JPH0252196A

JPH0252196A - 耐火鋼用溶接ワイヤ

Info

Publication number: JPH0252196A
Application number: JP20198488A
Authority: JP
Inventors: Kozo Yamashita; 山下　礦三; Kazushi Suda; 須田　一師
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-08-15
Filing date: 1988-08-15
Publication date: 1990-02-21
Anticipated expiration: 2012-03-26
Also published as: JP2594623B2

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、建築、土木及び海洋構造物の分野において、
使用される耐火鋼をｉ＄　１１する）８接ワイヤに関す
るもので、さらに詳しくは、６００　’Ｃでの高温耐力
にｆ！れ、靭性も良好な溶接金属をＪｊえるガスシール
ドアーク１８接川ワイヤに係るものである。

（従来の技術）周知の通り、建築、土木及び海洋構造物の分野における
各種（１カ造物用溶接ワイヤは、軟鋼及び高張力鋼フグ
溶接用ソリンドワイヤ（ＪＩＳ　Ｚ　３３１２）耐候性
鋼用炭酸ガスアークｉ８接ソリノ１′ワイヤ（ＪＩＳ　
Ｚ　３３１５）　　が広く使用されている。

たとえば、特開昭５　’、）−１０９５９２号公＋［ｌ
には、■製、・＼ｒ−５〜５０％ＣＯ□を用いる混合ガ
スアーク’＋８　ｔｆｆ用ワイヤが、特開昭５７−５８
９９４−Ｊ−公報、特開昭６１−１５９２９６号公報及
び特開昭６１−１５９２９７号公報には、スパッタ／Ｉ
！：　ｉｄ　Ｑ目的としたワイヤ成分が、さらに特開昭
６３−７２．１９８号公報には、亜鉛メツキｍａｔ用の
−７、（Ａ？酸成分開示されている。

ところで、各種構造物のうち、特に生活に密着したビル
や事務所及び住居などの建築物に、前記）３接ワイヤを
用いて横築した溶接部は、火災における安全性を随保す
るため充分な耐火被覆を施すことが義務づけられており
、建築関係諸法令では、火災時に溶接部温度が３５０°
Ｃ以上にならぬようになっている。

これは３５０　’Ｃ程度で耐力が常温時の６０〜７０％
に低下し、建築物の倒壊を引き起こす恐れがあるためで
ある。

このため、この溶接部の表面にスラグウール、ロックウ
ール、ガラスウールなどを基材とする吹き付は材やフェ
ルトを展着するほか、防火モルタルで包被する方法及び
前記断熱材層の」二に、さらに金属薄板即ちアルミニウ
ムやステンレススチール薄板等で保護する方法など耐火
被覆を入念に施し、火災時における熱的ｔｑ傷を防止す
るようにしている。

そのため溶接材料価格そのものより耐火被覆施工費が高
額になり、建設コス］が大幅に上昇することを避けるこ
とが出来ない。

（発明が解決しようとする課題）前述のように建築物に周知の溶接ワイヤを利用する場合
、価格が安いが、高温特性が低いため無被覆や軽被覆で
Ｆｌ川することが出来ず、割高な耐火被覆を施さねばな
らないため、建設コストを高くすることとともに建築物
の利用空間を狭くし、経済効率を低下させているという
課題がある。

その一方、周知の耐熱鋼用のマグ溶接ソリッド・ツイヤ
（ＪＩＳ　Ｚ　３３１７）並びに特開昭５７−１ｏ０８
９２号公報や特開昭５８−１００９９４号公報Ｓこ開示
されたＩ！ｉＪ熱鋼用ワイヤによれば、高温特性１よ良
好であるが、価格がノド常に高く、＋８接施工面での（
す川は非常に困難である。

また、近年建築物の高層化が進展し、設計技（ネｉの向
上とその信頼性の高さから、耐火設計について見直しが
行われ、昭和６２年建築物の新耐火設計法が制定される
に至り、前述の３５０″Ｃの温度制限によることなく、
溶接部の高温強度と建物に実際に加わってくる荷重によ
り、耐火被覆の能力を決定出来るようになり、場合によ
っては無被覆で使用すにことも可能になった。

しかしながら、耐火性能の優れた溶接金属を得るための
溶接ワイヤは、現在存在しない。

本発明の目的は、６００°Ｃでの高温・特性が優れ、か
つ衝撃靭性も良好な溶接金属を与えるガスンルドアーク
ｉ６　Ｉｆｆワイヤを提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明は、前述の課題を克服し、ｌコ的を達成するもの
で、その具体的手段を下記７〜４項に示す。

ア９重星比で、ｃ：ｏ、ｏ３〜０，１２％、Ｓｉ＋２．
４０〜１．００％、Ｍｎ　：　２．９０〜２．５０％、
Ｎ４ｏ：２．１０〜２．５０％、Ｍｏ：２．００５〜２
．０２５％、Ｃｕ；２．５０％以下、ｐ：ｏ、ｏ３ｏ％
３ｏ、Ｓ：２．０３０％以下、Ｎ；２．０１００％以下
で、（０，５Ｍｏ＋１ＯＮｂ）が２．１〜２．４％であ
り、残部が鉄及びび不可避不純物からなることを特徴と
する耐火鋼用熔接ワイヤ。

