ビード表面のガス圧痕としてポツク
マークとなるが、MgOは溶融スラグの厚みを薄
くするので、ガスが外部にに逸出しやすく、ポツ
クマーク発生の防止に効果がある。 又、MgOは、フラツクスの塩基度を高め、溶
接金属中の酸素量の増加をおさえ、良好な低温靭
性を得るのに効果がある。更に、フラツクスの耐
火度を高くし、溶接ビードの垂れを防止し、良好
なビード形状を得るのに効果がある。このような
MgOの効果は、20％以上の添加で得られる。 しかしながら40％を超えて添加すると耐火度が
高くなり過ぎ、ビード表面に突起状欠陥が発生し
ビード形状が不良となる。このような理由から
MgOの添加量の適正範囲は20〜40％である。 本発明フラツクスに用いるMgOは、マグネシ
アクリンカー、スピネル等通常のボンドフラツク
スの製造に用いる原料である。 以上の様にフラツクスの組成を規定しても、更
にフラツクスの物理的性質を適正にしなければ、
良好な溶接作業性は得られない。 まずフラツクスの粒度構成を適正にすることに
より、適度の通気度を保つことが必要である。こ
のためには、フラツクスの粒子径が、500μｍよ
り大きい粒子が30〜80％であり、かつ、210μｍ
より小さい粒子が20％以下であることが必要であ
る。 すなわち、粒子径が500μｍより大きい粒子が
30％未満では適正な通気性が保持出来ない。この
ためフラツクス等から発生したガスは、フラツク
ス中を通過しにくく、外部に逸出しにくく、メタ
ルとスラグの界面に残留しビード表面のガス圧痕
としてポツクマークとなる。 又、一方フラツクスの粒子径が500μｍより大
きい粒子が80％を超えると、フラツクスの耐火性
が過大となり、溶接時にフラツクスの溶融がスム
ーズにいかず、ビードが不整となり、更には、ア
ーク空洞が変動するようになるため、母材と溶接
ビードの境界にアンダーカツトが発生する。 更に500μｍより大きい粒子が30〜80％の適正
範囲であつても、210μｍより小さい粒子が20％
を超えると、通気性が悪くなり、ポツクマークが
発生する。 更に、上記粒度構成のフラツクスにおいても、
かさ密度を0.8〜1.3ｇ／cm3にすることが必要であ
る。すなわち、かさ密度はフラツクスの通気性を
適正するため、ならびに良好なビード形状を得る
ために重要である。 かさ密度が0.8ｇ／cm3未満では、フラツクスに
よるビードの押えがきかなくなるため、垂れビー
ドとなりビード形状が劣化する。又、繰り返し使
用において、粉化が激しく通気性が損なわれ、ポ
ツクマークが発生するようになる。 一方、かさ密度が1.3ｇ／cm3を超えると、フラ
ツクスによるビードの押えが強くなりすぎ、三角
気味のビードとなり、かつビードが乱れビード形
状が劣化する。又、更に通気性も悪くなり、ポツ
クマークが発生する。このような理由から、フラ
ツクスの粒度構成において、粒子径が500μｍよ
り大きい粒子が30〜80％、210μｍより小さい粒
子が20％以下であり、かつかさ密度は0.8〜1.3
ｇ／cm3である。 このような粒度構成およびかさ密度の調整は、
フラツクスの造粒時に使用する固着剤の種類、量
等の調整あるいはヘンシユル造粒、皿型造粒など
造粒法あるいは造粒条件によつて調整する。 次にポツクマークとは何らかのガスが、溶融ス
ラグと溶融金属の界面に残存した結果によるガス
圧痕であるが、このガス源は一般的には、鋼中の
Ｃの酸化によるCOあるいはCO2、Ｆ、H2Oであ
る。このうち、フラツクス中のH2O量は、530℃
の加くの高温で焼成したフラツクスにおいては、
フラツクスが吸湿しない限り大差がないと考える
べきである。 従つて本発明フラツクスにおいて、ポツクマー
クの発生の原因となるガス源は、フラツクス中に
添加するCO2とＦが主であり、その量が問題とな
る。すなわち、CO2あるいはＦのどちらか一方だ
けでなく、両方のトータル量でポツクマーク発生
の感受性が高くなる。 又、CO2とＦはポツクマークの発生に対して同
