JPS58100994A - Ｃｒ−Ｍｏ系耐熱鋼溶接用ワイヤ - Google Patents

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】 本発明はＣｒ−Ｍｏ系耐熱鋼をガスシールドアーク溶接
するための溶接ワイヤに関するものである。

原子力機器、化学プラント機器及び高温高圧Ｍイラー等
の陸上鋼構造物は近年急速に大型化に進み、それに伴な
って厚板高強度鋼の１更用が多くなって来ている。

従来、これらの鋼の溶接に当っては、サブ７−ソアーク
溶接、被覆アーク溶接、ガスシールドアーク溶接等で実
施さｎている。しかし、サブマージアーク溶接や被覆ア
ーク溶接はフラックスを使用しているためフラックスの
吸湿により低温割れ等の問題が発生したり、スラグシー
ルドタイプの浴接法であるため開先内でのスラグ除去全
行なわなければならないが、ガスシールドアーク溶接は
フラックスを用いずソリッドワイヤ全史用して溶接する
ため極めて安定した耐割れ性を示し、低温割れ防止のた
めに実施する予熱条件も著しく緩和することが出来る。

乙のため最近ではガスシールドア〜り溶接を適用する傾
向が増している。また、スラグ除去が不要であるため開
先間隙の狭開先化をは刀・９、溶接時間の短縮、溶接コ
ストの低減等が可能なソリッドワイヤによる狭開先溶接
全適用しようとする動きが出て来ている。

しかし、従来この種の溶接に用いるソリッドワイヤは、
比較的低い溶接後熱処理温変に２いて高靭性を有せず、
強度も不満足なものであった。また狭開先溶接に適用し
た場合、浴接作業性の点で問題があった。

本発明はこのような実情に遁みなされたもので、従来ワ
イヤの前記のような問題点を解決したものであって、そ
の要旨とする所は、Ａｒと２〜１５チ０２、又（ｄＡｒ
と５〜３０％ｃｏ２との混合ガスのいずれかをシールド
ガスとして用いる溶接用ワイヤで９−）てＣ０，０４〜
Ｏ，１２％　、　Ｓｉ　Ｏ，６０〜１．３０％　、　　
Ｍｎ０．５０〜１．３０％、Ｃｕ　０．４０％以下、　
Ｃｒ　０．８０〜１．６０％　、　Ｍｏ　０．４０−０
．７０　％　、コｎにさらにＶ　Ｏ，０５チ以下を含有
し、かつＰｏ、０２５％以下、　８０．０２５％（３） 以下であり残部が主としてＦｅからなること全特徴とす
るＣｒ−Ｍｏ系耐熱鋼溶接用ワイヤにある。

以下に本発明の詳細な説明する。

まずシールドガスについては開先内溶接実施に当りＡｒ
ガス中の０２ガス、ＣＯ２ガス混合率がそれぞれ１５す
、３０係を超えるとスパッター発生量が増加し、溶接作
業性が悪化する。一方ｏ２ガス。

ＣＯ２ガス混合率がそれぞれ２チ未満、５％未満では開
先内溶接に当りアンダーカット融合不良を生じ易く、実
用上問題があるので、シールドガスはＡｒと２〜１５％
０．２＋又ＵＡｒと５７−３０　’％　Ｃ’０２の範囲
とした。

次に本発明ワイヤの各構成成分の限定理由について述べ
る。

先ずＣは溶接金属に引・脹強さ全付与するために添加す
るが０．１２％を超えると高温割れ感受性が高くなる。

一方０．０４％未満では要求される強度が不足する。

Ｓｔは脱酸元素であや、適量の添加は必要であるが１．
３０％を超えると靭性が低下する。一方（４） ０、６０　％未満では要求される強度、靭性を得ること
が難かしい。

ＭｎはＳｔと同様な脱酸元素であり、高強度、高靭性を
得るために有効であるが、１．３ｏ’％を超えると焼入
れ効果が拡大し、溶接割れを生じやすくする。一方０，
５０％未満では要求される強度、靭性を得ることが困難
となる。

Ｃｕは耐錆性、耐食性及び引張強度を向上するために添
加するが０．４０％を超えると高温割れの原１丙となる
のでＣｕは０．４０％以下にする。

Ｃｒは耐食、耐熱性及び耐酸化性の向上と高温強度の安
定化のため０．８０〜１．６０％が必要である。０．８
０係未満では要求される強度が得られず１．６０チ超で
は１酎割れ性が問題となることがある。

Ｍｏは常温並びに高温強度の向上及び焼もどし脆性２　
ｌ５ｌ−１とする効果全目的に添加するが０．４０係未
満では十分な効果が得られず０．７０％を・璽えると焼
もどし脆化が促進されるので０．４０〜０．７０％の範
囲にする。

■は溶接金属の結晶粒度を微細化する作用かあ（５） るとともに強度上昇？はかるために有効な成分であるが
、■が０．０５％超では焼もどし脆化が増大する傾向に
あるため０．０５％以下にする。

