JPS5849356B2 - 潜弧溶接用フラツクス - Google Patents

潜弧溶接用フラツクス

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JPS5849356B2
JPS5849356B2 JP50013243A JP1324375A JPS5849356B2 JP S5849356 B2 JPS5849356 B2 JP S5849356B2 JP 50013243 A JP50013243 A JP 50013243A JP 1324375 A JP1324375 A JP 1324375A JP S5849356 B2 JPS5849356 B2 JP S5849356B2
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JP
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welding
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weld metal
submerged arc
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JP50013243A
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直道 森
敏彦 高見
六郎 河野
正邦 若林
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高靭性低水素の溶接金属をうることができる低
SiO2高TiO2系潜弧溶接用フラックスに関するも
のである。
低温用鋼、高張力鋼あるいはCr−Moを含む極厚用鋼
の溶接においては、所要強度において良好な靭性を有す
る溶接金属が得られ、さらには低温割れの発生を抑制す
るに充分に低い溶着鋼中拡散性水素量を与え、しかも作
業性の極めて良好なるフラツクスを用いることが理想的
であるが、現状においてはこのようなフランクスは存在
しない。
このようなフラツクスに対する要望は母材の強度が高く
なるほど顕著で、例えばHT80鋼の溶接では良好な靭
性の溶着金属が得られ、しかも低温割れの発生しないフ
ラツクスを開発することは重要な問題となっている。
従来潜弧溶接で高靭性溶接金属を得るためには塩基性の
高いフランクスがよいとされている。
その高靭性が得られる理由は溶接金属の酸素含有量が低
いことに起因しており、酸素量と衝撃値の関係を見ると
酸素量0.02%前後ではO℃におけるJISZ220
104号試験片での衝撃値は15〜20kクーmであっ
ても酸素量0.1%ぐらいになると5@−m以下になる
ことがある。
またフラツクスと溶接金属酸素量との関係を見ると酸性
フシックスでは酸素量は0.1%以上にもなるが塩基性
フラツクスでは酸素量は0.02%前後まで下げること
ができる。
通常この酸素は主としてフラツクス中のSi02の還元
に起因し、フラツクスが高塩基性になるとSi02の活
量が低下することによる。
しかしながらこのような高塩基性のフラツクスにも作業
性のよくないという欠点があり必ずしも満足なものとは
言えない。
一方、SiO2の活量を下げるためにはSi02添加量
を減らせば良いわけであるが、そうするとフシックスの
溶接作業性が著し《悪くなり、問題解決には程遠いもの
がある。
?発明者らは潜弧溶接におけるこれらの問題を検討した
結果、従来存在するものと異なり、高靭性でかつ低温割
れの発生しない溶着金属が得られ、しかも溶接作業性の
良いTie2,Si02,At203,MgO ,Ca
CO3,BaCO3を必須成分とするフラツクスを新規
に開発したものである。
即ち、本発明者らは、さきに述べたようなSi020作
用による溶着金属中の酸素を低下するため、Si02の
絶体量を減少させ、かつTiOを用いることによりSi
O2の抵下による作業性の悪化を防止することを見い出
し本発明を完成したものである。
TiO2はSi02にくら著しく還元されにくく、フラ
ツクスが特に高塩基性でなくても溶着金属中酸素量は通
常の高塩基性フラツクスと同程度にすることができ、さ
らには適当量のTi02を含むフラツクスを用いる場合
、微量のTiが還元されて溶接金属に入り、溶接金属の
靭性はさらに良好になるという大きな利点がある。
また初析フエライトの生じる系における溶接を行うとき
には、相当量のTi02を含む本発明によるフラツクス
の基本成分中にさらに硼砂を添加することによって還元
によるBの添加を可能にし、その結果溶接金属中に添加
されたTi とともにTi −B系の均一な組織の溶接
金属が得られ靭性を向上させるのに有利である。
このようにSiO2を減じてTiO2を高めることによ
り、溶接作業性をくずさずに高靭性溶接金属をうろこと
ができる。
