JPH10137975A - 高強度Ｃｒ−Ｍｏ鋼の被覆アーク溶接金属及び被覆アーク溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＳＲ処理後の室温及び高温強度、靱性、クリ
ープ強度、耐焼戻し脆化特性、耐高温割れ性並びに耐低
温割れ性が優れていると共に、耐ＳＲ割れ性が良好であ
る高強度Ｃｒ−Ｍｏ鋼の被覆アーク溶接金属及び被覆ア
ーク溶接方法を提供する。 【解決手段】 被覆アーク溶接によって形成される溶接
金属は、Ｃ：０．０４乃至０．１５重量％、Ｓｉ：０．
１５乃至０．５０重量％、Ｍｎ：０．５０乃至１．４０
重量％、Ｃｒ：２．００乃至３．２５重量％、Ｍｏ：
０．９０乃至１．２０重量％及びＶ：０．２０乃至０．
７０重量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物か
らなる。この不可避的不純物は、Ｐが０．０１５重量％
以下、Ｃｕが０．５０重量％以下、Ｎｉが０．５０重量
％以下、Ｂが０．００５０重量％以下、Ａｌが０．０５
０重量％以下、Ｔｉが０．０５０重量％以下、Ｎが０．
０２００重量％以下に規制されている。そして、６２５
℃の温度で１０時間の熱処理を施した溶接金属原質部の
みから電解抽出により採取した残渣の組成は、Ｆｅ：３
５重量％以下及びＶ：１０重量％以上である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高強度Ｃｒ−Ｍｏ
鋼（Ｃｒ：２．００乃至３．２５重量％、Ｍｏ：０．９
０乃至１．２０重量％）の溶接に使用され、特に、Ｃｒ
及びＭｏの他にＶを必須成分として含有し、更に必要に
応じて、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｂ及びＣａ等を含有する高強度Ｃ
ｒ−Ｍｏ鋼の溶接に有効であって、耐ＳＲ割れ性が良
好、即ち、析出時効による粒界割れが生じ難い高強度Ｃ
ｒ−Ｍｏ鋼の被覆アーク溶接金属及び被覆アーク溶接方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】２．２５〜３％Ｃｒ−１％Ｍｏ鋼は高温
特性に優れているため、ボイラー及び化学反応容器等の
高温高圧環境下において使用される材料として、従来よ
り広く適用されている。近時、設備の高効率操業を図る
ため、これらの構造物の使用環境はより一層高温高圧化
される傾向にあり、従来の鋼材からなる溶接構造物を大
型厚肉化したり、Ｖ及びＮｂ等を添加した高強度Ｃｒ−
Ｍｏ鋼により溶接構造物を製造して、その強度を高める
方法が開発されている。

【０００３】そして、このような高強度Ｃｒ−Ｍｏ鋼か
らなる溶接構造物においても大型厚肉のものが多いの
で、その溶接には、一般的に、溶接効率が良好であるサ
ブマージアーク溶接が適用されているが、特に、ノズル
及び配管等の溶接時においては、被覆アーク溶接を適用
することが必要とされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高強度
Ｃｒ−Ｍｏ鋼を溶接した場合、その溶接構造物に対して
はＳＲ（応力除去焼鈍）処理を施すことが必要とされて
おり、Ｖを必須成分として含有する高強度Ｃｒ−Ｍｏ鋼
溶接構造物の大型厚肉化が進むにつれて、溶接部におい
ては引張成分の残留応力及び拘束等が増大するという問
題点がある。従って、析出時効による粒界割れ、いわゆ
るＳＲ割れの発生が今後の大きな問題となる。

【０００５】ところで、Ｖが添加された高強度Ｃｒ−Ｍ
ｏ鋼溶接用の被覆アーク溶接棒に関しては、溶接金属の
高強度化及びそれに伴う靱性低下の防止効果の向上を図
ったものが開示されている（特開昭５９−１７８１９７
号公報、特開昭６０−２６１６９０号公報、特開昭６２
−１３７１９６号公報、特開昭６２−２２４４９７号公
報、特開昭６３−２４２４９１号公報、特開平２−２２
０７９７号公報、特開平３−２９４０８９号公報及び特
開平４−２６６４９４号公報等）。しかし、これらの溶
接棒を使用してＣｒ−Ｍｏ鋼を溶接しても、優れた耐Ｓ
Ｒ割れ性を有する溶接金属を得ることはできず、優れた
特性を有する高強度Ｃｒ−Ｍｏ鋼の溶接金属を得るため
の溶接棒として、最適であるとはいえない。

【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、ＳＲ処理後の室温及び高温強度、靱性、ク
リープ強度、耐焼戻し脆化特性、耐高温割れ性（凝固時
において割れが発生し難いこと）並びに耐低温割れ性
（水素による遅れ破壊が発生し難いこと）が優れている
と共に、耐ＳＲ割れ性が良好である高強度Ｃｒ−Ｍｏ鋼
の被覆アーク溶接金属及び被覆アーク溶接方法を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る高強度Ｃｒ
−Ｍｏ鋼の被覆アーク溶接金属は、被覆アーク溶接によ
って形成される溶接金属において、Ｃ：０．０４乃至
０．１５重量％、Ｓｉ：０．１５乃至０．５０重量％、
Ｍｎ：０．５０乃至１．４０重量％、Ｃｒ：２．００乃
至３．２５重量％、Ｍｏ：０．９０乃至１．２０重量％
及びＶ：０．２０乃至０．７０重量％を含有し、残部が
Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、不可避的不純物のう
ち、Ｐが０．０１５重量％以下、Ｃｕが０．５０重量％
以下、Ｎｉが０．５０重量％以下、Ｂが０．００５０重
量％以下、Ａｌが０．０５０重量％以下、Ｔｉが０．０
５０重量％以下、Ｎが０．０２００重量％以下に規制さ
れた組成を有し、６２５℃の温度で１０時間の熱処理を
施した溶接金属原質部のみから電解抽出により採取した
残渣の組成は、Ｆｅ：３５重量％以下及びＶ：１０重量
％以上であることを特徴とする。この溶接金属は、更
に、Ｎｂ：０．０４０重量％以下、Ｗ：２．００重量％
以下及びＣｏ：１．００重量％以下からなる群から選択
された少なくとも１種の元素を含有することが好まし
い。