また本発明ワイヤにおいてはＰ及びＳが各々０．０２５
係以下でなけ扛ばならない。

Ｐ及びＳは不純物であり溶接割れに対して敏感に影響す
る。よってこれらの元素は少ないほど望丑しく、谷々０
．０２５係會超えてはならない。

なお、本発明ワイヤにおいては、この他Ｔｉ　＋ＡＡ　
、　Ｎ　などを必要に応じて含むことが出来るがその範
囲はＴｉは０．０６悌以下、ＡＡｏ、０２係以下、Ｎは
０．０２０　％以下であることが望ましい。寸たＡｓ　
＋　Ｓｎ　＋　Ｓｂについては本来添加しないが不純物
として入る場合もあり許容出来る範囲としてそｎぞれ０
．０１０’％以下でＡｓ　＋　Ｓｎ　＋　ｓｂ　の和が
０．０２０チ以下であることが望寸しい。

即ちＴｉは溶接金属の結晶粒の粗大化を阻正し、たつ強
度上昇をはかるために有効な成分であるとともに、アー
クを安定にし溶接時の溶滴の移行をスムーズにし、スパ
ッターも少なくする性質を有（６） するが一方ではビード表面に生成するスラグの剥離性が
著しく悪化するという欠点もあるので、本来は添刀口し
ないのがＡましい。しかしながら実質的には不純物とし
て入る場合もあり、許容出来る範囲として０．０６　％
以下が車重しい。

Ａｔは脱酸効果を爪いとし、溶接ビードの気孔発生を防
止するとともに、結晶粒度を微細化てせるために添加す
ることが出来るが００２％を超えるとメタルが過脱酸の
状態となり溶接金属が著しく硬化する欠点があるのでＡ
７は０．０２％以下が望甘しい。

ＮはＣと同じ作用効果を有する元累であって。

その有効量はＣとは異なるが、Ｎ含有量が多くなると、
そｎに伴い靭性を低下させる傾向があり０．０２０％以
下が車重しい。

さらにＡｓ　＋　Ｓｂ及びＳｎは本来、添加しないのが
車重しいが、実質的には不純物として入る場合もあり、
許容出来る範囲としてそれぞれ０．０１０％以下が望ま
しく、な２かつ焼もどし脆化に対して敏感に影響を与え
ることからＡｓ　＋　Ｓｂ　＋　Ｓｎのオロが０．０２
０％以下が望ましい。

以下に実施例を用いて本発明の効果をさらに具体的に説
明する。

実施例１ 第１表に示す組成のワイヤを用いて、板厚２０個のＡ３
８７Ｇｒｌｌ　（す／４　Ｃｒ　−１／２　Ｍｏ　鋼）
鋼板全開先角度４５°、開先間隙１２．５ｗｎのＶ型開
光として電流３００Ａ、［ｉ圧３０ｖ、溶接速ｆｌＪ−
２５ｃｎ１／ｍｉｎ。

シールドガスＡｒ−７％０２　（流量２５　ｌ／ｍ１ｒ
ｉ　　）の溶接条件で溶接し、溶接終了後、温度６２０
℃、保定時間９時間の熱処理（ＳＲ）を行なった。

次にそ扛ぞれの全溶接金属部からＪＩＳＡ−１号引張試
験片と、ＪＩＳ　４号シャルピー衝撃試験片を採取し、
引張試験、衝撃試験全実施した。その試験結果を第２表
に示す。同表から明らかなように本発明の組成範囲にあ
るワイヤであれば艮好な機械的性能を示すが、比較ワイ
ヤにおいては靭性値が低く溶接作業性も劣っていること
が分る。

実施例２ 第１表に示す組成のワイヤを用いて、板厚５０ｍｍのＡ
３８７　Ｇｒｌｌ　（１’／４　Ｃｒ　−１／ｚ　Ｍｏ
鋼）鋼板を開先間隙１２ｍｍ０Ｉ型開先として、第１図
に示すような装置ｋ用いて溶接に’Ｊ施した。即ち同図
に示すように２枚の前記厚板１．１の端面全相対させ、
Ｉ型開先２を形成するように配置し、この開先２内に溶
接へラド１１に装着された溶接トーチ１２を挿入する。

一方、溶接ワイヤ７をワイヤリール１３から送給装置１
４によりコンジットチューブ１５を経て曲げぐせ付与機
構１６に送給し、一定の曲率でもって円弧状にそ件変形
させると共に、該ワイヤ７をワイヤ揺動板１７において
回転ホイール１８に巻き付け、これを−周したのちガ゛
イドチーーブ１９を経て、上記溶接トーチ１２に送給す
る。

ワイヤ揺動板１７Ｖｉこれにウオームギヤ機構２０を介
して、連結した揺動モータ２１を正転、逆転濱せること
により矢印Ｒ方向に揺動し、これに伴いワイヤ突出し部
８も、溶接トーチ１２の軸線を中心として矢印Ｓ方向に
揺動する。溶接はワイヤ突出し部８を揺動しながら行な
い、溶融プールは溶接トーチ１２のシールドガス穴２２
およびサイ（９） ドノズル２４からシールドガスによって７−ルドされる
。

