JPH08155673A

JPH08155673A - 高性能５７０ＭＰａ鋼のサブマージアーク溶接用ワイヤ、ボンドフラックスおよび溶接方法

Info

Publication number: JPH08155673A
Application number: JP33048194A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Motomatsu; 隆一元松; Shigeo Oyama; 繁男大山; Naoaki Matsutani; 直明松谷; Mikio Nanbu; 幹夫南部
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-12-08
Filing date: 1994-12-08
Publication date: 1996-06-18

Abstract

(57)【要約】【目的】いわゆる高性能５７０ＭＰａ鋼を建築用ボッ
クス柱などで、溶接入熱１０〜５０ｋＪ／ｍｍで１層ま
たは多層のサブマージアーク溶接した場合に、溶接作業
性、溶接金属の靱性および耐低温割れ性を改善する。【構成】Ｖを０．０５〜０．２５％含有し、炭素当量
０．２５〜０．４５％であるほか、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎなど
の各成分を規制したワイヤと、Ｖを０．１０〜０．７０
％含有するほか、ＳｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＭｇＯなどの
各成分を規制したボンドフラックスを組み合わせて溶接
することを特徴とする高性能５７０ＭＰａ鋼のサブマー
ジアーク溶接方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高性能５７０ＭＰａ鋼
のサブマージアーク溶接に関する。すなわち高性能５７
０ＭＰａ鋼とは建築用に用いられるＪＩＳ規格ＳＭ５７
０Ｑ鋼と同等の強度を持ち、溶接入熱が５０ｋＪ／ｍｍ
以下で適用できる鋼材であり、通常ＳＭ５７０Ｑ−ＭＯ
ＤＩＦＩＥＤなどと表記される高張力鋼を総称したもの
である。本発明の主な適用分野としては建築用ボックス
柱の角継手部のサブマージアーク溶接であり、さらに詳
しくはボックス柱に用いる高性能５７０ＭＰａ鋼を溶接
入熱１０〜５０ｋＪ／ｍｍで１層または多層溶接した場
合、溶接作業性、溶接金属の靱性および耐低温割れ性を
改善するサブマージアーク溶接用ワイヤ、ボンドフラッ
クスおよび施工法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、建築用ボックス柱の鋼材として
は、ＪＩＳＺ３１０６に規定されたＳＭ４９０鋼やＳ
Ｍ５２０鋼が一般的に用いられている。また、やや大型
のビルディングの場合は鋼材の重量低減のため高強度鋼
材としてＳＭ５７０Ｑ鋼が一部用いられてきた。このＳ
Ｍ５７０Ｑ鋼の溶接においては鋼材のＨＡＺ部の靱性低
下防止や遅れ割れ防止等の観点から、溶接入熱は７．５
ｋＪ／ｍｍ以下程度で用いられ、厚板の場合著しく溶接
能率が低下していた。

【０００３】従来の５７０ＭＰａ鋼等は高強度を得るた
めにＣｅｑを高く設計するが、これら高張力鋼などの溶
接においては、低温割れが発生することが知られてい
る。低温割れの発生要因としては、溶接部の硬化、拡散
性水素量、溶接部材の拘束度などがあるが、特に溶接金
属中の拡散性水素量の影響が大きいことが知られてい
る。この低温割れを防止する手段としていくつかの方法
が見いだされているが、この中で、従来から最も一般的
に用いられ、かつその防止に最も効果がある方法は、母
材を予熱し、パス間温度を高くしかつ後熱をする方法で
ある。この方法は、溶接部の冷却速度を緩やかにして、
溶接部に硬い組織が生成するのを軽減する効果と溶接部
の拡散性水素の放出を促進させる効果および残留応力の
発生を緩和する効果がある。これらの効果を得るための
予熱・パス温度は建築用５７０ＭＰａ鋼では一般には５
０℃程度以上が採用されている。