【０００８】本発明に係る高強度Ｃｒ−Ｍｏ鋼の被覆ア
ーク溶接方法は、心線及び被覆剤のいずれか一方又は両
方の合計で、溶接棒全重量あたり、Ｃ：０．０５乃至
０．１７重量％、Ｓｉ：０．２０乃至２．００重量％、
Ｍｎ：０．７０乃至２．５０重量％、Ｃｒ：１．２０乃
至２．６０重量％、Ｍｏ：０．５０乃至１．１０重量％
及びＶ：０．１５乃至０．８０重量％を含有し、Ｐが
０．０１５重量％以下、Ｃｕが０．５０重量％以下、Ｎ
ｉが０．５０重量％以下、Ｂが０．００５０重量％以
下、Ａｌが０．０５０重量％以下、Ｔｉが０．０５０重
量％以下、Ｎが０．０１５０重量％以下に規制された組
成を有し、前記心線は残部がＦｅ及び不可避的不純物か
らなり、溶接棒全重量あたりの被覆剤を２５乃至４０重
量％とした被覆アーク溶接棒を使用し、溶接入熱を１０
乃至４０（ｋＪ／ｃｍ）として被覆アーク溶接する被覆
アーク溶接方法であって、得られた溶接金属を、Ｃ：
０．０４乃至０．１５重量％、Ｓｉ：０．１５乃至０．
５０重量％、Ｍｎ：０．５０乃至１．４０重量％、Ｃ
ｒ：２．００乃至３．２５重量％、Ｍｏ：０．９０乃至
１．２０重量％及びＶ：０．２０乃至０．７０重量％を
含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、不可
避的不純物のうち、Ｐが０．０１５重量％以下、Ｃｕが
０．５０重量％以下、Ｎｉが０．５０重量％以下、Ｂが
０．００５０重量％以下、Ａｌが０．０５０重量％以
下、Ｔｉが０．０５０重量％以下、Ｎが０．０２００重
量％以下に規制された組成を有し、６２５℃の温度で１
０時間の熱処理を施した溶接金属原質部のみから電解抽
出により採取した残渣の組成が、Ｆｅ：３５重量％以下
及びＶ：１０重量％以上であるものとすることを特徴と
する。

【０００９】この被覆アーク溶接棒は、更に、心線及び
被覆剤のいずれか一方又は両方の合計で、溶接棒全重量
あたり、Ｎｂ：０．０５０重量％以下、Ｗ：２．００重
量％以下及びＣｏ：１．００重量％以下からなる群から
選択された少なくとも１種の元素を含有し、前記溶接金
属は、更に、Ｎｂ：０．０４０重量％以下、Ｗ：２．０
０重量％以下及びＣｏ１．００重量％以下からなる群か
ら選択された少なくとも１種の元素を含有することが望
ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】本願発明者等が本発明の課題を解
決すべく、鋭意実験研究を重ねた結果、被覆アーク溶接
により高強度Ｃｒ−Ｍｏ鋼を溶接する際に、溶接入熱を
適切な範囲に規定すると共に、溶接金属中のＣ及びＶ含
有量を規定することにより、高強度Ｃｒ−Ｍｏ鋼の溶接
金属の耐ＳＲ割れ性を改善することができることを見い
出した。即ち、本願発明者等は、高強度Ｃｒ−Ｍｏ鋼の
溶接金属を炭化物が析出しやすい温度（例えば、６２５
℃）で熱処理すれば、粒内は炭化物の析出による析出硬
化を示し、旧オーステナイト粒界にはＦｅを主体とする
セメンタイトが膜状に多量に析出して粒界強度が低下す
るため、粒内強度と粒界強度との差が大きくなり、ＳＲ
割れが旧オーステナイト粒界に沿って生じ易くなること
を見い出した。

【００１１】そこで、本発明においては、Ｆｅよりも炭
化物形成傾向が大きく、高強度Ｃｒ−Ｍｏ鋼の必須成分
であるＶを、溶接金属中のＶ含有量が０．２０乃至０．
７０重量％となるように溶接棒に添加すると共に、溶接
金属中のＣ含有量が０．０４乃至０．１５重量％となる
ようにＣを溶接棒に添加する。また、溶接金属中のＶが
窒化物として消費されないようにするために、溶接金属
中のＮ含有量を０．０２００重量％以下となるように溶
接棒中のＮ含有量を規制する。これにより、ＳＲ処理後
において、Ｖ炭化物が溶接金属の結晶粒内に析出するこ
とを促進し、その結果、セメンタイトが膜状に旧オース
テナイト粒界に析出することを抑制して、粒界強度の低
下を防止することができるので、高強度Ｃｒ−Ｍｏ鋼の
被覆アーク溶接金属において、耐ＳＲ割れ性を改善する
ことができる。

【００１２】以下、本発明における高強度Ｃｒ−Ｍｏ鋼
の被覆アーク溶接金属及び被覆アーク溶接方法につい
て、更に説明する。先ず、被覆アーク溶接金属中の特定
成分の組成限定理由について説明する。

【００１３】溶接金属中のＣ含有量：０．０４乃至０．
１５重量％ Ｃは焼入れ性に大きな影響を及ぼし、室温及び高温強度
並びに靱性を確保する上で重要な元素である。溶接金属
中のＣ含有量が０．０４重量％未満であると、強度及び
靱性が低下する。また、本発明においては、Ｖの添加量
を増加させて、Ｖ炭化物を優先的に粒内に析出させるこ
とにより、セメンタイトの析出を抑制しているが、溶接
金属中のＣ含有量が０．１５重量％を超えると、セメン
タイトの旧オーステナイト粒界への析出を抑制すること
が困難になり、耐ＳＲ割れ性が低下してしまう。また、
強度が高くなりすぎて、耐低温割れ性及び靱性が低下す
る。従って、溶接金属中のＣ含有量は０．０４乃至０．
１５重量％とする。好ましくは、Ｃ含有量は０．０６乃
至０．１１重量％である。

【００１４】溶接金属中のＳｉ含有量：０．１５乃至
０．５０重量％ Ｓｉはビードのなじみ性を改善する効果を有する元素で
ある。溶接金属中のＳｉ含有量が０．１５重量％未満で
あると、この効果が低下して作業性が劣化する。一方、
Ｓｉ含有量が０．５０重量％を超えると、不純物として
存在するＰの粒界への偏析を促進するので、耐焼戻し脆
化特性及び耐ＳＲ割れ性が低下する。また、強度が高く
なりすぎて靱性低下の原因ともなる。従って、溶接金属
中のＳｉ含有量は、０．１５乃至０．５０重量％とす
る。好ましくは、Ｓｉ含有量は０．２０乃至０．４０重
量％である。

【００１５】溶接金属中のＭｎ含有量：０．５０乃至
１．４０重量％ Ｍｎは、特に、Ｖを添加した溶接金属の靱性を向上させ
る効果を有する。溶接金属中のＭｎ含有量が０．５０重
量％未満であると、その効果が低下して、靱性が不十分
となる。一方、Ｍｎ含有量が１．４０重量％を超える
と、クリープ強度が低下すると共に、不純物として存在
するＰの粒界への偏析を促進するので、耐焼戻し脆化特
性及び耐ＳＲ割れ性も低下する。従って、溶接金属中の
Ｍｎ含有量は０．５０乃至１．４０重量％とする。好ま
しくは、Ｍｎ含有量は０．８０乃至１．３０重量％であ
る。

【００１６】溶接金属中のＣｒ含有量：２．００乃至
３．２５重量％、溶接金属中のＭｏ含有量：０．９０乃
至１．２０重量％ Ｃｒ及びＭｏは、高強度２．２５〜３％Ｃｒ−１％Ｍｏ
鋼の基本成分である。溶接金属中のＣｒ含有量が２．０
０重量％未満若しくは３．２５重量％を超える場合、又
は溶接金属中のＭｏ含有量が０．９０重量％未満若しく
は１．２０重量％を超える場合においても本発明の効果
は認められるが、実際には対象とする高温環境下では使
用されない母材成分範囲である。従って、溶接金属中の
Ｃｒ含有量は２．００乃至３．２５重量％とし、Ｍｏ含
有量は０．９０乃至１．２０重量％とする。好ましくは
Ｃｒ含有量が２．２０乃至３．２５重量％であり、Ｍｏ
含有量が０．９５乃至１．１０重量％である。

