JPH0520198B2 - - Google Patents
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- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Description
おいて、使用される耐火鋼を溶接するガスシール
ドアーク溶接用フラツクス入りワイヤに関するも
ので、さらに詳しくは、600℃での高温耐力に優
れ、靱性も良好であると共に耐候性を有する溶接
金属を得ることができるガスシールドアーク溶接
用フラツクス入り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
における各種構造物用フラツクス入りワイヤは、
軟鋼及び高張力鋼用アーク溶接フラツクス入りワ
イヤ(JIS Z 3313),耐候性鋼用炭酸ガスアー
ク溶接フラツクス入りワイヤ(JIS Z 3320)が
広く使用されている。 例えば、特公昭59−44159号公報、特開昭59−
64195号公報,特公昭63−7879号公報等にはガス
シールドアーク溶接用フラツクス入りワイヤが開
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宅などの建築物に前記溶
接ワイヤを用いて構築した溶接部は、火災におけ
る安全性を確保するため十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℃以上にならぬように
規定されている。 これは350℃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おそれがある
ためである。 このため、溶接部の表面にスラグウール,ロツ
クウール,ガラスウール,アスベストなどを基材
とする吹き付け材やフエ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上
に、更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損傷を防止するよ
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、建設コストが大幅に上昇する
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
被覆や軽被覆で利用することが出来ず、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。 一方、周知のモリブデン鋼及びクロムモリブデ
ン鋼用マグ溶接フラツクス入りワイヤ(JIS Z
3318)に示された耐熱鋼用ワイヤによれば、高温
特性は良好であるが、価格が非常に高く、溶接施
工面での利用は困難である。 また、近年建築物の高層化が進展し、設計技術
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
法が規定されるに至り、前述の350℃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
に加わつてくる荷重により、耐火被覆の能力を決
定出来るようになり、場合によつては無被覆で使
用することも可能になつた。 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℃での高温特性が優れか
つ衝撃靱性も良好であると共に耐候性を有する溶
接金属を得ることのできるフラツクス入りワイヤ
を提供することにある。 〔課題を解決するための手段〕 本発明の要旨とするところは下記のとおりであ
る。 (1) 鋼製外皮にワイヤ全重量にたいしてTiO2;
2.5〜8.5%,TiO2以外の酸化物;0.3〜2.5%,
脱酸剤;1.0〜6.0%を含有するチタニア系フラ
ツクスを充填してなるガスシールドアーク溶接
用フラツクス入りワイヤにおいて、鋼製外皮と
充填フラツクスの一方又は両方においてワイヤ
全重量に対して Mo;0.10〜0.50% Nb;0.005〜0.025% を含有し、(0.5Mo+10Nb)が0.1〜0.4%であ
ることを特徴とする耐火鋼用ガスシールドアー
ク溶接用フラツクス入りワイヤ。 (2) 付加成分として Ti;0.05〜0.35% B;0.005〜0.015% の1種又は2種を鋼製外皮と充填フラツクスの
一方又は両方に含有してなる前項1に記載の耐
火鋼用ガスシールドアーク溶接用フラツクス入
りワイヤ。 (3) 付加成分として Cu;0.20〜0.60% Cr;0.30〜0.75% Ni;0.05〜0.70% の1種又は2種以上を鋼製外皮と充填フラツク
スの一方又は両方に含有してなる前項1または
2記載の耐火鋼用ガスシールドアーク溶接用フ
ラツクス入りワイヤ。 〔作用〕 耐火鋼材として現在開発されているものは、
600℃での高温耐力が常温時の70%以上となるよ
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、無被覆で使用するもできる。 そこで、本発明者らはこのような溶接部が得ら
れる耐火性能の優れた溶接ワイヤを開発した。 本発明の特徴は、少量のMoとNbを複合添加