【０００４】また、ＳＭ５７０Ｑ鋼の溶接ではＨＡＺ部
の靱性劣化防止のため溶接入熱を制限する必要があり、
通常溶融型フラックスを使用し、溶接入熱は７．５ｋＪ
／ｍｍ以下程度で用いられており、著しく溶接能率が低
下していた。このような５７０ＭＰａ鋼においても、従
前よりも低いＣｅｑとなるように成分を調整し、かつ適
正な圧延・熱処理で、従来鋼より予熱・パス間温度が低
減できＨＡＺ部の劣化の少ない、いわゆるＴＭＣＰ鋼が
適用されてきている。

【０００５】このようなＴＭＣＰ技術等の発達に伴い比
較的低ＣｅｑでＨＡＺ部の性能が確保できる高性能５７
０ＭＰａ鋼が開発され、それに対応する溶接材料および
施工法の開発が急務となった。すなわち、これら鋼板に
組み合わせる点から予熱温度を低減でき、かつ大入熱１
層あるいは多層溶接においても溶接作業性、溶接金属の
靱性および耐低温割れ性が優れた溶接材料の開発が要望
されている。

【０００６】高張力鋼のサブマージアーク溶接において
は、水素に起因する低温割れを防止するために溶接金属
中の拡散性水素量を極力低減することを目的に、金属炭
酸塩を多量に含有したボンドフラックスが一般的に適用
されている。例えば、特開平５−２１２５８３号や特願
平５−２９３７９４号に提案されている。

【０００７】また、特定の元素を添加することによって
予熱、パス間温度を低減する技術思想としては、例えば
ＶやＮｂを利用する方法がある。ＶやＮｂを利用する技
術思想は、溶接金属中に析出物が形成されることにより
拡散性水素をトラップする効果を利用するものであり、
この効果により割れに関与する拡散性水素量を減少でき
る効果を期待するものである。特にＶに関してはその効
果は既に研究例が報告されている。例えば、酒井等
（「鉄と鋼」、Ｖｏｌ．７２（１９８６）、Ｎｏ．９、
ｐ．１３７５）は、Ｖ含有量を変化させた鋼材の水素放
出速度を測定し、Ｖが多い鋼材ほど水素のトラップ効果
が大きいことを報告している。

【０００８】また、ボックス柱角溶接のサブマージアー
ク溶接としては、例えば特開平１−２４１３８０号には
溶接条件ファクターを逐一規定し、特定組成のフラック
スを用いて良好な溶接性が得られることが提案されてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平５−２
１２５８３号で提案された７８０ＭＰａ鋼用サブマージ
アーク溶接方法および特願平５−２９３７９４号に提案
した９６０ＭＰａ鋼用サブマージアーク溶接方法はいず
れも予熱・パス間温度を低減するとの観点はなく、一般
的な技術思想の範囲内である。

【００１０】さらに、特開平１−２４１３８０号に提案
された角継手部の潜弧溶接方法は４９０ＭＰａ鋼あるい
は５２０ＭＰａ鋼を対象にし、特に大入熱における溶接
性の改善を目的としたものであり、５７０ＭＰａ鋼を対
象にしたものではないため、予熱・パス間温度の低減や
靱性の向上の面からは検討されていないため、このまま
高性能５７０ＭＰａ鋼の溶接に用いることはできない。

【００１１】本発明は、高性能５７０ＭＰａ鋼の大入熱
サブマージアーク溶接において、溶接作業性が良好で高
靱性が得られ、予熱・パス間温度を低減でき、耐低温割
れ性が優れた、高性能５７０ＭＰａ鋼用サブマージアー
ク溶接用ワイヤ、フラックスおよび溶接方法を提供する
ことを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
と達成するため、種々検討しＶ添加で予熱・パス間温度
の低減が可能であり、かつ良好な溶接作業性と靱性が得
られるワイヤ、フラックスおよび溶接方法を見いだした
のである。すなわち、本発明の要旨とするところは、全
ワイヤに対し重量％（以下同じ）で、Ｃ：０．０１〜
０．１５％、Ｓｉ：０．０１〜０．１５％、Ｍｎ：１．
０〜２．４％、Ｍｏ：０．０５〜０．４５％、Ｖ：０．
０５〜０．２５％を含有し、Ｎ：０．００７０％以下に
規制し、残部はＦｅおよび不可避的不純物であり、下式
で示す炭素当量Ｃｅｑが０．２５〜０．４５％であるこ
とを特徴とする高性能５７０ＭＰａ鋼のサブマージアー
ク溶接用ワイヤにある。Ｃｅｑ＝Ｃ＋０．０９Ｓｉ＋０．０８Ｍｎ＋０．０６Ｎ
ｉ＋０．１１Ｃｒ＋０．１４Ｍｏ＋０．２２Ｖ
（ただし、各成分は重量％）