【００１７】溶接金属中のＶ含有量：０．２０乃至０．
７０重量％ Ｖは、本発明において最も重要な元素であり、Ｆｅより
も炭化物形成傾向が大きい。このため、高強度Ｃｒ−Ｍ
ｏ鋼の溶接金属中のＶ含有量を所定量以上に増加させる
と、ＳＲ処理後の粒内に微細なＶ炭化物が優先的に析出
し、Ｆｅを主体とするセメンタイトが旧オーステナイト
粒界へ膜状に析出することを抑制することができる。こ
れにより、耐ＳＲ割れ性を大幅に改善することができ
る。また、Ｖは溶接金属の室温及び高温強度並びにクリ
ープ強度を高める効果も有している。溶接金属中のＶ含
有量が０．２０重量％未満であると、これらの効果を十
分に得ることができない。一方、溶接金属中のＶ含有量
が０．７０重量％を超えると、強度が高くなりすぎて、
靱性及び耐焼戻し脆化特性が低下する。また、粒内の析
出硬化の程度が大きすぎる場合には、粒界強度との差が
大きくなることにより、耐ＳＲ割れ性も低下する。従っ
て、溶接金属中のＶ含有量は０．２０乃至０．７０重量
％とする。好ましくはＶ含有量は０．３０乃至０．４０
重量％である。

【００１８】溶接金属中のＰ含有量：０．０１５重量％
以下 高強度Ｃｒ−Ｍｏ鋼には、高温強度及びクリープ強度を
高めるために析出硬化の作用を有するＶ及びＮｂ等を添
加しており、同様に、溶接金属においても、Ｖ及びＮｂ
等を添加している。このため、溶接部に生じる引張残留
応力が大きい場合には、溶接金属にＳＲ割れが発生する
虞がある。Ｐは旧オーステナイト粒界に偏析し、粒界強
度を低下させる元素であるので、特に、溶接金属中のＰ
含有量が高い場合には粒界強度が低下することから、Ｓ
Ｒ割れが発生する危険性が高い。また、Ｐが粒界に偏析
することにより、耐焼戻し脆化特性が低下する。溶接金
属中のＰ含有量が０．０１５重量％を超えると、ＳＲ割
れが発生したり、耐焼戻し脆化特性が低下する。従っ
て、溶接金属中に不可避的不純物として存在するＰの含
有量は０．０１５重量％以下に規制する。好ましくは、
Ｐ含有量を０．００８重量％以下となるように規制す
る。

【００１９】溶接金属中のＣｕ含有量：０．５０重量％
以下、Ｎｉ含有量：０．５０重量％以下、Ｂ含有量：
０．００５０重量％以下 溶接金属中のＣｕが０．５０重量％を超えるか、溶接金
属中のＮｉが０．５０重量％を超えるか、又は溶接金属
中のＢ含有量が０．００５０重量％を超えて多量に含有
されると、耐高温割れ性が低下する。従って、本発明に
おいては、高温割れを防止するために、溶接金属中に不
可避的不純物として存在するＣｕ含有量を０．５０重量
％以下、Ｎｉ含有量を０．５０重量％以下及びＢ含有量
を０．００５０重量％以下に規制する。好ましくは、Ｃ
ｕ含有量を０．１０重量％以下、Ｎｉ含有量を０．１０
重量％以下、Ｂ含有量を０．００１０重量％以下となる
ように規制する。

【００２０】溶接金属中のＡｌ含有量：０．０５０重量
％以下、Ｔｉ含有量：０．０５０重量％以下 溶接金属中のＡｌが０．０５０重量％を超えるか、又は
溶接金属中のＴｉ含有量が０．０５０重量％を超えて多
量に含有されると、強度が高くなりすぎて靱性及び耐焼
戻し脆化特性が劣化する。従って、本発明においては、
靱性及び耐焼戻し脆化特性の劣化を防止するために、溶
接金属中に不可避的不純物として存在するＡｌ含有量を
０．０５０重量％以下に規制すると共に、Ｔｉ含有量を
０．０５０重量％以下に規制する。好ましくは、Ａｌ含
有量を０．０１０重量％以下、Ｔｉ含有量を０．０１０
重量％以下となるように規制する。

【００２１】溶接金属中のＮ含有量：０．０２００重量
％以下 本発明においては、Ｖ炭化物を優先的に析出させて、Ｆ
ｅを主体とするセメンタイトの旧オーステナイト粒界へ
の析出を抑制することにより耐ＳＲ割れ性を改善してい
る。しかしながら、溶接金属中のＮ含有量が０．０２０
０重量％を超えると、窒化物を形成するためにＶが消費
されるので、Ｖ炭化物を析出させることが困難になる。
その結果、セメンタイトの析出を抑制することができな
くなって、粒界強度が大きく低下するので、耐ＳＲ割れ
性が劣化してしまう。従って、溶接金属中に不可避的不
純物として存在するＮの含有量は０．０２００重量％以
下に規制する。好ましくは、Ｎ含有量を０．０１５０重
量％以下となるように規制する。

【００２２】なお、上述のＰ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｂ、Ａｌ、
Ｔｉ及びＮ以外の不可避的不純物、例えば、Ｓ、Ｓｎ、
Ａｓ及びＳｂについても、溶接金属中の含有量を低下さ
せることにより、耐ＳＲ割れ性及び耐焼戻し脆化特性を
更に一層向上させることができる。従って、本発明にお
いては、溶接金属中の不可避的不純物としてのＳ、Ｓ
ｎ、Ａｓ及びＳｂを、夫々、０．０１０重量％以下に規
制することが望ましい。より好ましくは、不可避的不純
物としてのＳ、Ｓｎ、Ａｓ及びＳｂは、夫々、０．００
５重量％以下である。

【００２３】６２５℃の温度で１０時間の熱処理を施し
た溶接金属原質部のみから電解抽出により採取した残渣
中のＦｅ含有量：３５重量％以下、Ｖ含有量：１０重量
％以上 溶接金属に６２５℃の温度で１０時間の熱処理を施し、
溶接金属原質部のみから試料を加工し、電解抽出により
採取した残渣中のＦｅ含有量が３５重量％以下であると
共に、Ｖ含有量が１０重量％以上であると、粒内におけ
る微細なＶ炭化物の析出が促進され、旧オーステナイト
粒界へのセメンタイトの析出が抑制される。その結果、
粒界強度の低下を防止することができ、耐ＳＲ割れ性が
大きく改善される。従って、６２５℃の温度で１０時間
の熱処理を施した溶接金属原質部のみから電解抽出によ
り採取した残渣中のＦｅ含有量は３５重量％以下とし、
Ｖ含有量は１０重量％以上とする。好ましくは、Ｆｅ含
有量は２０重量％以下であり、Ｖ含有量は１５乃至４５
重量％である。