等の影響力ではなく、又、ポツクマークを防止す
る成分は、前述の如くMgOである。したがつて
ポツクマークの発生を防止するためには、CO2、
ＦおよびMgOの３成分を、適正にコントロール
することが重要である。 そこで単位長さ当りのポツクマーク発生数
（個／ｍ）Ｐを、種々フラツクスの組成を変化さ
せて行なつた実験の結果から、多重回帰分析によ
りフラツクス中のCO2量、Ｆ量およびMgO量の
関数として求めた。 すなわち、Ｐは下式の通りである。 Ｐ＝15.1×（CO2量）＋2.7×（Ｆ量）−6.5 ×（MgO量）＋115 CO2量；フラツクス中のCO2相当量（％） Ｆ量；フラツクス中のＦ相当量（％） MgO量；フラツクス中のMgO相当量（％） すなわち、ポツクマークの発生に対してCO2
量、Ｆ量の係数は夫々＋15.1、＋2.7でありCO2は
Ｆに比し、15.1／2.7倍ポツクマークを発生しや
すい傾向であることを示す。 一方MgOの係数は−6.5であり、ポツクマーク
を減少させる傾向であることを示す。すなわち、
Ｐ＝０でポツクマークの発生がなくなることを示
し、フラツクスとしては、CO2量、Ｆ量および
MgO量を調整し、Ｐを０以下に設計すればよい
ことを見出したものである。 又、以上に述べた組成の他には、目的に応じて
通常フラツクス原料として用いられるTiO2、
ZrO2、SiO2、B2O3等の金属酸化物、Fe−Si、Fe
−Al、Si、Mg、Alのような脱酸性金属粉、Mn、
Ti、Mo、Ni等の合金粉を適宜選択して添加する
ことが出来る。 以上本発明について詳述したが、以下に本発明
の効果を明らかにするめに実施例について述べ
る。 （実施例） まず第１表に示すようなF1〜F21の21種類のボ
ンドフラツクスを作製した。即ち、フラツクス原
料組成欄に示すような原料粉を、水ガラス（珪酸
ソーダ＋珪酸カリ）を固着剤として造粒した後、
530℃×80分の条件で焼成し、12×100メツシユの
粒度のフラツクスとした。 仕上つたフラツクスの特定成分の含有量は第１
表の特性成分欄に、又、特定値は第１表の特定値
欄に示す。 第１表のフラツクスのうちF1〜F10は本発明例
であり、F11〜F21は本発明の効果を明確にする
ための比較例である。 先ず、表中のそれぞれのフラツクスを用い、21
種類の横向潜弧溶接による突合せ溶接を実施し
た。この場合の供試鋼板、供試ワイヤ（Mn系鋼
ワイヤ）をそれぞれ第２表および第３表に、又、
溶接条件を第４表、第１図、第２図および第３図
に示す。 第１図、第２図および第３図において１は被溶
接材である。第２図において、２はワイヤ、３は
チツプである。又、第３図は、積層方法を示す模
式図であり、図中イ〜トは溶接パスの順序を示す
記号である。 溶接結果を第５表に示す。 スラグ剥離性については、１〜３パス目ビード
(イ)〜(ハ)の剥離しやすさについて調べた。又、ビー
ド形状、ビードの表面状態およびポツクマークの
発生の有無については、７パス目のビード(ト)につ
いて調べ、ビード形状としては、突起状欠陥発生
の有無、アンダーカツト、オーバーラツプ等、ビ
ードの表面状態としては、凝固波の粗さ、を主に
調査した。 又衝撃試験は、第４図に示す位置からＶノツチ
シヤルピー試験片４（JISZ31124号）を採取し、−
50℃で試験を行なつた。なお、第４図において、
被溶接材１の表面から試験片の中心までの距離ｄ
は７mmである。 又、次に各フラツクスについて、ガスクロマト
グラフ法（WES1003）による拡散性水素試験を
行なつた。使用したワイヤは2.0％Mnワイヤ
4.0φ、鋼板はSM−50Bを使用した。72時間後の
測定結果を第５表に示す。 本発明例のNo.１〜No.10は本発明の効果により、
いずれも満足し得る結果が得られたが、比較例の
No.11〜No.21はいずれも何らかの問題があり満足し
得るものではなかつた。 すなわち、No.11、No.13、No.15、No.16、およびNo.