【００１３】また全フラックスに対し重量％で、ＳｉＯ
₂ ：１５〜２５％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ：２０〜３０％、Ｃａ
Ｏ：２〜１５％、ＭｇＯ：８〜１８％、ＴｉＯ₂ ：５〜
１３％、ＺｒＯ₂ ：１〜７％、鉄粉：５〜２０％、Ｌｉ
炭酸塩またはＬｉ弗化物をＬｉに換算して０．０５〜
１．０％、Ｖの酸化物または合金をＶに換算して０．１
０〜０．７０％、Ｓｉ：０．５〜１．５％、Ａｌ：０．
３〜１．５％を含有し、０．７Ｓｉ＋Ａｌ：０．８〜
２．３％であることを特徴とする高性能５７０ＭＰａ鋼
のサブマージアーク溶接用ボンドフラックスにある。

【００１４】また前記各ワイヤとフラックスを用いて高
性能５７０ＭＰａ鋼を溶接入熱１０〜５０ｋＪ／ｍｍで
１層または多層サブマージアーク溶接する高性能５７０
ＭＰａ鋼の溶接方法にある。

【００１５】

【作用】以下に本発明を作用とともに詳細に説明する。
本発明者らは、まず高性能５７０ＭＰａ鋼のサブマージ
アーク溶接金属において溶接後の低温割れを防止するた
めの予熱・パス間温度の低減を検討した。その結果、溶
接金属中においてＶを０．０５〜０．２５％程度含有さ
せることにより、従来の溶接材料を用いた溶接金属より
も上記目的の予熱・パス間温度を低減できることを知見
した。

【００１６】すなわち、Ｖを溶接金属中に添加すること
により溶接金属中に析出物が形成され、それが拡散性水
素をトラップする。これにより割れに関与する拡散性水
素量を減少でき、予熱・パス間温度を低減できるもので
ある。なお、先に述べた「鉄と鋼」、Ｖｏｌ．７２（１
９８６）、Ｎｏ．９に記載されているトラップ効果は、
Ｖが０．２５％以上の場合において初めて効果があり、
０．１％添加では無添加とほとんど差がなく、本発明と
有効範囲が一致しない。この点に関しこの文献では成分
系がＣ：０．１４〜０．１５％、Ｃｒ：２．０〜３．０
％、Ｍｏ：０．９〜１．０％と本発明とは本質的に異な
る成分系の鋼材で確認された効果であり、この水素トラ
ップ効果を予熱・パス間温度を低減する手段として５７
０ＭＰａ鋼用のワイヤおよびフラックスに利用できるか
否かは明らかにされていない。

【００１７】以下にワイヤについて成分特定理由を説明
する。ワイヤは５７０ＭＰａ鋼用の強度を満足させかつ
良好な靱性を得るための成分設計が必要である。まず、
Ｃは０．０１〜０．１５％とする必要がある。すなわ
ち、Ｃは脱酸元素として極めて重要であり、適当量の添
加により溶接金属中の酸素量を低減し、靱性を向上させ
るが０．０１％未満ではその効果がなくまた強度も不足
する。しかし、０．１５％を超えると強度が過大となり
靱性が劣化し、また溶接金属の凝固時に粒界に偏析しや
すく高温割れを生じる傾向となる。

【００１８】Ｓｉは０．０１〜０．１５％に限定する必
要がある。すなわち、Ｓｉは脱酸元素として重要であ
り、適当量の添加により溶接金属中の酸素量を低減し、
靱性を向上させるが０．０１％未満ではその効果がな
い。しかし、０．１５％を超えると強度が過大となり、
溶接金属の靱性が劣化する。