【００２４】溶接金属中のＮｂ含有量：０．０４０重量
％以下、Ｗ含有量：２．００重量％以下、Ｃｏ含有量：
１．００重量％以下 Ｎｂ、Ｗ及びＣｏの少なくとも１種が溶接金属中に添加
されることにより、その添加量が微量であっても、Ｖの
単独添加により高強度化を図った場合と比較して、更に
一層、室温及び高温強度並びにクリープ強度を向上させ
ることができる。しかしながら、Ｎｂ含有量が０．０４
０重量％を超えるか、Ｗ含有量が２．００重量％を超え
るか、又はＣｏ含有量が１．００重量％を超えると、強
度が高くなりすぎて、靱性が低下する。また、耐焼戻し
脆化特性及び耐ＳＲ割れ性も低下する。従って、溶接金
属中にＮｂ、Ｗ及びＣｏの少なくとも１種を添加する場
合は、Ｎｂ含有量が０．０４０重量％以下、Ｗ含有量が
２．００重量％以下、Ｃｏ含有量が１．００重量％以下
の範囲で添加することが望ましい。より好ましくは、溶
接金属中のＮｂ含有量は０．００５乃至０．０２０重量
％、Ｗ含有量は０．０５乃至１．００重量％、Ｃｏ含有
量は０．０５乃至０．５０重量％である。

【００２５】次に、本発明に係る高強度Ｃｒ−Ｍｏ鋼の
被覆アーク溶接方法における被覆アーク溶接棒の成分限
定理由及び被覆率について説明する。なお、以下に示す
成分は溶接棒における心線及び被覆剤のいずれか一方に
含有されていても、両方に含有されていてもよく、両方
に含有される場合はその合計量を規定するものである。

【００２６】被覆アーク溶接棒中のＣ含有量：０．０５
乃至０．１７重量％ 前述の如く、Ｃは溶接金属の室温及び高温強度、クリー
プ強度並びに靱性を確保するために添加するものであ
り、溶接金属中のＣ含有量を０．０４乃至０．１５重量
％にするために、歩留まりを考慮して溶接棒全体におけ
るＣ含有量を規定する必要がある。従って、被覆アーク
溶接棒中のＣ含有量は０．０５乃至０．１７重量％とす
る。好ましくは、Ｃ含有量は０．０７乃至０．１３重量
％である。

【００２７】被覆アーク溶接棒中のＳｉ含有量：０．２
０乃至２．００重量％ 前述の如く、Ｓｉはビードのなじみ性を改善する効果を
有しているので、溶接金属中のＳｉ含有量を０．１５乃
至０．５０重量％にするために、歩留まりを考慮して被
覆アーク溶接棒全体におけるＳｉ含有量を規定する必要
がある。従って、被覆アーク溶接棒中のＳｉ含有量は
０．２０乃至２．００重量％とする。好ましくは、Ｓｉ
含有量は０．９０乃至１．６０重量％である。

【００２８】被覆アーク溶接棒中のＭｎ含有量：０．７
０乃至２．５０重量％ 前述の如くＭｎは、特に、Ｖが添加された溶接金属の靱
性を向上させる効果を有しているので、溶接金属中のＭ
ｎ含有量を０．５０乃至１．４０重量％とするために、
歩留まりを考慮して被覆アーク溶接棒全体におけるＭｎ
含有量を規定する必要がある。従って、被覆アーク溶接
棒中のＭｎ含有量は０．７０乃至２．５０重量％とす
る。好ましくは、Ｍｎ含有量は１．００乃至２．００重
量％である。

【００２９】被覆アーク溶接棒中のＣｒ含有量：１．２
０乃至２．６０重量％、被覆アーク溶接棒中のＭｏ含有
量：０．５０乃至１．１０重量％ Ｃｒ及びＭｏは、高強度２．２５〜３％Ｃｒ−１％Ｍｏ
鋼の基本成分であり、所定量を被覆アーク溶接棒に含有
させる必要がある。即ち、溶接金属中のＣｒ含有量を
２．００乃至３．２５重量％にすると共に、溶接金属中
のＭｏ含有量を０．９０乃至１．２０重量％とするため
に被覆アーク溶接棒全体におけるＣｒ及びＭｏ含有量を
規定する必要がある。従って、被覆アーク溶接棒中のＣ
ｒ含有量は１．２０乃至２．６０重量％とし、Ｍｏ含有
量は０．５０乃至１．１０重量％とする。好ましくは、
Ｃｒ含有量が１．６０乃至２．３０重量％であり、Ｍｏ
含有量が０．７０乃至０．９０重量％である。

【００３０】被覆アーク溶接棒中のＶ含有量：０．１５
乃至０．８０重量％ 前述の如く、Ｖは本発明において最も重要な元素であ
り、溶接金属中のＶ含有量を０．２０乃至０．７０重量
％とするために、歩留まりを考慮して被覆アーク溶接棒
全体におけるＶ含有量を規定する必要がある。従って、
被覆アーク溶接棒中のＶ含有量は０．１５乃至０．８０
重量％とする。好ましくはＶ含有量は０．３５乃至０．
５５重量％である。

【００３１】被覆アーク溶接棒中のＰ含有量：０．０１
５重量％以下 前述の如く、Ｐは粒界に偏析して耐焼戻し脆化特性を劣
化させたり、粒界強度を低下させて、耐ＳＲ割れ性を低
下させる元素であるため、溶接金属中のＰ含有量を０．
０１５重量％以下に規制するために、歩留まりを考慮し
て被覆アーク溶接棒全体におけるＰ含有量を規定する必
要がある。従って、被覆アーク溶接棒中のＰ含有量は
０．０１５重量％以下に規制する。好ましくは、Ｐ含有
量を０．００８重量％以下となるように規制する。

【００３２】被覆アーク溶接棒中のＣｕ含有量：０．５
０重量％以下、Ｎｉ含有量：０．５０重量％以下、Ｂ含
有量：０．００５０重量％以下 前述の如く、Ｃｕ、Ｎｉ及びＢは溶接金属の高温割れに
対して有害な元素であり、できるだけ低減させることが
好ましい。溶接金属中のＣｕ含有量を０．５０重量％以
下、Ｎｉ含有量を０．５０重量％以下にし、Ｂ含有量を
０．００５０重量％以下に規制するために、歩留まりを
考慮して被覆アーク溶接棒全体におけるＣｕ、Ｎｉ及び
Ｂ含有量を規定する必要がある。従って、被覆アーク溶
接棒中のＣｕ含有量は０．５０重量％以下に規制すると
共に、Ｎｉ含有量は０．５０重量％以下、Ｂ含有量は
０．００５０重量％以下に規制する。好ましくは、Ｃｕ
含有量を０．１０重量％以下、Ｎｉ含有量を０．１０重
量％以下、Ｂ含有量を０．００１０重量％以下となるよ
うに規制する。