一方、低温割れについては、溶接金属水素吸収量を減少
さすことが重要で、きびしい拘束条件のもとや、多層盛
溶接では拡散性水素量として溶着鋼100グラムにつき
多くとも1 mlとすることが重要である。
また溶接雰囲気中の水素分圧を下げること、およびフラ
ックス中の水分を減らすことにより、溶接金属中の拡散
性水素量が低下することが知られている。
スラグ成分としてのCaO ,BaOの原材料として
これらの炭酸塩であるCaCO3,BaCO3を使用す
ることにより溶接雰囲気中にCO2 ガスを放出させ水
素分圧を低くすることができる。
一方においてMgOの炭酸塩である炭酸マグネシウム(
MgCO2)は多いときには1φもの水分を含み、また
比較的低い温度で分解してしまい、本発明の目的とする
高靭性低水素系フラツクスに利用するのは好ましくない
これらの点から高靭性低水素系フシックスの原材料とし
て、MgOに対してはその炭酸塩であるMgCO3の使
用をさげ、CaO,BaOに対してはそれらの炭酸塩で
あるCaCO3,BaCO3を使用することが重要であ
る。
またフラックスの耐火性を持たすためにAt203,M
gOを加えるものである。
なお残りは必要に応じて造滓成分、脱酸成分、合金粉、
アーク安定剤などを適宜選択して添加することができる
フラツクスの各戒分範囲は次のとおりである。
■)SiO2,TiO2の戒分範囲はそれぞれ5%くS
iO2<15φおよび13饅くTiO2く30係である
Si02量が5多未満だとスラグがガラス化せず、ある
いは15係を超えると溶接金属中の酸素量が増え、靭性
低下をおこし好ましくない。
またTi02量が13φ未満だと溶接作業性が確保され
ず、さらにTi02より還元されて溶接金属中に入るT
i量が少なくなり溶接金属の靭性に対し向上効果がなく
なり、あるいは30饅を超えるとTiO2より還元され
て溶接金属中に入るTi量は多くなりすぎ溶接金属の靭
性を低下させ、さらにスラグの流動性が上がりすぎ溶接
作業性が確保されなくなり好ましくない。
2)CaC03,BaC03の成分範囲はそれぞれ10
%<CaC03<3 0 %および0. 5 %<Ba
C03く15φである。
また溶接雰囲気中の水素分圧を低下さすに必要な炭酸塩
より放出されるCO2量は5φ以上であり、また14係
を超えると、溶接中にガスが吹き出し溶接作業を悪化さ
す。
CaCO3はフラツクスの塩基性成分として使用するが
10%未満ではフラックスの塩基性が不足し溶接金属中
の酸素が増え、また30優を超えると溶接アークが不安
定となり溶接ビートが形成されない。
BaCO3はスラグの流動性を調整し、またTiO2の
存在によるカルシウムチタネートなどの生成をおさえス
ラグのこびりつきをおさえるために使用するものであり
、0.5%未満ではスラグの流動性があがりすぎ流れ出
し、しかもアークが不安定になり、溶接作業性を確保し
がたく、15%を超えると添加量を増やしても、その効
果の増進はほとんど認められず、しかも高価なため経済
的ではない。
3)MgO ,At203の戒分範囲はそれぞれ15萱
ζMgOく35多および5φ<A72 0 s <.る
φである。
これらの成分はフラツクスの耐火性を保証するために使
用するものである。
MgOが15饅未満であるとフラツクスの塩基性が不足
し溶接金属中の酸素量が増加し35係を超えると溶接ビ
ードにポツクマークが発生しやすくなる。
またAl203量が5多未満だと耐火性が不足となり2
5饅を超えるとフランクス製造時の造粒性が悪くなり、
またビード形状も悪化する。
4)残部、造滓剤としては主として15係以下のCaF
2を使用する。
これは耐ピット性を上げるとともにスラグの流動性の調
整、溶接金属中の酸素量をさげる役割を行い、15係を
超えると流動性があがりすぎ、ビードに対するおさえが
きかなくなり溶接作業性を悪くする。
また造滓剤としてzrO2をも使用しうる。
その他溶接金属の成分調整のためのFe −Si ,
Fe −Mn等の脱酸剤、溶接鋼板およびその組合せ
ワイヤーによってはNi ,Cr ,Mo ,Mn等
の合金元素、あるいはアーク安定剤としてK20 ,N
a20をも使用し得る。
5)またフラツクス中に硼砂が存在することは還元によ
りBの添加を可能とし溶接金属をTi −B系とし特に
初析フエライトの出る系においては靭性を向上さすが、
2饅を超えると高温割れが発生し好ましくない。
以下に本発明の実施例について説明する。
実施例 1 第1表に示す成分組成の13種のフラツクスを250℃
で2時間乾燥後次に示すような条件で水素試験および溶
接作業性試験を行なった。
水素試験の条件は4.8mφのワイヤーを使用し溶接電
流600A,溶接電圧31v1溶接速度26cm/mi
nで、20wn厚のSM50鋼板より切り出し、表面の
スケールを落した後に250℃で16時間焼いた試験片
に潜弧溶接を行い、この後45℃のグリセリン槽中にて
試験片より発生する水素を捕集するようにした。