【００１９】Ｍｎは１．０〜２．４％に限定する必要が
ある。Ｍｎは靱性を得るためには必須成分であるが、過
多になると強度が過大となりかえって靱性が劣化する。
すなわち、１．０％未満では靱性が満足せず、一方、
２．４％を超えると強度が過大となりかえって靱性が劣
化する。

【００２０】Ｍｏは０．０５〜０．４５％に限定する必
要がある。Ｍｏは適正強度と良好な靱性を得るためには
必須成分であるが、過多になると強度が過大となりかつ
靱性が劣化する。すなわち、０．０５％未満では強度、
靱性とも満足せず、一方、０．４５％を超えると強度が
過大となりかえって靱性が劣化する。

【００２１】Ｎは０．００７０％以下にすることが必要
である。Ｎは靱性を劣化させるのでできるだけ低いこと
が望ましいが０．００７０％以下であれば実質上問題な
い。

【００２２】以上の要件の他に５７０ＭＰａ鋼用として
適正な強度に設計するためには、さらに先に各成分元素
による式で示したワイヤのＣｅｑを適正に規定する必要
がある。すなわち、５７０ＭＰａ鋼用として適正な強度
を得るためにはＣｅｑを０．２５〜０．４５％とするこ
とが必要である。Ｃｅｑが０．２５％未満では強度が不
足し、一方、０．４５％を超えると強度が過大となる。

【００２３】さらに本発明ワイヤにおいてはＶを０．０
５〜０．２５％含有させることが必要である。前述のご
とく本発明は５７０ＭＰａ鋼のサブマージアーク溶接金
属において溶接後の低温割れを防止するための予熱・パ
ス間温度の低減を目的としたものであり、このためにワ
イヤ中にＶを添加するものであり、その効果は０．０５
〜０．２５％で得られる。Ｖが０．０５％未満、あるい
は０．２５％超ではその効果が得られない。

【００２４】また、本発明ワイヤには以上規定した成分
以外としては、Ｎｉを１％以下、Ｃｒを０．５％以下、
Ｔｉを０．０５％以下、Ａｌを０．０４０％以下、Ｃｕ
をめっきも含め０．７０％以下、Ｎｂを０．０３０％以
下、Ｐを０．０２０％以下、Ｓを０．０１５％以下を許
容できる。その他残部はＦｅおよび不可避的不純物であ
る。

【００２５】次に、本発明フラックスについて詳述す
る。本発明フラックスは金属粉を含有するためボンドフ
ラックスに限定する。まず、ＳｉＯ₂ は１５〜２５％で
あることが必要である。ＳｉＯ₂ はスラグの粘性を増加
させ、止端部のなじみがよい溶接ビードを形成するのに
極めて有効な成分である。このようなＳｉＯ₂ の効果は
１５％以上の添加で得ることができるが、一方２５％を
超えて添加すると、スラグの融点が低下し溶接ビードの
表面が乱れ、さらに溶接金属中の酸素量を増加させ、溶
接金属の靱性が劣化する。

【００２６】Ａｌ₂ Ｏ₃ は２０〜３０％にすることが必
要である。Ａｌ₂ Ｏ₃ はスラグの流動性を高め止端のな
じみがよいビードの形成に有効であり、またスラグ剥離
性も改善する。このようなＡｌ₂ Ｏ₃ の効果は２０％以
上で得られるが、一方３０％を超えて添加するとビード
幅が狭くなり、止端部のなじみが悪くなり、また凸ビー
ドとなる。

【００２７】ＣａＯは２〜１５％にすることが必要であ
る。ＣａＯは高塩基性成分であり溶接金属中の酸素量を
低減し靱性を向上させるものである。このような効果は
２％以上の添加で得ることができる。一方、１８％を超
えて添加すると、ビードが不揃いとなり外観不良とな
る。なお後にも述べるように本発明はフラックス中にＣ
Ｏ₂ を含んでもよいので、ＣａＯ（分子量５６）の全部
または一部を分子当量のＣａＣＯ₃ （分子量１００）に
してもよい。