【００３３】被覆アーク溶接棒中のＡｌ含有量：０．０
５０重量％以下、Ｔｉ含有量：０．０５０重量％以下 前述の如く、Ａｌ及びＴｉは溶接金属の靱性を劣化させ
る元素であり、できるだけ低減させることが好ましい。
溶接金属中のＡｌ含有量を０．０５０重量％以下に規制
し、Ｔｉ含有量を０．０５０重量％以下に規制するため
に、歩留まりを考慮して被覆アーク溶接棒全体における
Ａｌ及びＴｉ含有量を規定する必要がある。従って、被
覆アーク溶接棒中のＡｌ含有量は０．０５０重量％以下
に規制すると共に、Ｔｉ含有量は０．０５０重量％以下
に規制する。好ましくは、Ａｌ含有量を０．０１０重量
％以下、Ｔｉ含有量を０．０１０重量％以下となるよう
に規制する。

【００３４】被覆アーク溶接棒中のＮ含有量：０．０１
５０重量％以下 前述の如く、本発明においては、Ｖ炭化物を優先的に析
出させて、Ｆｅを主体とするセメンタイトの旧オーステ
ナイト粒界への析出を抑制することにより耐ＳＲ割れ性
を改善している。そこで、溶接金属中のＮ含有量を０．
０２００重量％以下に規制するために、大気からの混入
分等も考慮して被覆アーク溶接棒全体におけるＮ含有量
を規定する必要がある。従って、被覆アーク溶接棒中の
Ｎ含有量は０．０１５０重量％以下に規制する。好まし
くは、Ｎ含有量を０．０１００重量％以下となるように
規制する。

【００３５】なお、前述の如く、Ｐ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｂ、
Ａｌ、Ｔｉ及びＮ以外の不可避的不純物、例えば、Ｓ、
Ｓｎ、Ａｓ及びＳｂについても、溶接金属中の含有量を
低下させることにより、耐ＳＲ割れ性及び耐焼戻し脆化
特性を更に一層向上させることができる。そこで、溶接
金属中に含有されるこれらの不可避的不純物の含有量
を、夫々、０．０１０重量％以下に規制するために、被
覆アーク溶接棒全体におけるＳ、Ｓｎ、Ａｓ及びＳｂを
規定することが望ましい。従って、被覆アーク溶接棒中
の不可避的不純物としてのＳ、Ｓｎ、Ａｓ及びＳｂは、
夫々、０．０１０重量％以下とすることが望ましい。ま
た、より好ましくは、不可避的不純物としてのＳ、Ｓ
ｎ、Ａｓ及びＳｂを、夫々、０．００５重量％以下に規
制する。

【００３６】被覆アーク溶接棒中のＮｂ含有量：０．０
５０重量％以下、Ｗ含有量：２．００重量％以下、Ｃｏ
含有量：１．００重量％以下 前述の如く、Ｎｂ、Ｗ及びＣｏの少なくとも１種の元素
を溶接金属中に添加することにより、更に一層、室温及
び高温強度並びにクリープ強度を向上させることができ
るので、溶接金属中にＮｂ、Ｗ及びＣｏの少なくとも１
種を含有させる場合、その含有量を所望量に規定するた
めに、被覆アーク溶接棒全体におけるＮｂ、Ｗ及びＣｏ
の含有量を規定する必要がある。従って、被覆アーク溶
接棒中にＮｂ、Ｗ及びＣｏの少なくとも１種を含有させ
る場合は、その含有量を夫々、０．０５０重量％以下、
２．００重量％以下、１．００重量％以下とすることが
望ましい。より好ましくは、被覆アーク溶接棒中のＮｂ
含有量は０．０１０乃至０．０３０重量％、Ｗ含有量は
０．０５乃至１．００重量％であり、Ｃｏ含有量は０．
０５乃至０．５０重量％である。

【００３７】被覆剤の被覆率：２５乃至４０重量％ 本発明において使用する溶接棒は、上記成分の他に、ア
ーク安定剤及びスラグ生成剤等を被覆剤中に含有し、こ
の被覆剤が固着剤により心線に２５乃至４０重量％被覆
されているものとする。アーク安定剤及びスラグ生成剤
として、一般的な石灰等の金属炭酸塩、蛍石等の金属フ
ッ化物、アルミナ及びルチール等の酸化物、Ｍｇ、鉄
粉、アルカリ成分等を必要に応じて添加することができ
る。固着剤としては、珪酸ソーダ又は珪酸カリを含有す
る水ガラスを使用することができる。

【００３８】被覆率については、溶接棒全重量あたりの
被覆剤の被覆率が２５重量％未満であると、保護筒を十
分に形成することができないので、アークが集中せず、
スパッタが多発して作業性が極めて悪くなる。また、ス
ラグが十分に形成されず、ビード形状も劣化する。一
方、被覆率が４０重量％を超えると、スラグの発生量が
極めて多くなり、開先内における運棒が困難になる。ま
た、スラグ巻き込みが発生し、スラグの剥離性が低下す
るので、溶接作業性が極めて悪いものとなる。従って、
溶接棒全重量あたりの被覆剤の被覆率は２５乃至４０重
量％とする。なお、好ましくは、被覆率は２８乃至３５
重量％である。

【００３９】このように、被覆アーク溶接棒全体におけ
る化学組成を規定することにより、得られる溶接金属中
の化学成分の含有量を前述の如く調整することができ
る。更に、本発明に係る高強度Ｃｒ−Ｍｏ鋼の被覆アー
ク溶接方法における溶接条件の限定理由について説明す
る。

【００４０】溶接入熱：１０乃至４０（ｋＪ／ｃｍ） 本願発明者等は、被覆アーク溶接時の溶接入熱を適切に
選択すると、強度、靱性、耐焼戻し脆化特性、耐高温割
れ性、耐低温割れ性及び耐ＳＲ割れ性がバランス良く良
好である溶接金属を得ることができることを見い出し
た。溶接入熱が１０（ｋＪ／ｃｍ）未満であると、焼入
れ性が大きくなるので強度は向上するが、靱性、耐低温
割れ性及び耐ＳＲ割れ性が低下する。一方、溶接入熱が
４０（ｋＪ／ｃｍ）を超える場合は、焼入れ性が低下す
るので組織が粗大化し、耐ＳＲ割れ性に対しては影響し
ないが、強度、靱性及び耐焼戻し脆化特性が低下する。
また、ビード形状が梨の実型（縦長）になりやすく、耐
高温割れ性も低下する。従って、溶接入熱は１０乃至４
０（ｋＪ／ｃｍ）とする。好ましくは、溶接入熱は２０
乃至３０（ｋＪ／ｃｍ）とする。

【００４１】

【実施例】以下、本発明に係る高強度Ｃｒ−Ｍｏ鋼の被
覆アーク溶接金属の実施例についてその比較例と比較し
て具体的に説明する。

【００４２】図１は本実施例において使用する溶接母材
の形状を示す模式的断面図である。図１に示すように、
本実施例において使用する高強度Ｃｒ−Ｍｏ鋼からなる
溶接母材１は、Ｖ形状の開先を有し、このＶ形状の開先
部の下部には、溶接母材１と同一の化学組成を有する裏
当金２が配置されている。本実施例においては、このＶ
形状の開先角度を１０°として、その下部の裏当金が配
置されている部分のギャップ幅を２２ｍｍとした。ま
た、溶接母材１の板厚を１９ｍｍとした。