なお溶接トーチ１２は、水冷穴２３を貫流する冷却水に
よって冷却される。このような溶接手段荀用い、シール
ドガスとしてＡｒ−２０％Ｃ０２（流量４０　ｌ／ｍｉ
　ｎ　）　ｋ　・ｉ更用し、ｔａ　２９０〜３００　Ａ
、電圧３０〜３２ｖ、速度２５　ｃｒｎ／ｍｉ　ｎ　、
オシレート回数５０回／ｍｉｎ、両端停正時間０．２ｓ
ｅｃの浴接信性で１４パス溶接し、溶接終了後温１ｆ６
９０℃、保持時［１３時間の熱処理（Ｓ−Ｒ）　ｋ行っ
た。

さらに脆化試料を作るため下記のステップクーリング脆
化処理（Ｓ−Ｃ）　ｋ行ない、Ｓ−Ｒ処理のものとステ
ップクーリング脆化処理したものとの衝撃値を比較した
。ステップクーリング脆化処理とは、５９３ＣＸ１ｈｒ
　（５，６℃／ｈｒ）、５３８℃Ｘ　１５　ｈｒ（５，
６℃／ｈｒ）、５２５℃Ｘ２４ｈｒ、（５，６℃／ｈｒ
、）、４９６℃Ｘ６０ｈｒ　（２，８０／ｈｒ　）、４
６８℃Ｘ１２５ｈｒ（２，８℃／ｈｒ）、３１５℃（Ａ
Ｃ）のものである。

次に、それぞれの全溶接金属部からＪＩＳ　Ａ−２号引
張試験片とＪＩＳ　４号シャルピー衝撃試験片を（１０
） 採収し、引張試験、爾撃試験金実施した。その試・検紹
果會第３表に示す。

このように狭開先溶接法で溶接を行なった場合、本発明
の組成範囲にある溶接ワイヤであわば開先内でアークが
安定でスパッターの発生も少なく、な２かつスラグの剥
離も良好な溶接作業性を示す。

以上こ庇らの実施例からも明らかなように、本発明の組
成範囲にある溶接ワイヤであれば、溶接作業性が優ｎて
いることばもらろん、比較的低い溶接後熱処理温度にお
いて、高靭性金示し強度も十分満足する良好な溶接金属
が得られる。また上記に詳述したように、本発明はＣｒ
−Ｍｏ系耐熱鋼のガスシールドアーク溶接法において各
種溶接分野での適用範囲が拡大され、その工業価値はき
わめて大きい。

（１１） 第２表

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に用いられた狭開先溶接装置の斜視図で
ある。 １・・・被溶接物、２・・・開先、７，８・・・溶接ワ
イヤ、１１・・溶接ヘッド、１２・・・溶接トーチ、１
３・・・ワイヤリール、１４・・・ワイヤ送給装置、１
５・・・コンジェットチー−ゾ、１６・・・ワイヤ曲げ
ぐせ付与機構、１７・・・揺動板、１８・・・回転ホイ
ール、１９・・・ガイドチー−ブ、２０・・・ウオーム
ギヤ機構、２１・・・揺動モータ、２２・・・シールド
ガス穴、２３・・・水冷穴、２４・・・サイドノズル。 特許出願人　新日本製鐵株式會社 （１５） 隼／副

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　Ａｒと２〜１５％０２．又はＡｒと５〜３０
   係ｃｏ２との混合ガスのいずれかをシールドガスとして
   用いる溶接用ワイヤであって、Ｃ０Ｄ４〜０．１２　％
   　、　ＳｉＯ，６０〜１．３０％、　Ｍｎ　０．５０〜
   １．３０％、　Ｃｕ　Ｏ，４０％以Ｆ、　　Ｃｒ　Ｏ，
   ８０〜１．６０％　、　Ｍｏ　０．４０”０．７０　％
   　ｋ含有し、か−１）Ｐｏ、０２５１以下、８０．０２
   ５％以下であり残部が主としてＦｅからなること全特徴
   とするＣｒ−Ｍｏ系耐熱鋼溶接用ワイヤ。
2. （２）　　Ａｒと２〜１５％０２　＋又はＡｒと５〜３
   ０％ＣＯ２との混合ガスのいずｎかをシールドガストシ
   て用いる溶接用ワイヤであって、Ｃ０，０４〜０．１２
   チ。 Ｓ　ｉ　Ｏ，６０〜１．３０％、　Ｍｎ　０．５０〜１
   ．３０％　、　Ｃｕ　Ｏ，４０チ以Ｆ　、　Ｃｒ　０．
   ８０〜１．６０％　、　Ｍｏ　０．４０−０．７０％に
   さらにｖｏ、ｏｓ％以下　全含有し、かっＰｏ、０２５
   係以−ド、　Ｓ　Ｏ，０２５％以下であり残部が主とし
   てＦｅからなることを＃徴とするＣｒ−Ｍ□系耐熱鋼溶
   接用ワイヤ。