【００２８】ＭｇＯは８〜１８％にすることが必要であ
る。ＭｇＯは融点が高くスラグの耐火性を向上させ平滑
で、ビード幅の広いなじみの良いビードを形成するのに
極めて有効な成分である。また、塩基性成分であり靱性
の確保にも効果がある。このようなＭｇＯの効果は８％
以上で得られるが１８％を超えて添加するとスラグ量が
増加しかつビード止端の立ち上がり角度が急になりビー
ドの形状が劣化する。

【００２９】ＴｉＯ₂ は５〜１３％であることが必要で
ある。ＴｉＯ₂ はビード表面の平滑性およびビード止端
部の揃いを改善するのに有効である。このようなＴｉＯ
₂ の効果は５％以上の添加で得ることができるが、一方
１３％を超えて添加すると、かえってビード表面にスラ
グの焼き付きが生じる。

【００３０】ＺｒＯ₂ は１〜７％であることが必要であ
る。ＺｒＯ₂ は融点が高くスラグの耐火性を向上させ、
ビード幅の広いなじみの良いビードを形成するのに極め
て有効な成分である。このようなＺｒＯ₂ の効果は１％
以上の添加で得ることができるが、一方７％を超えて添
加するとスラグ量が増加しかつビード止端部に焼き付き
が生じるようになる。

【００３１】鉄粉は５〜２０％にすることが必要であ
る。鉄粉は溶着速度を増加させ、実質の溶接入熱を低下
させることができる。鉄粉が５％未満ではこの効果が少
なく、一方２０％を超えるとビード止端部に粒状の突起
が発生する。

【００３２】さらに、本発明フラックスはＬｉ炭酸塩ま
たはＬｉ弗化物をＬｉに換算して０．０５〜１．０％含
有することが必要である。Ｌｉを添加することにより、
原料中の−ＯＨ基と結合し、水分との反応を抑え吸湿を
少なくし、溶接金属中の拡散性水素量をさらに低減す
る。このような効果はＬｉ炭酸塩またはＬｉ弗化物をＬ
ｉに換算して０．０５％以上で得ることができるが、
１．０％を超えるとフラックスの粒子強度が小さくなり
フラックスが溶接中に粉化してポックマークが発生す
る。

【００３３】また、本発明フラックスはＳｉが０．５〜
１．５％であることが必要である。Ｓｉはビードのなじ
みやビード表面の平滑性を良好にし作業性の改善に効果
があるが本発明のごとく塩基度の低いフラックスにおい
ては、かえって靱性を低下させるものである。すなわ
ち、ビードを良好に保つには０．５％以上の添加が必要
であり、添加量をさらに増加すればビードは改善される
が１．５％超の添加では溶接金属中のＳｉ量が過多にな
り、靱性が大きく低下する。

【００３４】さらに本発明フラックスはＡｌを０．３〜
１．５％含有することが必要である。このような効果は
０．３％以上で得られるが、一方１．５％を超えて添加
すると溶接金属中にＡｌ酸化物が生成しかえって靱性が
劣化する。

【００３５】さらに本発明フラックスは０．７Ｓｉ＋Ａ
ｌが０．８〜２．３％であることが必要である。脱酸能
力を適正に保つために適正範囲に規制するものであり、
０．８％未満では脱酸不足で靱性が劣化し、一方２．３
％超ではＳｉの歩留が過多およびＡｌ酸化物の増加によ
り靱性が劣化する。

【００３６】なお、脱酸剤のフラックス中への添加形態
は、Ｓｉは金属Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｃａ−Ｓｉ、Ａｌは
金属Ａｌ、Ｆｅ−Ａｌ、Ａｌ−Ｍｇなどの金属粉であ
り、粒度は０．１５ｍｍ以下が好ましい。