【００４３】本実施例及び比較例においては、下記表１
乃至３に示す化学組成を有し、被覆剤中の他の成分とし
て下記表４に示す組成を有する被覆アーク溶接棒を使用
し、図１に示す開先形状に加工され下記表５に示す組成
を有する溶接母材の開先部に下記表６に示す溶接条件に
て、極性をＡＣとして溶接金属を形成した。但し、高強
度Ｃｒ−Ｍｏ鋼の基本成分であるＣｒ：２．００乃至
３．２５重量％、Ｍｏ：０．９０乃至１．２０重量％の
範囲を外れた溶接金属が得られることが予想される成分
の溶接棒については試験の対象外とした。

【００４４】先ず、表１乃至６に示す種々の条件を組み
合わせて形成した溶接金属について、全ての条件が本発
明の範囲内であるものを実施例とし、少なくとも１種の
条件が本発明の範囲から外れているものを比較例とし
て、それらの化学成分を分析すると共に、抽出残渣のＥ
ＤＸ分析（エネルギー分散型Ｘ線検出器による分析）を
実施した。溶接金属の形成条件及び組成の測定結果を下
記表７乃至９に示す。

【００４５】図２は温度を縦軸にとり、時間を横軸にと
って、抽出残渣のＥＤＸ分析用試験材の熱処理条件を示
すグラフ図である。図２に示すように、試験材の温度が
３００℃を超えると、温度上昇が毎時２５℃以下になる
ように加熱条件を調整し、試験材の温度が６２５℃にな
ると、その温度で１０時間保持する。そして、試験材の
温度が３００℃以下になるまで、温度降下が毎時２５℃
以下となるように試験材を冷却する。なお、試験材の温
度が３００℃以下の範囲では、加熱及び冷却条件は規定
しない。

【００４６】図３はＥＤＸ分析用試験材の溶接金属から
の採取位置を示す模式的断面図である。図３に示すよう
に、溶接母材１及び裏当金２の開先部に形成された溶接
金属３の最終ビード原質部８から所定のサイズの角柱状
試験片９を採取した。そして、この試験片９を下記表１
０に示す条件によって溶解して、析出物を抽出し、その
残渣をＥＤＸ分析した。これらのＥＤＸ分析結果を下記
表１１に示す。

【００４７】但し、実施例Ｎｏ．１乃至６は高強度２．
２５％Ｃｒ−１％Ｍｏ鋼に本発明を適用した例であり、
実施例Ｎｏ．７は高強度３％Ｃｒ−１％Ｍｏ鋼に本発明
を適用した例である。

【００４８】

【表１】

【００４９】

【表２】

【００５０】

【表３】

【００５１】

【表４】

【００５２】

【表５】

【００５３】

【表６】

【００５４】

【表７】

【００５５】

【表８】

【００５６】

【表９】

【００５７】

【表１０】

【００５８】

【表１１】

【００５９】次に、この溶接金属３の一部から種々の機
械的試験を行うための試験片を採取した。機械的試験の
内容は、室温及び高温引張試験、シャルピー衝撃試験、
焼戻し脆化試験及びクリープ破断試験の４種である。こ
れらの試験片は下記表１２に示す形状とし、下記表１２
に併せて示すＳＲ条件によって熱処理を施した試験材の
板厚中央から採取した。

【００６０】

【表１２】

【００６１】図４は温度を縦軸にとり、時間を横軸にと
って、機械的試験のＳＲ条件を示すグラフ図である。図
４に示すように、試験片の温度が３００℃を超えると、
温度上昇が毎時５５℃以下になるように加熱条件を調整
し、試験片の温度が７００℃になると、その温度で７時
間又は２６時間保持する。次に、試験片の温度が３００
℃以下になるまで、温度降下が毎時５５℃以下となるよ
うに試験片を冷却する。なお、試験片の温度が３００℃
以下の範囲では、加熱及び冷却条件は規定しない。

【００６２】また、焼戻し脆化試験については、所定の
ＳＲ処理に加えて、ステップクーリング処理を施した。
図５は温度を縦軸にとり、時間を横軸にとって、ステッ
プクーリング処理条件を示すグラフ図である。図５に示
すように、試験片の温度が３００℃を超えると、温度上
昇が毎時５０℃以下になるように加熱条件を調整し、試
験片の温度を５９３℃まで加熱して、１時間保持する。
その後、同様の要領で５３８℃で１５時間、５２４℃で
２４時間、４９６℃で６０時間保持するが、これらの冷
却段階においては、毎時５．６℃の温度で試験片が冷却
されるように調整する。更に、４９６℃に保持された試
験片を、毎時２．８℃の温度で冷却して４６８℃とし、
この温度で１００時間保持する。そして、試験片の温度
が３００℃以下になるまで、温度降下が毎時２８℃以下
となるように試験片を冷却する。ＳＲ条件と同様に、試
験片の温度が３００℃以下の範囲では、加熱及び冷却条
件は規定していない。

【００６３】更に、前記溶接金属３からリング割れ試験
のための円筒形試験片を採取した。図６（ａ）は円筒形
試験片の溶接金属からの採取位置及び方向を示す模式的
断面図であり、（ｂ）は円筒形試験片の形状を示す側面
図、（ｃ）は同じくその断面図、（ｄ）は断面図におけ
るノッチ部Ａを拡大して示す断面図、（ｅ）は円筒形試
験片を使用したリング割れ試験方法を示す模式的断面図
である。

【００６４】図６（ａ）に示すように、溶接母材１と裏
当金２との開先部に形成された溶接金属３の最終ビード
を含むように、ノッチ及びスリットを有する円筒形試験
片４を採取した。このとき、図６（ｃ）に示すノッチ５
が溶接金属３の原質部上方に、スリット６が下方に位置
するように採取した。なお、円筒形試験片４は、図６
（ｂ）に示すように、円筒形の長手方向の長さを２０ｍ
ｍとし、その外径を１０ｍｍ、内径を５ｍｍとした。

【００６５】また、図６（ｃ）に示すように、円筒形試
験片４は、試験片４の長手方向に、円筒の内部の空洞部
にまで至るスリット６を０．５ｍｍの幅で有し、このス
リットの反対側の外周面には試験片の長手方向にノッチ
５を有している。図６（ｃ）のノッチ部Ａにおける拡大
図である図６（ｄ）に示すように、ノッチ５は、深さが
０．５ｍｍ、幅が０．４ｍｍであり、底部の曲率半径が
０．２ｍｍであるＵ字形の溝となっている。このような
形状の試験片をリング割れ試験に使用した。

【００６６】なお、リング割れ試験は、「応力除去焼鈍
割れに関する研究（第２報）」（内木ら、溶接学会誌：
Ｖｏｌ．３３、Ｎｏ．９（１９６４）Ｐ．７１８）を参
考にして、図６（ｅ）に示すように、矢印で示す方向
に、円筒型試験片４に曲げ応力を印加して、試験片４の
スリット６を溶加材を使用せずに被覆アーク溶接し、ノ
ッチ５の底部に引張残留応力を生じさせたまま熱処理を
行って、ノッチ５の底部におけるＳＲ割れの発生の有無
を観察することにより、耐ＳＲ割れ性を評価するもので
ある。