17はＰ値が０より大きくいずれもポツクマークが
発生した。又、No.13はMgO量不足、No.19は粒度
構成が適正範囲から外れたため、No.20およびNo.21
はかさ密度が適正範囲から外れたため、それぞれ
ポツクマークが発生した。 又、No.12はＦ量不足、No.14はAl2O3量不足、No.
17はCO2量不足のため、夫々衝撃値の劣化、スラ
グ剥離性の劣化、拡散性水素量の増加が生じた。
又、No.14はMgO量過剰、No.15はAl2O3量過剰、No.
11はCO2量過剰ため、ビード形状、ビード表面の
状態が劣化した。 又、No.18は粒度構成が適正範囲から外れたた
め、No.20およびNo.21はかさ密度が適正範囲から外
れたためビード形状、ビード表面の状態が劣化し
た。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
○；優れる ×；劣る
（発明の効果） 以上述べた如く、本発明フラツクスによれば、
横向潜弧溶接において、ビード表面のポツクマー
クの発生を防止出来ると共に、優れたスラグ剥離
性、ビード形状および低温靭性が得られ、又、溶
接金属中の拡散性水素量も低減することが可能と
なる。
（発明の効果） 以上述べた如く、本発明フラツクスによれば、
横向潜弧溶接において、ビード表面のポツクマー
クの発生を防止出来ると共に、優れたスラグ剥離
性、ビード形状および低温靭性が得られ、又、溶
接金属中の拡散性水素量も低減することが可能と
なる。
第１図は実施例に用いた開先形状を説明するた
めの断面図、第２図は実施例に用いたワイヤ狙い
を説明するための断面図、第３図は実施例で行な
つた溶接の積層要領を説明するための断面図、第
４図は、実施例で行なつた衝撃試験における試験
片の採取位置を説明するための断面図である。 １……被溶接材、２……鋼ワイヤ、３……溶接
チツプ、４……シヤルピー試験片。
めの断面図、第２図は実施例に用いたワイヤ狙い
を説明するための断面図、第３図は実施例で行な
つた溶接の積層要領を説明するための断面図、第
４図は、実施例で行なつた衝撃試験における試験
片の採取位置を説明するための断面図である。 １……被溶接材、２……鋼ワイヤ、３……溶接
チツプ、４……シヤルピー試験片。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 横向サブマージアーク溶接用ボンドフラツク
スにおいて、フラツクス全体に対して重量％で金
属弗化物がＦ量に換算し、2.5〜12.5％、金属炭
酸塩がCO2量に換算して、0.3〜3.0％、Al2O3が25
〜50％、MgOが20〜40％であり、かつ、500μｍ
より粒径の大きい粒子が30〜80％、210μｍより
粒径の小さい粒子が20％以下を占めかつ、かさ密
度が0.8〜1.3ｇ／cm3であり、更に下式で表わされ
る値ＰがＰＯであることを特徴とする横向サブ
マージアーク溶接用ボンドフラツクス。 Ｐ＝15.1×（CO2量）＋2.7×（Ｆ量）−6.5 ×（MgO量）＋115 CO2量；フラツクス中のCO2相当量（％） Ｆ量；フラツクス中のＦ相当量（％） MgO量；フラツクス中のMgO相当量（％）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21795386A JPS6376793A (ja) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | 横向サブマ−ジア−ク溶接用ボンドフラツクス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21795386A JPS6376793A (ja) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | 横向サブマ−ジア−ク溶接用ボンドフラツクス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6376793A JPS6376793A (ja) | 1988-04-07 |
| JPH0214156B2 true JPH0214156B2 (ja) | 1990-04-06 |
Family
ID=16712301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21795386A Granted JPS6376793A (ja) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | 横向サブマ−ジア−ク溶接用ボンドフラツクス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6376793A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6104090B2 (ja) * | 2013-08-05 | 2017-03-29 | 株式会社神戸製鋼所 | サブマージアーク溶接用フラックス及びその製造方法 |
| JP6441099B2 (ja) * | 2015-02-02 | 2018-12-19 | 株式会社神戸製鋼所 | サブマージアーク溶接用フラックス |
-
1986
- 1986-09-18 JP JP21795386A patent/JPS6376793A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6376793A (ja) | 1988-04-07 |
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