イ１重債比で、ｃ：ｏ、ｏ３〜２．１２％、Ｓｉ：２．
４０〜１．００％、Ｍｎ：２．９０〜２．５０％、Ｎイ
ｏ　：　２．１０〜２．５０％、Ｎ　ｂ　：　２．００
５〜２．０２５％、Ｎｂ：２．５０％以下、Ｐ　：　２
．０３０％以下、ｓ：ｏ、ｏ３ｏ％３ｏ、Ｎ：２．０１
００％以下で、（０，５Ｍｏ−１−１ＯＮｂ）が２．１
〜２．４％であり、さらに、Ｔｉ：２．０５〜０，３５
％、Ｂ：２．０００５〜ｏ、ｏｏａｏ％の一種又は二種
を含有し、残部が鉄及び不可避不純物からなることを特
徴とする耐火制用溶接ワイヤ。

（作用）本発明者らは、火災時における溶接金属強度に・ついて
研究した結果、無被覆使用を目標とした場合、火災時の
最高到達温度が約１０００℃であることから、該当部分
が常温時の７０％以上の耐力を備えるためには、周知の
溶接ワイヤに高価な金属元素を多量に添加しなければな
らず、経済性の面から利用することが出来ない。

そこで、耐火鋼Ｉオとして現在開発されているものは、
６００　’Ｃでの高温耐力が常温時の７０％以りとなる
よう成分設計され、製造されている。

このため、溶接部もこの耐火鋼材の高温耐力値以上を有
すれば建築物全体から見ても経済的であり、さらに高価
な添加元素が微量ですみ、かつ溶接部の耐火被覆を薄く
することが可能で、火災荷重が小さい場合は、無被覆で
使用することが出来る耐火性能の優れた溶接ワイヤを開
発した。

さて、本発明の特徴は、微ｉＮｂとＭＯを複合添加し、
（０，５Ｍｏ＋ＬＯＮｂ）の和をｏ、ｉ〜２．４％に限
定することにある。

ここで、本発明に係る特徴的な成分元素とその添加量に
ついて説明する。

Ｎｂ、Ｍｏは微細な炭窒化物を形成し、さらにＭｏは固
溶体強化によって高温強度を増加させるが、ＭｏｔｒＬ
独添加では６００”Ｃという高温領域において充分な耐
力を得ることが難しい。

本発明汗らは各種試作ワイヤによるＬＫ験研究の結果、
該高温領域における耐力増加には、ＮｂとＭｏを複合添
加さ−ぜることが掻めて￥ｆ効であることを見出した。

しかしながら、Ｎｂ、Ｍｏｌが高すぎると、）８接性が
悪くなり、靭性が劣化するので、Ｎｂ、Ｍｏ含有蟹の上
限はそれぞれ２．０２５％、２．５０％とする必要があ
り、また下限は複合効果が得られる最小量としてそれぞ
れ２．００５％、２．１θ％を含有せしめる。

さらに、Ｎｂ、Ｍａｉｌは前述する範囲内において、（
０，５Ｍｏ＋１ＯＮｂ）の和が２．１〜２．４％の場合
に、６００　’Ｃでの高温耐力が耐火鋼材と同等か、そ
れ以上の強度を示すとともに衝撃靭性が良好になるので
、（０，５Ｍｏ＋１ＯＮｂ）の和を２．１〜２．４％の
範囲に限定した。

なお、高温強度を上昇せしめるため、ＭＯを利用するこ
とは、従来の耐熱鋼用溶接ワイヤでは知られているが、
建築用に用いる溶接ワイヤとしてＨＦ５ｌのＭｏに加え
Ｎｂを複合添加した耐熱鋼用溶接ワイヤは知られていな
い。

つぎに、本発明における前記のＮｂ、Ｍｏ以外の成分限
定理由について詳細に説明する。

Ｃは、強度確保並びにＮｂ、Ｍｏの添加効果を発揮させ
るために必要であり、２．０３％未満では強度確保が難
しく、Ｎｂ、Ｍｏの添加効果が薄れるので、下限を２．
０３％とする。又、２．１２％を超えると高！ｌυ１れ
感受性が増加するとともに靭性を劣化させるので上限を
２．１２％とする。

Ｓｉは主脱酸剤として不可欠な元素であり、２．４０％
未満では脱酸不足により、溶接金属中にプローホール等
の溶接欠陥を発生さゼるので下限を２．４０％とする。

又、１．００％を超えるとフェライトの固溶硬化の原因
となり、靭性を低下さゼるので上限を１．００％とす゛
る。

ＭｎはＳｌと同様な脱酸剤であり、強度、靭性を６′傷
保する上で不可欠な元素であり、強度、靭性を確保出来
る最小量として２．９０％含存する必要があり、その下
限は２．９０％とする。一方２．５０％を超えると高温
割れ感受性を増加させるとともに靭性を劣化させるので
上限を２．５０％とする。