【００３７】さらに本発明フラックスにおいてはＶの酸
化物および合金をＶに換算して０．１０〜０．７０％含
有させることが必要である。前述のごとく本発明は５７
０ＭＰａ鋼のサブマージアーク溶接金属において溶接後
の低温割れを防止するための予熱・パス間温度の低減を
目的としたものであり、このためにフラックス中にＶを
添加するものでありその効果は０．１０〜０．７０％で
得られる。Ｖが０．１０％未満、あるいは０．７０％超
ではその効果が得られない。

【００３８】以上のほかに、フラックスの成分としては
Ｂ₂ Ｏ₃ は１％以下、ＣＯ₂ はＣａＣＯ₃ などとして１
０％以下、Ｔｉは１％以下、Ｍｎは５％以下で適宜添加
できる。このほかに、フラックス中の不可避成分として
は水ガラスなどから含有されるＮａ₂ Ｏ、Ｋ₂ Ｏがあ
り、また、原料の不純物として含有されるＭｎＯ、Ｆｅ
Ｏ等があるがＮａ₂ Ｏ、Ｋ₂ Ｏはそれぞれ３％以下、Ｍ
ｎＯ、ＦｅＯ等は１％以下が望ましい。

【００３９】また、本発明に用いるフラックスはボンド
フラックスであることが必要であるが、これは本発明に
用いるフラックス中には金属炭酸塩あるいは鉄粉、Ｓ
ｉ、Ａｌ、Ａｌ−Ｍｇなどの金属粉を添加することか
ら、製造中に高温焼成をするシンターフラックスあるい
は溶解をする溶融フラックスではこれらの成分の分解あ
るいは酸化消耗が起こり、品質の確保が困難であるため
である。この点から５５０℃程度以下で焼成されるボン
ドフラックスであることが必要である。

【００４０】また、本発明の溶接方法は上述のワイヤお
よびフラックスを用いて５７０ＭＰａ鋼を溶接入熱１０
〜５０ｋＪ／ｍｍで１層あるいは多層溶接するサブマー
ジアーク溶接方法であり、この溶接入熱範囲で最も良好
な結果を示すものである。

【００４１】

【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。（実施例１）鋼ワイヤとして表１に示すＷ１〜Ｗ１２の
１２種類の組成のワイヤを作製した。このうちＷ１〜Ｗ
５は本発明例のワイヤ、Ｗ６〜Ｗ１２は本発明の効果を
明確にするための比較例のワイヤである。ワイヤ径はい
ずれも６．４ｍｍである。これらのワイヤを、３０％鉄
粉−２０％ＳｉＯ₂ −１５％ＭｇＯ−１０％ＴｉＯ₂−
１５％Ａｌ₂ Ｏ₃ 系の市販のボンドフラックスと組み合
わせ溶接金属の耐割れ試験を実施した。

【００４２】

【表１】

【００４３】鋼板は表２に示す板厚５０ｍｍのＳＭ５７
０Ｑ−ＭＯＤＩＦＩＥＤ鋼である。また、開先形状は図
１に示すＶ溝である。図中のθ＝２０°、ｔ₁ ＝４０ｍ
ｍ、ｔ₂ ＝１０ｍｍ、Ｇ＝１０ｍｍである。試験鋼板は
図２に示すように板厚７０ｍｍのＳＭ４９０鋼に７８０
ＭＰａ鋼用溶接材料を用いて３パスの隅肉溶接で拘束し
た。この開先にＬ極は１５００Ａ、４０Ｖ、Ｔ極は１０
００Ａ、４６Ｖ、溶接速度２００ｍｍ／ｍｉｎで予熱を
行わずに、またパス間温度も５０℃以下で溶接した。

【００４４】

【表２】

【００４５】溶接終了から４８時間以上経過した後、超
音波探傷試験により溶接部の割れの有無について調査し
た。さらに、欠陥のない試料については、板表面１５ｍ
ｍ下の溶接部よりＪＩＳＡｌ号引張試験片およびＪＩ
Ｓ４号Ｖノッチシャルピー試験片をそれぞれ採取して供
試した。その結果を表３に示す。

