JPH05245690A

JPH05245690A - 高水素すみ肉溶接用フラックス入りワイヤ

Info

Publication number: JPH05245690A
Application number: JP4736692A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Fukushima; 新一福島; Takehisa Sakaguchi; 武久坂口; Shigeru Shinshi; 繁進士
Original assignee: Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Priority date: 1992-03-04
Filing date: 1992-03-04
Publication date: 1993-09-24
Anticipated expiration: 2015-10-03
Also published as: JP3093416B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、造船、鉄骨、橋梁等の分野で多用
されているウォッシュプライマー塗装鋼板の水平すみ肉
溶接に使用して良好な耐ピット性および耐スパッタ性が
得られる高水素系のフラックス入りワイヤを提供する。【構成】水素源化合物を含有する高水素すみ肉溶接用
フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤのトータルＣ量
（鋼製外皮とフラックスおよび残留伸線潤滑剤からのＣ
の合計）を０．１０〜０．２５％、かつ残留伸線潤滑剤
からのＣが０．０３％以上、Ｆが０．０１〜０．３０％
とすることによって、ビード止端部に発生する微小なピ
ットおよびスパッタの発生を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は造船、鉄骨、橋梁等の分
野で使用されているプライマー塗装鋼板の溶接に使用し
て、優れた耐ピット性と耐スパッタ性が得られる高水素
系すみ肉溶接用フラックス入りワイヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年ガスシールドアーク溶接用ワイヤ
は、能率性および溶接作業性が良く、各種構造物の製作
に広く使用されている。しかしながら鋼材の多くは発錆
を防止するためにプライマーが塗装されており、特にす
み肉溶接においては、溶接アーク熱で発生した水素や一
酸化炭素等のプライマー熱分解ガスが溶融金属中に侵入
することによりビード表面にピットが発生しやすい。こ
の傾向はウォッシュプライマー塗装鋼板の溶接において
大きく、この対策としてグラインダーによるプライマー
除去あるいは手直しが必要となり、作業能率が非常に悪
いという問題がある。

【０００３】これに対し、例えば特開平１−９１９９６
号公報、特開平１−２６２０９６号公報および特公平２
−４２５９５号公報にはフラックス入りワイヤが提案さ
れている。これらはいずれもフラックス中に各種の水素
源化合物を含有しており、これにより溶融金属中の水素
を過飽和にし、溶接金属からのガス放出速度を速くして
溶融金属の凝固前にガスを放出させることによってピッ
トの発生を防止するという高水素すみ肉溶接用フラック
ス入りワイヤである。

【０００４】しかし、プライマーの膜厚が厚すぎたり、
溶接速度を上げて溶接することが多くこの場合、従来ワ
イヤではピット発生を防止することはできなかった。そ
こで、さらに耐ピット性を改善するとともに、これまで
この種のワイヤではある程度犠牲にされていた耐スパッ
タ性の改善が強く要望されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような要
望を満足するものであり、ウォッシュプライマー塗装鋼
板の溶接に使用した場合でも十分な耐ピット性と耐スパ
ッタ性が得られる高水素系すみ肉溶接用フラックス入り
ワイヤを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、鋼製外皮の内側に水素源化合物を有するフ
ラックスを充填後、伸線加工してなる高水素系すみ肉溶
接用フラックス入りワイヤにおいて、鋼製外皮からのＣ
と、フラックスからのＣおよび残留伸線潤滑剤からのＣ
が０．１０〜０．２５％で、かつ上記残留伸線潤滑剤か
らのＣが０．０３％以上、Ｆが０．０１〜０．３０％で
あることを特徴とする高水素すみ肉溶接用フラックス入
りワイヤである。

【０００７】

【作用】以下に本発明を詳細に説明する。まず、図３に
高水素系フラックス入りワイヤを使用してウォッシュプ
ライマー塗装鋼板の水平すみ肉溶接を行った場合に発生
するピット発生状況例を示す。同図において１ａ，１ｂ
は鋼板、２ａ，２ｂは溶接ビード、３は特にファストビ
ード側に発生しやすくビード中央部位置に発生するサイ
ズ２〜５mm径程度の比較的大きなピット（以下ピットＡ
という）、４はファストビード側、セカンドビード側い
ずれにも同様に発生しビード止端部位置に発生するサイ
ズ０．５〜２mm径程度の比較的小さなピット（以下ピッ
トＢという）である。