し、(0.5Mo+10Nb)の和を0.1〜0.4%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、更にMo
は固溶体強化によつて高温強度を増加させるが、
Mo単独添加では600℃という高温領域において
十分な耐力を得ることが難しい。 本発明者らは各種試作ワイヤによる試験研究の
結果、該高温領域における耐力増加には、Nbと
Moを複合添加させることが極めて有効であるこ
とを見いだした。 しかし、Nb、Mo量が多すぎると溶接性が悪く
なると共に靱性が劣化するので、Nb,Mo含有量
の上限はそれぞれ0.025%、0.50%とする必要が
あり、また下限は複合効果が得られる最少量とし
てそれぞれ0.005%、0.10%を含有せしめる。 Nb,Mo量は前述する範囲内において、
(0.5Mo+10Nb)の和が0.1〜0.4%の場合に600℃
での高温耐力が耐火鋼材と同等かそれ以上の強度
を示すと共に衝撃靱性が良好になるので、
(0.5Mo+10Nb)の和を0.1〜0.4%の範囲に限定
した。 Mo,Nbの添加方法は外皮、フラツクスの一方
又は両方に添加してもよい。 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微量
のMoに加えてNbを複合添加した耐火鋼溶接用フ
ラツクス入りワイヤは知られていない。 つぎに、前記ワイヤに加えてTi,Bを添加す
る理由を説明する。 TiはTi酸化物を形成し、溶接金属のミクロ組
織を微細化し、靱性改善に有効であるが、0.05%
未満ではこの効果も望めず、下限を0.05%とす
る。又、0.35%を超えると靱性を著しく損なうの
で、上限を0.35%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つて溶接金属に
お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。又、溶
接金属の焼入れ性を高める効果があり、このよう
な効果を得るためには最小限0.005%のB量が必
要で、それ未満では効果がなく、又多すぎると溶
接金属に高温割れが発生し易くなるので上限を
0.015%とする。尚、Ti,BもMo,Nbと同様に
外皮,フラツクスの一方又は両方に添加してもよ
い。 以上が耐火性能を向上させる手段であるが、本
発明者らは更に耐火被覆しない無被覆で使用する
こと(利用分野の拡大)を考え、耐候性を併せ持
つことが出来ないか検討した。その結果、耐候性
鋼用炭酸ガスアーク溶接フラツクス入りワイヤ
(JIS Z 3320)のP,Wタイプの成分範囲であ
れば、溶接ままでの強度がやや高いものの本発明
の目的である600℃での高温特性は十分満足する
ことが確認出来た。従つてCu;0.20〜0.60%,
Cr;0.30〜0.75%,Ni;0.05〜0.70%の1種また
は2種以上を鋼製外皮と充填フラツクスの一方ま
たは両方に含有させることが出来る。尚、Cuは
ワイヤ表面のメツキ成分として添加することも出
来る。 本発明では上記特性を踏まえ、各成分の含有率
を下記の様に定めた。 TiO2;2.5〜8.5% TiO2はアークの安定性およびスラグ被包性を
高めるうえでも不可欠の成分であり、2.5%未満
ではその効果が得られない。しかし8.5%を超え
るとスラグの粘性が高くなりすぎてビード形状が
悪化し、更には溶接金属中に過剰の還元チタンが
歩留つて機械的性質(特に靱性)が低下する。 TiO2以外の酸化物;0.3〜2.5% TiO2以外の酸化物としては、SiO2,A2O3,
ZrO2,MnO,MgOやFeO,Fe2O3等の鉄酸化物
を示すがこれらは、スラグの粘性を調整すると共
にビード外観、形状をよくする他、全姿勢溶接性
を良好にする。0.3%未満ではこれらの効果を有
効に発揮することができない反面多すぎると溶融
スラグの粘性が著しく低下して溶接作業性が極端
に悪化するので2.5%以下に止めるべきである。 脱酸剤;1.0〜6.0% 脱酸剤はその名の通り脱酸作用によつて溶接金
属中の非金属介在物を減少し溶接金属の物性を高
めるのに有効な成分であり、代表的なものとして
はMn,Si,A,Mg等の金属あるいはこれら
の鉄合金が挙げられる。脱酸剤が1.0%未満では
脱酸不足となつてX線性能等が悪くなるので1.0
%以上は含有させなければならない。しかし6.0
%を超えると脱酸過剰になつて溶接金属の靱性お
よび耐割れ性が低下する。 以上が必須成分であるが溶接能率向上を目的と
して鉄粉を、アーク安定剤としてはアーク中で電
離しやすい物質、例えばLi,Na,K,Ca,Sr,
Ba等の酸化物、弗化物、炭酸塩等を必要に応じ
て添加することが出来る。 更に、本発明に係るフラツクス入りワイヤのフ
ラツクス充填率は8〜25%とすることが望まし
い。その理由は、充填率が25%を超えると伸線時
に断線トラブルが多発し生産性が悪くなるからで
あり、また8%より少なくなるとアークの安定性
が損なわれるからである。 尚、ワイヤの断面形状には何等の制限もなく2
mm以下の細径の場合は比較的単純な円筒状のもの
が、また2.4〜3.2mm程度の太径ワイヤの場合は鞘