【００４６】

【表３】

【００４７】表３の中で記号Ａ１〜Ａ５は本発明の実施
例、記号Ａ６〜Ａ１２は本発明の効果を明確にするため
の比較例である。これらの結果、本発明の実施例Ａ１〜
Ａ５は予熱なし、かつパス間温度も５０℃以下の溶接に
おいても割れの発生もなく、引張強度、−５℃のシャル
ピー吸収エネルギー値とも良好な値を示した。

【００４８】比較例のうちＡ６はワイヤのＣ過多および
Ｓｉ過少で靱性が劣化した。比較例のうちＡ７はワイヤ
のＳｉ過多、Ｍｎ過多およびＣｅｑ過大で引張強度が過
大となり靱性が劣化した。また、比較例のうちＡ８はワ
イヤのＣ過少およびＮ過多で靱性が劣化した。

【００４９】比較例のうちＡ９はワイヤのＭｎ過少、Ｍ
ｏ過多で靱性が劣化した。また、Ｃｅｑ過少で引張強度
が不足した。比較例のうちＡ１０はワイヤのＭｏ過少で
靱性が劣化した。比較例のうちＡ１１はワイヤのＶ過多
で予熱低減の効果がなく割れが発生したので以後の試験
は中止した。また比較例のうちＡ１２はワイヤのＶ過少
で予熱低減の効果がなく割れが発生したので以後の試験
は中止した。

【００５０】（実施例２）次に、表４に示すＦ１〜Ｆ１
４の１４種類の組成のフラックスを作製した。このうち
Ｆ１〜Ｆ５は本発明例のフラックス、Ｆ６〜Ｆ１４は本
発明の効果を明確にするための比較例のフラックスであ
る。フラックスは、まずフラックス原料を配合、混合し
た後、水ガラスを固着剤として造粒した後、３８０℃で
２時間の条件で焼成し、１２〜１００メッシュに整粒し
て作製したボンドフラックスである。

【００５１】

【表４】

【００５２】これらのフラックスを表５に示す鋼ワイヤ
Ｗ−２（表１のＷ−２と同じ）と組み合わせ溶接金属の
耐割れ試験を実施した。鋼板は表２に示す板厚５０ｍｍ
のＳＭ５７０Ｑ−ＭＯＤＩＦＩＥＤ鋼である。また、開
先形状は図１に示すＶ溝である。図中のθ＝２０°、ｔ
₁ ＝４０ｍｍ、ｔ₂ ＝１０ｍｍ、Ｇ＝１０ｍｍである。
試験鋼板１は図２に示すように板厚７０ｍｍのＳＭ４９
０鋼２に７８０ＭＰａ鋼用溶接材料を用いて３パスの隅
肉溶接３で拘束した。この開先にＬ極は１５００Ａ、４
０Ｖ、Ｔ極は１０００Ａ、４６Ｖ、溶接速度２００ｍｍ
／ｍｉｎで予熱を行わずに、またパス間温度も５０℃以
下で溶接した。

【００５３】

【表５】

【００５４】溶接終了から４８時間以上経過した後、超
音波探傷試験により溶接部の割れの有無について調査し
た。さらに、欠陥のない試料については、板表面１５ｍ
ｍ下の溶接部よりＪＩＳＡ１号引張試験片およびＪＩ
Ｓ４号Ｖノッチシャルピー試験片をそれぞれ採取して供
試した。その結果を表６に示す。

【００５５】

【表６】

【００５６】表６の中で記号Ｂ１〜Ｂ５は本発明の実施
例、記号Ｂ６〜Ｂ１４は本発明の効果を明確にするため
の比較例である。これらの結果、本発明の実施例Ｂ１〜
Ｂ５は予熱なし、かつパス間温度も５０℃以下の溶接に
おいても割れの発生もなく、引張強度、−５℃のシャル
ピー吸収エネルギー値とも良好な値を示した。