【０００８】従来の高水素フラックス入りワイヤによっ
てもピットＡの発生頻度は、汎用のフラックス入りワイ
ヤに比較して非常に少なくなっていることから、ピット
Ａはワイヤ水素量を多くすることによってほとんど防止
できるピットである。しかし、ピットＢについては特に
ウォッシュプライマー塗装膜厚が厚い部分や溶接速度を
上げた場合に発生しやすくなり、この種のワイヤの改善
課題となっている。そこで、本発明者らは、従来この種
のフラックス入りワイヤを使用した水平すみ肉溶接ビー
ドの止端部に特徴的に見られるピットＢの防止策につい
て、またこれまである程度犠牲にされていたスパッタの
発生防止対策について種々の試作ワイヤで検討した。そ
の過程で、ワイヤ成分としてＴｉＯ₂，ＳｉＯ₂，Ｆｅ
₂Ｏ₃等のスラグ形成剤、Ｓｉ，Ｍｎ等の脱酸剤および
水素源化合物を同一量含有させた試作ワイヤにおいても
ピットＢおよびスパッタの発生頻度がかなり異なること
が注目された。

【０００９】このことは、ピットＢおよびスパッタの発
生原因がワイヤに含有させる上記のような主成分よりも
微量成分にあると考え、鋼製外皮材、フラックス原料、
伸線潤滑剤の種類を変化させてその発生状況を詳細に調
査した。その結果ピットＢに対しては特にＣの作用に着
目するに至った。即ち、鋼製外皮からのＣ量とフラック
スからのＣ量および残留伸線潤滑剤からのＣ量の総和
（以下ワイヤのトータルＣという）がピットＢの発生頻
度と密接な関係にあることがわかった。

【００１０】図１にワイヤのトータルＣ量を変化させた
試作ワイヤ（ワイヤ径１．２mm、充填スラグ剤、脱酸
剤、水素源化合物は一定）を使用し、ウォッシュプライ
マー塗装鋼板の水平すみ肉溶接を行った場合のピット発
生状況を示す。表１にこの時の試験板および溶接条件を
示す。

【００１１】

【表１】

【００１２】図１から明らかのように、ワイヤのトータ
ルＣを０．２５％以下に抑えた場合にはピット発生を防
止する効果が充分にあることがわかる。ワイヤのトータ
ルＣ量が０．２５％を超えると特にピットＢが生ずるよ
うになる。また、ワイヤのトータルＣ量が０．３０％を
超えるとビード中央部に高温割れも生じた。またワイヤ
のトータルＣ量が０．１０未満であるとピットは生じな
いもののアークが不安定となり、ビード形状が乱れるよ
うになる。

【００１３】さらに、本発明において、残留伸線潤滑剤
からのＣ量を０．０３％以上に限定したのは、ワイヤ表
面にＣを付着させておくことによってワイヤの送供性を
良好にし、かつ通電チップの摩耗を緩和し、アークを安
定に保ったまま溶接を行うためである。一方、残留伸線
潤滑剤からのＣ量の上限は特に限定しないが、あまり多
くなるとチップに潤滑剤がつまるようになり逆にアーク
を不安定にする。そのため０．２０％以下にすることが
好ましい。

【００１４】次に、図２に残留伸線潤滑剤中のＦ量を変
化させた試作ワイヤ（ワイヤ径１．２mm、充填スラグ
剤、脱酸剤、水素源化合物は一定）を使用し、ウォッシ
ュプライマー塗装鋼板の水平すみ肉溶接を行った場合の
スパッタ発生状況を示す。この時の試験板および溶接条
件は表１に示す通りである。図２より潤滑剤からのＦ量
を０．０１〜０．３０％にすることにより実用上問題の
ないスパッタ量である３ｇ／min 以下にすることがで
き、残留伸線潤滑剤からのＦのスパッタ発生防止効果が
明らかであることがわかる。残留伸線潤滑剤のＦ量が
０．０１％未満および０．３０％超になるとスパッタ発
生量が多くなる。すなわちＦが０．３０％超になると比
較的小粒であるが発生量は多く、０．０１％未満では発
生量は少ないが大粒のスパッタが生じる。なお、Ｆはス
ラグ剤からも添加でき、その効果はほぼ同様に得られる
が、量が微量であるのでフラックスからでは均一に添加
できないので本願においては残留伸線潤滑剤からとし
た。

【００１５】また本発明において、フラックス中に含有
させる水素源化合物とは、ＴｉやＺｒ等の金属水素化合
物、Ｆｅ−Ｔｉ，Ｍｇ₂Ｎｉ等の金属合金の水素化合
物、澱粉やセルロシン等の有機物、マイカやセリサイト
等の含水鉱物、ＦｅやＮｉベースの水素吸蔵合金、珪酸
ソーダや珪酸カリ等の水ガラス成分等のフラックス原料
でよく特に限定するものではない。しかし、高水素系す
み肉溶接用フラックス入りワイヤとは、上記のような水
素源化合物を必須成分として含有し、これとフラックス
原料の吸湿水分やワイヤに付着した水分等により溶着金
属の拡散性水素量が２０から５０ml／１００ｇ（ＪＩＳ
Ｚ３１１８、ガスクロマトグラフ法に準拠した測定試
験による）となる非常に水素量の高いフラックス入りワ
イヤに限定される。