材を内部へ複雑に折り込んだ構造のものが一般的
である。更にシームレスワイヤにおいては表面に
Cu等のメツキ処理を施すことも有効である。 〔実施例〕 第1表に試験に用いた代表的な耐火鋼材を、第
2表に試験に用いた鋼製外皮成分を、第3表に耐
火鋼溶接用フラツクス入りワイヤ組成を示す。 板厚25mmの第1表に示す鋼板を第1図に示す開
先形状(t=25mm、G=5mm、φ45°)に加工した
後、第3表に示すフラツクス入りワイヤを用い、
第4表に示す溶接条件で溶接継手を作製した。 溶接終了後、試験材より引張試験片とシヤルピ
ー試験片を採取し、その機械試験結果を第5表に
示す。
不可避的不純物を示す。
特性に優れ、衝撃靱性も良好であることは勿論、
耐候性をも有する溶接金属が得られると共に、溶
接施工時の溶接作業性も良く、溶接部への耐火施
工にかかるコストを大幅に引き下げることが可能
である。
面図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 鋼製外皮にワイヤ全重量にたいしてTiO2;
2.5〜8.5%,TiO2以外の酸化物;0.3〜2.5%,脱
酸剤;1.0〜6.0%を含有するチタニア系フラツク
スを充填してなるガスシールドアーク溶接用フラ
ツクス入りワイヤにおいて、鋼製外皮と充填フラ
ツクスの一方又は両方においてワイヤ全重量に対
して Mo;0.10〜0.50% Nb;0.005〜0.025% を含有し、(0.5Mo+10Nb)が0.1〜0.4%である
ことを特徴とする耐火鋼用ガスシールドアーク溶
接用フラツクス入りワイヤ。 2 付加成分として Ti;0.05〜0.35% B;0.005〜0.015% の1種又は2種を鋼製外皮と充填フラツクスの一
方又は両方に含有してなる請求項1に記載の耐火
鋼用ガスシールドアーク溶接用フラツクス入りワ
イヤ。 3 付加成分として Cu;0.20〜0.60% Cr;0.30〜0.75% Ni;0.05〜0.70% の1種又は2種以上を鋼製外皮と充填フラツクス
の一方又は両方に含有してなる請求項1または2
記載の耐火鋼用ガスシールドアーク溶接用フラツ
クス入りワイヤ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1136289A JPH02192894A (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | 耐火鋼用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
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JP1136289A JPH02192894A (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | 耐火鋼用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
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JPH02192894A JPH02192894A (ja) | 1990-07-30 |
JPH0520198B2 true JPH0520198B2 (ja) | 1993-03-18 |
Family
ID=11775917
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1136289A Granted JPH02192894A (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | 耐火鋼用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Country Status (1)
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JP (1) | JPH02192894A (ja) |
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JPS5944159A (ja) * | 1982-09-07 | 1984-03-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電話機のサ−ジ防護回路 |
JPS6316239A (ja) * | 1986-07-08 | 1988-01-23 | Nippon Denso Co Ltd | トルクセンサ |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0381094A (ja) * | 1989-08-25 | 1991-04-05 | Kobe Steel Ltd | ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH02192894A (ja) | 1990-07-30 |
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