【００６７】図７は温度を縦軸にとり、時間を横軸にと
って、リング割れ試験の熱処理条件を示すグラフ図であ
る。図７に示すように、試験片の温度が３００℃を超え
ると、温度上昇が毎時２５℃以下になるように加熱条件
を調整し、試験片の温度が６２５℃になると、その温度
で例えば１０時間保持する。そして、試験片の温度が３
００℃以下になるまで、温度降下が毎時２５℃以下とな
るように試験片を冷却する。なお、機械試験のＳＲ条件
等と同様に、試験片の温度が３００℃以下の範囲では、
加熱及び冷却条件は規定しない。

【００６８】その他に、高温割れについては、溶接終了
後、直ちにＸ線透過試験によって評価した。また、低温
割れについては、試験材をそのまま３日間放置し、Ｘ線
透過試験によって欠陥部を観察した後、光学顕微鏡観察
及び走査型電子顕微鏡観察によって割れを評価した。更
に、一部の試験片については、カーボン抽出レプリカに
よる析出物を走査電子顕微鏡により観察すると共に、電
子線回折によって同定を実施した。

【００６９】以下に、種々の評価試験における評価基準
を説明する。強度については、室温引張強さが６００
（Ｎ／ｍｍ²）以上であると共に、高温（４５４℃）引
張強さが５０７（Ｎ／ｍｍ² ）以上のものを良好とし
た。靱性及び耐焼戻し脆化特性を評価するシャルピー衝
撃試験については、夫々、ｖＴｒ５５（５５Ｊを示すシ
ャルピ−遷移温度）が−５０℃以下であると共に、Δｖ
Ｔｒ５５（ステップクーリング後のｖＴｒ５５の遷移量
（vTr'55-vTr55））が２０℃以下であるものを良好とし
た。なお、ｖＴｒ’５５とは、ステップクーリング後の
ｖＴｒ５５を示す。クリープ強度については、２０７
（Ｎ／ｍｍ²）の負荷応力を印加した試験片を５３８℃
の温度で保持して、クリープ破断時間を測定することに
より評価し、クリープ破断時間が９００時間以上である
ものを良好とした。

【００７０】また、高温割れ及び低温割れ試験について
は、全ての観察試験において、割れがないものを○（良
好）とし、割れが発生しているものを×（不良）とし
た。耐ＳＲ割れ性を評価するリング割れ試験について
は、図７に示すように、試験片に対して６２５℃の温度
で１、５、１０、５０、１００及び５００時間の６条件
で熱処理を施した後、光学顕微鏡によって観察すること
により割れを評価したが、１０時間以上の熱処理でノッ
チ５の底部に割れが発生しないものを良好とした。従っ
て、６２５℃×１０時間の熱処理で割れが発生したもの
は不良である。溶接作業性、耐高温割れ性、耐低温割れ
性及び耐ＳＲ割れ性の評価結果を下記表１３に示し、溶
接金属の機械的性能及び総合評価を下記表１４に示す。

【００７１】

【表１３】

【００７２】

【表１４】

【００７３】上記表１〜９、１１、１３及び１４に示す
ように、実施例Ｎｏ．１乃至７は、被覆アーク溶接棒、
溶接金属及び電解抽出残渣の化学組成が本発明の範囲内
であるので、機械的性能及び各耐割れ性とも良好なもの
となった。

【００７４】一方、比較例Ｎｏ．８は、溶接棒中のＣ及
びＭｎ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、溶接
金属中のＣ及びＭｎ含有量も本発明の範囲から外れて、
強度及び靱性が低下すると共に、クリープ破断時間も短
くなった。比較例Ｎｏ．９は、溶接棒中のＳｉ含有量が
本発明範囲の下限未満であるので、溶接金属中のＳｉ含
有量が本発明の範囲から外れており、これにより、溶接
作業性が極めて悪いものとなった。従って、溶接金属の
組成分析以外の各種試験を中止した。

【００７５】比較例Ｎｏ．１０は、溶接棒中のＳｉ及び
Ｍｎが本発明範囲の上限を超えているので、溶接金属中
のＳｉ及びＭｎ含有量が本発明の範囲から外れ、これに
より、靱性、耐焼戻し脆化特性及びクリープ強度が低下
すると共に、耐ＳＲ割れ性も低下した。比較例Ｎｏ．１
１は、溶接棒中のＣ及びＮ含有量が本発明範囲の上限を
超えているので、溶接金属中のＣ及びＮ含有量が本発明
の範囲から外れており、これにより、強度が高くなって
靱性及び耐焼戻し脆化特性が低下した。また、一部に
は、低温割れも観察された。更に、電解抽出のＥＤＸ分
析においては、残渣中のＦｅ含有量が本発明範囲の上限
を超えているので、カーボン抽出レプリカの走査電子顕
微鏡による観察及び電子線回折による同定によると、旧
オーステナイト粒界へのセメンタイトの析出が著しく増
加していた。そのため、耐ＳＲ割れ性の評価が劣化し
た。

【００７６】比較例Ｎｏ．１２は、溶接棒中のＰ含有量
が本発明範囲の上限を超えていると共に、Ｖ含有量が本
発明範囲の下限未満であるので、溶接金属中のＰ及びＶ
含有量が本発明の範囲から外れている。また、電解抽出
のＥＤＸ分析においては、残渣中のＦｅ含有量が本発明
範囲の上限を超えていると共に、Ｖ含有量が本発明範囲
の下限未満であるので、カーボン抽出レプリカの走査電
子顕微鏡による観察及び電子線回折による同定による
と、粒内におけるＶ炭化物の析出が少なくなり、旧オー
ステナイト粒界へのセメンタイトの析出が著しく増加し
ていた。そのため、耐ＳＲ割れ性が劣化すると共に、高
温強度が不足し、耐焼戻し脆化特性及びクリープ破断時
間も短かった。

【００７７】比較例Ｎｏ．１３は、溶接棒中のＶ含有量
が本発明範囲の上限を超えているので、溶接金属中のＶ
含有量も本発明の範囲から外れ、これにより、強度が高
くなって靱性及び耐焼戻し脆化特性が低下した。また、
溶接金属中のＶ含有量が本発明範囲の上限を超えている
ことから、粒内の析出効果の程度が大きくなりすぎて、
耐ＳＲ割れ性が低下した。比較例Ｎｏ．１４は、被覆ア
ーク溶接棒中のＣｕ、Ｎｉ及びＢが本発明範囲の上限を
超えているので、溶接金属中のＣｕ、Ｎｉ及びＢ含有量
が本発明の範囲から外れている。また、溶接入熱が本発
明範囲の上限を超えているので、耐高温割れ性が極めて
悪いものとなった。従って、組成分析以外の各種試験を
中止した。

【００７８】比較例Ｎｏ．１５は、被覆アーク溶接棒中
のＡｌ及びＴｉ含有量が本発明範囲の上限を超えている
ので、溶接金属中のＡｌ及びＴｉ含有量も本発明の範囲
から外れ、これにより、強度が高くなって靱性及び耐焼
戻し脆化特性が低下した。比較例Ｎｏ．１６は、被覆ア
ーク溶接棒中のＮｂ、Ｗ及びＣｏ含有量が本発明の好ま
しい範囲の上限を超えて添加されているので、溶接金属
中のＮｂ、Ｗ及びＣｏ含有量も本発明の範囲から外れ、
また、溶接入熱が本発明範囲の下限未満であるので、強
度が高くなって靱性及び耐焼戻し脆化特性が低下すると
共に、耐ＳＲ割れ性も劣化し、一部に低温割れが観察さ
れた。