【００１６】水素源化合物以外のフラックス成分として
は、ＴｉＯ₂を主成分としＳｉＯ₂、鉄酸化物、Ｍｎ酸
化物等のスラグ剤、Ｎａ，Ｋ等のアーク安定剤、Ｓｉ，
Ｍｎ等の脱酸剤、あるいは溶接金属の材質向上のために
Ｎｉ，Ｍｏ等の合金剤を含有させることができ、フラッ
クス充填率は１５から３０重量パーセントの範囲にある
ことが好ましい。なおワイヤの断面構造については例え
ば図４（ａ），（ｂ）に示すような鋼製外皮５と充填フ
ラックス６よりなるいずれの形状でもよく特に限定され
るものではない。

【００１７】

【実施例】以下実施例により本発明の効果をさらに具体
的に示す。表２に示す化学成分の帯鋼を用いて、フラッ
クス入りワイヤを製造する通常の成形、フラックス充
填、伸線、巻取りの各工程を経て表３に示す組成のワイ
ヤ径１．２mmのフラックス入りワイヤを試作した。なお
ワイヤの断面構造は図４の（ａ）に示す形状である。ま
た残留伸線潤滑剤のＣおよびＦはグラファイト粉および
四フッ化エチレン等の含有量を変化させた伸線潤滑剤を
使用して調整した。次に、板厚１２．７mm×幅１５０mm
×長さ１５００mmのＳＭ４９０Ｂ鋼（ウォッシュプライ
マーを膜厚１５〜３０μｍ塗布）を図３に示す試験片形
状に仮組し（上板端面ガス切断、加圧状態で仮付溶
接）、２２０Ａ−３０Ｖ−４５cm／min 、ワイヤ突出し
長さ２０〜２５mm、シールドガス流量２０ｌ／min の溶
接条件でファスト側、次いでセカンド側の水平すみ肉溶
接を行った。溶接中アークの安定性を調べ、スパッタの
採取を行った後、ピットＡおよびピットＢの発生数を調
べた。それらの結果を表４にまとめて示す。

【００１８】

【表２】

【００１９】

【表３】

【００２０】

【表４】

【００２１】その結果、本発明ワイヤであるＷ１〜Ｗ５
は耐ピット性、耐スパッタ性および溶接作業性も良好で
あり極めて満足する結果であった。

【００２２】比較ワイヤ中Ｗ６は水素源化合物を含有し
ないフラックスを充填したことにより、溶接金属の拡散
性水素量が２０ml／１００ｇ以下であり、ピットＡ、ピ
ットＢともビード全線にわたって発生した。ワイヤＷ７
はワイヤのトータルＣ量が多くピットＡ、ピットＢとも
に発生した。ワイヤＷ８はワイヤのトータルＣ量が少な
いためアークが不安定となりビードが乱れた。ワイヤＷ
９は残留伸線潤滑剤からのＣ量が少ないためワイヤ送給
性が悪くアークが不安定となった。ワイヤＷ１０は残留
伸線潤滑剤からのＦ量が多く、スパッタ発生が多い。ワ
イヤＷ１１は残留伸線潤滑剤からのＦ量が少なく、大粒
のスパッタが発生した。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明の高水素すみ肉溶
接用フラックス入りワイヤは、ウォッシュプライマー塗
装鋼板のすみ肉溶接で問題となる耐ピット性および耐ス
パッタ性を大幅に改善したものである。従って溶接速度
のアップや欠陥手直しの軽減ができ、溶接の高能率化に
大きく貢献するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ワイヤのトータルＣ量とピット発生状況を示す
図。

【図２】残留伸線潤滑剤からのＦ量とスパッタ発生状況
を示す図。

【図３】高水素フラックス入りワイヤを使用してウォッ
シュプライマー塗装鋼板を隅肉溶接した場合に発生する
ピット発生状況を示す模式図。

【図４】ワイヤの断面構造を示す模式断面図。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ鋼板２ａ，２ｂ溶接ビード３ピットＡ４ピットＢ５鋼製外皮６充填フラックス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼製のワイヤ外皮の内側に水素源化合物
を有するフラックスを充填後、伸線加工してなる高水素
系すみ肉溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ
全重量に対して、鋼製外皮からのＣとフラックスからの
Ｃおよび残留伸線潤滑剤からのＣとが０．１０〜０．２
５％で、かつ上記残留伸線潤滑剤からのＣが０．０３％
以上、Ｆが０．０１〜０．３０％であることを特徴とす
る高水素すみ肉溶接用フラックス入りワイヤ。