Ｃｕは一般的に耐錆性、耐食性及びワイヤ送給性向上を
目的としてワイヤへのメツキ等で施される０、５０％を
超えると高温割れ１ざ受性を増加させるとともに靭性を
劣化さＵるので上限を２．５０％とする。

Ｐ、Ｓは不可避不純物として含有するが、粒界に偏析し
、粒界を脆化させ、靭性低下の原因となるので、上限を
それぞれ２．０３０％以下、２．０３０％以下とする。

Ｎはｍｍに不可避不純物としてワイヤ中に含まれるもの
であって、Ｎｂと結合し、炭窒化物Ｎｂ（ＣＮ）を形成
して高／Ｈ強度の向上に効果を発揮Ｊ゛るが、Ｎ間が多
くなると靭性低下を招くとともに溶接金属にプローホー
ル等の溶接欠陥を発生さ已るので、その上限を２．０１
００％以下とする。

本発明ワイヤの基本成分は以上の遥りであり、充分に目
的を達成出来るが、さらに目的に対し、特性を高めるた
め、以下に述べる元素叩ちＴｉ、＋３を選択的に添加す
ると強度、靭性の向上について、さらに好ましい結果が
得られる。

つぎに、前記添加元素とその添加量について説明する。

′ＦｌはＴｉｆｉ化物を形成し、溶接金属のミクロ客１
１職を微細化し、靭性改善に佇効であるが、２．０５９
６以下ではこの効果も望めず、下限を２．０５％とする
。又、０，３５％を超えると靭性を著しくｔ員なうので
、上限を２．３５％とする。

Ｂは強力な脱酸性炭化物生成元素であるから、これをワ
イヤに添加することによって溶接金属に１３ける結晶核
生成作用が促進され、柱状晶の成長が阻止される結果、
結晶粒は微細化する。また、溶接金属の焼入れ性を高め
る効果があり、このような効果を１するためには、最小
限２．０００５％のＢ量が必要で、それ以下では効果が
無く、又多過ぎると溶接金属に高温割れが発生し易くな
るので上限を２．００８０％とする。

（実施例）第１表に試験に用いた代表的な耐火鋼材、第２表に試験
に用いた耐火鋼用溶接ワイヤを示ず。

板厚２５ｆｆｌＩ１１の第１表に示す鋼板を第１図に、
Ｒす開先形状（Ｔ＝２５閣、Ｄ−７−１φ−４５°）に
加工した後、第２表に示すワイヤを用い、第３表に示す
溶接条件で溶接継手を作製した。

）８接終了後、試験材より引張試験片とンヤルピ試験１
１を採取し、機械試験を実施、この試験結果を第４表に
示す。

（以下余白、次頁へつづく）第１表第、１表で明らかなように本発明に係るワイヤが、すべ
て良好な常温及び高温強度を有するとともに１１撃靭性
も高い値を示しているのに対し、比較ワイヤはことごと
く常温での強度が高すぎたり、あるいは高温強度が不足
し、又衝撃靭性値も低く、耐火制用ワイヤとして不適で
ある。

なお、本発明ワイヤをシールドガス組成についてＡｒＣ
０ｚ混合ガスに変更して使用してもなんら性能に影響す
ることなく良好な耐火性能が得られる。

（発明の効果）以上のように、本発明の組成範囲にあるワイヤであれば
、高温特性が優れ、衝撃靭性も良好であることはもらろ
ん、溶接施工時の＋８接作業性も良＜、溶接部への耐火
施工にがかるコス］・を大幅に引き下げることが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に用いた開先形状を示すｉＥ而面面図で
ある。代理人　弁理士　茶　野　木　立　夫手続補正書（自発）昭和６３年９月２９１１第１図１−′ｐへ１

Claims

【特許請求の範囲】１、重量比で、Ｃ：０．０３〜０．１２％Ｓｉ：０．４０〜１．００％Ｍｎ：０．９０〜２．５０％Ｍｏ：０．１０〜０．５０％Ｎｂ：０．００５〜０．０２５％Ｃｕ：０．５０％以下Ｐ：０．０３０％以下Ｓ：０．０３０％以下Ｎ：０．０１００％以下で（０．５Ｍｏ＋１０Ｎｂ）が
０．１〜０．４％であり、残部が鉄及び不可避不純物からなることを特徴とする耐
火鋼用溶接ワイヤ。２、重量比で、Ｃ：０．０３〜０．１２％Ｓｉ：０．４０〜１．００％Ｍｎ：０．９０〜２．５０％Ｍｏ：０．１０〜０．５０％Ｎｂ：０．００５〜０．０２５％Ｃｕ：０．５０％以下Ｐ：０．０３０％以下Ｓ：０．０３０％以下Ｎ：０．０１００％以下で（０．５Ｍｏ＋１０Ｎｂ）が
０．１〜０．４％であり、さらに、Ｔｉ：０．０５〜０．３５％Ｂ：０．０００５〜０．００８０％の一種又は二種を含有し、残部が鉄及び不可避不純物か
らなることを特徴とする耐火鋼用溶接ワイヤ。