【００７９】比較例Ｎｏ．１７は被覆率が本発明範囲の
下限未満であるので、アーク安定性が極めて悪くなり、
また、ビード形状が劣化したので、溶接を途中で中断し
た。比較例Ｎｏ．１８は被覆率が本発明範囲の上限を超
えているので、スラグの発生量が増加して運棒が困難と
なった。また、スラグの剥離も困難となり、作業性が極
めて悪いものとなったので、溶接を途中で中断した。

【００８０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
溶接金属及び電解抽出により採取した残渣の化学組成を
所定の範囲に設定しているので、ＳＲ後の室温及び高温
強度、靱性、クリープ強度、耐焼戻し脆化特性、耐高温
割れ性、耐低温割れ性並びに耐ＳＲ割れ性を向上させる
ことができる。また、本発明方法によれば、被覆アーク
溶接に使用する被覆アーク溶接棒の化学組成を適切な範
囲に規定すると共に、溶接条件を適切に選択しているの
で、これにより得られる溶接金属の組成を所望の範囲に
調整することができ、優れた特性を有する溶接金属を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例において使用する溶接母材の形状を示
す模式的断面図である。

【図２】温度を縦軸にとり、時間を横軸にとって、抽出
残渣のＥＤＸ分析用試験材の熱処理条件を示すグラフ図
である。

【図３】ＥＤＸ分析用試験片の溶接金属からの採取位置
を示す模式的断面図である。

【図４】温度を縦軸にとり、時間を横軸にとって、機械
的特性試験のＳＲ条件を示すグラフ図である。

【図５】温度を縦軸にとり、時間を横軸にとって、ステ
ップクーリング処理条件を示すグラフ図である。

【図６】（ａ）は円筒形試験片の溶接金属からの採取位
置及び方向を示す模式的断面図であり、（ｂ）は円筒形
試験片の形状を示す側面図、（ｃ）は同じくその断面
図、（ｄ）は断面図におけるノッチ部Ａを拡大して示す
断面図、（ｅ）は円筒形試験片を使用したリング割れ試
験方法を示す模式的断面図である。

【図７】温度を縦軸にとり、時間を横軸にとって、リン
グ割れ試験の熱処理条件を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１；溶接母材 ２；裏当金 ３；溶接金属 ４、９；試験片 ５；ノッチ ６；スリット ８；最終ビード原質部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被覆アーク溶接によって形成される溶接
   金属において、Ｃ：０．０４乃至０．１５重量％、Ｓ
   ｉ：０．１５乃至０．５０重量％、Ｍｎ：０．５０乃至
   １．４０重量％、Ｃｒ：２．００乃至３．２５重量％、
   Ｍｏ：０．９０乃至１．２０重量％及びＶ：０．２０乃
   至０．７０重量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不
   純物からなり、不可避的不純物のうち、Ｐが０．０１５
   重量％以下、Ｃｕが０．５０重量％以下、Ｎｉが０．５
   ０重量％以下、Ｂが０．００５０重量％以下、Ａｌが
   ０．０５０重量％以下、Ｔｉが０．０５０重量％以下、
   Ｎが０．０２００重量％以下に規制された組成を有し、
   ６２５℃の温度で１０時間の熱処理を施した溶接金属原
   質部のみから電解抽出により採取した残渣の組成は、Ｆ
   ｅ：３５重量％以下及びＶ：１０重量％以上であること
   を特徴とする高強度Ｃｒ−Ｍｏ鋼の被覆アーク溶接金
   属。
2. 【請求項２】 更に、Ｎｂ：０．０４０重量％以下、
   Ｗ：２．００重量％以下及びＣｏ：１．００重量％以下
   からなる群から選択された少なくとも１種の元素を含有
   することを特徴とする請求項１に記載の高強度Ｃｒ−Ｍ
   ｏ鋼の被覆アーク溶接金属。
3. 【請求項３】 心線及び被覆剤のいずれか一方又は両方
   の合計で、溶接棒全重量あたり、Ｃ：０．０５乃至０．
   １７重量％、Ｓｉ：０．２０乃至２．００重量％、Ｍ
   ｎ：０．７０乃至２．５０重量％、Ｃｒ：１．２０乃至
   ２．６０重量％、Ｍｏ：０．５０乃至１．１０重量％及
   びＶ：０．１５乃至０．８０重量％を含有し、Ｐが０．
   ０１５重量％以下、Ｃｕが０．５０重量％以下、Ｎｉが
   ０．５０重量％以下、Ｂが０．００５０重量％以下、Ａ
   ｌが０．０５０重量％以下、Ｔｉが０．０５０重量％以
   下、Ｎが０．０１５０重量％以下に規制された組成を有
   し、前記心線は残部がＦｅ及び不可避的不純物からな
   り、溶接棒全重量あたりの被覆剤を２５乃至４０重量％
   とした被覆アーク溶接棒を使用し、溶接入熱を１０乃至
   ４０（ｋＪ／ｃｍ）として被覆アーク溶接する被覆アー
   ク溶接方法であって、得られた溶接金属を、Ｃ：０．０
   ４乃至０．１５重量％、Ｓｉ：０．１５乃至０．５０重
   量％、Ｍｎ：０．５０乃至１．４０重量％、Ｃｒ：２．
   ００乃至３．２５重量％、Ｍｏ：０．９０乃至１．２０
   重量％及びＶ：０．２０乃至０．７０重量％を含有し、
   残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、不可避的不純
   物のうち、Ｐが０．０１５重量％以下、Ｃｕが０．５０
   重量％以下、Ｎｉが０．５０重量％以下、Ｂが０．００
   ５０重量％以下、Ａｌが０．０５０重量％以下、Ｔｉが
   ０．０５０重量％以下、Ｎが０．０２００重量％以下に
   規制された組成を有し、６２５℃の温度で１０時間の熱
   処理を施した溶接金属原質部のみから電解抽出により採
   取した残渣の組成が、Ｆｅ：３５重量％以下及びＶ：１
   ０重量％以上であるものとすることを特徴とする高強度
   Ｃｒ−Ｍｏ鋼の被覆アーク溶接方法。
4. 【請求項４】 前記被覆アーク溶接棒は、更に、心線及
   び被覆剤のいずれか一方又は両方の合計で、溶接棒全重
   量あたり、Ｎｂ：０．０５０重量％以下、Ｗ：２．００
   重量％以下及びＣｏ：１．００重量％以下からなる群か
   ら選択された少なくとも１種の元素を含有し、前記溶接
   金属は、更に、Ｎｂ：０．０４０重量％以下、Ｗ：２．
   ００重量％以下及びＣｏ１．００重量％以下からなる群
   から選択された少なくとも１種の元素を含有することを
   特徴とする請求項３に記載の高強度Ｃｒ−Ｍｏ鋼の被覆
   アーク溶接方法。