また溶接作業性の試験は4.8mmφのワイヤーで溶接
電流650A、溶接電圧31V、溶接速度3 0 cm
/m i nで20m厚のSM50鋼板にビード置きの
潜弧溶接を行い作業性の検討を行ない、さらに溶着鋼の
酸素量の分析も行なった。
第2表にその結果を示すように7ラツクスF−1,F−
3はMgCO3を用いたために溶着鋼の水素量がきわめ
て高くなり、またF−2はMgO を使用していないた
めフシックスの塩基性が不足し溶着鋼中の酸素量が上り
、またF−6はBaCO3を使用していないためにスラ
グが流れ出し作業性をくずし、またF−13はTiO2
の量が不足したために溶接作業性をくずし、当発明の目
的とする所要強度において充分なる靭性を有し、しかも
きわめて低い溶着鋼中水素量を与え、しかも作業性のき
わめて良好なフラツクスとしては使用しえないものであ
る。
一方、フラックスF−4 , F−5 , F−7 ,
F−8 F−9 F−10 F−11およびF
−12は当発明の目的に合致するものであって第2表か
ら明らかな如く、低水素、高靭性の溶着鋼が得られ、し
かも作業性は極めて良好である。
実施例 2 板厚22.5mmの低温用鋼鋼板に表面900、裏面9
00のX開先を形成し、次の溶接条件のもとに、両面2
層盛仕上げの潜弧溶接を行なった。
溶接条件 裏面 1パス 950A−35V 速度 50傭/min 2パス 800A−44V 速度 4 0 cm/m i n 表面 3パス IOOOA−35V 速度 6 0 cm/m i n 4パス 700A−44V 速度 4 0 cm/m i n パス間温度 150℃以下 使用した溶接ワイヤーの径は4. 8 rrrmφでそ
の化学成分は0.0 6 %C , 0.1 5 %S
i , 0.0 9 %Mn,0.51多MO,3.
60優Niである。
また使用したフラツクスは第1表に示したF9およびF
−11であり、鋼板の化学戒分は第3表に示した。
結果は第4表のどと《きわめて良好で本発明のフラツク
スの有用性を示している。
実施例 3 板厚25Mの80kq/一級高張立鋼板の裏面70°、
表面80°のX開先を形成し、次の溶接条件のもとに裏
面2層3パス、表面3層5パスにて盛り上げるよう潜弧
溶接を行なった。
溶接条件 裏面 1パス 550A−28V 速度 3 0 cm/m i n 2および3パ,z. 650A−31V速度 3 0
cm/m i n 表面 4パス 550A−28V 速度 3 0 cm/m i n 5〜8パス 650A−3.IV 速度 30cれ/min 使用した溶接ワイヤーの径は4.8rrtmφでその化
学戒分は0.0 9 (ibc , 0.2 6 %S
i , 1.6 0 1Mn,2.5 0 %Ni
, 0.3 1%Cr,0.50%Moであり、潜弧
溶接用フラツクスは実施例1で示した第1表に表示され
たF−5である。
使用した鋼板の化学成分は0.12%C,0.25φS
i,0.85咎Mn , 0.0 0 5%P , 0
.0 0 6%S,0.22%Cu ,0.9 1%
Ni ,0.54%Cr ,0.43%Moである
第5表のごとくきわめて良好で、本発明によるフラツク
スの有用性を示している。
実施例 4 板厚80間の高温用鋼板に開き角14°、ルート間隙1
6mmのV開先を形成し、これに鋼裏当て金を使用した
のち、溶接電流650A、溶接電圧32V、溶接速度3
0 cm7m i n、予熱温度200℃、パス間温
度250℃の溶接条件で46パスにて盛り上げ仕上がる
よう潜弧溶接を行なった。
使用したワイヤーの径は4.81nmφでその化学成分
は0.1 3%C , 0.34%Si , 0.8
5%Mn1.02%Mo , 2.5 5%Crであり
、潜弧溶接用フラツクスは実施例1で示した第1表に表
示されたF−7である。
使用した鋼板2 ’/4 C r −IMo鋼の化学成
分は0.1 5 %C , 0.3 9 %Si ,
0.5 5%Mn , 0.0 0 7%P , 0.
0 08%S ,0,18%Ni , 2.3 6
%Cr , 1.0 3 %Moである。
結果は第6表のどと《極めて良好で、本発明によるフラ
ツクスの有用性を示している。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 フラツクス必須成分とじて を含有し、これらの中のCO2量は5係以上最犬14係
    なる焼成型潜弧溶接用フラツクス。 2 特許請求の範囲第1項記載のフラツクスにさらに2
    咎以下の硼素酸化物、硼素酸化物を含む化合物またはそ
    れらの混合物を含む焼成型潜弧溶接用フラツクス。
JP50013243A 1975-01-31 1975-01-31 潜弧溶接用フラツクス Expired JPS5849356B2 (ja)

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