【００５７】比較例のうちＢ６はフラックスのＳｉＯ₂
およびＴｉＯ₂ が過少でビードの揃いがやや悪く、また
Ａｌ₂ Ｏ₃ が過多で凸ビードとなった。また比較例のう
ちＢ７はフラックスのＳｉＯ₂ 過多およびＡｌ₂ Ｏ₃ が
過少でビード表面が不良となり、かつＳｉＯ₂ が過多で
靱性が劣化した。また比較例のうちＢ８はフラックスの
ＭｇＯ過多でビード止端の立ち上がり角度が急であり、
ＺｒＯ₂ が過少でビードの揃いが不良で、かつＬｉが過
多のためポックマークが発生した。

【００５８】比較例のうちＢ９はフラックスのＭｇＯ過
少でビード形状が不良となり、ＴｉＯ₂ およびＺｒＯ₂
が過多でビード表面にスラグのこびり着きが発生した。
また比較例のうちＢ１０はフラックスの鉄粉過少で溶着
量が少なく、かつＶ過多のため予熱低減効果がなく低温
割れが発生したので以後の試験を中止した。また比較例
のうちＢ１１はフラックスの鉄粉過多でビード表面に粒
状の突起物が生成し、かつＬｉが過少およびＶ過少のた
め予熱低減効果がなく低温割れが発生したので以後の試
験を中止した。

【００５９】比較例のうちＢ１２はフラックスのＳｉ過
多およびＡｌ過少のため靱性が劣化した。比較例のうち
Ｂ１３はフラックスのＡｌ過多および０．７Ｓｉ＋Ａｌ
過多のため靱性が劣化した。また比較例のうちＢ１４は
フラックスのＳｉ過少および０．７Ｓｉ＋Ａｌ過少のた
め靱性が劣化した。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したごとく本発明を用いれば、
実施例にも示した通り５７０ＭＰａ鋼のサブマージアー
ク溶接方法において、予熱・パス間温度を従来の溶接材
料を用いた場合よりも低減でき、かつ溶接作業性が良好
で、溶接割れもなく、靱性も良好な溶接部が得られ、大
型構造物の溶接に貢献するところが大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で用いた溶接試験板の開先形状
を示す断面図

【図２】本発明の実施例で用いた溶接試験板の拘束方法
を示す斜視図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者南部幹夫千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】全ワイヤに対し重量％で、Ｃ：０．０１〜０．１５％Ｓｉ：０．０１〜０．１５％Ｍｎ：１．０〜２．４％Ｍｏ：０．０５〜０．４５％Ｖ：０．０５〜０．２５％を含有し、Ｎ：０．００７０％以下に規制し、残部はＦｅおよび不
可避的不純物であり、下式で示す炭素当量Ｃｅｑが０．
２５〜０．４５％であることを特徴とする高性能５７０
ＭＰａ鋼のサブマージアーク溶接用ワイヤ。Ｃｅｑ＝Ｃ＋０．０９Ｓｉ＋０．０８Ｍｎ＋０．０６Ｎ
ｉ＋０．１１Ｃｒ＋０．１４Ｍｏ＋０．２２Ｖ
（ただし、各成分は重量％）
【請求項２】全フラックスに対し重量％で、ＳｉＯ₂ ：１５〜２５％Ａｌ₂ Ｏ₃ ：２０〜３０％ＣａＯ：２〜１５％ＭｇＯ：８〜１８％ＴｉＯ₂ ：５〜１３％ＺｒＯ₂ ：１〜７％鉄粉：５〜２０％Ｌｉ炭酸塩またはＬｉ弗化物をＬｉに換算して０．０５
〜１．０％、Ｖの酸化物または合金をＶに換算して０．１０〜０．７
０％、Ｓｉ：０．５〜１．５％Ａｌ：０．３〜１．５％を含有し、０．７Ｓｉ＋Ａｌ：０．８〜２．３％である
ことを特徴とする高性能５７０ＭＰａ鋼のサブマージア
ーク溶接用ボンドフラックス。
【請求項３】請求項１記載のワイヤと請求項２記載の
フラックスを用いて高性能５７０ＭＰａ鋼を溶接入熱１
０〜５０ｋＪ／ｍｍで１層または多層サブマージアーク
溶接する高性能５７０ＭＰａ鋼の溶接方法。